కాల్షియం (Ca) రసాయనశాస్త్రం - సాధన ప్రశ్నలు

బహుళైచ్ఛిక ప్రశ్నలు (MCQs)

ప్రశ్న 1

కాల్షియం గురించి కింది ప్రకటనలలో ఏది తప్పు?

A) ఇది చల్లటి నీటితో మధ్యస్థంగా చర్య జరిపి, హైడ్రోజన్ వాయువును విడుదల చేస్తుంది. B) ఇది గాలిలో మండి ఆక్సైడ్ మరియు నైట్రైడ్ మిశ్రమాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. C) దీని సమ్మేళనాలు సాధారణంగా అయానిక స్వభావం కలిగి ఉంటాయి. D) ఇది బలమైన ఆక్సీకరణి.

పరిష్కారం: D

వివరణ: కాల్షియం ఒక క్షార మృత్తిక లోహం (గ్రూప్ 2 మూలకం). లోహాలు, ముఖ్యంగా s-బ్లాక్ మూలకాలు, సులభంగా ఎలక్ట్రాన్‌లను కోల్పోయి ధన అయాన్‌లను ఏర్పరుస్తాయి. ఈ ధర్మం వాటిని బలమైన క్షయకరణులుగా చేస్తుంది, ఎందుకంటే అవి ఇతరులను క్షయకరణం చేస్తూ తాము ఆక్సీకరణం చెందుతాయి. కాబట్టి, కాల్షియం బలమైన క్షయకరణి, ఆక్సీకరణి కాదు.

A) కాల్షియం చల్లటి నీటితో చర్య జరుపుతుంది, అయితే గ్రూప్ 1 లోహాల కంటే తక్కువ చురుకుగా, Ca(OH)₂ మరియు H₂ వాయువును ఉత్పత్తి చేస్తుంది.
B) గాలిలో మండినప్పుడు, కాల్షియం కాల్షియం ఆక్సైడ్ (CaO) మరియు కాల్షియం నైట్రైడ్ (Ca₃N₂) లను ఏర్పరుస్తుంది.
C) కాల్షియం మరియు అలోహాల మధ్య గణనీయమైన ఎలక్ట్రోనెగటివిటీ వ్యత్యాసం కారణంగా, దాని సమ్మేళనాలు (CaO, CaCl₂, CaCO₃ వంటివి) ప్రధానంగా అయానిక స్వభావం కలిగి ఉంటాయి.

ప్రశ్న 2

ప్లాస్టర్ ఆఫ్ పారిస్ రసాయనికంగా:

A) కాల్షియం సల్ఫేట్ డైహైడ్రేట్ B) కాల్షియం సల్ఫేట్ హెమిహైడ్రేట్ C) కాల్షియం కార్బోనేట్ D) కాల్షియం క్లోరైడ్

పరిష్కారం: B

వివరణ: ప్లాస్టర్ ఆఫ్ పారిస్ కాల్షియం సల్ఫేట్ హెమిహైడ్రేట్, రసాయన ఫార్ములా CaSO₄·½H₂O. దీనిని జిప్సం (CaSO₄·2H₂O)ను సుమారు 373 K (100°C) వరకు వేడి చేయడం ద్వారా తయారు చేస్తారు, దీని వలన అది తన స్ఫటికీకరణ జలంలో నాలుగింట మూడు వంతులు కోల్పోతుంది.

కాల్షియం సల్ఫేట్ డైహైడ్రేట్ జిప్సం (CaSO₄·2H₂O).
కాల్షియం కార్బోనేట్ చాక్, సున్నపురాయి లేదా పాలరాయి (CaCO₃).
కాల్షియం క్లోరైడ్ (CaCl₂) అనేది తరచుగా డెసికాంట్‌గా ఉపయోగించబడే ఒక డెలిక్విసెంట్ లవణం.

ప్రశ్న 3

నీటి తాత్కాలిక కాఠిన్యత ప్రధానంగా వీటి ఉండటం వల్ల వస్తుంది:

A) కాల్షియం సల్ఫేట్ మరియు మెగ్నీషియం సల్ఫేట్ B) కాల్షియం క్లోరైడ్ మరియు మెగ్నీషియం క్లోరైడ్ C) కాల్షియం బైకార్బోనేట్ మరియు మెగ్నీషియం బైకార్బోనేట్ D) కాల్షియం కార్బోనేట్ మరియు మెగ్నీషియం కార్బోనేట్

పరిష్కారం: C

వివరణ: నీటిలోని తాత్కాలిక కాఠిన్యత కాల్షియం [Ca(HCO₃)₂] మరియు మెగ్నీషియం [Mg(HCO₃)₂] ల కరిగిన బైకార్బోనేట్ల వల్ల వస్తుంది. ఈ రకమైన కాఠిన్యతను “తాత్కాలిక” అని అంటారు, ఎందుకంటే దీనిని సాధారణంగా మరిగించడం ద్వారా తొలగించవచ్చు, ఇది కరిగిన బైకార్బోనేట్‌లను కరగని కార్బోనేట్‌లుగా (లేదా మెగ్నీషియం విషయంలో హైడ్రాక్సైడ్‌లుగా) మారుస్తుంది, అవి అప్పుడు అవక్షేపం చెందుతాయి.

