Безводная соль

Название: Сульфат кальция, кристаллогидрат и безводная соль

Министерство образования и науки РФ

Разделы

химический факультет

кафедра неорганической химии

СУЛЬФАТ КАЛЬЦИЯ, КРИСТАЛЛОГИДРАТ И

БЕЗВОДНАЯ СОЛЬ

ГОУ ВПО «КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Исполнитель:

студент группы Х-053

Тарасова К. В.

Руководитель:

(курсовая работа)

Кемерово 2006

Введение

Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Нахождение в доцент Бугерко Л. Н.

1.2 Физические свойства

1.3 Химические свойства

1.4 Жёсткость воды

1.5 Применение

природе

2.1 Способы получения

2.1.1 Первый способ

2.1.2 Второй способ

2.1.3 Получение безводного Глава 2. Экспериментальная часть

2.2 Расчёт исходных веществ для синтеза

2.3 Оборудование, посуда и реактивы для синтеза

сульфата кальция

3.1 Выполнение эксперимента

3.2 Качественный анализ

Выводы

Список литературы

Введение

2.4 Техника безопасностиих соединений имеет огромное значение в современной неорганической химии. Среди 30 тыс. неорганических соединений важное место занимает сульфат Химия элементов и сульфата кальция в земной коре позволяют использовать его в качестве сырья для кальция. Довольно большие залежи т. д.

Целью данной курсовой работы является синтез сульфата кальция, изучение его химических получения многих веществ, в строительстве, в медицине и качественного анализа на ионы.

В задачи исследования входило:

свойств и проведение теме;

· Выбор способа синтеза;

· Расчёт исходных реагентов и определение условий · Проработка литературы по

· Выбор приборов и оборудования для синтеза;

· Проведение качественных реакций.

1.1 Нахождение в природе

В природе часто проведения синтеза;состава CaSO 2H O.Также содержится в природных водах и морской воде (1800 000 т/км ).

1.2 Физические свойства

встречаются залежи минерала из воздуха. На этом основано применение CaSO в качестве осушителя.

М = 136,4 г/моль

Ангидрит (CaSO ) – белый порошок, пл. 2,90 – 2,99 г/см . Жадно поглощает влагу

S˚ = 106,7 Дж/моль ∙ К

∆H˚ = -1432,7 кДж/моль ∙ К

∆G = -1320,3 кДж/моль ∙ К

Мало растворим в Ср ˚ = 99,6 Дж/моль ∙ К18˚С, ПР = 6,1*10 при 0˚С). Хорошо растворим в кислотах, тиосульфате натрия, глицерине, солях NH + .

Полугидрат CaSO 0,5H O (жжёный гипс, алебастр) – белый порошок, пл. 2.67 – 2,73 г/см .

М = 145,15 г/моль

Ср ˚ = 121 Дж/моль ∙ К

воде (0,2% безводной соли при

∆H˚ = -1573 кДж/моль ∙ К

∆G = -1435 кДж/моль ∙ К

Плохо растворяется в воде, растворим в кислотах, тиосульфате натрия, глицерине, солях NH + . Переход CaSO 0,5H O в S˚ = 134 Дж/моль ∙ Кпри 225±5˚С.

Дигидрат CaSO 2H O (гипс) – белый порошок, пл. 2,31 – 2.33 г/см .

М = 172,17 г/моль

безводную соль происходит

S˚ = 193,97 Дж/моль ∙ К

∆H˚ = -2021,1 кДж/моль ∙ К

∆G = -1795,7 кДж/моль ∙ К

Плохо растворяется в Ср ˚ = 186,2 Дж/моль ∙ Кпереходит в CaSO 0,5H O при 150 - 170˚С.

1.3 Химические свойства

При плавлении разлагается воде, растворим в кислотах, тиосульфате натрия, глицерине, солях NH + . CaSO 2H O в присутствии MgCl , NaCl, HNO , HCl. Реагирует с концентрированной серной кислотой, восстанавливается углеродом при спекании.

(tпл = 1450˚С). Растворимость CaSO повышается

CaSO + H SO4 ( конц ) = Ca(HSO )

CaSO +3C = CaS + 2CO + CO t = 900˚С

CaSO +4CO = CaS + 4CO t = 600-800˚С

CaSO + Na CO = CaCO ↓+Na SO

CaSO 2H O = CaSO 0,5H O + 1,5H O t = 150-170˚С

CaSO 0,5H O = CaSO + 0,5H O t = 225±5˚С

1.4 Жёсткость воды

CaSO + Na CO = CaCO ↓+Na SO

Широкое распространение получил метод устранения жёсткости воды путём ионообмена. В этом методе используется способность некоторых природных и искусственных высокомолекулярных соединений – ионитов – обменивать входящие в их состав радикалы на ионы, находящиеся в растворе. Ионитами часто являются алюмосиликаты типа цеолитов, например, Na [Al Si O ]∙nH O

Na R + CaSO = CaR + Na SO

Где R – сложный алюмосиликатный ион.

