Конечно, давайте рассмотрим цепочку химических реакций, которые осуществляют заданные превращения:
CH₄ → H₂
Для получения водорода из метана можно использовать процесс парового риформинга:
[
\text{CH}_4 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{CO} + 3\text{H}_2
]
Однако, для чистого получения ( \text{H}_2 ), далее используют процесс конверсии оксида углерода с водяным паром:
[
\text{CO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2
]
H₂ → CaH₂
Водород реагирует с кальцием при высокой температуре для формирования гидрида кальция:
[
\text{Ca} + \text{H}_2 \rightarrow \text{CaH}_2
]
CaH₂ → Ca(OH)₂
Гидрид кальция взаимодействует с водой, образуя гидроксид кальция и выделяя водород:
[
\text{CaH}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 + 2\text{H}_2
]
Ca(OH)₂ → CaCO₃
Гидроксид кальция реагирует с диоксидом углерода, образуя карбонат кальция:
[
\text{Ca(OH)}_2 + \text{CO}_2 \rightarrow \text{CaCO}_3 + \text{H}_2\text{O}
]
CaCO₃ → Ca(HCO₃)₂
Карбонат кальция взаимодействует с угольной кислотой (раствор CO₂ в воде), образуя гидрокарбонат кальция:
[
\text{CaCO}_3 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(HCO}_3)_2
]
Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃
При нагревании или уменьшении концентрации CO₂, гидрокарбонат кальция снова превращается в карбонат кальция:
[
\text{Ca(HCO}_3)_2 \rightarrow \text{CaCO}_3 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}
]
CaCO₃ → CaO
Карбонат кальция при нагревании разлагается на оксид кальция и углекислый газ:
[
\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2
]
CaO → Ca(OH)₂
Оксид кальция реагирует с водой, образуя гидроксид кальция:
[
\text{CaO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2
]
Ca(OH)₂ → CaCO₃
Как и в шаге 4, гидроксид кальция реагирует с диоксидом углерода:
[
\text{Ca(OH)}_2 + \text{CO}_2 \rightarrow \text{CaCO}_3 + \text{H}_2\text{O}
]
Эти уравнения демонстрируют последовательность реакций, позволяющих осуществить заданные превращения веществ.