考点速记-【上好课】2025年中考化学一轮复习讲练测(全国通用)
2025-02-17
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精品
内容正文:
考点速记
目 录
物质的变化、性质及分类 2
空气 3
氧气 6
自然界中的水 8
溶液 13
碳和碳的氧化物 16
常见气体的制取 21
金属 26
酸和碱 31
盐和化肥 35
构成物质的微粒 38
元素 40
化学式和化学用语 41
质量守恒定律 44
化学方程式 46
燃料及其利用 47
化学与生活 50
常见仪器和基本实验操作 54
物质的变化、性质及分类
一、化学变化和物理变化
物理变化
化学变化(又叫化学反应)
定 义
没有生成新物质的变化
生成新物质的变化
本质区别
变化时是否有新物质生成
常见现象
物质的状态、形状、大小、位置等发生变化
改变颜色、放出气体、生成沉淀等,
并放热、吸热、发光等(一定伴随能量变化)
微观实质
构成物质的粒子不改变
构成物质的粒子发生改变
联 系
发生化学变化时,一定会同时发生物理变化。
例:点燃蜡烛时,石蜡燃烧生成二氧化碳和水是化学变化,而石蜡受热熔化是物理变化。
判断方法
宏观:没有新物质生成
宏观:有新物质生成
微观上:构成物质的粒子不变
微观上:构成物质的粒子改变
典 例
形状改变
破碎、弯曲、拉丝、压(切)片等
燃烧
燃烧、因燃烧而引起的爆炸(汽油、火药、烟花爆竹、天然气等爆炸)
状态改变
熔化、凝固、汽化、液化、升华、凝华、挥发、铸造、结晶等
变质
发酵、酿酒(醋)、发霉、腐烂、变馊等
实验操作
蒸馏、过滤、溶解、稀释等
锈蚀
铁生锈、铜表面变绿(生成铜绿)
其他
灯泡发光;活性炭吸附色素;金属导电;气球、轮胎、高压锅、锅炉等爆炸;浓硫酸干燥气体;海水晒盐等。
其他
杀菌消毒;光合作用;呼吸作用;见光或受热分解等。
二、化学性质和物理性质
2.物理性质
物理性质是指不需要发生化学变化就表现出的性质。物理性质包括两个方面:
一个是在物理变化中变现出的性质,如:挥发性、溶解性和吸附性等。
一个是不需要变化就有具有的,如:物质的颜色、气味、状态、熔点、沸点和密度等。
3.化学性质
化学性质是指在化学变化中表现出的性质。如:可燃性、助燃性、稳定性、还原性、酸碱性、毒性和腐蚀性等。
4.物质变化和物质性质的区别
(1)理解上的区别:性质是物质本身特有的属性,而变化则是物质运动的过程。
(2)叙述上的区别:一般描述物质性质的语言中往往有“可、易、能、会”等字.如酒精燃烧(是化学变化)和酒精能燃烧(是化学性质)。
三、物质的分类
物
质
混合物(宏观:由两种或两种以上物质组成;微观:由两种或两种以上分子构成)
(注:同种元素组成的物质,可能为混合物(O2+O3);举例:空气、溶液和合金等)
纯净物(宏观:由一种物质组成;微观:由一种分子构成)
单质(由一种元素组成的纯净物)
举例:金、金刚石、氢气和氧气等
化合物(由两种或两种以上元素组成的纯净物)
无机物
氧化物(由两种元素组成的化合物,其中一种元素是氧)
举例:CO2、H2O2等)
酸(电离时形成的阳离子全部是氢离子的化合物)
举例:HCl、H2SO4和H2CO3等
碱(电离时形成的阴离子全部是是氢氧根离子的化合物)
举例:NaOH、Ca(OH)2和Ba(OH)2等
盐(由金属阳离子或铵根离子和酸根离子构成的化合物)
举例:NH4NO3、CaCO3和BaSO4等
有机物(含有碳元素的化合物叫做有机化合物)
举例:甲烷、乙醇和醋酸等
金属单质
(
单质
) 根据所含
混合物 元素种类 非金属单质
(
物质
) 根据所含
(
纯净物
)物质种类 根据所含 稀有气体单质
元素种类 有机物
根据 氧化物
化合物 有无C 酸
无机物 碱
盐
空气
一、空气的成分与用途
1.空气成分发现史
法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究空气成分,得出结论:空气由氧气和氮气组成,其中氧气约占空气总体积的1/5。
2.空气的成分及其体积分数
空气成分
氮气
氧气
稀有气体
二氧化碳
水蒸气和其它成分
体积分数
78%
21%
0.934%
0.034%
0.02%
3.空气各成分的用途
N2工业生产硝酸和氮肥,食品防腐,液态氮气用作制冷剂;
O2供给呼吸,支持燃烧,钢铁冶炼,金属焊接;
稀有气体用作保护气,制作多用途电光源;
二、空气的污染与防治
4.目前计入空气污染指数的项目
气体:SO2、NO2、CO、O3,其中SO2、NO2会导致酸雨(pH<5.6)。
固体:可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)→形成雾霾。
空气污染指数越高,污染越严重。
三、空气中氧气含量的测定
仪器、试剂
大集气瓶、酒精灯、燃烧匙、烧杯、弹簧夹、橡胶塞和导管;红磷、蒸馏水
基本思路
通过化学反应,除去混合物中的一种成分,再测定混合物在反应前后的体积或质量的变化。
实验原理
4P+5O2 2P2O5。
药品选择
①一是该物质在空气中能够燃烧且只与氧气反应;
②二是该物质燃烧的生成物为固体或液体,不能是气体;
实验装置
实验步骤
a.在集气瓶内加入少量水,并将水面上方空间分为5等份;
b.用弹簧夹夹紧橡皮管;
c.在燃烧匙内放入过量的红磷;
d.点燃燃烧匙内的红磷后,立即伸入瓶中并把塞子塞紧;
e.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,并放出热量;
②待红磷熄灭并冷却至室温,打开弹簧夹,可以观察到烧杯中的水被吸入集气瓶,瓶内液面上升至刻度1附近。
实验结论
氧气约占空气总体积的1/5。
误差分析
结果明显偏小
①红磷用量不足;②装置气密性不好;③未等集气瓶冷却至室温,就打开弹簧夹;
结果明显偏大
①点燃红磷后伸入集气瓶速度太慢(未及时塞紧橡皮塞);②未夹紧止水夹(未使用止水夹)
问题讨论
集气瓶内剩余气体的性质?
①物理性质:无色无味的气体,难溶于水;
②化学性质:不能燃烧也不支持燃烧。
实验拓展
改变点燃方式
实验过程中不打开装置,使装置始终保持密闭,如图
改变测量方式
利用量筒或注射器等测量仪器,减小实验误差,使测定结果更加精确,如图
改变反应原理
己装置利用加热铜丝消耗装置中的氧气,实验过程中反复推拉两端注射器活塞的目的是使铜丝与空气中的氧气充分反应,玻璃管内发生反应的化学方程为2Cu+O22CuO
数字化实验
图1装置可用于测定空气中氧气的含量。
图2是实验过程中集气瓶内气压与时间的关系(该装置气密性良好,P0是集气瓶内初始气压)。
(1)P0时红磷没有点燃,气压没有变化;
(2)P0~a段,点燃红磷后,气压增大的原因是红磷燃烧放热;
(3)a~d段,红磷燃烧消耗集气瓶中的氧气,且反应结束后温度恢复至室温,但气压P小于P0的原因是氧气被消耗。
氧气
1.物理性质
物理性质
氧气
色、味、态(通常状况下)
无色、无味、气体
密度(标准状况下)
比空气略大
溶解性(通常状况下)
不易溶于水
在压强为1.01×105Pa时,氧气在-183 ℃时变为淡蓝色的液体,在-218℃时变为淡蓝色的雪花状固体。
2.氧气的化学性质
(1)具有助燃性质,氧气可以使带火星的木条复燃。
(2)氧气与常见物质的反应
物质
反应现象
化学方程式
操作注意
在空气中
在氧气中
碳
发红光,放热,生成使澄清石灰水变浑浊的气体
氧气中:发白光,放热,生成使澄清石灰水变浑浊的气体
C+O2CO2
木炭伸入瓶中时,要自上而下,缓慢伸入(目的使木炭与氧气充分反应)
硫
燃烧,发出微弱的淡蓝色火焰,放热,生成有刺激性气味的气体
燃烧得更旺,发出明亮的蓝紫色火焰,放出热量,生成有刺激性气味的气体
S+O2SO2
硫在氧气里燃烧,在集气瓶底要留少量水,目的:溶解吸收生成的二氧化硫,防止二氧化硫逸出污染环境
红磷
发出黄色火焰,放出热量、产生大量白烟
同空气
4P+5O22P2O5
氢气
产生 淡蓝 色火焰,放出热量
同空气
2H2+O22H2O
点燃氢气之前必须验纯
铁
变红热,不燃烧
剧烈燃烧,火星四射,放热,生产黑色物质。
3Fe+2O2Fe3O4
铁丝用砂纸打磨(除去表面的氧化物);在铁丝一端系一根火柴棒(引燃);铁丝绕成螺旋状(预热未燃烧的的铁丝);在瓶底加少量水或铺一层细沙(防止高温生成物使集气瓶炸裂);燃着的铁丝不能接触瓶壁(防止炸裂瓶壁)
镁
剧烈燃烧,发出 耀眼的白光,放出热量,生成白色固体
燃烧更剧烈
2Mg+O2
2MgO
自然界中的水
一、爱护水资源
1.水的概况
地球上总储水量约为1.391×1018m3,地球表面约71%被水覆盖。可直接利用的淡水量2.53%。
我国总量相对较多,但人均水资源量相对较少,且地域差距很大。
2.爱护水资源
一方面要节约用水,另一方面要防治水体污染。
国家节水标志
二、水的净化
3.沉降
沉降是重力作用,除去水中颗粒较大的不溶性杂质; 促进方法:明矾(可促进水中悬浮杂质的沉降)
4.过滤
①适用范围:难溶性固体与液体的分离。
②实验仪器:铁架台(带铁圈)、烧杯、漏斗、玻璃棒;实验用品:滤纸。
③原理:分离颗粒大小不同的混合物,除去水中颗粒较小不溶性杂质;
④操作要点、操作说明及未规范操作可能产生的后果:
操作要点
操作说明
未规范操作可能产生的后果
一贴
滤纸紧贴漏斗内壁
如果滤纸未贴紧(留有气泡),会造成过滤速度慢
二低
滤纸边缘低于漏斗口
如果滤纸边缘高于漏斗口,液体可能会从漏斗外流下
漏斗内液面低于滤纸边缘
如果液面高于滤纸边缘,液体会不经滤纸过滤而流下
三靠
倾倒液体的烧杯尖嘴紧靠玻璃棒
如果没有用玻璃棒引流,可能造成液滴飞溅
玻璃棒末端轻靠在三层滤纸的一边
如果玻璃棒靠在单层滤纸这边,可能造成滤纸破损
漏斗下端紧靠烧杯内壁
如果没有紧靠,过滤速度变慢,同时可能造成液滴飞溅
⑤玻璃棒在过滤中的作用是引流。
⑥过滤后,如果滤液仍然浑浊,可能原因有:
A承接滤液的烧杯不干净 B倾倒液体时液面高于滤纸边缘 C滤纸破损
⑦如果过滤后的滤液仍然浑浊,接下来应如何操作?更换滤纸并清洗仪器,重新过滤,直到滤液澄清。
5.吸附
活性炭:表面疏松多孔,表面积大;除去水中的颜色或气味的物质,该过程属于物理变化。
6.蒸馏
各成分的沸点不同;除去水中可溶性杂质,净化程度最高---得到的是蒸馏水。
⑴蒸馏时加入沸石的目的:防止暴沸;
⑵图中温度计水银球的位置是插入到支管口,原因是此温。
度计不是测水温而是测支管口处水蒸气温度。
⑶知道冷凝管的进水口和出水口:下管进水,上管出水。
7.消毒杀菌
用液氯,此过程是个化学变化。
三、自来水和软硬水
8.自来水生产过程
天然水→加混凝剂→沉淀→过滤→活性炭吸附→投药消毒→自来水
自来水厂净水过程示意图
9.硬水和软水
(1)定义:硬水:含有较多可溶性钙、镁矿物的水;软水:不含或含较少可溶性钙、镁矿物质的水
(2)区别方法:加入肥皂水搅拌,产生泡沫多的为软水,反之为硬水。
(3)转化方法:加热煮沸(日常生活)、蒸馏(实验室、工业)等。
(4)硬水的危害:用硬水洗涤衣物既浪费肥皂,又不易洗净,时间长还会使衣物变硬。锅炉长期用硬水,易形成水垢,不仅浪费燃料,严重者可引起爆炸。长期饮用硬水有害身体健康。
四、水的分解
10.水的分解实验
仪器、试剂
水电解器、直流电源、导线、木条、火柴
实验原理
2H2O2H2↑+O2↑(分解反应)。
实验装置
实验步骤
a.在电解器玻璃管中加满水(水中加入少量硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液),用导线连接电解器与电源;
b.接通直流电源,观察玻璃管内的现象并记录;
c.切断上述装置的电源,用燃着的木条分别在两个玻璃管尖嘴口检验反应中产生的气体;
实验现象
通电后,两电极上都有大量的气泡产生,液面下降,
一段时间后,正极所产生的气体与负极所产生的气体体积之比约为1:2。
产物检验
(1)正极:用带火星的木条,带火星的木条复燃,证明正极产生的气体是氧气;
(2)负极:用燃着木条,气体能燃烧,火焰呈淡蓝色,证明负极生成的气体是氢气。
实验结论
及推论
①水是由氢元素和氧元素组成的。
②验证了化学变化中分子可再分而原子不可再分。
③电解水产生气体的体积和质量的坐标曲线如图所示,通过生成氢气和氧气的体积比约为 2∶1,推出它们的质量比约为1∶8。
微观认识水
的电解过程
a.电解水的过程可用图2表示,粒子运动变化的先后顺序是④③①② 。
b.图3表示电解水的微观示意图,该反应中属于单质的是H2、O2 ,该化学反应的实质是水分子分裂成氢原子和氧原子,氢原子重新组合成氢分子,氧原子重新组合成氧分子 。
问题讨论
电解水时,若氧气与氢气的体积比小于1:2,可能的原因有:氧气在水中的溶解性比氢气稍大;氧气具有氧化性,部分氧气将电极氧化而消耗;正极未完全放入玻璃管中,使氧气泄漏等。
简易装置
装置改进
改变电解容器
使用注射器或量筒,优点是带刻度,直接获取气体体积比。
改变检验气体方式
改进后的优点是检验装置气密性、检验收集气体简单,且防止氢氧化钠沾皮肤上及可用秒表精确测量一定电压,浓度时产生氢气、氧气的体积
增加便利性
改进后的优点:携带方便,实验时可直接摆放在讲台上,无须固定;操作简单,安全方便,便于观察,所需电解液的量少;电解速度快;取材简单广泛,充分利用了生活资源如饮料瓶,一次性注射器等。针筒有刻度,易于观察气体体积。用保险丝做电极,减小用石墨棒做电极时对氧气的吸附,或因电极被氧化而消耗氧造成误差。
五、水的合成
11.氢气的物理性质
氢气是无色、无臭、难溶于水的气体,密度比空气小,难液化;
12.氢气燃烧实验
(1)检验氢气纯度。收集一试管氢气,用拇指堵住试管口;管口朝下,靠近火焰,移开拇指点火。如发出尖锐的爆鸣声,表明氢气不纯。如听到声音很小,则表示氢气较纯。
(2)氢气燃烧步骤:①检验纯度(气体不纯净点燃时,易发生爆炸);②在火焰上方罩一个干燥且凉的烧杯;③用手接触烧杯。
(3)氢气燃烧现象:氢气燃烧,产生淡蓝色的火焰;烧杯内壁凝结有水雾;烧杯发烫。
(4)化学方程式:2H2+O22H2O。
(5)结论:氢气和氧气在点燃的条件下生成水,即水是由氢氧元素组成。
溶液
一、溶液的形成与组成
1.溶液定义
一种或几种物质分散到另一种物质里,形成均一、稳定的混合物。
2.溶液的组成
溶液由溶质和溶剂,最常用的溶剂是水;另外常用的溶剂还有酒精、汽油。
3.溶液的基本特征
均一、稳定、混合物。
4.溶液的组成的判定
溶质溶剂的判断
固体、气体溶于液体,固体气体是溶质,液体是溶剂。
如:盐酸中溶质是氯化氢气体,稀硫酸中溶质是硫酸液体
液体与液体互溶时:多者为溶剂,少者为溶质,有水水是溶剂。
如:75%的医用酒精溶质是酒精溶剂是水;
发生化学反应的溶液,溶质是反应后溶解的物质。
如:氧化钙放入水中,溶质不是氧化钙,而是反应生成的氢氧化钙。
溶液的命名
非水溶剂:溶质的溶剂溶液(如:碘酒——碘的酒精溶液)
水作溶剂:溶质的水溶液或溶质溶液(如:食盐的水溶液也叫食盐溶液)
不指名溶剂的溶液是水溶液(如:硫酸铜溶液就是硫酸铜的水溶液)
溶质、溶剂与溶液的关系
溶液质量=溶质质量+溶剂质量(如有多种溶质,则应全部加上)
溶液的体积 ≠ 溶质的体积 + 溶剂的体积(因为分子间有间隔)
溶液的用途
a.化学反应在溶液中进行速度快。因此在实验室或化工生产中,常常把能够起反应的固体配制成溶液来使用。
b.溶液对动植物和人的生理活动有很重要的意义。如用于无土栽培。医疗上用的多种注射液也都是溶液,如生理盐水、葡萄糖注射液等。
c.用于农药、医药、化工生产。
5.溶解时的吸热或放热现象
溶解时的热现象
对应物质
温度变化
溶于水放热
氢氧化钠NaOH、浓硫酸H2SO4
升温
溶于水吸热
硝酸铵NH4NO3
降温
溶于水温度无明显变化
氯化钠NaCl
温度无明显变化
6.乳浊液和乳化
(1)乳化作用:洗涤剂等中的乳化剂能够把大的油滴分为较小的油滴从而分散到水中,使两种互不相溶的液体形成较稳定乳浊液的过程。
(2)溶液、乳浊液和悬浊液比较
溶液
乳浊液
悬浊液
分散质
溶质的分子或离子
不溶性的小液滴
不溶性的固体小颗粒
特征
均一、稳定
不均一、不稳定
不均一、不稳定
二、溶解度
7.饱和溶液和不饱和溶液
概念
在一定温度下,在一定量溶剂里不能再溶解某种溶质的溶液叫做该溶质的饱和溶液;还能再溶解某种溶质的溶液叫做该溶质的不饱和溶液;
判断方法
继续加入少量该溶质,看能否继续溶解,若不能继续溶解则为饱和溶液,反之为不饱和溶液。
相互转化
对大多数溶解度随温度升高而增大的物质而言:
不饱和溶液转化为饱和溶液的方法有:增加溶质、升高温度、蒸发溶剂
饱和溶液转化为不饱和溶液的方法有:增加溶剂、降低温度
注:Ca(OH)2和气体等除外,它们溶解度随温度升高而降低。
澄清石灰水的饱和溶液与不饱和溶液的转化中:涉及改变温度的与上面相反,其余相同。
溶液浓稀与饱和不饱和的关系
①不同溶质:饱和溶液不一定是浓溶液,不饱和溶液不一定是稀溶液,如饱和的石灰水溶液就是稀溶液
②相同的溶质:相同温度下,饱和溶液一定比不饱和溶液浓。
(即:在一定温度时,同一种溶质的饱和溶液要比它的不饱和溶液浓)
8.固体的溶解度
(1)概念:固体物质溶解度指的是在 一定温度下 ,某固态物质在 100g溶剂里达到饱和状态 时所溶解的 质量。
(2)理解溶解度概念的四要素:①、条件:一定温度 ;②、标准: 100g溶剂 ;③、状态: 饱和状态 ;④、单位:g 。
(3)影响固体物质的溶解度因素:内因_溶剂种类_、溶质种类;外因是温度。
(4)溶解度的意义
20℃时,氯化钠溶解度为36g:
①在20℃时,100g水中最多能溶解(即达饱和)36gNaCl。
②在20℃时,100g水中溶解36g氯化钠形成饱和溶液。
③在20℃时,要完全溶解36g氯化钠,最少需要水100g。
④在20℃时,136g氯化钠溶液中有100g水,36g氯化钠。
(5)固体物质溶解度的变化规律:
①大多数固体物质的溶解度随温度升高而升高;如KNO3;
②少数固体物质的溶解度受温度的影响很小;如NaCl;
③极少数固体物质的溶解度随温度升高而降低。如Ca(OH)2。
(6)物质的溶解性
溶解性
易溶物质
可溶物质
微溶物质
难溶物质
20℃溶解度(g)
大于10g
10g-1g
1g-0.01g
小于0.01g
9.气体的溶解度
(1)定义:气体的溶解度是指气体物质在一定压强、一定温度下一体积水最多溶解气体的体积分数来表示。
(2)影响气体的溶解度因素:内因溶剂种类_、溶质种类;外因是温度、压强。
(3)在一定压强下,温度越高气体的溶解度越小,温度越低气体的溶解度越大;在一定温度下,压强越大气体的溶解度越大,压强越小气体的溶解度越小。
三、溶解度曲线
11.溶解度曲线
溶解度曲线:用纵坐标表示溶解度,横坐标表示温度,根据物质在不同温度下的溶解度绘制成不同物质随温度变化的曲线。
12.线的含义
①“陡升型” :大多数固体物的溶解度随温度升高而升高。如KNO3;
② “缓升型”:少数固体物质的溶解度受温度的影响很小。如NaCl;
③“下降型”:极少数物质溶解度随温度升高而降低。如Ca(OH)2。
13.点的含义
①曲线上的点:所示某温度下某物质的溶解度是多少(该温度下饱和状态)。
②两曲线的交点:表示在该点所示的温度下,两种物质的溶解度相等。
③线上方的点表示:在该温度下,该溶液是饱和且有部分晶体;
④线下方的点表示:该温度下,该溶液是不饱和溶液。
四、配制一定溶质质量分数的溶液
14.用固体溶质配制溶液:
①步骤:计算、称量、量取、溶解、装瓶贴标签(标签上注明溶液名称和浓度)
②仪器:天平、药匙、量筒、滴管、烧杯、玻璃棒
15.用浓溶液加水稀释配制稀溶液
①步骤:计算、量取、混匀、装瓶贴标签(标签上注明溶液名称和浓度)
②仪器:量筒、滴管、烧杯、玻璃棒
16.误差分析:
①溶质质量分数偏大的原因:量取水时俯视读数;称量固体试剂时,天平向左倾斜;砝码生锈
②溶质质量分数偏小的原因:量取水时仰视读数;称量固体试剂时,天平向右倾斜;向烧杯中倾倒固体试剂时有少许洒落在烧杯外面;烧杯不干燥.
