生石灰与熟石灰是石灰的两种不同形态,二者在化学组成、制备过程、性质特点及实际应用中存在显著差异。以下从多个维度进行详细说明:
一、化学本质不同
生石灰:化学名称为氧化钙(CaO),由石灰石(主要成分碳酸钙,CaCO₃)在高温下(约900~1200℃)煅烧分解而成,反应式为:
CaCO3高温CaO+CO2CaCO3高温CaO+CO2
其本质是金属氧化物,具有强碱性。
熟石灰:化学名称为氢氧化钙(Ca(OH)₂),由生石灰与水发生剧烈水合反应生成,反应式为:
CaO+H2OCa(OH)2+大量热量CaO+H2OCa(OH)2+大量热量
属于碱类化合物,水溶液呈强碱性(pH 12~13)。
二、物理特性对比
外观与质地
生石灰:通常为白色块状或粉末,质地坚硬,表面可能因含杂质呈现灰白色。
熟石灰:细腻的白色粉末状,松散易飞扬,若加水调成糊状则称为“石灰乳”。
吸水性
生石灰:吸水性极强,暴露在空气中会迅速吸收水分并转化为熟石灰(此过程称为“消化”),同时释放大量热量。
熟石灰:吸湿性较弱,但长期接触空气会逐渐吸收二氧化碳(CO₂)生成碳酸钙(CaCO₃),导致硬化。
溶解性
生石灰:不直接溶于水,与水反应生成氢氧化钙。
熟石灰:微溶于水(20℃时溶解度约0.16g/100g水),其水溶液称为“石灰水”。
三、化学性质差异
与水反应
生石灰遇水剧烈放热(可瞬间升温至300℃以上),生成熟石灰,这一反应常用于自热食品、工程紧急加热等场景。
熟石灰在水中仅部分溶解,形成碱性悬浊液,静置后沉淀为石灰浆。
与酸反应
生石灰与强酸(如盐酸)反应剧烈,生成钙盐和水:
CaO+2HClCaCl2+H2OCaO+2HClCaCl2+H2O
熟石灰与酸反应较温和,如与硫酸反应:
Ca(OH)2+H2SO4CaSO4+2H2OCa(OH)2+H2SO4CaSO4+2H2O
二者均能与酸中和,但反应剧烈程度不同:
与二氧化碳反应
生石灰需先与水反应生成熟石灰,再与CO₂作用生成碳酸钙。
熟石灰可直接吸收空气中的CO₂,逐渐硬化(碳化反应):
Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2OCa(OH)2+CO2CaCO3+H2O
这一特性使其成为传统建筑砂浆的核心材料。
四、制备与转化关系
生石灰的制备
通过石灰石高温煅烧实现,工业上常用立窑或回转窑设备。煅烧需严格控制温度,温度过低会导致分解不完全,过高则生成过烧石灰(活性降低)。
生石灰熟石灰
生石灰加水“消化”即成熟石灰,此过程需注意安全:
块状生石灰:需分层缓慢加水,避免局部过热引发喷溅。
粉状生石灰:可机械搅拌加速反应,但需控制水量防止结块。
熟石灰生石灰
理论上可通过加热脱水逆转,但实际生产中因能耗高且产物活性低,极少采用。
六、安全与储存要点
生石灰
危险性:遇水剧烈放热,可能引发灼伤或爆炸(密闭容器中水合产生高压)。
储存:需严格密封,存放于干燥通风处,远离水源及有机物(防火灾)。
熟石灰
危险性:粉尘对呼吸道和眼睛有刺激性,长期接触可能引发皮炎。
储存:避免暴露于潮湿空气,防止碳化失效;粉状产品需防尘包装。
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