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绪言:化学使世界变得更加绚丽多彩
1、化学就是要研究物质及其变化,它不仅要研究自然界已经存在的物质,还要研究和创造自然界原本不存在的新物质。例如,研制新型的半导体材料,电阻几乎为零的超导体,有记忆能力的新材料,等等。
2、化学在保证人类生存并不断提高生活质量方面起着重要的作用。例如.利用化学生产化肥和农药,以增加粮食的产量等。
3、人类认识化学并使之成为一门独立的学科,经过了漫长的过程。
4、原子论和分子学说的创立,奠定了近代化学的基础。1869年,门捷列夫发现了元素周期律并编制出元素周期表。
5、化学是在分子、原子层次上研究物质性质、组成、结构与变化规律的科学。
6、近年来,“绿色化学”的提出,使更多的化学生产工艺和产品向着环境友好的方向发展。
第一章 走进化学世界
课题1 物质的变化和性质
一、化学变化和物理变化
1、概念:物理变化——没有生成其它物质的变化。
化学变化——有其它物质生成的变化
2、判断依据:是否有其它(新)物质生成。有则是化学变化,无则是物理变化。
3、相互关系:常常伴随发生,有化学变化一定有物理变化,有物理变化不一定有化学变化。
4、化学变化伴随现象:放热、吸热、发光、变色、放出气体和生成沉淀。
二、化学性质和物理性质
1、化学性质:物质在化学变化中表现出来的性质。可燃性、氧化性、还原性、活泼性、稳定性、腐蚀性、毒性、金属活动性等。
2、物理性质:物质不需要化学变化就表现出的性质。包括:颜色、状态、气味、熔点、沸点、密度、硬度、溶解性、挥发性、延展性、、导电性、吸水性、吸附性等。
三、物理变化、化学变化、物理性质、化学性质之间的区别与联系。
物理变化 |
化学变化 |
|
概念 |
没有生成其他物质的变化 |
生成其他物质的变化 |
伴随现象 |
物质的形状、状态等发生变化 |
常伴随有放热、发光、变色,放出气体、生成沉淀等 |
本质区别 |
变化时是否有其他物质生成 |
|
实例 |
石蜡熔化、水结成冰、汽油挥发 |
煤燃烧、铁生锈、食物腐败 |
相互关系 |
物质在发生化学变化的过程中一定伴随物理变化,如石蜡燃烧时先发生石蜡熔化现象 |
物理性质 |
化学性质 |
|
概念 |
物质不需要发生化学变化就能表现出来的性质 |
物质在化学变化中表现出来的性质 |
实质 |
物质的微粒组成结构不变所呈现出的性质。 |
物质的微粒组成结构改变时所呈现出的性质。 |
实例 |
颜色、状态、气味、熔点、沸点、硬度、密度、溶解性、挥发性、吸附性、导电性、导热性、延展性等 |
可燃性、氧化性、稳定性、助燃性、还原性、酸性、碱性等 |
确定 |
由感官直接感知或由仪器测定 |
通过化学变化方可知 |
区别 |
是否需要通过化学反应表现出来 |
课题2 化学是一门实验为基础的科学
化学是一门以实验为基础的科学,许多化学的重大发现和研究成果都是通过实验得到的。
一、对蜡烛及其燃烧的探究
1、现象:蜡烛逐渐熔化,燃烧,发出红光,火焰分为三层(外焰、内焰、焰心)。
2、产物:二氧化碳和水
检验:二氧化碳——在火焰上方罩内壁涂有澄清石灰水的烧杯(变浑浊)
水——在火焰上方罩冷而干燥的烧杯(变模糊或有水珠出现)
水的验证:用无水硫酸铜CuSO4(白色)+ 5H2O === CuSO4·5H2O(蓝色)
3、物理性质:白色的固体,密度比水小,质软
结论:⑴ 燃烧前:蜡烛通常为黄白色的固体,密度比水小,不溶于水
⑵ 燃烧时:① 蜡烛发出黄白色的火焰,放热、发光,蜡烛逐渐变短,受热时熔化,冷却后又凝固。② 木条处于外焰的部分最先变黑,外焰温度最高。③ 烧杯内壁有水雾出现,说明蜡烛燃烧生成了水,其中含有H元素;蜡烛燃烧后还生成CO2,该气体能使澄清石灰水变浑浊 ,说明蜡烛中含有C元素。④ 白瓷板上有黑色粉末出现,更说明蜡烛中含有C元素。
⑶ 燃烧后:有一股白烟,能重新燃烧。说明蜡烛燃烧是蜡烛气化后的蜡烛蒸气被点燃。
4、对蜡烛及其燃烧的探究活动,体现了化学学习的以下特点:
(1)关注物质的性质。例如,石蜡的颜色、状态、气味、硬度、密度、熔点等物理性质;石蜡能否燃烧、燃烧产物能否使澄清石灰水变浑浊等化学性质。
(2)关注物质的变化。例如,受热时石蜡熔化等物理变化:燃烧时发光放热的现象,有二氧化碳和水的生成等化学变化。
(3)关注物质变化的过程以及对结果的解释和讨论。对物质在变化前、变化中和变化后的现象,进行系统的、细致的观察和描述,而不是孤立地关注物质的某种性质或变化,经过比较和分析等思考过程,得出可靠的结论。
二、对人体吸入的空气和呼出气体的探究
1、原理:
(1)二氧化碳——能使澄清石灰水变浑浊(特性),不燃烧也不支持燃烧,不能供给呼吸。
(2)氧气——支持燃烧(使带火星的木条复燃、燃着的木条烧得更旺),供给呼吸。
2、结论:
“两多一少”——人呼出的气体中二氧化碳和水蒸气比空气多,氧气的含量比空气少。
即:(1)呼出的气体使石灰水出现的浑浊多,证明呼出的气体比空气中 CO2的含量高。
(2)呼出的气体使燃着的木条熄灭,燃着的木条在空气中能够燃烧,证明空气中氧气的含量比呼出的气体中氧气的含量高。
