21. Дана схема превращений: MgCO₃ → X → Mg(NO₃)₂ → Mg₃(PO₄)₂ Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения.

Решение:

Рассмотрим каждый этап превращения:

1. MgCO₃ → X

Карбонат магния (MgCO₃) при нагревании разлагается на оксид магния (MgO) и углекислый газ (CO₂). Таким образом, X — это оксид магния (MgO).

Реакция 1:

\[ \text{MgCO}_3 \xrightarrow{t^\circ} \text{MgO} + \text{CO}_2 \uparrow \]

2. X → Mg(NO₃)₂ (то есть MgO → Mg(NO₃)₂)

Оксид магния (MgO) — это основный оксид. Он может реагировать с азотной кислотой (HNO₃) с образованием нитрата магния (Mg(NO₃)₂) и воды.

Реакция 2:

\[ \text{MgO} + 2\text{HNO}_3 \rightarrow \text{Mg(NO}_3)_2 + \text{H}_2\text{O} \]

3. Mg(NO₃)₂ → Mg₃(PO₄)₂

Для получения фосфата магния (Mg₃(PO₄)₂) из нитрата магния (Mg(NO₃)₂) необходимо провести реакцию обмена с растворимой солью фосфорной кислоты, например, с фосфатом натрия (Na₃PO₄) или фосфатом калия (K₃PO₄). Фосфат магния является нерастворимым соединением и выпадает в осадок.

Реакция 3 (с фосфатом натрия):

\[ 3\text{Mg(NO}_3)_2 + 2\text{Na}_3\text{PO}_4 \rightarrow \text{Mg}_3(\text{PO}_4)_2 \downarrow + 6\text{NaNO}_3 \]

Итоговые уравнения реакций:

1. \[ \text{MgCO}_3 \xrightarrow{t^\circ} \text{MgO} + \text{CO}_2 \uparrow \]
2. \[ \text{MgO} + 2\text{HNO}_3 \rightarrow \text{Mg(NO}_3)_2 + \text{H}_2\text{O} \]
3. \[ 3\text{Mg(NO}_3)_2 + 2\text{Na}_3\text{PO}_4 \rightarrow \text{Mg}_3(\text{PO}_4)_2 \downarrow + 6\text{NaNO}_3 \]

Ответ: 1. MgCO₃ → MgO + CO₂↑ (при нагревании); 2. MgO + 2HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + H₂O; 3. 3Mg(NO₃)₂ + 2Na₃PO₄ → Mg₃(PO₄)₂↓ + 6NaNO₃