第二单元空气物质的构成与组成知识点总结-2024-2025学年九年级化学科粤版上册

第二单元 空气、物质的构成与组成 2.1 空气的成分 知识点1:空气中氧气含量的测定(在通风橱中进行实验) 1、实验原理 利用红磷燃烧,消耗集气瓶内空气中的氧气,使集气瓶内压强减小,在外界大气压作用下,烧杯中的水从导管进入集气瓶,且进入瓶内水的体积即为减少的氧气的体积。 表达式:磷+氧气五氧化二磷 P+O2P2O5 2、实验装置 3、实验步骤 (1)将仪器连接好并检查装置的气密性; (2)在集气瓶底装入少量的水再把剩余的容积分成5等份并做上记号(少量水的作用:①吸收红磷燃烧生成的五氧化二磷P2O5,防止污染空气;②吸收热量,加快集气瓶的冷却); (3)用止水夹夹紧橡胶管; (4)在燃烧匙内放入过量的红磷(红磷过量的原因:确保装置内的氧气充分耗尽); (5)点燃红磷后将燃烧匙迅速伸入集气瓶中,并把胶塞塞紧,观察瓶内现象; (6)待红磷熄灭,集气瓶冷却到室温后,打开止水夹,观察现象; 4、实验现象 (1)红磷燃烧,产生大量白烟,并放出热量; (2)打开止水夹,烧杯中的水沿导管倒吸进入集气瓶,且集气瓶中的水面上升至刻度“1”处。 5、实验结论 (1)氧气的体积约占空气总体积的; (2)实验结束后集气瓶中剩余的气体主要是:氮气(N2);可以从本实验得到氮气具有不可燃、不助燃的化学性质和难溶于水的物理性质。 6、误差分析 测定结果 因素 影响 小于 红磷量不足 装置内的氧气不能被完全消耗 装置气密性不好(装置漏气) 反应结束后,外界空气进入装置 没有冷却至室温就打开止水夹 温度较高,气体膨胀,剩余气体占有较大的体积 大于 点燃红磷后燃烧匙伸入瓶中过慢 瓶内空气受热膨胀,部分逸出 实验前止水夹未使用或未夹紧 瓶内空气受热膨胀,部分逸出 7、归纳总结 (1)药品的选用原则 ①能够在空气中燃烧。不能用铁丝,因为铁丝在空气中难以燃烧。 ②在空气中只与氧气反应。不能用镁,因为镁燃烧不仅消耗氧气,还消耗其他气体(氮气、二氧化碳)。 ③反应生成物不是气体,最好是固体。不用木炭、蜡烛,因为木炭蜡烛燃烧有气体生成,瓶内压强变化不明显。 (2)集气瓶内压强、温度(X)、氧气含量(Y)的变化分析 ①影响温度的因素:红磷燃烧,放出热量;红磷熄灭,恢复至室温。 ②影响压强的因素: BC段压强变大:红磷燃烧放热,使装置内温度上升,压强变大。 CD段压强变小:①红磷燃烧消耗氧气,装置内气体减少,压强变小; ②红磷熄灭,装置内温度降低,压强变小。 ③D点对应操作:打开止水夹。 8、测定空气中氧气含量的其他办法 (1)拉瓦锡最早用定量的方法研究空气的成分 汞+氧气氧化汞 Hg+O2HgO 现象:银白色的液态汞(水银)变成红色粉末 (2)改进装置 ①图一电阻丝以及图二放大镜的作用:引燃白磷; ②图三活塞的运动状态:先向右运动后向左运动,最终停在刻度“8”处; ③图四中气球的作用:平衡装置内的气压; ④图四反复推拉注射器的活塞,图五交替推动注射器活塞:使铜丝与氧气充分接触,充分消耗装置内的氧气; ⑤改进装置的优点:装置始终密闭,减少测定误差,对环境更友好。 知识点2:空气的组成—体积分数 气体成分 氮气N2 氧气O2 稀有气体 二氧化碳CO2 其他(水蒸气H2O等) 占空气总体积的比例/% 78 21 0.94 0.03 0.03 (1)空气中各成分含量是按照体积分数计算,而不是质量分数; (2)空气中的各成分含量一般来说是固定的,但不是一成不变的。如水蒸气在空气中的含量不固定,因地区和天气而异;二氧化碳的含量也会因人类活动的影响等原因有所改变; (3)蜡烛能在空气中燃烧,说明空气中含有:氧气O2。 (4)薯片放在空气中变软以及夏天从冰箱拿出的饮料外壁会潮湿,说明空气中含有:水蒸气H2O; (5)澄清石灰水长时间露置于空气中表面产生一层白色固体,说明空气中含有:二氧化碳CO2; 知识点3:氮气和稀有气体的用途 1、 氮气 物理性质 无色、无味的气体;难溶于水。 