Уравнение кальция с сложными веществами

Кальций: способы получения и химические свойства

Кальций Ca — это щелочноземельный металл, серебристо-белый, пластичный, достаточно твердый. Реакционноспособный. Сильный восстановитель.

Относительная молекулярная масса M_r = 40,078; относительная плотность для твердого и жидкого состояния d = 1,54; t_пл = 842º C; t_кип = 1495º C.

Способ получения

1. В результате электролиза жидкого хлорида кальция образуются кальций и хлор :

2. Хлорид кальция взаимодействует с алюминием при 600 — 700º С образуя кальций и хлорид алюминия:

3CaCl₂ + 2Al = 3Ca + 2AlCl₃

3. В результате разложения гидрида кальция при температуре выше 1000º С образуется кальций и водород:

4. Оксид кальция взаимодействует с алюминием при 1200º С и образует кальций и алюминат кальция:

4CaO + 2Al = 3Ca + Ca(AlO₂)₂

Качественная реакция

Кальций окрашивает пламя газовой горелки в коричнево-красный цвет.

Химические свойства

1. Кальций — сильный восстановитель . Поэтому он реагирует почти со всеми неметаллами :

1.1. Кальций взаимодействует с азотом при 200 — 450º С образуя нитрид кальция:

1.2. Кальций сгорает в кислороде (воздухе) при выше 300º С с образованием оксида кальция:

2Ca + O₂ = 2CaO

1.3. Кальций активно реагирует при температуре 200 — 400º С с хлором, бромом и йодом . При этом образуются соответствующие соли :

1.4. С водородом кальций реагирует при температуре 500 — 700º C с образованием гидрида кальция:

1.5. В результате взаимодействия кальция и фтора при комнатной температуре образуется фторид кальция:

1.6. Кальций взаимодействует с серой при 150º С и образует сульфид кальция:

Ca + S = CaS

1.7. В результате реакции между кальцием и фосфором при 350 — 450º С образуется фосфид кальция:

1.8. Кальций взаимодействует с углеродом (графитом) при 550º С и образует карбид кальция:

Ca + 2C = CaC₂

2. Кальций активно взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Кальций при комнатной температуре реагирует с водой . Взаимодействие кальция с водой приводит к образованию гидроксида кальция и газа водорода:

2.2. Кальций взаимодействует с кислотами:

2.2.1. Кальций реагирует с разбавленной соляной кислотой, при этом образуются хлорид кальция и водород :

Ca + 2HCl = CaCl₂ + H₂ ↑

2.2.2. Реагируя с разбавленной азотной кислотой кальций образует нитрат кальция, оксид азота (I) и воду:

если азотную кислоту еще больше разбавить, то образуются нитрат кальция, нитрат аммония и вода:

2.3. Кальций вступает в реакцию с газом аммиаком при 600 — 650º С. В результате данной реакции образуется нитрид кальция и гидрид кальция:

если аммиак будет жидким, то в результате реакции в присутствии катализатора платины образуется амид кальция и водород:

Химические свойства кальция

Кальций является активным металлом.

Химические свойства кальция:

1) Взаимодействие с неметаллами: при обычных условиях кальций легко вступает в реакцию с кислородом воздуха и галогенами, например: Ca + Cl2 = CaCl2.

При нагревании кальций реагирует с азотом, серой, углеродом, фосфором и водородом, образуя соли – ионные кристаллические соединения.

Взаимодействие кальция с неметалами. При нагревании на воздухе кальций сгорает, образуя кальций оксид: 2Ca + O2 = 2CaO.

2) взаимодействует с холодной водой медленно, а с горячей – очень энергично с образованием гидроксида и водорода: Ca + 2H2О = Ca (OH) 2 + H2.

Фенолфталеин в добытом растворе приобретает малиновую окраску.

3) Кальций активно реагирует с кислотами: Ca + 2HCl = CaCl2 + H2.

4) Кальций может отбирать кислород от оксидов и галоген от галогенидов менее активных металлов, то есть имеет восстановительные свойства:

Свойства кальция и его соединений

Разделы: Химия

Цель занятия:

• на основе знаний общих свойств металлов и их соединений (оксидов и гидроксидов), охарактеризовать свойства кальция, его оксида и гидроксида;
• развитие навыков самостоятельной работы в группах, коммуникативных способностей учащихся, находить причинно-следственные связи, аргументировать ответ, доказывать гипотезы экспериментально, делать выводы на основе имеющихся теоретических знаний и проделанных опытов.

