Уравнение реакции хлорида бария и сульфата кальция

Сульфат кальция: способы получения и химические свойства

Сульфат кальция CaSO₄ — соль металла кальция и серной кислоты. Белый. Весьма гигроскопичный. При плавлении разлагается. Мало растворяется в воде.

Относительная молекулярная масса M_r = 136,14; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2,96; t_пл = 1450º C (разлагается).

Способ получения

1. В результате взаимодействия хлорида кальция и сульфата калия при 800º С образуется сульфат кальция и хлорид калия:

2. Сульфат магния взаимодействует с перхлоратом кальция с образованием сульфата кальция и перхлората магния:

3. Гидроксид кальция вступает в реакцию с серной кислотой и образует сульфат кальция и воду:

Качественная реакция

Качественная реакция на сульфат кальция — взаимодействие его с хлоридом бария, в результате реакции происходит образование белого осадка , который не растворим в азотной кислоте:

1. При взаимодействии с хлоридом бария , сульфат кальция образует сульфат бария и хлорид кальция:

Химические свойства

1. Сульфат кальция реагирует с простыми веществами :

1.1. Сульфат кальция взаимодействует с углеродом (коксом) при 900º С и образует сульфид кальция, угарный газ или углекислый газ:

CaSO₄ + 4C = CaS + 4CO

2. Сульфат кальция вступает в реакцию со многими сложными веществами :

2.1. Сульфат кальция взаимодействует с оксидами :

2.1.1. Сульфат в результате реакции с угарным газом при 600 — 800º С образует сульфид кальция и углекислый газ:

CaSO₄ + 4CO = CaS + 4CO₂

2.2. Сульфат кальция может реагировать с кислотами :

2.2.1. При взаимодействии с концентрированной серной кислотой сульфат кальция образует гидросульфат кальция:

2.3. Сульфат кальция реагирует с солями :

2.3.1. Сульфат кальция взаимодействует с концентрированным раствором карбоната натрия . При этом образуются карбонат кальция и сульфат натрия:

3. Сульфат кальция разлагается при температуре выше 1450º С, образуя оксид кальция, оксид серы и кислород:

Уравнение реакции хлорида бария и сульфата кальция

Реакции ионного обмена, протекающие между растворами солей

I. Запишем уравнение реакции между растворами карбоната натрия и хлорида кальция.

В результате этого взаимодействия образуется осадок карбоната кальция и хлорид натрия.

Рис. 1. Осадок карбоната кальция

Na 2CO 3 +CaCl 2 = CaCO 3 ↓ + 2NaCl — молекулярное уравнение

Рассмотрим сущность данной реакции обмена. Вы знаете, что карбонат натрия в воде диссоциирует на два катиона натрия и карбонат-анион.

Хлорид кальция в воде также диссоциирует на катион кальция и хлорид — анионы.

В ходе реакции осуществляется обмен ионами, приводящий к образованию осадка карбоната кальция.

2Na + + CO3 2- + Ca 2+ + 2Cl — = CaCO 3 ↓ + 2Na + + 2Cl — — полное ионное уравнение.

Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 ↓ – сокращённое ионное уравнение

Химические реакции, протекающие в растворах с участием свободных ионов, называются ионными реакциями.

Запись уравнения реакции с участием ионов называют уравнением в ионной форме (ионное уравнение)

II. Запишем ещё одно уравнение химической реакции, приводящей к образованию осадка карбоната кальция.

При взаимодействии карбоната натрия с нитратом кальция образуется осадок карбоната кальция и нитрат натрия. Запишем уравнение в молекулярной форме:

Na 2CO 3 +Ca(NO 3) 2 = CaCO 3 ↓ + 2NaNO 3 — молекулярное уравнение

Запишем уравнение в ионной форме:

2Na + + CO 3 2- + Ca 2+ + 2NO 3 — = CaCO 3 ↓ + 2Na + + 2 NO 3 — – полное ионное уравнение

Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 ↓ – сокращённое ионное уравнение

Обратите внимание: суть обеих реакций взаимодействия карбоната натрия с нитратом кальция и с хлоридом кальциям сводится к тому, что из катиона кальция и карбонат — аниона образуется нерастворимый карбонат кальция.

Теперь мы видим, что для получения карбоната кальция надо взять такие вещества, чтобы в состав одного вещества входили катионы кальция, а в состав другого – карбонат — ионы.

Сущность реакции ионного обмена отражают с помощью сокращённого ионного уравнения.

Образование осадка сульфата бария

Рассмотрим еще пример реакции ионного обмена, приводящей к образованию осадка.

Запишем уравнение реакции между сульфатом калия и хлоридом бария в молекулярном виде, в сокращённом ионном виде и в полном ионном виде.

K 2SO 4 +BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2KCl – молекулярное уравнение

При взаимодействии сульфата калия и хлоридом бария образуется осадок сульфата бария и хлорид калия. Это молекулярная форма уравнения.

Ниже записана полная ионная форма.

2K + + SO 4 2- + Ba 2+ + 2Cl — = BaSO 4 ↓ + 2K + + 2Cl — – полное ионное уравнение

Если мы зачеркнём слева и справа одинаковые ионы, то получим сокращённое ионное уравнение.

Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ – сокращённое ионное уравнение

Таким образом, для получения сульфата бария необходимо, чтобы в состав одного вещества входили катионы бария, а в состав другого – сульфат – анионы.

