Задание №14 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы выбрать правильные исходные вещества, проанализируем данное сокращённое ионное уравнение: $\text{Ca}^{2+} + \text{CO}_3^{2-} = \text{CaCO}_3$. Это уравнение показывает, что в реакцию вступают свободные ионы кальция и карбонат-ионы, в результате чего образуется нерастворимый осадок — карбонат кальция.

Шаг 1. Анализ иона $\text{Ca}^{2+}$.
Чтобы в растворе присутствовали свободные ионы $\text{Ca}^{2+}$, исходное вещество, содержащее кальций, должно быть растворимой солью. Рассмотрим предложенные варианты:
1) $\text{Ca(NO}_3)_2$ (нитрат кальция) — это хорошо растворимая соль. В водном растворе она полностью диссоциирует на ионы: $\text{Ca(NO}_3)_2 \rightarrow \text{Ca}^{2+} + 2\text{NO}_3^{-}$. Этот вариант нам подходит.
2) $\text{CaCO}_3$ (карбонат кальция) — это нерастворимое вещество (осадок). Оно не может быть источником ионов в левой части уравнения, так как само является продуктом реакции.
3) $\text{CaO}$ (оксид кальция) — это основной оксид. При взаимодействии с водой он образует гидроксид, но в ионных уравнениях оксиды записываются в молекулярном виде, а не в виде ионов.

Шаг 2. Анализ иона $\text{CO}_3^{2-}$.
Чтобы в растворе присутствовали свободные карбонат-ионы, исходное вещество должно быть растворимой солью угольной кислоты (карбонатом щелочного металла или аммония). Рассмотрим варианты:
4) $\text{H}_2\text{CO}_3$ (угольная кислота) — это очень слабый электролит, который практически не диссоциирует и сразу распадается на воду и углекислый газ. В ионных уравнениях её записывают в виде молекул или продуктов распада.
5) $\text{K}_2\text{CO}_3$ (карбонат калия) — это растворимая соль. В растворе она полностью диссоциирует: $\text{K}_2\text{CO}_3 \rightarrow 2\text{K}^{+} + \text{CO}_3^{2-}$. Этот вариант нам подходит.
6) $\text{CO}_2$ (углекислый газ) — это оксид, он не является солью и не диссоциирует на карбонат-ионы в явном виде при простом обмене.

Шаг 3. Проверка выбранной пары.
Запишем молекулярное уравнение реакции между нитратом кальция и карбонатом калия:
$\text{Ca(NO}_3)_2 + \text{K}_2\text{CO}_3 = \text{CaCO}_3 \downarrow + 2\text{KNO}_3$
Запишем полное ионное уравнение:
$\text{Ca}^{2+} + 2\text{NO}_3^{-} + 2\text{K}^{+} + \text{CO}_3^{2-} = \text{CaCO}_3 \downarrow + 2\text{K}^{+} + 2\text{NO}_3^{-}$
Сократим одинаковые ионы в левой и правой частях ($\text{K}^{+}$ и $\text{NO}_3^{-}$). Получим искомое сокращённое ионное уравнение:
$\text{Ca}^{2+} + \text{CO}_3^{2-} = \text{CaCO}_3$

Таким образом, подходящими веществами являются нитрат кальция (1) и карбонат калия (5).

Ответ: 15

Источник: ФИПИ