В какой массе дигидрата сульфата кальция содержится
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 11 августа 2013;
проверки требуют 25 правок.
| Сульфат кальция | |
|---|---|
| Систематическое наименование | Сульфат кальция |
| Традиционные названия | кальций сернокислый, «ангидрит» |
| Хим. формула | CaSO4 |
| Состояние | кристаллическое |
| Молярная масса | 136,1406 г/моль |
| Плотность | 2,96 г/см³ |
| Температура | |
| • плавления | 1450°C (с частичным разложением) |
| • разложения | 1560°C |
| Мол. теплоёмк. | 99.660 Дж/(моль·К) |
| Энтальпия | |
| • образования | −1434,5 кДж/моль |
| Удельная теплота плавления | 28 кДж/моль |
| Давление пара | 0 ± 1 мм рт.ст.[1] |
| Растворимость | |
| • в воде | 0,2036 г/100 мл воды |
| Рег. номер CAS | 7778-18-9 |
| PubChem | 24497 |
| Рег. номер EINECS | 231-900-3 |
| SMILES | [O-]S(=O)(=O)[O-].[Ca+2] |
| InChI | 1S/Ca.H2O4S/c;1-5(2,3)4/h;(H2,1,2,3,4)/q+2;/p-2 OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L |
| Кодекс Алиментариус | E516 |
| RTECS | WS6920000 |
| ChEBI | 31346 |
| ChemSpider | 22905 |
| NFPA 704 | 1 |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
| Медиафайлы на Викискладе | |
Сульфа́т ка́льция (CaSO4) — неорганическое соединение, кальциевая соль серной кислоты.
Находится в природе в виде дигидрата CaSO4•2H2O (гипс, селенит) и в безводном состоянии — ангидрит.
Кристаллическая структура гамма-сульфата кальция
Физические свойства[править | править код]
Безводный сульфат кальция — бесцветные кристаллы при нормальных условиях — с ромбической кристаллической решёткой, плотность 2,96 г/см³, температура плавления 1450 °C. При повышенных температурах (свыше 1200 °C) может существовать в виде стабильной кубической модификации или двух метастабильных α- и β-гексагональных модификаций. Очень медленно присоединяет воду, гидратируясь до кристаллогидрата с 1/2 или 2 молекулами воды на 1 молекулу сульфата, соответственно CaSO4 · 0,5H2О и CaSO4 · 2H2О. В воде растворим незначительно. Растворимость падает с повышением температуры: если при 20 °C она составляет 0,2036 г/100 г воды, то вблизи точки кипения воды (100 °C) снижается до 0,067 г сульфата на 100 г воды. Растворённый в природной воде сульфат кальция является одним из факторов, определяющих жёсткость воды.
Физические свойства двуводного сульфата кальция[править | править код]
При повышении температуры, но не более чем до 180 °C двуводный сульфат кальция теряет часть воды, переходя в полуводный — так называемый «жжёный гипс», пригодный для дальнейшего применения как вяжущее вещество. При дальнейшем нагреве до 220 °C гипс полностью теряет воду, образуя безводный CaSO4, который лишь при длительном хранении поглощает влагу и переходит в полугидрат. Если обжиг вести при температуре выше 220 °C, то получается безводный CaSO4, который влагу уже не поглощает и не «схватывается» при смешивании с водой (это вещество нередко называют «мёртвый гипс»). При дальнейшем нагревании до 900—1200 °C можно получить «гидравлический гипс», который после охлаждения вновь обретает свойства связываться с водой.
Первый способ частичной дегидратиции применяют в промышленных условиях для получения полугидрата сульфата кальция (жжёного гипса, алебастра) CaSO4 ∙ 0,5H2O, нагревая дигидрат примерно до 140 °C, уравнение реакции:
CaSO4 · 2H2О = CaSO4 · 0,5H2О + 1,5H2О.
Получение[править | править код]
В индустриальных масштабах добывают в составе природных минералов, например гипса, селенита или алебастра или получают синтетическим путём — сплавлением CaCl2 с K2SO4.
Может быть получен действием серной кислоты на оксид, гидроксид, карбонат, оксалат или ацетат кальция.
