Какие ионы содержатся в растворе нитрата кальция

Нитрат кальция, характеристика, свойства и получение, химические реакции.

Нитрат кальция – неорганическое вещество, имеет химическую формулу Ca(NO3)2.

Краткая характеристика нитрата кальция

Физические свойства нитрата кальция

Получение нитрата кальция

Химические свойства нитрата кальция

Химические реакции нитрата кальция

Применение и использование нитрата кальция

Краткая характеристика нитрата кальция:

Нитрат кальция – неорганическое вещество белого цвета.

Химическая формула нитрата кальция Ca(NO3)2.

Нитрат кальция – неорганическое химическое соединение, соль азотной кислоты и кальция.

Хорошо растворяется в воде, жидком аммиаке, ацетоне, метаноле, этаноле, пропаноле, жидком аммиаке.

Обладает высокой гигроскопичностью, поэтому его хранят без доступа влаги.

С водой нитрат кальция образует кристаллогидрат –  тетрагидрат Ca(NO3)2·4H2O.

Негорюч, пожаро- и взрывобезопасен.

Физические свойства нитрата кальция:

* Примечание:

— нет данных.

Получение нитрата кальция:

Нитрат кальция получают в результате следующих химических реакций:

1. 1. взаимодействия хлорида кальция и нитрата серебра:

CaCl2 + 2AgNO3 → Ca(NO3)2 + 2AgCl.

1. 2. взаимодействия гидроксида кальция и азотной кислоты:

Ca(OH)2 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + 2H2O.

1. 3. взаимодействия оксида кальция и азотной кислоты:

CaO + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + H2O.

1. 4. взаимодействия оксида кальция и тетраоксида диазота:

CaO + 2N2O4 → Ca(NO3)2 + N2O3.

Реакция протекает в жидком тетраоксиде диазота.

1. 5. взаимодействия оксида кальция, оксида азота (IV) и кислорода:

2Ca(OH)2 + 4NO2 + O2 → 2Ca(NO3)2 + 2H2O.

В ходе реакции гидроксид кальция используется в виде суспензии. Реакция представляет собой поглощение оксида азота (IV) известковым молоком.

1. 6. взаимодействия сульфита кальция и азотной кислоты:

CaSO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + SO2 + H2O.

Химические свойства нитрата кальция. Химические реакции нитрата кальция:

Химические свойства нитрата кальция аналогичны свойствам нитратов других металлов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

1. реакция взаимодействия нитрата кальция и атомарного водорода:

Ca(NO3)2 + 2H2 → Ca(NO2)2 + 2H2O.

В результате реакции образуются нитрит кальция и вода.

2. реакция взаимодействия нитрата кальция и кислорода:

2Ca(NO3)2 + O2 → 2CaO + 4NO2.

В результате реакции образуются оксид кальция и оксид азота (IV).

3. реакция взаимодействия нитрата кальция и гидроксида натрия:

Ca(NO3)2 + 2NaOH → Ca(OH)2 + 2NaNO3.

В результате реакции образуются нитрат натрия и  гидроксид кальция. В ходе реакции используется концентрированный раствор гидроксида натрия.

4. реакция взаимодействия нитрата кальция и сульфата меди:

Ca(NO3)2 + CuSO4 → CaSO4 + Cu(NO3)2.

В результате реакции образуются сульфат кальция и нитрат меди.

5. реакция взаимодействия нитрата кальция и молибдата натрия:

Na2MoO4 + Ca(NO3)2 → CaMoO4 + 2NaNO3.

В результате реакции образуются молибдат кальция и нитрат натрия.

реакция взаимодействия нитрата кальция и гидроортофосфата натрия:

3Ca(NO3)2 + 2Na2HPO4 → Ca3(PO4)2 + 4NaNO3 + 2HNO3 (t°).

В результате реакции образуются фосфат кальция, нитрат натрия и азотная кислота. Реакция протекает при кипении.

реакция взаимодействия нитрата кальция и вольфрамата натрия:

Na2WO4 + Ca(NO3)2 → CaWO4 + 2NaNO3.

В результате реакции образуются вольфрамат кальция и нитрат натрия.

реакция термического разложения нитрата кальция:

Ca(NO3)2 → Ca(NO2)2 + O2 (t = 450-500°C),

2Ca(NO3)2 → 2CaO + 4NO2 + O2 (t > 600°C).

В результате реакции образуются в первом случае – нитрит кальция и кислород, во втором – оксид кальция, оксид азота (IV) и вода.

реакция термического разложения тетрагидрата нитрата кальция:

Ca(NO3)2•4H2O → Ca(NO3)2 + 4H2O (t = 60-170 °C).

В результате реакции образуются нитрат натрия и вода.

Применение и использование нитрата кальция:

Нитрат кальция используется во множестве отраслей промышленности и для бытовых нужд:

– в сельском хозяйстве в качестве азотного удобрения. Наиболее эффективен на кислых почвах;

– в строительстве как добавка в бетон;

– в производстве стеклопластиков.