(3)对着呼气的玻璃片上的水雾比放在空气中的玻璃片上的水雾多,证明呼出气体中水的含量比空气中水的含量高。
3、鉴别氧气和二氧化碳:
方法①:用燃着的木条分别伸入瓶内,使之燃得更旺的是氧气,使之立即熄灭的是二氧化碳;
方法②:滴入相同滴数澄清的石灰水,使之变浑浊的是二氧化碳,使之无明显变化的是氧气。
三、实验探究的方法:
A、提出科学问题;B、假想和猜测;C、制定计划;D、进行实验;E、收集证据;F、解释与结论;G、反思与评价;H、表达与交流。
课题3 走进化学实验室
当我们走进化学实验室时,首先应该仔细阅读实验室规则。
一、常用的仪器(仪器名称不能写错别字)
(一)初中化学实验常用用仪器
1、常用仪器
(1)反应容器:
①可直接受热的:试管、蒸发皿、燃烧匙、坩埚等;
②能间接受热的:烧杯、烧瓶、锥形瓶(加热时,需加石棉网)
(2)存放药品的仪器:广口瓶(固体)、细口瓶(液体)、滴瓶(少量液体)、集气瓶(气体)
(3)加热仪器:酒精灯
(4)计量仪器:托盘天平(称量)、量筒(量体积)
(5)分离仪器:漏斗
(6)取用仪器:药匙(粉末或小晶粒状)、镊子(块状或较大颗粒)、胶头滴管(少量液体)
(7)夹持仪器:试管夹、铁架台(带铁夹、铁圈)、坩埚钳
(8)其他仪器:长颈漏斗、石棉网、玻璃棒、试管刷、水槽
(9)不能加热:量筒、集气瓶、漏斗、温度计、滴瓶、表面皿、广口瓶、细口瓶等
2、试管
(1)用途:a、在常温或加热时,用作少量试剂的反应容器;b、溶解少量固体;c、收集少量气体的容器;d、或用于装置成小型气体的发生器。
(2)注意事项:a、加热时外壁必须干燥,不能骤热骤冷,一般要先均匀受热, 然后才能集中受热,防止试管受热不均而破裂;b、加热时,试管要先用铁夹夹持固定在铁架台上(短时间加热也可用试管夹夹持)。试管夹应夹在的中上部,铁夹应夹在离试管口的1/3处;c、加热固体时,试管口要略向下倾斜,且未冷前试管不能直立,避免管口冷凝水倒流
使试管炸裂;d、加热液体时,盛液量一般不超过试管容积的1/3(防止液体受热溢出),使试管与桌面约成45°的角度(增大受热面积,防止暴沸),管口不能对着自己或别人(防止液体喷出伤人)。反应时试管内的液体不超过试管容积的1/2。
3、烧杯
(1)用途:① 溶解固体物质、配制溶液,以及溶液的稀释、浓缩;② 也可用做较大量的物质间的反应
(2)注意事项:受热时外壁要干燥,并放在石棉网上使其受热均匀(防止受热不均使烧杯炸裂),加液量一般不超过容积的1/3(防止加热沸腾使液体外溢)。
3、烧瓶
(1)有圆底烧瓶,平底烧瓶
(2)用途:①常用做较大量的液体间的反应;②也可用做装置气体发生器。
4、锥形瓶
(1)用途:①加热液体,②也可用于装置气体发生器和洗瓶器 ③也可用于滴定中的受滴容器。
(2)注意:使用烧瓶或锥形瓶时容积不得超过其容积的1/2,蒸发溶液时溶液的量不应超过蒸发皿容积的2/3。
5、蒸发皿
(1)用途:通常用于溶液的浓缩或蒸干。
(2)注意事项:① 盛液量不能超过2/3,防止加热时液体沸腾外溅;② 均匀加热,不可骤冷(防止破裂);③ 热的蒸发皿要用坩埚钳夹取。
6、胶头滴管
(1)用途:①胶头滴管用于吸取和滴加少量液体;②滴瓶用于盛放少量液体药品。
(2)注意:① 先排空再吸液;② 悬空垂直放在试管口上方,以免沾污染滴管,滴管管口不能伸入受滴容器(防止滴管沾上其他试剂);③ 吸取液体后,应保持胶头在上,不能向下或平放,防止液体倒流,沾污试或腐蚀胶头;④ 除吸同一试剂外,用过后应立即洗净,再去吸取其他药品,未经洗涤的滴管严禁吸取别的试剂(防止试剂相互污染。);⑤ 滴瓶上的滴管与瓶配套使用,滴液后应立即插入原瓶内,不得弄脏,也不必用水冲冼。
7、量筒
(1)用途:用于量取一定量体积液体的仪器。
(2)注意:① 不能在量筒内稀释或配制溶液,决不能对量筒加热 ;② 也不能在量筒里进行化学反应。
(3)操作注意:在量液体时,要根据所量的体积来选择大小恰当的量筒(否则会造成较大的误差),读数时应将量筒垂直平稳放在桌面上,并使量筒的刻度与量筒内的液体凹液面的最低点保持在同一水平面。
8、托盘天平
(1)用途:称量仪器,一般精确到0.1克。
(2)注意:称量物放在左盘,砝码按由大到小的顺序放在右盘,取用砝码要用镊子,不能直接用手,天平不能称量热的物体, 被称物体不能直接放在托盘上,要在两边先放上等质量的纸, 易潮解的药品或有腐蚀性的药品(如氢氧化钠固体)必须放在玻璃器皿中称量。
9、集气瓶:(瓶口上边缘磨砂,无塞 )
(1)用途:①用于收集或短时间贮存少量气体。②也可用于进行某些物质和气体燃烧的反应器。
(2)注意事项:①不能加热。②收集或贮存气体时,要配以毛玻璃片遮盖。③ 在瓶内作物质燃烧反应时,若固体生成,瓶底应加少量水或铺少量细沙。
10、广口瓶 (内壁是磨毛的)
用途:常用于盛放固体试剂,也可用做洗气瓶
11、细口瓶
(1)用途:用于盛放液体试剂
(2)注意事项:棕色的细口瓶用于盛装需要避光保存的物质,存放碱溶液时试剂瓶应用橡皮塞,不能用玻璃塞。
12、漏斗
用途:用于向细口容器内注入液体或用于过滤装置。
13、长颈漏斗