Образуется в результате окисления сульфида кальция при нагреве до 700—800 °C по реакции CaS + 2O2 = CaSO4.
Применение[править | править код]
Значительные объёмы алебастра используются в строительстве (из него изготавливают сухую штукатурку, плиты и панели для перегородок, гипсовые камни, архитектурные детали и др.).
Изделия из гипса характеризуются сравнительно небольшой плотностью, несгораемостью и относительно невысокой теплопроводностью. Свойство алебастра затвердевать при смешении с водой нашло применение и в медицине, и в искусстве. «Это свойство гипса широко используют в ортопедии, травматологии и хирургии для изготовления гипсовых повязок, обеспечивающих фиксацию отдельных частей тела. Отвердевание замешанного с водой гипса сопровождается небольшим увеличением объёма. Это позволяет проводить тонкое воспроизведение всех деталей лепной формы, что широко используют скульпторы и архитекторы.» [2].
Безводный сульфат кальция в силу своих гигроскопичных свойств применяется как влагопоглотитель. Нередко с помощью специальных добавок ему в этом качестве придают дополнительные свойства. Так, осушитель Drierite, состоящий из ангидрата с добавкой хлорида кобальта, меняет свою изначально голубую окраску на розовую, что позволяет своевременно отследить момент исчерпания ресурса препарата.
Искусственные кристаллы сульфата кальция, легированные марганцем или самарием, применяются как термолюминесцентный материал.
Также находит применение в пиротехнике в качестве окислителя в осветительных составах, в смеси с алюминием или магнием в отношении гипс алюминий 1:1~2 в зависимости от требований. Используется как в порошкообразном так и в отверженном состоянии.
Сульфат кальция может применяться в качестве коагулянта, например, при изготовлении тофу.
В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки эмульгатора E516.
Регистрационный номер CAS:
- безводный 7778-18-9 [3];
- семигидрат 10034-76-1 [4];
- дигидрат 10101-41-4 [5].
Примечания[править | править код]
См. также[править | править код]
- Сульфаты
- Пищевые добавки
- Штукатурка
- Гипсокартон
| Сульфат кальция | |
|---|---|
 | |
| Систематическое наименование | Сульфат кальция |
| Традиционные названия | кальций сернокислый, «ангидрит» |
| Хим. формула | CaSO4 |
| Состояние | кристаллическое |
| Молярная масса | 136,1406 г/моль |
| Плотность | 2,96 г/см³ |
| Температура | |
| • плавления | 1450°C (с частичным разложением) |
| • разложения | 1560°C |
| Мол. теплоёмк. | 99.660 Дж/(моль·К) |
| Энтальпия | |
| • образования | −1434,5 кДж/моль |
| Удельная теплота плавления | 28 кДж/моль |
| Давление пара | 0 ± 1 мм рт.ст. |
| Растворимость | |
| • в воде | 0,2036 г/100 мл воды |
| ГОСТ | ГОСТ 3210-77 ГОСТ 31108-2203 |
| Рег. номер CAS | 7778-18-9 |
| PubChem | 24497 |
| Рег. номер EINECS | 231-900-3 |
| SMILES | [O-]S(=O)(=O)[O-].[Ca+2] |
| InChI | 1S/Ca.H2O4S/c;1-5(2,3)4/h;(H2,1,2,3,4)/q+2;/p-2 OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L |
| Кодекс Алиментариус | E516 |
| RTECS | WS6920000 |
| ChEBI | 31346 |
| ChemSpider | 22905 |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
Сульфа́т ка́льция (CaSO4) — неорганическое соединение, кальциевая соль серной кислоты.
Находится в природе в виде дигидрата CaSO4•2H2O (гипс, селенит) и в безводном состоянии — ангидрит.
