Уравнение реакции гидроксида кальция с кремниевой кислотой

Гидроксид кальция: способы получения и химические свойства

Гидроксид кальция Ca(OH)₂ — неорганическое соединение. Белый, при нагревании разлагается без плавления. Проявляет основные свойства.

Относительная молекулярная масса M_r = 74,09; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2,08.

Способы получения

1. Гидроксид кальция получают в результате взаимодействия гидрида кальция и воды , на выходе образуется водород и гидроксид кальция :

2 . При взаимодействии кальция с водой при комнатной температуре образуется гидроксид кальция и водород:

3. Оксид кальция при взаимодействии с водой при комнатой температуре образует гидроксид кальция:

Качественная реакция

Качественная реакция на гидроксид кальция — окрашивание фенолфталеина в малиновый цвет .

Химические свойства

1. Гидроксид кальция вступает в реакцию с простыми веществами :

1.1. Холодный гидроксид кальция (суспензия) взаимодействует с хлором и образует гипохлорит кальция, хлорид кальция и воду:

если с хлором реагирует горячий гидроксид кальция (суспензия), то в итоге образуется хлорат кальция, хлорид кальция и вода:

2. Гидроксид кальция взаимодействует со сложными веществами :

2.1. Гидроксид кальция реагирует с кислотами:

2.1.1. В результате реакции между гидроксидом кальция и разбавленной соляной кислотой образуется хлорид кальция и вода:

2.1.2. Гидроксид кальция взаимодействует с серной кислотой, образуя сульфат кальция и воду:

2.1.3. В результате взаимодействия гидроксида кальция и разбавленной фосфорной кислоты образуется фосфат кальция и вода:

если с гидроксидом кальция будет взаимодействовать концентрированная фосфорная кислота , то в результате реакции образуется гидрофосфат кальция и вода:

2.1.4. С гидроксидом кальция реагирует сероводородная кислота , образуя гидросульфид кальция и воду:

2.2. Гидроксид кальция взаимодействует с оксидами:

2.2.1. В результате взаимодействия гидроксида кальция и углекислого газа образуется карбонат кальция и вода:

если с углекислым газом реагирует карбонат кальция в виде суспензии, то образуется гидрокарбонат кальция в растворе:

2.2.2. Гидроксид кальция вступает в реакцию с оксидом серы (IV) , образуя на выходе сульфит кальция и воду:

если с оксидом серы (IV) взаимодействует гидроксид кальция в виде суспензии, то на выходе происходит образование гидросульфита кальция в растворе:

2.4. Гидроксид кальция реагирует с солями :

2.4.1. Гидроксид кальция (суспензия) взаимодействует с холодным гипохлоритом натрия , образуя гипохлорит кальция и гидроксид натрия:

Ca(OH)₂ + 2NaClO = Ca(ClO)₂↓ + 2NaOH

2.5. Гидроксид кальция взаимодействует с пероксидом водорода при 40 — 50º С с образованием пероксида кальция и воды:

3. Гидроксид кальция разлагается при температуре 520 — 580º С, образуя на выходе оксид кальция и воду:

2.5. Характерные химические свойства оснований и амфотерных гидроксидов.

Прежде чем рассуждать о химических свойствах оснований и амфотерных гидроксидов, давайте четко определим, что же это такое?

1) К основаниями или основным гидроксидам относят гидроксиды металлов в степени окисления +1 либо +2, т.е. формулы которых записываются либо как MeOH , либо как Me(OH)₂. Однако существуют исключения. Так, гидроксиды Zn(OH)₂, Be(OH)₂, Pb(OH)₂, Sn(OH)₂ к основаниям не относятся.

2) К амфотерным гидроксидам относят гидроксиды металлов в степени окисления +3,+4, а также в качестве исключений гидроксиды Zn(OH)₂, Be(OH)₂, Pb(OH)₂, Sn(OH)₂. Гидроксиды металлов в степени окисления +4, в заданиях ЕГЭ не встречаются, поэтому рассмотрены не будут.

Химические свойства оснований

Все основания подразделяют на:

Напомним, что бериллий и магний к щелочноземельным металлам не относятся.

Помимо того, что щелочи растворимы в воде, они также очень хорошо диссоциируют в водных растворах, в то время как нерастворимые основания имеют низкую степень диссоциации.

Такое отличие в растворимости и способности к диссоциации у щелочей и нерастворимых гидроксидов приводит, в свою очередь, к заметным отличиям в их химических свойствах. Так, в частности, щелочи являются более химически активными соединениями и нередко способны вступать в те реакции, в которые не вступают нерастворимые основания.