用于向反应容器内注入液体,若用来制取气体,则长颈漏斗的下端管口要插入液面以下,形成“液封”,(防止气体从长颈斗中逸出)
14、分液漏斗
主要用于分离两种互不相溶且密度不同的液体,也可用于向反应容器中滴加液体,可控制液体的用量
15、试管夹
(1)用途:用于夹持试管,给试管加热。
(2)注意事项:①使用时从试管的底部往上套,夹在试管的中上部。或夹在距管口1/3处
(防止杂质落入试管);②不要把拇指按在试管夹短柄上。
16、铁架台
(1)用途:用于固定和支持各种仪器,一般常用于过滤、加热等实验操作。
(2)注意事项:a、铁夹和十字夹缺口位置要向上,以便于操作和保证安全。b、重物要固定在铁架台底座大面一侧,使重心落在底座内。
17、酒精灯
(1)用途:化学实验室常用的加热仪器
(2)注意事项:①使用时先将灯放稳,灯帽取下直立在灯的右侧,以防止滚动和便于取用。②使用前检查并调整灯芯(保证更地燃烧,火焰保持较高的的温度)。
③灯体内的酒精不可超过灯容积的3/4,也不应少于1/4。(酒精过多,在加热或移动时易溢出;太少,加热酒精蒸气易引起爆炸)。
④禁止向燃着的酒精灯内添加酒精(防止酒精洒出引起火灾)。
⑤禁止用燃着的酒精灯直接点燃另一酒精灯,应用火柴从侧面点燃酒精灯(防止酒精洒出引起火灾)。
⑥酒精灯的外焰最高, 应在外焰部分加热 先预热后集中加热。要防止灯心与热的玻璃器皿接触(以防玻璃器皿受损)。
⑦用完酒精灯后,必须用灯帽盖灭,不可用嘴吹熄。(防止将火焰沿着灯颈吹入灯内)。
⑧实验结束时,应用灯帽盖灭。(以免灯内酒精挥发而使灯心留有过多的水分,不仅浪费酒精而且不易点燃)
⑨不要碰倒酒精灯,若有酒精洒到桌面并燃烧起来,应立即用湿布扑盖或撒沙土扑灭火焰,不能用水冲,以免火势蔓延。
18、玻璃棒
(1)用途:搅拌(加速溶解)、引流(过滤或转移液体)。
(2)注意事项:①搅拌不要碰撞容器壁;②用后及时擦洗干净。
19、温度计
注意事项:刚用过的高温温度计不可立即用冷水冲洗。
20、药匙
用于取用粉末或小粒状的固体药品,每次用前要将药匙用干净的滤纸揩净。
二、化学药品的取用
1、实验室化学药品取用规则
(1)“三不”原则:不尝、不闻、不接触。
即:不能用手接触药品,不要把鼻孔凑到容器口闻药品(特别是气体)的气味,不得尝任何药品的味道。
(2)注意节约药品。严格按规定用量取用;无说明的——液体取1-2ml,固体盖满试管底部即可。
(3)剩余药品:不放回原瓶、不随意丢弃、不带出实验室,要放入指定容器。
2、固体药品的取用
工具:块状的用镊子;粉末状的用药匙和纸槽。
(1)取用块状固体用镊子。(一横二放三慢竖)
步骤:先把容器横放,用镊子夹取密度较大的块状药品或金属颗粒放在容器口,再把容器慢慢地竖立起来,使块状药品或金属颗粒缓缓地沿容器壁滑到容器底部,以免打破容器。
(2)取用粉末状或小颗粒状的药品时要用药匙或纸槽。(一横二送三直立)
步骤:先把试管横放,用药匙(或纸槽)把药品小心送至试管底部,然后使试管直立起来,让药品全部落入底部,以免药品沾在管口或试管上。
注:使用后的药匙或镊子应立即用干净的纸擦干净。
3、液体药品的取用
注意:“多倒少滴”。工具——量筒和滴管。
(1)取用大量液体时可直接从试剂瓶中倾倒。(一倒二向三挨四靠)
步骤:1.瓶盖倒放在实验台(防止桌面上的杂物污染瓶塞,从而污染药品);2.倾倒液体时,应使标签向着手心(防止残留的液体流下腐蚀标签),3.瓶口紧挨试管口,缓缓地将液体注入试管内(快速倒会造成液体洒落);4.倾注完毕后,瓶口在试管口靠两下。并立即盖上瓶塞(防止液体的挥发或污染),标签向外放回原处。
(2)取用少量液体时可用胶头滴管。要领:悬、垂。
注意:①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;②不要把滴管放在实验台或其他地方,以免沾污滴管用过的滴管要立即用清水冲洗干净(滴瓶上的滴管不要用水冲洗),以备再用。③严禁用未经清洗的滴管再吸取其他试剂。
(3)步骤:选、慢注、滴加。
(4)注意事项:使用量筒时,要做倒:
①接近刻度时改用胶头滴管;②读数时,视线应与刻度线及凹液面的最低处保持水平;③若仰视则读数偏低,液体的实际体积>读数;俯视则读数偏高,液体的实际体积<读数。
(5)取用定量液体时可用量筒和胶头滴管,视线与凹液面的最低处保持水平。
三、物质的加热
加热是最常见的反应条件,这一基本实验操作常要使用酒精灯。
1.酒精灯的使用方法
使用酒精灯时,要注意以下几点:
①绝对禁止向燃着的酒精灯里添加酒精,以免失火;②绝对禁止用酒精灯引燃另一只酒精灯;③用完酒精灯后,必须用灯帽盖灭,不可用嘴去吹。(盖灭后轻提一下灯帽,再重新盖好,为什么?)④不要碰倒酒精灯,万一洒出的酒精在桌上燃烧起来,不要惊慌,应立刻用湿抹布扑盖。
2.给物质加热
用酒精灯加热试管里的液体时,要注意以下几点:
①试管外壁应该干燥,试管里的液体不应超过试管容积的 1/3 ;
②用试管夹夹持试管时,应由试管底部套上、取下:
③加热时,应先使试管底部均匀受热,然后用酒精灯的外焰固定加热:
④试管口不要对着自己或他人;
⑤加热后的试管,不能立即接触冷水或用冷水冲洗。
3.连接仪器装置
(1)把玻璃管插入带孔橡胶塞
