Известь является одним из наиболее распространенных и разносторонне
используемых продуктов, производимых и потребляемых по всему миру. общемировое производство негашеной извести, включая мелких
производителей извести для собственных нужд (металлургические заводы,
производители стройматериалов, целлюлозно-бумажные и сахарные комбинаты), оценивается в 300 млн. тонн в год. получают ее обжигом известняка (карбонат кальция) при температуре 1100-1200 ос. при взаимодействии негашеной
извести с водой происходит процесс «гашения» и получается гашеная известь.
1. напишите уравнения реакций, приводящих к получению гашеной извести из известняка. по 1 примеру использования извести дома
(в квартире) и в саду (огороде, на даче).
2. оцените массу известняка, расходуемую ежегодно на производство извести и массу гашеной
извести, которую можно было получать каждый год, погасив всю известь.
насыщенный раствор гашеной извести называется «известковая вода» и используется как качественный реактив на углекислый газ. в 100 г такого раствора содержится всего 0,16 г самой гашеной
извести. плотность этого раствора практически не отличается от плотности чистой воды.
3. рассчитайте для 300 г известковой воды:
а) количество ионов кальция (в штуках);
б) концентрацию гидроксид-ионов в моль/л;
в) массу углекислого газа, которую он может поглотить с образованием максимального количества осадка. напишите уравнение реакции.
г) минимальный объем углекислого газа (н. который следует пропустить через этот раствор,
чтобы вначале осадок полностью растворился. напишите уравнение реакции.
4. из перечисленного списка простых веществ: фтор, иод, кислород, сера, азот, углерод, фосфор,
железо:
а) выберите и укажите вещества, с которыми известковая вода не реагирует;
б) выберите и укажите вещества, с которыми известковая вода реагирует, и напишите уравнения
реакций с указанием условий.

1. Уравнение реакции, приводящей к получению гашеной извести из известняка:
CaCO3(s) + H2O(l) -> Ca(OH)2(aq) + CO2(g)

Пример использования извести дома:
- В квартире: Известь может использоваться для выравнивания стен перед покраской. Для этого известь разводят в воде до консистенции крема и наносят на поверхность стены. Она наносится на основу перед покраской для улучшения сцепления краски со стеной и создания более ровной поверхности.
- В саду (огороде, на даче): Известь используется как природное удобрение для увеличения кислотности почвы и улучшения ее структуры. Это позволяет растениям лучше поглощать питательные вещества и повышает эффективность удобрений.

2. Оценка массы известняка, расходуемого ежегодно на производство извести и массы гашеной извести, которую можно было получать каждый год, погасив всю известь:

По условию, общемировое производство негашеной извести оценивается в 300 млн. тонн в год. Рассчитаем массу гашеной извести, которую можно получить:

Молярная масса CaCO3 = 40.08 г/моль + 12.01 г/моль + 3(16.00 г/моль) = 100.09 г/моль
Молярная масса Ca(OH)2 = 40.08 г/моль + 2(16.00 г/моль) + 2(1.01 г/моль) = 74.09 г/моль

Масса гашеной извести, полученной из 1 моль CaCO3:
100.09 г/моль CaCO3 -> 74.09 г/моль Ca(OH)2
1 моль CaCO3 -> (74.09 г/моль Ca(OH)2) / (100.09 г/моль CaCO3) = 0.739 моль Ca(OH)2

Масса гашеной извести, полученной из 300 млн. тонн CaCO3:
0.739 моль Ca(OH)2 * 300 млн. тонн * (1000 г/тонна) = 221.7 млн. тонн гашеной извести

Таким образом, масса гашеной извести, которую можно было получать каждый год, погасив всю известь, составляет 221.7 млн. тонн.

3. Расчеты для 300 г известковой воды:
a) Количество ионов кальция (в штуках):
Молярная масса Ca(OH)2 = 74.09 г/моль
Количество молей Ca(OH)2 = масса / молярная масса = 300 г / 74.09 г/моль = 4.05 моль

Так как каждая молекула Ca(OH)2 дает 1 ион кальция (Ca^2+), то количество ионов кальция равно количеству молей Ca(OH)2: 4.05 штуп

б) Концентрация гидроксид-ионов в моль/л:
Объем раствора = 100 г / (1 г/мл) = 100 мл = 0.1 л
Концентрация гидроксид-ионов = количество молей / объем раствора = 4.05 моль / 0.1 л = 40 моль/л

в) Масса углекислого газа, которую он может поглотить с образованием максимального количества осадка:
Уравнение реакции:
Ca(OH)2(aq) + CO2(g) -> CaCO3(s) + H2O(l)

Рассчитаем количество молей CO2, которое может реагировать с 4.05 молью Ca(OH)2:
По уравнению реакции, коэффициенты перед CO2 и Ca(OH)2 согласованы (1:1), то есть каждая моль Ca(OH)2 реагирует с одной молью CO2.
Таким образом, масса углекислого газа = масса / молярная масса = 4.05 моль * 44.01 г/моль = 178.2 г

г) Минимальный объем углекислого газа, который следует пропустить через этот раствор, чтобы вначале осадок полностью растворился:
Уравнение реакции:
CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) -> Ca(HCO3)2(aq)

Так как CaCO3 полностью растворяется в насыщенном растворе Ca(OH)2, чтобы полностью растворить осадок CaCO3, нужно добавить столько CO2, чтобы образовалось двойное количество ионов HCO3^-. Наибольшее количество HCO3^- образуется при полной реакции 1 моль CaCO3.

Минимальный объем CO2 можно рассчитать, зная его массу и плотность:
Масса CO2 = 178.2 г
Плотность CO2 = 1.98 г/л (при н.у.)
Объем CO2 = масса / плотность = 178.2 г / 1.98 г/л = 90 л

Таким образом, для полного растворения осадка CaCO3, необходимо пропустить через раствор объем CO2, равный 90 л.

4. Простые вещества:
- А) Вещества, с которыми известковая вода не реагирует: фтор, иод, азот, углерод
- Б) Вещества, с которыми известковая вода реагирует:
1) фосфор:
Ca(OH)2(aq) + P4(s) + 6H2O(l) -> 4Ca(H2PO2)2(aq) + 2H2(g)
Условие: реакция происходит при нагревании.
2) железо:
3Ca(OH)2(aq) + 2Fe(s) -> Fe(OH)2(s) + 2Ca(OH)2(aq)
Условие: реакция происходит в щелочной среде, например, при добавлении NaOH.

И наконец, пояснение или обоснование ответа в данном случае включает и расчеты, и объяснения принципов химических реакций, а также использование соответствующих уравнений. Они не только дают верный ответ, но и объясняют школьнику, как и почему был получен этот ответ.