Кристаллическая структура гамма-сульфата кальция
Физические свойства
Безводный сульфат кальция — бесцветные кристаллы при нормальных условиях — с ромбической кристаллической решёткой, плотность 2,96 г/см³, температура плавления 1450 °C. При повышенных температурах (свыше 1200 °C) может существовать в виде стабильной кубической модификации или двух метастабильных α- и β-гексагональных модификаций. Очень медленно присоединяет воду, гидратируясь до кристаллогидрата с 1/2 или 2 молекулами воды на 1 молекулу сульфата, соответственно CaSO4 · 0,5H2O и CaSO4 · 2H2O. В воде растворим незначительно. Растворимость падает с повышением температуры: если при 20 °C она составляет 0,2036 г/100 г воды, то вблизи точки кипения воды (100 °C) снижается до 0,067 г сульфата на 100 г воды. Растворённый в природной воде сульфат кальция является одним из факторов, определяющих жёсткость воды.
Физические свойства двуводного сульфата кальция
При повышении температуры, но не более чем до 180 °C двуводный сульфат кальция теряет часть воды, переходя в полуводный — так называемый «жжёный гипс», пригодный для дальнейшего применения как вяжущее вещество. При дальнейшем нагреве до 220 °C гипс полностью теряет воду, образуя безводный CaSO4, который лишь при длительном хранении поглощает влагу и переходит в полугидрат. Если обжиг вести при температуре выше 220 °C, то получается безводный CaSO4, который влагу уже не поглощает и не «схватывается» при смешивании с водой (это вещество нередко называют «мёртвый гипс»). При дальнейшем нагревании до 900—1200 °C можно получить «гидравлический гипс», который после охлаждения вновь обретает свойства связываться с водой. Первый способ частичной дегидратиции применяют в промышленных условиях для получения полугидрата сульфата кальция (жжёного гипса, алебастра) CaSO4 ∙ 0,5H2O, нагревая дигидрат примерно до 140 °C, уравнение реакции: CaSO 4 · 2H2O = CaSO4 · 0,5H2O + 1,5H2O.
Получение
В индустриальных масштабах добывают в составе природных минералов, например гипса, селенита или алебастра или получают синтетическим путём — сплавлением CaCl2 с K2SO4.
Может быть получен действием серной кислоты на оксид, гидроксид, карбонат, оксалат или ацетат кальция. Образуется в результате окисления сульфида кальция при нагреве до 700—800 °C по реакции CaS + 2O2 = CaSO4.
Применение
Значительные объёмы алебастра используются в строительстве (из него изготавливают сухую штукатурку, плиты и панели для перегородок, гипсовые камни, архитектурные детали и др.). Изделия из гипса характеризуются сравнительно небольшой плотностью, несгораемостью и относительно невысокой теплопроводностью. Свойство алебастра затвердевать при смешении с водой нашло применение и в медицине, и в искусстве. «Это свойство гипса широко используют в ортопедии, травматологии и хирургии для изготовления гипсовых повязок, обеспечивающих фиксацию отдельных частей тела. Отвердевание замешанного с водой гипса сопровождается небольшим увеличением объёма. Это позволяет проводить тонкое воспроизведение всех деталей лепной формы, что широко используют скульпторы и архитекторы.».
Безводный сульфат кальция в силу своих гигроскопичных свойств применяется как влагопоглотитель. Нередко с помощью специальных добавок ему в этом качестве придают дополнительные свойства. Так, осушитель Drierite, состоящий из ангидрата с добавкой хлорида кобальта, меняет свою изначально голубую окраску на розовую, что позволяет своевременно отследить момент исчерпания ресурса препарата.
Искусственные кристаллы сульфата кальция, легированные марганцем или самарием, применяются как термолюминесцентный материал.
Также находит применение в пиротехнике в качестве окислителя в осветительных составах, в смеси с алюминием или магнием в отношении гипс алюминий 1:1~2 в зависимости от требований. Используется как в порошкообразном так и в отверженном состоянии.
Сульфат кальция может применяться в качестве коагулянта, например, при изготовлении тофу.
В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки эмульгатора E516.
Регистрационный номер CAS:
- безводный 7778-18-9 ;
- семигидрат 10034-76-1 ;
- дигидрат 10101-41-4 .
I. Расчеты по формулам
В какой массе дигидрата сульфата кальция содержится число электронов, равное числу Авогадро?
В некоторой порции пентагидрата сульфата меди содержится 0,25 моль воды. Вычислите массу этой порции кристаллогидрата.