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

карта сайта

нитрат кальция реагирует кислота 1 2 3 4 5 вода
уравнение реакций соединения масса взаимодействие нитрата кальция 
реакции

Коэффициент востребованности
2 030

К
оглавлению
К предыдущему разделу

5.9.
РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ
«ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ»

Задача 1. Вычислите
растворимость PbC2O4 в воде.

Решение (для нахождения ПР используем табл. 3 Приложения).

При растворении PbC2O4 в воде протекает
диссоциация по уравнению:

PbC2O4 Pb2+  + C2O42-

[Pb2+][C2O42-]

Если S –
растворимость PbC2O4
(моль/л), то

S = [Pb2+] = [C2O42-]  моль/л.

Задача 2. Вычислите
произведение растворимости хромата серебра Ag2CrО4,
если в 100 мл воды растворяется 1,85·10-3 г этой соли.

Решение.

Найдем растворимость хромата серебра моль/л. Молярная
масса Ag2CrО4 равна 329,73 г/моль.

 моль/л,

где
 – масса
хромата серебра (г), растворенного в 100 мл воды.

Ag2CrО4
  2Ag+ + CrO42-

[Ag+] = 2S;      [CrO42-]
= S

Произведение растворимости хромата серебра:

Задача 3.
При каком рН достигается практически полное осаждение ионов Са2+  в
виде СаС2О4 из раствора, содержащего 0,005 моль/л ионов
кальция, при 50% избытке осадителя и общем объеме раствора 100 мл?

Решение.

Избыток осадителя в растворе составляет

0,005 ∙ 0,5 = 0,0025 моль в 100 мл

или
2,5∙10-2 моль/л. Следовательно, такова концентрация осадителя
по окончании осаждения.

Общая концентрация осадителя с учетом образования С2О42-
и НС2О4- равна

С = [С2О42-] + [НС2О4-]
= 2,5∙10-2 моль/л.

Для
практически полного осаждения необходимо, чтобы

 моль/л.

Следовательно,

[НС2О4-] = 2,5∙10-2
– 2,3∙10-3= 2,3∙10-2 моль/л.

Поэтому

 моль/л

(Значения ПР и константы диссоциации взяты из табл. 3 и табл. 4 Приложения).

рН = -lg
5,4∙10-4 = 3,3.

Задача 4.
Рассчитайте растворимость СаС2О4 1) в воде, 2) в 2М
растворе HCl.

Решение.

1) 
СаС2О4 Са2+
+ С2О42-

[Ca2+] = S; 
[C2O42-] = S

Произведение
растворимости оксалата кальция:

[Ca2+][C2O42-] = S2

Растворимость
оксалата кальция (числовое значение ПР находим в табл. 3 Приложения):

 моль/л

2) В растворе, содержащем ионы водорода Н+,
образующиеся вследствие диссоциации HCl, протекают реакции

С2O42- + H+ HC2O4-

HC2O4- + H+ H2C2O4

Используем
условное произведение растворимости CaC2O4

ПРу = ·α ,

,

где
К1и К2 – константы
ступенчатой диссоциации щавелевой кислоты Н2С2О4 (табл. 4 Приложения). 
Концентрация ионов водорода, образующихся при диссоциации HCl:

[H+] = CHCl = 2 моль/л.

.

Растворимость
CaC2O4 в 2М
растворе соляной кислоты

 моль/л.

Задача 5.Вычислите растворимость карбоната
кальция CaCO3 в воде, в 0,01 М растворе нитрата калия KNO3 и в 0,01 М растворе нитрата магния Mg(NO3)2,
если ПРCaCO3 =3,8×10-9 (табл. 3 Приложения).

Решение.

Обозначим растворимость CaCO3
через S, тогда

ПРCaCO3= [Ca2+]×[CO32-]=S×S=S2=3,8×10-9,

S==6,16×10-5 (моль/л).

Найдем растворимость CaCO3 в
0,01 М растворе KNO3. Ионная сила раствора будет определяться
концентрацией и зарядами всех присутствующих в растворе ионов, но ионы K+ и NO3- в растворе содержатся в гораздо большем количестве,
чем Ca2+ и CO32-.
Поэтому можно приближено рассчитать ионную силу по двум концентрациям:

I= 1/2
([К+]×12+[NO3-]×12)=

= 1/2 (0,01×12+0,01×12)=0,01.

В
табл. 6 Приложения для ионной силы раствора, равной 0,01, находим величины коэффициентов
активности fCa=0,675;
 fCO=0,665.:

ПРCaCO3= [Ca2+]×[CO32-]×fCa×fCO=S×S×0,675×0,665=3,8×10-9,

или
S==9,2×10-5
(моль/л).

Найдем растворимость карбоната кальция в 0,01 М растворе нитрата магния Mg(NO3)2

Ионная сила раствора и коэффициенты активности равны
(если пренебречь концентрациями ионов малорастворимой соли):

I = 1/2 ([Mg2+]×22 + [NO3-]×12)=

= 1/2 (0,01×4 + 0,02×1)
= 0,03.

В табл. 6 Приложения нет ионной силы, равной 0,03. Поэтому значения коэффициентов
активности найдем с помощью линейной интерполяции fCa=0,55; fCO=0,53.

