沉降系数

人教版九年级化学全册笔记初中化学详细知识大全

作者:高中数理化教师之家 / 关注公众号:dqing2237  发布:2019-11-01

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绪言
化学的概念:化学是研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的科学。
目前人类发现的元素只有一百多种,但人类发现和合成的物质已超过3000万种。
到了近代,英国科学家道尔顿提出了近代原子学说;意大利物理学家、化学家阿伏伽德罗提出了分子的概念。
原子论和分子学说的创立,奠定了近代化学的基础。
1869年,俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律并编制出元素周期表。
第一单元 走进化学世界
第一节 物质的变化和性质
一、物理变化和化学变化
物理变化
化学变化
定 义
没有生成其他物质的变化叫物理变化
生成其他物质的变化叫化学变化
常见现象
物质的状态、形状可能发生变化,可能有发光、放热等现象出现
颜色改变、放出气体、生成沉淀等,并吸热、放热、发光等
本质区别
是否有新物质生成
实 质
构成物质的分子是否发生变化
联 系
发生化学变化时一定同时发生物理变化,而发生物理变化时不一定同时发生化学变化。
石墨变金刚石的变化是化学变化。
“日照香炉生紫烟,遥看瀑布挂前川”指的是物理变化。
二、物理性质和化学性质
物理性质
化学性质
定 义
物质不需要发生化学变化就可以表现出来的性质
物质在化学变化中表现出来的性质
实 例
颜色、状态、气味;硬度、密度、燃点、沸点、熔点、溶解性、挥发性、导电性等
可燃性、氧化性、还原性、稳定性、活泼性、酸性、碱性、毒性等
区 别
这种性质是否需要经过化学变化才能表现出来
氮气和稀有气体可以做保护气。这虽然不包含化学变化,但利用了它们的化学性质(稳定性)。
第二节 化学是一门以实验为基础的科学
一、蜡烛
石蜡不溶于水,石蜡密度小于水。
蜡烛燃烧时的火焰分三层,包括外焰、中焰和内焰。用一火柴梗平放入火焰中发现两端先碳化,说明外焰温度最高。
点燃蜡烛后,用干冷烧杯罩在火焰上方,烧杯内壁有水珠生成,说明蜡烛燃烧产生水;向烧杯中倒入澄清石灰水,澄清石灰水变浑浊,说明蜡烛燃烧产生二氧化碳。
熄灭蜡烛时产生的白烟是凝固的石蜡蒸气。
蜡烛燃烧的表达式:石蜡+氧气二氧化碳+水 C25H32+33O225CO2+16H2O
二、做“对人体吸入的空气和呼出的气体的探究”实验时,最重要的是做对比实验。
第三节 走进化学实验室
托盘天平的使用
托盘天平的精确度是0.1g,即用天平测量出的物体质量只能精确到小数点后一位。
托盘天平由托盘、指针、游码、标尺、分度盘和平衡螺母组成。
物理使用方法(给物体测质量):
将天平水平放置,游码放在标尺的零刻度处,调节平衡螺母,使天平平衡。
将物放在左盘,砝码放在右盘。砝码必须用镊子夹取(防止砝码生锈造成称量的误差),先加质量大的砝码,后加质量小的砝码,最后移动游码,直到天平平衡为止。
记录所加砝码和游码的质量。
称量完毕后,应把砝码放回砝码盒中,把游码移回0处。
化学使用方法(给质量取物体):
将天平水平放置,游码放在标尺的零刻度处,调节平衡螺母,使天平平衡。
如果药品是粉末,在天平左右盘各放一张大小、质量相同的纸。如果药品易潮解或具有腐蚀性,在天平上放玻璃器皿。(可以先放后调平衡,这样就不用记录它们的质量)
用镊子夹取砝码并放在右盘,移动游码,使天平的读数等于要称量的药品的质量。
在左盘上添加药品,使天平平衡。如果天平不平衡,只能在左盘添加或减少药品,不能动砝码或游码。
称量完毕后,应把砝码放回砝码盒中,把游码移回0处。
“左物右码”时,物质的质量=砝码的质量+游码的示数;“左码右物”,物质的质量=砝码的质量-游码的示数。“左码右物”的做法虽然也能称出物质的质量,但是这种做法是错误的。
称量干燥的固体物品时,在两边托盘中各放一张大小、质量相同的纸,在纸上称量。潮湿的或具有腐蚀性的药品(如氢氧化钠),放在加盖的玻璃器皿(如小烧杯、表面皿)中称量。
仪器的连接
把玻璃管插入带孔橡皮塞:先把要插入塞子的玻璃的一端用水润湿,然后稍稍用力转动,使它插入。
连接玻璃管和胶皮管:先把玻璃管口用水润湿,然后稍稍用力即可把玻璃管插入胶皮管。
在容器口塞橡皮塞:应把橡皮塞慢慢转动塞进容器口。切不可把容器放在桌上再使劲塞进塞子,以免压破容器。
需要用力的事情都要由右手来做。
实验室药品取用规则
不能用手接触药品,不要把鼻孔凑到容器口去闻药品的气味,不得尝任何药品的味道。
注意节约药品。应该严格按照实验规定的用量取用药品。如果没有说明用量,一般应该按最少量(1~2mL)取用液体。固体只需盖满试管底部。
实验剩余的药品既不能放回原瓶,也不要随意丢弃,更不要拿出实验室,要放入指定的容器内。
固体药品的取用
固体药品通常保存在广口瓶里。
固体粉末一般用药匙或纸槽取用。操作时先使试管倾斜,把药匙小心地送至试管底部,然后使试管直立。(“一倾、二送、三直立”)
块状药品一般用镊子夹取。操作时先横放容器,把药品或金属颗粒放入容器口以后,再把容器慢慢竖立起来,使药品或金属颗粒缓缓地滑到容器的底部,以免打破容器。(“一横、二放、三慢竖”)
用过的药匙或镊子要立刻用干净的纸擦拭干净。
液体药品的取用
液体药品通常盛放在细口瓶中。广口瓶、细口瓶等都经过磨砂处理,目的是增大容器的气密性。
取用不定量(较多)液体——直接倾倒使用时的注意事项(括号内为操作的目的):a. 细口瓶的瓶塞必须倒放在桌面上【防止药品腐蚀实验台或污染药品】;b. 瓶口必须紧挨试管口,并且缓缓地倒【防止药液损失】;c. 细口瓶贴标签的一面必须朝向手心处【防止药液洒出腐蚀标签】;d. 倒完液体后,要立即盖紧瓶塞,并把瓶子放回原处,标签朝向外面【防止药品潮解、变质】。
取用不定量(较少)液体——使用胶头滴管使用时的注意事项(括号内为操作的目的):a. 应在容器的正上方垂直滴入;胶头滴管不要接触容器壁【防止沾污试管或污染试剂】;b. 取液后的滴管,应保持橡胶胶帽在上,不要平放或倒置【防止液体倒流,沾污试剂或腐蚀橡胶胶帽】;c. 用过的试管要立即用清水冲洗干净;但滴瓶上的滴管不能用水冲洗,也不能交叉使用。
取用一定量的液体——使用量筒使用时的注意事项:a. 当向量筒中倾倒液体接近所需刻度时,停止倾倒,余下部分用胶头滴管滴加药液至所需刻度线;b. 读数时量筒必须放平稳,视线与量筒内液体的凹液面的最低处保持水平【读数时若仰视,则读数偏低;读数时若俯视,则读数偏高——倒液体时仰视,则量取的液体偏多;倒液体时俯视,则量取的液体偏少】。
物质的加热
使用酒精灯时的注意事项(括号内为操作的目的)a. 绝对禁止向燃着的酒精灯里添加酒精【防止失火】;b. 绝对禁止用酒精灯引燃另一只酒精灯,应该用火柴点燃【防止失火】;c. 用完酒精灯后,必须用灯帽盖灭,不可用嘴去吹【以免引起灯内酒精燃烧,发生危险】;d. 如果洒出的酒精在桌上燃烧起来,应立刻用湿抹布扑盖。e. 酒精灯内酒精含量不能少于酒精灯容量的1/4,也不能多于酒精灯容量的2/3。
用于加热的仪器液体:试管、蒸发皿、锥形瓶、烧杯、烧瓶(使用后三者加热时需要石棉网)。固体:试管、蒸发皿、燃烧匙。
给试管加热的注意事项(括号内为操作的目的)a. 试管外壁不能有水【防止试管炸裂】;b. 加热时要有试管夹。夹持试管时,应将试管夹从试管底部往上套,夹持部位在距试管口近1/3处,握住试管夹的长柄,不要把拇指按在短柄上;c. 如果加热固体,试管口应略向下倾斜【防止冷凝水回流到热的试管底部使试管炸裂】;如果加热液体,试管口要向上倾斜,与桌面成45°角。d. 如果加热液体,液体体积不能超过试管容积的1/3【防止液体沸腾时溅出伤人】;e. 加热时先预热,使试管在火焰上移动,待试管均匀受热后,再将火焰固定在盛放药品的部位加热【防止试管炸裂】。f. 试管底部不能和酒精灯的灯芯接触【防止试管炸裂】;g. 烧得很热的试管不能用冷水立即冲洗【防止试管炸裂】;h. 加热时试管不要对着有人的方向【防止液体沸腾时溅出伤人】。i. 加热完毕时要将试管夹从试管口取出;
洗涤仪器
洗涤方法:先将试管内的废液倒入废液缸中,再注入试管容积的1/2的水,振荡后把水倒掉,这样连洗几次。如果内壁附有不易洗掉的物质,要用试管刷刷洗。
试管刷:刷洗时须转动或上下移动试管刷,但用力不能过猛,以防试管损坏。
仪器洗干净的标准:洗过的玻璃仪器内壁附着的水既不聚成水滴,也不成股流下时,表示仪器已洗干净。
仪器洗干净后,不能乱放,要倒插在试管架上晾干。
特殊情况
如果玻璃仪器中附有油脂,先用热的纯碱溶液或洗衣粉洗涤,再用水冲洗。
如果玻璃仪器中附有难溶于水的碱、碱性氧化物、碳酸盐,先用稀盐酸溶解,再用水冲洗。
闻气体的方法:用手在瓶口轻轻扇动,仅使极少量的气体进入鼻孔。
几种药品的存放
白磷放在水中。有人说因为有水,所以白磷要放在细口瓶中,这是错误的说法。
浓硫酸、浓盐酸用磨口瓶盖严。浓硝酸用棕色磨口瓶盖严。浓硫酸具有吸水性,浓盐酸、浓硝酸具有挥发性,浓硝酸见光易分解。
硝酸银溶液存放在棕色试剂瓶中。(硝酸银溶液见光易分解。)
固体氢氧化钠、氢氧化钾应密封于干燥容器中,并用橡胶塞密封,不能用玻璃塞。固体氢氧化钠、氢氧化钾具有吸水性,容易潮解。碱能与玻璃反应,使带有玻璃塞的瓶子难以打开。
金属钾、钠、钙存放在煤油中。(金属钾、钠、钙非常活泼,能与空气中的氧气反应)
意外事故的处理
失火:用湿抹布或沙子盖灭。
如果不慎将浓硫酸沾到衣服或皮肤上,应立即用大量水冲洗,然后涂上3%~5%的碳酸氢钠溶液。稀硫酸沾到衣服或皮肤上也要处理,否则稀硫酸的水分蒸发,会变成浓硫酸。
如果不慎将碱液滴到皮肤上,要用较多的水冲洗,然后再涂上硼酸溶液。
生石灰沾在皮肤上,要先用布擦去,再用大量水冲洗。
留心实验的具体操作和注意事项!考试总有这样一道题:给出几个实验操作的图片,然后辨别正误。
第二单元 我们周围的空气
第一节 空气
拉瓦锡测定空气成分的实验
二百多年前,法国化学家拉瓦锡通过实验,得出了空气由氧气和氮气组成,其中氧气约占空气总体积的1/5的结论。实验中涉及的化学方程式有:2Hg+O22HgO和2HgO2Hg+O2↑。
测定空气中氧气含量的实验【实验原理】4P+5O22P2O5
【实验装置】如右图所示。弹簧夹关闭。集气瓶内加入少量水,并做上记号。
【实验步骤】① 连接装置,并检查装置的气密性。
② 点燃燃烧匙内的红磷,立即伸入集气瓶中,并塞紧塞子。
③ 待红磷熄灭并冷却后,打开弹簧夹。
【实验现象】① 红磷燃烧,产生大量白烟;② 放热;③ 冷却后打开弹簧夹,水沿着导管进入集气瓶中,进入集气瓶内水的体积约占集气瓶空气总体积的1/5。
【实验结论】① 红磷燃烧消耗空气中的氧气,生成五氧化二磷固体;② 空气中氧气的体积约占空气总体积的1/5。
【注意事项】
红磷必须过量。如果红磷的量不足,集气瓶内的氧气没有被完全消耗,测量结果会偏小。
装置气密性要好。如果装置的气密性不好,集气瓶外的空气进入集气瓶,测量结果会偏小。
导管中要注满水。否则当红磷燃烧并冷却后,进入的水会有一部分残留在试管中,导致测量结果偏小。
冷却后再打开弹簧夹,否则测量结果偏小。
如果弹簧夹未夹紧,或者塞塞子的动作太慢,测量结果会偏大。
在集气瓶底加水的目的:吸收有毒的五氧化二磷。
不要用木炭或硫代替红磷!原因:木炭和硫燃烧尽管消耗气体,但是产生了新的气体,气体体积不变,容器内压强几乎不变,水面不会有变化。
如果预先在集气瓶内放入氢氧化钠溶液,就可以用木炭或硫代替红磷进行实验。
不要用镁代替红磷!原因:镁在空气中燃烧时能与氮气和二氧化碳发生反应,这样不仅消耗氧气,还消耗了氮气和二氧化碳,使测量结果偏大。
空气的成分
气体
氮气
氧气
稀有气体
二氧化碳
其他气体和杂质
体积分数
78%
21%
0.94%
0.03%
0.03%
混合物和纯净物
混合物
纯净物
定义
两种或多种物质混合而成的物质叫混合物。
只由一种物质组成的物质叫纯净物。
特点
组成混合物的各种成分之间没有发生化学反应,它们各自保持着原来的性质。
纯净物可以用化学式来表示。但是,绝对纯净的物质是没有的。
常见实例
空气、溶液、合金、铁锈、加碘盐、天然气、自来水、矿泉水等
能用化学式表示的所有物质
冰水混合物、水蒸气、铜锈也是纯净物
空气是一种宝贵的资源
氮气【物理性质】无色无味的气体,不易溶于水,密度比空气的密度略小。【化学性质】化学性质不活泼,一般情况下不能支持燃烧,不能供给动植物呼吸。【用途】① 制硝酸和化肥的重要原料(这一点可以证明空气中含有氮气);② 用作保护气(焊接金属时作保护气、灯泡充氮延长使用寿命、食物充氮防腐);③ 医疗上在液氮冷冻麻醉条件下做手术;④ 超导材料在液氮的低温条件下显示超导性能。
稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙的总称)【物理性质】没有颜色,没有气味的气体,难溶于水。通电时能发出不同颜色的光。【化学性质】化学性质很不活泼。所以稀有气体又叫做惰性气体。【用途】① 用作保护气(焊接金属时作保护气、灯泡中充入稀有气体使灯泡耐用);② 用作光源(如航标灯、强照明灯、闪光灯、霓虹灯等);③ 用于激光技术;④ 氦气可作冷却剂;⑤ 氙气可作麻醉剂。
空气污染和防治
空气污染的污染物是有害气体和烟尘。污染源包括煤、石油等化石燃料燃烧产生的二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳(三大有害气体),还包括工业废气等方面。
计入空气污染指数的项目为:二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物和臭氧等。
空气污染的危害:造成世界三大环境问题(温室效应、臭氧层破坏、酸雨)、损害人体健康、破坏生态平衡、影响作物生长、破坏生态平衡等。
防治空气污染:加强大气质量监测;改善环境状况;减少使用化石燃料;使用清洁能源;积极植树、造林、种草;禁止露天焚烧垃圾等。
绿色化学
绿色化学又称环境友好化学,其核心是利用化学原理从源头上消除污染。绿色化学的主要特点是:① 充分利用资源和能源,采用无毒、无害的原料;② 在无毒、无害的条件下进行反应,以减少向环境排放废物;③ 提高原子的利用率,力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳,实现“零排放”;④ 生产有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。
第二姐 氧气
氧气的性质【物理性质】密度略大于空气的密度。不易溶于水。气态的氧是无色无味的,液态氧和固态氧是淡蓝色的。【化学性质】氧气化学性质比较活泼。氧气具有助燃性和氧化性。
氧气的检验方法:把一根带火星的木条伸入集气瓶中,如果带火星的木条复燃,证明是氧气。
氧气与常见物质发生的反应
物质
反应现象
化学方程式(表达式)

