Формула мела

Определение и формула мела

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Мел – мягкая, белая, пористая осадочная горная порода. Одна из форм известняка, состоящая из минерала кальцита.

Химическая формула – $CaCO_3$

Молярная масса равна $100,0869$ г/моль.

Физические свойства – твердое вещество, в зависимости от разновидности мела и наличия в нем примесей, он может менять окраску от белого до зеленоватого, жёлтого и других оттенков.

Основу химического состава мела составляет $CaCO_3$ с небольшим количеством $MgCO_3$ , но обычно присутствуют оксиды металлов.

Химические свойства мела

Для мела характерны все реакции свойственные карбонату кальция. Взаимодействует с минеральными кислотами:
$CaCO_3+2HCl=CaCl_2+CO_2 \uparrow +H_2O$
Растворяется в избытке $СO_2$ с образованием гидрокарбоната $Ca\left ( HCO_3 \right )_2$ , который определяет временную жесткость природных вод:
$CaCO_3+CO_2+H_2O=Ca\left ( HCO_3 \right )_2$
При прокаливании $(900-1200^{\circ} \text{C})$ разлагается:
$CaCO_3=CaO+H_2O$

Применение

Мел — обязательная составляющая мелованной бумаги.

Молотый мел широко используется в качестве дешёвого пигмента для побелки, окраски заборов.

Мел благодаря своим свойствам может использоваться в качестве основания.

В сельском хозяйстве, он применяется $рН$ в почвах с повышенной кислотностью.

Наиболее распространенными формами являются $СаСО_3$ и $СаО$ .

Небольшие количества мела также могут быть использованы в качестве антацидных средств.

Мел используется в качестве инструмента для письма в школах, вузах.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Сколько литров $CO_2$ можно получить из $119$ грамм мела, содержащего $16 \%$ примесей?

Решение

Находим массовую долю $CaCO_3$ в меле:

$\omega (CaCO_3) = 100 \% - 16 \% = 84 \%$

Находим массу $CaCO_3$ без примесей:

$m(CaCO_3) = 119 \cdot 84 \% = 119 \cdot 0,84 = 100$ г

Записываем уравнение химической реакции:

$CaCO_3 = CaO + CO_2 \uparrow$

$M(CaCO_3) = 100$ г/моль

$m(CaCO_3) = M \cdot n = 100 \cdot 1 = 100$ г

$V(CO_2) = 22,4 \cdot 1 = 22,4$ л

Составляем пропорцию:

$100$ г — $x$ л

$100$ г — $22,4$ л

$x = \frac{100 \cdot 22,4}{100} = 22,4$

Ответ

$V (CO_2) = 22,4$ л

ПРИМЕР 2

Задание

Какой объем $CO_2$ может выделиться при действии $200$ грамм $10 \%$ раствора $HNO_3$ на $90$ грамм мела, содержащего $8 \%$ нерастворимых в кислоте примесей?

Решение

Запишем уравнение реакции, в ходе которой образуется углекислый газ:

$2HNO_3 + CaCO_3 = Ca(NO_3)_2 + CO_2 \uparrow + H_2O$

Найдем, сколько $HNO_3$ (в граммах) содержится в $200$ грамм $10 \%$ раствора азотной кислоты:

$m_{subst.} = m_{solution} \cdot \omega _{subst.}$

$m (HNO_3) = 200 \cdot 0,1 = 20$ г

Если раствор $10 \%$ , то массовая доля азотной кислоты в нем $0,1$ .

Учитывая, что мел содержит $8 \%$ примесей, следовательно, в состав мела входит $92 \%$ $CaCO_3$ .

$m (CaCO_3) = 90 \cdot 0,92 = 82,8$ г

Найдем количество вещества $HNO_3$ и $CaCO_3$ :

$n (HNO_3) = \frac{m (HNO_3) }{M (HNO_3) } = \frac{20}{63} = 0,32$ моль

$n (CaCO_3) = \frac{m (CaCO_3) }{M (CaCO_3) } = \frac{82,8}{100} = 0,83$ моль

Из уравнения химической реакции видно, что на $1$ моль $CaCO_3$ нужно в $2$ раза больше $HNO_3$ , то есть на $0,83$ моль $CaCO_3$ необходимо $1,66$ $HNO_3$ , следовательно, $0,32$ моль недостаточно для $0,83$ карбоната кальция, который взят в избытке и прореагирует частично, поэтому расчет будем вести по азотной кислоте.