【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)6677版』，此版叢書(shū)是“數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)編委會(huì)”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書(shū)共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書(shū)是大半個(gè)世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來(lái)自學(xué)。不過(guò)這套叢書(shū)卻很適合像我這樣已接受過(guò)基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的備注。

【山話嵓語(yǔ)】『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)』其實(shí)還有新版，即80年代的改開(kāi)版，改開(kāi)版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過(guò)我依然選擇6677版，首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識(shí)，讓我終于搞明白了和老工程師交流時(shí)遇到的奇特專業(yè)術(shù)語(yǔ)和計(jì)算模式的來(lái)由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)極小，即使出版社再版也只會(huì)再版80年代改開(kāi)版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯(cuò)的自學(xué)教材，不該被埋沒(méi)在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時(shí)間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)6677版』上傳成文字版。??

第三章堿土金屬

§3-3鈣

鈣的性質(zhì)

1、鈣的物理性質(zhì)

【01】鈣也是一種銀白色的輕金屬，它的熔點(diǎn)是848℃，硬度比鎂稍大。

2、鈣的化學(xué)性質(zhì)

【02】鈣的化學(xué)性質(zhì)和鎂相似，但活動(dòng)性比鎂更強(qiáng)，這從下面的一些事實(shí)可以說(shuō)明。

【03】(1)鈣比鎂更容易被氧化。鈣露置在空氣里，表面上很快就蒙上一層松脆的氧化鈣。這層氧化物很疏松，對(duì)內(nèi)部的金屬不能起保護(hù)作用，所以鈣必須保存在密閉的容器里。鈣在空氣里加熱時(shí)，也能燃燒，并放出大量的熱，火焰呈磚紅色。同時(shí)也有少量氮化鈣Ca?N?生成：

【04】(2)鈣跟鹵素、硫、氮等非金屬元素化合都比鎂容易。鈣還能跟磷直接化合生成磷化鈣：

【05】(3)鈣跟水的反應(yīng)比鎂跟水的反應(yīng)要?jiǎng)×?。鈣在冷水里就能起猛烈反應(yīng)，生成氫氧化鈣并放出氫氣：

鈣在自然界里的存在，鈣的冶煉和用途

【06】鈣在自然界里也都以化合態(tài)存在。它不僅分布很廣，而且含量很大，地殼中鈣的含量占第五位(3.25%)。分布最廣的鈣的化合物是碳酸鈣CaCO?，石灰石、白堊、大理石等是不純的碳酸鈣，方解石和冰洲石則是比較純凈的碳酸鈣。此外如石膏CaSO?·2H?O、螢石CaF?、磷灰石以及纖核磷灰石等，也都是鈣的礦物。

【07】鈣的化合物也存在于土壤里和動(dòng)植物有機(jī)體里。動(dòng)物骨骼的主要成分是磷酸鈣。鈣也是植物的營(yíng)養(yǎng)元素之一。

【08】工業(yè)上用電解熔融的氯化鈣來(lái)冶煉鈣，電解時(shí)陰極上析出金屬鈣：

【09】鈣主要用來(lái)制造合金，含有1%鈣的鉛合金，是一種重要的軸承材料。

鈣的化合物

1、氧化鈣CaO

【10】氧化鈣俗名叫生石灰，或簡(jiǎn)稱石灰，是一種白色固體。它由碳酸鈣強(qiáng)熱分解而得：

【11】工業(yè)上用石灰石在窯內(nèi)煅燒，大量生產(chǎn)生石灰。

【12】氧化鈣極易跟水起反應(yīng)（叫做石灰的消化或熟化），生成氫氧化鈣：

【13】石灰消化時(shí)放出大量的熱，因此有大量水蒸氣逸出（參看第一冊(cè)圖5·1)【山注，化1-5-02圖5·1，傳送門CV20779206】，生成的氫氧化鈣是白色粉末狀固體。石灰消化后體積增大很多。因此在運(yùn)輸石灰時(shí)，要防止被雨淋濕或著水，否則會(huì)引起船只或其他運(yùn)輸工具著火燃燒或損壞。

【14】由于石灰易跟水化合，有很強(qiáng)的吸濕性，因此可用作干燥劑。

2、氫氧化鈣Ca(OH)?

