Вправа 476 Схарактеризуйте електронну будову атомів Кальцію.
Електронна формула атома Кальцію 1s22s22p63s23p64s2
У атома Кальцію є 20 електронів, які перебувають на чотирьох енергетичних рівнях, на зовнішньому енергетичному рівні міститься два s-електрони, він може тільки віддавати електрони, тому стабільний ступінь окиснення Кальцію у сполуках є +2
Вправа 477 Схарактеризуйте поширеність Магнію і Кальцію в природі та їх біологічне значення. Ці метали настільки активні, що трапляються в природі винятково у вигляді сполук. У земній корі вміст Кальцію становить 3,38%, а Магнію — 2,35 % (відповідно третє і шосте місця серед металічних елементів), в морській воді: йонів Магнію — 0,14 %, Кальцію — 0,05 % (відповідно, друге і третє місця серед металічних елементів).
Магній і Кальцій — важливі біогенні макроелементи. Магній — необхідний живим організмам для синтезу білків і АТФ у клітинах. Разом із Кальцієм він бере участь у передачі нервових імпульсів та скороченні м’язів. Йони Кальцію беруть участь у процесах зсідання крові, секреції деяких гормонів. Кальцій необхідний для розвитку та функціонування опорно-рухового апарату (кісток) і зубів
Вправа 478 Схарактеризуйте фізичні та хімічні властивості кальцій гідроксиду. Кальцій гідроксид — білий порошок, малорозчинний у воді, причому, на відміну від багатьох твердих речовин, із підвищенням температури його розчинність знижується, за нагрівання плавиться (tпл.=512°С), а за трохи вищої температури (580°С) — розкладається
Кальцій гідроксид виявляє всі хімічні властивості лугів і взаємодіє з кислотними оксидами з утворенням середніх солей, з кислотами, з кислими солями, з розчинними солями (за умови утворення осаду), з амфотерними оксидами та гідроксидами, розкладається при нагріванні.
Приклади реакцій взаємодії з:
— кислотними оксидами з утворенням середніх солей:
Са(OH)2 + CO2 = СаCO3↓ + H2O
— кислотами:
Сa(OH)2 + 2HCl = СаCl2 + 2H2O
— кислими солями:
Сa(OH)2 + Сa(HCO3)2 = 2СaCO3↓ + 2H2O
— розчинними солями (за умови утворення осаду):
Сa(OH)2 +NaCl = Cu(OH)2↓ + NaCl
— амфотерними оксидами (за сплавляння):
Сa(OH)2 + ZnO = СaZnO2 + H2O
— амфотерними гідроксидами (за сплавляння):
Сa(OH)2 + Zn(OH)2 = СaZnO2 + 2H2O
Вправа 479 Що називають жорсткістю води? Природна властивість води, зумовлена наявністю в ній розчинних солей Кальцію і Магнію
Які існують види жорсткості води та способи її усунення? Розрізняють постійну й тимчасову жорсткість води.
Тимчасову (або карбонатну) жорсткість води можна усунути:
― кип’ятінням:
Mg(HCO3)2 -> MgCO3↓ + CO2↑ + H2O
Сa(HCO3)2 -> CaCO3↓ + CO2↑ + H2O
― додаванням до води невеликої кількості гашеного вапна Сa(OH)2:
Mg(HCO3)2 + Сa(OH)2 = MgCO3↓ + CaCO3↓ + 2H2O
Ca(HCO3)2 + Сa(OH)2 = 2CaCO3↓ + 2H2O
― додаванням до води кальцинованої соди Na2CO3:
Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3↓ + 2NaHCO3
Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaHCO3
Постійну жорсткість води можна усунути:
― додаванням до води кальцинованої соди Na2CO3:
MgSO4 + Na2CO3 = MgCO3↓ + Na2SO4
CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3↓ + Na2SO4
MgCl2 + Na2CO3 = MgCO3↓ + 2NaCl
CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaCl
― пропусканням крізь йонообмінні смоли.
Вправа 480 Схарактеризуйте негативні наслідки використання жорсткої води в побуті та промисловості. Спричиняє утворення вапняного нальоту в трубах із гарячою водою, у котлах ТЕЦ та побутових водонагрівних приладах, який перешкоджає нормальному теплообміну, що спричиняє надмірну витрату палива, пошкодження труб, плавлення чайників тощо. Жорстка вода також не придатна для проведення багатьох технологічних процесів у промисловості.
Вправа 481 Порівняйте фізичні властивості натрій гідроксиду та кальцій гідроксиду. Натрій гідроксид — являє собою білі легкоплавкі лусочки, що «розтікаються» на повітрі внаслідок гігроскопічності, розчинний у воді. Кальцій гідроксид — білий порошок, малорозчинний у воді.
Вправа 482 Складіть рівняння чотирьох принципово різних реакцій, у яких атоми Кальцію перетворюються на йони Ca2+.
2Сa + O2 = 2CaO (оксид)
Ca + Cr2O3 = 2Cr + 3CaO
Ca + 2H2SO4 (конц.) = CaSO4 + SO2↑ + 2H2O
Ca + H2O = Ca(OH)2 + H2↑
Вправа 483 Наведіть рівняння реакцій, у яких:
а) Кальцій окиснюється
Ca + H2O = Ca(OH)2 + H2↑
б) Кальцій відновлюється
-
в) ступінь окиснення Кальцію не змінюється
CaO + H2O = Ca(OH)2
Вправа 484 Доповніть йонно-молекулярні рівняння. Складіть для них молекулярні рівняння реакцій.
