Уголь → оксид углерода(IV) → карбонат кальция → гидрокарбонат кальция → карбонат кальция → оксид углерода(IV) → углерод (сажа)

Нужно записать уравнения реакций, которые позволяют осуществить цепочку превращений:

C (уголь) → CO₂ → CaCO₃ → Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ → CO₂ → C (сажа)

1) Уголь → оксид углерода(IV)

Сжигание углерода в избытке кислорода:

2) Оксид углерода(IV) → карбонат кальция

Поглощение CO₂ известковой водой (раствором гидроксида кальция):

Выпадает белый осадок $\mathrm{CaCO_3}$.

3) Карбонат кальция → гидрокарбонат кальция

Растворение карбоната кальция в воде при пропускании избытка CO₂ (образуется растворимый гидрокарбонат):

4) Гидрокарбонат кальция → карбонат кальция

При нагревании (или при удалении CO₂) гидрокарбонат разлагается, снова образуется осадок карбоната кальция:

5) Карбонат кальция → оксид углерода(IV)

Термическое разложение карбоната кальция (обжиг известняка):

6) Оксид углерода(IV) → углерод (сажа)

Один из типичных способов — восстановление CO₂ магнием (в лаборатории CO₂ восстанавливают активными металлами). Уравнение:

В результате выделяется углерод в виде мелкодисперсного порошка (сажи).

Итог: полный набор уравнений по цепочке

1. $\mathrm{C + O_2 \rightarrow CO_2}$

2. $\mathrm{CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O}$

3. $\mathrm{CaCO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow Ca(HCO_3)_2}$

4. $\mathrm{Ca(HCO_3)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + CO_2 \uparrow + H_2O}$

5. $\mathrm{CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2 \uparrow}$

6. $\mathrm{CO_2 + 2Mg \rightarrow 2MgO + C}$