Сульфат кальция, кристаллогидрат и безводная соль

Министерство образования и науки РФ

ГОУ ВПО «КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

химический факультет

кафедра неорганической химии

СУЛЬФАТ КАЛЬЦИЯ, КРИСТАЛЛОГИДРАТ И

БЕЗВОДНАЯ СОЛЬ

(курсовая работа)

Исполнитель:

студент группы Х-053

Тарасова К. В.

Руководитель:

доцент Бугерко Л. Н.

Кемерово 2006

Содержание

 

Введение

Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Нахождение в природе

1.2 Физические свойства

1.3 Химические свойства

1.4 Жёсткость воды

1.5 Применение

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1 Способы получения

2.1.1 Первый способ

2.1.2 Второй способ

2.1.3 Получение безводного сульфата кальция

2.2 Расчёт исходных веществ для синтеза

2.3 Оборудование, посуда и реактивы для синтеза

2.4 Техника безопасности

Глава 3. Результаты эксперимента и их обсуждение

3.1 Выполнение эксперимента

3.2 Качественный анализ

Выводы

Список литературы

Введение

Химия элементов и их соединений имеет огромное значение в современной неорганической химии. Среди 30 тыс. неорганических соединений важное место занимает сульфат кальция. Довольно большие залежи сульфата кальция в земной коре позволяют использовать его в качестве сырья для получения многих веществ, в строительстве, в медицине и т. д.

Целью данной курсовой работы является синтез сульфата кальция, изучение его химических свойств и проведение качественного анализа на ионы.

В задачи исследования входило:

·          Проработка литературы по теме;

·          Выбор способа синтеза;

·          Расчёт исходных реагентов и определение условий проведения синтеза;

·          Выбор приборов и оборудования для синтеза;

·          Проведение качественных реакций.

Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Нахождение в природе

 

В природе часто встречаются залежи минерала состава CaSO₄ 2H₂O.Также содержится в природных водах и морской воде (1800 000 т/км³).

Содержание в воде CaSO₄  наряду с MgCl₂,MgSO₄ придаёт воде постоянную жёсткость. [1]

 

1.2 Физические свойства

 

Ангидрит (CaSO₄) – белый порошок, пл. 2,90 – 2,99 г/см³ . Жадно поглощает влагу из воздуха. На этом основано применение CaSO₄ в качестве осушителя.

М = 136,4 г/моль

С_р˚ = 99,6 Дж/моль^-1∙К^-1

S˚ = 106,7 Дж/моль^-1∙К^-1

∆H˚ = -1432,7 кДж/моль^-1∙К^-1

∆G = -1320,3 кДж/моль^-1∙К^-1

Мало растворим в воде (0,2% безводной соли при 18˚С, ПР = 6,1*10^-5 при 0˚С). Хорошо растворим в кислотах, тиосульфате натрия, глицерине, солях NH₄⁺.

Полугидрат CaSO₄ 0,5H₂O (жжёный гипс, алебастр) – белый порошок, пл. 2.67 – 2,73 г/см³.

М = 145,15 г/моль

С_р˚ = 121 Дж/моль^-1∙К^-1

S˚ = 134 Дж/моль^-1∙К^-1

∆H˚ = -1573 кДж/моль^-1∙К^-1

∆G = -1435 кДж/моль^-1∙К^-1

Плохо растворяется в воде, растворим в кислотах, тиосульфате натрия, глицерине, солях NH₄⁺. Переход CaSO₄ 0,5H₂O в безводную соль происходит при 225±5˚С.

Дигидрат CaSO₄ 2H₂O (гипс) – белый порошок, пл. 2,31 – 2.33 г/см³.

М = 172,17 г/моль

С_р˚ = 186,2 Дж/моль^-1∙К^-1

S˚ = 193,97 Дж/моль^-1∙К^-1

∆H˚ = -2021,1 кДж/моль^-1∙К^-1

∆G = -1795,7 кДж/моль^-1∙К^-1

Плохо растворяется в воде, растворим в кислотах, тиосульфате натрия, глицерине, солях NH₄⁺. CaSO₄ 2H₂O переходит в CaSO₄ 0,5H₂O при 150 - 170˚С. [2]

1.3 Химические свойства

При плавлении разлагается (t_пл = 1450˚С). Растворимость CaSO₄ повышается в присутствии MgCl₂, NaCl, HNO₃, HCl. Реагирует с концентрированной серной кислотой, восстанавливается углеродом при спекании.

2CaSO₄ = 2CaO + 2SO₂ + H₂O t > 1450˚С

CaSO₄ + H₂SO_{4 (конц)} = Ca(HSO₄)₂

CaSO₄ +3C = CaS + 2CO + CO₂ t = 900˚С

CaSO₄ +4CO = CaS + 4CO₂  t = 600-800˚С

CaSO₄ + Na₂CO₃ = CaCO₃ ↓+Na₂SO₄

CaSO₄ 2H₂O = CaSO₄ 0,5H₂O + 1,5H₂O t = 150-170˚С

CaSO₄ 0,5H₂O = CaSO₄ + 0,5H₂O t = 225±5˚С [3]