Оксид кальция. Физические, термические и химические свойства
Оксид кальция - это кристаллическое соединение белого цвета. Другие названия этого вещества - негашеная известь, окись кальция, «кирабит», «кипелка». Оксид кальция, формула которого CaO, и его продукт взаимодействия с (H2O) водой - Ca(OH)2 («пушонка», или гашеная известь) нашли широкое применение в строительном деле.
Как получают оксид кальция?
1. Промышленный способ получения данного вещества заключается в термическом (под воздействием температуры) разложении известняка :
CaCO3 (известняк) = CaO (кальция оксид) + CO2 (углекислый газ)
2. Также кальция оксид можно получить посредством взаимодействия простых веществ:
2Ca (кальций) + O2 (кислород) = 2CaO (кальция оксид)
3. Третий способ кальция заключается в термическом разложении кальция гидроксида (Ca(OH)2) и кальциевых солей нескольких кислородсодержащих кислот:
2Ca(NO3)2 = 2CaO (получаемое вещество) + 4NO2 + O2 (кислород)
оксида кальция
1. Внешний вид: кристаллическое соединение белого цвета. Кристаллизуется по типу хлорида натрия (NaCl) в кубической кристаллической гранецентрированной решетке.
2. Молярная масса составляет 55,07 грамм/моль.
3. Плотность равна 3,3 грамм/сантиметр³.
Термические свойства оксида кальция
1. Температура плавления равна 2570 градусов
2. Температура кипения составляет 2850 градусов
3. Молярная теплоёмкость (при стандартных условиях) равна 42.06 Дж/(моль·К)
4. Энтальпия образования (при стандартных условиях) составляет -635 кДж/моль
Химические свойства оксида кальция
Оксид кальция (формула CaO) - это основной оксид. Поэтому он может:
Растворяться в воде (H2O) с выделением энергии. При этом образуется гидроксид кальция. Эта реакция выглядит так:
CaO (оксид кальция) + H2O (вода) = Ca(OH)2 (кальциевый гидроксид) + 63,7 кДж/моль;
Реагировать с кислотами и кислотными оксидами. При этом образуются соли. Вот примеры реакций:
CaO (кальциевый оксид) + SO2 (сернистый ангидрид) = CaSO3 (сульфит кальция)
CaO (кальциевый оксид) + 2HCl (соляная кислота) = CaCl2 (кальциевый хлорид) + H2O (вода).
Применение оксида кальция:
1. Основные объемы рассматриваемого нами вещества используются при производстве силикатного кирпича в строительстве. Раньше негашеную известь использовали в качестве известкового цемента. Его получали при ее смешивании с водой (H2O). В результате оксид кальция переходил в гидроксид, который потом, поглощая из атмосферы (CO2), сильно твердел, превращаясь в кальция карбонат (CaCO3). Несмотря на дешевизну этого метода, в настоящее время цемент известковый практически не применяется в строительстве, так как он обладает способностью хорошо впитывать и накапливать в себе жидкость.
2. В качестве огнеупорного материала оксид кальция подходит как недорогой и доступный материал. Плавленый кальциевый оксид имеет устойчивость к воздействию воды (H2O), что позволило его применять в качестве огнеупора там, где использование дорогостоящих материалов нецелесообразно.
3. В лабораториях используют кальция для сушения тех веществ, которые с ним не реагируют.
4. В пищевой отрасли данное вещество зарегистрировано в качестве пищевой добавки под обозначением Е 529. Используется в качестве эмульгатора для создания однородной смеси из несмешиваемых между собой веществ - воды, масла и жира.
5. В промышленности кальциевый оксид используют для удаления сернистого ангидрида (SO2) из дымовых газов. Применяют, как правило, 15% раствор водяной. В результате реакции, в которой взаимодействуют и диоксид серы, получается гипс CaCO4 и CaCO3. При проведении экспериментов ученые добивались показателя в 98% отчистки дыма от диоксида серы.
