Химические уравнения при приготовлении шихты (люминофора)

Question

Приготовили шихту в муфельной печи, разогретой до 800C, из следующих веществ:
CaCO3, MgO, S, K2SO4, Na2SO4, Bi (NO3) 3, сахароза.
Известно, что получился CaS*Bi (3+) и что из печи пахнет сероводородом.
Ещё при внесении в печь виделся огонь - что-то (видимо, выделялся какой-то газ) горело, выходя из стаканчика. Сама шихта сначала темнела, но в конце стала снова белой. Какие реакции проходили в шихте во время приготовления?

Answer 1

Глюкоза разлагается по реакции:
С6Н12О6 = 6С + 6Н2О.
Карбонат кальция будет реагировать с углем из реакции разложения глюкозы:
С + СаСО3 = СаО + 2СО
Нитрат висмута разлагается по реакции:
4Bi (NO3) 3=2Bi2O32NO2+3O2.
Выделяющийся кислород окbcляет угарный газ до углекислого:
2CO+O2=2CO2.
Этот углекислый газ будет реагировать и с MgO, и с СаО с образованием карбонатов, которые опять будут разлагаться.
Углерод будет также взаимодействовать с сульфатами натрия и калия:
Na2SO4 (K2SO4) +2C=Na2S (K2S) +2CO2.
Собственно, эти сульфиды и будут реагировать с оксидом кальция, давая сульфид кальция:
Na2S (K2S) +CaO=CaS+Na2O (K2O) .
Сера сгорает:
S+O2=SO2. Реакция идет частично с водой: SO2+H2O=H2S. 5O2, отсюда запах сероводорода. Дале, по иде, должны образовываться висмутаты натрия и калия:
Na2O (K2O) +0. 5O2=Na2O2 (K2O2)
4Na2O2 (K2O2) +2Bi2O3=4NaBiO3+2Na2O. дале реакция повторяется до исчерпания реагентов.
Поскольку образуется сероводород, то создается слабокислая среда и висмутаты начинают восстанавливаться:
NaBiO3 (KBiO3) +6H (+) +2e=Bi (3+) +Na (+) +3H2O. Отсюда и появляется ион трехвалентного висмута, который и связывается в виде какой-нибудь легко диссоциирующей соли в соединение: CaS*Bi (3+) . Оксид магния в этом случае является связующим и поставщиком дополнительного количество угарного газа, как описано выше.