【15】氫氧化鈣又叫消石灰或熟石灰。它是一種白色粉末狀固體。在水中的溶解度不大，但比氫氧化鎂大些。把氫氧化鈣放在水里，攪動(dòng)后得到一種乳白色的液體，這是氫氧化鈣的顆粒在石灰水里生成的懸濁液，叫做石灰乳。石灰乳靜置若干時(shí)后，懸浮的顆粒會(huì)逐漸下沉，上部澄清的液體是氫氧化鈣的飽和溶液，叫做石灰水。

【16】氫氧化鈣是中等強(qiáng)度的堿，它在水溶液里能電離生成鈣離子和氫氧根離子：

【17】但由于氫氧化鈣的溶解度不大，因此溶液里電離生成的OH?離子的濃度不可能很大，它的堿性要比氫氧化鈉和氫氧化鉀弱得多。

【18】氫氧化鈣具有一切可溶性堿的通性，它容易跟二氧化碳（酸性氧化物）發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣沉淀，使澄清的石灰水變得渾濁：

【19】這個(gè)反應(yīng)通常用來(lái)檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w（參看第一冊(cè)§3-4）【山注，化1-3-04第13段，傳送門CV20562699】。由于空氣里含有二氧化碳，因此盛石灰水的試劑瓶用畢后，必須立即把塞子蓋緊。

【20】生石灰和消石灰是重要的建筑材料。消石灰、砂和水的混和物稱做“三合土”，在建筑上用來(lái)粘合磚石。三合土粘合磚石后，在空氣里它一方面漸漸失去水分，一方面吸收空氣中的二氧化碳，使消石灰變成碳酸鈣晶體而結(jié)成硬塊。攙入砂可以增加硬度并使結(jié)成的硬塊變成多孔性，以增加粘合的堅(jiān)固性。

【21】生石灰和消石灰也是農(nóng)業(yè)上常用的“石灰肥料”。石灰肥料雖不能直接供給植物以營(yíng)養(yǎng)元素，但它能降低酸性土壤的酸性，并能改進(jìn)土壤的結(jié)構(gòu)和增高土壤的肥力。它還能促使某些微生物的繁殖，加速土壤里含氮有機(jī)物的分解，成為易被植物吸收的養(yǎng)料。在施用石灰肥料時(shí)，應(yīng)該注意不和氨態(tài)氮肥同時(shí)使用。因?yàn)榘睉B(tài)氮肥遇到消石灰時(shí)，容易生成氨氣而逸散到空氣里去（參看第二冊(cè)§5-8）【山注，化2-5-08第09段，傳送門CV21782790】，從而使所用的氯肥失去肥效。

【22】生石灰和消石灰還可以用來(lái)防治農(nóng)作物的病蟲(chóng)害，配制殺蟲(chóng)劑如波爾多液和石灰硫黃合劑等。

3、碳化鈣CaC?

【23】碳化鈣俗稱“電石”，工業(yè)上用焦炭在電爐(3000℃)里還原生石灰而制得：

【24】純粹的碳化鈣應(yīng)為無(wú)色透明的固體，工業(yè)上用的“電石”因含有雜質(zhì)，一般是暗灰色的粗松堅(jiān)硬物質(zhì)。碳化鈣遇水立即發(fā)生反應(yīng)，生成乙炔（俗名“電石氣”）和氫氧化鈣：

【25】碳化鈣是一種重要的工業(yè)原料。

4、鈣鹽

(1)碳酸鈣CaCO?