先把玻璃管口用水润湿,然后对准橡胶塞上的孔稍稍用力转动,将其插入。
(2)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
(3)在容器门塞橡胶塞
应把橡胶塞慢慢转动着塞进容器口。切不可把容器放在桌上再使劲塞进塞子以免压破容器。
(4)检查装置的气密性
用手紧握试管,观察水中的导管口有没有气泡冒出。如果有气泡冒出,说明装置不漏气;如果没有气泡冒出,要仔细找原因,如是否应塞紧或更换橡胶塞,直至不漏气后才能进行实验。
4.洗涤玻璃仪器:
(1)先倒净试管内的废液,再注入半试管水,振荡后把水倒掉,再注入水,振荡后再倒掉,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。刷洗时须转动或上下移动试管刷,但用力不能过猛,以防损坏试管。
(2)玻璃仪器洗涤干净的标准:玻璃仪器内壁附着的水,既不聚成水滴,也不成股流下;
(3)玻璃仪器中附有油脂:先用热的纯碱(Na2CO3)溶液或洗衣粉洗涤,再用水冲洗;
(4)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;
(5)仪器洗干净后,不能乱放,试管洗涤干净后,要倒插在试管架上晾干。
第二章 我们周围的空气
课题1 空气
一、空气使由什么组成的
1.空气成分的研究史
二百多年前,法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分,第一次明确提出了“空气是由氧气和氮气组成的”。其中氧气约占空气总体积的1/5的结论。
2.空气中氧气成分的测定:
(1)装置图(见书P27)——如何检查装置的气密性
(2)实验现象:A、红磷燃烧发出黄色火焰,冒白色浓烟,有白色固体出现。B、(过一会儿白烟消失,装置冷却到室温后打开弹簧夹)烧杯内的水倒流入集气瓶,约占瓶子容积的1/5。
(3)实验结论:说明空气不是单一的物质;氧气约占空气总体积的1/5。
(4)化学方程式:4P + 5O2 点燃 2P2O5
(5)注意事项:A、所用的红磷必须过量,过少则氧气没有全部消耗完;B、要等集气瓶(装置)冷却后才能打开弹簧夹;C、装置的气密性要好,(否则测量结果偏小);D、要先夹住橡皮管,然后再点红磷(否则测量结果偏大)。
(6)不能用木炭或蜡烛(燃烧产生了气体,瓶内体积变化小),不能用铁(铁在空气中不能燃烧)
3、空气的主要成分(按体积计算):
空气的成分以氮气和氧气为主,属于混合物。
空气成分 |
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% |
4、物质的分类:纯净物和混合物
(1)纯净物:由一种物质组成的,“纯净”是相对的,绝对纯净的物质是没有的,只要杂质含量低,不至于对生产和科学研究产生影响的物质就是纯净物。氮气、氧气、二氧化碳等分别只由一种物质组成,它们都是纯净物。纯净物可以用化学符号来表示,如氮气可以用N,来表示。
(2)混合物:两种或多种物质组成的,这些物质相互间没有发生化学反应,各物质都保持各自的性质。例如:空气。
二、空气是一种宝贵的资源
1、氧气:人们曾把氧气叫做“养气”,这充分说明了氧气的重要性。
2、氮气:无色、无味的气体,不溶于小,不燃烧也不支持燃烧,化学性质不活泼。
3、稀有气体 (氨、氖、氩、氪、氙和氡 ):无色、无味的气体,通电时能发出不同颜色的光,化学性质很不活泼。
类别 |
用途 |
氧气 |
①动植物呼吸②医疗急救③金属切割④炼钢⑤宇宙航行等 |
氮气 |
①制造硝酸和氮肥②焊接金属时常用氮气作保护气③灯泡中充氨气以延长使用寿命④超导实验车⑤食品充氮作防腐剂等 |
稀有气体 |
①作保护气②制多种用途的电光源③激光技术④液氦冷冻机等 |
三、保护空气
1、造成空气污染的物质:有害气体(一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫)和烟尘。
2、污染来源:空气中的有害物质来自化石燃料的燃烧,石油化工厂排放的废气及汽车排放的尾气。
3、被污染的空气带来的危害:损害人体健康、影响作物生长、破坏生态平衡、环境问题(温室效应、臭氧空洞、酸雨)。
4、防止空气污染的措施:植树造林、使用清洁能源。
5、目前空气污染指数包括:一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、可吸入颗粒物、臭氧。
课题2 氧气
一、氧气的物理性质
1、色、味、态:通常情况下,是无色无味的气体;
2、密度:标准状况下,密度为1.429g/L,略大于空气。(可用向上排空法)
3、溶解性:氧气不易溶于水。(可用排水法收集),
4、三态变化:降温后,氧气可以变为淡蓝色的液体,甚至淡蓝色雪花状固体。
二、氧气的化学性质
(一)与非金属(碳、硫、磷)的反应
1、木炭在氧气中燃烧(黑色固体)
①实验现象:剧烈燃烧,发出白光,放热,生成一种无色无味气体,该气体能使澄清石灰水变浑浊。
②文字表达式:碳(C)+ 氧气(O2)点燃——→二氧化碳(CO2)
或:碳在氧气中充分燃烧:C + O2 点燃 CO2
