IV.2. Materiale De Construcții

a. Identifică substanțele notate cu litere.

Calcularea procentului de oxigen

Substanța A este componentul principal al pietrei de var și conține $40\% \text{ Ca}$, $12\% \text{ C}$ și restul oxigen. Calculăm procentul masic de oxigen: \[ \% \text{O} = 100\% - (40\% + 12\%) = 100\% - 52\% = 48\% \]

Determinarea formulei chimice a substanței A

Împărțim procentul fiecărui element la masa lui atomică (\( A_{\text{Ca}} = 40 \), \( A_{\text{C}} = 12 \), \( A_{\text{O}} = 16 \)) pentru a obține raportul numărului de atomi: \[ \text{Ca} : \frac{40}{40} = 1 \] \[ \text{C} : \frac{12}{12} = 1 \] \[ \text{O} : \frac{48}{16} = 3 \] Formula chimică a substanței A este \( \text{CaCO}_3 \) (carbonat de calciu).

Identificarea celorlalte substanțe pe baza reacțiilor

Analizăm reacțiile date pentru a deduce restul substanțelor: - Din reacția a, descompunerea termică a \( \text{CaCO}_3 \) produce \( \text{CaO} \) (solid) și \( \text{CO}_2 \) (gaz). Deci, a este \( \text{CaO} \) (oxid de calciu) și b este \( \text{CO}_2 \) (dioxid de carbon). - Din reacția b, oxidul de calciu reacționează cu apa formând c, care este \( \text{Ca(OH)}_2 \) (hidroxid de calciu). - Din reacția d, dioxidul de carbon cu apa formează un echilibru cu e, care este \( \text{H}_2\text{CO}_3 \) (acid carbonic). - Din reacția e, hidroxidul de calciu cu acidul clorhidric formează sarea f, \( \text{CaCl}_2 \) (clorură de calciu), și apă. - Din reacția f, clorura de calciu reacționează cu azotatul de argint formând precipitatul g, \( \text{AgCl} \) (clorură de argint), și substanța h, \( \text{Ca(NO}_3)_2 \) (azotat de calciu). Lista completă a substanțelor este: A = \( \text{CaCO}_3 \) a = \( \text{CaO} \) b = \( \text{CO}_2 \) c = \( \text{Ca(OH)}_2 \) e = \( \text{H}_2\text{CO}_3 \) f = \( \text{CaCl}_2 \) g = \( \text{AgCl} \) h = \( \text{Ca(NO}_3)_2 \)

b. Scrie ecuațiile reacțiilor chimice.

Echilibrarea ecuațiilor

Scriem și echilibrăm ecuațiile chimice folosind formulele deduse anterior: a. \[ \text{CaCO}_3 \xrightarrow{t^\circ \text{C}} \text{CaO} + \text{CO}_2 \uparrow \] b. \[ \text{CaO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 \] c. \[ \text{CO}_2 + \text{Ca(OH)}_2 \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow + \text{H}_2\text{O} \] d. \[ \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightleftarrows \text{H}_2\text{CO}_3 \] e. \[ \text{Ca(OH)}_2 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \] f. \[ \text{CaCl}_2 + 2\text{AgNO}_3 \rightarrow 2\text{AgCl} \downarrow + \text{Ca(NO}_3)_2 \]

c. Calculează masa de substanță A, de puritate 85%, necesară obținerii a 29,6 g de substanță c.

Calcularea maselor molare

Calculăm masele molare pentru substanțele implicate în stoechiometrie: \( \text{CaCO}_3 \), \( \text{CaO} \) și \( \text{Ca(OH)}_2 \). \[ \mu_{\text{CaCO}_3} = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 100 \text{ g/mol} \] \[ \mu_{\text{CaO}} = 40 + 16 = 56 \text{ g/mol} \] \[ \mu_{\text{Ca(OH)}_2} = 40 + 2 \cdot (16 + 1) = 40 + 34 = 74 \text{ g/mol} \]

Determinarea masei de CaO (substanța a)

Folosim ecuația b pentru a afla ce masă de \( \text{CaO} \) este necesară pentru a obține \( 29,6 \text{ g} \) de \( \text{Ca(OH)}_2 \). \[ \text{CaO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 \] Din ecuație deducem proporția: \[ 56 \text{ g CaO} \dots\dots\dots 74 \text{ g Ca(OH)}_2 \] \[ x \text{ g CaO} \dots\dots\dots 29,6 \text{ g Ca(OH)}_2 \] Calculăm necunoscuta \( x \): \[ x = \frac{29,6 \cdot 56}{74} = 0,4 \cdot 56 = 22,4 \text{ g CaO} \]

Determinarea masei pure de CaCO3 (substanța A)

Folosim ecuația a pentru a afla masa pură de \( \text{CaCO}_3 \) care prin descompunere produce \( 22,4 \text{ g} \) de \( \text{CaO} \). \[ \text{CaCO}_3 \xrightarrow{t^\circ \text{C}} \text{CaO} + \text{CO}_2 \uparrow \] Din ecuație deducem proporția: \[ 100 \text{ g CaCO}_3 \dots\dots\dots 56 \text{ g CaO} \] \[ y \text{ g CaCO}_3 \dots\dots\dots 22,4 \text{ g CaO} \] Calculăm necunoscuta \( y \) (care reprezintă masa pură, \( m_p \)): \[ m_p = y = \frac{22,4 \cdot 100}{56} = 0,4 \cdot 100 = 40 \text{ g CaCO}_3 \]

Calcularea masei impure pe baza purității

Știm că puritatea pietrei de var este \( p = 85\% \). Aplicăm formula purității pentru a determina masa de substanță impură (\( m_i \)): \[ p = \frac{m_p}{m_i} \cdot 100 \Rightarrow m_i = \frac{m_p \cdot 100}{p} \] Înlocuim valorile și simplificăm fracția: \[ m_i = \frac{40 \cdot 100}{85} = \frac{\cancel{40}^8 \cdot 100}{\cancel{85}_{17}} = \frac{800}{17} \approx 47,06 \text{ g} \]

d. Indică reacțiile care stau la baza obținerii substanțelor utilizate în construcții.

Analiza utilității reacțiilor

Pe baza informațiilor teoretice despre materialele de construcții: - Reacția a reprezintă obținerea varului nestins (\( \text{CaO} \)), utilizat la mortare și betoane. - Reacția b reprezintă stingerea varului pentru a obține varul stins (\( \text{Ca(OH)}_2 \)), necesar în procesele de construcție. - Reacția c reprezintă procesul de întărire a varului și a mortarului în contact cu aerul. Prin urmare, reacțiile care stau la baza obținerii și utilizării substanțelor în construcții sunt a, b și c.

a.

A = \( \text{CaCO}_3 \); a = \( \text{CaO} \); b = \( \text{CO}_2 \); c = \( \text{Ca(OH)}_2 \); e = \( \text{H}_2\text{CO}_3 \); f = \( \text{CaCl}_2 \); g = \( \text{AgCl} \); h = \( \text{Ca(NO}_3)_2 \)

b.

a. \( \text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2 \) b. \( \text{CaO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 \) c. \( \text{CO}_2 + \text{Ca(OH)}_2 \rightarrow \text{CaCO}_3 + \text{H}_2\text{O} \) d. \( \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightleftarrows \text{H}_2\text{CO}_3 \) e. \( \text{Ca(OH)}_2 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \) f. \( \text{CaCl}_2 + 2\text{AgNO}_3 \rightarrow 2\text{AgCl} + \text{Ca(NO}_3)_2 \)

c.

\[ n_{\text{Ca(OH)}_2} = \frac{29,6}{74} = 0,4 \text{ mol} \Rightarrow n_{\text{CaCO}_3} = 0,4 \text{ mol} \] \[ m_p = 0,4 \cdot 100 = 40 \text{ g} \] \[ m_i = \frac{40 \cdot 100}{85} = \frac{\cancel{40}^8 \cdot 100}{\cancel{85}_{17}} = \frac{800}{17} \approx 47,06 \text{ g} \]

d.

Reacțiile a, b și c.