Характеристика химических свойств кальция

Задание 337

Какое свойство кальция позволяет применять его в металлотермии для получения некоторых металлов из их соединений? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций кальция: а) с V₂O₅; б) СаSO₄. В каждой из этих реакций окислитель восстанавливается максимально, приобретая низшую степень окисления.
Решение:
Благодаря большому отрицательному значению  G⁰₂₉₈(СаО) = -604,2 кДж/моль возможно, что кальций способен вытеснять некоторые металлы из их оксидов. Этот метод позволяет применять кальций для получения металлов из их оксидов при действии высокой температуры.

Уравнения реакций кальция:

а) Са + V₂O₅ = СаО + V

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

5Ca⁰ + 2V⁺⁵  = 5Ca²⁺ + 2V⁰

Молекулярное уравнение:

5Са + V₂O₅ = 5СаО + 2V

б) Ca + СаSO₄ = CaO + CaS

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

4Ca⁰ + S⁺⁶  = 4Ca²⁺ + S^2-

Молекулярное уравнение:

4Са + CaSO₄ = 4СаО + CaS

Задание 338
Какие соединения называют негашеной и гашеной известью? Составьте уравнения реакций их получения. Какое соединение образуется при прокаливании негашеной извести с углем? Что является окислителем и восстановителем в последней реакции? Составьте электронные и молекулярные уравнения.
Решение:
СаО – оксид кальция называют «негашеная известь». Са(ОН)₂ – гидроксид кальция называют «гашённая известь».
а) Оксид кальция получают при термическом разложении известняка СаСО₃:

СаСО_3(К)   СаО_(К) + СО_2(г)

Этот процесс протекает при температуре 1000 ⁰С (промышленный метод получения СаО).

б) При спекании известняка и графита получают оксид кальция:

С_{(графит)} + СаСО_3(К) = СаО_(к) + СО_(г)

Гашённую известь получают при действии воды на оксид кальция:

СаО + Н₂О = Са(ОН)₂

При прокаливании негашеной извести с углём образуется карбид кальция:

СаО + 3С  СаС₂ + СО

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

2Ca⁰ + С⁰  = 2Ca²⁺ + С^4-

Таким образом, углерод является и окислителем, и восстановителем в данной реакции. Эта реакция является реакцией самоокисления-самовосстановления (реакцией диспропорционирования, дисмутации),  потому что протекает с одновременным уменьшением и увеличением степени окисления одного и того же элемента (С – уголь).

Задание 339
Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) кальция с водой; б) магния с азотной кислотой, учитывая, что окислитель приобретает низшую степень окисления.
Решение:

а) Са + Н₂О = Са(ОН)₂ +Н₂↑

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

Ca⁰ + 2Н₂О  = Ca²⁺ + 2ОН^– + Н₂⁰↑
б) 4Mg + 10HNO₃ = 4Mg(NO₃)₂ +  NH₄NO₃ + 3H₂O

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

4Mg⁰ + N⁺⁵ = 4Mg²⁺ + N^-3