钙离子
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 化学式 | Ca²⁺ |
| 电荷 | +2 |
| 摩尔质量 | 40.08 g/mol |
| 电子构型 | [Ar]（失去 4s² 两个电子） |
| 离子半径 | 约 100 pm |
| 溶液颜色 | 无色 |
钙是地壳中含量第 5 的元素，主要以下列形式存在：
| 物质 | 化学式 | 类别 |
|---|---|---|
| 石灰石、大理石、白垩 | CaCO₃ | 盐（碳酸盐） |
| 石膏 | CaSO₄·2H₂O | 盐（硫酸盐） |
| 磷灰石 | Ca₃(PO₄)₂ | 盐（磷酸盐） |
| 骨骼与牙齿 | 主要无机成分是 Ca₃(PO₄)₂ | 盐 |
天然水中溶解的 Ca²⁺ 与 Mg²⁺ 是硬水的成因：钙镁含量高的水叫硬水，烧水时析出 CaCO₃ 水垢，且不易与肥皂起泡。
| 反应 | 方程式 | 现象 |
|---|---|---|
| 与碳酸根 | Ca²⁺ + CO₃²⁻ → CaCO₃↓ | 白色沉淀，溶于稀盐酸冒气泡 |
| 与硫酸根 | Ca²⁺ + SO₄²⁻ → CaSO₄ | 微溶，浓度高时析出白色沉淀 |
| 与碱 | Ca²⁺ + 2OH⁻ → Ca(OH)₂↓ | Ca(OH)₂ 微溶，仅在浓溶液或加热时沉淀 |
| 与碳酸氢根（加热） | Ca²⁺ + 2HCO₃⁻ —Δ→ CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O | 水垢形成的原理 |
焰色反应：用洁净铂丝蘸取试样，在无色火焰上灼烧，火焰呈砖红色即含钙。
注意焰色反应是物理变化（电子跃迁发光），不是化学变化。
与钙有关的化合物
Section titled “与钙有关的化合物”钙形成的化合物不都是盐，下面按类别分开列，避免混淆。
钙盐（Ca²⁺ + 酸根）
Section titled “钙盐（Ca²⁺ + 酸根）”| 化合物 | 化学式 | 溶解性 | 俗名 / 用途 |
|---|---|---|---|
| 碳酸钙 | CaCO₃ | 难溶 | 石灰石、大理石、贝壳 |
| 硫酸钙 | CaSO₄·2H₂O | 微溶 | 石膏；加热失水成熟石膏 |
| 磷酸钙 | Ca₃(PO₄)₂ | 难溶 | 骨骼、牙齿、磷肥 |
| 氯化钙 | CaCl₂ | 可溶 | 干燥剂、融雪剂 |
| 硝酸钙 | Ca(NO₃)₂ | 可溶 | 氮肥 |
「盐」的定义：由金属阳离子（或铵根） 和酸根离子组成的化合物。所以 CaCl₂、CaCO₃ 是盐。
钙的碱（含 OH⁻）
Section titled “钙的碱（含 OH⁻）”| 化合物 | 化学式 | 溶解性 | 俗名 / 用途 |
|---|---|---|---|
| 氢氧化钙 | Ca(OH)₂ | 微溶 | 熟石灰、消石灰；澄清溶液即石灰水 |
| 用于检验 CO₂、改良酸性土壤、配波尔多液 |
Ca(OH)₂ 是碱，不是盐。 判断依据：它电离出的阴离子全部是 OH⁻。
| 化合物 | 化学式 | 类别 | 俗名 / 用途 |
|---|---|---|---|
| 氧化钙 | CaO | 碱性氧化物 | 生石灰；干燥剂、制熟石灰 |
CaO 是氧化物，既不是盐也不是碱。 它是碱性氧化物 —— 能与酸反应生成盐和水：
三者的转化关系
Section titled “三者的转化关系”CaCO₃ —高温→ CaO —加水→ Ca(OH)₂ —通CO₂→ CaCO₃ 盐 氧化物 碱 盐这是高中最经典的「钙三角」，注意每一步都跨越了不同的物质类别。