Zadanie z chemii z działów: Chemia nieorganiczna (pierwiastki bloków s, p, d)

Zadanie 1
Wodorowęglan sodu (soda oczyszczona) jest powszechnie znanym związkiem chemicznym, niezbyt dobrze rozpuszczalnym w zimnej wodzie. Technicznie otrzymywana jest w metodą Solvaya. W tej metodzie solankę (wodny roztwór NaCl) najpierw nasyca się gazowym amoniakiem. Następnie tak przygotowany roztwór (solankę amoniakalną) nasyca się gazowym dwutlenkiem węgla. W pierwszym etapie dochodzi do powstania anionów wodorowęglanowych, jak przedstawiono w równaniu I.

I.    CO₂ + NH₃ + H₂O → NH₄HCO₃

Jednakże ze względu na duże stężenie jonów sodu dochodzi do wytrącenia (krystalizacji) wodorowęglanu sodu, co można ująć równaniem II:

II.    NaCl + NH4HCO₃ → NaHCO₃ + NH₄Cl

Zadanie 1.1
Zapisz w formie jonowej równania I i II.

Zadanie 1.2
Zapisz w postaci cząsteczkowej sumaryczne równanie reakcji zachodzącej w opisanym procesie. Uwzględnij surowce wsadowe (NH₃, NaCl, CO₂) i finalne produkty.

Zadanie 2
Z kolei wodorowęglan wapnia dotychczas znany był jedynie jako związek istniejący równowagowo w wodnych roztworach nasyconych dwutlenkiem węgla. Roztwór taki można otrzymać nasycając gazowym dwutlenkiem węgla wodną zawiesinę węglanu wapnia. Próby wydzielenia tej substancji przez odparowanie wody kończą się niepowodzeniem, z powodu rozkładu wodorosoli. Także ogrzanie roztworu prowadzi do ponownego wytrącenia węglanu wapnia. Zastąpienie solanki roztworem chlorku wapnia w procesie Solvaya prowadzi do wytrącenia węglanu wapnia, zamiast wodorosoli.
W 2025 grupa naukowców doniosła o wydzieleniu stałego wodorowęglanu wapnia. Przeprowadzili oni zmodyfikowany proces, w jakim otrzymuje sodę oczyszczoną metodą Solvaya. Zamiast wody jako środowiska reakcji użyli praktycznie bezwodnego etanolu, a zamiast chlorku sodu użyli hydratu chlorku wapnia CaCl₂·2H₂O, który nieznacznie rozpuszcza się w bezwodnym etanolu. Wodorowęglan wapnia wytrąca się z roztworu reakcyjnego.

Zadanie 2.1
Zapisz w postaci jonowej skróconej równanie reakcji, która zachodzi podczas przepuszczania gazowego dwutlenku węgla przez wodną zawiesinę węglanu wapnia.

Zadanie 2.2
Pierwszy etap otrzymywania wodorowęglanu wapnia jest identyczny jak w procesie Solvaya. 
Zapisz w formie cząsteczkowej sumaryczne równanie reakcji, która zachodzi podczas wprowadzania gazowego CO₂ do nasyconego amoniakiem alkoholowego roztworu CaCl₂·2H₂O.

Zadanie 2.3
Rozstrzygnij, czy użycie bezwodnego CaCl₂ w miejsce CaCl₂·2H₂O pozwala otrzymać wodorowęglanu wapnia z zadowalającą wydajnością.

Zadanie 2.4
Wyjaśnij, dlaczego nie należy oczekiwać trwałości wodorowęglanu wapnia po wprowadzeniu go do wody.