4. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить цепочку превращений веществ: Хлорид натрия → Натрий → Сульфид натрия → Сульфат натрия → Нитрат натрия.

Решение:

Давайте пошагово пройдем по цепочке превращений:

1. Хлорид натрия (NaCl) → Натрий (Na):

Электролиз расплава хлорида натрия:

2NaCl\(\text{(расплав)}\) \(\xrightarrow{электролиз}\) 2Na + Cl_2\(\uparrow\)
2. Натрий (Na) → Сульфид натрия (Na$$_2$$S):

Реакция натрия с серой при нагревании:

2Na + S \(\xrightarrow{\Delta}\) Na_2S
3. Сульфид натрия (Na$$_2$$S) → Сульфат натрия (Na$$_2$$SO$$_4$$):

Для этого превращения нужно провести две реакции:

а) Окисление сульфида натрия (например, кислородом воздуха в присутствии катализатора или более сильным окислителем). Проще всего использовать кислород:

2Na_2S + 3O_2 \(\xrightarrow{t^{\circ}, кат.}\) 2Na_2SO_3

б) Окисление сульфита натрия до сульфата натрия:

Na_2SO_3 + O_2 \(\xrightarrow{t^{\circ}, кат.}\) Na_2SO_4

(Можно также окислить сульфид натрия напрямую до сульфата, но это сложнее и требует сильных окислителей, например, пероксида водорода в щелочной среде или перманганата калия.)

4. Сульфат натрия (Na$$_2$$SO$$_4$$) → Нитрат натрия (NaNO$$_3$$):

Этот переход можно осуществить через обменные реакции:

а) Получение гидроксида натрия:

Na_2SO_4 + Ba(OH)_2 \(\rightarrow\) BaSO_4\(\downarrow\) + 2NaOH

б) Нейтрализация гидроксида натрия азотной кислотой:

NaOH + HNO_3 \(\rightarrow\) NaNO_3 + H_2O

Ответ:

• 2NaCl\(\text{(расплав)}\) \(\xrightarrow{электролиз}\) 2Na + Cl_2\(\uparrow\)
• 2Na + S \(\xrightarrow{\Delta}\) Na_2S
• 2Na_2S + 3O_2 \(\xrightarrow{t^{\circ}, кат.}\) 2Na_2SO_3
• Na_2SO_3 + O_2 \(\xrightarrow{t^{\circ}, кат.}\) Na_2SO_4
• Na_2SO_4 + Ba(OH)_2 \(\rightarrow\) BaSO_4\(\downarrow\) + 2NaOH
• NaOH + HNO_3 \(\rightarrow\) NaNO_3 + H_2O