产生大量白烟、放热
4P+5O22P2O5
木炭
① 木炭在空气中燃烧时持续红热,无烟无焰;木炭在氧气中剧烈燃烧,并发出白光
② 放热、生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
C+O2CO2

① 在空气中燃烧发出淡蓝色火焰,在氧气中燃烧发出蓝紫色火焰
② 放热、生成有刺激性气味的气体
S+ O2SO2
氢气
① 纯净的氢气在空气中燃烧,产生淡蓝色火焰
② 放热、生成能使无水硫酸铜变蓝的液体
2H2+O22H2O

铁在氧气中剧烈燃烧,火星四射,放热,生成黑色固体
3Fe+2O2Fe3O4

铝在氧气中燃烧,发出耀眼的白光,放热,生成白色固体
4Al+3O22Al2O3
铝在空气中与氧气反应,表面形成致密的氧化膜
4Al+3O2=2Al2O3

镁在空气中燃烧,发出耀眼的白光、放热、生成白色粉末
2Mg+O22MgO

红色的固体逐渐变成黑色
2Cu+O22CuO

银白色液体逐渐变成红色
2Hg+O22HgO
一氧化碳
产生蓝色火焰,放热,生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
2CO+O22CO2
甲烷
产生明亮的蓝色火焰,放热,产生能使无水硫酸铜变蓝的液体,生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
CH4+2O2CO2+2H2O
蜡烛
火焰发出白光,放热,产生能使无水硫酸铜变蓝的液体,生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
石蜡+氧气水+二氧化碳
探究实验
木炭燃烧实验【实验操作】用坩埚钳夹取一小块木炭,在酒精灯上加热到发红,插入到盛有集气瓶的氧气中(由瓶口向下缓慢插入),观察木炭在氧气里燃烧的现象。燃烧停止后,取出坩埚钳,向集气瓶中加入少量澄清的石灰水,振荡,观察现象。【实验现象】木炭在空气中燃烧时持续红热,无烟无焰;在氧气中燃烧更旺,发出白光。向集气瓶中加入少量澄清的石灰水后,澄清的石灰水变浑浊。【化学方程式】C+O2CO2【注意事项】木炭应该由上向下缓慢伸进盛有氧气的集气瓶中,原因:为了保证有充足的氧气支持木炭燃烧,防止木炭燃烧生成的二氧化碳使木炭熄灭,确保实验成功。
硫燃烧实验【实验操作】在燃烧匙里放少量硫,在酒精灯上点燃,然后把盛有燃着硫的燃烧匙由上向下缓慢伸进盛有氧气的集气瓶中,分别观察硫在空气中和在氧气中燃烧的现象。【实验现象】硫在空气中燃烧发出淡蓝色火焰,在氧气中燃烧发出蓝紫色火焰。生成一种有刺激性气味的气体。【化学方程式】S+ O2SO2【注意事项】在集气瓶中加入少量的氢氧化钠溶液,可以吸收有毒的二氧化硫,防止造成空气污染。
细铁丝在氧气中燃烧的实验【实验操作】把光亮的细铁丝盘成螺旋状,下端系一根火柴,点燃火柴,待火柴快燃尽时,由上向下缓慢插入盛有氧气的集气瓶中(集气瓶底部要先放少量水或铺一薄层细沙)。【实验现象】细铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射,生成一种黑色固体。【化学方程式】3Fe+2O2Fe3O4【注意事项】① 用砂纸把细铁丝磨成光亮的银白色,是为了除去细铁丝表面的杂质。② 将细铁丝盘成螺旋状,是为了增大细铁丝与氧气的接触面积。③ 把细铁丝绕在火柴上,是为了引燃细铁丝,使细铁丝的温度达到着火点。④ 待火柴快燃尽时才缓慢插入盛有氧气的集气瓶中,是为了防止火柴燃烧时消耗氧气,保证有充足的氧气与细铁丝反应。⑤ 由上向下缓慢伸进盛有氧气的集气瓶中是为了防止细铁丝燃烧时放热使氧气从集气瓶口逸出,保证有充足的氧气与细铁丝反应。⑥ 集气瓶里要预先装少量水或在瓶底铺上一薄层细沙,是为了防止灼热的生成物溅落使集气瓶瓶底炸裂。
化合反应和分解反应
化合反应:由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应。
分解反应:由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应叫做分解反应。
化合反应的特点是“多变一”,分解反应的特点是“一变多”。
氧化反应
氧化反应:物质跟氧发生的反应属于氧化反应。它不属于基本反应类型。
氧化还原反应与四大基本反应的关系:
氧化反应包括剧烈氧化和缓慢氧化。剧烈氧化会发光、放热,如燃烧、爆炸;缓慢氧化放热较少,但不会发光,如动植物呼吸、食物的腐败、酒和醋的酿造、农家肥料的腐熟等。
第三节 制取氧气
气体制取装置
气体发生装置
反应物和反应条件的特征:反应物中有固体和液体,反应不需要加热。
装置气密性的检查方法:在导管出口处套上橡皮塞,用弹簧夹夹紧橡皮塞,从漏斗中加水。如果液面稳定后水面不下降,则表明装置气密性良好。
要根据实际情况选择(a)(b)(c)(d)四种装置。
如果使用长颈漏斗,注意长颈漏斗的下端管口应插入液面以下,形成液封,防止生成的气体从长颈漏斗逸出。使用分液漏斗时无需考虑这个问题。
选择装置时,要选择带有橡皮塞的直管。(a)装置使用单孔橡皮塞,(b)(c)(d)装置使用双孔橡皮塞。
固体药品通过锥形瓶口加入,液体药品通过分液漏斗加入。
装置(a)的特点:装置简单,适用于制取少量的气体;容易造成气体泄漏,增加药品不太方便。
装置(b)的特点:便于随时添加药品。
装置(c)的特点:可以控制反应速率。
装置(d)的特点:可以控制反应的发生和停止。(希望停止反应时,用弹簧夹夹住橡皮管。这时由于试管内的气压大于外界大气压,试管内的液面会下降)
反应物和反应条件的特征:反应物都是固体,反应需要加热。
装置气密性的检查方法:将导气管的出口浸没在水中,双手紧握试管。如果水中出现气泡,说明装置气密性良好。(原理:气体的热胀冷缩)
加热时的注意事项:
选择装置时,要选择带有橡皮塞的弯管。
绝对禁止向燃着的酒精灯内添加酒精。
绝对禁止用燃着的酒精灯引燃另一只酒精灯。
禁止用嘴吹灭酒精灯。加热结束时,酒精灯的火焰应该用灯帽盖灭。
铁夹应夹在试管的中上部,大约是距试管口1/3处。
药品要斜铺在在试管底部,便于均匀受热。
试管口要略向下倾斜,防止冷凝水回流热的试管底部使试管炸裂。
试管内导管应稍露出胶塞即可。如果太长,不利于气体排出。
停止反应时,应先把导管从水槽中移出,再熄灭酒精灯,防止水槽中的水被倒吸入热的试管中,使试管炸裂。
加热固体制备气体的装置(见上图①)
固液混合在常温下反应制备气体的装置(见上图②)
气体收集装置适用情况:气体密度小于空气(相对分子质量小于29),且不与空气中的成分反应。
要求:导管伸入集气瓶底,以利于排净空气。
密度和空气接近的气体,不宜用排空气法收集。
暂存气体时,需要盖上毛玻璃片并将集气瓶倒放在桌面上。
适用情况:气体密度大于空气(相对分子质量大于29),且不与空气中的成分反应。
要求:导管伸入集气瓶底,以利于排净空气。
密度和空气接近的气体,不宜用排空气法收集。
暂存气体时,只需将集气瓶正放在桌面上,盖上毛玻璃片就可以了。
适用情况:收集的气体不溶或难溶于水,且不与水反应。
注意事项:
集气瓶中不能留有气泡,否则收集到的气体不纯。
应当等到气泡连续均匀地放出后再收集气体,否则收集到的气体不纯。
在气泡连续均匀放出之前,导气管管口不应伸入到集气瓶口。
如果瓶口出现气泡,说明气体收集满。
如果需要较干燥的气体,请不要使用排水法。
气体收集完毕后,要在水下把玻璃片盖在集气瓶口上,否则收集到的气体不纯。
收集完毕后,如果收集的气体的密度比空气大,集气瓶口应该朝上;如果收集的气体的密度比空气小,集气瓶口应该朝下。排水法收集气体的装置(见右图)向上排空气法收集气体的装置(见右图)
向下排空气法收集气体的装置(见右图)
导气管属于发生装置。把导气管画在收集装置中,是为了更好地说明问题。
实验室制取氧气
加热高锰酸钾制取氧气
反应原理:2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
发生装置:由于反应物是固体,反应需要加热,所以选择加热固体制备气体的装置。
收集装置:由于氧气不易溶于水,且不与水发生化学反应,所以可以选择排水法收集气体的装置。由于氧气的密度比空气大,且不与空气中的成分发生化学反应,所以可以选择向上排空气法收集气体的装置。
步骤:
① 查:检查装置的气密性。
② 装:将高锰酸钾装入干燥的试管,并在试管口放一团棉花,并用带导管的橡皮塞塞紧试管。
③ 定:将试管固定在铁架台上。
④ 点:点燃酒精灯,试管均匀受热后,就使酒精灯固定在试管底部加热。
⑤ 收:根据所选的收集装置来确定气体的收集方法。
⑥ 移:把导管移出水槽。
⑦ 熄:熄灭酒精灯。
验满:(用排水法收集)如果集气瓶口有气泡出现,说明气体收集满了。(用向上排空气法收集)将带火星的木条放在集气瓶口,如果带火星的木条复燃,说明氧气收集满了。
检验:将带火星的木条伸入到集气瓶内,如果带火星的木条复燃,说明是氧气。
注意事项:
停止反应时,应先把导管从水槽中移出,再熄灭酒精灯,防止水槽中的水被倒吸入热的试管中,使试管炸裂。
加热高锰酸钾时,试管口要放一团棉花,防止高锰酸钾被吹入导管,使导管堵塞。
棉花不要离高锰酸钾太近,否则会导致发生装置爆炸。
分解过氧化氢溶液制取氧气
反应原理:2H2O22H2O+O2↑(催化剂可换成硫酸铜溶液)
发生装置:由于反应物是固体和液体,反应不需要加热,所以选择固液混合在常温下制取气体的装置。
收集装置:由于氧气不易溶于水,且不与水发生化学反应,所以可以选择排水法收集气体的装置。由于氧气的密度比空气大,且不与空气中的成分发生化学反应,所以可以选择向上排空气法收集气体的装置。
验满:(用排水法收集)如果集气瓶口有气泡出现,说明气体收集满了。(用向上排空气法收集)将带火星的木条放在集气瓶口,如果带火星的木条复燃,说明氧气收集满了。
检验:将带火星的木条伸入到集气瓶内,如果带火星的木条复燃,说明是氧气。
不能用加热过氧化氢溶液的方法制取氧气!因为加热过氧化氢溶液时,过氧化氢分解产生的氧气和水蒸气一起逸出,水蒸气的干扰会使带火星的木条不能复燃。
加热氯酸钾制取氧气
反应原理:2KClO32KCl+3O2↑
发生装置和收集装置:和加热高锰酸钾制取氧气的装置相同。
验满:(用排水法收集)如果集气瓶口有气泡出现,说明气体收集满了。(用向上排空气法收集)将带火星的木条放在集气瓶口,如果带火星的木条复燃,说明氧气收集满了。
检验:将带火星的木条伸入到集气瓶内,如果带火星的木条复燃,说明是氧气。
催化剂
在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。
催化剂只能改变化学反应的速率,不能改变化学反应的产率。
催化剂在化学反应前后不改变,其反应过程中有可能改变。
不同的化学反应有不同的催化剂,同一化学反应也可能有几种催化剂。
生物体内的酶属于催化剂。
氧气的工业制法
实验室制取氧气属于化学变化,工业制取氧气属于物理变化,这是二者的根本区别。
空气中约含21%的氧气,是制取氧气的廉价易得的原料。
第一种制法(分离液态空气法):在低温、加压的条件下,气态空气变为液态。由于液态氮的沸点比液态氧的沸点低,在-196℃的情况下,液态氮蒸发,剩下的就是液态氧。通常我们把氧气贮存在蓝色的钢瓶里。
第二种制法:利用膜分离技术,在一定压力下,让空气通过具有富集氧气功能的薄膜,可得到含氧量较高的富氧空气。
第三单元 自然界的水
第一节 水的组成
水的物理性质
纯净的水是没有颜色、没有气味、没有味道的液体。在101kPa时,水的凝固点是0℃,沸点是100℃,4℃时密度最大,为1g/mL。
水的电解实验(实验装置如右图)【实验现象】
① 通电后,电极上有气泡产生。通电一段时间后,两个试管内汇集了一些气体,与正极相连的试管内的气体体积小,与负极相连的试管内的气体体积大,体积比约为1:2,质量比约为8:1。
② 与正极相连的试管内的气体可以使带火星的木条复燃;与负极相连的试管内的气体移近火焰时,气体能够燃烧,火焰呈淡蓝色。
【实验结论】
① 水在通电的条件下,发生了分解反应,生成氢气和氧气:2H2O2H2↑+O2↑;
② 水是由氢、氧两种元素组成的(在反应前后,参与反应的元素种类没有变化);
③ 化学反应中,分子可分,原子不可分。
【注意事项】
① 通电时,必须使用直流电。
② 预先在水中加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸可以增强水的导电性。
③ 负极产生的是氢气,正极产生的是氧气。
物质的分类
第二节 分子和原子
分子和原子的异同
分子
原子
定义
分子是保持物质化学性质的最小粒子。
原子是化学变化中的最小粒子。
性质
质量小、体积小;不断运动;有间隔;同种粒子的化学性质相同。
联系
分子是由原子构成的。分子、原子都是构成物质的微粒。
区别
在化学变化中,分子可以再分,而原子不可以再分。
备注
所有金属、稀有气体、金刚石(石墨)和硅是由原子构成的,其他大多数物质是由分子构成的。
在受热的情况下,粒子能量增大,运动速率加快。
物体的热胀冷缩现象,原因是构成物质的粒子的间隔受热时增大,遇冷时缩小。
气体容易压缩是因为构成气体的粒子的间隔较大。
不同液体混合后总体积小于原体积的和,说明粒子间是有间隔的。
一种物质如果由分子构成,那么保持它化学性质的最小粒子是分子;如果它由原子构成,那么保持它化学性质的最小粒子是原子。
验证分子运动的探究实验【实验操作】如右图,取适量的酚酞溶液,分别倒入A、B两个小烧杯中,另取一个小烧杯C,加入约5mL浓氨水。用一个大烧杯罩住A、C两个小烧杯,烧杯B置于大烧杯外。观察现象。
【实验现象】烧杯A中的酚酞溶液由上至下逐渐变红。
【实验结论】分子是不断运动的。
【注意事项】浓氨水显碱性,能使酚酞溶液变红。浓氨水具有挥发性,能挥发出氨气。
从微观角度解释问题
用分子观点解释由分子构成的物质的物理变化和化学变化物理变化:没有新分子生成的变化。(水蒸发时水分子的间隔变大,但水分子本身没有变化,故为物理变化)化学变化:分子本身发生变化,有新分子生成的变化。(电解水时水分子变成了新物质的分子,故为化学变化)
纯净物和混合物(由分子构成的物质)的区别:纯净物由同种分子构成,混合物由不同种分子构成。
分子和原子的联系:分子是由原子构成的,同种原子结合成单质分子,不同种原子结合成化合物分子。
分子和原子的本质区别:在化学变化中,分子可以再分,而原子不能再分。
化学变化的实质:在化学变化过程中,分子裂变成原子,原子重新组合,形成新物质的分子。
物质的组成
宏观角度:水是由氢元素和氧元素组成的。铁是由铁元素组成的。
微观角度:水是由水分子构成的(水的化学性质由水分子保持)。水分子由氢原子和氧原子构成。1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成。铁是由铁原子构成的(铁的化学性质由铁原子保持)。
水在化学变化中的最小粒子是氢原子和氧原子。
物质、元素用于宏观角度分析问题,分子、原子、离子用于在微观角度分析问题。宏观和微观不可以混淆。
第三节 水的净化
水的净化方法
过滤:把不溶于液体的固体物质与液体分离。具体操作见“二、过滤”。
吸附沉降:常用明矾、活性炭对水中的杂质吸附而沉降。
明矾是一种常用的净水剂,它溶于水后生成的胶状物可以对悬浮杂质吸附沉降,以达到净水的目的。
活性炭具有疏松多孔的结构,可以吸附水中的悬浮物,也可以吸附溶于水的色素和异味。但需要注意的是,活性炭不能吸附钙、镁化合物,活性炭不能降低水的硬度。
活性炭净水器的入水口在净水器的下面,可以使净水效果更好。
蒸馏:除去水中可溶性杂质的方法,净化程度相对较高,得到的蒸馏水可以看成是纯净物。
杀菌:在水中加入适量的药物进行杀菌、消毒。如漂白粉、氯气(Cl2)、二氧化氯(ClO2)等。
净化方法
除去不溶于水的杂质
除去可溶于水的杂质
降低水的硬度
净化程度
静置沉淀

×
×




过滤

×
×
吸附


×
蒸馏



自来水厂净水时,需要经过沉淀、过滤、吸附、投药消毒的步骤,但是没有蒸馏和煮沸的步骤。在净化水的方法中,只有投药消毒属于化学变化,其余都属于物理变化。
过滤(见下图)
【实验器材】带铁圈的铁架台、漏斗、玻璃棒、烧杯【注意事项】操作时注意“一贴、二低、三靠”。“一贴”:滤纸紧贴漏斗内壁,用少量水润湿滤纸并使滤纸与漏斗壁之间没有气泡(保证过滤效率)。“二低”:滤纸低于漏斗边缘、滤液低于滤纸边缘(否则被过滤的液体会直接从滤纸与漏斗之间的间隙流到漏斗下的接受器中,使滤液浑浊)。“三靠”:烧杯紧靠玻璃棒(玻璃棒的作用:引流,使液体沿玻璃棒流进过滤器)、玻璃棒紧靠三层滤纸、漏斗下端管口紧靠烧杯内壁(使滤液沿烧杯壁流下,防止滴下的液滴四处迸溅)。过滤时先过滤上层清液,后过滤下层浊液。若先过滤下层浊液,滤纸上将会残留着大量不溶性杂质,再过滤上层清液时,不溶物会阻碍清液的通过,影响过滤速度。
如果两次过滤之后滤液仍然浑浊,原因可能是滤纸破损或过滤时液面高于滤纸边缘。
硬水的软化
硬水:含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫做硬水。软水:不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫软水。
硬水和软水的区分方法:分别取少量的软水和硬水于试管中,滴加等量的肥皂水,振荡。有较多泡沫产生的水是软水;泡沫很少,产生浮渣的水是硬水。
硬水在加热或长久放置时会有水垢生成,化学方程式为:Ca(HCO3)2=CaCO3↓+H2O+CO2↑硬水的危害:① 用硬水洗涤衣物,既浪费肥皂又洗不干净衣物,时间长了还会使衣物变硬。② 锅炉用水硬度高了十分危险,因为锅炉内结垢之后不仅浪费燃料,而且会使锅炉内管道局部过热,易引起管道变形或损坏,严重时还可能引起爆炸。③ 长时间饮用硬水有害健康。
硬水的软化方法:煮沸和蒸馏。制取蒸馏水的装置如右图所示。注意:① 在烧瓶底部要加几粒沸石(或碎瓷片)以防加热时出现暴沸。② 加热前按照图3连接好装置,使各连接部分严密不透气。③ 加热烧瓶时不要使液体沸腾得太剧烈,以防液体通过导管直接流到试管里。④ 弃去开始馏出的部分液体,收集到10mL左右蒸馏水时,停止加热。
第四节 爱护水资源
水资源现状
地球表面约71%被水覆盖着。但淡水只约占全球水储量的2.53%,其中大部分还分布在两极和高山的冰雪及永久冻土,难以利用;可利用的只约占其中的30.4%。
海水中含量最多的物质是水(H2O),含量最多的元素是氧元素,最多的金属元素是钠元素。
我国水资源的现状是分布不均,人均不足。
水资源紧张的原因:一方面人类生活、生产的用水量不断增加,另一方面未经处理的废水、废物和生活污水的任意排放及农药、化肥的不合理施用等造成的水体污染,加剧了可利用水的减少,使原本已紧张的水资源更显短缺。
爱护水资源——一方面要节约用水,另一方面要防止水体污染
节约用水的一些具体措施:
提高水的利用效率。
使用新技术,改革工艺和改变习惯。
污水处理之后,循环利用。
“一水多用”,如使用“中水”(生活污水处理后,达到一定水质标准的非饮用水)洗车、使用淘米水浇花等。
防止水体污染的一些具体措施:
不使用含磷洗衣粉。
工业“三废”要进行综合利用和经处理后再排放。
农业上提倡使用农家肥,合理使用化肥和农药。
以预防为主,治理为辅。
第五节 氢气
物理性质:无色无味的气体,难溶于水。密度比空气小,是相同条件下密度最小的气体。
化学性质:
可燃性:2H2+O22H2O氢气燃烧时发出淡蓝色火焰,放出热量,并有水珠产生。
还原性:H2+CuOCu+H2O黑色的氧化铜在氢气中加热逐渐变成红色,并有水珠产生。
实验室制取氢气
反应原理:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
反应物的选择:选用锌粒和稀硫酸。
不使用稀盐酸,因为:盐酸易挥发,使制得的氢气中含有氯化氢气体。
不用镁是因为反应速度太快,不用铁是因为反应速度太慢。
发生装置和收集装置:发生装置同分解过氧化氢制取氧气的发生装置;收集装置可选择排水法收集气体的装置或向下排空气法收集气体的装置。
用排空气法收集氢气时,不能验满!用排水法收集氢气时,如果集气瓶口出现气泡,说明氢气收集满。
在点燃氢气前,一定要检验氢气的纯度。
可燃性气体的验纯方法:用排水法收集一试管可燃气体,用拇指堵住试管口移近火焰点燃。如果气体较纯,气体将会安静地燃烧,并发出“噗”声;如果气体不纯,会发出尖锐爆鸣声。
如果验纯时发现气体不纯,需要再收集再检验时,必须对试管进行处理(用拇指在试管口堵住一会或更换试管),以免发生爆炸。
检验:点燃。纯净的氢气能够安静地燃烧,发出淡蓝色火焰;而不纯的氢气在燃烧时会发出尖锐的爆鸣声。
氢气能源的优点:① 以水为原料,来源广泛;② 热值高,放热多;③ 生成物是水,毫无污染;④ 可以再生。
目前氢能源存在的问题:制取成本高、贮存和运输困难。
氢气被认为是最清洁的燃料。
任何可燃气体或可燃的粉尘如果跟空气充分混合,遇火时都有可能发生爆炸。
第四单元 物质构成的奥秘
第一节 原子的构成
原子的构成原子一般是由质子、中子和电子构成,有的原子不一定有中子,质子数也不一定等于中子数。原子的种类由核电荷数(质子数)决定。
构成原子的各种粒子间的关系在原子中,原子序数=核电荷数=核内质子数=核外电子数。由于原子核所带的正电荷与核外电子所带的负电荷的电量相等,电性相反,所以原子整体不显电性。
相对原子质量以一种碳原子(碳12)质量的1/12(1.66×10-27kg)为标准,其他原子的质量跟它相比较所得到的比,作为这种原子的相对原子质量,符号为Ar。相对原子质量是通过比较得出的比值,单位为“1”。原子中质子和中子的质量接近碳原子质量的1/12,而电子的质量约为质子质量的1/1836,可以忽略不计,所以原子的质量集中在原子核上,即相对原子质量≈质子数+中子数
第二节 元素
定义:元素就是具有相同电荷数(即核内电子数)的一类原子的总称。元素与原子的区别和联系:
元素
原子
区别
只表示一类原子的总称;只表示种类,不论个数,是宏观概念
原子是微观概念,既表示种类,又表示数量含义
化学变化中元素种类不变,但形态可能变化
化学变化中,原子种类和数量不变,但最外层电子数可能变化
联系
元素是同一类原子的总称,原子是构成元素的基本单元
元素之最地壳中含量(质量分数)排在前五位的元素:氧、硅、铝、铁、钙地壳中含量最多的金属元素:铝地壳中含量最多的非金属元素:氧生物细胞中含量最多的元素:氧人体中含量最多的金属元素:钙
元素的分类:金属元素、非金属元素、稀有气体元素
元素符号:元素用元素符号表示。元素符号是用元素拉丁文名称的第一个字母表示的,如果第一个字母相同,则再附加一个小写字母加以区别。
元素符号的意义:元素符号不仅表示一种元素,还表示这种元素的一个原子。如果物质由原子构成,元素符号还可以表示一种物质。如果元素符号前加上系数,就只表示该原子的个数,只具有微观意义。如:H表示氢元素、1个氢原子。2H表示2个氢原子。Cu表示铜元素、一个铜原子、金属铜。
描述物质宏观组成和微观构成:① 宏观组成(描述物质的组成时用元素叙述):铁是由铁元素组成的。二氧化碳是由碳元素、氧元素组成的。② 微观构成(描述物质的构成时用分子、原子、离子叙述)铁是由铁原子构成的。二氧化碳是由二氧化碳分子构成的。(描述分子的构成时用原子叙述)1个二氧化碳分子是由1个碳原子和2个氧原子构成的。
元素周期表:元素周期表的每一横行叫做一个周期,共7个周期;每一纵行叫做一个族,共16个族。周期的变化规律:从左到右,原子序数由少变多。除第一周期以外,每一周期都是以金属元素开始,逐渐过渡到非金属元素,最后以稀有气体元素结束,从左到右金属性逐渐减弱。同一周期元素的原子的电子层数相等。
第三节 离子
核外电子的排布在含有很多电子的原子里,电子的能量并不相同,能量高的通常在离核较远的区域运动,能量低的电子通常在离核较近的区域运动,就像分了层一样。这样的运动,我们称为分层运动或分层排布。现在发现的元素,原子核外电子最少的有1层,最多的有7层。电子层序数越大,层内电子的能量越大,离原子核距离越远。规律:① 核外电子总是尽先排在能量最低的电子层里,第一层排满才能排第二层,第二层排满才能排第三层。② 每个电子层最多能容纳2n2个电子(n为层序数,第一层n=1,第二层n=2)。③ 最外层电子数不超过8个(第一层为最外层时,不超过2个)。
原子结构示意图:一个氯原子的原子结构示意图如下
元素的种类① 金属元素:原子的最外层电子数一般少于4个(是不稳定结构),在化学变化中易失去最外层电子,而使次外层成为最外层,形成稳定结构。这种性质叫做金属性。② 非金属元素:原子的最外层电子数一般多于或等于4个(是不稳定结构),在化学变化中易获得电子,而使最外层达到8电子的稳定结构。这种性质叫做非金属性。③ 稀有气体元素:原子的最外层有8个电子(He为2个),为相对稳定结构。
元素类别
最外层电子数
得失电子趋势
性质
结论
金属元素
<4
易失去最外层电子(形成阳离子)
易发生化学反应
元素的化学性质由最外层电子数决定。
非金属元素
≥4(H:1)
易获得电子使最外层达到8电子的稳定结构(形成阴离子)
稀有气体元素
=8(He:2)
难得失电子(为相对稳定结构)
极难发生化学反应
离子的形成:带电的原子或原子团叫做离子。在化学反应中,金属元素原子失去最外层电子,非金属元素原子得到电子,从而使参加反应的原子带上电荷。带电荷的原子叫做离子。带正电荷的原子叫做阳离子,带负电荷的原子叫做阴离子。阴、阳离子由于静电作用互相吸引,结合形成稳定的、不带电性的化合物。
离子内质子数不等于核外电子数,离子的最外层电子一般是8(氢是0)个电子的稳定结构。原子通过得失电子变成离子,离子也可以通过得失电子变回原子。
离子符号离子用离子符号表示:在原子团或元素符号的右上角标出离子所带的电荷的多少及电荷的正负(数字在前,符号在后),当离子所带电荷数为1时,1可以不写。如Na+(钠离子)、Ca2+(钙离子)、H+(氢离子)、Cl-(氯离子)、O2-(氧离子)、OH-(氢氧根离子)等。离子符号表示的意义:Mg2+表示1个镁离子带2个单位的负电荷。2O2-表示2个氧离子。离子符号只有微观含义,没有宏观含义。
一定带正电的粒子:质子、原子核、阳离子一定带负电的粒子:电子、阴离子不带电的粒子有:中子、原子、分子
物质与其构成粒子之间的关系:① 原子直接构成物质。如汞、金刚石直接由原子构成。② 金属元素原子和非金属元素原子分别形成阳离子和阴离子。如氯化钠是由氯离子和钠离子构成的。③ 非金属元素离子和非金属元素离子各提供电子形成共用电子对,结合成分子。如氧气是由氧分子构成的。
第四节 化学式与化合价
化学式:用元素符号和数字组合来表示物质组成的式子。
化学式(如H2O)的意义:表示一种物质(宏观意义)——表示水这种物质;表示一个分子(微观意义)——表示1个水分子;表示某物质是由什么元素组成的(宏观意义)——表示水是由氢元素、氧元素组成;表示某物质是由什么粒子构成(微观意义)——表示水由水分子构成;表示某物质的分子由什么粒子构成(微观意义)——表示1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成;
化学式的写法:书写化合物的化学式时,首先要弄清以下两点:① 这种物质由哪种物质组成;② 化合物中各元素的原子个数比是多少。
化合价:元素化合价是一个原子在化合时表现出来的性质。在元素符号或原子团的上方标出化合价,“+”、“-”写在前,数字写在后。
化合价的一般规律:金属元素跟非金属元素化合时,金属元素显正价,非金属元素显负价。氧元素通常显-2价,氢元素通常显+1价。在化合物里正负化合价的代数和为0。在单质中元素的化合价为0。同一元素在不同物质里可显不同的化合价。在同一种物质里,同一元素也可显不同的化合价(如NH4NO3)。
+5 -2
根据化合价写化学式:“正价前,负价后,十字交叉右下处,化简才是原子数”。如P2O5 → P2O5
-3 +5
数字的意义:① 元素符号前的数字表示几个某原子。如2H中的“2”表示2个氢原子。② 化学式前的数字表示几个某分子。如2H2O中的“2”表示2个水分子。③ 元素符号右下角数字表示一个某分子或离子中有几个某原子。如CO2中的“2”表示1个二氧化碳分子中有2个氧原子。④ 元素符号右上角的数字表示一个某离子中带几个单位的正或负电荷。如Fe3+中的“3”表示1个铁离子带3个单位的正电荷。⑤ 元素符号正上方数字表示某元素的化合价。如Fe表示铁元素的化合价是+3。
+3
根据化学式进行计算(计算时要注意式子的化学意义)
相对分子质量=(相对原子质量×原子个数)之和
组成元素的质量比=(相对原子质量×原子个数)之比在计算时要注意标清元素的顺序。
原子个数之比=(元素质量÷相对原子质量)之比
化合物中某元素的质量分数=
某元素的质量=某化合物的质量×某元素质量分数=【例】多少吨的氧化亚铁(FeO)中所含铁元素质量和100t中氧化铁所含铁元素的质量相同?解:设需氧化铁的质量为x。答:需氧化亚铁的质量为90t。【注意】列方程时所设未知数不能带有单位。
某元素的质量=某混合物的质量×纯度×某元素质量分数某元素的质量=【例】现在有一种化肥,主要成分是硝酸铵,测得其含氮量为34.3%(杂质不含氮),求这种化肥的纯度。解:设该化肥的质量为100g,该化肥的纯度为a%。答:这种化肥的纯度为98%。【注意】① 设这种氮肥的质量是为了使方程有化学意义。② 纯度是百分数,不能小于0%,也不能大于100%。纯度是未知数时,表示纯度的字母后要跟上百分号。
有一瓶不纯的硝酸铵(NH4NO3)样品,经分析其中的含氮量为37%,则所含杂质可能是:A. (NH4)2SO4B. CO(NH2)2 C. NH4Cl D. NH4HCO3【分析】解这道题需要三个要素:最大数、中间数、最小数(指含氮量)。三者之间的关系为:最大数>中间数>最小数。这里的37%是求出的平均含氮量,是中间数。接下来算出NH4NO3中的含氮量:35%。由于35%<37%,所以应该是最小数。然后算出四个候选答案中每个化合物的含氮量,它是最大数,数值应该大于37%。在这里只有CO(NH2)2的含氮量为46.7%,超过了37%,成为最大值。所以最后答案应该是B。
附表1 一些常见元素的名称、符号和相对原子质量
元素名称
元素符号
相对原子质量
元素名称
元素符号
相对原子质量
元素名称
元素符号
相对原子质量

H
1

Al
27

Fe
56

He
4

Si
28

Cu
63.5

C
12

P
31

Zn
65

N
14

S
32

Ag
108

O
16

Cl
35.5

Ba
137

F
19

Ar
40

Pt
195

Ne
20

K
39

Au
197

Na
23

Ca
40

Hg
201

Mg
24

Mn
35

I
127
附表2 一些常见元素、根的化合价和离子符号
元素和根的名称
元素和根的符号
常见的化合价
离子符号
元素和根的名称
元素和根的符号
常见的化合价
离子符号

K
+1
K+

F
-1
F-

Na
+1
Na+

Cl
-1、+1、+5、+7
Cl-

Ag
+1
Ag+

Br
-1
Br-

Cu
+1、+2
Cu+、Cu2+

N
-3、+2、+3、+4、+5

Ca
+2
Ca2+

O
-2

Mg
+2
Mg2+

S
-2、+4、+6
S2-

Ba
+2
Ba2+

P
-3、+3、+5

Zn
+2
Zn2+

C
+2、+4

Hg
+2
Hg2+

Si
+4

Fe
+2**、+3
Fe2+、Fe3+
氢氧根
OH
-1
OH-

Mn
+2、+4、+6、+7
Mn2+
硝酸根
NO3
-1
NO3-

Al
+3
Al3+
硫酸根
SO4
-2
SO42-

H
+1
H+
碳酸根
CO3
-2
CO32-
铵根
NH4
+1
NH4+
磷酸根
PO4
-3
PO43-
* 亚铁指化合价为+2的铁元素,亚铜指化合价为+1的铜元素。
第五单元 化学方程式
第一节 质量守恒定律
探究实验:质量守恒的探究——白磷燃烧前后质量的测定【实验器材】托盘天平(及砝码)、锥形瓶、玻璃棒、气球【设计实验】① 在底部铺有细沙的锥形瓶中,放入一粒火柴头大小的白磷。② 在锥形瓶口的橡皮塞上安装一根玻璃管,在其上端系牢一个小气球,并使玻璃管下端能与白磷接触。③ 将锥形瓶和玻璃管放在托盘天平上用砝码平衡。④ 取下锥形瓶,将橡皮塞上的玻璃管放到酒精灯火焰上灼烧至红热后,迅速用橡皮塞将锥形瓶塞进,并将白磷引燃。⑤ 待锥形瓶冷却后,重新放到托盘天平上,观察天平是否平衡。【实验现象】白磷燃烧,产生大量的白烟,放出大量的热。天平平衡。【实验结论】反应前各物质的总质量=反应后各物质的总质量。
实验成功的关键:装置的气密性要良好。
玻璃管下端与白磷接触的目的:点燃白磷。
气球的作用:盛装锥形瓶里受热膨胀的空气和五氧化二磷,避免因锥形瓶内压强过大把瓶子弹开。
没有安装气球的后果:橡皮塞被弹开或炸裂锥形瓶。
锥形瓶底部不铺上细沙的后果:锥形瓶炸裂。
探究实验:质量守恒的探究——铁钉跟硫酸铜溶液反应前后质量的测定【实验器材】托盘天平(及砝码)、烧杯。【设计实验】① 在100mL烧杯中加入30mL稀硫酸铜溶液,将几根铁钉用砂纸打磨干净,将盛有硫酸铜溶液的烧杯和铁钉一起放在托盘天平上称量,记录所称的质量m1。② 将铁钉浸到硫酸铜溶液中。待反应一段时间后溶液颜色改变时,将盛有硫酸铜溶液和铁钉的烧杯放在托盘天平上称量,记录所称的质量m2。比较反应前后的质量。【实验现象】铁钉表面附着一层红色物质,溶液由蓝色逐渐变成浅绿色。【实验结论】m1=m2。反应前各物质的总质量=反应后各物质的总质量。【化学方程式】Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
该装置不用密封,因为参加反应和生成的物质中没有气体。
质量守恒定律:参加化学反应的各物质的质量总和,等于反应后生成的各物质的质量总和。
质量守恒定律应用于化学变化,不能应用于物理变化。
质量守恒定律说的是“质量守恒”而不是其他方面的守恒。
化学反应中,各反应物之间要按一定的质量比相互作用,因此参加反应的各物质的质量总和不是任意比例的反应物质量的简单加和。
不参加反应的物质质量及不是生成物的物质质量不能计入“总和”中。
质量守恒的原因:从微观上看,在化学反应前后,原子的种类、数目、质量不变。
质量守恒定律的应用:
求某个反应物或生成物的质量;计算时要考虑是否有气体参加反应,或者生成物中是否有气体,气体的质量不能遗漏。
推断反应物或生成物的组成(化学式);
判断反应物是否全部参加了反应。
化学反应前后:
一定不变——(宏观)反应物和生成物的总质量、元素的种类和质量。一定不变——(微观)原子的种类、数目、质量。
一定改变——(宏观)物质的种类。一定改变——(微观)分子的种类。
可能改变——分子总数。
化学反应类型
四种基本反应类型:① 化合反应——由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应。② 分解反应——由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。③ 置换反应——一种单质和一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应。④ 复分解反应——两种化合物相互交换成分,生成另外两种化合物的反应。
氧化还原反应:氧化反应:物质得到氧的反应属于氧化反应。还原反应:物质失去氧的反应属于还原反应。氧化剂:提供氧的物质还原剂:夺取氧的物质(常见还原剂:H2、C、CO)
中和反应:酸与碱作用生成盐和水的反应。
第二节 如何正确书写化学方程式
化学方程式:用化学式表示化学反应的式子,叫做化学方程式。
化学方程式的意义
质的方面:表明反应物、生成物和反应条件。
量的方面:① 各物质间反应时的微粒个数比; ② 各物质间反应时的质量比。质量比等于化学方程式中各物质的相对分子质量与化学计量数乘积的比。所求质量比不用约分。
化学方程式的读法(意义):以下面的方程式为例2H2 + O2 = 2H2O 4 :32 : 36
氢气和氧气在点燃的条件下反应,生成水。
每2个氢分子和1个氧分子在点燃的条件下恰好完全反应,生成2个水分子。
每4份质量的氢气和32份质量的氧气在点燃的条件下恰好完全反应,生成36份质量的水。
书写化学方程式要遵守的原则:① 必须以客观事实为基础; ② 必须遵守质量守恒定律。
写化学方程式时常出现的错误:
不尊重科学实验,随意臆造化学式或事实上不存在的化学反应。
不遵守质量守恒定律、没有配平或计量数不是最简比。
化学式书写错误。
写错或漏写反应条件。
错标或漏标“↑”(气体生成符号)、“↓”(沉淀符号)。“↑”:如果在反应物中没有气体,而生成物中有气体,那么应该在生成气体的化学式后面标“↑”。“↓”:在初中阶段,只有在溶液中发生反应时生成沉淀,才在生成沉淀的化学式后标“↓”。
配平:在化学式前填上适当的化学计量数,使式子左、右两边的每一种元素的原子个数都相等。
一般情况下,可以按照书98页上介绍的“最小公倍数”法配平。
如果化学方程式中有单质,一般留到最后配平。
配平时一般从最复杂的化学式入手。但配平一氧化碳还原金属氧化物反应的化学方程式时,一般从一氧化碳入手。
刚开始配平,可以让化学计量数是分数。配平结束后“=”两边的化学计量数翻倍,全部变为整数即可。
在刚学化学方程式时,要多做一些练习以熟练配平的方法;学过一段时间之后,要试着把常见的化学方程式背下来(有的时候,上课认真听讲、课后认真写作业对背方程式很有帮助)。
第三节 利用化学方程式的简单计算
例题1:加热分解6g高锰酸钾,可以得到多少克氧气?解:设生成的O2的质量为x。答:加热分解6g高锰酸钾,可以得到0.6g氧气。
【注意】如果没有完全反应,反应物和生成物的质量不能代入计算。只有通过相关数据得知反应完全进行(遇到“充分反应”、“恰好完全反应”、“适量”等话语),这些质量才可能有效。遇到“足量”、“过量”、“一段时间”、“少量”等词语,说明可能不是恰好完全反应。
例题2(利用质量守恒定律计算):将氯酸钾和二氧化锰的混合固体30g加热一段时间,发现剩余固体的质量是20.4g,求参加反应的氯酸钾的质量。解:设参加反应的KClO3的质量为x。答:参加反应的KClO3的质量为24.5g。
【注意】当反应前物质的总质量不等于反应后物质的质量时,说明有气体逸出。
例题3:在做“氢气还原氧化铜”的实验中,将8g氧化铜放入试管中,通入足量的氢气并加热一段时间。再次称量固体时,发现剩余固体的质量为7.2g。问生成铜的质量为多少?
解:设生成Cu的质量为x。参加反应的CuO的质量为
【注意】对于这种题,先要注意(8g-7.2g)并不是生成水的质量,而是参加反应的氧元素的质量。
带杂质的计算见第八单元。
计算时的常见错误:
未知数带有单位。
所设物质的质量包含杂质的质量,或者包含未参加反应的物质的质量。
已知物质的质量没有单位。
化学方程式书写错误或者没有配平(这个错误会使计算题的得分降为1,甚至为0)。
关系式中的数据没有与物质的化学式对齐。
步骤不完整、数值计算错误、所答非所问等在其他学科也能犯的错误。
第六单元 碳和碳的氧化物
第一节 金刚石、石墨和C60
“碳”和“炭”的区别:“碳”指碳元素,不是具体指某种物质;而“炭”指具体的、由碳元素组成的单质。
金刚石、石墨、C60是由碳元素组成的三种不同的单质。所以,在一定条件下,将石墨转化为金刚石的变化是化学变化。
金刚石、石墨的物理性质和用途
化学式
颜色
形状
硬度
导电性
导热性
润滑性
熔点
用途
金刚石
C
无色透明
正八面体
最硬




划玻璃、切割金属、钻探机钻头、制装饰品等
石墨
深灰色、有金属光泽、不透明
细鳞片状
最软之一
优良
良好
良好
电极、铅笔芯、润滑剂等
金刚石是天然存在的最硬的物质。
无定形碳:由石墨的微小晶体和少量杂质构成,没有固定形状。常见的无定形碳:木炭、活性炭、焦炭、炭黑。
颜色、状态
制法
用途
木炭
灰黑色的多孔性固体
木材隔绝空气加强热
燃料、黑火药、制活性炭、冶炼金属
活性炭
灰黑色多孔颗粒状固体
木炭在高温下用水蒸气处理
净化多种气体和液体、作防毒面具
焦炭
浅灰色多孔性固体
烟煤隔绝空气加强热
冶炼金属
炭黑
极细的黑色粉末
含碳物质不完全燃烧
墨、油墨、油漆、鞋油、燃料等,作橡胶制品的填料
木炭、活性炭具有吸附性(物理性质)。活性炭的吸附性更强。
C60分子是一种由60个碳原子构成的分子,它形似足球,这种足球结构的碳分子很稳定。
金刚石、石墨、C60性质不同的原因:碳原子的排列方式不同。
碳的化学性质
单质碳的物理性质各异,而各种单质碳的化学性质却完全相同
在常温下,碳的化学性质不活泼。
碳具有可燃性:C+O2CO2(充分燃烧)2C+O22CO(不充分燃烧)碳在氧气中燃烧的现象:燃烧剧烈,发出白光;放热;生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。
碳具有还原性:C+2CuO2Cu+CO2↑2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑单质碳的还原性可用于冶金工业。
木炭还原氧化铜的实验(见右图)【实验操作】① 把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀,小心地铺放进试管;② 将试管固定在铁架台上。试管口装有通入澄清石灰水的导管;③ 集中加热;④ 过几分钟后,先撤出导气管,待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。【实验现象】澄清的石灰水变浑浊;黑色固体逐渐变成红色。【化学方程式】C+2CuO2Cu+CO2↑
反应开始的标志:澄清的石灰水变浑浊。
在酒精灯上加网罩的目的:使火焰集中并提高温度。
配制混合物时木炭粉应稍过量的目的:防止已经还原的铜被氧气重新氧化。
实验完毕后先熄灭酒精灯的后果:石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。
还原反应:含氧化合物里的氧被夺去的反应,叫做还原反应。木炭是使氧化铜还原为铜的物质,具有还原性。木炭在反应C+2CuO2Cu+CO2↑中作还原剂。
第二节 二氧化碳制取的研究
实验室制取二氧化碳
不用稀硫酸代替稀盐酸的原因:稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙,阻碍反应的继续进行。
不用浓盐酸代替稀盐酸的原因:浓盐酸易挥发,使生成的二氧化碳中混有氯化氢气体而不纯。
不用纯碳酸钙或碳酸钠等代替大理石、石灰石的原因:它们与稀盐酸反应速率太快,不容易控制和收集,且成本较高。
原料:大理石或石灰石、稀盐酸。
反应原理:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
发生装置:同分解过氧化氢溶液制取氧气的发生装置(原因:固体和液体混合,在常温下反应生成气体)
收集装置:向上排空气法收集气体的装置(原因:二氧化碳能溶于水,且密度比空气密度大)
检查装置的气密性:用长颈漏斗插入液面内的气体发生装置,紧闭导气管出口,从漏斗中加水。如果液面稳定后水面下降,则表明漏气;若水面不下降,则表明不漏气。
验满:把燃着的木条放在集气瓶口(不要伸入瓶内),如果火焰熄灭,证明二氧化碳已经收集满了。
检验:把气体通入澄清的石灰水中,如果澄清的石灰水变浑浊,就证明收集的气体是二氧化碳。
净化:如果制取的二氧化碳中混有少量氯化氢气体和水蒸气时,可先将气体通过盛有碳酸氢钠溶液的洗气瓶(除去氯化氢),再通过盛有浓硫酸的洗气瓶(除去水蒸气并进行干燥)。
注意事项见第二单元。
二氧化碳和氧化钙的工业制法:CaCO3CaO+CO2↑
第三节 一氧化碳和二氧化碳
二氧化碳的物理性质及对应的探究实验:
无色无味,常温常压下为气体。
一般情况下,二氧化碳的密度比空气的密度大。【实验操作】如右图(1),将CO2气体慢慢倒入杯中。【实验现象】蜡烛自下而上依次熄灭。【实验分析】二氧化碳气体沿烧杯内壁流下,先聚集在底部,然后逐渐上升,把杯内的空气自下而上排出。【实验结论】① 一般情况下,二氧化碳既不能燃烧,也不能支持燃烧;② 一般情况下,二氧化碳的密度比空气的密度大。
二氧化碳能溶于水。【实验操作】如右上图(2)向一个收集满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约1/3体积的水,立即旋紧瓶盖,振荡。【实验现象】瓶体变瘪。【实验分析】二氧化碳溶于水时,使瓶内的气体体积减小,因而压强减小,外界大气压把瓶子压瘪了。【实验结论】二氧化碳能溶于水。
二氧化碳的化学性质
一般情况下,二氧化碳既不能燃烧,也不能支持燃烧。
二氧化碳不能供给呼吸。(注意:二氧化碳没有毒性)
二氧化碳能与水反应生成碳酸。【实验操作】取四朵用石蕊溶液染成紫色的干燥的纸花。第一朵纸花喷上稀醋酸,第二朵纸花喷上水,第三朵纸花直接放入盛满二氧化碳的集气瓶中,第四朵纸花喷上水之后,再放入盛满二氧化碳的集气瓶中,观察四朵纸花的颜色变化。然后将第四朵纸花取出,小心烘烤,观察现象。【实验现象】① 第一朵小花变红;② 第二朵小花不变色; ③ 第三朵小花不变色; ④ 第四朵小花变红; ⑤ 第四朵小花被烘烤后由红色变成紫色。【实验分析】① 醋酸能使紫色小花变红,说明酸(溶液)可以使紫色石蕊变红;② 水不能使紫色石蕊变红;③ 二氧化碳不能使紫色石蕊变红;④ 二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊变红;⑤ 说明碳酸被分解了。【化学方程式】CO2+H2O=H2CO3和H2CO3=H2O+CO2↑【注意事项】① 第二朵、第三朵纸花可以说明:水不能使紫色石蕊变红,二氧化碳不能使紫色石蕊变红,二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊变红。② 纸花必须是干燥的。如果纸花不是干燥的,那么在把第三朵纸花放入水中时,CO2会与纸花里的水分反应生成碳酸使纸花变红,这样就起不到对照的作用。③ 二氧化碳不能使紫色石蕊变红,但二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红。
二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊:CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
二氧化碳能与灼热的碳反应生成一氧化碳:CO2+C2CO该反应是吸热反应。该反应既是化合反应,又是氧化还原反应(CO2是氧化剂,C是还原剂)。该反应是二氧化碳变为一氧化碳的一种方法。
二氧化碳的用途
灭火(既利用了二氧化碳的物理性质,又利用了二氧化碳的化学性质)原因:① 二氧化碳的密度比空气大;② 一般情况下,二氧化碳既不能燃烧,也不能支持燃烧。灭火器原理:Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
干冰(固体二氧化碳):干冰升华吸收大量的热,因此干冰可用于人工降雨、制冷剂。
光合作用:作气体肥料,可以提高农作物的产量。
二氧化碳对环境的影响:造成温室效应【能导致温室效应的气体】二氧化碳、臭氧(O3)、甲烷(CH4)、氟氯代烷等。
一氧化碳的物理性质:无色、无味的气体,难溶于水,密度比空气略小。一氧化碳只能用排水法收集,不能用向下排空气法收集。
一氧化碳的化学性质
一氧化碳具有可燃性:2CO+O22CO2【燃烧的现象】① 发出蓝色火焰; ② 放热; ③ 生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。煤炉从上至下,常发生的三个反应:2CO+O22CO2、CO2+C2CO、C+O2CO2
一氧化碳具有毒性。原因:一氧化碳极易与血液中的血红蛋白结合,造成生物体内缺氧,严重时会危及生命。正常的血液呈深红色,当通入一氧化碳后,血液由深红色变成浅红色。
一氧化碳具有还原性。
一氧化碳的用途:
可燃性:作气体燃料(2CO+O22CO2)。
还原性:冶炼金属(3CO+Fe2O32Fe+3CO2、CO+CuOCu+CO2)。
一氧化碳的还原性
