Формула нитрата кальция

Определение и формула нитрата кальция

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Нитрат кальция – соль металла кальция и азотной кислоты.

Химическая и структурная формула нитрата кальция

Химическая формула – $Ca(NO_3)_2$

Молярная масса равна $164,088$ г/моль.

Физические свойства – твёрдое кристаллическое вещество белого цвета, обычно существует в виде кристаллогидрата $Ca(NO_3)_2 \cdot 4H_2O$ , хорошо растворимое в воде (128,8 г/100 мл при $20^{\circ} C$ ), температура плавления безводной соли равна $561^{\circ} C$ с разложением, кристаллогидрата $42,7^{\circ} C$ , температура кипения кристаллогидрата равна $132^{\circ} C$ , плотность безводной соли равна 2,504 г/см $^3$ , кристаллогидрата 1,896 г/см $^3$ .

Химические свойства нитрата кальция

Нитрат кальция взаимодействует с кислотами и солями по обменному механизму с выпадением осадка:
$Ca(NO_3)_2 + H_2SO_4 = CaSO_4 \downarrow + 2HNO_3$

$Ca(NO_3)_2 + Na_2CO_3 = CaCO_3 \downarrow + 2NaNO_3$
При нагревании до $500^{\circ} C$ $Ca(NO_3)_2$ разлагается:
$2Ca(NO_3)_2 = 2Ca(NО_2)_2 + O_2 \uparrow$
При нагревании до $560^{\circ} C$ $Ca(NO_3)_2$ разлагается:
$2Ca(NO_3)_2 = 2CaO + NO_2 \uparrow + O_2 \uparrow$

Получение

Нитрат кальция можно получить разными реакциями, основные из них – это:

$Ca(OH)_2 + 2HNO_3 = Ca(NO_3)_2 + 2H_2O$

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

$CaCl_2 + 2AgNO_3 = Ca(NO_3)_2 + 2AgCl \downarrow$

Качественная реакция

Качественной реакцией на ионы кальция является образование белого кристаллического осадка, нерастворимого в уксусной кислоте при добавлении к раствору жёлтой кровяной соли и хлорида аммония:

$Ca(NO_3)_2 + K_4[Fe(CN)_6] + NH_4Cl = CaKNH_4[Fe(CN)_6] \downarrow + 2KNO_3 + KCl$

Применение

$Ca(NO_3)_2$ применяется как удобрение, добавка в бетон, используется в производстве химических реактивов, стеклопластиков, а также является одним из компонентов для получения взрывчатки.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Имеется аналитическая зависимость удельного объема (мл/г) водного раствора $Ca(NO_3)_2$ от массовой доли соли $V = a + d \cdot \omega + C \cdot \omega^2, a = 1,00132; b = - 0,74688; c = 0,18536$ . Данная зависимость справедлива от $\omega = 0$ до $\omega = 0,45$ . Вычислите аналитически парциальный мольный объем $Ca(NO_3)_2$ и $H_2O$ при $\omega(Ca(NO_3)_2) = 0,4$ .

Решение

Рассчитаем значение удельного объема раствора и его производную по $\omega$ при $\omega = 0,4$ :

$V(0,4) = 1,00132 - 0,74688 \cdot 0,4 + 0,18536 \cdot 0,4^2 = 0,73223$ мл/г

$k = \frac{dV(0,4)}{d\omega } = \frac{d(a + b \cdot \omega + c \cdot \omega ^2)}{d\omega }=$

$= b + 2 \cdot c \cdot \omega = -0,74688 + 2 \cdot 0,18536 \cdot 0,4 = -0,59859$

Запишем уравнение касательной к функции $V(\omega)$ в точке $\omega = 0,4$ .

$y(\omega ) = V(0,4) + k(0,4) \cdot (\omega - 0,4) = 0,73223 - 0,59859 \cdot (\omega - 0,4)=$

$= 0,73223 - 0,59859 \cdot \omega + 0,59859 \cdot 0,4 = 0,97167 - 0,59859 \cdot \omega$

Рассчитаем парциальный удельный объем $H_2O$ и $Ca(NO_3)_2$ :

$\widetilde{V}(H_2O) = y(0) = 0,97167 - 0,59859 \cdot 0 = 0,97167$

$\widetilde{V}(Ca(NO_3)_2) = y(1) = 0,97167 - 0,59859 \cdot 1 = 0,37308$ мл/г

Найдем парциальный мольный объем:

$\bar V(H_2O) = \widetilde{V}(H_2O) \cdot M(H_2O) = 0,97167 \cdot 18 = 17,49$ мл/моль

$\bar V(Ca(NO_3)_2) = \widetilde{V}(Ca(NO_3)_2) \cdot M(Ca(NO_3)_2) = 0,37308 \cdot 164,088 = 61,218$

Ответ

$\bar V(H_2O) = 17,49$ мл/моль, $\bar V(Ca(NO_3)_2) = 61,218$ мл/моль

ПРИМЕР 2

Задание

На основании первой задачи рассчитайте массовую долю $Ca(NO_3)_2$ при парциальном удельном объеме $Ca(NO_3)_2$ равном $0,27$ мл/г.

Решение

Согласно условию задачи имеем:

$V(\omega ) = a + b \cdot \omega + c \cdot \omega ^{2}$

$k(\omega ) = b + 2 \cdot c \cdot \omega$

$\widetilde{V}(Ca(NO_3)_2) = y(1) = V(\omega ) + k(\omega ) \cdot (1 - \omega ) = a + b \cdot \omega + c \cdot \omega ^2 + (b + 2 \cdot c \cdot \omega ) \cdot (1 - \omega )=$