Как идет реакция кальция с водой

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:

Источник

Как идет реакция кальция с водой

И.Н. Григорьев, Archer

Реакция лития с водой происходит спокойно — без воспламенения водорода: металл плавает по поверхности воды, выделяя газ. Остальные щелочные металлы реагируют со вспышкой или взрывом.

Небольшие кусочки натрия могут плавать на поверхности воды без воспламенения, но кусочки побольше (примерно с горошину) уже загораются желтым пламенем, а если взять кусочек натрия еще больше — происходит взрыв.

Крохотные кусочки калия еще могут плавать по поверхности воды без взрыва — давая розовое пламя, но кусочки побольше практически сразу взрываются.

Рубидий и цезий еще активнее. Не знаю, что происходит при контакте небольших количеств рубидия или цезия с водой, но кадры, на которых несколько грамм цезия бросают в воду, впечатляют: взрывом может разнести стакан или кристаллизатор.

Реакция цезия с водой

В противоположность щелочным металлам, магний практически не реагирует с холодной водой, реакция начинается только с горячей водой и протекает не особо активно.

В случае металлов средней активности, таких как железо, чтобы реакция с водой протекала с хорошей скоростью, нужно использовать нагретый до высоких температур водяной пар.

По характеру реакции с водой к кальцию ближе всего литий. Есть, однако, и две отличительные особенности. Во-первых, кальций — легкий металл, но все равно он заметно тяжелее воды (плотность кальция 1.55 г/см 3 ), а литий — почти вдвое легче воды (плотность лития 0.53 г/см 3 — литий всплывает не только в воде, но и в углеводородах). Во-вторых, гидроксид кальция плохо растворим в воде, гидроксид лития — хорошо (как и гидроксиды других щелочных металлов).

Перед тем, как приступить к экспериментам, опишем технику работы с кальцием.

Кальций обычно хранят в банках под слоем защитной жидкости — керосина, минерального масла и т.п. В этом он аналогичен щелочным металлам. Однако если экспериментатор достанет полоску металлического кальция, оботрет металл от масла и попытается его разрезать, как натрий или калий, то экспериментатор скоро поймет свою ошибку. На внешнем виде аналогия и заканчивается. Кальций — умеренно-твердый металл, по твердости он примерно соответствует меди или мягкой стали. Другими словами, кальций нельзя резать ножом, как натрий или литий.

Мимо воли вспоминается предмет «методика химического эксперимента». На семинарах там cтуденты ставят демонстрационные опыты из школьной программы с комментариями, как на уроках для учеников, а преподаватель стоит рядом и наблюдает.

Так вот, реакция кальция с водой. Стоит старая банка с кусками кальция в керосине. Препод Марина Ивановна наблюдает. Одногруппница достает большой кусок кальция кладет на фильтровальную бумагу, чтобы керосин промокнуть. Препод молчит, но про себя, вероятно, зловеще ухмыляется, предчувствуя, как она будет издеваться. Одногруппница берет скальпель, намереваясь отрезать кусочек — подобно натрию, и пытается отрезать, — но не тут-то было. Препод начинает жестко насмехаться.

Правильный вариант, по мнению Марины Ивановны, — найти в банке маленький кусочек и его использовать. Понятно, что пассатижи или кусачки легко решают проблему (да и удар молотком расщепляет технический кальций на удобные пластинчатые куски), но это не каноничные варианты, соответственно, инструментов рядом нет.

Итак, если небольшие кусочки кальция в банке отсутствуют, одним ножом, как со щелочными металлами, здесь не обойтись — нужны пассатижи, молоток или т.п. инструменты. Отделенный таким способом кусочек кальция бросим в колбу или стакан с водой.

Кальций опускается на дно, при этом начинается выделение водорода — прежде всего там, где был свежий излом металла. Вскоре со всей поверхности металла активно выделяется газ, это напоминает бурное кипение, одновременно начинает обильно образовываться осадок гидроксида кальция. Кусок кальция всплывает, подхваченный пузырьками водорода.

Через несколько десятков секунд кальций растворяется, а вода становится бело-мутной — из-за образования взвеси гидроксида (поэтому снимать опыт лучше на умеренно-темном фоне).