Класс делится на группы. Каждая группа учащихся получает задания. На подготовку отводится примерно 20 минут. По окончании самостоятельной работы по заданиям семинара несколько учащихся объясняют всему классу новый материал, демонстрируют необходимые опыты.

Задания для I группы

Меня в составе мрамора найди,
Я твердость придаю кости,
В составе извести меня найдешь,
Теперь меня ты твердо назовешь.

Название элемента происходит от латинского calx (в родительном падеже calcis) — «известь», «мягкий камень». Оно было предложено английским химиком Хэмфри Дэви, в1808 г. выделившим металлический кальций электролитическим методом.

2. Вы знаете, что кальций – металл. Составьте уравнения реакций, характеризующих взаимодействие кальция с простыми веществами (кислород, хлор, сера, водород). Объясните окислительно-восстановительные процессы. Сделайте вывод о химической активности кальция и его окислительно-восстановительных свойствах. Почему кальций проявляет восстановительные свойства? Какую степень окисления проявляет кальций в соединениях?

3. Кальций проявляет восстановительные свойства и при взаимодействии со сложными веществами. Докажите это, составив уравнения химических реакций. Продемонстрируйте взаимодействие кальция с водой.

4. Почему магний хранят на воздухе, а кальций – под слоем керосина? Составьте электронные схемы строения атомов кальция и магния.

5. Почему кальций применяют в самолетостроении?

Задания для II группы

1. Известно, что металлам соответствуют основные оксиды. Докажите, что оксид кальция – основный оксид, составив уравнения соответствующих реакций.
2. Докажите основные свойства оксида кальция, проведя соответствующие опыты.
3. Прилейте к порции долго хранившегося в лаборатории оксида кальция раствор соляной кислоты. Объясните наблюдаемые явления.
4. В одной пробирке находится оксид кальция, в другой оксид алюминия. Определите каждое из веществ.
5. На воздухе кальций постепенно превращается в белый порошок. Каков состав этого порошка? Приведите уравнения возможных реакций.

Задания для III группы

1. Известно, что основному оксиду соответствует основание. Составьте уравнение химической реакции, соответствующей этому переходу.
2. Докажите, что гидроксид кальция проявляет основные свойства, проведя не менее 2 опытов.
3. Качественной реакцией на углекислый газ является взаимодействие его с известковой водой. Почему для этой цели не используют раствор гидроксида натрия?
4. Наши прабабушки в свое время решали довольно сложную проблему – как долгое время сохранить свежими куриные яйца. Проблема была актуальной из-за сезонности этого продукта: птицефабрик, на которых куры неслись бы круглый год при лучах искусственного солнца, тогда не было. А яйца, лежащие долгое время на воздухе, портятся. Из яйца испаряется содержащаяся в нем влага. Потом через поры скорлупы в яйцо проникает воздух, а вместе с ним гнилостные бактерии, которые в белке и желтке находят прекрасную среду для развития. Один из способов длительного хранения свежих яиц заключается в следующем. Одну часть гашеной извести растворяли в 20 частях воды. Свежее куриное яйцо окунали в полученный раствор, вытаскивали и оставляли лежать на воздухе. Когда яйцо высыхало, обработку повторяли. Предложите гипотезы, объясняющие эффект длительной сохранности яиц после подобной обработки.

Задания для IV группы

1. Прочитайте «Сказку о братьях карбонатах», выпишите технические названия и формулы природных соединений кальция, составьте уравнения химических реакций, о которых в ней говориться.

СКАЗКА О БРАТЬЯХ КАРБОНАТАХ.

На земле живут три брата
Из семейства Карбонатов.
Старший брат – красавец МРАМОР,
Славен именем Карары,
Превосходный зодчий. Он
Строил Рим и Парфенон.
Всем известен ИЗВЕСТНЯК,
Потому и назван так.
Знаменит своим трудом,
Возводя за домом дом.
И способен, и умел
Младший мягкий братец МЕЛ.
Как рисует, посмотри,
Этот СаСО₃!
Любят братья порезвиться,
В жаркой печке прокалиться,
СаО да СО₂ образуются тогда.
Это углекислый газ,
Каждый с ним знаком из вас,
Выдыхаем мы его.
Ну, а это СаО –
Жарко обожжённая ИЗВЕСТЬ НЕГАШЁНАЯ.
Добавляем к ней воды,
Тщательно мешая,
Чтобы не было беды,
Руки защищаем,
Круто замешённая ИЗВЕСТЬ, но ГАШЁНАЯ!
Известковым молоком
Стены белятся легко.
Светлый дом повеселел,
Превратив извёстку в мел.
Фокус-покус для народа:
Стоит лишь подуть сквозь воду,
Как она легко-легко
Превратилась в молоко!
А теперь довольно ловко
Получаю газировку:
Молоко плюс уксус. Ай!
Льётся пена через край!
Всё в заботах, всё в работе
От зари и до зари –
Эти братья Карбонаты,
Эти СаСО₃!

