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绪言 1
第一单元走进化学世界 1
第二单元我们周围的空气 4
第三单元自然界的水 10
第四单元物质构成的奥秘 14
第五单元化学方程式 18
第六单元碳和碳的氧化物 21
第七单元燃料及其应用 25
第八单元金属和金属材料 28
第九单元溶液 32
第十单元酸和碱 35
第十一单元盐化肥 40
第十二单元化学与生活 44
常见物质的化学式 47
常见物质的俗名 48
常见的化学方程式 48
常见反应的现象 52
常见物质的颜色、气味 54
多功能瓶 55
除杂 56
鉴定 56
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
,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):
【防止药品腐蚀实验台或污染药品】;
,并且缓缓地倒【防止药液损失】;
【防止药液洒出腐蚀标签】;
,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):
;胶头滴管不要接触容器壁【防止沾污试管或污染试剂】;
,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】;
;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:
,停止倾倒,余下部分用胶头滴管滴加药液至所需刻度线;
,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)
【防止失火】;
,应该用火柴点燃【防止失火】;
,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】;
,应立刻用湿抹布扑盖。
,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)
【防止试管炸裂】;
。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;
,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。
,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】;
,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】。
【防止试管炸裂】;
【防止试管炸裂】;
【防止液体沸腾时溅出伤人】。
;
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***用棕色磨口瓶盖严。
浓硫酸具有吸水性,浓盐酸、浓***具有挥发性,浓***见光易分解。
***银溶液存放在棕色试剂瓶中。(***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%
%
%
%
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***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。
第二节氧气
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)
磷
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
硫
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
铁在氧气中剧烈燃烧,火星四射,放热,生成黑色固体
3Fe+2O2Fe3O4
铝
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
镁在空气中燃烧,发出耀眼的白光、放热、生成白色粉末
2Mg+O22MgO
铜
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
复分解反应
置换反应
化合反应
分解反应
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***、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
加热固体制备气体的装置(见上图①)
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:
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。