Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ
Шрифт:
Са + 2Н 2O = Са(ОН) 2+ Н 2^ + 413 кДж
В ряду напряжений стоит значительно левее водорода, из разбавленных кислот НCl и H 2SO 4вытесняет водород (за счет Н 2O и Н +):
Ca + 2H+ = Са 2++ Н 2^
Получениекальция в промышленности:
Кальций применяется для удаления примесей неметаллов из металлических сплавов,
Оксид кальцияСаО.Основный оксид. Техническое название негашёная известь.Белый, весьма гигроскопичный. Имеет ионное строение Са 2+O 2-. Тугоплавкий, термически устойчивый, летучий при прокаливании. Поглощает влагу и углекислый газ из воздуха. Энергично реагирует с водой (с высоким экзо– эффектом), образует сильно щелочной раствор (возможен осадок гидроксида), процесс называется гашение извести.Реагирует с кислотами, оксидами металлов и неметаллов. Применяется для синтеза других соединений кальция, в производстве Са(ОН) 2, СаС 2и минеральных удобрений, как флюс в металлургии, катализатор в органическом синтезе, компонент вяжущих материалов в строительстве.
Уравнения важнейших реакций:
ПолучениеСаО в промышленности– обжиг известняка (900—1200 °C):
СаСO 3= СаО+ СO 2
Гидроксид кальцияСа(ОН) 2.Основный гидроксид. Техническое название гашёная известь.Белый, гигроскопичный. Имеет ионное строение Са 2+(ОН – ) 2. Разлагается при умеренном нагревании. Поглощает влагу и углекислый газ из воздуха. Малорастворим в холодной воде (образуется щелочной раствор), еще меньше – в кипящей воде. Прозрачный раствор ( известковая вода)быстро мутнеет из-за выпадения осадка гидроксида (суспензию называют известковое молоко). Качественная реакцияна ион Са 2+– пропускание углекислого газа через известковую воду с появлением осадка СаСO 3и переходом его в раствор. Реагирует с кислотами и кислотными оксидами, вступает в реакции ионного обмена.
Применяется в производстве стекла, белильной извести, известковых минеральных удобрений, для каустификации соды и умягчения пресной воды, а также для приготовления известковых строительных растворов – тестообразных смесей (песок + гашёная известь + вода), служащих связующим материалом для каменной и кирпичной кладки, отделки (оштукатуривания) стен и других строительных целей. Отвердевание («схватывание») таких растворов обусловлено поглощением углекислого газа из воздуха.
Уравнения важнейших реакций:
ПолучениеСа(ОН) 2в промышленности– гашение извести СаО (см. выше).
5.4. Жёсткость воды
Природная вода, проходя через известковые горные породы и почвы, обогащается солями кальция и магния (а также железа) и становится жёсткой.В жесткой воде при стирке белья увеличивается расход мыла, а ткань, впитывая соли, становится желтой и быстро ветшает. Накипь –нерастворимые соединения кальция и магния и оксид железами), осаждающиеся на внутренних стенках посуды, паровых котлов и трубопроводов. В жесткой воде дольше варятся овощи, крупы и мясо. Различают временнуюи постояннуюжесткость воды.
Временная жесткость вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов М(НСO 3) 2(М = Са, Mg) и Fe(HCO 3) 2. Если количественно определяют содержание ионов HCO 3 – , говорят о карбонатнойжесткости, если содержание ионов Са 2+, Mg 2+и Fe 2+– о кальциевой, магниевойили железнойжесткости. Временная жесткость тем выше, чем больше содержание этих ионов в воде. Жесткость воды назвали временной потому, что она устраняется простым кипячением:
Са(НСO 3) 2= СаСO 3V + Н 2O + СO 2^
Mg(HCO 3) 2= Mg(OH) 2V + 2СO 2^
4Fe(HCO 3) 2+ O 2= 2Fe 2O 3V + 8CO 2^ + 4H 2O
Постояннаяжесткость обусловлена другими солями кальция и магния (сульфаты, хлориды, нитраты, дигидро-ортофосфаты и др.). Такая жесткость не устраняется кипячением воды. Поэтому для удаления из жесткой воды большей части всех солей ее умягчают, используя химические реактивы и специальные (ионообменные) способы. Умягченная вода пригодна для питья и приготовления пищи.
Умягчение воды достигается, если ее обработать различными осадителями – гашеной известью, содой и ортофосфатом натрия:
устранение временной жесткости:
Са(НСO 3) 2+ Са(ОН) 2= 2СаСO 3V + 2Н 2O
Mg(HCO 3) 2+ Ca(OH) 2= CaMg(CO 3) 2V + 2Н 2O
4Fe(HCO 3) 2+ 8Са(ОН) 2+ O 2= 4FeO(OH)V + 8СаСO 3V + 10Н 2O
устранение постоянной жесткости:
Ca(NO 3) 2+ Na 2CO 3= СаСO 3V + 2NaNO 3
2MgSO 4+ Н 2O = Na 2CO 3= Mg 2CO 3(OH) 2V + СO 2^ + 2Na 2SO 4
3FeCl 2+ 2Na 3PO 4= Fe 3(PO 4) 2V + 6NaCl
В химической лаборатории и в промышленности используется полностью обессоленная вода (для питья она непригодна). Для получения обессоленной воды природную воду подвергают перегонке (дистилляции). Такая дистиллированнаявода является мягкой, подобно дождевой воде.
5.5. Алюминий
Алюминий– элемент 3-го периода и IIIA-группы Периодической системы, порядковый номер 13. Электронная формула атома [ 10Ne]3s 23p 1, степени окисления + III и 0.
По электроотрицательности (1,47) одинаков с бериллием, проявляет амфотерные (кислотные и основные) свойства. В соединениях может находиться в составе катионов и анионов.
В природе – четвертыйпо химической распространенности элемент (первый среди металлов), находится в химически связанном состоянии.