В некоторой порции кристаллогидрата сульфата желез (III) число атомов кислорода в 15 раз больше числа Авогадро, а число атомов железа точно соответствует числу Авогадро. Выведите формулу кристаллогидрата.
Вычислите число атомов и число электронов в 14 г гептагидрата сульфата никеля (II).
Имеется смесь равных масс гептагидрата гидрофосфата натрия и дигидрата дигидрофосфата натрия. Сколько в это смеси приходится атомов кислорода на один атом фосфора?
Рассчитайте массу атомов водорода, содержащихся в 143 г моногидрата ацетата меди.
Вычислите массовую долю бария в кристаллогидрате гидроксида бария, в котором число атомов водорода в 1,8 раз больше числа атомов кислорода.
В 0,25 моль кристаллогидрата разница между массой кристаллизационной воды и массой безводной соли равна 59,5. Массовая доля кристаллизационной воды составляет 28,83%. Вычислите относительную молекулярную массу кристаллогидрата.
В 2 моль кристаллогидрата разница между массой кристаллизационной воды и массой безводной соли равна 26. Массовая доля кристаллизационной воды составляет 0,468. Вычислите молярную массу кристаллогидрата.
В кристаллогидрате, образованном средней солью металла, массовая доля кристаллизационной воды равна 50,0%. Вычислите массу водорода, содержащегося в 100 г этого кристаллогидрата.
В кристаллогидрате, образованном солью бескислородной кислоты, массовая доля соли равна 0,755. Вычислите массу кислорода, содержащегося в 1.00 г этого кристаллогидрата.
В некоторой порции кристаллогидрата ацетата магния находится 9,632•1023 атомов углерода и 3,371•1024 атомов водорода. Вычислите число атомов кислорода, находящихся в этой порции кристаллогидрата.
В некоторой порции кристаллогидрата ацетата бария находится 4,816*1023 атомов углерода и 8,428*1023 атомов кислорода. Вычислите число атомов водорода, находящихся в этой порции кристаллогидрата.
В 0,25 моль дигидрата ацетата металла 2А-группы содержится 1,535*1025 электронов. Установите, какой металл входит в состав кристаллогидрата.
Какую массу кристаллогидрата сульфата хрома (III), кристаллизующегося с 18 молекулами воды, можно получить из 80 мл раствора с концентрацией сульфата хрома 0,8 моль/л?
Какую массу дигидрата фторида калия можно получить из 450 г 25%-го раствора фторида калия?
II. Задачи на растворы
Определите массовую долю сульфата железа (II) в растворе, полученном при растворении 55,6 г семиводного кристаллогидрата в 344,4 г воды.
Определите количество воды, в котором надо растворить 27,8 г семиводного сульфата железа (II), чтобы получить насыщенный при 50 °С раствор сульфата железа (II) (растворимость соли при этой температуре 48,6 г в 100 г воды).
Определите количество кристаллогидрата MgС12*6H2О, которое нужно растворить в 159,4 г воды, чтобы получить 10%-ный раствор хлорида магния.
Какую массу кристаллогидрата сульфата натрия (кристаллизуется с 10 молекулами воды) можно получить при выпаривании 400 мл 12%-ного раствора плотностью 1,12 г/мл?
4,48 г дигидрата хлорида бария растворили в 15,52 мл воды. К полученному раствору прибавили 4 мл раствора сульфата калия (плотность 1,08 г/мл) с концентрацией 0,32 моль/л. Как изменилась массовая доля хлорида бария в растворе?
Вычислите массовую долю соли в растворе, полученном смешением 0,04 моль нонагидрата нитрата хрома (III) и 1 моль воды.
Алюмокалиевые квасцы КА1(SО4)2*12Н2О количеством вещества 10 ммоль растворили в 10 моль воды. Вычислите массовые доли сульфата калия и сульфата алюминия в образовавшемся растворе.
Кристаллогидрат фосфата натрия Nа3РО4*12Н2О количеством вещества 1 моль растворили в 75 моль воды. Плотность получившегося раствора оказалась равной 1,098 г/мл. Вычислите молярную концентрацию ионов натрия в этом растворе.