2. Прочитайте рассказ «Жар из камня» и ответьте на поставленные вопросы в конце.

«Однажды я и двое моих товарищей решили поохотиться на одном из островов и отправились к нему на лодке. Вскоре поднялся шторм. Лодку уносило все дальше в море. Все сильно озябли. Вдруг в тумане показались очертания острова.
Мы быстро пристали к берегу и решили первым делом разжечь костер, чтобы согреться и приготовить пищу. Ветер задувал его, и мы решили обложить костер камнями: камни были мягкие, белые и сильно пачкались. Но хотя топливо нам попалось прекрасное, костер начинал гаснуть, если мы его усиленно не раздували. Все же совместными усилиями мы разожгли сильный огонь, поужинали и заснули возле костра.
На другое утро все сильно бранили дежурного Володю. Костер потух, а спички куда-то пропали. Но я заявил, что и без огня берусь сварить яйца к завтраку. Для этого я измельчил белые камни с той стороны, где они соприкасались с огнем, положил в ямку, вырытую в земле, измельченные куски вперемешку с сырыми яйцами и полил их водой. Камни зашипели, повалил пар и через несколько минут яйца превосходно сварились!»

а) Что представляет собой минерал?
б) Что произошло с ним от жара костра?
в) Как объяснить действие воды на белые камни?

3. Найдите в справочной литературе или ресурсах Интернет информацию о биологическом значении кальция.

Биологическое значение кальция

Кальций самый распространенный макроэлемент в организме человека, большая его часть содержится в скелете и зубах в виде фосфатов. Ионы кальция участвуют в процессах свертывания крови, мышечных и нейронных реакциях, а так же обеспечивают осмотическое давление крови. Потребность в кальции зависит от возраста. Для взрослых необходимая дневная норма составляет от 800 до 1000 миллиграмм, а для детей от 600 до 900 миллиграмм, что для детей очень важно из-за интенсивного роста скелета.

В человеческом организме кальций находится в трех основных местах:

1) в костях скелета (около 99% наших костей являются для нас «резервуаром» кальция);
2) в клетках;
3) в крови. Именно кровью кальций доставляется в органы и ткани организма и именно в те места, где он необходим.

Большая часть кальция содержится в молочных продуктах, оставшийся кальций приходится на мясо, рыбу, и некоторые растительные продукты (особенно много содержат бобовые). Всасывание происходит как в толстом так и тонком кишечнике, и облегчается кислой средой, витамином Д и витамином С, лактозой, ненасыщенными жирными кислотами. Немаловажна роль магния в кальциевом обмене, при его недостатке кальций «вымывается» из костей и осаждается в почках (почечные камни) и мышцах.
Усваиванию кальция препятствуют аспирин, щавелевая кислота, производные эстрогена. Соединяясь с щавелевой кислотой кальций дает нерастворимые в воде соединения, которые являются компонентами камней в почках.
Содержания кальция в крови из-за большого количества с ним связанных процессов точно регулируется, и при правильном питании дефицита не возникает. Продолжительное отсутствие в рационе может вызвать судороги, боль в суставах, сонливость, дефекты роста, а так же запоры. Более глубокий дефицит приводит к постоянным мышечным судорогам и. Злоупотребление и алкоголем могут так же быть причинами дефицита кальция, так как часть его выводится с мочой.
Избыточные дозы кальция и витамина Д могут вызвать гиперкальцемию, после которой следует интенсивная кальцификация костей и тканей (в основном затрагивает мочевыделительную систему). Продолжительный переизбыток нарушает функционирование мышечных и нервных тканей, увеличивает свертываемость крови и уменьшает усвояемость цинка клетками костной ткани. Максимальная дневная безопасная доза составляет для взрослого от 1500 до 1800 миллиграмм.

Домашнее задание

Белое кристаллическое вещество при хранении на воздухе увеличивается в массе, бурно реагирует с водой, причем образующийся продукт изменяет окраску фенолфталеина. При взаимодействии с углекислым газом может давать как растворимое, так и нерастворимое вещества, со взаимопревращениями которых связано образование сталактитов и сталагмитов. Получить искомое вещество можно при прокаливании распространенного в природе минерала. Назовите вещество и напишите уравнения всех упомянутых реакций.