碳在氧气中不充分燃烧:2C + O2 点燃 2CO
③在空气中的燃烧情况:木炭红热,无烟、无焰,生成无色无味的气体。
④做木炭燃烧实验时,燃烧匙应慢慢从瓶口向瓶底伸入(充分利用瓶内的氧气)。
2、硫粉在空气中燃烧:S + O2 点燃 SO2
①在空气中:微弱的淡蓝色火焰;氧气:明亮的蓝紫色的火焰)
②实验时,要在瓶底装少量水(吸收二氧化硫,防止污染空气)。
3、红磷在氧气中的燃烧(暗红色固体)
①实验现象:剧烈燃烧,发出白光,放出热量,生成大量的白烟
②文字表达式:磷(P)+ 氧气(O2)点燃——→ 五氧化二磷(P2O5) 或:4P + 5O2 点燃 2P2O5
空气中燃烧情况:黄白色火焰,放热,有大量白烟。
4、氢气中空气中燃烧:2H2 + O2 点燃 2H2O
(二)与金属(镁、铝、铁、铜)的反应
1、镁带在氧气中燃烧(银白色固体)
①实验现象:剧烈燃烧,发出耀眼的白光,放热,生成白色粉末状固体。
②文字表达式:镁(Mg) + 氧气(O2)点燃——→ 氧化镁(MgO)或:2Mg + O2 点燃 2MgO
2、铝在空气中燃烧:4Al + 3O2 点燃 2Al2O3
3、铁丝在氧气中燃烧(银白色固体)——介绍铝箔在氧气中可以燃烧
①实验现象:剧烈燃烧,火星四射,铁丝熔成小球,生成一种黑色固体。
②文字表达式:铁(Fe) + 氧气(O2)点燃——→ 四氧化三铁(Fe3O4)
或;铁在氧气中燃烧:3Fe + 2O2 点燃 Fe3O4
③注意:集气瓶底部铺少量的细沙或加少量的水,防止生成的固体物质溅落瓶底,致使集气瓶炸裂。
④在空气中加热情况:持续加热发红,离火后变冷。
4、铜丝在空气中灼烧(红色固体)
①实验现象:加热后,铜丝红热,冷却后,在铜丝表面出现一层黑色物质。
②文字表达式:铜(Cu) + 氧气(O2)加热——→ 氧化铜(CuO)
或:2Cu + O2 加热 2CuO
(三)与某些化合物(蜡烛、甲烷)的反应——产物均为:二氧化碳和水
①蜡烛在氧气中燃烧(白色固体):固体石蜡→液态石蜡→蒸气→燃烧→二氧化碳和水
②实验现象:比空气中燃烧剧烈,发出白光,集气瓶内壁出现水珠,有使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体产生。
③文字表达式:石蜡+ 氧气(O2)点燃——→二氧化碳(CO2)+ 水(H2O)
④空气中燃烧情况:燃烧产生黄色火焰,放热,稍有黑烟。
(四)其他物质与氧气的反应
某些物质在一些条件下,与氧气发生缓慢的氧化反应,成为缓慢氧化。缓慢氧化也放热。
如:动植物新陈代谢,金属的锈蚀,食物的腐烂等等。
(五)总结:
1、氧气是一种化学性质比较活泼的气体,在一定的条件下,能与许多物质发生反应并放出大量的热。在这些反应中,氧气提供氧,称为氧化反应。氧气便是常见的氧化剂;具有氧化性。
2、物质在纯氧气中燃烧程度比空气中燃烧要剧烈。说明物质燃烧程度,与氧气的浓度大小成正比;
3、物质燃烧时有的有火焰,有的会发光,有的会冒烟。一般来说,气体燃烧会有火焰产生,固体直接燃烧,产生光或者火星。生成物有固体,一般都会产生烟,即固体小颗粒;
4、物质与氧气反应不一定是燃烧现象,如缓慢氧化。
5、氧气的用途
(1)供给呼吸:医疗上急救病人,登山、潜水、航空、宇航提供呼吸;
(2)支持燃烧:炼钢、气焊与气接、液氧炸弹、火箭助燃剂
6、反应类型:
①:化合反应:由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应。
可表示为:A+B+…… → E (简称“多合一”)
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。
可表示为:AB→A+B+……。(简称:“一变多”)
③:氧化反应:物质与氧发生的化学反应。如:氢气+氧化铜→水+铜,氧化铜是氧化剂。
氧化反应不一定是化合反应(石蜡的燃烧生成了水和二氧化碳两种物质),化合反应不一定是氧化反应。
课题3 制取氧气
在实验室里,常采用加热高锰酸钾、分解过氧化氢或加热氯酸钾的方法制取氧气。
1、双氧水(过氧化氢)制取氧气
A、实验原理:双氧水在二氧化锰的作用下分解: 2H2O2 MnO2 2H2O+ O2 ↑
B、装置:固体与液体反应,不需加热(双氧水的为一类)
注意事项:①、分液漏斗可以用长颈漏斗代替,但其下端应该深入液面以下,防止生成的气体从长颈漏斗中逸出;②、导管只需略微伸入试管塞③、气密性检查:用止水夹关闭,打开分液漏斗活塞,向漏斗中加入水,水面不持续下降,就说明气密性良好。④、装药品时,先装固体后装液体 ⑤、 该装置的优点:可以控制反应的开始与结束,可以随时添加液体。
C、步骤:连、查、装(二氧化锰)、定、倒(过氧化氢溶液)、收。
2、用高锰酸钾、氯酸钾制取氧气
A、药品:、高锰酸钾、氯酸钾
B、原理:
加热氯酸钾(有少量的二氧化锰):2KClO3 MnO2 2KCl + 3O2 ↑
加热高锰酸钾:2KMnO4 加热K2MnO4 + MnO2 + O2↑
C、装置:加热固体制气体(加热氯酸钾的为一类)
D、操作步骤:连、查、装、加、定、点、收、离、熄。