碳和碳的氧化物
一、碳单质
结构
构成
微粒
性质
用途
物理性质不同的原因
金刚石
碳原子
无色透明的的固体。天然存在的最硬的物质。
特殊条件下制备的金刚石薄膜透光性好、硬度大;导热性好。
制装饰品(钻石);制钻头、切割大理石、裁玻璃;
金刚石薄膜用作光学窗口和透镜的涂层;用于集成电路基板散热。
金刚石、石墨和C60都是碳元素组成的单质,物理性质有明显差异的原因:
原子的排列方式不同
石墨
碳原子
灰黑色的有金属光泽的固体;很软,有滑腻感;熔点高,有良好的导电性。
作电极或电刷、制铅笔芯、做坩埚,作机械高温润滑剂
C60
C60分子
有特殊的物理性质
用于超导、催化、材料科学等领域
1.碳单质的物理性质和用途
2.无定形碳
(1)焦炭、木炭、活性炭和炭黑主要成分也是碳单质,结构与石墨类似。木炭、活性炭有疏松多孔的结构,因此有吸附性,活性炭的吸附作用比木炭强。
(2)活性炭的应用:可用于防毒面具中除去毒气、制糖业中脱色以制白糖;水的净化处理;冰箱去味;吸附装修产生的有害气体。
防毒面具 环保活性炭包 冰箱除臭剂
(3)活性炭、木炭的吸附性是物理性质而不是化学性质。
3.碳单质的化学性质
(1)常温下稳定性强(古代字画能长久保存的原因)。
(2)可燃性:(O2充足)完全燃烧生成CO2:C+O2CO2 ;(O2不足)不完全燃烧生成CO:2C+O22CO。
(3)还原性:C+2CuO2Cu+CO2↑(置换反应)应用:冶金工业;现象:黑色粉末逐渐变成光亮红色,石灰水变浑浊。3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑(现象:红棕色粉末逐渐变成黑色,石灰水变浑浊。)
4.木炭与氧化铜反应
实验仪器
试管、酒精灯、金属网罩、铁架台(带铁夹)、弹簧夹、橡胶塞、导管、升降台、火柴
实验试剂
木炭、氧化铜、澄清石灰水。
实验原理
C+2CuO 高温 2Cu+CO2↑。
实验装置
实验步骤
a.连接仪器,检查装置的气密性;
b.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;
c.将试管固定在铁架台上,将导管插入澄清石灰水中;
d.打开弹簧夹,用酒精灯加热混合物几分钟;
e.先撤出导管,用弹簧夹夹紧乳胶管,停止加热,待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象。
实验现象
大试管中的固体由 黑 色变为 红 色;小试管中的澄清石灰水 变浑浊 。
实验结论
木炭能够还原氧化铜生成 铜 单质和 二氧化碳 ;该实验说明木炭具有 还原 性。
实验注意
①木炭粉和氧化铜粉末烘干的原因: 防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。
②火焰加金属网罩的目的:集中火焰,提高温度。
③实验结束后,先撤出导气管,再停止加热的目的:防止石灰水倒流炸裂热的试管。
④待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因:防止热的铜接触空气又被氧化。
⑤木炭配比比理论值稍微多一点,因为木炭会和试管中的氧气反应。
计算思维辨析
固体木炭还原氧化铜,完全反应后固体减少量为生成的二氧化碳质量。用氢气和一氧化碳两种气体还原氧化铜时,则固体减少量是氧化铜中氧元素的质量。
二、一氧化碳
5.物理性质
无色、无味的有毒气体,难溶于水,密度比空气略小。
6.化学性质
(1)可燃性:2CO+O22CO2 点燃CO,产生蓝色火焰,放出热量。
(2)毒性:是指它极易与人体血液中的血红蛋白结合,从而使血红蛋白不能很好地与氧气结合,失去了携氧能力,造成生物体内缺氧,而发生中毒现象;因此冬天用煤炉取暖时,一定要注意通风。
(3)还原性:
①一氧化碳还原氧化铜
实验仪器
硬质玻璃管、单孔橡皮塞、双孔橡皮塞、铁架台、酒精灯、酒精喷灯、玻璃导管
实验试剂
一氧化碳、氧化铁、澄清石灰水。
实验原理
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 。
实验装置
实验步骤
a.组装仪器,并检查装置的气密性。;
b.装入药品,固定装置;
c.点燃酒精灯,向玻璃管中通入一氧化碳;
d.点燃酒精喷灯;
e.反应完成后,熄灭酒精喷灯;
f.硬质玻璃管冷却后,停止通入一氧化碳;
g.熄灭酒精灯。
实验现象
与原理
(1) 玻璃管内:红棕色粉末逐渐变黑。反应的化学方程式:
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
(2) 试管内:澄清石灰水变浑浊。反应的化学方程式:
CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O
(3) 酒精灯处:气体燃烧并产生蓝色火焰。反应的化学方程式:
2CO+O2 2CO2
实验注意
1.装置尾部酒精灯的作用是:点燃尾气,防止污染空气。
2.实验开始时,要先通入CO,一段时间后再点燃酒精喷灯,目的是排尽装置内的空气,防止加热时发生爆炸。
3.实验结束,停止加热后,要继续通CO直至玻璃管冷却,或用弹簧夹夹紧玻璃管两端的胶皮管直至玻璃管冷却,才可以把固体倒到白纸上观察。不能把热的固体直接倒出来观察的原因是生成的铁在高温时会重新被氧化。
4.在CO还原Fe2O3的反应中,CO具有还原性,作还原剂。
5.实验结束,停止加热后,要继续通CO直至玻璃管冷却,同时防止石灰水发生倒吸现象。
6.若没有酒精喷灯也可用酒精灯代替,但需在火焰外加金属网罩,使火焰集中,提高温度。
计算思维辨析
固体木炭还原氧化铜,完全反应后固体减少量为生成的二氧化碳质量。用氢气和一氧化碳两种气体还原氧化铜时,则固体减少量是氧化铜中氧元素的质量。
②一氧化碳还原氧化铁:3CO+Fe2O33CO2+2Fe
实验现象:观察到红棕色粉末逐渐变成黑色。
7.用途
①作燃料:CO具有可燃性,将煤转化为煤气可使燃烧更充分,对环境污染程度小。
②冶炼金属:CO具有还原性,用于冶金工业。
三、二氧化碳
8.二氧化碳的物理性质
(1)无色、无味的气体,能溶于水,在一定压强和低温条件下变成白色块状或片状固体,称为干冰(用途制冷剂、人工降雨、食物储运、制造舞台烟雾效果)。
(2)探究二氧化碳物理性质的两个实验
倾倒二氧化碳
溶解性实验
实验装置图
实验操作
向盛有高低不等两根燃着蜡烛的烧杯中倾倒二氧化碳。
向盛满二氧化碳的软塑料瓶中倒入约三分之一容积的水,振荡。
实验现象
蜡烛自下而上依次熄灭
塑料瓶变瘪了
实验分析
二氧化碳密度比空气大(物理性质);
二氧化碳不能燃烧,也不能支持燃烧(化学性质)。
原因:二氧化碳溶于水,瓶内压强变小,大气压将瓶子压瘪。
9.二氧化碳的化学性质
(1)二氧化碳不能燃烧,也不支持燃烧。
(2)与水反应:CO2+H2O===H2CO3,生成的碳酸能使紫色蕊溶液变红色。碳酸易分解,发生反应的化学方程式为:H2CO3===H2O+CO2↑。
(3)与碱反应:
①二氧化碳与氢氧化钙溶液反应:CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O,观察到有白色沉淀生成,因此实验室通常用澄清石灰水检验二氧化碳;
②二氧化碳与氢氧化钠溶液反应:CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O,应用:实验室通常用氢氧化钠溶液吸收或去除二氧化碳。
(4)二氧化碳与水反应
实验操作
喷稀醋酸
直接喷水
直接放入CO2中
喷水后放入CO2中
烘干第四朵花
现象
小花变红色
小花不变色
小花不变色
小花变红色
红色褪去
分析
酸能使紫色石蕊变红
水不能使紫色石蕊变色
二氧化碳不能使紫色石蕊变色
二氧化碳和水反应生成的碳酸能使紫色石蕊变红
碳酸不稳定,容易分解
结论
a.二氧化碳能与水反应生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊变红,显酸性。
b.生成的碳酸不稳定,很容易分解生成二氧化碳和水。
实验的改进
①操作示意图(a、d为浸有紫色石蕊试液的湿润棉花,b、c为含有紫色石蕊的干燥棉花,垂直固定装璃管的装置末画出);
②现象:d处棉花比a处棉花 先变红 ,b、c处棉花 不变红 ;
③结论:根据棉花变红的顺序,可得出二氧化碳的密度比空气 大 ,温润的棉花 变红 ,干燥的棉花 不变红 ,可得出二氧化碳能与水反应
10.二氧化碳的用途
(1)固体二氧化碳(干冰)的用途:
①制冷剂:食品冷藏保鲜和运输;医疗上血液和疫苗的储存与运输。
②用于人工增雨:利用干冰升华吸热的原理。
③制造舞台烟雾效果。
(2)灭火和作保护气:既利用二氧化碳的物理性质(密度比空气大),又利用二氧化碳的化学性质(不能燃烧,也不支持燃烧)。
(3)农业生产中的气体肥料
(4)工业生产中制作碳酸饮料(利用二氧化碳能溶于水)、纯碱、化肥、医药产品等的重要原料。
常见气体的制取
一、实验室制取气体的装置
装置
类型
选择依据
拓展装置
发生装置
固体加热型
反应物是固体;
反应条件需要加热。
——
固液不加热型
反应物是固体和液体;
反应条件不加热。
分液漏斗可以控制反应速率,节约药品。
收集装置
排水法
适合溶解性小;
不与水反应的气体
气体从短管进集气瓶,水从长管排出
向上排空气法
适合密度大于空气的气体;
且不与空气各成分反应
气体从长管进集气瓶,空气从短管排出
向下排空气法
适合密度小于空气的气体;
且不与空气各成分反应
气体从短管进集气瓶,空气从长管排出
各种装
置气密
性检查
将导管伸入水 中,手紧握容器外壁,观察导管口有 气泡冒出,松手后导管有一段液柱,则装置不漏气,反之漏气
用弹簧夹夹住乳胶管,往长颈漏斗内注入水,若长颈漏斗下端形成 一段稳定液柱,则装置不漏气
向长颈漏斗中加水使其下端浸入水中,用手捂容器外壁,伸入水中的导管口有气泡产生,则气密性良好
当缓缓拉活塞时,观察到有气泡产生,则气密性良好;当缓缓推活塞时,观察到长颈漏斗中形成一段液柱,则气密性良好
关闭分液漏斗活塞,缓缓拉注射器活塞,松手后,活塞回到原处,说明装置气密性良好
装置拓展
固液常温型装置
二、氧气的制取
2.氧气的工业制法
分离液态空气法
(1)原料:空气。
(2)原理:利用液态氧气和液态氮气的沸点不同。——是物理变化。
利用液态氮的沸点比液态氧的沸点低的原理。先将空气在低温条件下加压变为液态,再将液态空气缓缓升温至左右,氮气首先达到沸点从液态空气里蒸发出来,剩下的主要就是液态氧了。
(3)过程:
(4)贮存:氧气经加压后贮存在蓝色钢瓶中。
3.氧气的实验室制取
制取方法
高锰酸钾制取氧气
过氧化氢制取氧气
反应原理
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
2H2O22H2O+O2↑
依据:反应物状态及反应条件
发生装置
固体加热型
固液不加热型
依据:气体的溶解性及密度
收集装置
排水法
依据:氧气不易溶于水,且不与水反应
(何时开始收集?导管口有连续均匀气泡冒出时开始收集。)
向上排空气法
依据:氧气密度比空气大,且不与空气的成分反应
操作步骤
检查装置气密性→装入药品→固定在铁架台上→点燃酒精灯进行加热→收集氧气→将导管从水槽中移离→熄灭酒精灯
简记为:茶(查)、装(庄)、定、点、收、利(离)、息(熄)
检查装置气密性→装入药品→收集氧气
实验讨论
1.实验结束后,为什么先将导气管移出水面,然后熄灭酒精灯?
防止水槽中的水倒流回炽热的试管中,炸裂试管。
2.用高锰酸钾制取氧气时,试管口为什么塞一团棉花?
