Уравнение электролитической диссоциации карбоната кальция

Вопрос по химии:

Напишите плис уравнение диссоциации карбоната кальция

Трудности с пониманием предмета? Готовишься к экзаменам, ОГЭ или ЕГЭ?

Воспользуйся формой подбора репетитора и занимайся онлайн. Пробный урок — бесплатно!

Ответы и объяснения 2

Не диссоциирует, т. к. выпадает в осадок. Но, например:
CaCl2+K2CO3=CaCO3(выпадает в осадок)+2KCl
Ca(заряд иона 2+)+2Cl(заряд иона -)+2K(заряд иона+)+CO3(заряд иона 2-)=CaCO3+2K(заряд иона +)+2Cl(заряд иона -)
Ca(заряд иона 2+)+CO3(заряд иона 2-)=CaCO3

Знаете ответ? Поделитесь им!

Как написать хороший ответ?

Чтобы добавить хороший ответ необходимо:

• Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
• Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
• Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.

Этого делать не стоит:

• Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся уникальные и личные объяснения;
• Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не знаю» и так далее;
• Использовать мат — это неуважительно по отношению к пользователям;
• Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.

Есть сомнения?

Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Химия.

Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи — смело задавайте вопросы!

Химия — одна из важнейших и обширных областей естествознания, наука о веществах, их составе и строении, их свойствах, зависящих от состава и строения, их превращениях, ведущих к изменению состава — химических реакциях, а также о законах и закономерностях, которым эти превращения подчиняются.

Реакции ионного обмена

Этот видеоурок доступен по абонементу

У вас уже есть абонемент? Войти

Урок посвящен изучению темы «Реакции ионного обмена». На нём вы рассмотрите сущность реакций, протекающих между растворами кислот, солей и щелочей. Для этого будут записаны уравнение реакции между двумя веществами. На уроке будет дано определение новому понятию реакции ионного обмена.

Термического разложения карбонатного сырья

Технологические параметры обжига карбонатного сырья определяются на основании термодинамики и кинетики диссоциации СaСО₃, т. е. реакции, лежащей в основе процесса.

2.3.1. Термодинамика диссоциации СаСО₃.

Процесс диссоциации карбоната кальция протекает с поглощением теплоты:

СаСО_3(тв) СаСО_(тв) + СО_2(г) — 37,94 ккал (-158,7 кДж).

Изменение энтальпии системы DH или теплового эффекта реакции при постоянном давлении Q_р в зависимости от температуры, согласно закону Кирхгофа, соответствует уравнению

,

где DС_р — разность теплоемкостей конечных и начальных продуктов реакции.

Изменение энтальпии системы DH, ккал/моль, при температуре T будет следующим:

;

.

DН₁₁₇₃ = –39,216 (-163,9 кДж) при t = 900°С, DН₁₄₇₃ = –36,67
(-153,5 кДж) при t = 1200°С. В среднем тепловой эффект в зоне обжига, лежащей в диапазоне 900-1200°С, принимается равным -37,94 ккал (- 158,7кДж).

Согласно правилу фаз, в системе СаСО₃ ® СаО + СО₂ при трех фазах и двух компонентах в состоянии равновесия имеется только одна степень свободы.

В качестве независимого параметра обычно принимают температуру. Тогда, учитывая, что общее давление совпадает с давлением СО₂, получаем:

.

Ввиду того, что диссоциация СаСО₃ является процессом эндотермическим, повышение температуры в соответствии с принципом Ле-Шателье сдвигает равновесие реакции вправо, в сторону увеличения .

Вид функциональной зависимости может быть установлен следующим образом.

Константа равновесия равна

,

где — фугитивность (летучесть) двуокиси углерода; , — активность СаО и СаСО₃. При небольших значениях общего давления , активности конденсированных фаз постоянного состава , вследствие этого . Отсюда, пользуясь уравнением Кирхгофа и уравнением изобары реакции

,

получим искомую функцию:

,

где С — константа интегрирования.

Зависимость от температуры графически изображается в виде восходящей кривой (рис. 2.3). Эта кривая представляет собой геометрическое место точек, отображающих условия равновесного сосуществования всех трех веществ: СаСО₃, СаО и СО₂. Такие значения принято называть давлением диссоциации СаСО₃.

Парциальное давление СО2, 10 5 Па	13,0 10,4 7,8 5,2 2,6
900 1100 1300 Температура, °С

Рис. 2.3. Зависимость парциального давления СО₂ от температуры

Энергия Гельмгольца (изохорно-изотермический потенциал, «свободная энергия») твердых тел представляет собой сумму «объемной свободной энергии» и «поверхностной свободной энергии» . Последняя зависит от степени дисперсности вещества и может колебаться в значительных пределах. В том случае, когда вещества высокодисперсные, число частиц, находящихся на поверхности кристаллов, сравнимо с числом частиц в объеме. Величина в пересчете на одно и то же число частиц становится больше величины . В этом случае изменение «свободной энергии» зависит от степени дисперсности исходных и конечных продуктов реакции:

.

Из этого уравнения следует, что несмотря на постоянство температуры, величина может меняться в зависимости от степени дисперсности СаО и СаСО₃.

Поскольку образование новых фаз в объеме всегда проходит через стадии зарождения и первоначального роста частиц, в начальный период разложения СаСО₃ в системе присутствует высокодисперсный СаО. Обладая повышенной «свободной энергией», мелкие кристаллы СаО будут стремиться к рекристаллизации (образованию крупных кристаллов за счет срастания мелких), в результате чего запас «свободной энергии» уменьшится.

Если полученный СаО крупнокристаллический, то величиной можно пренебречь, и тогда с ростом , согласно последнему уравнению, возрастает и . Ясно, что с увеличением дисперсности СаО при неизменных размерах кристаллов карбоната кальция понизится.

Таким образом, в зависимости от соотношения размеров кристаллов СаО и СаСО₃ может получиться не одна функциональная зависимость , а несколько. Все они, кроме одной, не отражают равновесных условий в полном смысле этого слова, что и подтверждается экспериментальными данными (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Зависимость парциального давления СО₂ над различными

по размерам кристаллами исландского шпата от температуры:

1 — 20-50 мкм; 2 — 80-140 мкм; 3 — 135-300 мкм;

4 — призма с основанием 2´5 мм, высотой 20 мм

Аналогичные данные о влиянии степени дисперсности были получены для некоторых природных карбонатов кальция, из которых следует, что температура их разложения лежит в пределах 892-921°С. Мела разлагаются при 892-895°С, известняки около 900°С, природный кальцит при 911°С, а мрамор при 921°С. Для синтетических карбонатов кальция, в том числе химически осажденных, разница в температурах диссоциации также соблюдается. Так, тонкодисперсные образцы СаСО₃ разлагаются в интервале 882-895°С, а крупнокристаллические при более высокой температуре – 911-921°С.

Примеси, присутствующие в природном карбонатном сырье в том или ином количестве, оказывают влияние на величину . Так, при образовании твердого раствора СаО в SiO₂ активность первого понижается (a_СаО 2 — от аниона . Для осуществления этого процесса частицы должны накопить определенный запас кинетической энергии, необходимой для разрушения старых связей и образования новых.

При протекании топохических процессов помимо распада аниона весьма существенную роль играет стадия разрушения кристаллической решетки.

Согласно кинетической теории процесса зарождения новой фазы, в любой системе, находящейся в состоянии теплового равновесия, в различных ее точках происходят отклонения различных параметров от наиболее вероятных значений.

Начиная с некоторой величины, называемой критической, отклонения становятся устойчивыми и не исчезают со временем, а продолжают расти, в результате чего образуются центры кристаллизации новой фазы.

Наиболее благоприятные условия для распада создаются там, где имеются наибольшие искажения решетки и связь между частицами сильно ослаблена, а запас свободной энергии достаточно высок. Такие места являются активными центрами, где начинается и осуществляется распад анионов.

По мере развития процесса распада вблизи активных центров происходит накопление адсорбированных молекул СО₂ и увеличение концентрации ионов О 2 — в поверхностном слое, следствием чего является образование пересыщенного раствора СаО в СаСО₃, поскольку растворимость первого в последнем невелика.

Десорбция СО₂ происходит относительно легко и быстро. Большая концентрация О 2 — в поверхностном слое активных участков приводит к возникновению кристаллических зародышей. Такая фаза будет тонкодисперсной, а следовательно, она будет обладать большим запасом свободной энергии. Последнее обстоятельство делает ее метастабильной.

Чем меньше число дефектных мест у исходных кристаллов СaСО₃, тем меньше число возникающих зародышей новой фазы. Следовательно, чем крупнее кристаллы у исходного СаСО₃ и чем правильнее они огранены, тем медленнее совершается переход активных центров исходной фазы в крупнокристаллические зародыши СаО. Температура начала заметного разложения такого известняка на 6-7°С выше.

С момента образования кристаллических зародышей процесс развивается на границе раздела фаз СаО-СаСО₃. Образующийся оксид кальция оказывает деформирующее действие на анион , облегчая его распад. Температура реакционной зоны при этом понижается. Таким образом, после образования кристаллических зародышей СаО процесс диссоциации будет протекать при более низкой температуре, и он за счет образования границы раздела фаз СаО-СаСО₃ приобретает автокаталитический характер.

Размер конечных кристаллов СаО будет зависеть от количества образующихся зародышей в единицу времени. Если это число велико, то для роста кристаллов, как правило, не хватает «строительного материала», и поэтому кристаллы СаО будут маленькими, и наоборот.

Кроме того, помимо вышеуказанного факта на конечный размер кристаллов влияет соотношение скоростей образования зародышей и роста кристаллов. Если скорость роста кристаллов выше скорости зарождения зародышей, то продукт будет крупнокристаллическим, в противном случае картина будет обратной.

Однако наиболее действенным параметром, влияющим на размер кристаллов СаО, является температура. Так, при температуре 800°С и выдержке 10 ч размеры кристаллов составляют 0,3 мкм, при 900°С и той же выдержке они увеличиваются до 0,5-0,7 мкм, а после 10 ч прокаливания — до 6-13 мкм.

В зависимости от плотности карбонатного сырья скорость термической диссоциации будет разной (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Зависимость средней скорости проникновения

границы разложения для мела (1) и известняка (2) от температуры

Из рисунка видно, что фронт декарбонизации у меловых гранул продвигается быстрее по сравнению с известняком.

По достижении температуры диссоциации и в ходе последующей прокалки образующиеся кристаллы СаО подвергаются спеканию, сопровождающемуся повышением предела прочности при сжатии. Так, если при 100-110°С комовый мел имеет прочность в пределах 340-650 Н/см 2 , то при 700°С эта величина достигает значения 1500 Н/см 2 .

Механизм процесса спекания заключается в следующем. Малые кристаллические зерна СаО под влиянием сил молекулярного сцепления срастаются друг с другом в компактное кристаллическое тело. Образовавшееся таким образом тело еще сохраняет поликристаллическую структуру. Дальнейшее прокаливание (при более высокой температуре) вызывает рекристаллизацию — рост кристаллов. При спекании, наряду с образованием поликристаллических зерен, идет процесс «заживления» кристаллов, имеющих искажения в первичной структуре кристаллической решетки. С повышением температуры «дефектные», «несовершенные», неравновесные кристаллы превращаются в нормальные. Процесс «заживления» кристаллов сопровождается понижением активности вещества. Наличие дефектов в кристаллической решетке выявляется по пониженной плотности, повышенным теплотам гидратации, снижению резкости рефлексов на рентгенограмме и другим свойствам (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Зависимость свойств извести от температуры обжига:

1 – объемная масса m₀; 2 – размер кристаллов d;

3 – пористость П; 4 – удельная поверхность S_уд

Ход кривых на данном рисунке наглядно свидетельствует о наличии существенной зависимости свойств извести от процессов спекания. Следует отметить, бездефектный монокристалл СаО, выращенный из расплава в воде, может вообще не подвергнуться гидратации.

В заключение следует отметить, что все вышеуказанное относится к процессу термического разложения СаСО₃, т. е. не содержащего примесей. Но поскольку природное карбонатное сырье всегда содержит то или иное количество порой самых разнообразных примесей, то их влияние на процесс декарбонизации в ряде случаев становится весьма значительным.

Дата добавления: 2015-06-17 ; просмотров: 3959 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