Если реакцию проводить не в стакане, а в пробирке, легко можно заметить выделение тепла: пробирка быстро становится горячей.

Разумеется, реакция кальция с водой не заканчивается эффектным взрывом, как в случае цезия, но она по-своему красива.

Источник

Химические и физические свойства кальция, его взаимодействие с водой

Почему металл хранят в герметичной банке

Кальций располагается в четвертом большом периоде, второй группе, главной подгруппе, порядковый номер элемента — 20. Согласно периодической таблице Менделеева, атомный вес кальция — 40,08. Формула высшего оксида — СаО. Кальций имеет латинское название cal­ci­um, поэтому символ атома элемента — Са.

Характеристика кальция как простого вещества

При обычных условиях кальций — это металл серебристо-белого цвета. Имея высокую химическую активность, элемент способен образовывать множество соединений разных классов. Элемент представляет ценность для технических и промышленных химических синтезов. Металл широко распространен в земной коре: его доля составляет около 1,5 %. Кальций относится к группе щелочноземельных металлов: при растворении в воде он дает щелочи, но в природе встречается в виде множественных минералов и солей. Морская вода содержит кальций в больших концентрациях (400 мг/л).

Характеристики кальция зависят от строения его кристаллической решетки. У этого элемента она бывает двух типов: кубическая гранецентрическая и объемноцентрическая. Тип связи в молекуле кальция — металлический.

Природные источники кальция:

Физические свойства кальция и способы получения металла

В обычных условиях кальций находится в твердом агрегатном состоянии. Металл плавится при 842 °С. Кальций является хорошим электро- и теплопроводником. При нагревании он переходит сначала в жидкое, а затем в парообразное состояние и теряет металлические свойства. Металл является очень мягким и режется ножом. Кипит при 1484 °С.

Под давлением кальций теряет металлические свойства и способность к электропроводимости. Но затем металлические свойства восстанавливаются и проявляются свойства сверхпроводника, в несколько раз превышающего по своим показателям остальные элементы.

Кальций долго не удавалось получить без примесей: из-за высокой химической активности этот элемент не встречается в природе в чистом виде. Элемент был открыт в начале XIX века. Кальций как металл впервые синтезировал британский химик Гемфри Дэви. Ученый обнаружил особенности взаимодействия расплавов твердых минералов и солей с электрическим током. В наши дни электролиз солей кальция (смеси хлоридов кальция и калия, смеси фторида и хлорида кальция) остается самым актуальным способом получения металла. Кальций также извлекают из его оксида с помощью алюминотермии — распространенного в металлургии метода.

Химические свойства кальция

Кальций — активный металл, вступающий во многие взаимодействия. При нормальных условиях он легко реагирует, образуя соответствующие бинарные соединения: с кислородом, галогенами. Нажмите здесь, чтобы узнать больше о соединениях кальция. При нагревании кальций реагирует с азотом, водородом, углеродом, кремнием, бором, фосфором, серой и другими веществами. На открытом воздухе мгновенно взаимодействует с кислородом и углекислым газом, поэтому покрывается серым налетом.

Бурно реагирует с кислотами, при этом иногда воспламеняется. В солях кальций проявляет интересные свойства. Например, пещерные сталактиты и сталагмиты — это карбонат кальция, постепенно образовавшийся из воды, углекислого газа и гидрокарбоната в итоге процессов внутри подземных вод.

Из-за высокой активности в обычном состоянии кальций хранится в лабораториях в темной герметичной стеклянной посуде под слоем парафина или керосина. Качественная реакция на ион кальция — окрашивание пламени в насыщенный кирпично-красный цвет.

Идентифицировать металл в составе соединений можно по нерастворимым осадкам некоторых солей элемента (фторид, карбонат, сульфат, силикат, фосфат, сульфит).

Реакция воды с кальцием

Кальций хранят в банках под слоем защитной жидкости. Чтобы провести опыт, демонстрирующий, как происходит реакция воды и кальция, нельзя просто достать металл и отрезать от него нужный кусочек. Металлический кальций в лабораторных условиях проще использовать в виде стружки.

Если металлической стружки нет, а в банке есть только большие куски кальция, потребуются пассатижи или молоток. Готовый кусочек кальция нужного размера помещают в колбу или стакан с водой. Кальциевую стружку кладут в посуду в марлевом мешочке.