Взаимодействие оснований с кислотами

Щелочи реагируют абсолютно со всеми кислотами, даже очень слабыми и нерастворимыми. Например:

Нерастворимые основания реагируют практически со всеми растворимыми кислотами, не реагируют с нерастворимой кремниевой кислотой:

Следует отметить, что как сильные, так и слабые основания с общей формулой вида Me(OH)₂ могут образовывать основные соли при недостатке кислоты, например:

Взаимодействие с кислотными оксидами

Щелочи реагируют со всеми кислотными оксидами, при этом образуются соли и часто вода:

Нерастворимые основания способны реагировать со всеми высшими кислотными оксидами, соответствующими устойчивым кислотам, например, P₂O₅, SO₃, N₂O₅, с образованием средних солей:

Нерастворимые основания вида Me(OH)₂ реагируют в присутствии воды с углекислым газом исключительно с образованием основных солей. Например:

С диоксидом кремния, ввиду его исключительной инертности, реагируют только самые сильные основания — щелочи. При этом образуются нормальные соли. С нерастворимыми основаниями реакция не идет. Например:

Взаимодействие оснований с амфотерными оксидами и гидроксидами

Все щелочи реагируют с амфотерными оксидами и гидроксидами. Если реакцию проводят, сплавляя амфотерный оксид либо гидроксид с твердой щелочью, такая реакция приводит к образованию безводородных солей:

Если же используют водные растворы щелочей, то образуются гидроксокомплексные соли:

В случае алюминия при действии избытка концентрированной щелочи вместо соли Na[Al(OH)₄] образуется соль Na₃[Al(OH)₆]:

Взаимодействие оснований с солями

Какое-либо основание реагирует с какой-либо солью только при соблюдении одновременно двух условий:

1) растворимость исходных соединений;

2) наличие осадка или газа среди продуктов реакции

Термическая устойчивость оснований

Все щелочи, кроме Ca(OH)₂, устойчивы к нагреванию и плавятся без разложения.

Все нерастворимые основания, а также малорастворимый Ca(OH)₂ при нагревании разлагаются. Наиболее высокая температура разложения у гидроксида кальция – около 1000 o C:

Нерастворимые гидроксиды имеют намного более низкие температуры разложения. Так, например, гидроксид меди (II) разлагается уже при температуре выше 70 o C:

Химические свойства амфотерных гидроксидов

Взаимодействие амфотерных гидроксидов с кислотами

Амфотерные гидроксиды реагируют с кислотами:

Амфотерные гидроксиды металлов в степени окисления +3, т.е. вида Me(OH)_3, не реагируют с такими кислотами, как H₂S, H₂SO₃ и H₂СO₃ ввиду того, что соли, которые могли бы образоваться в результате таких реакций, подвержены необратимому гидролизу до исходного амфотерного гидроксида и соответствующей кислоты:

Взаимодействие амфотерных гидроксидов с кислотными оксидами

Амфотерные гидроксиды реагируют с высшими оксидами, которым соответствуют устойчивые кислоты (SO₃, P₂O₅, N₂O₅):

Амфотерные гидроксиды металлов в степени окисления +3, т.е. вида Me(OH)₃, не реагируют с кислотными оксидами SO₂ и СO₂.

Взаимодействие амфотерных гидроксидов с основаниями

Из оснований амфотерные гидроксиды реагируют только с щелочами. При этом, если используется водный раствор щелочи, то образуются гидроксокомплексные соли:

А при сплавлении амфотерных гидроксидов с твердыми щелочами получаются их безводные аналоги:

Взаимодействие амфотерных гидроксидов с основными оксидами

Амфотерные гидроксиды реагируют при сплавлении с оксидами щелочных и щелочноземельных металлов:

Термическое разложение амфотерных гидроксидов

Все амфотерные гидроксиды не растворимы в воде и, как любые нерастворимые гидроксиды, разлагаются при нагревании на соответствующий оксид и воду:

Кремниевая кислота.

Кремниевая кислота – H₂SiO₃, ее соли — силикаты. Растворяются лишь соли щелочных металлов (натрия и калия), остальные – нет, они тугоплавкие.

На воздухе водные растворы очень быстро мутнеют, потому что углекислый газ вытесняет H₂SiO₃ из ее солей. Кремниевая кислота – нерастворимая кислота. Это качество играет большую роль для определения силикатов в растворе (качественная реакция):

Получение кремниевой кислоты.

Кремниевую кислоту получают сплавлением оксида кремния с щелочами:

Концентрированные растворы силикатов щелочных металлов (калия и натрия) называют жидким стеклом. Оно очень гидролизовано:

Жидкое стекло применяют для приготовления клея, водонепронецаемых тканей.

Цемент используют в качестве строительного материала как вяжущее средство, которое затвердевает на воздухе. Существует несколько видов, среди которых различают: обычный и портландский цемент.

«Схватывание» обычного цемента происходит из-за образования карбоната кальция из СО₂:

«Схватывание» портландского цемента происходит за счет гидролиза силикатов, в результате чего образуются нерастворимые кристаллогидраты: