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
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