① 连接装置:先下后上,从左到右的顺序。
② 检查装置的气密性 :将导管的一端浸入水槽中,用手紧握试管外壁,若水中导管口有气泡冒出,
证明装置不漏气。松开手后,导管口出现一段水柱。
③装入药品:按粉末状固体取用的方法(药匙或纸槽),固定装置。
④加热药品:先使试管均匀受热,后在反应物部位用酒精灯外焰由前向后加热。
⑤收集气体:a、若用排水集气法收集气体,当气泡均匀冒出时再收集,刚排出的是空气;水排完后,应用玻璃片盖住瓶口,小心地移出水槽,正放在桌面上(防止气体逸出)b、用向上排空法。收集时导管应伸入集气瓶底部(为了排尽瓶内空气)。
⑥先将导管移出水面。
⑦再停止加热。
⑧整理器材。
3、分解反应(一变多)
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。在化学学习过程中,常常要用到分类的方法。例如,物质可以分为纯净物和混合物;化学反应可以分为化合反应和分解反应等。
4、催化剂
一变:改变其它物质的化学反应速率。
二不变:催化剂的质量和化学性质在反应前后不变。
注意:催化剂只改变反应速率,不改变生成物的质量多少。改变反应速率可以加快,也可能是减慢反应速率。
5、工业上制氧气的方法:分离液态空气。属于物理变化。
6、实验室用双氧水制取氧气的优点:
①操作简单。②不加热,节约能源。③反应速率快。④易回收二氧化锰。
第三单元 物质构成的奥秘
课题1 分子和原子
1.分子与原子的区别和联系
分子 |
原子 |
|
定义 |
分子是保持物质化学性质最小的微粒 |
原子是化学变化中的最小微粒。 |
性质 |
体积小、质量小;不断运动;有间隙 |
|
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 |
化学变化中,分子可分,原子不可分。 |
2.分子、原子观点的运用
(1)从微观角度分析物质的变化:
物理变化时,分子原子本身大小不变,只是分子间的间隔大小发生变化。
化学变化时,分子要分解成原子,原子重新组合成新的分子。
(2)各类物质的微观构成:
混合物由多种分子构成;纯净物由一种分子构成。
单质由一种原子构成的同种分子构成;化合物由多种原子构成的同种分子构成
课题2 原子的结构
一、原子的构成
1、构成物质的三粒子:原子、分子、离子。
构成原子的三种粒子:质子、中子、电子。
原子由原子核和核外电子两部分构成。
2、原子不显电性的原因:原子核带的正电荷数与核外电子所带电量相等,电性相反。
3、原子的质量主要集中原子核;原子的质量主要由质子和中子决定。
4、不是所有原子都含有中子,如氢原子就不含中子。
5、原子中的等量关系:核电荷数=质子数=电子数。
二、原子核外电子的排布
1、核外电子是分层排布的。
2、核外电子排布的规律:
第一层最多2个。第二层最多8个。最外层不超过8个(只有一层不超过2个)
3、1-20号元素的原子结构示意图。
4、元素在周期表中的周期数等于原子的电子层数。
5、元素的化学性质主要取决于原子的最外层电子数。
注:(1) 稳定结构:最外层具有8个电子(只有一层具有2个电子)的结构。
(2) 各类元素性质与原子结构的关系:
最外层电子数 |
得得失电子倾向 |
化学性质 |
|
金属元素 |
一般少于4个 |
易失 |
不稳定 |
非金属元素 |
一般为4-7个 |
易得 |
不稳定 |
稀有气体元素 |
8个(He为2个) |
不易得失 |
稳定 |
三、离子
1、离子:带电荷的原子或原子团。
2、离子的分类
阳离子;带正电荷的离子。如:H+、Na+、Mg2+、Al3+、Ca2+、NH4+、Fe3+、Fe2+
阴离子:带负电荷的离子。如:O2-、S2-、Cl-、OH-、SO42-、CO32-、NO3-
3、离子符号的意义:Mg2+:表示镁离子,1个镁离子带2个单位的正电荷;
2Mg2+:表示2个镁离子。
4、离子的判断:质子数>电子数的是阳离子,质子数<电子数的是阴离子。
5、离子与形成离子的原子在质量上相等,且属于同种元素。
四、相对原子质量
1、概念:以一种碳原子质量的1/12为标准,其它原子的质量跟它相比较所得的比,就是相对原子质量。
课题3 元素
一、元素
1、元素:质子数(即核电荷数)相同的一类原子的总称。
2、元素的种类由质子数决定;不同元素的本质区别:质子数(或核电荷数)不同。
3、元素分成三类:金属元素、非金属元素、稀有气体元素。
4、地壳中的元素,按质量分数计算,居前四位的是:O>Si>Al>Fe。地壳中含量最多的元素是O ;最多的非金属元素是O ;最多的固态非金属元素Si ;最多的金属元素是Al 。
5、注意:(1)元素与原子的区别:元素组成物质,元素只讲种类,不讲个数。原子构成分子,原子既讲种类,也讲个数。如: 水由氢元素和氧元素组成;水由水分子构成。
水分子由氢原子和氧原子构成; 1个水分子由两个氢原子和1个氧原子构成。
(2)化学反应前后:分子种类一定变,分子数目不一定变。原子种类和数目一定不变。元素种类和质量一定不变。
二、元素符号
1、表示:拉丁文名称的第一和第二个字母来表示,第一字母必须大写,第二个必须小写
2、意义:① 表示某种元素(宏观);
