Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ

Применяется в производстве стекла, белильной извести, известковых минеральных удобрений, для каустификации соды и умягчения пресной воды, а также для приготовления известковых строительных растворов – тестообразных смесей (песок + гашёная известь + вода), служащих связующим материалом для каменной и кирпичной кладки, отделки (оштукатуривания) стен и других строительных целей. Отвердевание («схватывание») таких растворов обусловлено поглощением углекислого газа из воздуха.

Уравнения важнейших реакций:

ПолучениеСа(ОН) ₂в промышленности– гашение извести СаО (см. выше).

5.4. Жёсткость воды

Природная вода, проходя через известковые горные породы и почвы, обогащается солями кальция и магния (а также железа) и становится жёсткой.В жесткой воде при стирке белья увеличивается расход мыла, а ткань, впитывая соли, становится желтой и быстро ветшает. Накипь –нерастворимые соединения кальция и магния и оксид железами), осаждающиеся на внутренних стенках посуды, паровых котлов и трубопроводов. В жесткой воде дольше варятся овощи, крупы и мясо. Различают временнуюи постояннуюжесткость воды.

Временная жесткость вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов М(НСO ₃) ₂(М = Са, Mg) и Fe(HCO ₃) ₂. Если количественно определяют содержание ионов HCO ₃ ^-, говорят о карбонатнойжесткости, если содержание ионов Са ²⁺, Mg ²⁺и Fe ²⁺– о кальциевой, магниевойили железнойжесткости. Временная жесткость тем выше, чем больше содержание этих ионов в воде. Жесткость воды назвали временной потому, что она устраняется простым кипячением:

Са(НСO ₃) ₂= СаСO ₃V + Н ₂O + СO ₂^

Mg(HCO ₃) ₂= Mg(OH) ₂V + 2СO ₂^

4Fe(HCO ₃) ₂+ O ₂= 2Fe ₂O ₃V + 8CO ₂^ + 4H ₂O

Постояннаяжесткость обусловлена другими солями кальция и магния (сульфаты, хлориды, нитраты, дигидро-ортофосфаты и др.). Такая жесткость не устраняется кипячением воды. Поэтому для удаления из жесткой воды большей части всех солей ее умягчают, используя химические реактивы и специальные (ионообменные) способы. Умягченная вода пригодна для питья и приготовления пищи.

Умягчение воды достигается, если ее обработать различными осадителями – гашеной известью, содой и ортофосфатом натрия:

 устранение временной жесткости:

Са(НСO ₃) ₂+ Са(ОН) ₂= 2СаСO ₃V + 2Н ₂O

Mg(HCO ₃) ₂+ Ca(OH) ₂= CaMg(CO ₃) ₂V + 2Н ₂O

4Fe(HCO ₃) ₂+ 8Са(ОН) ₂+ O ₂= 4FeO(OH)V + 8СаСO ₃V + 10Н ₂O

 устранение постоянной жесткости:

Ca(NO ₃) ₂+ Na ₂CO ₃= СаСO ₃V + 2NaNO ₃

2MgSO ₄+ Н ₂O = Na ₂CO ₃= Mg ₂CO ₃(OH) ₂V + СO ₂^ + 2Na ₂SO ₄

3FeCl ₂+ 2Na ₃PO ₄= Fe ₃(PO ₄) ₂V + 6NaCl

В химической лаборатории и в промышленности используется полностью обессоленная вода (для питья она непригодна). Для получения обессоленной воды природную воду подвергают перегонке (дистилляции). Такая дистиллированнаявода является мягкой, подобно дождевой воде.

5.5. Алюминий

Алюминий– элемент 3-го периода и IIIA-группы Периодической системы, порядковый номер 13. Электронная формула атома [ ₁₀Ne]3s ²3p ¹, степени окисления + III и 0.

По электроотрицательности (1,47) одинаков с бериллием, проявляет амфотерные (кислотные и основные) свойства. В соединениях может находиться в составе катионов и анионов.

В природе – четвертыйпо химической распространенности элемент (первый среди металлов), находится в химически связанном состоянии.

АлюминийAl. Серебристо-белый, блестящий, легкий и пластичный металл. На воздухе покрывается матовой защитной пленкой Al ₂O ₃, весьма устойчивой и защищающей металл от коррозии; пассивируется в воде и концентрированной HNO ₃(образование той же оксидной пленки).

Реакционноспособный, сгорает на воздухе, при комнатной температуре реагирует с галогенами Cl ₂, Br ₂и I ₂, при нагревании – с фтором, серой:

4Al(порошок) + 3O ₂(воздух) = 2Al ₂O ₃ (700 °C)

2Al(порошок) + ЗЕ ₂= 2AlЕ ₃ (25 °C, Е = CI, Br)

2Al(порошок) + 3I ₂= 2AlI ₃ (25 °C, кат. – капля Н ₂O)

2Al + 3F ₂= 2AlF ₃ (600 °C)

2Al + 3S = Al ₂S ₃ (150–200 °C)

Алюминий восстанавливает другие металлы из их оксидов (промышленно важный метод — алюминотермия):

Амальгамированный алюминий, т. е. очищенный от оксидной пленки, энергично и с большим экзо-эффектом реагирует с водой:

2Al + 6Н ₂O = 2Al(ОН) ₃V + ЗН ₂^ + 836 кДж

Алюминий – сильный (типичный) восстановитель, в ряду напряжений стоит значительно левее водорода; вытесняет водород из разбавленных кислот НCl и H ₂SO ₄:

2Al + 6Н+ = 2Al ³⁺+ ЗН ₂^

и, проявляя амфотерность, из концентрированного раствора щелочей (окислитель – вода):

2Al + 2NaOH + 6Н ₂O = 2Na[Al(OH) ₄] + ЗН ₂^ (80 °C)

Реагирует со щелочами в расплаве (также демонстрируя амфотерные свойства):

2Al + 6NaOH _(T)= 2NaAlO ₂+ ЗН ₂+ 2Na ₂O (450 °C)

Взаимодействует с разбавленнойазотной кислотой:

Al + 4НNO ₃(разб.) = Al(NO ₃) ₃+ NO^ + 2Н ₂O

и восстанавливает N ^vдо N ^-IIIв реакциях с очень разбавленнойазотной кислотой и ее солями: