Vôi sống là gì? Nước vôi trong là gì? Tính chất hóa học và ứng dụng của Canxi Oxit?

Vôi sống là gì? Nước vôi trong là gì? Tính chất hóa học và ứng dụng của Canxi Oxit?
1. Vôi sống là gì?
Vôi sống có tên hóa học là Canxi oxit với công thức phân tử là CaO ( 1 nguyên tử Ca liên
kết với 1 nguyên tử O với liên kết là 2 electron). Công thức cấu tạo: Ca = O
Tính chất vật lý của vôi sống
Vôi sống là một oxit bazơ ít tan trong nước, có phân tử khối là M = 56 đvC. CaO là một loại
bột trắng tinh thể ở nhiệt độ phòng, có hình dáng cục hoặc hạt màu trắng hoặc xám, khó nóng chảy.
Vì có tính kiềm mạnh nên vôi sống ăn da rất mạnh. CaO cùng với BaO, SrO, MgO tạo thành nhóm kiềm thổ.
CaO có điểm sôi là 2850 độ C (3123 độ K). Tỷ trọng 3,350 g/cm3. Chỉ số khúc xạ là 1,838.
Hệ số giãn nở nhiệt là 0,148.
Vôi sống hòa tan trong axit, glycerin và dung dịch sucrose, gần như không hòa tan trong ethanol.
2. Nước vôi trong là gì?
Hòa tan vôi sống vào nước lạnh, khuấy đều. Để vôi lắng đọng trong vài giờ. Sau đó ta lọc
lấy phần nước trong ở cốc.
Nước vôi trong là phần nước trong được chiết tác từ quá trình hòa vôi bột với nước tạo thành
dung dịch màu trắng đục, để nước lắng đọng lại rồi gạn lấy phần nước trong ở trên. Ngoài nước
vôi trong tạo thành khi hòa tan CaO vào nước, ta còn thu được một chất lỏng đặc hơn, dưới
dạng huyền phù màu sữa được gọi là vôi tôi và quá trình hòa tan vôi sống vào nước (quá trình
phản ứng giữa CaO với H2O) được gọi là tôi vôi.
Công thức hóa học của nước vôi trong là Ca(OH)2, tên hóa học là canxi hidroxit, là một loại bazơ ít tan.
Bản chất hóa học, khi hòa tan vôi sống vào nước sẽ xảy ra phản ứng giữa vôi sống với nước
theo phương trình phản ứng như sau:
CaO + H2O -> Ca(OH)2
Phân tử Ca(OH)2 tan ít trong nước tạo thành dung dịch màu trắng đục, trên bề mặt xuất hiện
lớp màng trắng do xảy ra phản ứng của Ca(OH)2 khi tiếp xúc với khí CO2 trong không khí
theo phương trình phản ứng sau:
Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 (kết tủa) + H2O
Lớp màng CaCO3 tạo ra nhẹ hơn dung dịch nên bám lấy nhau tạo thành lớp màng trên bề
mặt dung dịch, ngăn không cho nước vôi trong Ca(OH)2 tiếp tục với không khí nữa nên không
sinh ra thêm kết tủa và không thể nặng hơn và chìm xuống được.
Phần cặn ở đáy dung dịch là vôi sống CaO chưa phản ứng hết với nước.
3. Tính chất hóa học của vôi sống và nước vôi trong
3.1. Tính chất hóa học của vôi sống
Vôi sống CaO mang đầy đủ các tính chất hóa học của một oxit bazơ
- Tác dụng với nước tạo thành nước vôi trong như đã trình bày ở phần 2
- Tác dụng với axit tạo thành muối và nước
Ví dụ: CaO + 2HCl -> CaCl2 + H2O
- Tác dụng với oxit axit tạo thành muối:
Ví dụ: CaO + CO2 -> CaCO3 CaO + SO2 -> CaSO3 CaO + SO3 -> CaSO4
Ngoài ra CaO có thể tác dụng với một số muối tạo thành muối mới và oxit ba zơ mới:
Ví dụ: CaO + 2AgNO3 -> Ca(NO3)2 + Ag2P
3.2. Tính chất hóa học của nước vôi trong
Ca(OH)2 là một chất kiềm mạnh, mang đầy đủ tính chất của một bazơ tan
- Tác dụng với chất chỉ thị màu: Làm quỳ tím chuyển sang màu xanh, phenolphtalein không
màu chuyển sang màu đỏ.
- Tác dụng với oxit axit:
Ví dụ: CO2 + Ca(OH)2 -> CaCO3 (kết tủa) + H2O
- Tác dụng với axit tạo ra muối và nước
Ví dụ: Ca(OH)2 + 2HCl -> CaCl2 + H2O
- Tác dụng với một số muối nhất định tạo thành bazơ mới và muối mới
Ví dụ: Na2CO3 + Ca(OH)2 -> CaCO3 (kết tủa) + 2NaOH
MgCl2 + Ca(OH)2 -> CaCl2 + Mg(OH)2
4. Ứng dụng của vôi sống
CaO được ứng dụng nhiều trong cuộc sống, chủ yếu là:
- Phần lớn Canxi oxit được dùng trong công nghiệp luyện kim. Bột CaO khi tác dụng với
muối silicat sẽ loại bỏ được các tạp chất dưới dạng xỉ, hỗ trợ quá trình sản xuất thủy tinh và
các kim loại, hợp kim như thép, Mg và một số kim loại màu khác.