② 表示这种元素的一个原子(微观);
③ 还可表示某种物质(金属、固态非金属、稀有气体)。
注:当要表示某元素的几个原子时——就在元素符号前加系数(这时只具有微观意义)
如:2N——表示2个氮原子;3Fe——表示3个铁原子;5S——表示5个硫原子。
三、元素周期表简介
1、结构:每一横行叫一个周期,共有7个周期;18个纵行16个族族(8,9,10三个纵列共同组成一个族)。
2、特点:元素是按原子序数递增排;对金属、非金属元素分别用不同颜色做了区分。除第一周期外,每一周期以金属元素开头,稀有气体元素结尾。
3、意义:便于研究元素的性质和用途,寻求它们之间的内在规律性。元素周期表是学习和研究化学的重要工具。
4、为了便于查找,元素周期表按元素原子核电荷数递增的顺序给元素编了号,叫做原子序数。原子序数与元素原子核电荷数在数值上相同。
第四单元 自然界的水
课题1 爱护水资源
一、人类拥有的水资源
1、地球上海洋水、湖泊水、河流水地下水、大气水和生物水等各种形态的水总储量约为1.39 x 10 m,地球表面约71%被水覆盖着。
2、海洋是地球上最大的储水库,其储水量约占全球总储水量的96.5%。
3、地球上的总水储量虽然很大,但淡水很少,大部分是含盐量很高的海水。陆地储水中也有咸水,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层中难以利用:可利用的只约占其中的30.4%。
4、水资源短缺原因: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。
5、我国水资源总量居世界第六位,但人均水量很少,只有2048m³。
二、爱护水资源
1、爱护水资源,一方面要节约用水,另一方面要防治水体污染。
2、防止水污染的措施
①加强水质监测;②工业三废要处理后排放;③农业上合理农药和化肥;④生活污水要处理后排放。
3、提高水的利用效益的方法
①生活中提倡一水多用;②农业上改漫灌为喷灌、滴灌;③工业上提倡对水的循环使用。
4、水体污染的三个来源:工业污染、农业污染、生活污染。
5、水体污染,不仅影响工农业、渔业生产,破坏水生生态系统,还会直接危害人体健康。
课题2 水的净化
纯水是无色、无臭、清澈透明的液体。
一、过滤操作要领
1、“一贴”:滤纸紧贴漏斗内壁。若有气泡,则影响过滤的速度。
2、“二低”:滤纸边缘要低于漏斗口;漏斗内液面低于滤纸边缘。
3、“三靠”:① 烧杯紧靠玻璃棒;② 玻璃棒下端靠三层滤纸处;③ 漏斗下端靠烧杯内壁。
4、注意:(1)玻璃棒的作用是引流。过滤时,玻璃棒不能搅拌。(2)两次过滤后仍然混浊的原因:①滤纸破损;②液面高于滤纸边缘;③漏斗或烧杯不干净
二、净化水的方法
①沉淀、②过滤、③吸附、④蒸馏。
1、其中吸附和蒸馏能除去可溶性杂质;四种方法都能除去难溶性固体杂质。
2、沉淀包括静置沉淀和吸附沉淀。
3、净化程度由低到高的顺序:沉淀<过滤<吸附<蒸馏。
4、净水过程中明矾的作用:溶于水产生的胶状物吸附杂质,使杂质沉降。
5、净水时活性炭的作用:滤去不溶性杂质;吸附一些可溶性杂质;除去臭味。
三、硬水和软水
1、硬水:含有较多可溶性钙、镁化合物的水。
软水:不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。软水不一定是纯水,但纯水是软水。
2、鉴别方法:加入肥皂水,若产生大量泡沫的为软水;泡沫较少,甚至有浮渣的为硬水。
3、软化硬水的方法:煮沸或蒸馏。生活中常采用煮沸的方法。
4、硬水的危害:(1)浪费肥皂,洗不净衣服;(2)锅炉用硬水,浪费燃料,甚至引起爆炸。
课题3 水的组成
1、氢气
①氢气是无色、无臭、难溶于水的气体,密度比空气的小。
②氢气在空气中燃烧时,产生淡蓝色火焰;混有一定量空气或氧气的氢气遇明火会发生爆炸。③点燃氢气前一定要检验其纯度,点燃氢气时,发出尖锐爆鸣声表明气体不纯,声音很小则表示气体较纯。
2、根据精确的实验测定,每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的,因此水可以表示为H2O。
3、水中含有氢、氧两种元素。这种组成中含有不同种元素的纯净物叫做化合物,如二氧化碳(CO2)、氧化铁和高酸钾都是化合物。
4、由两种元素组成的化合物中,其中一种元素是氧元素的叫做氧化物,如二氧化碳(CO2)、氧化铁、五氧化二磷和水都是氧化物。
5、由同种元素组成的纯净物叫做单质,如氢气 (H2)、氧气( O2)、氮气(N2)、铁( Fe ) 和碳(C等都是单质。
课题4 化学式与化合价
一、化学式
1、定义:用元素符号和数字的组合表示物质组成的式子,叫做化学式。
2、化学式的写法
(1)单质(由原子构成的直接用原子符号即元素符号表示,由分子构成的由分子符号表示。)
①金属:由原子构成,用元素符号表示,如铁Fe、铜Cu。
②稀有气体:由原子构成,用元素符号表示,如氦气He、氖气Ne、氩气Ar。
③固态非金属:由原子构成,用元素符号表示,如硫S、磷P、木炭C。
④气态非金属:由分子构成,在元素符号右下角写出分子中所含原子个数,如氧气O2、氮气N2、氢气H2。