防止高锰酸钾粉末进入导气管。
验满方法
排水法:当集气瓶口有大量气泡冒出时,说明已收集满,否则未满;
向上排空气法:将带火星的木条靠近集气瓶瓶口,若木条复燃,说明已收集满,否则未满。
检验方法
将带火星的木条伸入集气瓶内,若木条复燃,则为氧气;否则不是氧气。
三、二氧化碳的制取
4.二氧化碳的实验室制法
制取方法
实验室制法
工业制法
制取试剂
大理石(或石灰石)与稀盐酸
石灰石
反应原理
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
CaCO3CaO+CO2↑
依据:发生装置,反应物状态及反应条件;收集装置,气体的溶解性及密度
装置
固体加热型
(反应物状态为固体和液体,反应条件为常温)
向上排空气法
(二氧化碳能溶于水且能与水反应,密度比空气大)
实验步骤
(1)“组”:组装仪器。
(2)“查”:检查装置的气密性。
(3)“装”:将药品装入反应容器(先装固体,再加液体)。
(4)“集”:用向上排空气法收集。
(5)“验”:验满(将燃着的木条放在集气瓶口,若木条熄灭,则气体已收集满)。
(6)“放”:集满后盖上玻璃片正放在桌面上。
检验方法
把生成的气体通入澄清石灰水中,若观察到澄清石灰水变浑浊证明生成的气体是二氧化碳。
验满方法
将燃着的木条放在集气瓶瓶口,若观察到木条熄灭,证明二氧化碳已经收集满。
净化装置
制取的 CO2中混有少量HCl气体(盐酸能挥发出HCl气体)和水蒸气,实验室常将制取的气体先通过饱和 NaHCO3溶液除去HCl气体,再通过浓硫酸除去水蒸气。
四、氢气的实验室制取
反应药品
锌粒和稀硫酸。
反应原理
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
反应装置
或
收集方法
向下排空法(密度比空气小)排水法(难溶于水)
金属
一、金属材料
1.常见金属的物理性质
(1)金属材料包括:纯金属和合金。日常生活中使用的金属材料大多数是合金。
(2)金属的物理共性
①常温下大多数金属为固体(汞为液体),有金属光泽,密度较大,熔点较高。
②大多数金属呈银白色,(铜红色,金黄色,铁粉黑色,铁片银白色 )。
③大多数金属具有优良的导电性、导热性,有延展性(延:拉成丝;展:压成片), 能够弯曲。
(3)金属的用途
①决定物质用途的影响因素:主要因素:物质的性质。其他因素:价格、资源,废料是否易于回收和对环境的影响,以及是否美观、使用是否便利等。
②金属物理性质对应的用途
金属的物理性质
钨熔点高
铜、铝导电性好
铬硬度大
铁硬度大
对应的用途
做灯泡的灯丝
作电缆、电线
做镀层金属
菜刀、镰刀、锤子等
③生活物品中常使用的金属
干电池外皮
“银粉”
水银温度计
“锡箔”纸
保温瓶内胆
锌/锰
铝
汞
铝或锡
银
(4)金属之最
铝
地壳中含量最多的金属元素
钙
人体中含量最多的金属元素
铁
目前世界年产量最多的金属(铁>铝>铜)
银
导电、导热性最好的金属(银>铜>金>铝)
铬
硬度最大的金属
钨
熔点最高的金属
汞
熔点最低的金属
2.合金
(1)概念:在纯金属中加热融合某些金属或非金属,制得具有金属特征的合金。
①合金是混合物 ②形成合金的过程是物理变化 ③合金各成分的化学性质不变
(2)合金的优点:
一般来说,合金与组成它的纯金属相比较,硬度更大,熔点更低,抗腐蚀性更好。
铁合金
生铁:含碳量 2%~4.3%
铁的合金主要含Fe、C,生铁和钢的主要区别是含碳量不同,也含有不同的成分,因此它们的性能也不同。
钢:含碳量0.03%~2%
锡合金
焊锡:熔点低,用于焊接金属
伍德合金:熔点只有70℃,做保险丝
铜合金
黄铜:铜锌合金。强度高、可塑性好、耐腐蚀;做零件、仪表
青铜:铜锡合金。强度高、可塑性好、耐腐蚀;做零件
铝合金
硬铝:强度和硬度大,用作飞机、火箭、轮船
钛合金
优点:熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好、抗腐蚀性能好
用途:广泛用于火箭、导弹、航天器、化工设备、通信设备和医疗等。如:制造人造骨和形状记忆合金;
二、金属的化学性质
3.金属与氧气的反应
金属
反应事实
反应现象
反应的化学方程式
镁
常温下就能与氧气反应
常温下表面形成氧化膜
2Mg+O2=2MgO
铝
常温下表面形成致密的氧化膜
4Al+3O2=2Al2O3
铁
常温下几乎不与氧气反应,但在高温时能与氧气反应
铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射,
生成黑色固体
3Fe+2O2Fe3O4
铜
红色的铜片加热后变黑
2Cu+O22CuO
金
“真金不怕火炼”说明即使在高温时金也不与氧气反应
结论
通过金属与氧气能否反应及反应的难易程度判断金属的活动性:镁、铝>铁、铜>金。
4.金属与酸反应
金属
与稀盐酸、稀硫酸反应的现象
与稀盐酸反应的化学方程式
与稀硫酸反应的化学方程式
镁
固体逐渐溶解,快速产生气泡
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑
Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑
锌
固体逐渐溶解,产生气泡速度适中
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
铁
固体逐渐溶解,缓慢产生气泡,溶液由无色逐渐变成浅绿色。
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
铜
无明显现象,不反应
结论
Mg、Zn、Fe能与盐酸和稀硫酸反应,而Cu不能与稀盐酸和稀硫酸反应。
金属活动性:Mg、Zn、Fe>Cu
5.金属与其他金属化合物的溶液反应
实验
图示
现象
化学方程式
金属活动性
将铝丝浸入
硫酸铜溶液中
铝丝表面有红色物质生成,溶液由蓝色逐渐变为无色
2Al+3CuSO4 =Al2(SO4)3 +3Cu
铝>铜
将铜丝浸入
硝酸银溶液中
铜丝表面有银白色物质生成,溶液由无色逐渐变为蓝色
Cu+2AgNO3 =2Ag+Cu(NO3)2
铜>银
将铜丝浸入
硫酸铝溶液中
无明显现象,不反应
铝>铜
将铁钉浸入
硫酸铜溶液中
铁钉表面有红色物质生成,溶液由蓝色逐渐变为浅绿色
Fe+CuSO4 =FeSO4 +Cu
铁>铜
6.金属活动性顺序
(1)金属活动性顺序:
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性顺序由强逐渐减弱
(2)金属活动性顺序的应用:
①在金属活动性顺序表里,金属的位置越靠前,它的活动性就越强。(前强后弱)
②在金属活动性顺序表里,只有位于氢之前的金属才能置换出盐酸和稀硫酸中的氢。(氢前换氢)
③在金属活动性顺序表里,只有位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的化合物溶液中置换出来。(强置换弱)
三、金属的冶炼
7.金属矿物
(1)地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中,除了金、银等有单质形式存在,其余金属都以化合物的形式存在。
(2)几种常见的金属矿石及其主要成分
金属矿石
赤铁矿
磁铁矿
铝土矿
赤铜矿
金红石
软锰矿
主要成分
Fe2O3
Fe3O4
Al2O3
Cu2O
TiO2
MnO2
(3)人类每年要从有开采价值的金属矿石中提炼大量的金属,其中,提炼量最大的是铁。
8.铁的冶炼
(1)铁的冶炼历史:春秋时期我国一生产和使用铁器;战国以后铁成为最主要的金属;《天工开物》有古代炼铁的记载。
(2)工业炼铁
设备
高炉
图示
原理
利用一氧化碳的还原性,将铁从化合物中还原出来
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
原料
赤铁矿石、 焦炭、石灰石、热空气
各原料的作用
焦炭
①提供热量;②生成CO
石灰石
将矿石中的二氧化硅变为炉渣。
热空气
提供充足的氧气。
产品
生铁,密度大于炉渣,故出铁口在出渣口下方。
高炉气体
主要成分:N2、CO、CO2等
处理方法:收集后集中处理,或用于工业生产制煤气。
9.拓展提升:实验探究一氧化碳还原氧化铁
实验现象
化学方程式
装置图
实验现象
A处
红棕色粉末逐渐变成黑色
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
B处
澄清石灰水变浑浊
Ca(OH)2 +CO2 = CaCO3↓ + H2O
C处
产生蓝色火焰
2CO + O22CO2
注意事项
(1)先通入CO一会儿,再给氧化铁加热;原因:排尽装置中的空气,防止加热CO与空气的混合气体发生爆炸。
(2)停止加热,继续通入CO至玻璃管冷却;原因:防止热的铁被空气再次氧化。
(3)尾气处理:①点燃,使CO变成无毒的CO2;②用气球或用排水法将尾气收集起来。
(4)澄清石灰水的作用:检验生成的二氧化碳。
三、金属资源保护
10.铁生锈条件的探究
(1)铁生锈的实验
实验方案
现象
A B C
试管A:铁与水、氧气同时接触
铁钉生锈
试管B:铁只与水接触
铁钉无明显变化
试管C:铁只与氧气接触
铁钉无明显变化
(2)实验分析
试管A与试管B对比,A中铁钉生锈,B中铁钉不生锈,说明铁生锈需要与氧气接触。
试管A与试管C对比,A中铁钉生锈,C中铁钉不生锈,说明铁生锈需要与水接触。
结论:铁生锈的条件是铁与水、氧气同时接触。
11.铁锈的成分
铁锈的主要成分是Fe2O3•xH2O,颜色为红色。铁锈的结构很疏松,不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应,铁制品会完全被腐蚀。
12. 防止铁制品锈蚀的原理和方法
(1)防止铁生锈的原理:隔绝氧气或水。
(2)防止铁生锈的方法:
①保持铁制品表面的清洁、干燥
②涂保护层:如涂油、刷漆、烧制搪瓷、喷塑、镀耐腐蚀的金属、通过化学反应在表面形成致密的氧化物保护膜如烤蓝、使用防锈纸和防锈膜等。
③改变内部结构,制成耐腐蚀的合金,如不锈钢。
13.保护金属资源
(1)理由:①金属矿物的储量有限,且不可再生;②废旧金属的随意丢弃不仅浪费资源还污染环境。
(2)有效途径:①防止金属腐蚀;②回收利用废旧金属;③有计划、合理地开采金属矿物;④寻找金属的代用品等。
酸和碱
一、溶液的酸碱性与pH
1.酸碱指示剂
(1)酸碱指示剂简称指示剂,遇酸性或碱性溶液能显示不同颜色的物质。石蕊和酚酞是常用的酸碱指示剂。
(2)石蕊和酚酞溶液的显色规律
酸碱指示剂
酸性溶液
中性溶液
碱性溶液
紫色石蕊溶液
红色
紫色
蓝色
无色酚酞溶液
无色
无色
红色
归纳:紫色石蕊酸红碱蓝;无色酚酞酸无碱红。
2.溶液酸碱度的表示——pH
(1)溶液酸碱性强弱的程度即溶液的酸碱度,常用pH来表示。
pH的取值范围
pH取值范围通常在0~14之间。
pH<7,溶液呈酸性,pH数值越小酸性越强;
pH=7,溶液呈中性;
pH>7,溶液呈碱性,pH数值越大碱性越强。
测定pH的简便方法
在白瓷板或玻璃片上放一小片pH试纸,用干燥洁净的玻璃棒蘸取被测液滴到pH试纸上,把试纸呈现的颜色与标准比色卡比较,读出pH。
溶液酸碱度的应用
①通过人体内或排出的液体的pH,如胃液、尿液的pH,可判断人是否生病。
②化工生产上,很多反应必须在一定pH的溶液中才能进行。
测定雨水的pH,了解空气污染情况,pH<5.6的雨水为酸雨,正常雨水的pH约为5.6(因为溶有CO2)
③农作物一般适宜在pH为7或接近7的土壤中生长。
④测定土壤的酸碱性,提供土壤改造依据。
生活中常见物质的酸碱度
厕所清洁剂显强酸性,除水垢;
炉具清洁剂显强碱性,除酸性的油污;
草木灰显碱性,可改良酸性土壤。
二、常见的酸
3.常见的酸
盐酸HCl、硫酸H2SO4、碳酸H2CO3、硝酸HNO3、醋酸CH3COOH
4.盐酸、硫酸的性质和用途
(1)盐酸、硫酸的性质、用途及保存方法
盐酸
硫酸
颜色、状态
无色液体
无色粘稠、油状液体
气味
有刺激性气味
无
特性
浓盐酸易挥发,打开瓶盖,瓶口有白雾(浓盐酸挥发出的氯化氢气体与空气中的水蒸气结合形成盐酸小液滴)
浓硫酸的特性:
吸水性(物理性质,可做干燥剂)
脱水性、腐蚀性、强氧化性(化学性质)
用途
①金属除锈
②制造药物
③人体胃液含有少量盐酸,助消化
① 用于生产化肥、农药、火药、染料
②冶炼金属、精炼石油、金属除锈
③在实验室中,浓硫酸常用作干燥剂
保存方法及原理
密封保存,防挥发
密封保存,防吸水
(2)浓盐酸与浓硫酸敞口放置在空气中的变化
性质
溶质质量
溶剂质量
溶液质量
溶质质量分数
浓盐酸
挥发性
减小
不变
减小
减小
浓硫酸
吸水性
不变
增大
增大
减小
(3)浓硫酸的稀释
正确操作
操作要领
错误操作
注意事项及原因
将浓硫酸沿容器内壁慢慢注入水中,并不断搅拌。
(酸入水,沿器壁,慢倾倒,及时搅)
切不可把水注入浓硫酸!因为若将水倒入浓硫酸中,水的密度较小,浮在浓硫酸上面,浓硫酸溶于水放出大量热使水沸腾,酸液飞溅,非常危险!
手触碰烧杯外壁的感觉烧杯发烫。说明浓硫酸溶于水放出大量热。
危险情况处理
不慎将浓硫酸沾到皮肤或衣服上,应立即用大量水冲洗,然后涂上3%~5%的碳酸氢钠溶液。
5.酸的化学性质
(1)酸溶液有相似的化学性质,原因是:不同的酸溶液中都有相同的阳离子:氢离子。
(2)酸的化学性质
酸的化学性质
实验现象
化学方程式
1.与酸碱指示剂的反应
酸能使紫色石蕊试液变红色,不能使无色酚酞试液变色
2.金属 + 酸 → 盐 + 氢气
快速产生大量气泡,固体逐渐减少
Mg + 2HCl = MgCl2+H2↑
Mg + H2SO4 = MgSO4+H2↑
产生气泡较快,固体逐渐减少。
Zn + 2HCl = ZnCl2+H2↑
Zn + H2SO4 = ZnSO4+H2↑
产生气泡很慢,固体逐渐减少,溶液由无色逐渐变为浅绿色。
Fe + 2HCl = FeCl2+H2↑
Fe + H2SO4 = FeSO4+H2↑
迅速产生大量气泡,固体逐渐减少
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 +3H2↑
3.金属氧化物 + 酸 → 盐 + 水
黑色固体逐渐减少,溶液由无色变为蓝色
CuO + 2HCl = CuCl2+H2O;
CuO + H2SO4 = CuSO4+H2O
红棕色固体逐渐减少,溶液由无色变为黄色
Fe2O3 +6 HCl =2FeCl3 + 3H2O ;
Fe2O3 +3H2SO4 = Fe2(SO4) 3 + 3H2O
4.碱 + 酸 → 盐 + 水
无明显现象,需借助指示剂来判读反应是否发生
Ca(OH) 2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O;
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + H2O
5.盐 + 酸 → 另一种盐 + 另一种酸
产生大量气泡,固体逐渐减少
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O+CO2↑
NaHCO3+HCl = NaCl + H2O+CO2↑
Na2CO3+2HCl = 2NaCl + H2O+CO2↑
产生白色沉淀
AgNO3 + HCl = AgCl↓+ HNO3
BaCl2+ H2SO4 =BaSO4↓+2HCl
三、常见的碱
6.常见的碱
(1)可溶性碱:
NaOH(氢氧化钠))、Ca(OH)2 (氢氧化钙))、KOH(氢氧化钾))、Ba(OH)2(氢氧化钡)、NH3·H2O(氨水)
(2)难溶性碱:
①白色沉淀:Mg(OH)2(氢氧化镁))、 Al(OH)3(氢氧化铝))、Zn(OH)2、(氢氧化锌))
②有色沉淀:蓝色沉淀: Cu(OH)2(氢氧化铜);红褐色沉淀 :Fe(OH)3(氢氧化铁)
7.氢氧化钠和氢氧化钙
氢氧化钠
氢氧化钙
俗名
烧碱、火碱、苛性钠
消石灰、熟石灰
化学式
NaOH
Ca(OH)2
状态
白色块状固体
白色粉末状固体
物理性质
易溶于水,溶于水时放出大量的热。
氢氧化钠固体易吸水而潮解。
微溶于水,溶于水时放热不明显。
腐蚀性
强腐蚀性
较强腐蚀性
用途
用于制取肥皂、石油、造纸、纺织和印染工业
氢氧化钠能与油脂反应,所以可以除油污,
实验室做某些气体的干燥剂。
做建筑材料、涂树木上防冻伤和防虫卵
改良酸性土壤
配制波尔多液,在实验室中检验二氧化碳。
工业制法
Na2CO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3↓
CaO+H2O=Ca(OH)2
保存方法
密封,防吸水潮解,防吸收CO2变质
密封,防吸收CO2变质
意外事故处理
如果不慎将氢氧化钠溶液沾到皮肤上,先用大量水冲洗,再涂上质量分数为1%的硼酸溶液。
鉴别
通入CO2,产生白色沉淀的为氢氧化钙
8.碱的化学性质
(1)碱溶液有相似化学性质的原因:可溶性碱在水中解离时所生成的阴离子全部是氢氧根离子(OH-)
(2)碱的化学性质
碱溶液与酸碱指示剂的反应
使紫色石蕊试液变蓝色,使无色酚酞试液变红色
非金属氧化物+碱 → 盐+水
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O 常用于除去某气体中的CO2
2NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O
2NaOH + SO3 = Na2SO4+ H2O
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O 常用于检验CO2
酸+碱 → 盐+水
2HNO3 + Mg(OH)2 = Mg(NO3)2 + 2H2O
Al(OH)3+3HCl = AlCl3+3H2O
盐+碱 → 另一种盐+另一种碱
条件:反应物均可溶,产物有气体或沉淀或水
3NaOH+FeCl3 = Fe(OH)3↓+3NaCl生成红褐色沉淀,溶液由黄色逐渐变成无色
2NaOH+CuSO4 = Cu(OH)2↓+2Na2SO4生成蓝色沉淀,溶液由蓝色逐渐变成无色
Na2CO3+Ca(OH)2 = CaCO3↓+ 2NaOH有白色生成
四、中和反应
9.中和反应
酸和碱作用生成盐和水的反应,叫做中和反应。
10.酸与碱之间是否发生反应的判断
反应的判断
可溶性碱的溶液与酸反应无明显的实验现象,
需借助指示剂来判断反应是否发生以及反应进行的程度。
通常是向碱溶液中滴加酚酞,溶液变红,再滴加酸至溶液
刚好变为无色,此时恰好完全反应。
若用氢氧化钠或氢氧化钙固体与酸反应,则会看到固体减少。
不溶性碱与酸反应会看到明显现象。如:
Cu(OH)2+ H2SO4 = CuSO4 + 2H2O 蓝色固体减少,溶液由无色变为蓝色
Fe(OH) 3+ 3HCl = FeCl3 + 2H2O 红褐色固体减少,溶液由无色变为黄色
11.中和反应的微观本质
酸中的氢离子与碱中的氢氧根离子结合成水分子:H+ + OH –=H2O。
12.中和反应的应用
(1)改变土壤的酸碱性:改良酸性土壤用熟石灰。
(2)处理工厂的废水:硫酸厂废水呈酸性用熟石灰中和;印染厂废水呈碱性用硫酸中和。
(3)用于医药:胃酸过多服用含碱性物质的药物,如Al(OH)3、Mg(OH)2等,中和过多的胃酸;
蚊虫叮咬,在皮肤内分泌蚁酸,涂碱性物质如肥皂水、牙膏等,可减轻症状。
盐和化肥
一、常见的盐
1.盐的概念
盐是指一类组成里含有金属离子(或铵根离子)和酸根离子的化合物。
2.常见的盐
名称
氯化钠
碳酸钠
碳酸氢钠
碳酸钙
高锰酸钾
硫酸铜
硝酸钠
化学式
NaCl
Na2CO3
NaHCO3
CaCO3
KMnO4
CuSO4
NaNO3
3. 氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸钙
(1)俗名、物理性质和用途
物质
俗称
物理性质
用途
氯化钠
NaCl
食盐的主要成分
白色固体,水溶液有咸味,溶解度受温度影响不大
重要的调味品;配制生理盐水(0.9%NaCl溶液);农业上用NaCl溶液选种;做融雪剂;工业上用来制取碳酸钠、氢氧化钠、盐酸和氯气;腌制食品。
碳酸钠
Na2CO3
纯碱(因水溶液呈碱性)、苏打
白色粉末状固体,易溶于水
用于玻璃、造纸、纺织等行业及洗涤剂生产
碳酸氢钠
NaHCO3
小苏打
白色晶体,
易溶于水
发酵粉的主要成分;
医疗上,治疗胃酸过多
碳酸钙
CaCO3
石灰石/大理石/鸡蛋壳/水垢等的主要成分
白色固体,难溶于水
碳酸钙可用作补钙剂;石灰石、大理石用作建筑材料;实验室制备二氧化碳
备注
氯化钠在自然界的分布很广,海水、盐湖、盐井、盐矿都是氯化钠的来源。
(2)碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸钙与盐酸反应