1.4 Применение

2[CaSO 0,5H O]+3H O=2[2CaSO 2H O]

На этом основано применение гипса при изготовлении строительных перегородочных плит и панелей, слепков с различных предметов, а также в виде известково-гипсовых растворов для штукатурных работ.

Кроме других областей применения природный гипс может служить исходным продуктом для комбинированного получения серной кислоты и цемента. Для этой цели размолотую смесь с песком, углём и глиной (а также небольшим количеством окиси железа, играющей в процессе роль катализатора) обжигают во вращающейся цементной печи. Образующийся при обжиге сернистый газ идёт разбавлении серной кислоты серную кислоту, а твёрдый осадок даёт хорошего качества цемент.

Сульфат кальция используется в качестве осушителя при анализе органических соединений. Безводный сернокислый кальций может поглотить 6,6% воды от всей массы. Влажный воздух, пропущенный через трубку с CaSO , содержит только 0,005 мг/л H O.

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1 Способы получения CaSO

2.1.1 Первый способ

Дигидрат CaSO 2H O можно получить следующим образом:

Профильтрованный 20% раствор CaCl осаждают 20% раствором H SO , взятой в избытке. После отстаивания сульфата кальция жидкость декантируют или сливают сифоном. Осадок несколько раз промывают декантацией до слабой реакции на ион хлора. Осадок два раза промывают этанолом на воронке Бюхнера и высушивают при 25 – 30˚С до исчезновения запаха спирта. При нагревании дигидрата до 150 - 170˚С он переходит в CaSO 0,5H O. Обезвоживать сульфат кальция можно в фарфоровой чашке или на металлическом противне. Окончание обезвоживания можно контролировать по уменьшению массы исходного вещества.

2.1.2 Второй способ

В отфильтрованный тёплый раствор 20 г (NH ) SO в 250 мл воды приливают раствор 50 г CaCl в 200 мл воды и проверяют полноту осаждения (в отфильтрованном растворе при добавлении CaCl не должно образовываться осадка). После отстаивания осадок промывают 5 – 6 раз декантацией, отсасывают на воронке Бюхнера и промывают до полного отсутствия ионов NH + в промывных водах (проба реактивом Несслера (K [HgI ] в 2н КОН)). Препарат сушат на пергаментной бумаге при 60-70˚C. Выход составляет 20-22 г (80-85%). Полученный препарат соответствует реактиву квалификации ч.

2.1.3 Получение безводного сульфата кальция

Безводный сульфат кальция получают нагреванием при 225±5˚С двух- или полуводного CaSO . Температура, при которой высушивают сульфат кальция, имеет большое значение для препарата, который пригоден для быстрого поглощения паров воды (если CaSO будет использован в качестве осушителя). Никоем случае нельзя допускать нагревание выше указанной температуры.

Перед высушиванием CaSO 2H O или CaSO 0,5H O измельчают и просеивают через сито (имеющее ячейки 1-2 мм). Отсеянные зёрна (а не мелочь, прошедшую через сито) помещают в хлоркальциевые трубки, чаще U-образной формы, которые нагревают 2-3 часа при 225±5˚С с протягиванием через них воздуха, предварительно высушенного над Р О . Скорость протягивания воздуха ≈ 50 мл/мин. Использованный в качестве осушителя CaSO можно много раз регенерировать, он нейтрален, химически инертен и при насыщении водой не расплывается.

2.2 Расчёт исходных веществ для синтеза

В работе был использован синтез из п. 2. 1. 1.

CaCl ∙2H O + H SO = CaSO 2H O + 2 HCl

Чтобы получить ≈ 6 г CaSO 2H O:

n(CaSO 2H O) = = 0,034 моль;

n(CaCl ∙2H O) = 0,034 моль;

m(CaCl ∙2H O) = 0,034 моль * 147 г/моль = 5 г;

mр-ра (CaCl ∙2H O) = = 25 г;

m(H O) = V(H O) = 20 мл;

n(H SO ) = 0.034 моль;

m(H SO ) = 0,034 моль * 98 г/моль = 3,3 г;

mр - ра (H SO ) = = 16,5 г;

Vр - ра (H SO ) = = 14,5 мл;

Так как кислоту нужно взять в избытке, то для реакции возьмём 20 мл 20% раствора H SO .