(2)化合物(一般把化合价为正价的元素符号写到前面,为负价的元素符号写到后面,原子个数为1时省略不写。)
①氧化物:氧元素符号在后,另一种元素符号在前,如二氧化碳CO2、氧化钙CaO。
②酸:如盐酸HCl、硫酸H2SO4、碳酸H2CO3。
③碱:如氢氧化钠NaOH、氢氧化钙Ca(OH)2。
④盐:如氯化钠NaCl、氯化铵NH4Cl、碳酸钠Na2CO3、碳酸氢钠NaHCO3、碳酸钙CaCO3、硫酸铜CuSO4。
3、化学式的读法
(1)单质
①金属:读物质名称,如Fe铁、Cu铜。
②稀有气体:读气体名称“某气”,如He氦气、Ne氖气、Ar氩气。
③固态非金属:读物质名称,如S硫(硫磺)、P红磷、P白磷。
④气态非金属:读气体名称“某气”,如O2氧气、N2氮气、H2氢气。
(2)化合物(正写反读,即从右向左读,1一般省略不读,但1易混淆时要读。)
①氧化物:读“某化某”或“几某化几某”,如CaO氧化钙、CO一氧化碳、CO2二氧化碳、Fe3O4四氧化三铁、P2O5五氧化二磷。
②酸:读“某酸”,数字省略不读,如H2SO4硫酸、H2CO3碳酸、HNO3硝酸、HCl盐酸(氯化氢水溶液俗称盐酸)。
③碱:读“氢氧化某”,数字省略不读,如NaOH氢氧化钠、Ca(OH)2氢氧化钙、KOH氢氧化钾。
④盐:读“某化某”或“某酸某”,如NaCl氯化钠、NH4Cl氯化铵、Na2CO3碳酸钠、NaHCO3碳酸氢钠、CaCO3碳酸钙、CuSO4硫酸铜。
4、化学式表示的意义
(1)由分子构成的物质
宏观:
①表示一种物质,如CO2表示二氧化碳这种物质。
②表示该物质由哪些元素组成,如CO2表示二氧化碳由碳元素和氧元素组成。
微观:
①表示该物质的一个分子,如CO2表示一个二氧化碳分子。
②表示一个分子中所含原子个数,如CO2表示一个二氧化碳分子中含有两个氧原子和一个碳原子。
(2)由原子构成的物质
宏观:
①表示该物质,如Cu表示铜这种物质。
②表示该物质由什么元素组成,如Cu表示铜由铜元素组成。
微观:
①表示该物质的原子,如Cu表示铜原子。
②表示该物质的一个原子,如Cu表示一个铜原子。
(3)化学式或化学符号前出现数字只能表示微观意义。
①3O表示三个氧原子,3O2表示三个氧分子,3O2-表示三个氧离子。
②5Fe表示五个铁原子,5Fe2+表示五个亚铁离子,5Fe3+表示五个铁离子。
③3Cu表示三个铜原子,3Cu2+表示三个铜离子。
④2H2O表示两个水分子(表示一个水分子,前面的1省略不写:H2O)。
⑤2SO42-表示两个硫酸根。
(4)元素符号周围数字2的含义
①2Ca 表示两个钙原子。
②
表示氧化钙中钙元素的化合价为+2价。
③
表示一个钙离子带两个单位正电荷。
④P2O5表示一个五氧化二磷分子中含有两个磷原子。
二、化合价
表示元素原子之间互相化合的数目。
1、写法:化合价写在元素符号正上方,正负+、-号在前,数字在后。例如:
2、规律
(1)元素的化合价有正、有负,在化合物里,正负化合价的代数和为零。
例如:P2O5 (+5)×2+(-2)×5=0
(2)在离子化合物里,元素化合价的数值等于原子得失电子的数目,化合价的正、负与离子所带电荷一致。
例如:在形成氯化镁时,一个镁原子失去最外层两个电子,带两个单位正电荷,即镁为+2价;一个氯原子得到一个电子,带一个单位负电荷,即氯为-1价。数字、正负号相同,位置、意义不同。
化合价:
离子:Mg2+ 、Cl-
(3)在化合物里,氢元素通常显+1价,氧元素通常显-2价。
(4)在化合物里,金属元素通常显正价,非金属元素通常显负价。
(5)在单质里,元素的化合价为零。
3、常见元素化合价口诀
钾钠氢银正一价,钙镁锌钡正二价。
氟氯溴碘负一价,通常氧是负二价。
铜有正二铝正三,铁有正二和正三。
碳有正二和正四,硫有负二正四六。
莫忘单质都为零。
一价氢氯钾钠银,二价氧钡钙镁锌。
三铝四硅五氮磷,二三铁,二四碳。
二四六硫都齐全,铜汞二价最常见。
莫忘单质都为零。
原子团的化合价:
负一硝酸氢氧根,负二硫酸碳酸根。
负三记住磷酸根,正一价的是铵根。
4、在确定元素的化合价时,需要注意以下几点:
(1)金属元素与非金属元素化合时,金属元素显正价,非金属元素显负价;
(2)一些元素在不同物质中可显不同的化合价;
(3)元素的化合价是元素的原子在形成化合物时表现出来的一种性质,因此,在单质里,元素的化合价为0。
三、有关相对分子质量的计算
1、计算相对分子质量
Fe2O3的相对分子质量=56×2+16×3=160
2、计算物质组成元素的质量比
Fe2O3中铁元素与氧元素的质量比
=(56×2):(16×3)
=7:3
3、计算物质中某元素的质量分数
Fe2O3 铁元素的质量分数=
×100%
=
×100%
=70%
4、计算一定量化合物中某元素的质量
例如:50 t Fe2O3含铁元素多少吨?
50 t Fe2O3中铁元素的质量
=50 t × Fe2O3中铁元素的质量分数
=50 t ×
×100%
=50 t × 70%
=35 t
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