高中化学钙元素详细总结

精品文档 1欢迎下载 单质钙单质钙 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 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 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 Ca 与冷水作用缓慢 与热水剧烈反应放出氢气 Ca 2H2O Ca OH 2 H2 Ca 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 精品文档 2欢迎下载 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 精品文档 3欢迎下载 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 精品文档 4欢迎下载 钙盐钙盐 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 2 将二氧化碳通入石灰水 或 Na2CO3溶液与石灰水反应 或碳酸钠溶液与 氯化钙溶液反应 都可以得碳酸钙沉淀 3 CaCO3不溶于水 但溶于含有二氧化碳的水中 生成碳酸氢钙 Ca HCO3 2 CaCO3 CO2 H2O Ca HCO3 2 这种溶有碳酸氢钙的天然水称为暂时硬水 遇热时二氧化碳被驱出 又生 成碳酸钙沉淀 石灰岩溶洞的形成就是这个道理 岩石中的碳酸钙被地下水 含有二氧化 碳的水 溶解后再沉淀出来 就形成了钟乳石和石笋 碳酸钙易溶于酸 生成盐和二氧化碳气 例如溶于盐酸 CaCO3 2HCl CaCl2 H2O CO2 天然碳酸钙用于建筑材料 如作水泥 石灰 人造石等 还用于做陶瓷 玻璃等的原料 沉淀的碳酸钙用作医药上的解酸剂 精品文档 5欢迎下载 磷酸钙磷酸钙 Ca3 PO4 2又称磷酸三钙 白色晶体或无定形粉末 密度 3 14g cm 3 熔点 1943K 自然界存在的磷酸钙是 Ca3 PO4 2 H2O 矿 Ca3 PO4 2可由 CaCl2与 Na3PO4作用而制得 3CaCl2 2 Na3PO4 Ca3 PO4 2 6NaCl Ca3 PO4 2不溶于水和乙醇溶于酸 工业上生产的磷酸就是用 Ca3 PO4 2与硫 酸作用而制得 Ca3 PO4 2 3H2SO4 3CaSO4 2H3PO4 用硫酸处理 Ca3 PO4 2H2O 矿粉 可制得过磷酸钙 它是一种常用的水溶性 磷肥 主要成分是 Ca H2PO4 2和无水 CaSO4 Ca3 PO4 2 2H2SO4 2CaSO4 Ca H2PO4 2 草酸钙草酸钙 Ca2 离子与 C2O42 可以生成 CaC2O4的白色沉淀 Ca2 C2O42 CaC2O4 CaC2O4 H2O 的 Ksp 2 0 10 9 草酸钙不溶于水 在定量分析中利用这一 性质来检验或测定钙和草酸的含量 硫酸钙硫酸钙 硫酸钙为白色固体 熔点 1723K 密度 2 69g cm 3 难溶于水 CaSO4的 Ksp 2 4 10 5 它的二水合物 CaSO4 2H2O 俗称石膏或生石膏 加热脱水而 成熟石膏或烧石膏 2CaSO 4H2O 或 CaSO4 1 2H2O 423K 2CaSO4 2H2O 2CaSO4 H2O 3H2O 石膏是一种矿物 为单斜晶体 呈板状或纤维状 也有细粒块状的 呈淡 灰 微红 浅黄或浅蓝色 熟石膏粉末与水混合后有可塑性 但不久即硬化重新变成石膏 此过程放 出大量热并膨胀 因此可用于铸造模型和雕塑 硫酸钙和石膏还可用于制造硫 酸和水泥 油漆的白颜料 纸张的填料和豆腐的凝结剂 氟化钙氟化钙 纯净的氟化钙是无色透明的晶体 可用于光学仪器材料 天然存在的 CaF2 是萤石矿 一般萤石因含有微量杂质 略呈绿色或紫色 是制备氟化氢和人造 冰晶石的原料 精品文档 6欢迎下载 CaF2 H2SO4 CaSO4 2HF 氯化钙氯化钙 氯化钙白色晶体或块状物 熔点 1055K 沸点 1873K 密度 2 15g cm 3 293K 氟化钙极易溶于水 与水可以形成一 二 四 六水合物 它们存在 的温度范围为 CaCl2 6H2O 473K 无水氯化钙和它的水合物都是容易潮解的白色固体 是工业生产和实验室 常用的干燥剂之一 但不能干燥氨气 例如可用氯化钙水溶液浇洒道路消尘 CaCl2 6H2O 与冰混合可作制冷剂 如果以 1 44 1 的质量比混合 温度可降至 218K 无水氯化钙是电解法制备金属钙的原料 碳化钙碳化钙 纯的碳化钙为无色晶体 密度 2 22 g cm 3 291K 熔点 2573K 能导电 工业品 CaC2俗称电石 由于含有游离碳而呈灰色 电石是由生石灰 CaO 与焦碳 或无烟煤 混合 在电炉中煅烧制得 CaO 3C CaC2 CO CaC2 与水反应生成乙炔 因此电石是有机合成的重要原料 CaC2 H2O C2H2 Ca OH 2 钙的焰色反应钙的焰色反应 利用焰色反应 可以根据火焰的颜色定性地鉴别这些元素的存在与否 但 只可以鉴别单个离子 钙的焰色是橙红色的 利用焰色反应 还可以制造各色 火焰 例如 红色焰火的简单配方 KClO3 34 Sr NO3 2 45 碳粉 10 镁粉 4 松香 7 绿色火焰的配方 精品文档 7欢迎下载 Ba ClO3 2 38 Ba NO3 2 40 S 22 离子型盐溶解度的一般规律 同镁 离子型盐溶解度的一般规律 同镁 氯化镁 硝酸镁 硫酸镁 铬酸镁 氯酸镁 高氯酸镁 醋酸镁等易溶于 水 而碳酸镁 磷酸镁 草酸镁等是难溶的 碱土金属某些难溶化合物的溶度积 碱金属氟化物 碘化物的溶解度 mol dm3 离子型盐类溶解度的一般规律是 1 离子的电荷小 半径大的盐往往是易溶的 例如碱金属离子的电荷比 碱土金属小 半径比碱土金属大 所以碱金属的氟化物比碱土金属氟化物易溶 2 阴离子半径较大时 盐的溶解度常随金属的原子序数的增大而减少 例如 I SO42 CrO42 半径较大 它们的盐的溶