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钙的化学性质相关知识内容

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钙是一种金属元素,符号Ca,在化学元素周期表中位于第4周期、第IIA族,常温下呈银白色晶体。下面给大家带来一些关于钙的化学性质相关知识内容,希望对大家有所帮助。

一.钙的化学性质

加热时与大多数非金属直接反应,如与硫、氮、碳、氢反应生成硫化钙CaS、氮化钙Ca3N2、碳化钙CaC2和氢化钙CaH2。加热时与二氧化碳反应。

化学性质活泼,在空气中表面上能形成一层氧化物或氮化物薄膜,可减缓进一步腐蚀。可跟氧化合生成氧化钙,跟氮化合生成氮化钙Ca3N2,跟氟、氯、溴、碘等化合生成相应卤化物,跟氢气在400℃催化剂作用下生成氢化钙。常温下跟水反应生成氢氧化钙并放出氢气,跟盐酸稀硫酸等反应生成盐和氢气,跟碳在高温下反应生成碳化钙CaC2。加热时几乎能还原所有金属氧化物,在熔融时也能还原许多金属氯化物。

化合物:钙的重要化合物有氢化钙、氧化钙、过氧化钙、氯化钙、氟化钙、碳化钙、氢氧化钙、氰氨化钙、碳酸钙、次氯酸钙、硫酸钙等。钙与液氨反应生成Ca(NH3)6,是一种具金属光泽的导电固体;钙离子可以生成螯合物[CaEDTA]2-(EDTA为乙二胺四乙酸),钙离子与含有N、O配原子的化合物可生成配合物,与冠醚、穴醚生成大环配合物。氟化钙CaF2为白色晶体或粉末,密度3.18克/立方厘米,熔点1,418℃,沸点2,533.4℃,难溶于水,溶于强浓无机酸放出氟化氢。自然界的氟化钙矿物为萤石或氟石,常呈灰、黄、绿、紫等色。工业上常用氢氧化钙与氢氟酸中和制备氟化钙;用水吸收生产钙镁磷肥时的废气再用石灰乳中和,亦可制得氟化钙。过氧化钙CaO2为黄白色晶体,属四方晶系,密度2.9克/立方厘米,加热至275℃爆炸分解;易潮解,微溶于水,与稀硫酸反应生成过氧化氢。向氯化钙水溶液加入过氧化氢和氨水,或将氢氧化钙、氯化铵溶于水,再加入过氧化氢,两反应皆在0℃左右进行,并析出CaO2·8H2O晶体;在150~200℃脱水干燥,可得到无水过氧化钙。

二.与钙的有关化学方程式

Ca+2HCl=CaCl2+H2↑(置换反应)

N2+3Ca=Ca3N2(化合反应)

3C+CaO=CaC2+CO ↑(氧化还原反应)

CO2+Ca(OH)2(过量)=CaCO3↓+H2O(复分解反应)

2CO2(过量)+Ca(OH)2=Ca(HCO3)2(化合反应)

SO2+Ca(OH)2===CaSO3↓+H2O(复分解反应)

SO3+Ca(OH)2=CaSO4+H2O(复分解反应)

2HNO3+CaCO3=Ca(NO3)2+H2O+CO2 ↑(复分解反应)

2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(氧化还原反应)

CaH2+2H2O=Ca(OH)2+2H2↑(氧化还原反应)

2HF+CaCl2=CaF2+2HCl(复分解反应)

SiO2+CaO=CaSiO3(化合反应)

SiO2+CaCO3=高温=CaSiO3+CO2↑(复分解反应)

Ca(HCO3)2=加热=CaCO3+H2O+CO2 ↑(分解反应)

CaCO3=高温=CaO+CO2↑(分解反应)

三.制备方法

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

1.电解法将干燥后的无水氯化钙投入电解槽内,用氧炔焰喷熔电解槽内阳极(石墨)旁的原料,即开冷却水,将阴极(圆钢)放下,接触料液表面,通入电流。使熔融的料液流向阴极接通电路。待原料大部分熔融后继续再加新料,直到离槽沿2~3 cm,温度正常为止。 金属钙沉积在阴极上,电流为350~450 A,电压为20~25 V,在敲击阴极上沉积的金属钙以前,应将电流降低50~100A。待敲下的金属钙放入油中后,阴极再接触电解质液面,再使电流升高50~100 A,为保持电解槽温度,应陆续加料。氯气由阳极逸出,回收利用。

CaCl2=(通电)Ca+Cl2↑(得到钙与副产品氯气。)

2.钙可由电解法及铝热还原法制得。电解氯化钙的熔融盐,产品的纯度仅为90%。 热还原法是用铝在高温下还原氧化钙,产品纯度较高(99%)。其工艺过程也比较简单,是近几年采用的方法。 首先由CaCO3焙烧制得CaO。铝最好是小颗粒或薄片。氧化钙与铝的摩尔比为3∶2。配料混合后制成料坯。手动油压机的压力可低于制造镁硅料坯的压力。

3.金属钙可采用在780~800℃电解熔融氯化钙。电解槽可以为石墨坩埚,阳极采用石墨,以铁棒或石墨棒为阴极。阴极的电流密度保持100A/cm2。随着金属钙的析出,将阴极逐渐提高。金属钙上遮盖了一层在空气中凝固了的熔融氯化钙而防止氧化。制得钙纯度为98%~99%,杂质为铁、硅、铝、痕量的炭和若干氯。

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