В 300 г раствора фосфата натрия с концентрацией 0,32 моль/л (пл. 1,05 г/мл) растворили 25 г кристаллогидрата фосфата натрия (кристаллизуется с 12 молекулами воды). Вычислите массовые доли веществ в получившемся растворе.
В 225 г 25,5%-го раствора бромида кальция растворили гексагидрат бромида кальция массой 50 г. Вычислите массовые доли веществ в получившемся растворе.
В каком объеме воды следует растворить 0,3 моль пентагидрата сульфата меди (II) для получения 12%-го раствора?
В каком количестве вещества воды следует растворить 100 г декагидрата карбоната натрия для получения раствора с массовой долей соли, равной 10%?
Из какой массы 25%-го раствора карбоната натрия выпало при охлаждении 10 г декагидрата, если в результате этого массовая доля соли в растворе уменьшилась в два раза?
Из 500 г 15,0%-го раствора сульфита натрия при охлаждении выпало 25,2 г гептагидрата сульфита натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.
Из 250 г 17,0%-го раствора карбоната натрия при охлаждении выпало 28,6 г декагидрата карбоната натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.
В 20 г 5%-го раствора гидроксида натрия растворили 4 г тетрагидрата гидроксида натрия, при этом плотность полученного раствора стала равной 1,11 г/мл. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.
Массовая доля безводной соли в кристаллогидрате равна 64%. Какую массу кристаллогидрата нужно взять для приготовления 150 г 50%-го раствора соли?
Сколько граммов кристаллогидрата А1Сl3*6Н2О необходимо растворить в 1000 г 2 мас.% раствора AlС13, чтобы получить 3% раствор?
Для приготовления насыщенного при 50°С раствора СuSO4 было взято 74,8 г Н2О. После охлаждения раствора до 25 °С выпало 15.23 г кристаллогидрата СuSО4*5Н2О, а концентрация СuSО4 в растворе стала равной 18,23 мас.%. Определите концентрацию (в мас.%) исходного раствора СuSО4, насыщенного при 50 °С.
При охлаждении 300 г насыщенного при 40°С раствора FеSО4 (растворимость соли 40,1 г в 100 г воды) до 20°С выпал кристаллогидрат FeSО4*7Н2О, а концентрация FеSО4 в растворе стала равной 20,82 мас.%. Определите массу выпавшего кристаллогидрата.
Растворимость сульфата натрия при 20°С равна 19,2 г Nа2SО4 в 100 г воды. Найдите, какую массу кристаллогидрата Nа2SО4*10Н2О надо добавить к 200 г раствора Na2SO4, содержащего 10 мас.% растворенного вещества, для получения насыщенного при 20°С раствора.
К 2 мас.% раствору хлорида алюминия добавили 100 г кристаллогидрата А1С13*6Н2О. Найдите концентрацию полученного раствора, объем которого составил 1047 мл, а плотность равна 1,07 г/мл.
Сколько граммов кристаллогидрата СuSО4*5Н2О и какой объем раствора сульфата меди, содержащего 5 мас.% СuSО4 и имеющего плотность 1,045 г/мл, надо взять для приготовления 400 мл раствора сульфата меди, содержащего 7 мас.% СuSО4 и имеющего плотность 1,06 г/см3?
Сколько граммов кристаллогидрата Nа2СО3*10 Н2О надо добавить к 400 мл раствора карбоната натрия, содержащего 5 мас.% Na2СОз и имеющего плотность 1,05 г/см , чтобы получить 16 мас.% раствор, плотность которого 1,17 г/см ?
Какой объем 5% раствора сульфата натрия надо взять, чтобы растворение в нем 150 г кристаллогидрата Nа2SO4*10Н2О привело к образованию 14% раствора? Плотности растворов Nа2SО4 равны, соответственно, 1,044 и 1,131 г/мл.
Для приготовления насыщенного при 50°С раствора нитрата никеля было взято 100 г Н2О. После охлаждения раствора до 25°С выпало 152 г кристаллогидрата Ni(NО3)2*6Н2О, а концентрация нитрата никеля в растворе стала равной 50 мас.%. Определите концентрацию исходного раствора Ni(NО3)2, насыщенного при 50°С.