液氮制冷(氮气的沸点低) 化学性质 低温、常温条件下化学性质稳定 充氮包装,保存食物;充氮灯泡 高温等条件下可参与化学反应 制取氮肥;合成染料;制造炸药等 2、 稀有气体(惰性气体)——氦气He、氖气Ne、氩气Ar、氪气Kr、氙气Xe等 物理性质 无色、无味的气体;难溶于水 通电时会发出各种颜色的光 氦气——粉红色光;氖气——红光;氩气——紫蓝色光;氙气——特强白光 制霓虹灯和激光技术 化学性质 一般不跟其他物质反应,化学性质稳定 作焊接保护气 氦气 密度很小(物理性质)且很稳定(化学性质) 用作探空气球 知识点4:纯净物和混合物 纯净物 混合物 概念 只由一种物质组成 由两种或两种以上的物质组成 组成 固定,可用专门的化学符号表示 不固定,不能用固定的化学符号表示 性质 有固定的组成和性质 各种成分保持着单独存在时的化学性质 举例 蒸馏水、冰水混合物、水银、铁水、氧气、液氧、纳米铜、红磷、二氧化碳、蔗糖C12H22O11等 洁净的空气、糖水、加碘盐、矿泉水、牛奶、稀有气体、人体呼出的气体、汽水、澄清石灰水、泥沙等 知识点5:空气污染与保护大气污染 空气污染来源 工业污染、交通污染、生活污染等 空气污染的危害 损害人体健康;影响植物生长;损坏地面设施; 破坏文物古迹;导致地球的生态平衡失调; 列入空气质量检测标准的项目 颗粒物PM10、颗粒物PM2.5 二氧化硫SO2、二氧化氮NO2、一氧化碳CO、臭氧O3 空气质量指数级别 分为6级,级别越高,空气质量越差。 大气污染引发的三大环境问题 ①温室效应加剧——使全球变暖(CO2过多引起,CO2不是空气污染物); ②酸雨——使土壤酸化、建筑物破坏(SO2、NO2的排放); ③臭氧层空洞——使紫外线危害人类和动植物。 防治空气污染的措施 我国政府遵照宪法,制定和颁布了一系列有关防治空气污染的法律法规和国家标准。①加强大气质量监测;②工厂的废气必须经过除尘、除污处理,达到国家规定的排放标准才能向空气中排放;③使用清洁能源;④积极植树造林。 2.2 构成物质的微粒 知识点1:分子、原子、离子都可以直接构成物质 构成物质的微粒 构成物质 举例 分子 大部分的气体、有机物、非金属化合物等 氧气、二氧化碳、水、氨气、酒精、碘(I2)等 原子 稀有气体单质 金属单质 部分固态非金属单质等 铁、汞、镁 氦气、氖气、氩气 金刚石、石墨、硅等 离子 绝大多数的盐、强碱、活泼金属氧化物等 氯化钠、硫酸铜等 知识点2:分子 1、分子是构成物质的一种微观粒子。 水是由水分子构成的;二氧化碳是由二氧化碳分子构成的;氧气是由氧分子构成的…… 2、分子是保持物质化学性质的一种微观粒子 由分子构成的物质,分子是保持其化学性质的最小微观粒子。如保持水化学性质的最小微粒是:水分子;保持二氧化碳化学性质的最小微粒是:二氧化碳分子;保持氧气化学性质的最小微粒是:氧分子…… 3、同种分子的化学性质相同;不同种分子的化学性质不同 (1)氧气和液氧都能支持燃烧原因:分子构成相同(同种分子的化学性质相同); (2)一氧化碳和二氧化碳化学性质不同的原因:分子构成不同(不同种分子的化学性质不同)。 4、分子的特性 (1)质量和体积都很小,肉眼不可见;1cm3的水中有3 1022个水分子; (2)分子在不断运动,且温度越高,分子的运动速率越快; 如:走过花圃会闻到花香;盛放在敞口容器中的水会逐渐减少。湿衣服晒在太阳下比在阴凉处干得快; (3)分子间有间隔,温度越高,分子间间隔越大(一般气体分子间隔>液体分子间隔>固体分子间隔); 如:气体可以压缩贮存在钢瓶中;酒精和水混合后体积减小;蔗糖可以溶解在水中;夏天汽车爆胎; 注:分子本身及其质量和体积都不会变大、变小;一般改变的都是分子的间隔。 5、从分子的观点分析纯净物和混合物——本质区别是构成物质的分子种类是否相同 对于由分子构成的物质,纯净物中含有一种分子;混合物中含有两种或两种以上分子。 由同种分子构成的物质一定为纯净物。由不同种分子构成的物质一定是混合物。 