無機化学「カルシウム化合物」消石灰や生石灰にセッコウまで

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大学入試無機化学。今日はカルシウム化合物について学習します。それぞれの化合物が反応後どんな物質に変化するのかをしっかりと覚えましょう。

カルシウム化合物

アルカリ土類金属であるカルシウムCaの化合物は、入試でも非常に聞かれやすい内容です。まずはどんなカルシウム化合物が存在するのかまとめてみます。

  • 酸化カルシウム
    CaO、生石灰
  • 水酸化カルシウム
    Ca(OH)2、消石灰
  • 炭酸カルシウム
    CaCO3、石灰石、大理石
  • 炭化カルシウム
    CaC2、カーバイド
  • さらし粉
    CaCl(ClO)・H2O
  • 炭酸水素カルシウム
    Ca(HCO3)2
  • 硫酸カルシウム
    CaSO4、セッコウはCaSO4・2H2O

どうやったらどれができるのかをマスターしていきましょう。

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酸化カルシウムCaO

アルカリ土類金属であるカルシウムの酸化物ですので塩基性酸化物になります。別名は生石灰で、水と反応して塩基性になります。アンモニアソーダ法でも登場しました。
参考無機化学「アンモニアソーダ法」覚えるべきポイント!

  • CaO+H2O→Ca(OH)2

酸化カルシウムCaOは溶解熱が大きく大量の熱を発生させながら水酸化カルシウムCa(OH)2である消石灰になります。塩基性酸化物ですので、塩基性の気体を乾燥させる塩基性乾燥材としても利用されます。

水酸化カルシウムCa(OH)2・炭酸カルシウムCaCO3

白色粉末の水酸化カルシウムCa(OH)2消石灰とも呼ばれ、水に少し溶け強塩基性を示す物質です。水酸化カルシウムの飽和水溶液を石灰水といい、二酸化炭素を吹き込むと白色沈殿を生じます。さらにしつこく吹き込み続けると無色透明に戻ります。

  • Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O
  • CaCO3+CO2+H2O→Ca(HCO3)2

これは可逆反応ですので、Ca(HCO3)2を加熱すると、二酸化炭素が発生し白色沈殿であるCaCO3が生じます。

鍾乳洞ができる反応もこれと同じで、Ca(HCO3)2ができる反応で、石灰石CaCO3を多く含んでいる地層が溶かされ鍾乳洞ができます。鍾乳洞内では逆反応も起き、CaCO3が再びできて鍾乳石石筍が発達するのです。

また、炭酸カルシウムCaCO3塩酸HClなどの強酸を加えると、弱酸の遊離反応が起き二酸化炭素が発生します。

  • CaCO3+2HCl→H2O+CO2+CaCl2

炭化カルシウムCaC2

酸化カルシウム(生石灰)であるCaOコークスCを加え加熱すると炭化カルシウムCaC2、別名カーバイドが得られます。

  • CaO+3C→CaC2+CO

カーバイドにを加えると、水酸化カルシウムアセチレンC2H2が発生します。

  • CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2

さらし粉CaCl(ClO)・H2O

さらし粉CaCl(ClO)・H2O高度さらし粉Ca(ClO)2・2H2O塩酸を加えると塩素Cl2が発生します。
参考無機化学「塩素の発生法」実験装置のポイントも押さえる!

  • CaCl(ClO)・H2O+2HCl→CaCl2+Cl2+2H2O
  • Ca(ClO)2・2H2O+4HCl→CaCl2+2Cl2+4H2O

また、さらし粉は水酸化カルシウム(消石灰)塩素を吸収させることで得られます。

  • Ca(OH)2+Cl2→CaCl(ClO)・H2O

硫酸カルシウムCaSO4

硫酸カルシウムセッコウCaSO4・2H2Oとして天然に産出します。セッコウを焼くと焼きセッコウCaSO4・1/2H2Oとなり、水で再びセッコウに戻ります。

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