A) కాల్షియం మరియు మెగ్నీషియం సల్ఫేట్లు శాశ్వత కాఠిన్యతను కలిగిస్తాయి.
B) కాల్షియం మరియు మెగ్నీషియం క్లోరైడ్‌లు శాశ్వత కాఠిన్యతను కలిగిస్తాయి.
D) కాల్షియం మరియు మెగ్నీషియం కార్బోనేట్లు సాధారణంగా కరగవు; వాటి కరిగిన బైకార్బోనేట్‌లు తాత్కాలిక కాఠిన్యతకు కారణం.

నిరూపణ-కారణ ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 4

నిరూపణ (A): కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్, Ca(OH)₂, మెగ్నీషియం హైడ్రాక్సైడ్, Mg(OH)₂ కంటే బలమైన క్షారం. కారణం (R): సమూహంలో క్రిందకు వెళ్ళే కొద్దీ, ఎలక్ట్రోనెగటివిటీ తగ్గడం మరియు పరమాణు పరిమాణం పెరగడం వల్ల M-OH బంధం యొక్క అయానిక స్వభావం పెరుగుతుంది, ఇది OH⁻ అయాన్‌ల విడుదల సులభతరం చేస్తుంది.

A) A మరియు R రెండూ నిజం, మరియు R అనేది Aకి సరైన వివరణ. B) A మరియు R రెండూ నిజం, కానీ R అనేది Aకి సరైన వివరణ కాదు. C) A నిజం, కానీ R తప్పు. D) A తప్పు, కానీ R నిజం.

పరిష్కారం: A

వివరణ: నిరూపణ (A) నిజం. గ్రూప్ 2లో క్రిందకు వెళ్ళే కొద్దీ, హైడ్రాక్సైడ్‌ల క్షార స్వభావం పెరుగుతుంది. కాబట్టి, Ca(OH)₂ అనేది Mg(OH)₂ కంటే బలమైన క్షారం, ఎందుకంటే Ca(OH)₂ నీటిలో మరింత కరుగుతుంది మరియు ఎక్కువ మేరకు వియోగం చెంది ఎక్కువ OH⁻ అయాన్‌లను విడుదల చేస్తుంది.

కారణం (R) కూడా నిజం మరియు Aని సరిగ్గా వివరిస్తుంది. Mg నుండి Ca వరకు సమూహంలో క్రిందకు కదిలే కొద్దీ, పరమాణు పరిమాణం పెరుగుతుంది మరియు ఎలక్ట్రోనెగటివిటీ తగ్గుతుంది. ఇది M-OH బంధం యొక్క అయానిక స్వభావంలో పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది (Ca-OH బంధం Mg-OH బంధం కంటే ఎక్కువ అయానికమైనది). మరింత అయానిక M-OH బంధం అంటే లోహం మరియు ఆక్సిజన్ మధ్య బంధం బలహీనంగా ఉంటుంది, ఇది హైడ్రాక్సైడ్ అయాన్ (OH⁻) లోహం నుండి వియోగం చెందడాన్ని సులభతరం చేస్తుంది, తద్వారా క్షార బలం పెరుగుతుంది.

ప్రశ్న 5

నిరూపణ (A): కాల్షియం సోడియం కంటే నీటితో తక్కువ చురుకుగా చర్య జరుపుతుంది. కారణం (R): కాల్షియం యొక్క మోలార్ ద్రవ్యరాశి సోడియం కంటే ఎక్కువ.

పరిష్కారం: C

వివరణ: నిరూపణ (A) నిజం. సోడియం (గ్రూప్ 1) చల్లటి నీటితో అధిక చురుకుదనం మరియు విడుదలైన హైడ్రోజన్ తక్షణ జ్వలనం కారణంగా పేలుడుతో చర్య జరుపుతుంది. కాల్షియం (గ్రూప్ 2) చల్లటి నీటితో చర్య జరుపుతుంది, అయితే చర్య తక్కువ చురుకుగా ఉంటుంది. ఏర్పడిన Ca(OH)₂ స్వల్పంగా కరుగుతుంది మరియు లోహం యొక్క ఉపరితలంపై పూతను ఏర్పరచడం ద్వారా చర్యను నెమ్మదిస్తుంది.

కారణం (R) తప్పు. కాల్షియం మోలార్ ద్రవ్యరాశి (40.08 g/mol) సోడియం (22.99 g/mol) కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పటికీ, నీటితో చర్య యొక్క చురుకుదనాన్ని నిర్ణయించే ప్రాథమిక అంశం మోలార్ ద్రవ్యరాశి కాదు. నీటితో లోహాల చురుకుదనం ప్రధానంగా వాటి ప్రామాణిక ఎలక్ట్రోడ్ పొటెన్షియల్, అయనీకరణ ఎంథాల్పీ మరియు హైడ్రేషన్ ఎంథాల్పీల ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది. సోడియం కాల్షియం కంటే తక్కువ మొదటి అయనీకరణ ఎంథాల్పీ మరియు అధిక ప్రతికూల ప్రామాణిక ఎలక్ట్రోడ్ పొటెన్షియల్‌ను కలిగి ఉంటుంది, ఇది దానిని మరింత చురుకుగా చేస్తుంది. అదనంగా, కాల్షియం రెండు ఎలక్ట్రాన్‌లను కోల్పోవాలి, దీనికి సోడియం ఒక ఎలక్ట్రాన్‌ను కోల్పోవడానికి అవసరమైన దానికంటే ఎక్కువ శక్తి అవసరం.

సంక్షిప్త సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 6

జిప్సంను 393 K వరకు వేడి చేసినప్పుడు రసాయనికంగా ఏమి జరుగుతుందో వివరించండి. చర్యకు సంబంధించిన సమతుల్య రసాయన సమీకరణాన్ని రాయండి.

మాదిరి సమాధానం: జిప్సం (కాల్షియం సల్ఫేట్ డైహైడ్రేట్, CaSO₄·2H₂O)ను సుమారు 393 K (120°C) వరకు వేడి చేసినప్పుడు, అది పాక్షికంగా తన స్ఫటికీకరణ జలాన్ని కోల్పోతుంది. ఇది కాల్షియం సల్ఫేట్ హెమిహైడ్రేట్‌ను (CaSO₄·½H₂O), సాధారణంగా ప్లాస్టర్ ఆఫ్ పారిస్ అని పిలువబడేదాన్ని, ఏర్పరుస్తుంది మరియు 1.5 నీటి అణువులను విడుదల చేస్తుంది.

జిప్సంను 393 K మించి వేడి చేస్తే, అది తన స్ఫటికీకరణ జలాన్ని పూర్తిగా కోల్పోయి నిర్జల కాల్షియం సల్ఫేట్‌ను (CaSO₄) ఏర్పరుస్తుంది, దీనిని ‘డెడ్ బర్న్ట్ ప్లాస్టర్’ అని కూడా అంటారు, ఇది దాని గట్టిపడే ధర్మాలను కోల్పోతుంది.

రసాయన సమీకరణం: CaSO₄·2H₂O(s) $\xrightarrow\{393 K\}$ CaSO₄·½H₂O(s) + 1.5H₂O(g)

ప్రశ్న 7

మరిగించే పద్ధతి ద్వారా నీటి తాత్కాలిక కాఠిన్యతను ఎలా తొలగిస్తారు? కాల్షియం మరియు మెగ్నీషియం బైకార్బోనేట్‌ల కోసం సంబంధిత రసాయన సమీకరణాలను రాయండి.

మాదిరి సమాధానం: నీటి తాత్కాలిక కాఠిన్యత కాల్షియం [Ca(HCO₃)₂] మరియు మెగ్నీషియం [Mg(HCO₃)₂] ల కరిగిన బైకార్బోనేట్ల ఉనికి వల్ల వస్తుంది. ఈ కాఠిన్యతను నీటిని మరిగించడం ద్వారా తొలగించవచ్చు.

వేడి చేసినప్పుడు, కరిగే బైకార్బోనేట్‌లు వియోగం చెంది కరగని కార్బోనేట్‌లు (కాల్షియం విషయంలో) మరియు కరగని హైడ్రాక్సైడ్ (మెగ్నీషియం విషయంలో) లను ఏర్పరుస్తాయి, అవి అప్పుడు ద్రావణం నుండి అవక్షేపం చెందుతాయి. ఈ అవక్షేపాలను వడపోత ద్వారా తొలగించవచ్చు, తద్వారా నీటిని మృదువుగా చేయవచ్చు.

రసాయన సమీకరణాలు:

కాల్షియం బైకార్బోనేట్ కోసం: Ca(HCO₃)₂(aq) $\xrightarrow\{\text\{heat\}\}$ CaCO₃(s)↓ + H₂O(l) + CO₂(g) (కాల్షియం కార్బోనేట్ అవక్షేపం చెందుతుంది)
మెగ్నీషియం బైకార్బోనేట్ కోసం: Mg(HCO₃)₂(aq) $\xrightarrow\{\text\{heat\}\}$ Mg(OH)₂(s)↓ + 2CO₂(g) (మెగ్నీషియం హైడ్రాక్సైడ్ అవక్షేపం చెందుతుంది, ఎందుకంటే MgCO₃ అస్థిరమైనది మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద Mg(OH)₂గా జలవిశ్లేషణ చెందుతుంది)

ఉన్నత స్థాయి ఆలోచనా నైపుణ్యాల (HOTS) ప్రశ్న

ప్రశ్న 8

ఒక తెల్లటి ఘన పదార్థం ‘X’ ను వేడి చేసినప్పుడు రంగులేని వాయువు ‘Y’ మరియు అవశేషం ‘Z’ ను ఇస్తుంది. వాయువు ‘Y’ సున్నపు నీటిని పాలుపలగా మారుస్తుంది. అవశేషం ‘Z’ నీటితో తీవ్రంగా చర్య జరిపి ‘P’ ను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది సున్నం వేయడానికి విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. X, Y, Z మరియు P లను గుర్తించండి. ప్రమేయమున్న అన్ని చర్యలకు సమతుల్య రసాయన సమీకరణాలను రాయండి.

మాదిరి సమాధానం:

X, Y, Z మరియు P లను గుర్తించడం:

వాయువు ‘Y’ సున్నపు నీటిని పాలుపలగా మారుస్తుంది: ఇది కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO₂) కు ఒక లక్షణ పరీక్ష. కాబట్టి, Y = CO₂.
తెల్లటి ఘన పదార్థం ‘X’ ను వేడి చేసినప్పుడు వాయువు ‘Y’ (CO₂) మరియు అవశేషం ‘Z’ ను ఇస్తుంది: ఇది X ఒక కార్బోనేట్ అని సూచిస్తుంది, అది వేడి చేయబడినప్పుడు వియోగం చెందుతుంది. Z నీటితో చర్య జరిపి ‘P’ (సున్నం వేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది) ను ఏర్పరుస్తుంది కాబట్టి, మరియు సున్నం వేయడానికి స్లేక్డ్ లైమ్ [Ca(OH)₂] ను ఉపయోగిస్తారు కాబట్టి, Z త్వరిత సున్నం (CaO) అని అర్థం, ఇది నీటితో చర్య జరిపి Ca(OH)₂ ను ఏర్పరుస్తుంది. కాబట్టి, X తప్పనిసరిగా కాల్షియం కార్బోనేట్ (CaCO₃) అయి ఉండాలి.
అవశేషం ‘Z’ నీటితో చర్య జరిపి ‘P’ ను ఏర్పరుస్తుంది: X అనేది CaCO₃ మరియు Y అనేది CO₂ అయితే, CaCO₃ వియోగం నుండి ఏర్పడిన అవశేషం ‘Z’ తప్పనిసరిగా కాల్షియం ఆక్సైడ్ (త్వరిత సున్నం) అయి ఉండాలి. కాబట్టి, Z = CaO.
‘P’ సున్నం వేయడానికి విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది: త్వరిత సున్నం (CaO) నీటితో చర్య జరిపినప్పుడు, అది కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్‌ను (స్లేక్డ్ లైమ్) ఏర్పరుస్తుంది, దీనిని సున్నం వేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. కాబట్టి, P = Ca(OH)₂.

గుర్తించిన వాటి సారాంశం:

X = కాల్షియం కార్బోనేట్ (CaCO₃)
Y = కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO₂)
Z = కాల్షియం ఆక్సైడ్ (CaO)
P = కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్ (Ca(OH)₂)

సమతుల్య రసాయన సమీకరణాలు:

X (CaCO₃) నుండి Y (CO₂) మరియు Z (CaO) వియోగం: CaCO₃(s) $\xrightarrow\{\Delta\}$ CaO(s) + CO₂(g)
సున్నపు నీటిని (Ca(OH)₂ - P లో భాగం) ఉపయోగించి Y (CO₂) కోసం పరీక్ష: CO₂(g) + Ca(OH)₂(aq) $\rightarrow$ CaCO₃(s)↓ + H₂O(l) (కరగని CaCO₃ ఏర్పడటం వల్ల పాలుపలగా కనిపిస్తుంది)
Z (CaO) నీటితో చర్య జరిపి P (Ca(OH)₂) ను ఏర్పరచడం: CaO(s) + H₂O(l) $\rightarrow$ Ca(OH)₂(aq) (ఈ చర్య అధిక ఉష్ణమోచక చర్య మరియు దీనిని సున్నం ఆర్ద్రత అంటారు)