Для осуществления превращения Ba -> BaCl2 -> Ba(OH)2 -> BaSO4 -> Ba(NO3)2, рассмотрим каждый этап отдельно.
Ba -> BaCl2:
Это реакция между металлическим барием (Ba) и хлором (Cl2). Данная реакция является окислительно-восстановительной (ОВР), поскольку происходит процесс окисления бария и восстановления хлора.
Уравнение реакции:
[
\text{Ba} + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{BaCl}_2
]
Степени окисления:
- Бариум (Ba) изменяет степень окисления с 0 в элементарном состоянии до +2 в составе BaCl2.
- Хлор (Cl2) изменяет степень окисления с 0 в элементарном состоянии до -1 в составе BaCl2.
Полные полуреакции:
- Окисление: (\text{Ba}^0 \rightarrow \text{Ba}^{2+} + 2e^-)
- Восстановление: (\text{Cl}_2^0 + 2e^- \rightarrow 2\text{Cl}^-)
Сбалансированное уравнение ОВР:
[
\text{Ba} + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{BaCl}_2
]
BaCl2 -> Ba(OH)2:
Реакция получения гидроксида бария из хлорида бария осуществляется взаимодействием с гидроксидом натрия (NaOH) в водном растворе:
[
\text{BaCl}_2 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Ba(OH)}_2 + 2\text{NaCl}
]
Ba(OH)2 -> BaSO4:
Для этой реакции используется раствор серной кислоты (H2SO4):
[
\text{Ba(OH)}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + 2\text{H}_2\text{O}
]
Ионное уравнение:
[
\text{Ba}^{2+} + 2\text{OH}^- + 2\text{H}^+ + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + 2\text{H}_2\text{O}
]
Сокращенное ионное уравнение:
[
\text{Ba}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow
]
BaSO4 -> Ba(NO3)2:
Последняя реакция включает взаимодействие с азотной кислотой (HNO3):
[
\text{BaSO}_4 + 2\text{HNO}_3 \rightarrow \text{Ba(NO}_3)_2 + \text{H}_2\text{SO}_4
]
Таким образом, последовательность реакций позволяет осуществить требуемое превращение: Ba -> BaCl2 -> Ba(OH)2 -> BaSO4 -> Ba(NO3)2, с учетом окислительно-восстановительных процессов и ионного обмена.