а) Ca2+ + CO32− → CaCO3;
Ca(OH)2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaOH
б) MgCO3 + … → Mg2+ + …
MgCO3 + H2O + CO2 → Mg2+ + 2HCO3-
MgCO3 + H2O + CO2 = Mg(HCO3)2
Вправа 485 Як ви вважаєте, чому кальцій практично не взаємодіє з розчином солі сульфатної кислоти, проте досить активно реагує з водою? Метал кальцій не витісняє інші метали з розчинів солей, оскільки він настільки активний, що за звичайних умов взаємодіє не з розчиненою сіллю, а з водою, у якій ця сіль розчинена
Вправа 486 У певного зразка води жорсткість зумовлена наявністю кальцій хлориду в кількості 0,05 ммоль в 1 л води. Обчисліть масу натрій карбонату, необхідну для видалення всього кальцій хлориду в такій воді масою 10 тонн.
Відомо: m(H2O)=10 т=10000 кг, n(CaCl2)=0,05 ммоль на 1 л
Знайти: m(Na2CO3)-?
Розв'язування
V(H2O)=m(H2O):ρ(H2O)=10000 кг : 1000 кг/м3=10 м3=10000 л
n(CaCl2)=0,05 ммоль●10000 л=500 ммоль=0,5 моль
Запишемо рівняння реакції:
CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaCl
За рівнянням реакції n(CaCl2):n(Na2CO3)=1:1, тому
n(Na2CO3)=n(CaCl2)=0,5 моль
M(Na2CO3)=106 г/моль
m(Na2CO3)=n(Na2CO3)•M(Na2CO3)=0,5 моль•106 г/моль=53 г
Відповідь: 53 г
Вправа 487 Певний зразок води містить 0,4 ммоль магній гідрогенкарбонату в 1 л води. Обчисліть масу осаду, що утвориться під час кип’ятіння такої води масою 2 кг.
Відомо: m(H2O)=2 кг, n(Mg(HCO3)2)=0,4 ммоль на 1 л
Знайти: m(Na2CO3)-?
Розв'язування
V(H2O)=m(H2O):ρ(H2O)=2 кг:1000 кг/м3=0,002 м3=2 л
n(Mg(HCO3)2)=0,4 ммоль●2 л=0,8 ммоль=0,0008 моль
Запишемо рівняння реакції:
Mg(HCO3)2 -> MgCO3↓ + CO2↑ + H2O
За рівнянням реакції n(Mg(HCO3)2):n(MgCO3)=1:1, тому
n(MgCO3)=n(Mg(HCO3)2)=0,0008 моль
M(MgCO3)=84 г/моль
m(MgCO3)=n(MgCO3)•M(MgCO3)=0,0008 моль•84 г/моль=0,0672 г
Відповідь: 0,0672 г
Вправа 488 Чи можна приготувати розчин у воді:
а) кальцій оксиду; Можна, процес гашення вапна
б) кальцій гідроксиду; Можна, гашене вапно, змулене у воді - вапняне молоко
в) кальцій карбіду; Ні, бо при взаємодії з водою, навіть на холоді, кальцій карбід розкладається з бурхливим виділенням ацетилену і великої кількості тепла
г) кальцій карбонату; Не можна, бо сіль малорозчинна
д) кальцій хлориду; Можна, бо сіль розчинна
е) кальцій гідрогенкарбонату? Можна, бо сіль розчинна
Вправа 489 Які речовини з наведеного переліку можна застосувати для усунення тимчасової жорсткості води? Натрій хлорид, натрій гідроксид, натрій карбонат, хлоридна кислота. Дайте обґрунтовану відповідь, наведіть рівняння відповідних реакцій.
Натрій гідроксид і натрій карбонат можна застосувати для усунення тимчасової жорсткості води, оскільки тільки в цьому випадку повністю осаджуються йони Магнію і Кальцію у вигляді нерозчинних солей:
― натрій гідроксид NaOH:
Mg(HCO3)2 + 2NaOH = MgCO3↓ + Na2CO3 + 2H2O
Ca(HCO3)2 + NaOH = 2CaCO3↓ + Na2CO3 + 2H2O
― натрій карбонат Na2CO3:
Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3↓ + 2NaHCO3
Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaHCO3
Вправа 490 Чому не можна гасити водою палаючий кальцій або магній? Бо магній і кальцій вступають в хімічну реакцію з водою
Вправа 492 Як без використання хімічних реактивів довести, що для певного зразка води характерна тимчасова жорсткість? Кип'ятінням. Утворення накипу свідчить про тимчасову жорсткість води водою
Вправа 493 Дієтологами встановлено, що деякі тваринні (вершкове масло та яловичий жир) та рослинні (пальмова олія) жири перешкоджають засвоєнню Кальцію організмом. Свинячого сала і соняшникової олії це не стосується. Виявилося, що в разі одночасного вживання і жири, і кальцієвмісні сполуки не засвоюються, а виводяться з організму. Запропонуйте пояснення цього факту з хімічної точки зору. Солі жирних кислот, до складу яких входять кальцій і магній, у воді не розчиняються, тому не засвоюються, а виводяться з організму.