【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的备注。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

(资料图片仅供参考)

第三章碱土金属

§3-3钙

钙的性质

1、钙的物理性质

【01】钙也是一种银白色的轻金属，它的熔点是848℃，硬度比镁稍大。

2、钙的化学性质

【02】钙的化学性质和镁相似，但活动性比镁更强，这从下面的一些事实可以说明。

【03】(1)钙比镁更容易被氧化。钙露置在空气里，表面上很快就蒙上一层松脆的氧化钙。这层氧化物很疏松，对内部的金属不能起保护作用，所以钙必须保存在密闭的容器里。钙在空气里加热时，也能燃烧，并放出大量的热，火焰呈砖红色。同时也有少量氮化钙Ca₃N₂生成：

【04】(2)钙跟卤素、硫、氮等非金属元素化合都比镁容易。钙还能跟磷直接化合生成磷化钙：

【05】(3)钙跟水的反应比镁跟水的反应要剧烈。钙在冷水里就能起猛烈反应，生成氢氧化钙并放出氢气：

钙在自然界里的存在，钙的冶炼和用途

【06】钙在自然界里也都以化合态存在。它不仅分布很广，而且含量很大，地壳中钙的含量占第五位(3.25%)。分布最广的钙的化合物是碳酸钙CaCO₃，石灰石、白垩、大理石等是不纯的碳酸钙，方解石和冰洲石则是比较纯净的碳酸钙。此外如石膏CaSO₄·2H₂O、萤石CaF₂、磷灰石以及纤核磷灰石等，也都是钙的矿物。

【07】钙的化合物也存在于土壤里和动植物有机体里。动物骨骼的主要成分是磷酸钙。钙也是植物的营养元素之一。

【08】工业上用电解熔融的氯化钙来冶炼钙，电解时阴极上析出金属钙：

【09】钙主要用来制造合金，含有1%钙的铅合金，是一种重要的轴承材料。

钙的化合物

1、氧化钙CaO

【10】氧化钙俗名叫生石灰，或简称石灰，是一种白色固体。它由碳酸钙强热分解而得：

【11】工业上用石灰石在窑内煅烧，大量生产生石灰。

【12】氧化钙极易跟水起反应（叫做石灰的消化或熟化），生成氢氧化钙：

【13】石灰消化时放出大量的热，因此有大量水蒸气逸出（参看第一册图5·1)【山注，化1-5-02图5·1，传送门CV20779206】，生成的氢氧化钙是白色粉末状固体。石灰消化后体积增大很多。因此在运输石灰时，要防止被雨淋湿或着水，否则会引起船只或其他运输工具着火燃烧或损坏。

【14】由于石灰易跟水化合，有很强的吸湿性，因此可用作干燥剂。

2、氢氧化钙Ca(OH)₂

【15】氢氧化钙又叫消石灰或熟石灰。它是一种白色粉末状固体。在水中的溶解度不大，但比氢氧化镁大些。把氢氧化钙放在水里，搅动后得到一种乳白色的液体，这是氢氧化钙的颗粒在石灰水里生成的悬浊液，叫做石灰乳。石灰乳静置若干时后，悬浮的颗粒会逐渐下沉，上部澄清的液体是氢氧化钙的饱和溶液，叫做石灰水。

【16】氢氧化钙是中等强度的碱，它在水溶液里能电离生成钙离子和氢氧根离子：

【17】但由于氢氧化钙的溶解度不大，因此溶液里电离生成的OH⁻离子的浓度不可能很大，它的碱性要比氢氧化钠和氢氧化钾弱得多。

【18】氢氧化钙具有一切可溶性碱的通性，它容易跟二氧化碳（酸性氧化物）发生反应，生成碳酸钙沉淀，使澄清的石灰水变得浑浊：

【19】这个反应通常用来检验二氧化碳气体（参看第一册§3-4）【山注，化1-3-04第13段，传送门CV20562699】。由于空气里含有二氧化碳，因此盛石灰水的试剂瓶用毕后，必须立即把塞子盖紧。

【20】生石灰和消石灰是重要的建筑材料。消石灰、砂和水的混和物称做“三合土”，在建筑上用来粘合砖石。三合土粘合砖石后，在空气里它一方面渐渐失去水分，一方面吸收空气中的二氧化碳，使消石灰变成碳酸钙晶体而结成硬块。搀入砂可以增加硬度并使结成的硬块变成多孔性，以增加粘合的坚固性。

【21】生石灰和消石灰也是农业上常用的“石灰肥料”。石灰肥料虽不能直接供给植物以营养元素，但它能降低酸性土壤的酸性，并能改进土壤的结构和增高土壤的肥力。它还能促使某些微生物的繁殖，加速土壤里含氮有机物的分解，成为易被植物吸收的养料。在施用石灰肥料时，应该注意不和氨态氮肥同时使用。因为氨态氮肥遇到消石灰时，容易生成氨气而逸散到空气里去（参看第二册§5-8）【山注，化2-5-08第09段，传送门CV21782790】，从而使所用的氯肥失去肥效。

【22】生石灰和消石灰还可以用来防治农作物的病虫害，配制杀虫剂如波尔多液和石灰硫黄合剂等。

3、碳化钙CaC₂

【23】碳化钙俗称“电石”，工业上用焦炭在电炉(3000℃)里还原生石灰而制得：

【24】纯粹的碳化钙应为无色透明的固体，工业上用的“电石”因含有杂质，一般是暗灰色的粗松坚硬物质。碳化钙遇水立即发生反应，生成乙炔（俗名“电石气”）和氢氧化钙：

【25】碳化钙是一种重要的工业原料。

4、钙盐

(1)碳酸钙CaCO₃

【26】碳酸钙是自然界里分布最广的一种碳酸盐。纯净的碳酸钙是一种白色粉末状的物质，它的性质和碳酸镁十分相似。碳酸钙不溶于水，但如果水中已溶有多量的二氧化碳，则能使之溶解，生成可溶性的碳酸氢钙：

【27】天然产的碳酸钙如石灰石、大理石和白垩等是重要的建筑材料（参看第一册§3-5）【山注，化1-3-05，传送门CV20563564】。石灰石可用作炼铁时的熔剂（§5-4）以及制造生石灰、二氧化碳、玻璃等。在辗米时加入少量磨细的石灰石粉末可以防止米粒的破裂【嵓语，好奇怪的生活小妙招，原理难道是石灰石粉末可分摊压力，从而防止应力集中压坏米粒】。

(2)硫酸钙CaSO₄

【28】石膏是天然产的含有2个分子结晶水的硫酸钙CaSO₄·2H₂O。把石膏煅烧到180℃，就失去结晶水的3/4而成烧石膏(CaSO₄)₂·H₂O。烧石膏能跟水化合重新变成石膏，很快硬化，体积并稍稍膨胀：

【29】因此烧石膏可以用来塑石膏像、制石膏模型和在外科上用作固定绷带等。

【30】如果把石膏加热到200℃以上，它将失去全部结晶水而成无水硫酸钙，称做“过烧石膏”或“焦石膏”，它不能再吸水而硬化，因此不能用来塑像或制其它模型。