Краткое пояснение: Предлагаю способы получения из оксида кальция, осуществляю превращения и определяю массовую долю гидрокарбоната кальция.
1. Способы получения из оксида кальция:
- а) Чистый кальций: Электролиз расплавленного хлорида кальция CaCl\[_2\]: CaCl\[_2\] → Ca + Cl\[_2\]
- б) Известняк: Обжиг известняка (CaCO\[_3\]) при высокой температуре: CaCO\[_3\] → CaO + CO\[_2\]
- в) Гипс: Взаимодействие оксида кальция с серной кислотой: CaO + H\[_2\]SO\[_4\] → CaSO\[_4\] + H\[_2\]O, затем гидратация CaSO\[_4\] + 2H\[_2\]O → CaSO\[_4\]⋅2H\[_2\]O
- г) Гашеная известь: Гидратация оксида кальция: CaO + H\[_2\]O → Ca(OH)\[_2\]
- д) Кальциевая селитра: Взаимодействие оксида кальция с азотной кислотой: CaO + 2HNO\[_3\] → Ca(NO\[_3\])\[_2\] + H\[_2\]O
2. Схема превращений:
- Кальций → гидрид кальция: Ca + H\[_2\] → CaH\[_2\]
- Гидрид кальция → гидроксид кальция: CaH\[_2\] + 2H\[_2\]O → Ca(OH)\[_2\] + 2H\[_2\]
- Гидроксид кальция → карбонат кальция: Ca(OH)\[_2\] + CO\[_2\] → CaCO\[_3\] + H\[_2\]O
- Карбонат кальция → гидрокарбонат кальция: CaCO\[_3\] + H\[_2\]O + CO\[_2\] → Ca(HCO\[_3\])\[_2\]
- Гидрокарбонат кальция → сульфат кальция: Ca(HCO\[_3\])\[_2\] + H\[_2\]SO\[_4\] → CaSO\[_4\] + 2H\[_2\]O + 2CO\[_2\]
3. Расчет массовой доли гидрокарбоната кальция:
- Реакция гидрокарбоната кальция с известковой водой:
\[Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 + 2H_2O\]
- Молярная масса CaCO\[_3\] = 40 + 12 + 3 × 16 = 100 г/моль
- Количество вещества CaCO\[_3\]:
\[n(CaCO_3) = \frac{2.5 \, г}{100 \, г/моль} = 0.025 \, моль\]
- Количество вещества Ca(HCO\[_3\])\[_2\] равно количеству вещества CaCO\[_3\]:
\[n(Ca(HCO_3)_2) = 0.025 \, моль\]
- Молярная масса Ca(HCO\[_3\])\[_2\] = 40 + 2 × (1 + 12 + 3 × 16) = 162 г/моль
- Масса Ca(HCO\[_3\])\[_2\]:
\[m(Ca(HCO_3)_2) = 0.025 \, моль × 162 \, г/моль = 4.05 \, г\]
- Массовая доля Ca(HCO\[_3\])\[_2\] в исходном растворе:
\[\omega(Ca(HCO_3)_2) = \frac{4.05 \, г}{50 \, г} × 100\% = 8.1\%\]
Ответ: 8.1%