5. Запишите уравнения реакций, протекающих по схеме (вещества X, Y и Z содержат кальций) Ca —H₂O→ X —CO₂→ Y —t→ Z —Al,t→ ...

Решение:

Разберем последовательность реакций по схеме:

1. Ca + H₂O → X

Кальций — активный металл, который бурно реагирует с водой с образованием гидроксида кальция и выделением водорода.

\[ 2\text{Ca} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{Ca}(\text{OH})_2 + \text{H}_2 \uparrow \]

Следовательно, X — это Ca(OH)₂ (гидроксид кальция).

2. X (Ca(OH)₂) + CO₂ → Y

Гидроксид кальция (известковое молоко) реагирует с углекислым газом. При пропускании CO₂ через раствор Ca(OH)₂ сначала образуется карбонат кальция (осадок), а при избытке CO₂ — гидрокарбонат кальция (растворимое вещество).

Первая стадия (недостаток CO₂):

\[ \text{Ca}(\text{OH})_2 + \text{CO}_2 \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow + \text{H}_2\text{O} \]

Вторая стадия (избыток CO₂):

\[ \text{CaCO}_3 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca}(\text{HCO}_3)_2 \]

Поскольку дальше идет нагревание (t°), что приводит к разложению, более вероятно, что Y — это CaCO₃ (карбонат кальция).

3. Y (CaCO₃) —t→ Z

Карбонат кальция при нагревании разлагается на оксид кальция и углекислый газ.

\[ \text{CaCO}_3 \xrightarrow{t^{\circ}} \text{CaO} + \text{CO}_2 \uparrow \]

Следовательно, Z — это CaO (оксид кальция).

4. Z (CaO) + Al, t → ...

Оксид кальция может реагировать с алюминием при высоких температурах. Эта реакция является промышленным способом получения алюминия из его оксида, но она требует очень высоких температур и часто проводится в присутствии флюсов (например, криолита).

Реакция:

\[ 6\text{CaO} + 2\text{Al} \xrightarrow{t^{\circ}} \text{CaF}_2 \cdot 3\text{Al}_2\text{O}_3 \text{ (криолит)} \]

Однако, если рассматривать более простые реакции, то оксид кальция может быть восстановлен более активными металлами (например, магнием), но алюминий при высоких температурах может вести себя как восстановитель.

В контексте школьной программы, более распространенной является реакция CaO с Al₂O₃ для получения алюминия, но здесь наоборот. Вероятно, имеется в виду реакция, где алюминий выступает как восстановитель, но она не так стандартна.

Альтернативно, CaO может реагировать с Al₂O₃ при высокой температуре:

\[ \text{CaO} + \text{Al}_2\text{O}_3 \rightarrow \text{Ca(AlO₂)}₂ \]

Возможно, задание подразумевает восстановление алюминием, но это требует уточнения условий. Если предположить, что алюминий восстанавливает кальций из оксида (что маловероятно, так как алюминий сам является активным металлом, а кальций — более активный), то это было бы:

\[ 3\text{CaO} + 2\text{Al} \rightarrow 3\text{Ca} + \text{Al}_2\text{O}_3 \]

Но это очень энергозатратная и сложная реакция, редко встречающаяся в учебниках. Более вероятный вариант — реакция CaO с Al₂O₃, если бы она была в схеме.

Учитывая, что Z = CaO, и дана реакция с Al при высокой температуре, наиболее правдоподобным продуктом может быть алюминат кальция, если бы в реагентах присутствовал Al₂O₃, или сам алюминий, если бы это была реакция восстановления.

Давайте остановимся на наиболее стандартных превращениях:

Итоговая схема:

\[ \text{Ca} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{Ca}(\text{OH})_2 \xrightarrow{\text{CO}_2} \text{CaCO}_3 \xrightarrow{t^{\circ}} \text{CaO} \xrightarrow{\text{Al, } t^{\circ}} \text{...} \]

На данном этапе, если продолжение реакции не является стандартной школьной реакцией, мы можем оставить это как указание на дальнейшие высокотемпературные процессы.

Ответ:

• X: Ca(OH)₂
• Y: CaCO₃
• Z: CaO

Уравнения реакций:

1. \[ 2\text{Ca} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{Ca}(\text{OH})_2 + \text{H}_2 \uparrow \]
2. \[ \text{Ca}(\text{OH})_2 + \text{CO}_2 \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow + \text{H}_2\text{O} \]
3. \[ \text{CaCO}_3 \xrightarrow{t^{\circ}} \text{CaO} + \text{CO}_2 \uparrow \]
4. \[ \text{CaO} + \text{Al} \xrightarrow{t^{\circ}} \text{...} \] (сложная реакция, возможны разные продукты в зависимости от условий)