药品
实验现象
化学方程式
反应微观实质
碳酸钠+稀盐酸
反应快,产生大量气泡
Na2CO3+2HCl =2NaCl+H2O+CO2↑
CO32-与H+结合生成H2O和CO2
碳酸氢钠+稀盐酸
反应快,产生大量气泡
NaHCO3+HCl =NaCl+H2O+CO2↑
HCO3-与H+结合生成H2O和CO2
石灰石(或大理石+稀盐酸
产生气泡,反应速度适中,适用于实验室制取二氧化碳
CaCO3+2HCl =CaCl2+H2O+CO2↑
CO32-与H+结合生成H2O和CO2
(3)碳酸氢钠受热易分解:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
(4)碳酸钠与氢氧化钙(或氢氧化钡)反应
主要现象:有白色沉淀生成
化学方程式:Na2CO3+Ca(OH)2 = CaCO3↓+ 2NaOH ;Na2CO3+Ba(OH)2 = BaCO3↓+ 2NaOH
(5)碳酸根离子的检验(CO32-)
检验方法:取样,滴加稀盐酸,将产生的气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊
(6)碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别:
①分别加热,分解产生CO2的是碳酸氢钠,不反应的是碳酸钠。
②分别滴加少量BaCl2或CaCl2溶液,有白色沉淀产生的是碳酸钠,无沉淀产生的是碳酸氢钠。
4.盐的化学性质
盐的化学性质
举例
①与某些金属反应
盐+金属→新盐+新金属(置换反应)
条件:盐必须可溶;金属单质(K、Ca、Na除外)的活动性要大于盐中金属的活动性
CuSO4+Fe = FeSO4+Cu
有红色固体析出,溶液由蓝色变为浅绿色;
2AgNO3+Cu = Cu(NO3)2+2Ag
有银白色物体析出,溶液由无色变为蓝色
②与酸反应
盐+酸→新盐+新酸(复分解反应)
HCl+AgNO3 = AgCl↓+2HNO3有白色沉淀生成
H2SO4+BaCl2 = BaSO4↓+2HCl有白色沉淀生成
Na2CO3+2HCl = 2NaCl+H2O+CO2↑有气泡产生
③与碱反应
盐+碱→新盐+新碱(复分解反应)
反应物均溶于水,生成物有沉淀、气体或水
Na2CO3+Ca(OH)2 = CaCO3↓+2NaOH生成白色沉淀
2NaOH+CuSO4 = Cu(OH)2↓+Na2SO4
生成蓝色沉淀,溶液由蓝色变为无色
④与某些盐反应
盐+盐→新盐+新盐(复分解反应)
反应物均溶于水,生成物有沉淀、气体或水
Na2SO4+BaCl2 = BaSO4↓+2NaCl有白色沉淀生成
NaCl+AgNO3 = AgCl↓+NaNO3有白色沉淀生成
二、复分解反应
5.复分解反应
定义
两种化合物互相交换成分,生成另外两种化合物的反应
复分解反应发生的条件
当两种化合物在溶液中互相交换成分,生成物中有沉淀或有气体或有水生成时,复分解反应才可以发生。
复分解反应常见类型
①酸 + 金属氧化物 → 盐 + 水
②酸+ 碱→ 盐 + 水(也是中和反应)
③酸+ 盐→ 另一种酸+ 另一种盐
④盐 + 碱 → 新盐 + 新碱(条件:反应物需都可溶,且满足复分解反应的条件)
⑤盐 + 盐 → 两种新盐(条件:反应物需都可溶,且满足复分解反应的条件)
复分解反应特点
反应前后元素的化合价不变。
复分解反应的实质
溶液中的离子相互结合生成气体、沉淀或水,从而使溶液中的离子数量大幅减少。
6.酸、碱、盐的溶解性
物质类别
溶解性
酸
盐酸、硫酸、硝酸、碳酸都可溶
碱
氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡可溶于水,氢氧化钙微溶于水,其余均难溶(沉淀)
盐
钾盐、钠盐、铵盐、硝酸盐都可溶;
氯化物除AgCl难溶外,其余均可溶;
硫酸盐除BaSO4难溶,Ag2SO4、CaSO4微溶外,其余多数可溶;
碳酸盐除碳酸钾、碳酸钠、碳酸铵可溶,其余都难溶。
溶解性口诀
钾、钠、硝酸、铵盐溶,氯化物不溶氯化银,硫酸盐不溶硫酸钡,碳酸盐能溶钾钠铵;
酸类多数都易溶,溶碱有四位,钾钠与钙钡。
7.常见沉淀:
白色沉淀
AgCl、BaSO4、Mg(OH)2、BaCO3、CaCO3;
有色沉淀
Cu(OH)2蓝色沉淀、Fe(OH)3红褐色沉淀
8.不能大量共存的离子
(1)与H+不能共存的离子有:OH-、CO32-、HCO3-;
(2)与OH-不能共存的离子有:H+、NH4+、Cu2+、Fe3+、Mg2+、Al3+、 Zn2+等;
(3)与CO32-不能共存的离子有:Ca2+、Ba2+;
(4)与Ba2+不能共存的离子有:CO32-、SO42-;
( 5)与Cl-不能共存的离子有:Ag+;
三、化肥
9.常见化肥
种类
所含元素种类
常见化肥
作用
缺乏时症状
氮肥
含氮元素
尿素CO(NH2)2:含氮量最高的氮肥46.7%、氯化铵NH4Cl、硝酸钠NaNO3
促进植物茎、叶生长茂盛、叶色浓绿(促苗)
叶色发黄
钾肥
含钾元素
氯化钾KCl、硫酸钾K2SO4
草木灰:主要成分为K2CO3,是农村最常用钾肥。
促进作物生长,增强抗病虫害和抗倒伏能力(壮秆)
易倒伏
磷肥
含磷元素
磷酸钙[Ca3(PO3)2]
促进植物生长,增强抗寒抗旱能力。(强根)
生长迟缓,产量降低,根系不发达
复合肥
含氮、磷、钾元素中的两种或三种
硝酸钾KNO3
磷酸二氢铵NH4H2PO4
构成物质的微粒
一、分子
1.概念
分子:由分子构成的物质分子是保持其化学性质的最小粒子。
原子:化学变化中最小的粒子。
2.认识微观粒子的基本特征(以分子为例)
(1)分子质量和体积都很小;
(2)分子之间都有间隔;一般情况下,同种物质不同状态的分子间隔:气态>液态>固态。温度升高,分子间隔增大;压强增大,分子间隔缩小。
(3)分子总在不断的运动,且温度越高,运动越快。
(4)保持物质化学性质的微粒,决定于构成该物质的微粒是什么,如由分子构成的物质,保持其化学性质的最小微粒就是分子,由原子构成的物质,保持其化学性质的最小微粒就是原子。保持水的化学性质的粒子是水分子;保持铁的化学性质的粒子是铁原子。同种分子化学性质相同,不同种分子化学性质不同。
3.分子与原子的区别与联系:
区别:在化学变化中分子还可以再分,原子不可再分;
联系:分子是由原子构成的,在化学变化中,分子分裂成原子,原子重新组合成新的分子
二、原子
4.原子结构
原子核(带正电) 质子(带正电)
(1)原子(不显电性) 中子(不带电)
核外电子(带负电)
(2)核电荷数:原子核所带电荷数。
(3)原子质量几乎全部集中在原子核上,但原子核体积很小,原子的体积由核外电子决定。
(4)在原子中,质子数=核外电子数=核电荷数
5.相对原子质量
(1)定义:一个原子质量与一个碳12原子的质量的1/12的比值就是相对原子质量。
(2)近似算法公式:相对原子质量=质子数+中子数。
(3)理解:相对原子质量不是个质量是个比值;有单位,是“1”常省略不写;相对原子质量之比等于原子实际质量之比;引入相对原子质量是为了书写、记忆和运算方便。
6.原子核外电子的排布
(1)在多电子的原子中,核外电子的能量不同,能量高的离核远,能量低的离核近。通常把电子在离核远近不同的区域运动称为电子的分层排布。
(2)排布规律:第1层最多2个电子;第2层最多8个电子;最外层最多8个。
(3)结构示意图含义:
(4)原子的化学性质与最外层电子数的关系
原子分类
最外层电子数
得失电子趋势
化学性质
金属原子
一般<4个
易失去电子
不稳定
非金属原子
一般≥4个(H、B除外)
易得到电子
不稳定
稀有气体原子
8个(氦为2个)
不易得失电子
比较稳定
结论
原子的化学性质取决于最外层电子数。
三、离子
7.定义:带电的原子或原子团。
8.分类:阳离子:(质子数大于核外电子数)带正电的离子。
阴离子:(质子数小于核外电子数)带负电的离子。
9.书写:在元素符号或原子团的右上角先写数字再写正负号, 数值为1时省略不写。如:阳 离子:Na+、Mg2+、Al3+等;阴离子: Cl-、SO等。
10.含义:
镁离子(Mg2+)中数字“2”的意义表示 一个镁离子带两个单位的正电荷 。
11.原子、离子、分子的关系。
(
质子
中子
原子核
核外电子
原子
物质
原子
分子
)
元素
一、元素
1.定义:具有相同质子数的一类原子的总称(元素是宏观概念只论种数不论个数)。
注意:元素的根本区别是质子数不同;质子数决定元素的种类,同种元素的原子质子数一定相同。
2.分类:
(1)金属元素:“钅”(金和汞除外);最外层电子数1-3;
(2) 非金属元素:“气”“氵”“石””;最外层电子数4-7;
(3)稀有气体元素:He、Ne、Ar;最外层电子数8(He、2个);
3.元素符号:
(1)书写:拉丁字母;
(2)书写原则:“一大二小”一个字母的大写,二个字母的第一个大写,第二个小写。
(3)意义:①宏观:一种元素。
②微观:一个原子。
③由原子构成的物质:其元素符号还表示一种物质。
④元素符号前出现数字:只表示微观意义。如:H:表示氢元素,一个氢原子;Fe:表示铁元素,一个铁原子,铁这种物质。
4.元素分布:
地壳中元素含量由高到低是O;Si;Al;Fe;Ca。地壳中含量最多的元素是O和最多的金属元素Al;
海水中最多的元素O和最多的金属元素是Na;
空气中含量最多的元素N;
人体中最多的元素O和最多的金属元素Ca;
最原始的元素H,即相对原子质量最小的元素;
二、元素周期表
5.结构:
每个横行叫周期,共7个横行,即7个周期; 每个纵行叫族,共
18个纵行,16个族(8、9、10三个纵行合成为1个族);
6.单元格(以硅元素为例)
①原子序数。
7.规律:
(1)原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。
(2)同一周期:①元素原子的电子层数相同;②从左到右,最外层电子数依次增加;③周期序数等于电子层数;④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尾。
(3)同一族:①从上到下,元素原子的电子层数依次增加;②最外层电子数相同(He除外),因此同族元素的化学性质相似。
化学式和化学用语
一、化学式
1.定义:用元素符号和数字表示物质组成的式子。
2.书写:
(1)单质:
①由原子构成的物质:用元素符号表示化学式。
如:a、金属:Fe、Zn、Cu等(其它金属也可以)。
b、固态非金属单质:C、S、P等。
C、稀有气体:He、Ne等。
②由分子构成的物质:用元素符号和右下角的数字表示。
如:H2、O2、N2Cl2等。
(2)化合物:
①常见的化学式,熟记。
②根据化合价书写化学式。
正价在前,负价在后;标化合价;交叉数字;约分(注意过氧化氢等化学式不得约分,有机物不约分)。
例如写氧化铝的化学式:
3.意义:
(1)由分子构成的物质的化学式:
①宏观:表示一种物质;如:CO2表示二氧化碳这种物质。
表示该物质由什么元素组成。如:CO2表示其由碳元素和氧元素组成。
②微观:表示一个分子;如:CO2表示一个二氧化碳分子。
表示一个分子由什么原子构成。如:CO2表示一个二氧化碳分子由两个氧原子和一个碳原子构成。
(2)由原子构成的物质的化学式:
①宏观:表示一种物质;表示物质由什么元素组成;表示一种元素。
如:Cu宏观上表示铜这种物质,铜这种物质由铜元素组成,还表示铜元素。
②微观:表示一个原子。
如:Cu微观上表示一个铜原子。
(3)化学式前面出现数字,只表示微观意义。例如2CO2,只能表示两个二氧化碳分子。
4.化学式的计算
(1)化学式量(相对分子质量):
化学式量=化学式中各原子的相对原子质量的总和。
(2)元素的质量比:
化合物中各元素的质量比=各元素原子的相对原子质量乘以原子个数的比值。
(3)元素的质量分数:
化合物中某元素的质量分数=×100%
(4)化合物中某元素的质量:
化合物中某元素的质量=元素的质量分数乘以化合物的质量。
二、化合价
5.化合价的确定
(1)通过原子得失电子形成化合物的元素,其化合价由这种元素的一个原子得到或失去电子的数目决定。如NaCl中钠元素的化合价为+1价,氯元素的化合价为−1价。
(2)通过共用电子对形成化合物的元素,其化合价的数值是形成共用电子对的数目。
6.表示方法
在元素符号或原子团的正上方,先写正负号,再写数值,数值是1时,不省略。如
7.一般规律
(1)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。
(2)有些元素在化合物中表现出多种化合价。例如,铁元素有+2价和+3价。
(3)某些原子团也表现出一定的化合价。例如,硝酸根:−1价;氢氧根:−1价。
(4)在化合物中,正、负化合价的代数和等于0;在单质中,元素的化合价为0。
8.常见元素或原子团的化合价
K、Na、Ag、H是+1价;Ca、Mg、Ba、Zn、Hg是+2价;Al是+3;O是-2价,Fe是+2或+3,Cl是-1最常见,单质0价永不变。
原子团
SO4
CO3
NO3
OH
NH4
名称
硫酸根
碳酸根
硝酸根
氢氧根
铵根
化合价
-2价
-2价
-1价
-1价
+1价
离子符号
SO42-
CO32-
NO3-
OH-
NH4+
9.推算某元素的化合价
依据代数和为0,列等式计算。
三、化学用语
10.小结各种数字的含义:
(1)在符号前面:表示几个粒子。
①2H2O:2个水分子;②2H:2个氢原子;③2H+:2个氢离子。
(2)在符号右上角:表示1个离子带的电荷数。
Fe2+:1个亚铁离子带2个单位的正电荷。
(3)在符号的右下角:表示1个分子中有几个原子。
H2O:1个水分子中有2个氢原子。
(4)在符号的正上方:表示元素的化合价。
:在二氧化碳中氧元素的化合价是-2价。
质量守恒定律
1.质量守恒定律
(1)内容:参加化学反应的各物质质量总和,等于反应后生成的各物质的质量总和。
(2)适用范围:一切化学变化(物理变化不讨论质量守不守衡的关系)。
(3)概念解读:
①是质量守恒,不是体积、分子个数等守恒。
②质量范围:所有参加反应的反应物质量(不包括没有反应完的部分和催化剂的质量)和所有生成物的质量。尤其注意气体、沉淀等不要忽略。
2.微观解释质量守恒定律的原因
(1)化学变化的实质:分子分成原子,原子重新组合成新的分子。
(2)以电解水反应为例分析:
水通电分解前后,从微观角度来看,不变的是:氢原子和氧原子的种类、数目、质量;变化的是:水分子变成了氢分子和氧分子。
(3)从微观角度解释质量守恒定律:在化学反应前后,原子的种类没有改变、原子的数目没有增减、原子的质量也没有改变。(即原子的“三不变”)。
反应前后原子的种类不变,则元素的种类也不变;原子的数目和质量不变,则元素的质量也不变,元素的种类和质量不变,则物质的总质量也不变,这就是质量守恒的原因。
(4)化学反应前后的几个“变与不变”:
3.实验 质量守恒定律的实验验证
(1)质量“守恒”的实验验证
铜粉加热前后质量变化的测定
铁和硫酸铜反应前后质量变化的测定
实验图示
实验现象
红色粉末逐渐变黑,气球变瘪。天平两次显示示数相等。
铁钉表面覆盖一层红色的物质,溶液由蓝色逐渐变为浅绿色;天平两次显示示数相等。
化学方程式
2Cu + O22 CuO
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
实验结论
反应前各物质的总质量=反应后各物质的总质量。
(2)质量“不守恒”的实验情况分析
碳酸钠与稀盐酸的反应
镁条的燃烧
实验图示
实验现象
白色粉末溶解,有大量气泡迅速产生。
天平向右偏转。
产生白色固体(还有少量白烟产生),
天平不平衡,发出耀眼的白光,放出热量。
反应原理
Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑
2Mg+O2 2MgO
实验分析
反应生成的二氧化碳是气体,逸散到空气中去,所以质量变小
氧化镁的质量等于反应的镁条和参加反应的氧气质量总和, 导致质量变大。但逸散的白烟质量又大于增加的气体质量,坩埚钳上可能也粘有一部分氧化镁,此二者均会造成氧化镁损失,导致质量变小。故实验结果可能会“减小”、“不变”或“增大”。
实验结论
所有的化学反应均遵守质量守恒定律,表面貌似“不守恒”的实验需要认真加以分析原因。
感悟
有气体参加或气体生成(或者有烟、雾状物质生成)的反应,验证质量守恒定律时,必须在密闭容器里进行。
化学方程式
1.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。
2.化学方程式的意义和读法
意义
读法(以C + O2CO2为例)
质的方面
表明反应物、生成物和反应条件
碳和氧气在点燃的条件下反应,生成二氧化碳。
量的方面
宏观
反应中各物质间的质量比
每12份质量的碳和32份质量的氧气在点燃的条件下恰好完全反应,生成44份质量的水。
微观
反应中各物质间的微粒个数比
每1个碳原子和1个氧分子在点燃的条件下恰好完全反应,生成1个二氧化碳分子。
3.根据化学方程式获得的信息
获得的信息
以2H2 + O2 点燃 2 H2O为例
4 32 36
以Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu 为例
56 160 152 64
定性角度
反应物
H2和O2(或氢气和氧气)
Fe和 CuSO4
生成物
H2O(或水)
FeSO4和Cu
反应条件
点燃
无
基本反应类型
化合反应
置换反应
定量角度
各物质的质量比
氢气、氧气、水的质量比为4:32:36
铁、硫酸铜、硫酸亚铁和铜的质量比为56:160:152:64
各物质的微观粒子个数比
氢气、氧气、水的分子个数比为2:1:2
反应的铁、硫酸铜、硫酸亚铁和铜的“微观粒子个数比”为1:1:1:1
反应前后物质质量总和守恒
反应前:4+32=36
反应后:36
反应前:56+160=216
反应后:152+64=216
反应前后各原子数目守恒
氢原子数:反应前4,反应后4
氧原子数:反应前2,反应后2
铁、硫、铜原子数:反应前1,反应后1
氧原子数:反应前4,反应后4
4.化学方程式书写
(1)化学方程式的书写原则
①必须以客观事实为基础,化学式不能写错。
②必须遵守质量守恒定律,等号两边各原子的种类和数目必须相等。
(2)化学方程式的书写步骤
①描述反应事实:写出反应物和生成物的化学式,注明反应条件。
②配平化学方程式:选取合适的化学计量数,使之遵守质量守恒定律。 注意生成物是否需要标注“↑” “↓”号。
5.四种基本反应类型
反应类型
定义
表达式及特征
典例
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
A+B+……→C
(多变一)
3Fe+2O2Fe3O4
分解反应
由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应
A→B+C+……(一变多)
2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
置换反应
一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应
A+BC→B+AC(一换一)
Fe+CuSO4===FeSO4+Cu
复分解
反应
两种化合物互相交换成分生成另外两种化合物的反应
AB+CD→AD+CB(互换)
(反应条件:在溶液中进行,生成物有沉淀、气体或水)
2NaOH+H2SO4===Na2SO4+2H2O
燃料及其利用
一、燃烧与灭火
1.燃烧定义:通常情况下,可燃物与氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应。注意:发光放热的反应不一定是燃烧,如灯泡发光。着火点:可燃物燃烧所需要的最低温度叫着火点。着火点是物质的性质,一般不改变。
2.燃烧的条件
通常情况下:燃烧需要同时满足三个条件:
(1)可燃物;(2)可燃物与氧气(或空气)接触;(3)温度达到可燃物的着火点。三个条件缺一不可。
3.探究燃烧的条件
实验
(或事实)
有的物质可以燃烧,如红磷、酒精;有的物质不能燃烧,如水、大理石;
对比
铜片上的
白磷和红磷对比
铜片上的白磷
和水中的白磷对比
热水中的白磷
通氧气前与通氧气后对比
实验现象
铜片上的白磷燃烧,产生大量白烟,铜片上的红磷不燃烧。
铜片上的白磷燃烧,水中的白磷不燃烧。
通氧气前,热水中的白磷不燃烧;通氧气后,热水中的白磷燃烧
结论
可燃物是燃烧的条件之一
燃烧需要温度达到可燃物的着火点
燃烧需要与氧气接触
燃烧需要与氧气接触
通常情况下:燃烧需要同时满足三个条件:
1 可燃物; ②可燃物与氧气(或空气)接触; ③温度达到可燃物的着火点。
实验分析
铜片的作用
导热、放置药品;
热水的作用