Кальций опускается на дно, и начинается выделение водорода (сначала в месте, где находится свежий излом металла). Постепенно с поверхности кальция выделяется газ. Процесс напоминает бурное кипение, одновременно образовывается осадок гидроксида кальция (гашёная известь).

Кусок кальция всплывает, подхваченный пузырьками водорода. Примерно через 30 секунд кальций растворяется, а вода из-за образования взвеси гидроксида становится мутно-белой. Если реакцию проводить не в стакане, а в пробирке, можно наблюдать выделение тепла: пробирка быстро становится горячей. Реакция кальция с водой не заканчивается эффектным взрывом, но взаимодействие двух веществ протекает бурно и выглядит зрелищно. Опыт безопасен.

Если мешочек с оставшимся кальцием вынуть из воды и подержать на воздухе, то через некоторое время в результате продолжающейся реакции наступит сильное разогревание и оставшаяся в марле вода закипит. Если часть помутневшего раствора отфильтровать через воронку в стакан, то при пропускании через раствор оксида углерода CO₂ получится осадок. Для этого не нужен углекислый газ — можно продувать выдыхаемый воздух в раствор через стеклянную трубочку.

Источник

Реакция кальция с водой

Реакция взаимодействия кальция с водой.

Уравнение реакции взаимодействия кальция с водой:

Кальций взаимодействует с водой.

В зависимости от температурного режима, избытка или недостатка воды реакция кальция с водой протекает по-разному.

2Ca + H₂O → CaO + CaH₂ (t = 200-300 °C).

Первая реакция протекает при обычных условиях и избытке воды , вторая – при условии: при температуре 200-300 °C и недостатке воды .

В результате первой реакции кальция с водой образуются гидроксид кальция и водород , в результате второй реакции кальция с водой образуются оксид кальция и гидрид кальция .

В ходе первой реакции кальция с водой при стандартных условиях выделяется тепловая энергия (теплота).

Таким образом, первая реакция кальция с водой носит экзотермический характер.

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

Мировая экономика

Справочники

Востребованные технологии

• Концепция инновационного развития общественного производства – осуществления Второй индустриализации России на период 2017-2022 гг. (106 485)
• Экономика Второй индустриализации России (102 475)
• Программа искусственного интеллекта ЭЛИС (27 492)
• Метан, получение, свойства, химические реакции (23 734)
• Этилен (этен), получение, свойства, химические реакции (22 819)
• Природный газ, свойства, химический состав, добыча и применение (21 169)
• Крахмал, свойства, получение и применение (20 575)
• Целлюлоза, свойства, получение и применение (19 425)
• Пропилен (пропен), получение, свойства, химические реакции (19 106)
• Прямоугольный треугольник, свойства, признаки и формулы (18 729)

Поиск технологий

О чём данный сайт?

Настоящий сайт посвящен авторским научным разработкам в области экономики и научной идее осуществления Второй индустриализации России.

Он включает в себя:
– экономику Второй индустриализации России,
– теорию, методологию и инструментарий инновационного развития – осуществления Второй индустриализации России,
– организационный механизм осуществления Второй индустриализации России,
– справочник прорывных технологий.

Мы не продаем товары, технологии и пр. производителей и изобретателей! Необходимо обращаться к ним напрямую!

Мы проводим переговоры с производителями и изобретателями отечественных прорывных технологий и даем рекомендации по их использованию.

О Второй индустриализации

Осуществление Второй индустриализации России базируется на качественно новой научной основе (теории, методологии и инструментарии), разработанной авторами сайта.

Конечным результатом Второй индустриализации России является повышение благосостояния каждого члена общества: рядового человека, предприятия и государства.

Вторая индустриализация России есть совокупность научно-технических и иных инновационных идей, проектов и разработок, имеющих возможность быть широко реализованными в практике хозяйственной деятельности в короткие сроки (3-5 лет), которые обеспечат качественно новое прогрессивное развитие общества в предстоящие 50-75 лет.

Та из стран, которая первой осуществит этот комплексный прорыв – Россия, станет лидером в мировом сообществе и останется недосягаемой для других стран на века.

Источник