高中化学钙元素详细总结

单质钙

钙在地壳中的含量为3.64，仅次于氧、铝、硅、铁。钙以化合灰石CaCO3、方解石CaCO3、冰洲石CaCO3、物形式广泛存在自然界中，钙的矿物主要有石大理石CaCO3、白云石MgCO3·3CaCO3、萤石CaF2、石膏CaSO4·2H2O、磷灰石Ca3(PO4)2等。

在动物骨骼、牙齿、蛋壳、珍珠、珊瑚、海生动物体和许多土壤中都含有钙，CaCl2在海水中占0.15。

关于单质钙，我们介绍它的：

物理性质

化学性质

生物活性

制备方法

物理性质

钙是银白色金属，密度1.559gcm-3,熔点1112K,沸点1757K, 硬度1.5，钙属于轻金属，它的密度和硬度均比镁低。

化学性质

从钙的电负性（1.00）和标准电极电势（=-2.87V）看，钙是个活泼的金属，它的化学性质主要表现在：

(1)Ca不论在固态或水溶液中都具有很强的还原性，是与钠、镁一样常用的还原剂。例如：

①高温下，钙能夺取氧化物中的氧或氯化物中的氯：

ZrO2 + 2Ca == Zr + 2CaO 2RbCl + Ca == 2Rb + CaCl2

②钙在空气中能与氧气和氮气缓慢作用形成一层氧化物和氮化物的保护膜。在空气中燃烧生成Ca3N2和CaO:

2Ca+O2 == 2CaO 3Ca + N2 == Ca3N2

③Ca与冷水作用缓慢，与热水剧烈反应放出氢气：

Ca + 2H2O == Ca(OH)2 + H2

④Ca能与卤素直接作用，加热时与S、N2、C作用，生成卤化物、硫化物、氮化物和碳化物：

Ca + F2 == CaF2 Ca + S == CaS Ca + 2C == CaC2

⑤钙与氢气在加热反应下生成CaH2,它遇水放出氢气，是一种常用的、方便的氢气发生剂：

Ca + H2 == CaH2 CaH2 + 2H2O == Ca(OH)2 + 2H2O

(2)Ca与浓氨水作用形成Ca(NH3)6,这是一种有金属光泽的高导电性固体。

生物活性

钙是人体必需的生命元素。所有的植物都含有一定量的钙。动物体内的钙不仅以磷酸钙形式参加骨骼和牙齿的组成（磷酸钙在人体内的总含量约为体重的3%），而且参与新陈代谢。人体一昼夜约需0.1g钙。人的食物中钙的主要来源是牛奶和奶制品，人体内钙的不足和过量都会影响健康，缺少钙会引起佝偻病，尤其对婴幼儿的健康成长很有影响。

制备方法

金属钙的制备方法：

(1)：电解

1072K

CaCl2 ===== Ca + Cl2

电解

(2) 真空和1473K 温度下还原石灰：

1473K

3CaO + 2Al ==== 3Ca + Al2O3

真空

还原法成本低，目前正在代替电解法而成为制钙的主要方法。

氧化钙和氢氧化钙

下面我们介绍：

氧化钙

氢氧化钙

氧化钙

氧化钙是白色粉末状固体，含有杂质时为灰白色，熔点2887K，沸点3123K，密度3.253.38gcm-3,硬度4.5。

工业品氧化钙俗称石灰或生石灰，是由煅烧石灰石CaCO3而得：

CaCO3 === CaO + CO2

CaO的化学性质主要表现在：

(1)CaO具有吸水性，可用作干燥剂。与水激烈反应，放出大量的热，生成氢氧化钙，氢氧化钙俗称熟石灰或消石灰。

CaO + H2O == Ca (OH)2

(2)CaO是碱性氧化物，易溶于酸，露置于空气中会渐渐吸收CO2气而成碳酸钙：

CaO + CO2 == CaCO3

在高温下，CaO 能与酸性氧化物SiO2作用：

CaO + SiO2 == CaSiO3

CaO 与P2O5也有内似反应，可用于炼钢中除去杂质磷。

石灰主要用作建筑材料，耐火材料，还可用作干燥剂，特别是用作氨的干燥剂。

氢氧化钙

Ca(OH)2是疏松的白色粉末，密度2.24gcm-3,在853K时脱水成为氧化钙：853K

Ca(OH)2 ==== CaO + H2O

Ca(OH)2微溶于水，在水中的溶解度1.8×10-2mol.dm-3(293K) 。

Ca(OH)2的溶解度随温度升高而减小，例如：

293K时，每100g水溶解0.166g的氢氧化钙；373K时，100g水溶解0.8g。Ca(OH)2具有较强的碱性，属于强碱。

Ca(OH)2溶液能吸收空气的CO2气生成碳酸钙的沉淀：

Ca(OH)2 + CO2 == CaCO3 + H2O

工业品Ca(OH)2俗称熟石灰或消石灰，其澄清的水溶液（即饱和溶液）称为石灰水。Ca(OH)2与水组成的乳状的悬浊液称为石灰乳，可用于消毒杀菌。由于氢氧化钙价格低廉，来源充足，并具有较强的碱性，生产上常用来调节溶液的pH或沉淀分离某些物质。工业上常用的是它的悬浮液即石灰乳。

钙盐

以下我们将介绍：

碳酸钙CaCO3

磷酸钙Ca3(PO4)2

草酸钙CaC2O4

硫酸钙CaSO4

氟化钙CaF2

氯化钙CaCl2

碳化钙CaC2

钙的焰色反应

离子型盐溶解度的一般规律

碳酸钙

CaCO3是白色晶体或粉状固体，密度2.72.93gcm-3,它是天然存在的石灰石、大理石和冰洲石的主要成分。它的化学性质主要表现在以下几个方面：

(1)CaCO3加热到1098K左右开始分解，生成氧化钙和二氧化碳气：

CaCO3 === CaO + CO2