1 使水中白磷与空气隔绝 ②为薄铜片上的药品提供热量
4.灭火的原理和方法
(1)灭火的原理:破坏燃烧必须具备的条件;
(2)灭火的方法:
①清除或隔离可燃物;如森林着火砍掉树木,开辟隔离带;煤气罐着,火关闭阀门等;
②隔绝O2;如油锅着火,盖锅盖;酒精在桌面上燃烧,用湿抹布扑盖;熄灭酒精灯,灯帽盖灭等;
③降温到可燃物的着火点以下;如油锅着火,放青菜;水灭火;吹灭蜡烛等;
5.爆炸
(1)概念:可燃物在有限的空间内急剧地燃烧,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。
(2)爆炸极限:可燃性气体或粉尘等在空气中达到一定含量时,遇到明火会发生爆炸。
(3)可燃性气体或粉尘与空气或氧气混合,遇到明火可能会发生爆炸;所以可燃性气体在点燃或加热前都要验纯,以防止发生爆炸。
(4)常见的可燃性气体有:氢气、一氧化碳、甲烷、天然气、煤气、液化石油气;
常见的可燃性粉尘有:面粉、煤粉、纺织厂的粉尘等
二、化石燃料
6.三大化石燃料
包括___煤______、____石油_____和___天然气______,它们是__不可再生_______ (填“可再生”或“不可再生”)能源,属于____混合物___ (填“纯净物”或“混合物”)。
7.煤和石油
煤
石油
形成
古代植物的遗骸经过一系列复杂的变化形成的
古代动植物的遗骸在地壳中经过复杂变化形成的
元素组成
主要含_ C _,少量H、N、O、S
主要含_____ C、H ____,少量S、O、N
类型
______混合物 ___
____混合物_____
状态
黑色固体,有光泽
黏稠液体,黑色或棕色,不溶于水,密度比水小,无固定的熔点、沸点
8.煤和石油的综合利用
a.煤综合利用(化学变化)
b.石油炼制(物理变化)
9.天然气
①天然气是由碳和氢组成的气态碳氢化合物,主要成分是甲烷,是一种最简单的有机物_。有石油的地方就有天然气。甲烷也叫沼气、坑气,化学式为 CH4。
②甲烷的性质
物理
性质
纯净的甲烷是无色 、无味 的气体,密度比空气小 ,难 溶于水,可用排水法收集
化学
性质
具有可燃性,燃烧时产生蓝色火焰,放出大量的热,生成的气体能使澄清石灰水变浑浊。①完全燃烧的化学方程式为____ CH4+2O2CO2+2H2O 。
②不完全燃烧:2CH4+3O22CO+4H2O。
(5)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。
10.清洁能源
①氢气
物理性质
通常情况下,氢气是一种无色、无味的气体,密度比空气小,难溶于水
化学性质
还原性:H+CuOH2O+Cu;可燃性:2H2+O22H2O
作燃料的优点和缺点
优点:燃烧热值高;燃烧产物是水,无污染;可由水分解得到,来源广泛
缺点:制取成本高,贮存、运输困难
②乙醇( C2H5OH)
俗名
酒精
化学性质
在空气中燃烧时放出大量的热。完全燃烧的化学方程式为
C2H5OH+3O22 CO2+3H2O
优点
可再生,可以节省石油资源,减少汽车尾气污染
制取
由高粱、玉米和薯类等经过发酵、蒸馏得到
(3)其他新能源
①目前正在开发和利用的新能源有太阳能、风能、潮汐能、地热能、生物质能和核能等。
②海底埋藏着大量的“可燃冰”它的主要成分是甲烷水合物,是甲烷与水在低温和高压条件下形成的。
a.可燃冰的优点:能量高、热值大,有望成为未来新能源。
b.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。
③目前氢气作为燃料,还不能广泛应用,因为制取氢气的成本高,贮存困难;已经应用的领域有航天、氢氧燃料电池等。
化学与生活
一、人体中的元素
1.人体内的元素
人体的组成元素
约有 50多种,约占人体质量的99.95%
常量元素
在人体中含量超过0.01%的元素:O、C、H、N、Ca、P、K、S、Na、Cl、Mg。其中:氧、碳、氢、氮四种元素以水、糖类、油脂、蛋白质、维生素的形式存在;其余元素以无机盐的形式存在于水溶液中
微量元素
在人体中含量在0.01%以下的元素
必需的微量元素:铁Fe、锌Zn、硒Se、碘I、氟F
非必需元素:铝Al、钡Ba、钛Ti
有害元素:汞Hg、铅Pb、镉Cd
2.常量元素对人体健康的影响
元素
含量
对人体作用
缺乏或过量对健康的影响
主要食物来源
钙
2.0%
使骨骼、牙齿具有坚硬
的结构支架
幼儿青少年缺乏:会患佝偻病,发育不良;老年人缺乏:骨质疏松,容易骨折;过量造成结石
奶、奶制品、
豆类、虾皮
钠
0.15%
细胞外液、细胞内液中的Na+和K+各自保持一定的浓度,对维持人体内的水分和维持体液恒定的pH起重要作用
缺钠:肌肉痉挛、头痛
过量:水肿、高血压、贫血
食盐等
钾
0.35%
对维持人体内水分和维持体液恒定的pH起重要作用
缺乏:肌肉不发达、心率不齐
过量:恶心、腹泻等
水果、蔬菜
3.微量元素对人体的作用
元素
对人体作用
对人体健康的影响
主要食物来源
铁
血红蛋白的成分,
能帮助氧气的运输
缺铁引起贫血
肝脏、瘦肉、蛋、鱼、豆类、芹菜
锌
影响人体发育
缺锌引起食欲不振、生长迟缓、发育不良
海产品、瘦肉、肝脏、奶类、豆类、小米
硒
防癌、抗癌作用
缺硒引起表皮角质化和癌症。过量会中毒
肉类、坚果、海产品
碘
甲状腺激素
的重要成分
缺碘或过量引起甲状腺肿大;幼儿缺碘影响生长发育,造成思维迟钝
海产品、加碘盐
氟
防治龋齿
缺氟易产生龋齿;过量会引起氟斑牙和氟骨病
海产品
4.有损人体健康的元素与物质
(1)对人体健康有害的元素:汞(Hg)、铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)等。
(2)对人体健康有害的一些物质
有害物质
危害原理
生活中常见事例
一氧化碳
CO是一种无色、无味的气体,易与人体血液中的血红蛋白结合,造成人体组织和器官缺氧
家庭用燃煤取暖时产生的煤气、家庭用火、洗浴时也产生一氧化碳
甲醛
与蛋白质中的氨基酸反应,使蛋白质分子结构发生变化,失去生理活性而凝固,对人体健康造成危害
室内装修中的空气污染物,海产品保鲜用到的甲醛水溶液
黄曲霉毒素
存在于霉变食品中,误食会使人中毒,
损坏人体肝脏,诱发癌症
大米、花生、面粉、玉米、薯干和豆类等霉变食物中含有黄曲霉毒素
重金属盐
易与人体蛋白质反应,使之变性而中毒
汞、铅、镉等重金属中毒
甲醇
由甲醇及其代谢产物甲醛和甲酸引起,以中枢神经系统损害、眼部损害甚至失明及代谢性酸中毒为主要特征
用工业酒精兑制白酒
亚硝酸盐
有毒,致癌物质
代替食盐用于烹调或腌制肉制品
瘦肉精
引起心率加速,代谢紊乱,血压降低
用含瘦肉精的饲料喂养生猪
(3)重金属盐中毒与解毒。
牛奶、豆浆及鸡蛋清中含有丰富的蛋白质,当误食重金属盐导致蛋白质变性而使人中毒时,可以服用大量的上述物质来补充蛋白质,从而达到解毒的目的。
二、合理膳食与用药
5.六大营养素
是否提供能量
提供能量
蛋白质、糖类、油脂
不提供能量
水、无机盐、维生素
是否是有机物
有机物
蛋白质、糖类、油脂、维生素
无机物
水、无机盐(可被人体直接吸收)
6.各类营养素的主要功能及食物来源
营养素
主要功能
常见类别
食物来源
供能
营养
素
蛋白质
构成细胞的基本物质,是机体生长及修补受损组织的主要原料
血红蛋白、酶
牛奶、大豆、鸡蛋、猪肉、豆腐等
糖类
主要供能物质(60%~70%)
淀粉、葡萄糖、蔗糖
植物种子或块茎、玉米、面粉、大米、小麦、薯类、甜菜等
油脂
维持生命活动的备用能源
油(植物油),液态;脂肪(动物油),固态
植物油脂:花生油、豆油、菜籽油等
动物油脂:脂肪、牛油、奶油等
不供
能营
养素
维生素
调节新陈代谢,如缺乏维生缺维生素A:夜盲症;缺维生素C:坏血病;缺维生素D:骨质软化症、骨质疏松
维生素A、维生素C、维生素D等
水果、蔬菜等
无机盐
维持机体的酸碱平衡
食盐等
各种饮料和食物、营养补剂
水
调节体温、溶解物质、排泄废物、预防疾病、调节新陈代谢
各种饮料及食物
7.蛋白质的鉴别
点燃闻气味:点燃,若闻到有烧焦羽毛的气味,证明含有蛋白质。
三、有机合成材料
8.化合物的分类
(1)有机化合物(有机物):含碳元素的化合物(除CO、CO2、碳酸、碳酸盐、碳酸氢盐等)
有机小分子:相对分子质量比较小的有机物,如甲烷、乙醇、葡萄糖等。
有机高分子:相对分子质量比较大,从几万到几十万甚至几百万,如淀粉、蛋白质等。
(2)无机化合物(无机物):一般不含碳元素的化合物。
9.有机高分子材料
10.三大合成材料
塑料
优点:塑料密度小、耐腐蚀、易加工等特点
合成纤维
天然纤维
棉、麻、丝、毛
合成纤维
涤纶、腈纶、锦纶等
优缺点和用途
优点:强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀
缺点:吸水性透气性差
用途:制作人类服饰,锦纶制降落伞绳、缆绳、渔网
纤维鉴别方法
灼烧闻气味
①燃烧时有烧纸的气味,灰烬为灰黑色,手捻时全部成粉末的为棉纤维
②燃烧时有烧焦羽毛气味,灰烬成黑褐色的为羊毛纤维
③先熔化再燃烧(边熔化边燃烧),燃烧有特殊气味,灰烬为黑色玻璃球状,不易捻碎的是合成纤维
合成橡胶
优点:高弹性、耐油、耐高温、不易老化,广泛应用于农业、国防、交通及日常生活。常用的合成橡胶有:丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等
四、合成材料与环境污染
合成材料的利与弊
利:方便了生产生活
弊:合成材料废弃物的急剧增长带来了环境问题,尤其是“白色污染”严重
白色污染的危害
①破坏土壤,污染地下水 ②危害海洋生物的生存;
③如果焚烧含氯塑料会产生有毒的氯化氢气体,从而对空气造成污染
消除白色污染的途径
①减少使用不必要的塑料制品;②重复使用某些塑料制品,如塑料袋、塑料盒等;
③使用一些新型的、可降解的塑料,如微生物降解塑料和光降解塑料等;
④回收各种废弃塑料
复合材料
将两种或两种以上的材料复合为一体而形成的材料称为复合材料,如玻璃钢、碳纤维。玻璃钢是由玻璃纤维和有机高分子材料复合而成的,其强度相当于钢材,密度小、耐腐蚀,被大量用做建筑材料、耐腐蚀管道、车船体材料等。
碳纤维复合材料的密度小、强度高、化学稳定性好,在航天航空和人等尖端技术领域有广泛应用。
常见仪器和基本实验操作
一、常用仪器
1.能被加热的仪器:
能直接受热的仪器:试管、蒸发皿、燃烧匙;
能间接受热的仪器(加热时,需加陶土网):烧杯、烧瓶、锥形瓶
2.不能加热的仪器:量筒、漏斗、温度计、滴瓶、集气瓶、广口瓶、细口瓶
3.常存放药品的仪器:广口瓶(装固体)、细口瓶(装液体)、滴瓶(装少量液体)、集气瓶(装气体)
4.可做反应容器的仪器:试管、锥形瓶、烧瓶、烧杯、集气瓶
5.加热仪器:酒精灯
酒精灯使用:①用酒精灯的外焰加热;②不可向燃着的酒精灯内添加酒精;③用火柴从侧面点燃酒精灯,不可用燃着的酒精灯直接点燃另一盏酒精灯; ④熄灭酒精灯用灯帽盖灭,不可吹熄。
6.计量仪器:托盘天平(称固体质量)、量筒(量液体体积)
7.取用仪器:药匙或纸槽(用来取粉末或小颗状固体)、镊子(用来取块状或较大颗粒固体)、胶头滴管(取少量液体)
8.漏斗:用于过滤液体、向小口容器中添加液体药品;长颈漏斗:在实验装置中添加液体药品;分液漏斗:可通过控制液体滴下的速度来控制反应速率;
9.玻璃棒:搅拌或引流。
10.集气瓶:收集气体或作反应容器
11.夹持仪器:试管夹、铁架台(带铁夹、铁圈)、坩埚钳
二、基本操作
12.药品的取用
(1)药品的取用规则
取用原则
要求
“三不”原则
不能用手接触试剂
不要把鼻孔凑到容器口去闻气味
不得尝试剂的味道
用量原则
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。
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)固体试剂的取用
固体试剂通常存放在广口瓶中
取用量
取用仪器
操作
粉末状试剂
药匙或纸槽
用药匙或纸槽粉末状试剂送至横放试管的底部,再慢慢竖起,让试剂全部落入底部,以免试剂沾在管口或试管上。
块状试剂
镊子
用镊子取块状药品或金属颗粒放在横放的容器口,再慢慢地竖立起来,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。
(3)液体试剂的取用
液体试剂通常存放在细口瓶或滴瓶中。
取用量
方法
操作
较大量液体
直接倾倒
瓶盖倒放,标签向着手心,瓶口紧挨试管口,缓缓地将液体注入试管内。倒完液体后,应立即盖上瓶塞,放回原处。
少量液体
用胶头滴管滴加
先排空再吸液,取液后的滴管保持橡胶帽在上,不要平放或倒置。滴管要竖直悬于容器口上方,不能与器壁接触,用过的滴管需洗净后再吸取其他液体。
一定量液体
用量筒量取
量筒必须放平。倾倒液体至接近所需刻度时改用胶头滴管滴加液体。读数时,视线应与凹液面的最低处保持水平。
(4)常用危险化学品标志
万一眼睛里溅进了药液,要立即用水冲洗(切不可用手揉眼睛),洗的时候要眨眼睛,必要时请医生治疗。建议在化学实验室中戴防护眼镜。
(5)意外事故的处理
①失火:用湿抹布或沙子盖灭。
②若不慎将浓硫酸沾到衣服或皮肤上,应用大量水冲洗,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。
③若不慎将碱液滴到皮肤上,要用较多的水冲洗,然后再涂上1%的硼酸溶液。
13.给物质加热
给试管中的物质加热,需注意:
(1)先预热后集中在药品部位加热。
(2)加热前试管外壁要擦干,以免炸裂;
(3)加热时试管底部不能触及酒精灯的灯心,以免破裂。
(4)烧的很热的试管不能立即用冷水冲洗,也不能立即放在桌面上,应放在石棉网上。
(5)试管夹夹在试管中上部,从管底套上和取下。
(6)给试管中的固体加热,试管口应略向下倾斜(防止冷凝水倒流炸裂试管)
(7)给试管里的液体加热,试管里液体不应超过试管容积的1/3,试管口不能对着自己和旁人,试管与桌面成45°角。
14.仪器的连接
(1)仪器的连接
分类
图示
注意事项
玻璃管与橡胶塞
左手拿橡胶塞,右手拿玻璃管(靠近要插入塞子的一端),先用水湿润要插入的一端,稍用力转动,将其插入橡胶塞
玻璃管与胶皮管
左手拿胶皮管,右手拿玻璃管,先用水湿润玻璃管口,稍用力即可把玻璃管插入胶皮管
容器与橡胶塞
左手拿容器,右手拿橡胶塞慢慢转动,塞进容器口,切不可把容器放在桌面上再使劲塞进塞子,以免压破容器
15.仪器的洗涤
(1)洗涤方法:废液倒入废液缸中,注入试管容积的1/2的水,振荡倒掉,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,以防试管损坏。
(2)洗净标准: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,表示仪器已洗干净。
(3)特殊情况洗涤:
①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。
②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。
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考点速记
目 录
物质的变化、性质及分类 2
空气 3
氧气 6
自然界中的水 8
溶液 13
碳和碳的氧化物 16
常见气体的制取 21
金属 26
酸和碱 31
盐和化肥 35
构成物质的微粒 38
元素 40
化学式和化学用语 41
质量守恒定律 44
化学方程式 46
燃料及其利用 47
化学与生活 50
常见仪器和基本实验操作 54
物质的变化、性质及分类
一、化学变化和物理变化
物理变化
化学变化(又叫化学反应)
定 义
没有生成新物质的变化
生成新物质的变化
本质区别
变化时是否有新物质生成
常见现象
物质的状态、形状、大小、位置等发生变化
改变颜色、放出气体、生成沉淀等,
并放热、吸热、发光等(一定伴随能量变化)
微观实质
构成物质的粒子不改变
构成物质的粒子发生改变
联 系
发生化学变化时,一定会同时发生物理变化。
例:点燃蜡烛时,石蜡燃烧生成二氧化碳和水是化学变化,而石蜡受热熔化是物理变化。
判断方法
宏观:没有新物质生成
宏观:有新物质生成
微观上:构成物质的粒子不变
微观上:构成物质的粒子改变
典 例
形状改变
破碎、弯曲、拉丝、压(切)片等
燃烧
燃烧、因燃烧而引起的爆炸(汽油、火药、烟花爆竹、天然气等爆炸)
状态改变
熔化、凝固、汽化、液化、升华、凝华、挥发、铸造、结晶等
变质
发酵、酿酒(醋)、发霉、腐烂、变馊等
实验操作
蒸馏、过滤、溶解、稀释等
锈蚀
铁生锈、铜表面变绿(生成铜绿)
其他
灯泡发光;活性炭吸附色素;金属导电;气球、轮胎、高压锅、锅炉等爆炸;浓硫酸干燥气体;海水晒盐等。
其他
杀菌消毒;光合作用;呼吸作用;见光或受热分解等。
二、化学性质和物理性质
2.物理性质
物理性质是指不需要发生化学变化就表现出的性质。物理性质包括两个方面:
一个是在物理变化中变现出的性质,如:挥发性、溶解性和吸附性等。
一个是不需要变化就有具有的,如:物质的颜色、气味、状态、熔点、沸点和密度等。
3.化学性质
化学性质是指在化学变化中表现出的性质。如:可燃性、助燃性、稳定性、还原性、酸碱性、毒性和腐蚀性等。
4.物质变化和物质性质的区别
(1)理解上的区别:性质是物质本身特有的属性,而变化则是物质运动的过程。
(2)叙述上的区别:一般描述物质性质的语言中往往有“可、易、能、会”等字.如酒精燃烧(是化学变化)和酒精能燃烧(是化学性质)。
三、物质的分类
物
质
混合物(宏观:由两种或两种以上物质组成;微观:由两种或两种以上分子构成)
(注:同种元素组成的物质,可能为混合物(O2+O3);举例:空气、溶液和合金等)
纯净物(宏观:由一种物质组成;微观:由一种分子构成)
单质(由一种元素组成的纯净物)
举例:金、金刚石、氢气和氧气等
化合物(由两种或两种以上元素组成的纯净物)
无机物
氧化物(由两种元素组成的化合物,其中一种元素是氧)
举例:CO2、H2O2等)
酸(电离时形成的阳离子全部是氢离子的化合物)
举例:HCl、H2SO4和H2CO3等
碱(电离时形成的阴离子全部是是氢氧根离子的化合物)
举例:NaOH、Ca(OH)2和Ba(OH)2等
盐(由金属阳离子或铵根离子和酸根离子构成的化合物)
举例:NH4NO3、CaCO3和BaSO4等
有机物(含有碳元素的化合物叫做有机化合物)
举例:甲烷、乙醇和醋酸等
金属单质
根据所含单质
混合物 元素种类 非金属单质
根据所含 物质
物质种类 根据所含 稀有气体单质纯净物
元素种类 有机物
根据 氧化物
化合物 有无C 酸
无机物 碱
盐
空气
一、空气的成分与用途
1.空气成分发现史
法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究空气成分,得出结论:空气由氧气和氮气组成,其中氧气约占空气总体积的1/5。
2.空气的成分及其体积分数
空气成分
氮气
氧气
稀有气体
二氧化碳
水蒸气和其它成分
体积分数
78%
21%
0.934%
0.034%
0.02%
3.空气各成分的用途
N2工业生产硝酸和氮肥,食品防腐,液态氮气用作制冷剂;
O2供给呼吸,支持燃烧,钢铁冶炼,金属焊接;
稀有气体用作保护气,制作多用途电光源;
二、空气的污染与防治
4.目前计入空气污染指数的项目
气体:SO2、NO2、CO、O3,其中SO2、NO2会导致酸雨(pH<5.6)。
固体:可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)→形成雾霾。
空气污染指数越高,污染越严重。
三、空气中氧气含量的测定
仪器、试剂
大集气瓶、酒精灯、燃烧匙、烧杯、弹簧夹、橡胶塞和导管;红磷、蒸馏水
基本思路
通过化学反应,除去混合物中的一种成分,再测定混合物在反应前后的体积或质量的变化。
实验原理
4P+5O2 2P2O5。
药品选择
①一是该物质在空气中能够燃烧且只与氧气反应;
②二是该物质燃烧的生成物为固体或液体,不能是气体;
实验装置
实验步骤
a.在集气瓶内加入少量水,并将水面上方空间分为5等份;
b.用弹簧夹夹紧橡皮管;
c.在燃烧匙内放入过量的红磷;
d.点燃燃烧匙内的红磷后,立即伸入瓶中并把塞子塞紧;
e.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,并放出热量;
②待红磷熄灭并冷却至室温,打开弹簧夹,可以观察到烧杯中的水被吸入集气瓶,瓶内液面上升至刻度1附近。
实验结论
氧气约占空气总体积的1/5。
误差分析
结果明显偏小
①红磷用量不足;②装置气密性不好;③未等集气瓶冷却至室温,就打开弹簧夹;
结果明显偏大
①点燃红磷后伸入集气瓶速度太慢(未及时塞紧橡皮塞);②未夹紧止水夹(未使用止水夹)
问题讨论
集气瓶内剩余气体的性质?
