Соединения углерода: карбиды, соли, диоксид, угольная кислота

Задание 368.
Какие соединения называются карбидами и силицидами? Напишите уравнения реакций: а) карбида алюминия с водой; б) силицида магния с хлороводородной (соляной) кислотой. Являются ли эти реакции окислительно-восстановительными? Почему?
Решение:
Карбидами называются соединения углерода с металлами. Силицидами называются соединения кремния с металлами.
Уравнения реакций:

а) карбида алюминия с водой:

Al₄C₃ + 12H₂O = 4Al(OH)₃↓ + 3CH₄↑;

б) силицида магния с хлороводородной (соляной) кислотой:

Mg₂Si + 4HCl = MgCl₂ + SiH₄↑

Эти реакции не являются окислительно-восстановительными, потому что не происходит изменения степеней окисления элементов.

Задание 389.
Как получают диоксид углерода в промышленности и в лаборатории? Напишите уравнения соответствующих реакций и реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
NaHCO₃ → CO₂ → CaCO₃ → Ca(HCO₃)₂.
Решение:
В промышленности диоксид углерода получают обжигом известняка:

СаСО₃   СаО + СО₂↑

В лаборатории диоксид углерода получают в аппарате Киппа по реакции:

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ +  H₂O + СО₂↑

Уравнения соответствующих реакций и реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

NaHCO₃ → CO₂ → CaCO₃ →Ca(HCO₃)₂:

а) 2NaHCO₃   Na₂CO₃ + H₂O + СО₂↑;
б) CO₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + H₂O;
в) CaCO₃ +CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂

Задание 390.
Какие из солей угольной кислоты имеют наибольшее промышленное применение? Как получить соду, исходя из металлического натрия, хлороводородной (соляной) кислоты, мрамора и воды? Почему в растворе соды лакмус приобретает синий цвет? Ответ подтвердите уравнениями соответствующих реакций.
Решение:
Из солей угольной кислоты большое практическое значение имеют следующие соли:

1.Na₂CO₃ – карбонат натрия или сода. Применяется для получения алюминия, стекла, производство моющих веществ и др.
2.СаСО₃ – карбонат кальция или известняк. Применяется в производстве извести и углекислого газа, как флюс в металлургии, большое количество в виде мела используется в производстве строительных материалов и для очистки веществ.
3.К₂СО₃ – карбонат калия или поташ. Применяется для производства строительных материалов.
4.NaHCO₃ – гидрокарбонат натрия или пищевая сода. Применяется в пищевой промышленности.
5.MgCO₃ – карбонат магния или магнезит. Применяется в производстве строительных материалов. 

Получение соды. При растворении металлического натрия в воде можно получить гидроксид натрия, который при взаимодействии с соляной кислотой даёт хлорид натрия. При реакции хлорида натрия и карбоната кальция получают соду. Реакции процессов:

а) 2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂;
б) HCl + NaOH = NaCl + H₂O;
в) 2NaCl + CaCO₃ = Na₂CO₃ + CaCl₂ 

Раствор Na₂CO₃ окрашивает лакмус в синий цвет, потому что сода – соль сильного однокислотного основания и слабой многоосновной кислоты гидролизуется по аниону СО₃^2-, который связывается с ионом Н⁺ с образованием аниона кислой соли НСО₃^–. Н₂СО не образуется, потому что диссоциация НСО₃^- протеакает труднее, чем Н₂СО₃. Гидролиз протекает по первой ступени. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:

СО₃^2- + Н₂О ⇔ НСО₃^- + ОН^-

Молекулярное уравнение реакции:

Na₂CO₃ + H₂O ⇔ NaHCO₃ + NaOH

Поскольку при гидролизе соли образуется избыток ионов ОН^–, то раствор будет иметь щелочную среду, рН > 7. В щелочной среде лакмус даёт синее окрашивание.