6、从分子的观点分析物理变化与化学变化——本质区别是分子本身是否发生改变 (1)物理变化 由分子构成的物质,在物理变化中,分子本身不发生改变,仍然保持该物质的化学性质; 水变成水蒸气的微观示意图(水分子本身没有发生变化,水分子之间的间隔变大) (2)化学变化 在化学变化中,分子本身发生改变,生成化学性质与原物质不同的新物质。 表达式:氯化氢+氨气 氯化铵 HCl+NH3 NH4Cl 现象:玻璃管内有白烟产生。 解释:浓盐酸和浓氨水均有很强的挥发性,浓盐酸中挥发出来的氯化氢分子和浓氨水中挥发出来的氨分子运动到空气中相遇,并发生化学反应,生成氯化铵小颗粒,扩散到空中,形成白烟。 结论:分子在不断运动。 推论:实验中发现白烟先在靠近浓盐酸的一侧产生,可以得出不同分子的运动速率不同,氨分子的运动速率大于氯化氢分子的运动速率。 知识点3:原子 1、原子是构成物质的另一种微观粒子 铁是由铁原子构成的;汞是由汞原子构成的;氦气是由氦原子构成的…… 2、原子是保持物质化学性质的一种微观粒子 由原子构成的物质,原子是保持其化学性质的最小微观粒子。如保持铁化学性质的最小微粒是:铁原子;保持汞化学性质的最小微粒是:汞原子…… 3、分子是由原子构成的 一个二氧化碳分子是由1个碳原子和2个氧原子构成的;一个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的;一个氧化汞分子是由1个氧原子和1个汞原子构成的;一个氧分子是由2个氧原子构成的…… 4、原子是化学变化中的最小微粒。 实验原理:氧化汞汞+氧气 HgOHg+O2 实验现象:红色粉末逐渐变化,试管内出现银光闪闪的液滴,同时生成一种可以支持燃烧的气体; 化学变化的微观实质是:在化学变化中,分子分成原子,原子再重新组合成新分子或直接构成新物质; 5、原子的特性 (1)原子质量和体积都很小,肉眼不可见;1cm的长度可以并排约1亿个原子; (2)原子在不断地运动,且温度越高,运动速率越快; (3)原子间有间隔,温度越高,原子间间隔越大; 如:水银温度计测量体温示数上升的微观解释:温度升高,汞原子的间隔变大。 6、分子与原子的区别与联系 (1)分子和原子都可以直接构成物质,且分子是由原子构成的; (2)分子不一定比原子大,但分子一定比构成它的原子大; (3)在化学变化中,分子本身发生改变;而原子本身不发生改变; (4)分子和原子的本质区别:在化学变化中,分子可分,原子不可分。 7、原子的探究历程 (1)1808年,道尔顿认为原子是一个不可再分的实心球体; (2)1897年,汤姆孙发现了电子;1904年,汤姆孙提出了原子的“枣糕模型”; (4)1911年,卢瑟福提出了有核原子模型; (5)1913年,玻尔改进了卢瑟福的模型; (6)现在的原子结构模型——电子云模型,.比玻尔模型又有很大的改进。 8、原子的结构 (1)不是所有的原子都有中子,如普通氢原子(氕原子)没有中子; (2)原子核中的质子数和核外电子数相等,因为它们所带电荷的电量相等且电性相反,所以原子不显电性; (3)原子核所带的正电荷数称为核电荷数,核电荷数=质子数=核外电子数; (4)原子很小,原子核更小,但原子的质量几乎都集中在原子核上。 9、原子结构示意图及规律 (1)原子核外第一层最多排2个电子,第二层最多排8个电子。最外层最多不超过8个电子; (2)第一层排满2个电子为稳定结构,其它层作最外层8个电子为稳定结构; (3)金属原子最外层一般少于4个,在反应中较易失去电子,趋向于里层的稳定结构;非金属原子最外层一般多余4个,在反应中易得到电子,趋向于本层的稳定结构。稀有气体原子本身为稳定结构; (4)原子结构与性质的关系:一般来说,原子的最外层电子数相同,化学性质相似(氢原子、氦原子除外)。 10、相对原子质量 (1)由于原子质量的数值过小,书写和使用都不方便,于是,科学家用相对原子质量来衡量原子的质量; (2)相对原子质量:把一种碳原子(碳12,其原子核中有6个质子和6个中子)的质量分成12等份,则其中的一份的质量,即1.661 10-27kg作为标准,把其他原子的质量跟这个标准相比较所得的比值,叫做该原子的相对原子质量; 相对原子质量== (3)相对原子质量不能带单位:相对原子质量是一个比值,单位为1,一般忽略不写。 (4)相对原子质量的估算:相对原子质量≈质子数+中子数。 (5)我国科学院院士张青莲教授对相对原子质量的测定做出了卓越贡献。 知识点4:离子 1、离子的定义:原子得到或失去核外电子形成的带电荷的微粒。 2、离子的形成——离子也是构成物质的一种微粒,离子也是保持物质化学性质的一种微粒。 表达式:钠+氯气氯化钠 Na+Cl2NaCl 现象:钠在氯气中剧烈燃烧,生成白烟。 氯化钠是由钠离子与氯离子构成的。保持氯化钠的化学性质最小的微观粒子:钠离子和氯离子。 3、离子的表示方法及分类 (1)在元素符号或原子团的右上角表明所带的电荷,数值在前,正负号在后。如氧离子O2-、钙离子Ca2+; (2)当离子带1个单位的正电荷或负电荷时,“1”省略不写。如钠离子Na+、氯离子Cl-; (3)阳离子:带正电荷的原子或原子团;如氢离子H+、铵根离子NH4+等。 (4)阴离子:带负电荷的原子或原子团。如硫离子S2-、硝酸根离子NO3-、氢氧根离子OH-、碳酸根离子CO32-、硫酸根离子SO42-等。 4、离子符号的意义 (1)表示一种离子;3Na+:表示3个钠离子; (2)表示一个离子所带的电荷数及电性; Mg2+:右上角的“2”表示一个镁离子带两个单位的正电荷。 2.3 辨别物质的组成 知识点1:元素的概念 1、定义:元素是具有相同核电荷数(即核内质子数)的一类原子的总称。 (1) 同种元素的质子数相同,核外电子数不一定相同;Fe、Fe2+(亚铁离子)、Fe3+(铁离子)都属于铁元素; (2) 同种元素的原子可以有不同的中子数;氢原子包括氕(无中子)、氘(1个中子)、氚(2个中子); (3) 元素是宏观概念,只讲种类,不讲个数; 不同元素之间的本质区别:质子数不同。 2、元素与原子的区别与联系 元素 原子 区 别 概念 具有相同核电荷数(即核内质子数)的一类原子的总称 原子是化学变化中的最小微观粒子 本质 同一类原子的总称 元素的微粒 含义 宏观概念,只讲种类,不讲个数 微观概念,既讲种类,又讲个数 适用范围 从宏观描述物质的组成。常用来表示物质由哪几种元素组成。如水由氢、氧两种元素组成的 从微观描述物质(或分子)的构成。常用来表示物质由哪些原子构成或分子由哪些原子构成,如铁由铁原子构成;水分子由氢原子和氧原子构成。 联系 元素是同类原子的总称,元素和原子是总体和个体的关系。 关于水H2O (宏观上讲)水是由两种元素组成的;水是由氢元素和氧元素组成的; (微观上讲)水是由水分子构成的;水分子是由氢原子和氧原子构成的; 1个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的。 3、元素的种类与性质 (1) 元素的种类:世界上的物质都是由元素结合而组成的,现有元素种类118种。 ①地壳中含量前五位的元素:氧硅铝铁钙(O、Si、Al、Fe、Ca); ②生物细胞中含量最高的非金属元素和金属元素:氧、钙(O、Ca); (2) 元素的性质:元素的化学性质主要由原子最外层电子数决定,原子的最外层电子数相同,化学性质相似。 知识点2:元素的名称和符号 1、元素的分类 (1) 金属元素(元素名称中带“钅”,金,汞除外) (2) 非金属元素(包括稀有气体元素) ①气态非金属元素(“气”字头)②液态非金属元素(“氵”字旁)③固态非金属元素(“石”字旁) 2、元素符号 (1) 由一个字母表示的元素要大写;由两个字母表示的元素符号,第一个字母大写,第二个字母小写。 (2) 意义 O:表示氧元素;表示一个氧原子。 Fe:表示铁元素;表示一个铁原子;表示铁这种物质。 (3)当元素符号前面加上数字后,就只有微观意义。 例如:2O只表示2个氧原子;2Fe只表示2个铁原子。 知识点3:元素周期表(门捷列夫) 1、原子序数:将元素按原子的核电荷数由小到大的顺序排列的序号,称为原子序数。 