①物理性质:无色无味的气体,难溶于水;
②化学性质:不能燃烧也不支持燃烧。
实验拓展
改变点燃方式
实验过程中不打开装置,使装置始终保持密闭,如图
改变测量方式
利用量筒或注射器等测量仪器,减小实验误差,使测定结果更加精确,如图
改变反应原理
己装置利用加热铜丝消耗装置中的氧气,实验过程中反复推拉两端注射器活塞的目的是使铜丝与空气中的氧气充分反应,玻璃管内发生反应的化学方程式为2Cu+O22CuO
数字化实验
图1装置可用于测定空气中氧气的含量。
图2是实验过程中集气瓶内气压与时间的关系(该装置气密性良好,P0是集气瓶内初始气压)。
(1)P0时红磷没有点燃,气压没有变化;
(2)P0~a段,点燃红磷后,气压增大的原因是红磷燃烧放热;
(3)a~d段,红磷燃烧消耗集气瓶中的氧气,且反应结束后温度恢复至室温,但气压P小于P0的原因是氧气被消耗。
氧气
1.物理性质
物理性质
氧气
色、味、态(通常状况下)
无色、无味、气体
密度(标准状况下)
比空气略大
溶解性(通常状况下)
不易溶于水
在压强为1.01×105Pa时,氧气在-183 ℃时变为淡蓝色的液体,在-218℃时变为淡蓝色的雪花状固体。
2.氧气的化学性质
(1)具有助燃性质,氧气可以使带火星的木条复燃。
(2)氧气与常见物质的反应
物质
反应现象
化学方程式
操作注意
在空气中
在氧气中
碳
发红光,放热,生成使澄清石灰水变浑浊的气体
氧气中:发白光,放热,生成使澄清石灰水变浑浊的气体
C+O2 CO2
木炭伸入瓶中时,要自上而下,缓慢伸入(目的使木炭与氧气充分反应)
硫
燃烧,发出微弱的淡蓝色火焰,放热,生成有刺激性气味的气体
燃烧得更旺,发出明亮的蓝紫色火焰,放出热量,生成有刺激性气味的气体
S+O2 SO2
硫在氧气里燃烧,在集气瓶底要留少量水,目的:溶解吸收生成的二氧化硫,防止二氧化硫逸出污染环境
红磷
发出黄色火焰,放出热量、产生大量白烟
同空气
4P+5O2 2P2O5
氢气
产生 淡蓝 色火焰,放出热量
同空气
2H2+O2 2H2O
点燃氢气之前必须验纯
铁
变红热,不燃烧
剧烈燃烧,火星四射,放热,生产黑色物质。
3Fe+2O2 Fe3O4
铁丝用砂纸打磨(除去表面的氧化物);在铁丝一端系一根火柴棒(引燃);铁丝绕成螺旋状(预热未燃烧的的铁丝);在瓶底加少量水或铺一层细沙(防止高温生成物使集气瓶炸裂);燃着的铁丝不能接触瓶壁(防止炸裂瓶壁)
镁
剧烈燃烧,发出 耀眼的白光,放出热量,生成白色固体
燃烧更剧烈
2Mg+O2 2MgO
自然界中的水
一、爱护水资源
1.水的概况
地球上总储水量约为1.391×1018m3,地球表面约71%被水覆盖。可直接利用的淡水量2.53%。
我国总量相对较多,但人均水资源量相对较少,且地域差距很大。
2.爱护水资源
一方面要节约用水,另一方面要防治水体污染。
国家节水标志
二、水的净化
3.沉降
沉降是重力作用,除去水中颗粒较大的不溶性杂质; 促进方法:明矾(可促进水中悬浮杂质的沉降)
4.过滤
①适用范围:难溶性固体与液体的分离。
②实验仪器:铁架台(带铁圈)、烧杯、漏斗、玻璃棒;实验用品:滤纸。
③原理:分离颗粒大小不同的混合物,除去水中颗粒较小不溶性杂质;
④操作要点、操作说明及未规范操作可能产生的后果:
操作要点
操作说明
未规范操作可能产生的后果
一贴
滤纸紧贴漏斗内壁
如果滤纸未贴紧(留有气泡),会造成过滤速度慢
二低
滤纸边缘低于漏斗口
如果滤纸边缘高于漏斗口,液体可能会从漏斗外流下
漏斗内液面低于滤纸边缘
如果液面高于滤纸边缘,液体会不经滤纸过滤而流下
三靠
倾倒液体的烧杯尖嘴紧靠玻璃棒
如果没有用玻璃棒引流,可能造成液滴飞溅
玻璃棒末端轻靠在三层滤纸的一边
如果玻璃棒靠在单层滤纸这边,可能造成滤纸破损
漏斗下端紧靠烧杯内壁
如果没有紧靠,过滤速度变慢,同时可能造成液滴飞溅
⑤玻璃棒在过滤中的作用是引流。
⑥过滤后,如果滤液仍然浑浊,可能原因有:
A承接滤液的烧杯不干净 B倾倒液体时液面高于滤纸边缘 C滤纸破损
⑦如果过滤后的滤液仍然浑浊,接下来应如何操作?更换滤纸并清洗仪器,重新过滤,直到滤液澄清。
5.吸附
活性炭:表面疏松多孔,表面积大;除去水中的颜色或气味的物质,该过程属于物理变化。
6.蒸馏
各成分的沸点不同;除去水中可溶性杂质,净化程度最高---得到的是蒸馏水。
⑴蒸馏时加入沸石的目的:防止暴沸;
⑵图中温度计水银球的位置是插入到支管口,原因是此温。
度计不是测水温而是测支管口处水蒸气温度。
⑶知道冷凝管的进水口和出水口:下管进水,上管出水。
7.消毒杀菌
用液氯,此过程是个化学变化。
三、自来水和软硬水
8.自来水生产过程
天然水→加混凝剂→沉淀→过滤→活性炭吸附→投药消毒→自来水
自来水厂净水过程示意图
9.硬水和软水
(1)定义:硬水:含有较多可溶性钙、镁矿物的水;软水:不含或含较少可溶性钙、镁矿物质的水
(2)区别方法:加入肥皂水搅拌,产生泡沫多的为软水,反之为硬水。
(3)转化方法:加热煮沸(日常生活)、蒸馏(实验室、工业)等。
(4)硬水的危害:用硬水洗涤衣物既浪费肥皂,又不易洗净,时间长还会使衣物变硬。锅炉长期用硬水,易形成水垢,不仅浪费燃料,严重者可引起爆炸。长期饮用硬水有害身体健康。
四、水的分解
10.水的分解实验
仪器、试剂
水电解器、直流电源、导线、木条、火柴
实验原理
2H2O 2H2↑+O2↑(分解反应)。
实验装置
实验步骤
a.在电解器玻璃管中加满水(水中加入少量硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液),用导线连接电解器与电源;
b.接通直流电源,观察玻璃管内的现象并记录;
c.切断上述装置的电源,用燃着的木条分别在两个玻璃管尖嘴口检验反应中产生的气体;
实验现象
通电后,两电极上都有大量的气泡产生,液面下降,
一段时间后,正极所产生的气体与负极所产生的气体体积之比约为1:2。
产物检验
(1)正极:用带火星的木条,带火星的木条复燃,证明正极产生的气体是氧气;
(2)负极:用燃着木条,气体能燃烧,火焰呈淡蓝色,证明负极生成的气体是氢气。
实验结论
及推论
①水是由氢元素和氧元素组成的。
②验证了化学变化中分子可再分而原子不可再分。
③电解水产生气体的体积和质量的坐标曲线如图所示,通过生成氢气和氧气的体积比约为 2∶1,推出它们的质量比约为1∶8。
微观认识水
的电解过程
a.电解水的过程可用图2表示,粒子运动变化的先后顺序是④③①② 。
b.图3表示电解水的微观示意图,该反应中属于单质的是H2、O2 ,该化学反应的实质是水分子分裂成氢原子和氧原子,氢原子重新组合成氢分子,氧原子重新组合成氧分子 。
问题讨论
电解水时,若氧气与氢气的体积比小于1:2,可能的原因有:氧气在水中的溶解性比氢气稍大;氧气具有氧化性,部分氧气将电极氧化而消耗;正极未完全放入玻璃管中,使氧气泄漏等。
简易装置
装置改进
改变电解容器
使用注射器或量筒,优点是带刻度,直接获取气体体积比。
改变检验气体方式
改进后的优点是检验装置气密性、检验收集气体简单,且防止氢氧化钠沾皮肤上及可用秒表精确测量一定电压,浓度时产生氢气、氧气的体积
增加便利性
改进后的优点:携带方便,实验时可直接摆放在讲台上,无须固定;操作简单,安全方便,便于观察,所需电解液的量少;电解速度快;取材简单广泛,充分利用了生活资源如饮料瓶,一次性注射器等。针筒有刻度,易于观察气体体积。用保险丝做电极,减小用石墨棒做电极时对氧气的吸附,或因电极被氧化而消耗氧造成误差。
五、水的合成
11.氢气的物理性质
氢气是无色、无臭、难溶于水的气体,密度比空气小,难液化;
12.氢气燃烧实验
(1)检验氢气纯度。收集一试管氢气,用拇指堵住试管口;管口朝下,靠近火焰,移开拇指点火。如发出尖锐的爆鸣声,表明氢气不纯。如听到声音很小,则表示氢气较纯。
(2)氢气燃烧步骤:①检验纯度(气体不纯净点燃时,易发生爆炸);②在火焰上方罩一个干燥且凉的烧杯;③用手接触烧杯。
(3)氢气燃烧现象:氢气燃烧,产生淡蓝色的火焰;烧杯内壁凝结有水雾;烧杯发烫。
(4)化学方程式:2H2+O2 2H2O。
(5)结论:氢气和氧气在点燃的条件下生成水,即水是由氢氧元素组成。
溶液
一、溶液的形成与组成
1.溶液定义
一种或几种物质分散到另一种物质里,形成均一、稳定的混合物。
2.溶液的组成
溶液由溶质和溶剂,最常用的溶剂是水;另外常用的溶剂还有酒精、汽油。
3.溶液的基本特征
均一、稳定、混合物。
4.溶液的组成的判定
溶质溶剂的判断
固体、气体溶于液体,固体气体是溶质,液体是溶剂。
如:盐酸中溶质是氯化氢气体,稀硫酸中溶质是硫酸液体
液体与液体互溶时:多者为溶剂,少者为溶质,有水水是溶剂。
如:75%的医用酒精溶质是酒精溶剂是水;
发生化学反应的溶液,溶质是反应后溶解的物质。
如:氧化钙放入水中,溶质不是氧化钙,而是反应生成的氢氧化钙。
溶液的命名
非水溶剂:溶质的溶剂溶液(如:碘酒——碘的酒精溶液)
水作溶剂:溶质的水溶液或溶质溶液(如:食盐的水溶液也叫食盐溶液)
不指名溶剂的溶液是水溶液(如:硫酸铜溶液就是硫酸铜的水溶液)
溶质、溶剂与溶液的关系
溶液质量=溶质质量+溶剂质量(如有多种溶质,则应全部加上)
溶液的体积 ≠ 溶质的体积 + 溶剂的体积(因为分子间有间隔)
溶液的用途
a.化学反应在溶液中进行速度快。因此在实验室或化工生产中,常常把能够起反应的固体配制成溶液来使用。
b.溶液对动植物和人的生理活动有很重要的意义。如用于无土栽培。医疗上用的多种注射液也都是溶液,如生理盐水、葡萄糖注射液等。
c.用于农药、医药、化工生产。
5.溶解时的吸热或放热现象
溶解时的热现象
对应物质
温度变化
溶于水放热
氢氧化钠NaOH、浓硫酸H2SO4
升温
溶于水吸热
硝酸铵NH4NO3
降温
溶于水温度无明显变化
氯化钠NaCl
温度无明显变化
6.乳浊液和乳化
(1)乳化作用:洗涤剂等中的乳化剂能够把大的油滴分为较小的油滴从而分散到水中,使两种互不相溶的液体形成较稳定乳浊液的过程。
(2)溶液、乳浊液和悬浊液比较
溶液
乳浊液
悬浊液
分散质
溶质的分子或离子
不溶性的小液滴
不溶性的固体小颗粒
特征
均一、稳定
不均一、不稳定
不均一、不稳定
二、溶解度
7.饱和溶液和不饱和溶液
概念
在一定温度下,在一定量溶剂里不能再溶解某种溶质的溶液叫做该溶质的饱和溶液;还能再溶解某种溶质的溶液叫做该溶质的不饱和溶液;
判断方法
继续加入少量该溶质,看能否继续溶解,若不能继续溶解则为饱和溶液,反之为不饱和溶液。
相互转化
对大多数溶解度随温度升高而增大的物质而言:
不饱和溶液转化为饱和溶液的方法有:增加溶质、升高温度、蒸发溶剂
饱和溶液转化为不饱和溶液的方法有:增加溶剂、降低温度
注:Ca(OH)2和气体等除外,它们溶解度随温度升高而降低。
澄清石灰水的饱和溶液与不饱和溶液的转化中:涉及改变温度的与上面相反,其余相同。
溶液浓稀与饱和不饱和的关系
①不同溶质:饱和溶液不一定是浓溶液,不饱和溶液不一定是稀溶液,如饱和的石灰水溶液就是稀溶液
②相同的溶质:相同温度下,饱和溶液一定比不饱和溶液浓。
(即:在一定温度时,同一种溶质的饱和溶液要比它的不饱和溶液浓)
8.固体的溶解度
(1)概念:固体物质溶解度指的是在 一定温度下 ,某固态物质在 100g溶剂里达到饱和状态 时所溶解的 质量。
(2)理解溶解度概念的四要素:①、条件:一定温度 ;②、标准: 100g溶剂 ;③、状态: 饱和状态 ;④、单位:g 。
(3)影响固体物质的溶解度因素:内因_溶剂种类_、溶质种类;外因是温度。
(4)溶解度的意义
20℃时,氯化钠溶解度为36g:
①在20℃时,100g水中最多能溶解(即达饱和)36gNaCl。
②在20℃时,100g水中溶解36g氯化钠形成饱和溶液。
③在20℃时,要完全溶解36g氯化钠,最少需要水100g。
④在20℃时,136g氯化钠溶液中有100g水,36g氯化钠。
(5)固体物质溶解度的变化规律:
①大多数固体物质的溶解度随温度升高而升高;如KNO3;
②少数固体物质的溶解度受温度的影响很小;如NaCl;
③极少数固体物质的溶解度随温度升高而降低。如Ca(OH)2。
(6)物质的溶解性
溶解性
易溶物质
可溶物质
微溶物质
难溶物质
20℃溶解度(g)
大于10g
10g-1g
1g-0.01g
小于0.01g
9.气体的溶解度
(1)定义:气体的溶解度是指气体物质在一定压强、一定温度下一体积水最多溶解气体的体积分数来表示。
(2)影响气体的溶解度因素:内因溶剂种类_、溶质种类;外因是温度、压强。
(3)在一定压强下,温度越高气体的溶解度越小,温度越低气体的溶解度越大;在一定温度下,压强越大气体的溶解度越大,压强越小气体的溶解度越小。
三、溶解度曲线
11.溶解度曲线
溶解度曲线:用纵坐标表示溶解度,横坐标表示温度,根据物质在不同温度下的溶解度绘制成不同物质随温度变化的曲线。
12.线的含义
①“陡升型” :大多数固体物的溶解度随温度升高而升高。如KNO3;
② “缓升型”:少数固体物质的溶解度受温度的影响很小。如NaCl;
③“下降型”:极少数物质溶解度随温度升高而降低。如Ca(OH)2。
13.点的含义
①曲线上的点:所示某温度下某物质的溶解度是多少(该温度下饱和状态)。
②两曲线的交点:表示在该点所示的温度下,两种物质的溶解度相等。
③线上方的点表示:在该温度下,该溶液是饱和且有部分晶体;
④线下方的点表示:该温度下,该溶液是不饱和溶液。
四、配制一定溶质质量分数的溶液
14.用固体溶质配制溶液:
①步骤:计算、称量、量取、溶解、装瓶贴标签(标签上注明溶液名称和浓度)
②仪器:天平、药匙、量筒、滴管、烧杯、玻璃棒
15.用浓溶液加水稀释配制稀溶液
①步骤:计算、量取、混匀、装瓶贴标签(标签上注明溶液名称和浓度)
②仪器:量筒、滴管、烧杯、玻璃棒
16.误差分析:
①溶质质量分数偏大的原因:量取水时俯视读数;称量固体试剂时,天平向左倾斜;砝码生锈
②溶质质量分数偏小的原因:量取水时仰视读数;称量固体试剂时,天平向右倾斜;向烧杯中倾倒固体试剂时有少许洒落在烧杯外面;烧杯不干燥.