一氧化碳还原氧化铜的实验:【实验装置】见下图(这是整套装置,但只需掌握虚线框中内容,并且下文的操作、现象、结论仅针对虚线框内的实验装置)。1-稀盐酸 2-大理石 3-碳酸氢钠溶液 4-浓硫酸 5-木炭 6-氧化铜 7-氢氧化钙溶液【实验操作】① 先通入一氧化碳,在加热前必须先检验一氧化碳的纯度;② 点燃酒精灯给玻璃管内的物质加热;③ 实验完毕,先熄灭酒精灯;④ 再通入一会儿一氧化碳直到试管冷却。【实验现象】黑色粉末变成红色,生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。【实验结论】一氧化碳能使氧化铜还原成铜,同时生成二氧化碳。【化学方程式】CO+CuOCu+CO2【注意事项】① 检验一氧化碳纯度的目的:防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。② 一氧化碳“早来晚走”,酒精灯“迟到早退”。③ 一氧化碳“早来”,酒精灯“迟到”的目的:排净装置内的空气,防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。④ 一氧化碳“晚走”,酒精灯“早退”的目的:防止灼热的铜重新被空气中的氧气氧化(2Cu+O22CuO)。⑤ 因为一氧化碳有剧毒,随意排放会造成空气污染,所以必须进行尾气处理。⑥ 7溶液的目的:① 证明反应生成二氧化碳; ② 除去装置内的二氧化碳。
一氧化碳还原氧化铁【实验装置和实验操作】与上面的实验类似(⑥ 下的酒精灯要换成酒精喷灯)【实现现象】红色粉末逐渐变黑,生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。【化学方程式】3CO+Fe2O32Fe+3CO2【注意事项】铁块是银白色的,但铁粉是黑色的。
水煤气(一氧化碳和氢气的混合气体):C+H2OCO+H2
在我们学过的还原剂还原金属氧化物的反应中,只有两个反应的条件是“加热”,其他的都是“高温”:H2+CuOCu+H2O 和 CO+CuOCu+CO2
一氧化碳和二氧化碳的性质比较
一氧化碳
二氧化碳
物理性质
无色无味的气体,密度比空气略小,难溶于水
无色无味的气体,密度比空气大,能溶于水
化学性质
可燃性、还原性、毒性
① 二氧化碳能和水反应生成碳酸
② 二氧化碳可以和四大强碱反应生成盐和水
③ 二氧化碳能和碳单质反应
④ 二氧化碳能参与光合作用
检验方法
通过灼热的氧化铜粉末,粉末由黑色逐渐变成红色,产生的气体能使澄清石灰水变浑浊
通入澄清石灰水中,澄清石灰水变浑浊
主要用途
做燃料、冶炼金属
灭火、制汽水、人工降雨
三大还原剂:H2、C、CO——共同性质:可燃性、还原性。
三大可燃性气体及燃烧时的火焰颜色:H2(淡蓝色)、CO(蓝色)、CH4(明亮的蓝)
当碳与氧化剂不充分反应时,会生成一氧化碳。
第七单元 燃料及其应用
第一节 燃烧和灭火
燃烧
定义:通常的燃烧是指可燃物跟氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应。
探究燃烧的条件(本实验要在通风橱或抽风设备下进行):【实验操作】a. 如右图(1),在500mL的烧杯中注入400mL热水,并放入用硬纸圈圈住的一小块白磷。在烧杯上盖一片薄铜片,铜片上一端放一小堆干燥的红磷,另一端放一小块已用滤纸吸去表面上水的白磷,观察现象。b. 如右图(2),用导管对准上述烧杯中的白磷,通入少量氧气(或空气),观察现象。【实验现象】a. 铜片上的白磷燃烧,铜片上的红磷和水中的白磷没有燃烧。b. 白磷在水下燃烧。【实验分析】如右图(1)。①与②对比,说明:物质是否发生燃烧与可燃物燃烧所需要的温度有关。①与③对比,说明:物质是否发生燃烧与是否与氧气(空气)接触有关。③与图(2)对比,再次说明:燃烧必须有氧气(空气)。【实验结论】燃烧的条件:可燃物、与氧气(或空气)接触、温度达到着火点
通风橱是一种不完善的尾气处理装置,若改进上述实验,可将红磷和白磷装入密闭的容器内(还要套一个气球),这样便于进行尾气处理。
燃烧的条件:① 可燃物;② 与氧气(或空气)接触;③ 温度达到着火点。【注意事项】① 着火点不是固定不变的。对固体燃料来说,着火点的高低跟表面积的大小、颗粒可惜的粗细、导热系数的大小等都有关系。② 并非所有的燃烧都需要氧气,如氢气在氯气中燃烧生成氯化氢。③ 只有三个条件全部满足,燃烧才能发生。
自燃:由缓慢氧化引起的自发燃烧。
灭火
泡沫灭火器的反应原理:Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
干粉灭火器的反应原理:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
二氧化碳灭火器内盛装的是液态二氧化碳,使用时不会留下任何痕迹。
灭火的原理:① 清除可燃物或使可燃物与其他物品隔离;② 隔绝氧气(空气);③ 降低可燃物的温度,使其降低到着火点以下。【注意事项】① 着火点是可燃物着火燃烧时所需的最低温度,是物质的一种性质,不随外界条件的变化而变化。② 在燃烧的三个条件中,只需破坏一个条件就可以使燃烧停止。
灭火器
爆炸
爆炸还包括物理爆炸,它们是物理变化。
除了可燃性气体能发生爆炸外,可燃性粉尘如面粉、煤粉等也能发生爆炸。
定义:可燃物在有限的空间内急剧地燃烧,就会在短时间内聚积大量的热,使气体的体积迅速膨胀而引起爆炸。
粉尘爆炸实验【实验操作】取一空金属罐和小塑料瓶,剪去金属罐和小塑料瓶的上部,并在金属罐和小塑料瓶的底侧各打一个比橡皮管外径略小的小孔。像右图那样连接好装置,在小塑料瓶中放入干燥的面粉,点燃蜡烛,用塑料盖盖住罐。从橡皮管一端快速鼓入大量的空气,使面粉充满罐,观察现象并分析原因。【实验现象】“砰”地一声响,伴随一团火光产生;放热;塑料盖被掀起。【实验分析】面粉被吹起后与空气充分接触,又被蜡烛点燃。在有限的空间内发生急剧燃烧并放出大量热,产生的气浪将塑料盖掀起,说明可燃性的粉尘在有限的空间内急剧燃烧能发生爆炸。【注意事项】① 面粉应该是干燥的;② 气囊的作用:使面粉与空气充分混合。③ 鼓气球与金属罐之间的连接管可稍长一些,人距离该装置远一些,以防危险。
油库、面粉加工厂、纺织厂和煤矿的矿井内等地方必须做的安全措施:通风、严禁烟火。
第二节 燃料和热量
三大化石燃料:煤、石油、天然气(均为混合物,并且均为不可再生能源)
可燃冰的优点:能量高、热值大,是替代化石燃料的新能源。
可燃冰的缺点:如果在开采中甲烷气体大量泄漏于大气中,会造成更加严重的温室效应。
天然气的主要成分是甲烷(沼气)。
甲烷是最简单的有机物、相对分子质量最小的有机物。
甲烷的物理性质:无色无味的气体,密度比空气小,极难溶于水。
甲烷的化学性质:可燃性。
甲烷燃烧的化学方程式:CH4+2O2CO2+2H2O(甲烷燃烧会产生明亮的蓝色火焰。)
在我国农村,使用沼气的好处如下:① 可以解决生活用燃料问题;② 改善农村环境、卫生状况;③ 提高肥效。
石油中主要含碳、氢元素。
汽车尾气中的污染物:CO、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘。
利用石油中各成分的沸点不同,可以将石油分馏,使石油中各成分分离。(分馏是物理变化)
由石油炼制的部分产品和主要用途:溶剂油、汽油、航空煤油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青。
煤中主要含碳元素。
煤燃烧排放的污染物:SO2、NO2、CO、烟尘等。(SO2、NO2可导致酸雨)
为了使煤得到综合利用,可以将煤干馏,即隔绝空气加强热,使煤分解为焦炭、煤焦油、煤气等有用的物质。(干馏是化学变化)
煤——“工业的粮食”
石油——“工业的血液”
天然气
可燃冰:科学家们在海底发现了大量可燃冰,它是一种甲烷水合物,是甲烷与水在低温高压下形成的。
我们对待化石燃料的态度:合理开采、减少使用、综合利用。
化学反应中的能量变化
探究化学反应中的能量变化【实验操作】在一支试管中加入几小段镁条,再加入5mL盐酸,观察现象,并用手触摸试管外部。【实验现象】剧烈反应,产生大量气泡;放热;镁条逐渐变小或消失。【实验结论】镁条与盐酸发生化学反应并放出热量。【化学方程式】Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
有些化学反应可以产生热量,如:可燃物的燃烧;铝、镁等金属和盐酸反应等。有些化学反应会吸收热量,如一些条件为“高温”的反应。
使燃料充分燃烧的方法:① 加大空气的量;② 增大燃料与空气的接触面积。实例:将块状的煤加工粉碎成煤粉,或者制成蜂窝煤等。
燃料充分燃烧的意义:① 使有限的能源发挥最大的作用(放热多、节省能源);② 降低环境污染的程度。
燃料不充分燃烧的后果:① 使燃料燃烧产生的热量减少,浪费资源;② 产生大量的CO等物质,污染空气。
第三节 使用燃料对环境的影响
燃料燃烧对空气的影响
煤燃烧时排放出SO2、NO2等污染物,这些气体或气体在空气中反应后的生成物溶于雨水,会形成酸雨。
酸雨危害的模拟实验【实验操作】向一个空集气瓶和一个充满SO2的集气瓶中各加入少量水。分别将表中所列物质放入上述两种液体中,观察现象。【实验现象】见下表
加入的物质
现象

SO2加水
植物叶子或果皮
无明显变化
植物叶子或果皮变黄
镁条或锌粒
无明显变化
镁条或锌粒表面有气泡产生
大理石或石灰石
无明显变化
大理石或石灰石表面有气泡产生,并且变得粗糙
【实验结论】酸雨呈酸性,能与多种物质发生反应。
酸雨的危害:① 腐蚀大理石建筑、钢铁制品;② 污染江河湖海,使土壤酸化;③ 影响水中动植物生长,破坏森林、农作物的生长。④ 直接危害人体健康,甚至使人死亡。
酸雨形成的反应原理:SO2+H2O=H2SO3,2H2SO3+O2=2H2SO4来源:含硫煤的燃烧、工厂废气、汽车尾气等排放的氮、硫的氧化物。
防治燃料燃烧造成的空气污染
酸雨的防治:① 工厂废气处理后排放;② 减少含硫煤的使用或使用脱硫煤;③ 改善汽车用燃料(如压缩天然气CNG和液化石油气LPG);④ 减少煤、石油等化石燃料的燃烧,大力开发使用新燃料、新能源。
减少汽车尾气对空气的污染① 改进发动机的燃烧方式,以使汽油能够充分燃烧;② 使用催化净化装置,使有害气体转化为无害物质;③ 使用无铅汽油,禁止含铅物质排放。
使用和开发新的燃料及能源
乙醇俗称酒精,化学式为C2H5OH。
乙醇的物理性质:无色、有特殊气味的液体,易挥发,易溶于水(能与水以任意比例互溶),并能溶解多种有机物。
乙醇具有可燃性:C2H5OH+3O22CO2+3H2O
乙醇的用途:用作酒精灯、火锅、内燃机等的燃料;重要的化工原料;制成车用乙醇汽油;制造消毒剂;制造醋酸、饮料、香精、染料等。
车用乙醇汽油:车用乙醇汽油是将变形燃料乙醇和汽油以一定的比例混合而形成的一种汽车燃料。
使用车用乙醇汽油的好处:① 节省石油资源;② 减少汽车尾气的污染;③ 促进农业生产。
乙醇
氢气:见第三单元
其他新能源:太阳能、核能、风能、地热能和潮汐能等。
第八单元 金属和金属材料
第一节 金属材料
金属材料:金属材料包括纯金属以及它们的合金。
金属的物理性质
在常温下一般为固态(汞为液态),有金属光泽(大多数金属呈银白色,铜呈紫红色,金呈黄色);
导电性、导热性、熔点较高、有延展性、能够弯曲、硬度较大、密度较大。
金属之最
地壳中含量最多的金属元素——铝
人体中含量最多的金属元素——钙
目前世界年产量最多的金属——铁(铁>铝>铜)
导电、导热性最好的金属——银(银>铜>金>铝)
熔点最高的金属——钨
熔点最低的金属——汞
硬度最大的金属——铬
密度最大的金属——锇
密度最小的金属——锂
金属的分类
金属的应用物质的性质在很大程度上决定了物质的用途,但这不是唯一的决定因素。在考虑物质的用途时,还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利,以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。
铜、铝——电线——导电性好、价格低廉
钨——灯丝——熔点高
铬——电镀——硬度大
铁——菜刀、镰刀、锤子等
汞——体温计液柱
银——保温瓶内胆
铝——“银粉”、锡箔纸
合金:由两种或两种以上的金属或金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。合金是混合物。金属氧化物不是合金。
目前已制得的纯金属只有90多种,而合金已达几千种。
合金的硬度一般比组成它的纯金属的硬度大,抗腐蚀性强。
合金的熔点一般比组成它的纯金属的熔点低。
常见的合金:
合金
铁的合金
铜合金
焊锡
钛和钛合金
形状记忆合金
生铁

黄铜
青铜
成分
含碳量
2%~4.3%
含碳量
0.03%~2%
铜锌合金
铜锡合金
铅锡合金
钛镍合金
备注
不锈钢是含铬、镍的钢,具有抗锈蚀性能。
生铁较脆,钢铁具有韧性。
生铁常制成暖气片。
紫铜是纯铜
熔点低
见下
具有形状记忆效应
钛和钛合金:被认为是21世纪的重要金属材料,钛合金与人体具有良好的“相容性”,可用来造人造骨。钛和钛合金的优点:① 熔点高、密度小; ② 可塑性好、易于加工、机械性能好; ③ 抗腐蚀性能好。
生铁和钢性能不同的原因:含碳量不同。
第二节 金属的化学性质
金属与氧气的反应
在常温下、干燥的环境中,几乎不与氧气反应,但在潮湿的空气中会生锈。
铁、铜在高温时能与氧气反应:3Fe+2O2Fe3O4 2Cu+O22CuO
在常温下能与空气中的氧气反应:2Mg+O22MgO 4Al+3O2=2Al2O3
铝的抗腐蚀性能好的原因:铝在空气中与氧气反应,其表面生成一层致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝进一步氧化。
镁、铝:
铁、铜
金即使在高温时也不与氧气反应。
金属与酸的反应:活泼金属+酸 → 盐+H2↑
描述现象时,需要注意:① 如果有铁、铜元素参加反应,一定要注意溶液颜色的变化; ② 反应放热,但是只有镁和酸反应时放热现象明显。
置换反应:由一种单质和一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应是置换反应。当铁单质参加置换反应时,生成物中的铁元素呈+2价。
常见金属在溶液中的活动性顺序: K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金属活动性由强逐渐减弱
钾、钙、钠不符合这一条。它们会先和水反应生成碱和氢气,然后碱和盐反应。
在金属活动性顺序里,金属的位置越靠前,它的活动性就越强。
在金属活动性顺序里,位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸(不可以用浓硫酸和硝酸)中的氢。
在金属活动性顺序里,位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。
金属与盐溶液的反应:金属+盐→另一金属+另一盐(条件:“前换后,盐可溶”)在活动性顺序中,金属的距离大的,反应先发生。一个置换反应结束后,另一个置换反应才会发生。如在硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中加入锌粒,锌会先和硫酸铜反应,反应完毕后锌才和硫酸亚铁反应。
“湿法冶金”的反应原理:Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
Fe2+的盐溶液是浅绿色的,Fe3+的盐溶液是黄色的,Cu2+的盐溶液是蓝色的。
比较Cu、Fe、Ag三种金属的活动性顺序
使用铁、银和溶液,一次性得出结果:操作及现象:把铁、银分别放入硫酸铜溶液中,铁表面没有现象;而银表面会附着一层红色物质,并且溶液会由蓝色逐渐变为无色。
使用铜、硫酸亚铁溶液和硝酸银溶液,一次性得出结果:操作及现象:把铜分别放入硫酸亚铁溶液和硝酸银溶液中,硫酸亚铁溶液没有现象;而在硝酸银溶液中,铜表面会附着一层白色物质,溶液由无色逐渐变为蓝色。
选用试剂时,要根据金属活动性顺序表将三种金属排序,然后将排在中间的金属变成盐溶液,或者将排在两边的金属变成盐溶液,这样才能一次性得出结果。
第三节 金属资源的利用和保护
矿石:工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。常见的矿石及主要成分:赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、黄铁矿(FeS2)、菱铁矿(FeCO3)、铝土矿(Al2O3)、黄铜矿(CuFeS2)、辉铜矿(Cu2S)等。
铁的冶炼
设备:高炉(图见书17页)。
原料:铁矿石(赤铁矿或磁铁矿)、焦炭、石灰石、(空气)。
反应原理:C+O2CO2、CO2+C2CO、3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅(SiO2)转变为炉渣(CaSiO3)。
产品:生铁(实验室中“炼”出的铁不含碳,而工业生产中炼出的铁含碳)。
实验室——一氧化碳还原氧化铁
工业——高炉炼铁
含杂质的反应物或生成物的有关计算当参加反应的物质含杂质时,先要把含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量,再进行计算。一般利用该公式及其变形:。【例题】1000t含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少?【解法1】1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为:设生成的铁的质量为x。折合为含铁96%的生铁的质量为答:800t氧化铁理论上可以炼出生铁的质量为583t。【解法2】设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为x。(x不是纯物质的质量,不能直接代入计算)1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为:答:800t氧化铁理论上可以炼出生铁的质量为583t。
铁生锈的实验(见右图)【实验器材】大试管、试管夹(带铁夹的铁架台)、胶塞、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、洁净无锈的铁钉、棉花和干燥剂氯化钙等。【实验过程】取三根洁净无锈的铁钉,一根放在盛有蒸馏水的试管中,并使铁钉外露一半;一根放在用植物油密封的蒸馏水中;一根放在干燥的空气中,注意每天观察铁钉锈蚀的现象,连续观察约一周。【实验现象】第一个试管中的铁钉生锈,而第二、三个试管中没有明显现象。【实验结论】铁生锈实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。【注意事项】第二个试管内没有现象,证明了铁钉生锈需要氧气;第三个试管内没有现象,证明了铁钉生锈需要水蒸气。铁锈很疏松,铁制品可以全部被锈蚀。
除去铁锈的方法
物理方法:刀刮、砂纸打磨。
化学方法:少量、多次地滴加稀盐酸或稀硫酸。
防止铁制品生锈的方法
物理方法——刷漆(油漆或银粉)、涂油
化学方法——电镀其它金属(铬或锌)、烤蓝
保持铁制品的洁净、干燥;
擦干后涂一层保护膜(作用:隔绝空气、防水)。具体方法如下:
制成不锈钢。
金属资源的保护措施:① 防止金属的腐蚀;② 回收利用废旧金属;③ 有计划、合理地开采矿物;④ 寻找金属的代用品。(例如用塑料来代替钢和其他合金制造管道、齿轮和汽车外壳等)意义:节约金属资源和能源,降低金属的生产成本,减少对环境的污染。赶快来分享关注吖 长按“二维码”关注我们,需要以上资料电子档的老师可以关注我们。高中外语名师专家群877152393微课制作专家群839939090微信公众号dqing2337
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本文作者 :高中数理化教师之家

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