Из кислоты, имеющейся в лаборатории (92% раствор с ρ = 1,83 г/мл) надо получить 20 мл 20% раствора H SO (ρ = 1,14 г/мл):

mр-ра (20% H SO ) = 1,14 г/мл * 20 мл = 22,8 г;

mв - ва (20% H SO ) = = 4,56 г;

mр - ра (92% H SO ) = = 4,95 г;

Vр - ра (92% H SO ) = = 2,6 мл;

2CaSO = 2CaO + 2SO + H Ot > 1450˚С

V(H O) = 17,4 мл.Таким образом, для синтеза возьмём 5 г CaCl , растворённого в 20 мл воды и 2,6 мл 92% раствора H SO

, растворённого в 17,4 мл воды.

2.3 Оборудование, посуда и реактивы для синтеза

H SO ,Для получения CaSO

взяли:5 г CaCl , растворённого в 20

мл воды,20 мл 20% раствора H SO

.Для проведения качественного

анализа на ионы:

AgNO , BaCl , щавелевая кислота.

Для промывания:

этанол, дистиллированная вода.

мерный цилиндр,

пипетка,

химический стакан,

фарфоровая чашка,

воронка,

пробирки,

стеклянная палочка,

колба Бунзена,

воронка Бюхнера,

водоструйный насос,

плитка,

весы,

2.4 Техника безопасности

фильтровальная бумага.· При работе с концентрированной серной кислотой следует быть осторожными; все работы с ней проводить под

тягой;· При разбавлении концентрированной серной кислоты следует наливать кислоту в

воду;· Так как при происходит выделение тепла, не следует держать в руках сосуд, в котором готовится раствор;

· При проливе кислоты на пол надо засыпать её песком, затем мокрый песок удалить, и остатки кислоты смыть водой;

· При попадании кислоты на кожу следует промыть обожжённое место 2-3% раствором соды;

· При попадании реактивов в глаза нужно промыть их водой и обратиться к врачу;

· При работе со стеклянной посудой и приборами следует соблюдать осторожность.

3.1 Выполнение эксперимента

Отвесили на электронных весах 5 г CaCl , растворили его в 20 мл воды, отфильтровали раствор. Отмерили пипеткой 2,6 мл 92% раствора H SO и влили его в 17,4 мл воды, соблюдая при этом правила техники безопасности. Раствор CaCl осадили раствором H SO , взятой в избытке. После отстаивания жидкость слили, а осадок продекантировали дистиллированной водой до слабой реакции на ион хлора, наличие которого проверяли раствором AgNO . Затем осадок перенесли на воронку Бюхнера и промыли водой до исчезновения реакции на ион хлора (отсутствие белого осадка AgCl). Промыли осадок этанолом, отжали между двумя листами фильтровальной бумаги и высушили при комнатной температуре до постоянной массы. Взвесили полученное вещество:

mтеор = 6 г;

mпракт = 4,2 г;

η = ∙100% = 70%

Потери продукта могли произойти в процессе промывания осадка, декантации. При переносе осадка из стакана на фильтр небольшая часть сульфата кальция могла остаться на стенках стакана, что повлияло на выход продукта.

3.2 Качественные реакции

Провели качественные реакции на наличие ионов Ca2+ и SO 2-

На сульфат-ион:

Качественной реакцией на сульфат-ион является катион бария Ba2+ . Хлорид бария с анионом SO 2- образует белый осадок BaSO , не растворимый в кислотах.

CaSO + BaCl = CaCl + BaSO ↓

На катион кальция:

Качественной реакцией на Ca2+ является оксалат-ион. При взаимодействии соли кальция со щавелевой кислотой образуется белый кристаллический осадок CaC O , растворимый в соляной, но не растворимый в уксусной кислоте.

CaSO + H C O = H SO + CaC O ↓

Список литературы

1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учебник для вузов.- М.: Высшая школа, 1998. с. 525

2. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник.- М.: Химия, 1977. с. 72

3. Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ.- М.: Химия, 1997. с. 63

4. Некрасов Б.В. Основы общей химии. Том 1.- М.: Издательство «Лань», 2003. с. 176

5. Воскресенский П.И. Техника лабораторных работ.- Л.: Химик, 1970. с. 577

6. Коржуков Н.Г. Общая и неорганическая химия.- М.: ИНФА-М, 2004, с. 310

7. Ключников Н.Г. Неорганический синтез.- М.: Просвещение, 1983. с. 149

8. Карякин Ю.В., Ангелов И. И. Чистые химические вещества. – М.: Химия, 1974. с. 151

9. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Книга 2.- М.: Химия, 1965. с. 194, с. 394

Да, в любом случае.

Да, но только в случае крайней необходимости.

Возможно, в зависимости от цены.

Нет, напишу его сам.

Нет, забью.