碳和碳的氧化物
一、碳单质
结构
构成
微粒
性质
用途
物理性质不同的原因
金刚石
碳原子
无色透明的的固体。天然存在的最硬的物质。
特殊条件下制备的金刚石薄膜透光性好、硬度大;导热性好。
制装饰品(钻石);制钻头、切割大理石、裁玻璃;
金刚石薄膜用作光学窗口和透镜的涂层;用于集成电路基板散热。
金刚石、石墨和C60都是碳元素组成的单质,物理性质有明显差异的原因:
原子的排列方式不同
石墨
碳原子
灰黑色的有金属光泽的固体;很软,有滑腻感;熔点高,有良好的导电性。
作电极或电刷、制铅笔芯、做坩埚,作机械高温润滑剂
C60
C60分子
有特殊的物理性质
用于超导、催化、材料科学等领域
1.碳单质的物理性质和用途
2.无定形碳
(1)焦炭、木炭、活性炭和炭黑主要成分也是碳单质,结构与石墨类似。木炭、活性炭有疏松多孔的结构,因此有吸附性,活性炭的吸附作用比木炭强。
(2)活性炭的应用:可用于防毒面具中除去毒气、制糖业中脱色以制白糖;水的净化处理;冰箱去味;吸附装修产生的有害气体。
防毒面具 环保活性炭包 冰箱除臭剂
(3)活性炭、木炭的吸附性是物理性质而不是化学性质。
3.碳单质的化学性质
(1)常温下稳定性强(古代字画能长久保存的原因)。
(2)可燃性:(O2充足)完全燃烧生成CO2:C+O2 CO2 ;(O2不足)不完全燃烧生成CO:2C+O2 2CO。
(3)还原性:C+2CuO 2Cu+CO2↑(置换反应)应用:冶金工业;现象:黑色粉末逐渐变成光亮红色,石灰水变浑浊。3C+2Fe2O3 4Fe+3CO2↑(现象:红棕色粉末逐渐变成黑色,石灰水变浑浊。)
4.木炭与氧化铜反应
实验仪器
试管、酒精灯、金属网罩、铁架台(带铁夹)、弹簧夹、橡胶塞、导管、升降台、火柴
实验试剂
木炭、氧化铜、澄清石灰水。
实验原理
C+2CuO 2Cu+CO2↑。
实验装置
实验步骤
a.连接仪器,检查装置的气密性;
b.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;
c.将试管固定在铁架台上,将导管插入澄清石灰水中;
d.打开弹簧夹,用酒精灯加热混合物几分钟;
e.先撤出导管,用弹簧夹夹紧乳胶管,停止加热,待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象。
实验现象
大试管中的固体由 黑 色变为 红 色;小试管中的澄清石灰水 变浑浊 。
实验结论
木炭能够还原氧化铜生成 铜 单质和 二氧化碳 ;该实验说明木炭具有 还原 性。
实验注意
①木炭粉和氧化铜粉末烘干的原因: 防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。
②火焰加金属网罩的目的:集中火焰,提高温度。
③实验结束后,先撤出导气管,再停止加热的目的:防止石灰水倒流炸裂热的试管。
④待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因:防止热的铜接触空气又被氧化。
⑤木炭配比比理论值稍微多一点,因为木炭会和试管中的氧气反应。
计算思维辨析
固体木炭还原氧化铜,完全反应后固体减少量为生成的二氧化碳质量。用氢气和一氧化碳两种气体还原氧化铜时,则固体减少量是氧化铜中氧元素的质量。
二、一氧化碳
5.物理性质
无色、无味的有毒气体,难溶于水,密度比空气略小。
6.化学性质
(1)可燃性:2CO+O2 2CO2 点燃CO,产生蓝色火焰,放出热量。
(2)毒性:是指它极易与人体血液中的血红蛋白结合,从而使血红蛋白不能很好地与氧气结合,失去了携氧能力,造成生物体内缺氧,而发生中毒现象;因此冬天用煤炉取暖时,一定要注意通风。
(3)还原性:
①一氧化碳还原氧化铜
实验仪器
硬质玻璃管、单孔橡皮塞、双孔橡皮塞、铁架台、酒精灯、酒精喷灯、玻璃导管
实验试剂
一氧化碳、氧化铁、澄清石灰水。
实验原理
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 。
实验装置
实验步骤
a.组装仪器,并检查装置的气密性。;
b.装入药品,固定装置;
c.点燃酒精灯,向玻璃管中通入一氧化碳;
d.点燃酒精喷灯;
e.反应完成后,熄灭酒精喷灯;
f.硬质玻璃管冷却后,停止通入一氧化碳;
g.熄灭酒精灯。
实验现象
与原理
(1) 玻璃管内:红棕色粉末逐渐变黑。反应的化学方程式:
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
(2) 试管内:澄清石灰水变浑浊。反应的化学方程式:
CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O
(3) 酒精灯处:气体燃烧并产生蓝色火焰。反应的化学方程式:
2CO+O2 2CO2
实验注意
1.装置尾部酒精灯的作用是:点燃尾气,防止污染空气。
2.实验开始时,要先通入CO,一段时间后再点燃酒精喷灯,目的是排尽装置内的空气,防止加热时发生爆炸。
3.实验结束,停止加热后,要继续通CO直至玻璃管冷却,或用弹簧夹夹紧玻璃管两端的胶皮管直至玻璃管冷却,才可以把固体倒到白纸上观察。不能把热的固体直接倒出来观察的原因是生成的铁在高温时会重新被氧化。
4.在CO还原Fe2O3的反应中,CO具有还原性,作还原剂。
5.实验结束,停止加热后,要继续通CO直至玻璃管冷却,同时防止石灰水发生倒吸现象。
6.若没有酒精喷灯也可用酒精灯代替,但需在火焰外加金属网罩,使火焰集中,提高温度。
计算思维辨析
固体木炭还原氧化铜,完全反应后固体减少量为生成的二氧化碳质量。用氢气和一氧化碳两种气体还原氧化铜时,则固体减少量是氧化铜中氧元素的质量。
②一氧化碳还原氧化铁:3CO+Fe2O33CO2+2Fe
实验现象:观察到红棕色粉末逐渐变成黑色。
7.用途
①作燃料:CO具有可燃性,将煤转化为煤气可使燃烧更充分,对环境污染程度小。
②冶炼金属:CO具有还原性,用于冶金工业。
三、二氧化碳
8.二氧化碳的物理性质
(1)无色、无味的气体,能溶于水,在一定压强和低温条件下变成白色块状或片状固体,称为干冰(用途制冷剂、人工降雨、食物储运、制造舞台烟雾效果)。
(2)探究二氧化碳物理性质的两个实验
倾倒二氧化碳
溶解性实验
实验装置图
实验操作
向盛有高低不等两根燃着蜡烛的烧杯中倾倒二氧化碳。
向盛满二氧化碳的软塑料瓶中倒入约三分之一容积的水,振荡。
实验现象
蜡烛自下而上依次熄灭
塑料瓶变瘪了
实验分析
二氧化碳密度比空气大(物理性质);
二氧化碳不能燃烧,也不能支持燃烧(化学性质)。
原因:二氧化碳溶于水,瓶内压强变小,大气压将瓶子压瘪。
9.二氧化碳的化学性质
(1)二氧化碳不能燃烧,也不支持燃烧。
(2)与水反应:CO2+H2O===H2CO3,生成的碳酸能使紫色蕊溶液变红色。碳酸易分解,发生反应的化学方程式为:H2CO3===H2O+CO2↑。
(3)与碱反应:
①二氧化碳与氢氧化钙溶液反应:CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O,观察到有白色沉淀生成,因此实验室通常用澄清石灰水检验二氧化碳;
②二氧化碳与氢氧化钠溶液反应:CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O,应用:实验室通常用氢氧化钠溶液吸收或去除二氧化碳。
(4)二氧化碳与水反应
实验操作
喷稀醋酸
直接喷水
直接放入CO2中
喷水后放入CO2中
烘干第四朵花
现象
小花变红色
小花不变色
小花不变色
小花变红色
红色褪去
分析
酸能使紫色石蕊变红
水不能使紫色石蕊变色
二氧化碳不能使紫色石蕊变色
二氧化碳和水反应生成的碳酸能使紫色石蕊变红
碳酸不稳定,容易分解
结论
a.二氧化碳能与水反应生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊变红,显酸性。
b.生成的碳酸不稳定,很容易分解生成二氧化碳和水。
实验的改进
①操作示意图(a、d为浸有紫色石蕊试液的湿润棉花,b、c为含有紫色石蕊的干燥棉花,垂直固定装璃管的装置末画出);
②现象:d处棉花比a处棉花 先变红 ,b、c处棉花 不变红 ;
③结论:根据棉花变红的顺序,可得出二氧化碳的密度比空气 大 ,温润的棉花 变红 ,干燥的棉花 不变红 ,可得出二氧化碳能与水反应
10.二氧化碳的用途
(1)固体二氧化碳(干冰)的用途:
①制冷剂:食品冷藏保鲜和运输;医疗上血液和疫苗的储存与运输。
②用于人工增雨:利用干冰升华吸热的原理。
③制造舞台烟雾效果。
(2)灭火和作保护气:既利用二氧化碳的物理性质(密度比空气大),又利用二氧化碳的化学性质(不能燃烧,也不支持燃烧)。
(3)农业生产中的气体肥料
(4)工业生产中制作碳酸饮料(利用二氧化碳能溶于水)、纯碱、化肥、医药产品等的重要原料。
常见气体的制取
一、实验室制取气体的装置
装置
类型
选择依据
拓展装置
发生装置
固体加热型
反应物是固体;
反应条件需要加热。
——
固液不加热型
反应物是固体和液体;
反应条件不加热。
分液漏斗可以控制反应速率,节约药品。
收集装置
排水法
适合溶解性小;
不与水反应的气体
气体从短管进集气瓶,水从长管排出
向上排空气法
适合密度大于空气的气体;
且不与空气各成分反应
气体从长管进集气瓶,空气从短管排出
向下排空气法
适合密度小于空气的气体;
且不与空气各成分反应
气体从短管进集气瓶,空气从长管排出
各种装
置气密
性检查
将导管伸入水 中,手紧握容器外壁,观察导管口有 气泡冒出,松手后导管有一段液柱,则装置不漏气,反之漏气
用弹簧夹夹住乳胶管,往长颈漏斗内注入水,若长颈漏斗下端形成 一段稳定液柱,则装置不漏气
向长颈漏斗中加水使其下端浸入水中,用手捂容器外壁,伸入水中的导管口有气泡产生,则气密性良好
当缓缓拉活塞时,观察到有气泡产生,则气密性良好;当缓缓推活塞时,观察到长颈漏斗中形成一段液柱,则气密性良好
关闭分液漏斗活塞,缓缓拉注射器活塞,松手后,活塞回到原处,说明装置气密性良好
装置拓展
固液常温型装置
二、氧气的制取
2.氧气的工业制法
分离液态空气法
(1)原料:空气。
(2)原理:利用液态氧气和液态氮气的沸点不同。——是物理变化。
利用液态氮的沸点比液态氧的沸点低的原理。先将空气在低温条件下加压变为液态,再将液态空气缓缓升温至左右,氮气首先达到沸点从液态空气里蒸发出来,剩下的主要就是液态氧了。
(3)过程:
(4)贮存:氧气经加压后贮存在蓝色钢瓶中。
3.氧气的实验室制取
制取方法
高锰酸钾制取氧气
过氧化氢制取氧气
反应原理
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
2H2O22H2O+O2↑
依据:反应物状态及反应条件
发生装置
固体加热型
固液不加热型
依据:气体的溶解性及密度
收集装置
排水法
依据:氧气不易溶于水,且不与水反应
(何时开始收集?导管口有连续均匀气泡冒出时开始收集。)
向上排空气法
依据:氧气密度比空气大,且不与空气的成分反应
操作步骤
检查装置气密性→装入药品→固定在铁架台上→点燃酒精灯进行加热→收集氧气→将导管从水槽中移离→熄灭酒精灯
简记为:茶(查)、装(庄)、定、点、收、利(离)、息(熄)
检查装置气密性→装入药品→收集氧气
实验讨论
1.实验结束后,为什么先将导气管移出水面,然后熄灭酒精灯?
防止水槽中的水倒流回炽热的试管中,炸裂试管。
2.用高锰酸钾制取氧气时,试管口为什么塞一团棉花?
防止高锰酸钾粉末进入导气管。
验满方法
排水法:当集气瓶口有大量气泡冒出时,说明已收集满,否则未满;
向上排空气法:将带火星的木条靠近集气瓶瓶口,若木条复燃,说明已收集满,否则未满。
检验方法
将带火星的木条伸入集气瓶内,若木条复燃,则为氧气;否则不是氧气。
三、二氧化碳的制取
4.二氧化碳的实验室制法
制取方法
实验室制法
工业制法
制取试剂
大理石(或石灰石)与稀盐酸
石灰石
反应原理
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
CaCO3CaO+CO2↑
依据:发生装置,反应物状态及反应条件;收集装置,气体的溶解性及密度
装置
固体加热型
(反应物状态为固体和液体,反应条件为常温)
向上排空气法
(二氧化碳能溶于水且能与水反应,密度比空气大)
实验步骤
(1)“组”:组装仪器。
(2)“查”:检查装置的气密性。
(3)“装”:将药品装入反应容器(先装固体,再加液体)。
(4)“集”:用向上排空气法收集。
(5)“验”:验满(将燃着的木条放在集气瓶口,若木条熄灭,则气体已收集满)。
(6)“放”:集满后盖上玻璃片正放在桌面上。
检验方法
把生成的气体通入澄清石灰水中,若观察到澄清石灰水变浑浊证明生成的气体是二氧化碳。
验满方法
将燃着的木条放在集气瓶瓶口,若观察到木条熄灭,证明二氧化碳已经收集满。
净化装置
制取的 CO2中混有少量HCl气体(盐酸能挥发出HCl气体)和水蒸气,实验室常将制取的气体先通过饱和 NaHCO3溶液除去HCl气体,再通过浓硫酸除去水蒸气。
四、氢气的实验室制取
反应药品
锌粒和稀硫酸。
反应原理
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
反应装置
或
收集方法
向下排空法(密度比空气小)排水法(难溶于水)
金属
一、金属材料
1.常见金属的物理性质
(1)金属材料包括:纯金属和合金。日常生活中使用的金属材料大多数是合金。
(2)金属的物理共性
①常温下大多数金属为固体(汞为液体),有金属光泽,密度较大,熔点较高。
②大多数金属呈银白色,(铜红色,金黄色,铁粉黑色,铁片银白色 )。
③大多数金属具有优良的导电性、导热性,有延展性(延:拉成丝;展:压成片), 能够弯曲。
(3)金属的用途
①决定物质用途的影响因素:主要因素:物质的性质。其他因素:价格、资源,废料是否易于回收和对环境的影响,以及是否美观、使用是否便利等。
②金属物理性质对应的用途
金属的物理性质
钨熔点高
铜、铝导电性好
铬硬度大
铁硬度大
对应的用途
做灯泡的灯丝
作电缆、电线
做镀层金属
菜刀、镰刀、锤子等
③生活物品中常使用的金属
干电池外皮
“银粉”
水银温度计
“锡箔”纸
保温瓶内胆
锌/锰
铝
汞
铝或锡
银
(4)金属之最
铝
地壳中含量最多的金属元素
钙
人体中含量最多的金属元素
铁
目前世界年产量最多的金属(铁>铝>铜)
银
导电、导热性最好的金属(银>铜>金>铝)
铬
硬度最大的金属
钨
熔点最高的金属
汞
熔点最低的金属
2.合金
(1)概念:在纯金属中加热融合某些金属或非金属,制得具有金属特征的合金。
①合金是混合物 ②形成合金的过程是物理变化 ③合金各成分的化学性质不变
(2)合金的优点:
一般来说,合金与组成它的纯金属相比较,硬度更大,熔点更低,抗腐蚀性更好。
铁合金
生铁:含碳量 2%~4.3%
铁的合金主要含Fe、C,生铁和钢的主要区别是含碳量不同,也含有不同的成分,因此它们的性能也不同。
钢:含碳量0.03%~2%
锡合金
焊锡:熔点低,用于焊接金属
伍德合金:熔点只有70℃,做保险丝
铜合金
黄铜:铜锌合金。强度高、可塑性好、耐腐蚀;做零件、仪表
青铜:铜锡合金。强度高、可塑性好、耐腐蚀;做零件
铝合金
硬铝:强度和硬度大,用作飞机、火箭、轮船
钛合金
优点:熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好、抗腐蚀性能好
用途:广泛用于火箭、导弹、航天器、化工设备、通信设备和医疗等。如:制造人造骨和形状记忆合金;
二、金属的化学性质
3.金属与氧气的反应
金属
反应事实
反应现象
反应的化学方程式
镁
常温下就能与氧气反应
常温下表面形成氧化膜
2Mg+O2=2MgO
铝
常温下表面形成致密的氧化膜
4Al+3O2=2Al2O3
铁
常温下几乎不与氧气反应,但在高温时能与氧气反应
铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射,
生成黑色固体
3Fe+2O2Fe3O4
铜
红色的铜片加热后变黑
2Cu+O22CuO
金
“真金不怕火炼”说明即使在高温时金也不与氧气反应
结论
通过金属与氧气能否反应及反应的难易程度判断金属的活动性:镁、铝>铁、铜>金。
4.金属与酸反应
金属
与稀盐酸、稀硫酸反应的现象
与稀盐酸反应的化学方程式
与稀硫酸反应的化学方程式
镁
固体逐渐溶解,快速产生气泡
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑
Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑
锌
固体逐渐溶解,产生气泡速度适中
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
铁
固体逐渐溶解,缓慢产生气泡,溶液由无色逐渐变成浅绿色。
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
铜
无明显现象,不反应
结论
Mg、Zn、Fe能与盐酸和稀硫酸反应,而Cu不能与稀盐酸和稀硫酸反应。
金属活动性:Mg、Zn、Fe>Cu
5.金属与其他金属化合物的溶液反应
实验
图示
现象
化学方程式
金属活动性
将铝丝浸入
硫酸铜溶液中
铝丝表面有红色物质生成,溶液由蓝色逐渐变为无色
2Al+3CuSO4 =Al2(SO4)3 +3Cu
铝>铜
将铜丝浸入
硝酸银溶液中
铜丝表面有银白色物质生成,溶液由无色逐渐变为蓝色
Cu+2AgNO3 =2Ag+Cu(NO3)2
铜>银
将铜丝浸入
硫酸铝溶液中
无明显现象,不反应
铝>铜
将铁钉浸入
硫酸铜溶液中
铁钉表面有红色物质生成,溶液由蓝色逐渐变为浅绿色
Fe+CuSO4 =FeSO4 +Cu
铁>铜
6.金属活动性顺序
(1)金属活动性顺序:
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性顺序由强逐渐减弱
(2)金属活动性顺序的应用:
①在金属活动性顺序表里,金属的位置越靠前,它的活动性就越强。(前强后弱)
②在金属活动性顺序表里,只有位于氢之前的金属才能置换出盐酸和稀硫酸中的氢。(氢前换氢)
③在金属活动性顺序表里,只有位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的化合物溶液中置换出来。(强置换弱)
三、金属的冶炼
7.金属矿物
(1)地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中,除了金、银等有单质形式存在,其余金属都以化合物的形式存在。
(2)几种常见的金属矿石及其主要成分
金属矿石
赤铁矿
磁铁矿
铝土矿
赤铜矿
金红石
软锰矿
主要成分
Fe2O3
Fe3O4
Al2O3
Cu2O
TiO2
MnO2
(3)人类每年要从有开采价值的金属矿石中提炼大量的金属,其中,提炼量最大的是铁。
8.铁的冶炼
(1)铁的冶炼历史:春秋时期我国一生产和使用铁器;战国以后铁成为最主要的金属;《天工开物》有古代炼铁的记载。
(2)工业炼铁
设备
高炉
图示
原理
利用一氧化碳的还原性,将铁从化合物中还原出来
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
原料
赤铁矿石、 焦炭、石灰石、热空气
各原料的作用
焦炭
①提供热量;②生成CO
石灰石
将矿石中的二氧化硅变为炉渣。
热空气
提供充足的氧气。
产品
生铁,密度大于炉渣,故出铁口在出渣口下方。
高炉气体
主要成分:N2、CO、CO2等
处理方法:收集后集中处理,或用于工业生产制煤气。
9.拓展提升:实验探究一氧化碳还原氧化铁
实验现象
化学方程式
装置图
实验现象
A处
红棕色粉末逐渐变成黑色
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
B处
澄清石灰水变浑浊
Ca(OH)2 +CO2 = CaCO3↓ + H2O
C处
产生蓝色火焰
2CO + O22CO2
注意事项
(1)先通入CO一会儿,再给氧化铁加热;原因:排尽装置中的空气,防止加热CO与空气的混合气体发生爆炸。
(2)停止加热,继续通入CO至玻璃管冷却;原因:防止热的铁被空气再次氧化。
(3)尾气处理:①点燃,使CO变成无毒的CO2;②用气球或用排水法将尾气收集起来。
(4)澄清石灰水的作用:检验生成的二氧化碳。
三、金属资源保护
10.铁生锈条件的探究
(1)铁生锈的实验
实验方案
现象
A B C
试管A:铁与水、氧气同时接触
铁钉生锈
试管B:铁只与水接触
铁钉无明显变化
试管C:铁只与氧气接触
铁钉无明显变化
(2)实验分析
试管A与试管B对比,A中铁钉生锈,B中铁钉不生锈,说明铁生锈需要与氧气接触。
试管A与试管C对比,A中铁钉生锈,C中铁钉不生锈,说明铁生锈需要与水接触。
结论:铁生锈的条件是铁与水、氧气同时接触。
11.铁锈的成分
铁锈的主要成分是Fe2O3•xH2O,颜色为红色。铁锈的结构很疏松,不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应,铁制品会完全被腐蚀。
12. 防止铁制品锈蚀的原理和方法
(1)防止铁生锈的原理:隔绝氧气或水。
(2)防止铁生锈的方法:
①保持铁制品表面的清洁、干燥
②涂保护层:如涂油、刷漆、烧制搪瓷、喷塑、镀耐腐蚀的金属、通过化学反应在表面形成致密的氧化物保护膜如烤蓝、使用防锈纸和防锈膜等。
③改变内部结构,制成耐腐蚀的合金,如不锈钢。
13.保护金属资源
(1)理由:①金属矿物的储量有限,且不可再生;②废旧金属的随意丢弃不仅浪费资源还污染环境。
(2)有效途径:①防止金属腐蚀;②回收利用废旧金属;③有计划、合理地开采金属矿物;④寻找金属的代用品等。
酸和碱
一、溶液的酸碱性与pH
1.酸碱指示剂
(1)酸碱指示剂简称指示剂,遇酸性或碱性溶液能显示不同颜色的物质。石蕊和酚酞是常用的酸碱指示剂。
(2)石蕊和酚酞溶液的显色规律
酸碱指示剂
酸性溶液
中性溶液
碱性溶液
紫色石蕊溶液
红色
紫色
蓝色
无色酚酞溶液
无色
无色
红色
归纳:紫色石蕊酸红碱蓝;无色酚酞酸无碱红。
2.溶液酸碱度的表示——pH
(1)溶液酸碱性强弱的程度即溶液的酸碱度,常用pH来表示。
pH的取值范围
pH取值范围通常在0~14之间。
pH<7,溶液呈酸性,pH数值越小酸性越强;
pH=7,溶液呈中性;
pH>7,溶液呈碱性,pH数值越大碱性越强。
测定pH的简便方法
在白瓷板或玻璃片上放一小片pH试纸,用干燥洁净的玻璃棒蘸取被测液滴到pH试纸上,把试纸呈现的颜色与标准比色卡比较,读出pH。
溶液酸碱度的应用
①通过人体内或排出的液体的pH,如胃液、尿液的pH,可判断人是否生病。
②化工生产上,很多反应必须在一定pH的溶液中才能进行。
测定雨水的pH,了解空气污染情况,pH<5.6的雨水为酸雨,正常雨水的pH约为5.6(因为溶有CO2)
③农作物一般适宜在pH为7或接近7的土壤中生长。
④测定土壤的酸碱性,提供土壤改造依据。
生活中常见物质的酸碱度
厕所清洁剂显强酸性,除水垢;
炉具清洁剂显强碱性,除酸性的油污;
草木灰显碱性,可改良酸性土壤。
二、常见的酸
3.常见的酸
盐酸HCl、硫酸H2SO4、碳酸H2CO3、硝酸HNO3、醋酸CH3COOH
4.盐酸、硫酸的性质和用途
(1)盐酸、硫酸的性质、用途及保存方法
盐酸
硫酸
颜色、状态
无色液体
无色粘稠、油状液体
气味
有刺激性气味
无
特性
浓盐酸易挥发,打开瓶盖,瓶口有白雾(浓盐酸挥发出的氯化氢气体与空气中的水蒸气结合形成盐酸小液滴)
浓硫酸的特性:
吸水性(物理性质,可做干燥剂)
脱水性、腐蚀性、强氧化性(化学性质)
用途
①金属除锈
②制造药物
③人体胃液含有少量盐酸,助消化
① 用于生产化肥、农药、火药、染料
②冶炼金属、精炼石油、金属除锈
③在实验室中,浓硫酸常用作干燥剂
保存方法及原理
密封保存,防挥发
密封保存,防吸水
(2)浓盐酸与浓硫酸敞口放置在空气中的变化
性质
溶质质量
溶剂质量
溶液质量
溶质质量分数
浓盐酸
挥发性
减小
不变
减小
减小
浓硫酸
吸水性
不变
增大
增大
减小
(3)浓硫酸的稀释
正确操作
操作要领
错误操作
注意事项及原因
将浓硫酸沿容器内壁慢慢注入水中,并不断搅拌。
(酸入水,沿器壁,慢倾倒,及时搅)
切不可把水注入浓硫酸!因为若将水倒入浓硫酸中,水的密度较小,浮在浓硫酸上面,浓硫酸溶于水放出大量热使水沸腾,酸液飞溅,非常危险!