Из раствора, содержащего 40% FeSO4, при охлаждении выпало 50 г его кристаллогидрата (FeSО4*7Н2О), а концентрация FеSО4 в оставшемся растворе стала равна 20% . Найдите массу исходного раствора.
Декагидрат карбоната натрия обработали раствором азотной кислоты массой 150 г, при этом выделилось 2,67 л углекислого газа (н.у.). Вычислите массовую долю азотной кислоты в исходном растворе.
К сульфиду калия массой 3,3 г, находящемуся в водном растворе, добавили 0,02 моль гексагидрата хлорида меди. Вычислите массу образовавшегося осадка.
III. Установление формулы кристаллогидрата
Относительная молекулярная масса кристаллогидрата сульфата железа (II) равна 278. Установите формулу этого кристаллогидрата.
Массовая доля воды в кристаллогидрате ацетата цинка равна 16,4%. Установите формулу кристаллогидрата.
Массовая доля кислорода в кристаллогидрате нитрата железа (III) равна 0,713. Установите формулу кристаллогидрата.
В смеси, в которой количества веществ хлорида натрия и кристаллогидрата бромида натрия равны, массовая доля поваренной соли составляет 29,6%. Установите состав кристаллогидрата бромида натрия.
Число атомов водорода, равное числу Авогадро, содержится в 21,9 г кристаллогидрата ацетата цинка. Установите формулу кристаллогидрата.
Чтобы получить смесь оксида хрома (III) и кристаллогидрата сульфата хрома (III) с равными массовыми долями этих двух соединений, пришлось взять количество вещества оксида в 4,71 раза больше количества вещества кристаллогидрата. Установите состав кристаллогидрата.
Определите состав кристаллогидрата сульфата натрия, если известно, что при нагревании 80,5 г кристаллогидрата до 300°С масса испарившейся воды составила 45 г. Какова концентрация в массовых процентах раствора, полученного при растворении 80,5 г данного кристаллогидрата в 2 л воды?
В смеси, в которой количества веществ хлорида натрия и кристаллогидрата бромида натрия равны, массовая доля поваренной соли составляет 29,6%. Установите состав кристаллогидрата бромида натрия.
К 200 г раствора Zn(NО3)2, содержащего 20 мас.% растворенного вещества, добавили 40 г кристаллогидрата этой соли. Концентрация Zn(NО3)2 в полученном растворе стала равной 27,27 мас.%. Установите формулу кристаллогидрата.
При охлаждении 250 г насыщенного при 70°С раствора йодида бария (растворимость 246,6 г соли в 100 г воды) до 0°С выпало 164,7 г кристаллогидрата, а концентрация ВаI2 в растворе стала равной 62,5 мас.%. Установите формулу кристаллогидрата.
При охлаждении 300 г насыщенного при 60°С раствора нитрата меди (растворимость соли 181,7 г в 100 г воды) до 250С выпало 75 г кристаллогидрата нитрата меди, а концентрация Сu(NО3)2; в растворе стала равной 60,1 мас.%. Установите формулу кристаллогидрата.
К раствору хлорида марганца, содержащему 20% МnС12, добавили 41,3 г кристаллогидрата этой соли. Полученный раствор имеет массу 180 г и содержание хлорида марганца, равное 30 мас.%. Установите формулу кристаллогидрата.
К 500 г раствора хлорида меди, содержащего 15 мас.% СиС12, добавили 153,4 г кристаллогидрата этой соли. Концентрация СиС12 в полученном растворе стала равной 30 мас.%. Установите формулу кристаллогидрата.
При охлаждении 200 г насыщенного при 40°С раствора Na3РO4 (растворимость соли 23,3 г в 100 г воды) до 25°С выпало 40,92 г кристаллогидрата, а концентрация Na3РО4 в растворе стала равной 12,66 мас.%. Установите формулу кристаллогидрата.
К раствору ацетата свинца, содержащему 15% Рb(СН3СОО)2, добавили 20 г кристаллогидрата этой соли. Полученный раствор имеет массу 150 г и содержание ацетата свинца 24,43 мас.%. Установите формулу кристаллогидрата.