6. Используется в специальной «самогреющейся» посуде. Емкость с небольшим количеством кальциевого оксида располагается между двух стенок сосуда. При прокалывании капсулы в воде начинается реакция с выделением некоторого количества тепла.
Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер плотности потока водяного пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
Химическая формула
Молярная масса CaO, оксид кальция 56.0774 г/моль
Массовые доли элементов в соединении
Использование калькулятора молярной массы
- Химические формулы нужно вводить с учетом регистра
- Индексы вводятся как обычные числа
- Точка на средней линии (знак умножения), применяемая, например, в формулах кристаллогидратов, заменяется обычной точкой.
- Пример: вместо CuSO₄·5H₂O в конвертере для удобства ввода используется написание CuSO4.5H2O .
Калькулятор молярной массы
Моль
Все вещества состоят из атомов и молекул. В химии важно точно измерять массу веществ, вступающих в реакцию и получающихся в результате нее. По определению моль является единицей количества вещества в СИ. Один моль содержит точно 6,02214076×10²³ элементарных частиц. Это значение численно равно константе Авогадро N A , если выражено в единицах моль⁻¹ и называется числом Авогадро. Количество вещества (символ n ) системы является мерой количества структурных элементов. Структурным элементом может быть атом, молекула, ион, электрон или любая частица или группа частиц.
Постоянная Авогадро N A = 6.02214076×10²³ моль⁻¹. Число Авогадро - 6.02214076×10²³.
Другими словами моль - это количество вещества, равное по массе сумме атомных масс атомов и молекул вещества, умноженное на число Авогадро. Единица количества вещества моль является одной из семи основных единиц системы СИ и обозначается моль. Поскольку название единицы и ее условное обозначение совпадают, следует отметить, что условное обозначение не склоняется, в отличие от названия единицы, которую можно склонять по обычным правилам русского языка. Один моль чистого углерода-12 равен точно 12 г.
Молярная масса
Молярная масса - физическое свойство вещества, определяемое как отношение массы этого вещества к количеству вещества в молях. Говоря иначе, это масса одного моля вещества. В системе СИ единицей молярной массы является килограмм/моль (кг/моль). Однако химики привыкли пользоваться более удобной единицей г/моль.
молярная масса = г/моль
Молярная масса элементов и соединений
Соединения - вещества, состоящие из различных атомов, которые химически связаны друг с другом. Например, приведенные ниже вещества, которые можно найти на кухне у любой хозяйки, являются химическими соединениями:
Молярная масса химических элементов в граммах на моль численно совпадает с массой атомов элемента, выраженных в атомных единицах массы (или дальтонах). Молярная масса соединений равна сумме молярных масс элементов, из которых состоит соединение, с учетом количества атомов в соединении. Например, молярная масса воды (H₂O) приблизительно равна 1 × 2 + 16 = 18 г/моль.
Молекулярная масса
Молекулярная масса (старое название - молекулярный вес) - это масса молекулы, рассчитанная как сумма масс каждого атома, входящего в состав молекулы, умноженных на количество атомов в этой молекуле. Молекулярная масса представляет собой безразмерную физическую величину, численно равную молярной массе. То есть, молекулярная масса отличается от молярной массы размерностью. Несмотря на то, что молекулярная масса является безразмерной величиной, она все же имеет величину, называемую атомной единицей массы (а.е.м.) или дальтоном (Да), и приблизительно равную массе одного протона или нейтрона. Атомная единица массы также численно равна 1 г/моль.
Расчет молярной массы
Молярную массу рассчитывают так:
- определяют атомные массы элементов по таблице Менделеева;
- определяют количество атомов каждого элемента в формуле соединения;
- определяют молярную массу, складывая атомные массы входящих в соединение элементов, умноженные на их количество.
Например, рассчитаем молярную массу уксусной кислоты
Она состоит из:
- двух атомов углерода
- четырех атомов водорода
- двух атомов кислорода
- углерод C = 2 × 12,0107 г/моль = 24,0214 г/моль
- водород H = 4 × 1,00794 г/моль = 4,03176 г/моль
- кислород O = 2 × 15,9994 г/моль = 31,9988 г/моль
- молярная масса = 24,0214 + 4,03176 + 31,9988 = 60,05196 g/mol
Наш калькулятор выполняет именно такой расчет. Можно ввести в него формулу уксусной кислоты и проверить что получится.
Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
Оксид кальция, формула CaO, нередко называют негашеной известью. Настоящая публикация поведает вам о свойствах, получении, а также применении этого вещества.
Определение
Оксид кальция является белым кристаллическим веществом. В некоторых источниках его могут обозвать окисью кальция, негашеной известью, "кипелкой" или кирабитом. Негашеная известь - наиболее популярное тривиальное название данного вещества. Это единственный и высший оксид кальция.
Свойства
Оксид представляет собой кристаллическое вещество, имеющее кубическую границентрированную кристаллическую решетку.
Он плавится при температуре 2570 о С, а кипит при 2850 о С. Это основный оксид, его растворение в воде приводит к образованию гидроксида кальция. Вещество может образовывать соли. Для этого его необходимо добавить к кислоте или кислотному оксиду.
Получение
Его можно получить с помощью термического разложения известняка. Реакция проходит так: карбонат кальция постепенно нагревают, и, когда температура среды достигает 900-1000 о С, он распадается на газообразный четырехвалентный оксид углерода и искомое вещество. Другой способ его получения - простейшая реакция соединения. Для этого небольшое количество чистого кальция опускают в жидкий кислород, далее последует реакция, продуктом которой станет нужный оксид. Также последний можно получить в процессе разложения гадроксида кальция или кальциевых солей некоторых кислородсодержащих кислот при высоких температурах. Например, рассмотрим разложение последних. Если взять нитрат кальция (остаток взят из азотной кислоты) и нагреть его до 500 о С, то продуктами реакции станут кислород, диоксид азота и искомый оксид кальция.
Применение
В основном данное вещество используют отрасли строительства, где с его помощью производят силикатный кирпич. Раньше оксид кальция применяли и при изготовлении известкового цемента, но вскоре последний перестали эксплуатировать из-за впитывания и накапливания этим соединением влаги. А если его использовать для кладки печи, то при накаливании в помещении будет витать удушливый углекислый газ. Также обсуждаемое сейчас вещество известно свей устойчивостью к воздействию воды. Из-за данного свойства оксид кальция применяют в качестве дешевого и доступного огнеупора. Это соединение является необходимым в любых лабораториях при осушении не реагирующих с ним веществ. Оксид кальция в одной из отраслей промышленности известен как пищевая добавка Е529. Также 15-процентный раствор этого вещества нужен для того, чтобы удалять диоксид серы из некоторых газообразных соединений. С помощью оксида кальция также производят "самогреющую" посуду. Это свойство обеспечивается процессом выделения тепла при реакции оксида кальция с водой.
Заключение
Вот и все основные сведения об этом соединении. Как уже упоминалось выше, его часто называют негашеной известью. А знаете ли вы, что понятие извести в химии весьма растяжимое? Существуют также гашеная, хлорная и натровая извести.
H 2 S + 2NaOH = Na 2 S + 2H 2 O; (1)
H 2 S + NaOH = NaHS + H 2 O. (2)
Решение кислоты или основания , участвующихв кислотно-основной реакции, рассчитывается по формуле
М эк (кислоты, основания) = ,
где М – молярная масса кислоты или основания; n – для кислот – число атомов водорода, замещенных в данной реакции на металл; для оснований – число гидроксильных групп, замещенных в данной реакции на кислотный остаток.
Значение эквивалента и молярной массы эквивалентов вещества зависит от реакции, в которой это вещество участвует.
В реакции H 2 S + 2NaOH = Na 2 S + 2H 2 O (1) оба иона водорода молекулы H 2 S замещаются на металл и, таким образом, одному иону водорода эквивалентна условная частица ½ H 2 S. В этом случае
Э (H 2 S) = ½ H 2 S, а М эк (H 2 S)= = 17 г/моль.
В реакции H 2 S + NaOH = NaHS + H 2 O (2) в молекуле H 2 S на металл замещается только один ион водорода и, следовательно, одному иону эквивалентна реальная частица – молекула H 2 S. В этом случае
Э (H 2 S) = H 2 S, а М эк (H 2 S) = = 34 г/моль.
Эквивалент NaOH в реакциях (1) и (2) равен NaOH, так как в обоих случаях на кислотный остаток замещается одна гидроксильная группа. Молярная масса эквивалентов NaOH равна
М эк (NaOH) = 40 г/моль.
Таким образом, эквивалент H 2 S в реакции (1) равен ½ H 2 S, в реакции (2) −
1 H 2 S, молярные массы эквивалентов H 2 S равны соответственно 17 (1) и 34 (2) г/моль; эквивалент NaOH в реакциях (1) и (2) равен NaOH, молярная масса эквивалентов основания составляет 40 г/моль.
Решение . Молярная масса эквивалентов оксида рассчитывается по формуле
М эк (оксида) = ,
где М – молярная масса оксида; n – число катионов соответствующего оксиду основания или число анионов соответствующей оксиду кислоты; |c.o.| – абсолютное значение степени окисления катиона или аниона.
В реакции P 2 O 5 + 3CaO = Ca 3 (PO 4) 2 эквивалент P 2 O 5 , образующего два трехзарядных аниона (РО 4) 3- , равен 1 / 6 P 2 O 5 , а М эк (P 2 O 5) = = 23,7 г/моль. Эквивалент СаО, дающего один двухзарядный катион (Са 2+), равен ½ СаО, а М эк (СаО)= = 28 г/моль.
Пример 2.3. Вычислить эквивалент и молярную массу эквивалентов фосфора в соединениях РН 3 , Р 2 О 3 и Р 2 О 5 .
Решение. Чтобы определить молярную массу эквивалентов элемента в соединении, можно воспользоваться следующей формулой:
М эк (элемента) = ,
где М А – молярная масса элемента; |c.o.| – абсолютное значение степени окисления элемента.
Степень окисления фосфора в РН 3 , Р 2 О 3 , Р 2 О 5 соответственно равна –3, +3 и +5. Подставляя эти значения в формулу, находим, что молярная масса эквивалентов фосфора в соединениях РН 3 и Р 2 О 3 равна 31/3 = 10,3 г/моль; в Р 2 О 5 – 31/5 = 6,2 г/моль, а эквивалент фосфора в соединениях РН 3 и Р 2 О 3 равен 1 / 3 Р, в соединении Р 2 О 5 – 1 / 5 Р.
Решение . Молярная масса эквивалентов химического соединения равна сумме молярных масс эквивалентов составляющих его частей:
М эк (РН 3) = М эк (Р) + М эк (Н) = 10,3 + 1 = 11 г/моль;
М эк (Р 2 О 3) = М эк (Р) + М эк (О) = 10,3 + 8 = 18,3 г/моль;
М эк (Р 2 О 5) = М эк (Р) + М эк (О) = 6,2 + 8 = 14,2 г/моль.
Пример 2.5. На восстановление 7,09 г оксида металла со степенью окисления +2 требуется 2,24 л водорода при нормальных условиях. Вычислить молярные массы эквивалентов оксида и металла. Чему равна молярная масса металла?
Решение. Задача решается по закону эквивалентов. Так как одно из реагирующих веществ находится в газообразном состоянии, то удобно воспользоваться следующей формулой:
где V эк (газа) – объем одного моля эквивалентов газа. Для вычисления объема моля эквивалентов газа необходимо знать число молей эквивалентов (υ ) в одном моле газа: υ = . Так, М (Н 2) = 2 г/моль; М эк (Н 2) = 1 г/моль. Следовательно, в одном моле молекул водорода Н 2 содержится υ = 2/1 = 2 моль эквивалентов водорода. Как известно, моль любого газа при нормальных условиях (н.у.) (Т = 273 К, Р = 101,325 кПа) занимает объем 22,4 л. Значит, моль водорода займет объем 22,4 л, а так как в одном моле водорода содержится 2 моль эквивалентов водорода, то объем одного моля эквивалентов водорода равен V эк (Н 2) = 22,4/2 = 11,2 л. Аналогично М (О 2) = 32 г/моль, М эк (О 2) = 8 г/моль. В одном моле молекул кислорода О 2 содержится υ = 32/8 = 4 моль эквивалентов кислорода. Один моль эквивалентов кислорода при нормальных условиях занимает объем V эк (О 2) = 22,4/4 = 5,6 л.