【26】碳酸鈣是自然界里分布最廣的一種碳酸鹽。純凈的碳酸鈣是一種白色粉末狀的物質(zhì)，它的性質(zhì)和碳酸鎂十分相似。碳酸鈣不溶于水，但如果水中已溶有多量的二氧化碳，則能使之溶解，生成可溶性的碳酸氫鈣：

【27】天然產(chǎn)的碳酸鈣如石灰石、大理石和白堊等是重要的建筑材料（參看第一冊(cè)§3-5）【山注，化1-3-05，傳送門CV20563564】。石灰石可用作煉鐵時(shí)的熔劑（§5-4）以及制造生石灰、二氧化碳、玻璃等。在輾米時(shí)加入少量磨細(xì)的石灰石粉末可以防止米粒的破裂【嵓語(yǔ)，好奇怪的生活小妙招，原理難道是石灰石粉末可分?jǐn)倝毫?，從而防止?yīng)力集中壓壞米粒】。

(2)硫酸鈣CaSO?

【28】石膏是天然產(chǎn)的含有2個(gè)分子結(jié)晶水的硫酸鈣CaSO?·2H?O。把石膏煅燒到180℃，就失去結(jié)晶水的3/4而成燒石膏(CaSO?)?·H?O。燒石膏能跟水化合重新變成石膏，很快硬化，體積并稍稍膨脹：

【29】因此燒石膏可以用來(lái)塑石膏像、制石膏模型和在外科上用作固定繃帶等。

【30】如果把石膏加熱到200℃以上，它將失去全部結(jié)晶水而成無(wú)水硫酸鈣，稱做“過(guò)燒石膏”或“焦石膏”，它不能再吸水而硬化，因此不能用來(lái)塑像或制其它模型。

習(xí)題3-3

1、哪些實(shí)驗(yàn)事實(shí)可以證明鈣比鎂更加活動(dòng)？

2、試從原子結(jié)構(gòu)來(lái)解釋鈣和鎂的化學(xué)活動(dòng)性不及鉀和鈉。

3、寫出鈣跟氧、氯、疏化合的化學(xué)方程式，指出在這些反應(yīng)里哪一種是氧化劑，哪一種是還原劑。

4、試用化學(xué)方程式表示下列各步反應(yīng)：Ca→CaO→Ca(OH)?→CaCO?→Ca(HCO?)?→CaCO?→CaCl?→Ca

5、

(1)生石灰為什么能用作干操劑？能用它來(lái)干燥哪些氣體，舉出二個(gè)例子。[提示：被干燥的氣體不能跟氫氧化鈣或氧化鈣發(fā)生反應(yīng)]

(2)生石灰在運(yùn)輸或貯存時(shí)，遇到水會(huì)引起火災(zāi)，為什么？

6、用石灰石粉末來(lái)改良一塊酸性土壤，根據(jù)土壤分析的結(jié)果，要加5噸氧化鈣，如果折算成碳酸鈣應(yīng)該加多少噸？如果石灰石含有80%碳酸鈣，問(wèn)需加石灰石粉末多少噸？【碳酸鈣8.93噸，石灰石11.16噸】

7、燒石膏在外科醫(yī)療上用作固定繃帶，是利用它的什么性質(zhì)？

8、試說(shuō)出下列各組物質(zhì)的區(qū)別：

(1)石膏、燒石膏、過(guò)燒石膏；

(2)生石灰、消石灰、石灰水、石灰乳。

9、現(xiàn)有四種白色粉末，已知它們是碳酸鈣、氫氧化鈣、氯化鈣和硫酸鈣，試用化學(xué)方法一一鑒別。[提示：參見(jiàn)習(xí)題2·3第12題，可用如下方式解答]

10、實(shí)驗(yàn)室里用石灰石跟鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，現(xiàn)用含有碳酸鈣80%的石灰石250克，問(wèn)能跟濃度為20%的鹽酸多少克起反應(yīng)？又能生成多少升二氧化碳（在標(biāo)準(zhǔn)狀況下）？【730克20%的鹽酸，44.8升二氧化碳】