1. Какой из приведенных реакций не соответствует сокращенное ионное уравнение: Ba 2+ + SO₄ 2- = BaSO₄?

Ответ: уравнению №2, т.к. вода тоже является неэлектролитом и на ионы не распадается: Ba 2+ + 2OH — + 2H + + SO₄ 2- = BaSO₄ + 2H₂O

2. Какой из приведенных реакций соответствует сокращенное ионное уравнение Ca 2+ + CO₃ 2- = CaCO₃?

Ответ: уравнение №1, т.к. оба исходных вещества — растворимые соли, распадаются на ионы, а в продуктах реакции только одно вещество CaCO₃выпадает в осадок

3. Реакция между какой парой веществ сопровождается одновременным выпадением осадка и образованием воды?

1) Нитрат калия и хлорид кальция

2) карбонат бария и соляная кислота

3) гидроксид бария и соляная кислота

4) гидроксид бария и серная кислота

4. Реакция между какой парой веществ сопровождается одновременным выделением газа и образованием воды?

1) сульфид натрия и соляная кислота

2) силикат натрия и соляная кислота

3) карбонат натрия и соляная кислота

4) хлорид натрия и серная кислота

5. Какая пара ионов не может одновременно присутствовать в растворе?

Ответ: №2, т.к. ионы меди и сульфид-ионы образуют нерастворимую соль сульфид меди (II)

6. При сливании каких двух растворов в воде практически не остается ионов?

Ответ: №2, т.к. Ba(OH)₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ + 2H₂O происходит связывание всех ионов с образованием осадка и воды

7. При добавлении какого вещества к раствору гидроксида натрия происходит выделение газа?

Ответ: №1, т.к. NH₄Cl + NaOH = NaCl + NH₃ + H2O

Проведение количественного осаждения хлоридов бария и кальция

Осаждение хлорида бария

Задача 73.
Написать уравнения реакции осаждения, рассчитать объём осадителя, необходимый для проведения количественного осаждения, и описать условия осаждения. Исследуемое вещество BaCl₂, навеска массой 0,85г; осадитель Na₂SO₄, концентрация 0,1N.
Решение:
Уравнение реакции осаждения:

Так как вещества реагируют в химических реакциях равным числом грамм-эквивалентов, то n₁ = n₂.

М_Э(ВаCl₂) = [М(ВаCl₂)]/2 = 208,233/2 = 104,116 г/моль.
Согласно закону равенства эквивалентов:

Теперь рассчитаем объём раствора Na₂SO₄, теоретически необходимый для осаждения 1,50г BaCl₂ из пропорции:

1000 : 0,1 = х : 0,0144;
х = (0.0082 . 1000)/0,1 = 8,16см 3 .

Для полного осаждения необходимо брать полуторный избыток раствора осадителя от теоретически расчётного, т.е. объём Na₂SO₄, необходимый для осаждения:

V(Na2SO4) = 1,5 . 8,16 = 12,2см 3 .

Условия осаждения: Определение осложняется тем, что сульфат бария склонен к образованию очень мелких кристаллов, проходящих через поры фильтра, что затрудняет фильтрование и приводит к потерям. Поэтому в начале осаждения создают условия, обеспечивающие получение крупных кристаллов:

• • медленно прибавляют осадитель, что необходимо также и для получения более чистого осадка;
• • при осаждении ВаSO₄ к раствору добавляют небольшое количество НС1, что повышает растворимость осадка;
• • повышают температуру раствора, что, в свою очередь, также повышает растворимость осадка.

Для обеспечения полноты осаждения в конце процесса добавляют избыток осадителя, фильтрование осадка проводят после охлаждения раствора.

Осаждение хлорида кальция

Задача 74.
Написать уравнения реакции осаждения, рассчитать объём осадителя, необходимый для проведения количественного осаждения, и описать условия осаждения. Исследуемое вещество СaCl₂, навеска массой 1,20г; осадитель (NH₄)₂C₂O₄, концентрация 20%.
Решение:
Уравнение реакции осаждения:

Так как вещества реагируют в химических реакциях равным числом грамм-эквивалентов, то n₁ = n₂.

Согласно закону равенства эквивалентов:

Теперь рассчитаем объём раствора (NH₄)₂C₂O₄, теоретически необходимый для осаждения 1,20г СaCl₂ из пропорции:

100 : 20 = х : 2,68;
х = (1,34 . 100)/20 = 6,7см 3 .

Для полного осаждения необходимо брать полуторный избыток раствора осадителя от теоретически расчётного, т.е. объём (NH₄)₂C₂O₄, необходимый для осаждения:

Условия осаждения: Определение осложняется тем, что CaC₂O₄ склонен к образованию очень мелких кристаллов, проходящих через поры фильтра, что затрудняет фильтрование и приводит к потерям. Поэтому в начале осаждения создают условия, обеспечивающие получение крупных кристаллов:

• 1. медленно прибавляют осадитель, что необходимо также и для получения более чистого осадка;
• 2. при осаждении CaC₂O₄ к раствору добавляют небольшое количество НСl, что повышает растворимость осадка;
• 3. повышают температуру раствора, что, в свою очередь, также повышает растворимость осадка.

Для обеспечения полноты осаждения в конце процесса добавляют избыток осадителя, фильтрование осадка проводят после охлаждения раствора.