§33. Характеристика элемента по его положению в периодической системе. Характеристика элемента-металла.. Часть I
Задание №1
Охарактеризуйте кальций (изотоп $_{20}^{40}Ca$) по приведенному в учебнике плану характеристики элемента − металла.
Ответ:
1) Атомный номер кальция 20 (Z = 20). Элемент кальций расположен во IIА−группе периодической системы Д. И. Менделеева, в четвёртом периоде. 2) Заряд ядра +20, оно содержит 20 протонов. Число нейтронов в ядре равно 20 (напомним, число нейтронов в ядре рассчитывается по формуле: N = A – Z, где N − число нейтронов, A − массовое число, Z − порядковый номер). Число электронов на электронной оболочке также равно 20, так как атом электро-нейтрален. Схема распределения электронов по энергетическим уровням: 2e; 8e; 8e; 2e. 3) На внешнем энергетическом уровне атома кальция два валентных электрона. Кальций − это элемент−металл. Простое вещество кальций, образованное атомами данного химического элемента, также является металлом, следовательно, для него характерны все типичные свойства металлов: тепло− и электропроводность, пластичность, металлический блеск. 4) Металлические свойства у кальция выражены сильнее, чем у магния, но слабее, чем у стронция, что объясняется ростом радиуса атома в ряду Mg − Ca − Sr. 5) Металлические свойства у кальция выражены слабее, чем у натрия, но сильнее, чем у скандия, что связано с увеличением числа валентных электронов в ряду Na − Ca − Sc. 6) Максимальная валентность кальция равна II, так как его атом содержит два валентных электрона. Формула высшего (и единственного) оксида кальция − CaO. Он является основным оксидом, следовательно, взаимодействует с кислотами, кислотными оксидами и водой. 7) Формула гидроксида кальция − $Ca(OH)_ {2}$. Он является растворимым основанием − щёлочью, следовательно, взаимодействует с кислотами, кислотными оксидами и солями. Кальций не имеет летучего водородного соединения, но образует твёрдое ионное соединение − гидрид кальция $CaH_{2}$.
Задание №2
CaO − _ _ _ _ _ _ _ _ оксид, поэтому он взаимодействует: а) с кислотами б) с кислотными оксидами в) с водой
Ответ:
CaO − основный оксид, поэтому он взаимодействует: а) с кислотами: $CaO + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O$ б) с кислотными оксидами: $CaO + SO_{3} = CaSO_{4}$ в) с водой: $CaO + H_{2}O = Ca(OH)_{2}$
Задание №3
$Ca(OH)_{2}$ − растворимое основание, или _ _ _ _ _ _, поэтому оно взаимодействует: а) с кислотами б) кислотными оксидами в) с солями − с образованием осадка − с образованием газа г) с амфотерными оксидами д) с амфотерными гидроксидами
Ответ:
$Ca(OH)_{2}$ − растворимое основание, или щелочь, поэтому оно взаимодействует: а) с кислотами: $Ca(OH)_{2} + 2HCl = CaCl_{2} + 2H_{2}O$ б) кислотными оксидами: $Ca(OH)_{2} + SO_{3} = CaSO_{4} + H_{2}O$ в) с солями − с образованием осадка: $Ca(OH)_{2} + Na_{2}CO_{3} = CaCO_{3} + 2NaOH$ − с образованием газа: $Ca(OH)_{2} + 2NH_{4}Cl = CaCl_{2} + 2NH_{3} + 2H_{2}O$ г) с амфотерными оксидами: $Ca(OH)_{2} + ZnO = CaZnO_{2} + H_{2}O$ д) с амфотерными гидроксидами: $Ca(OH)_{2} + Zn(OH)_{2} = Ca$
-
Назад
-
Вперед
Получение
Оксид кальция также называют жжёной известью из-за способа получения. Получают негашёную известь путём нагревания и разложения известняка – карбоната кальция (CaCO3).
Реакция получения оксида кальция из известняка выглядит следующим образом:
CaCO3 → CaO + CO2.
Кроме того, негашёную известь можно получить двумя способами:
- из простых веществ, наращивая оксидный слой на металле –
2Ca + O2 → 2CaO; - при термической обработке гидроксида или солей кальция –
Ca(OH)2 → CaO + H2O; 2Ca(NO3)2 → 2CaO + 4NO2 + O2.
Реакции протекают при высоких температурах. Температура сожжения известняка – 900-1200°C. При 200-300°C на поверхности металла начинает образовываться оксид. Для разложения солей и гидроксида необходима температура в 500-600°C.
Применение
Оксид используется в пищевой промышленности в качестве:
- улучшителя муки и хлеба;
- пищевой добавки Е529;
- регулятора кислотности;
- питательной среды для дрожжей;
- катализатора гидрогенизации (присоединения водорода) жиров.
Кроме того, негашёная известь применяется в химической и строительной промышленности для производства различных веществ:
- масел;
- стеарата кальция;
- солидола;
- огнеупорных материалов;
- гипса;
- высокоглиноземистого цемента;
- силикатного кирпича.
Рис. 3. Цемент, кирпич, гипс получают из оксида кальция.
Что мы узнали?
Оксид кальция или негашёная известь – кристаллическое вещество, бурно реагирующее с водой и образующее гашёную известь. Широко используется в промышленности, в частности пищевой и строительной. Зарегистрирован как пищевая добавка Е529. Имеет высокие температуры плавления и кипения, растворяется только в глицерине. Образуется при сжигании карбоната кальция. Проявляет окислительные свойства, образует соли с оксидами и кислотами, взаимодействует с углеродом и алюминием.
-
/10
Вопрос 1 из 10
Химические свойства
Оксид кальция является высшим оксидом и максимально проявляет окислительные свойства. Соединения взаимодействует с неорганическими веществами и свободными галогенами. Основные химические свойства оксида приведены в таблице.
Реакции |
Что образуется |
Молекулярное уравнение |
С водой |
Образуется гидроксид (гашёная известь). Реакция протекает бурно с выделением тепла |
CaO + H2O → Ca(OH)2 |
С кислотами |
Растворяется, образуя соли |
CaO + 2HCl → CaCl2 +H2O |
С оксидами неметаллов (кислотными остатками) |
Образуются соли |
CaO + SO2 → CaSO3 |
С углеродом при нагревании |
Образуется карбид кальция |
CaO + 3С → СаС2 + CO |
С алюминием |
Восстанавливает кальций. Образуется оксид алюминия |
3CaO + 2Al → Са + Al2O3 |
Физические свойства
Оксид кальция – неорганическое кристаллическое вещество в виде белого или серо-белого порошка без запаха и вкуса. Твёрдое вещество кристаллизуется в кубические гранецентрированные кристаллические решётки по типу хлорида натрия (NaCl).
Рис. 1. Кубические гранецентрированные кристаллические решётки.
Общее описание вещества представлено в таблице.
Признак |
Значение |
Формула соединения оксид кальция |
CaO |
Температура плавления |
2627°C |
Температура кипения |
2850°C |
Растворимость |
В глицерине. В этаноле не растворяется, с водой образует гидроксид |
Молярная масса |
56,077 г/моль |
Плотность |
3,37 г/см3 |
Химическая связь в кристалле |
Ионная |
Оксид кальция – едкое вещество, относящееся ко второму классу опасности. Агрессивные свойства проявляет при взаимодействии с водой, образуя гашёную известь.
Рис. 2. Порошок оксида кальция.