Подставив в формулу численные значения, находим, что М эк (оксида) = г/моль.
Молярная масса эквивалентов химического соединения равна сумме молярных масс эквивалентов составляющих его частей. Оксид – это соединение металла с кислородом, поэтому молярная масса эквивалентов оксида представляет собой сумму М эк (оксида) = М эк (металла) + М эк (кислорода). Отсюда М эк (металла) = М эк (оксида) − М эк (кислорода) = 35,45 – 8 = 27,45 г/моль.
Молярная масса эквивалентов элемента (М эк) связана с атомной массой элемента (М А) соотношением: М эк (элемента) = , где ½с.о. ½ − степень окисления элемента. Отсюда М А = М эк (металла) ∙ ½с.о. ½ = 27,45×2 = 54,9 г/моль.
Таким образом, М эк (оксида) = 35,45 г/моль; М эк (металла) = 27,45 г/моль; М А (металла) = 54,9 г/моль.
Пример 2.6. При взаимодействии кислорода с азотом получено 4 моль эквивалентов оксида азота (IV). Рассчитать объемы газов, вступивших в реакцию при нормальных условиях.
Решение. По закону эквивалентов число молей эквивалентов веществ, вступающих в реакцию и образующихся в результате реакции, равны между собой, т.е. υ (О 2) = υ (N 2) = υ (NO 2). Так как получено 4 моль эквивалентов оксида азота (IV), то, следовательно, в реакцию вступило 4 моль эквивалентов О 2 и 4 моль эквивалентов N 2 .
Азот изменяет степень окисления от 0 (в N 2) до +4 (в NО 2), и так как в его молекуле 2 атома, то вместе они отдают 8 электронов, поэтому
М эк (N 2) = = 3,5 г/моль. Находим объем, занимаемый молем эквивалентов азота (IV): 28 г/моль N 2 – 22,4 л
3,5 г/моль N 2 – х
х = л.
Так как в реакцию вступило 4 моль эквивалентов N 2 , то их объем составляет V (N 2) = 2,8·4 = 11,2 л. Зная, что моль эквивалентов кислорода при нормальных условиях занимает объем 5,6 л, рассчитываем объем 4 моль эквивалентов О 2 , вступивших в реакцию: V (O 2) = 5,6∙4 = 22,4 л.
Итак, в реакцию вступило 11,2 л азота и 22,4 л кислорода.
Пример 2.7. Определить молярную массу эквивалентов металла, если из 48,15 г его оксида получено 88,65 г его нитрата.
Решение. Учитывая, что М эк (оксида) = М эк (металла) + М эк (кислорода), а М эк (соли) = М эк (металла) + М эк (кислотного остатка), подставляем соответствующие данные в закон эквивалентов:
отсюда М эк (металла) = 56,2 г/моль.
Пример 2.8. Вычислить степень окисления хрома в оксиде, содержащем 68,42 % (масс.) этого металла.
Решение. Приняв массу оксида за 100 %, находим массовую долю кислорода в оксиде: 100 – 68,42 = 31,58 %, т.е. на 68,42 частей массы хрома приходится 31,58 частей массы кислорода, или на 68,42 г хрома приходится 31,58 г кислорода. Зная, что молярная масса эквивалентов кислорода равна 8 г/моль, определим молярную массу эквивалентов хрома в оксиде по закону эквивалентов:
; М эк (Cr) = г/моль.
Степень окисления хрома находим из соотношения ,
отсюда |c. o. | = = 3.