ПРCaCO= [Ca2+]×[CO32-]×fCa×fCO=S×S×0,55×0,53=3,8×10-9,

или
S==1,14×10-4
(моль/л).

Таким образом, растворимость карбоната
кальция в 0,01 М растворе нитрата калия приблизительно в 1,5 раза больше, чем в
чистой воде, а растворимость CaCO3 в 0,01 М растворе нитрата магния приблизительно в 1,9 раза больше, чем в чистой воде.

Задача 6.В каком порядке будет происходить
осаждение оксалатов, если к смеси, содержащей 1 моль/л ионов Ва2+ и
0,005 моль/л ионов Са2+, приливать раствор оксалата аммония (NH4)2C2O4?

Решение.

Hайдем
по справочнику (табл. 3 Приложения) величины произведений для BaC2O4
и CaC2O4

ПР= [Ва2+]× [С2О42-] =1,1×10-7

ПР = [Са2+]× [С2О42-] =2,3×10-9

Следовательно, концентрации оксалат-ионов, необходимые
для начала образования осадков ВаС2О4 и СаС2О4,
будут равны:

[С2О42-]=  = 1,1×10-7
(моль/л),

[С2О42-]= = 4,6×10-7 (моль/л).

Меньшая
концентрация оксалат-ионов (1,1×10-7моль/л)
необходима для осаждения ионов бария. Следовательно, осадок ВаС2О4
будет образовываться в первую очередь. Вторым будет осаждаться СаС2О4.
Однако к началу выпадения осадка СаС2О4 не весь Ва2+
выпадет в осадок в виде ВаС2О4. К началу образования
осадка СаС2О4 в системе должно установиться соотношение

=  =  = 2,1×10-2.

Таким образом, концентрация ионов Ва2+  в
растворе к началу осаждения СаС2О4 составит

[Ва2+]  =  =  = 2,4×10-1 (моль/л).

Это
означает, что 0,24 моль/л Ва2+ будут осаждаться совместно с ионами
Са2+.

Задача 7.
Выпадет ли осадок при смешении равных
объемов 0,05 М раствора ацетата свинца Pb(CH3COO)2 и 0,5 М раствора хлорида калия КCl?

Решение.

1        
Концентрации ионов свинца и хлора
в момент сливания будут равны:

[Pb2+] = 2,5×10-2 моль/л,        [Cl-] = 2,5×10-1 моль/л.

2        
Произведение концентраций ионов в
этом случае равно:

[Pb2+] [Cl-]2 = 2,5×10-2×(2,5×10-1)2
= 1,56×10-3.

ПРPbCl2 = 1,6×10-5 ( находим по табл. 3 Приложения).

Полученная величина произведения
концентраций ионов почти в 100 раз превышает величину произведения
растворимости. Поэтому раствор окажется пересыщенным в отношении данной соли и
часть PbCl2 выпадает
в осадок.

Задача 8. Вычислите
число молекул воды в молекуле кристаллогидрата хлорида магния, если из навески
его 0,5000 г получили 0,2738 г Mg2P2O7.

Решение.

Пересчитаем массу Mg2P2O7 на массу кристаллогидрата MgCl2·xH2O:

Отсюда

Подставляя
числовые значения, получаем

Находим число молекул воды в кристаллогидрате:

Задача 9. При
определении железа в препарате сульфата железа(III) взвешивают BaSO4. Запишите выражение для
гравиметрического фактора.

Решение.

Между
Fe и BaSO4
существует стехиометрическое соотношение

2М(Fe) → M(Fe2(SO4)3)
→ 3M(SO42-) → 3M(BaSO4)

Гравиметрический фактор будет равен

Задача 10. Образец
содержит приблизительно 2% K2SO4 и 5% KNO3. Рассчитайте массу навески образца, необходимую для
получения 0,3 г KClO4.

Решение.

Если
масса навески образца mобр,
то

mобр.= 2,99 ≈ 3,0 г.

Задача 11.
Вычислите потери (г, %) при промывании 0,5000 г осадка тетрафенилбората калия K(C6H5)4B (М=358,33
г/моль) 250,0 мл воды.

Решение.

Равновесие в растворе над осадком

K(C6H5)4B(т)  K+ + (C6H5)4B-

ПР = [K+] [(C6H5)4B-] = 2,25∙10-8 (табл. 3 Приложения)

Если
х – растворимость осадка (моль/л), то х=[K+]=[(C6H5)4B-],

х2= 2,25∙10-8,

х=  моль/л.

Потери
за счет растворимости равны:

 г

или %.

Задача 12. Какой
объем раствора AgNO3 c
массовой долей 2% потребуется для осаждения хлорида из навески CaCl2∙6H2O
массой 0,4382 г?

Решение.

Массу  AgNO3 вычисляем
на основании закона эквивалентов

.

Подставляя
числовые значения, получаем

.

Плотность
2% раствора AgNO3 близка к
единице, поэтому можно записать пропорцию

в 100 г (мл) раствора содержится 2 г AgNO3

« Vх г
(мл)        
«                   
«   0,67 г  AgNO3

Vх=  мл.

К
следующему разделу

К
оглавлению