- CaO được dùng làm chất trợ chảy cơ bản cho các loại men nung vừa và cao (hoạt động ở
nhiệt độ khoảng 1100 độ C), giúp giữ cho lớp men được cứng, bền, chống lại trầy xước và bền
màu men. Ngoài ra vôi sống thường dùng làm giảm độ nhớt của mên có hàm lượng silica cao.
- CaO làm nguyên liệu cho công nghiệp hóa học, phân bón, thuốc thú ý, thủy sản, chăn nuôi,
dùng trong xây dựng như một vật liệu xây dựng có chất kết dính cao (vôi tôi canxi hidroxit).
- CaO còn được dùng để trung hòa axit, khử chua đất trồng trọt, loại bỏ các tạp chất photphat
(do tạo thành muối Ca3PO4 không tan) và các tạp chất khác trong xử lý chất thải công nghiệp,
sát trùng, diệt nấm, khử đọc môi trường ... nên được sử dụng rất nhiều ở vùng nông thôn.
- CaO có tính hút ẩm mạnh nên được dùng để làm khô nhiều chất.
- Dung dịch Ca(OH)2 của vôi sống còn có tác dụng trung hòa chất độc dạng axit do côn
trùng cắn như vết ong đốt rất hiệu quả.
- Trong thí nghiệm, dung dịch Ca(OH)2 được dùng làm thuốc thử phân tích phổ, thuốc thử
có độ tinh khiết cao cho quá trình epit wax và khuếch tán trong sản xuất chất bán dẫn, chất hấp
thụ CO2, sấy amoniac và khử nước trong phòng thí nghiệm.
Để sản xuất CaO trong công nghiệp, người ta dùng đá vôi chứa nhiều CaCO3. Nung đá vôi
bằng chất đốt là than đá, củi dầu, khí tự nhiên ...
Các phản ứng hóa học xảy ra khi nung vôi bằng than đá gồm:
- Than cháy sinh ra khí CO2 và tỏa nhiều nhiệt:
C + O2 -(nhiệt độ)-> CO2
- Nhiệt sinh ra phân hủy đá vôi ở khoảng trên 900 - 1200 độ C:
CaCO3 -(nhiệt độ)-> CaO + CO2
Sau khu nung làm nguội để thu được vôi sống.
5. Một số câu hỏi và bài tập cùng cố
Câu hỏi 1: Các khí ẩm được làm khô bằng CaO là: A. H2, O2, N2 B. H2, CO2, N2 C. H2, O2, SO2 D. CO2, SO2, HCl => Đáp án A
Để làm khô các khí ẩm thì CaO không được tác dụng với các khí đó mà chỉ tác dụng với hơi
nước lẫn trong các khí đó. Ở các đáp án B, C, D đều có các oxit axit mà CaO - một oxit bazơ
có thể phản ứng hóa học tạo thành chất mới, nên không phải là quá trình làm khô.
Câu hỏi 2: Phương pháp được dùng để điều chế Canxi oxit trong công nghiệp:
A. Nung đá vôi ở nhiệt độ cao trong lò công nghiệp hoặc lò thủ công
B. Nung CaSO4 trong lò công nghiệp
C. Nung đá vôi trên ngọn lửa đèn cồn
D. Cho Ca tác dụng trực tiếp với Oxi => Đáp án A
Câu hỏi 3: Để loại bỏ khí CO2 có lẫn trong hỗn hợp (O2 ; CO2), người ta cho hỗn hợp khí
này đi qua dung chứa chất nào sau đây? A. HCl B. Na2SO4 C. NaCl D. Ca(OH)2
=> Đáp án D. Dung dịch mà hỗn hợp khí O2 và CO2 đi qua phải tác dụng với CO2 nhưng
không tác dụng với O2. Như vật trong 4 đáp án chỉ có đáp án D. Ca(OH)2 - nước vôi trong là
tác dụng được với CO2.
Câu hỏi 4: Những cặp chất có thể tồn tại trong cùng một dung dịch là: A. KCl và NaNO3 B. KOH và HCl C. Na3PO4 và CaCl2 D. HBr và AgNO3
=> Đáp án A. Các cặp chất còn lại đều có thể tác dụng với nhau tạo ra nước, kết tủa.
Câu hỏi 5: Dung dịch H2SO4 có thể tác dụng được: A. CO2, Mg, KOH B. Mg, Na2O, Fe(OH)3 C. SO2, Na2SO4, Cu(OH)2 D. Zn, HCl, CuO => Đáp án B