原子序数=核电荷数=核内质子数=核外电子数(原子而言) 2、周期:元素周期表上每一横行叫作一个周期,共7个周期。原子的核外电子层数等于元素的周期数。 每一横行,从左往右,原子的核电荷数(核内质子数)和最外层电子数依次增加。 3、族:元素周期表上每一纵列叫作一个族(8、9、10列共同组成一个族),共有16个族。 每一纵列,从上到下,电子层数依次增加,最外层电子数相同(He除外),化学性质相似。 中子数=相对原子质量-原子序数 知识点4:单质和化合物 1、单质与化合物的比较 单质 化合物 概念 由同种元素组成的纯净物 由不同种元素组成的纯净物 区别 宏观组成 由同种元素组成 由不同种元素组成 微观组成 同种原子或同种原子构成的同一种分子构成 由不同种原子构成的同一种分子构成 判断依据 纯净物,且只含有一种元素 纯净物,且至少含有两种元素 举例 水银Hg、铁粉Fe、液氧O2、石墨C、氢气H2等 干冰CO2、氨气NH3、冰水混合物H2O等 2、氧化物——两素一氧:仅由两种元素组成且其中一种元素是氧元素的化合物称为氧化物。如水H2O…… 3、物质的分类 2.4 跨学科实践活动:学习探究水的组成的科学史并制取分子模型 知识点1:水的组成 1、探究水的组成及变化——水电解实验——口诀:正氧负氢,氢二氧一(体积比),氢一氧八(质量比) (1)实验装置 (2)注意事项 在水中加少量氢氧化钠NaOH溶液或稀硫酸H2SO4:增强水的导电性。 实验电源为直流电源。 (3)实验原理 文字表达式:水氢气+氧气 符号表达式:H2OH2+O2 (4)实验现象 通电后,两个电极的表面都有气泡产生; 通电一段时间后,连接正极的气体体积少,连接负极的气体体积多,正负极气体的体积比约为1:2。 (5)气体检验 用燃着的木条靠近正极上产生的气体,木条燃烧的更旺,说明正极生成的是氧气(能使带火星的木条会复燃); 用燃着的木条靠近负极上产生的气体,并在上方罩一个干冷的烧杯,气体燃烧且产生淡蓝色火焰,烧杯内壁出现小水珠;说明负极生成的是氢气。 表达式:氢气+氧气水 H2+O2H2O (6)实验结论:水是由氢元素和氧元素组成的。 (7)误差分析:实际结果往往出现氢气与氧气的体积比大于2:1(氧气和氢气的体积比小于1:2)的情况。 原因:①氧气在水中的溶解能力比氢气强;氧气不易溶于水,氢气难溶于水; ②生成的氧气可以会与电极发生氧化反应。 2、电解水的微观过程 (1)宏观上分析 ①水在通电的条件下,发生分解反应,生成氢气和氧气; ②氢气由氢元素组成,氧气由氧元素组成,因此水是由氢元素、氧元素两种元素组成的; ③化学反应前后,元素的种类不变。 (2)微观上分析 ①水由水分子构成,氢气由氢分子构成,氧气由氧分子构成; ②每个水分子由1个氧原子和2个氢原子构成。每个氢分子由2个氢原子构成。每个氧分子由2个氧原子构成; ③化学反应的实质:分子分解为原子,原子再重新组合成新的分子,形成新的物质; ④化学反应前后,原子的种类和数目都不变,分子的种类一定会变。 ⑤分子和原子的本质区别:在化学变化中,分子可分,原子不可分; ⑥该化学变化中,最小的微粒是:氢原子和氧原子;不发生改变的微粒是:氢原子和氧原子。 知识点2:探究物质组成的一般思路 1、理论依据:化学变化前后,元素的种类不会发生改变; 2、思路一:若能将化合物分解为已知组成的物质,就可通过分析生成物的元素组成来推测该化合物的组成; 如:利用水的通电分解实验:水氢气+氧气可以推测出水的元素组成; 思路二:若用已知组成的物质合成化合物,可以通过分析反应物的元素组成来推测该化合物的组成; 如:利用氢气在氧气中燃烧实验:氢气+氧气水可以推测出水的元素组成; 知识点3:水分子的漫游记 水的天然循环是通过其三态变化实现的,天然循环实现了水资源的重新分配。 该过程中主要涉及了一些物理变化,水分子本身并没有发生变化,主要通过水分子的运动和间隔变化而实现。 第 4 页 学科网(北京)股份有限公司 $$