手触碰烧杯外壁的感觉烧杯发烫。说明浓硫酸溶于水放出大量热。
危险情况处理
不慎将浓硫酸沾到皮肤或衣服上,应立即用大量水冲洗,然后涂上3%~5%的碳酸氢钠溶液。
5.酸的化学性质
(1)酸溶液有相似的化学性质,原因是:不同的酸溶液中都有相同的阳离子:氢离子。
(2)酸的化学性质
酸的化学性质
实验现象
化学方程式
1.与酸碱指示剂的反应
酸能使紫色石蕊试液变红色,不能使无色酚酞试液变色
2.金属 + 酸 → 盐 + 氢气
快速产生大量气泡,固体逐渐减少
Mg + 2HCl = MgCl2+H2↑
Mg + H2SO4 = MgSO4+H2↑
产生气泡较快,固体逐渐减少。
Zn + 2HCl = ZnCl2+H2↑
Zn + H2SO4 = ZnSO4+H2↑
产生气泡很慢,固体逐渐减少,溶液由无色逐渐变为浅绿色。
Fe + 2HCl = FeCl2+H2↑
Fe + H2SO4 = FeSO4+H2↑
迅速产生大量气泡,固体逐渐减少
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 +3H2↑
3.金属氧化物 + 酸 → 盐 + 水
黑色固体逐渐减少,溶液由无色变为蓝色
CuO + 2HCl = CuCl2+H2O;
CuO + H2SO4 = CuSO4+H2O
红棕色固体逐渐减少,溶液由无色变为黄色
Fe2O3 +6 HCl =2FeCl3 + 3H2O ;
Fe2O3 +3H2SO4 = Fe2(SO4) 3 + 3H2O
4.碱 + 酸 → 盐 + 水
无明显现象,需借助指示剂来判读反应是否发生
Ca(OH) 2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O;
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + H2O
5.盐 + 酸 → 另一种盐 + 另一种酸
产生大量气泡,固体逐渐减少
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O+CO2↑
NaHCO3+HCl = NaCl + H2O+CO2↑
Na2CO3+2HCl = 2NaCl + H2O+CO2↑
产生白色沉淀
AgNO3 + HCl = AgCl↓+ HNO3
BaCl2+ H2SO4 =BaSO4↓+2HCl
三、常见的碱
6.常见的碱
(1)可溶性碱:
NaOH(氢氧化钠))、Ca(OH)2 (氢氧化钙))、KOH(氢氧化钾))、Ba(OH)2(氢氧化钡)、NH3·H2O(氨水)
(2)难溶性碱:
①白色沉淀:Mg(OH)2(氢氧化镁))、 Al(OH)3(氢氧化铝))、Zn(OH)2、(氢氧化锌))
②有色沉淀:蓝色沉淀: Cu(OH)2(氢氧化铜);红褐色沉淀 :Fe(OH)3(氢氧化铁)
7.氢氧化钠和氢氧化钙
氢氧化钠
氢氧化钙
俗名
烧碱、火碱、苛性钠
消石灰、熟石灰
化学式
NaOH
Ca(OH)2
状态
白色块状固体
白色粉末状固体
物理性质
易溶于水,溶于水时放出大量的热。
氢氧化钠固体易吸水而潮解。
微溶于水,溶于水时放热不明显。
腐蚀性
强腐蚀性
较强腐蚀性
用途
用于制取肥皂、石油、造纸、纺织和印染工业
氢氧化钠能与油脂反应,所以可以除油污,
实验室做某些气体的干燥剂。
做建筑材料、涂树木上防冻伤和防虫卵
改良酸性土壤
配制波尔多液,在实验室中检验二氧化碳。
工业制法
Na2CO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3↓
CaO+H2O=Ca(OH)2
保存方法
密封,防吸水潮解,防吸收CO2变质
密封,防吸收CO2变质
意外事故处理
如果不慎将氢氧化钠溶液沾到皮肤上,先用大量水冲洗,再涂上质量分数为1%的硼酸溶液。
鉴别
通入CO2,产生白色沉淀的为氢氧化钙
8.碱的化学性质
(1)碱溶液有相似化学性质的原因:可溶性碱在水中解离时所生成的阴离子全部是氢氧根离子(OH-)
(2)碱的化学性质
碱溶液与酸碱指示剂的反应
使紫色石蕊试液变蓝色,使无色酚酞试液变红色
非金属氧化物+碱 → 盐+水
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O 常用于除去某气体中的CO2
2NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O
2NaOH + SO3 = Na2SO4+ H2O
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O 常用于检验CO2
酸+碱 → 盐+水
2HNO3 + Mg(OH)2 = Mg(NO3)2 + 2H2O
Al(OH)3+3HCl = AlCl3+3H2O
盐+碱 → 另一种盐+另一种碱
条件:反应物均可溶,产物有气体或沉淀或水
3NaOH+FeCl3 = Fe(OH)3↓+3NaCl生成红褐色沉淀,溶液由黄色逐渐变成无色
2NaOH+CuSO4 = Cu(OH)2↓+2Na2SO4生成蓝色沉淀,溶液由蓝色逐渐变成无色
Na2CO3+Ca(OH)2 = CaCO3↓+ 2NaOH有白色生成
四、中和反应
9.中和反应
酸和碱作用生成盐和水的反应,叫做中和反应。
10.酸与碱之间是否发生反应的判断
反应的判断
可溶性碱的溶液与酸反应无明显的实验现象,
需借助指示剂来判断反应是否发生以及反应进行的程度。
通常是向碱溶液中滴加酚酞,溶液变红,再滴加酸至溶液
刚好变为无色,此时恰好完全反应。
若用氢氧化钠或氢氧化钙固体与酸反应,则会看到固体减少。
不溶性碱与酸反应会看到明显现象。如:
Cu(OH)2+ H2SO4 = CuSO4 + 2H2O 蓝色固体减少,溶液由无色变为蓝色
Fe(OH) 3+ 3HCl = FeCl3 + 2H2O 红褐色固体减少,溶液由无色变为黄色
11.中和反应的微观本质
酸中的氢离子与碱中的氢氧根离子结合成水分子:H+ + OH –=H2O。
12.中和反应的应用
(1)改变土壤的酸碱性:改良酸性土壤用熟石灰。
(2)处理工厂的废水:硫酸厂废水呈酸性用熟石灰中和;印染厂废水呈碱性用硫酸中和。
(3)用于医药:胃酸过多服用含碱性物质的药物,如Al(OH)3、Mg(OH)2等,中和过多的胃酸;
蚊虫叮咬,在皮肤内分泌蚁酸,涂碱性物质如肥皂水、牙膏等,可减轻症状。
盐和化肥
一、常见的盐
1.盐的概念
盐是指一类组成里含有金属离子(或铵根离子)和酸根离子的化合物。
2.常见的盐
名称
氯化钠
碳酸钠
碳酸氢钠
碳酸钙
高锰酸钾
硫酸铜
硝酸钠
化学式
NaCl
Na2CO3
NaHCO3
CaCO3
KMnO4
CuSO4
NaNO3
3. 氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸钙
(1)俗名、物理性质和用途
物质
俗称
物理性质
用途
氯化钠
NaCl
食盐的主要成分
白色固体,水溶液有咸味,溶解度受温度影响不大
重要的调味品;配制生理盐水(0.9%NaCl溶液);农业上用NaCl溶液选种;做融雪剂;工业上用来制取碳酸钠、氢氧化钠、盐酸和氯气;腌制食品。
碳酸钠
Na2CO3
纯碱(因水溶液呈碱性)、苏打
白色粉末状固体,易溶于水
用于玻璃、造纸、纺织等行业及洗涤剂生产
碳酸氢钠
NaHCO3
小苏打
白色晶体,
易溶于水
发酵粉的主要成分;
医疗上,治疗胃酸过多
碳酸钙
CaCO3
石灰石/大理石/鸡蛋壳/水垢等的主要成分
白色固体,难溶于水
碳酸钙可用作补钙剂;石灰石、大理石用作建筑材料;实验室制备二氧化碳
备注
氯化钠在自然界的分布很广,海水、盐湖、盐井、盐矿都是氯化钠的来源。
(2)碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸钙与盐酸反应
药品
实验现象
化学方程式
反应微观实质
碳酸钠+稀盐酸
反应快,产生大量气泡
Na2CO3+2HCl =2NaCl+H2O+CO2↑
CO32-与H+结合生成H2O和CO2
碳酸氢钠+稀盐酸
反应快,产生大量气泡
NaHCO3+HCl =NaCl+H2O+CO2↑
HCO3-与H+结合生成H2O和CO2
石灰石(或大理石+稀盐酸
产生气泡,反应速度适中,适用于实验室制取二氧化碳
CaCO3+2HCl =CaCl2+H2O+CO2↑
CO32-与H+结合生成H2O和CO2
(3)碳酸氢钠受热易分解:2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑
(4)碳酸钠与氢氧化钙(或氢氧化钡)反应
主要现象:有白色沉淀生成
化学方程式:Na2CO3+Ca(OH)2 = CaCO3↓+ 2NaOH ;Na2CO3+Ba(OH)2 = BaCO3↓+ 2NaOH
(5)碳酸根离子的检验(CO32-)
检验方法:取样,滴加稀盐酸,将产生的气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊
(6)碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别:
①分别加热,分解产生CO2的是碳酸氢钠,不反应的是碳酸钠。
②分别滴加少量BaCl2或CaCl2溶液,有白色沉淀产生的是碳酸钠,无沉淀产生的是碳酸氢钠。
4.盐的化学性质
盐的化学性质
举例
①与某些金属反应
盐+金属→新盐+新金属(置换反应)
条件:盐必须可溶;金属单质(K、Ca、Na除外)的活动性要大于盐中金属的活动性
CuSO4+Fe = FeSO4+Cu
有红色固体析出,溶液由蓝色变为浅绿色;
2AgNO3+Cu = Cu(NO3)2+2Ag
有银白色物体析出,溶液由无色变为蓝色
②与酸反应
盐+酸→新盐+新酸(复分解反应)
HCl+AgNO3 = AgCl↓+2HNO3有白色沉淀生成
H2SO4+BaCl2 = BaSO4↓+2HCl有白色沉淀生成
Na2CO3+2HCl = 2NaCl+H2O+CO2↑有气泡产生
③与碱反应
盐+碱→新盐+新碱(复分解反应)
反应物均溶于水,生成物有沉淀、气体或水
Na2CO3+Ca(OH)2 = CaCO3↓+2NaOH生成白色沉淀
2NaOH+CuSO4 = Cu(OH)2↓+Na2SO4
生成蓝色沉淀,溶液由蓝色变为无色
④与某些盐反应
盐+盐→新盐+新盐(复分解反应)
反应物均溶于水,生成物有沉淀、气体或水
Na2SO4+BaCl2 = BaSO4↓+2NaCl有白色沉淀生成
NaCl+AgNO3 = AgCl↓+NaNO3有白色沉淀生成
二、复分解反应
5.复分解反应
定义
两种化合物互相交换成分,生成另外两种化合物的反应
复分解反应发生的条件
当两种化合物在溶液中互相交换成分,生成物中有沉淀或有气体或有水生成时,复分解反应才可以发生。
复分解反应常见类型
①酸 + 金属氧化物 → 盐 + 水
②酸+ 碱→ 盐 + 水(也是中和反应)
③酸+ 盐→ 另一种酸+ 另一种盐
④盐 + 碱 → 新盐 + 新碱(条件:反应物需都可溶,且满足复分解反应的条件)
⑤盐 + 盐 → 两种新盐(条件:反应物需都可溶,且满足复分解反应的条件)
复分解反应特点
反应前后元素的化合价不变。
复分解反应的实质
溶液中的离子相互结合生成气体、沉淀或水,从而使溶液中的离子数量大幅减少。
6.酸、碱、盐的溶解性
物质类别
溶解性
酸
盐酸、硫酸、硝酸、碳酸都可溶
碱
氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡可溶于水,氢氧化钙微溶于水,其余均难溶(沉淀)
盐
钾盐、钠盐、铵盐、硝酸盐都可溶;
氯化物除AgCl难溶外,其余均可溶;
硫酸盐除BaSO4难溶,Ag2SO4、CaSO4微溶外,其余多数可溶;
碳酸盐除碳酸钾、碳酸钠、碳酸铵可溶,其余都难溶。
溶解性口诀
钾、钠、硝酸、铵盐溶,氯化物不溶氯化银,硫酸盐不溶硫酸钡,碳酸盐能溶钾钠铵;
酸类多数都易溶,溶碱有四位,钾钠与钙钡。
7.常见沉淀:
白色沉淀
AgCl、BaSO4、Mg(OH)2、BaCO3、CaCO3;
有色沉淀
Cu(OH)2蓝色沉淀、Fe(OH)3红褐色沉淀
8.不能大量共存的离子
(1)与H+不能共存的离子有:OH-、CO32-、HCO3-;
(2)与OH-不能共存的离子有:H+、NH4+、Cu2+、Fe3+、Mg2+、Al3+、 Zn2+等;
(3)与CO32-不能共存的离子有:Ca2+、Ba2+;
(4)与Ba2+不能共存的离子有:CO32-、SO42-;
( 5)与Cl-不能共存的离子有:Ag+;
三、化肥
9.常见化肥
种类
所含元素种类
常见化肥
作用
缺乏时症状
氮肥
含氮元素
尿素CO(NH2)2:含氮量最高的氮肥46.7%、氯化铵NH4Cl、硝酸钠NaNO3
促进植物茎、叶生长茂盛、叶色浓绿(促苗)
叶色发黄
钾肥
含钾元素
氯化钾KCl、硫酸钾K2SO4
草木灰:主要成分为K2CO3,是农村最常用钾肥。
促进作物生长,增强抗病虫害和抗倒伏能力(壮秆)
易倒伏
磷肥
含磷元素
磷酸钙[Ca3(PO3)2]
促进植物生长,增强抗寒抗旱能力。(强根)
生长迟缓,产量降低,根系不发达
复合肥
含氮、磷、钾元素中的两种或三种
硝酸钾KNO3
磷酸二氢铵NH4H2PO4
构成物质的微粒
一、分子
1.概念
分子:由分子构成的物质分子是保持其化学性质的最小粒子。
原子:化学变化中最小的粒子。
2.认识微观粒子的基本特征(以分子为例)
(1)分子质量和体积都很小;
(2)分子之间都有间隔;一般情况下,同种物质不同状态的分子间隔:气态>液态>固态。温度升高,分子间隔增大;压强增大,分子间隔缩小。
(3)分子总在不断的运动,且温度越高,运动越快。
(4)保持物质化学性质的微粒,决定于构成该物质的微粒是什么,如由分子构成的物质,保持其化学性质的最小微粒就是分子,由原子构成的物质,保持其化学性质的最小微粒就是原子。保持水的化学性质的粒子是水分子;保持铁的化学性质的粒子是铁原子。同种分子化学性质相同,不同种分子化学性质不同。
3.分子与原子的区别与联系:
区别:在化学变化中分子还可以再分,原子不可再分;
联系:分子是由原子构成的,在化学变化中,分子分裂成原子,原子重新组合成新的分子
二、原子
4.原子结构
原子核(带正电) 质子(带正电)
(1)原子(不显电性) 中子(不带电)
核外电子(带负电)
(2)核电荷数:原子核所带电荷数。
(3)原子质量几乎全部集中在原子核上,但原子核体积很小,原子的体积由核外电子决定。
(4)在原子中,质子数=核外电子数=核电荷数
5.相对原子质量
(1)定义:一个原子质量与一个碳12原子的质量的1/12的比值就是相对原子质量。
(2)近似算法公式:相对原子质量=质子数+中子数。
(3)理解:相对原子质量不是个质量是个比值;有单位,是“1”常省略不写;相对原子质量之比等于原子实际质量之比;引入相对原子质量是为了书写、记忆和运算方便。
6.原子核外电子的排布
(1)在多电子的原子中,核外电子的能量不同,能量高的离核远,能量低的离核近。通常把电子在离核远近不同的区域运动称为电子的分层排布。
(2)排布规律:第1层最多2个电子;第2层最多8个电子;最外层最多8个。
(3)结构示意图含义:
(4)原子的化学性质与最外层电子数的关系
原子分类
最外层电子数
得失电子趋势
化学性质
金属原子
一般<4个
易失去电子
不稳定
非金属原子
一般≥4个(H、B除外)
易得到电子
不稳定
稀有气体原子
8个(氦为2个)
不易得失电子
比较稳定
结论
原子的化学性质取决于最外层电子数。
三、离子
7.定义:带电的原子或原子团。
8.分类:阳离子:(质子数大于核外电子数)带正电的离子。
阴离子:(质子数小于核外电子数)带负电的离子。
9.书写:在元素符号或原子团的右上角先写数字再写正负号, 数值为1时省略不写。如:阳 离子:Na+、Mg2+、Al3+等;阴离子: Cl-、SO等。
10.含义:
镁离子(Mg2+)中数字“2”的意义表示 一个镁离子带两个单位的正电荷 。
11.原子、离子、分子的关系。
质子
中子
原子核
核外电子
原子
物质
原子
分子
元素
一、元素
1.定义:具有相同质子数的一类原子的总称(元素是宏观概念只论种数不论个数)。
注意:元素的根本区别是质子数不同;质子数决定元素的种类,同种元素的原子质子数一定相同。
2.分类:
(1)金属元素:“钅”(金和汞除外);最外层电子数1-3;
(2) 非金属元素:“气”“氵”“石””;最外层电子数4-7;
(3)稀有气体元素:He、Ne、Ar;最外层电子数8(He、2个);
3.元素符号:
(1)书写:拉丁字母;
(2)书写原则:“一大二小”一个字母的大写,二个字母的第一个大写,第二个小写。
(3)意义:①宏观:一种元素。
②微观:一个原子。
③由原子构成的物质:其元素符号还表示一种物质。
④元素符号前出现数字:只表示微观意义。如:H:表示氢元素,一个氢原子;Fe:表示铁元素,一个铁原子,铁这种物质。
4.元素分布:
地壳中元素含量由高到低是O;Si;Al;Fe;Ca。地壳中含量最多的元素是O和最多的金属元素Al;
海水中最多的元素O和最多的金属元素是Na;
空气中含量最多的元素N;
人体中最多的元素O和最多的金属元素Ca;
最原始的元素H,即相对原子质量最小的元素;
二、元素周期表
5.结构:
每个横行叫周期,共7个横行,即7个周期; 每个纵行叫族,共
18个纵行,16个族(8、9、10三个纵行合成为1个族);
6.单元格(以硅元素为例)
①原子序数。
7.规律:
(1)原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。
(2)同一周期:①元素原子的电子层数相同;②从左到右,最外层电子数依次增加;③周期序数等于电子层数;④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尾。
(3)同一族:①从上到下,元素原子的电子层数依次增加;②最外层电子数相同(He除外),因此同族元素的化学性质相似。
化学式和化学用语
一、化学式
1.定义:用元素符号和数字表示物质组成的式子。
2.书写:
(1)单质:
①由原子构成的物质:用元素符号表示化学式。
如:a、金属:Fe、Zn、Cu等(其它金属也可以)。
b、固态非金属单质:C、S、P等。
C、稀有气体:He、Ne等。
②由分子构成的物质:用元素符号和右下角的数字表示。
如:H2、O2、N2Cl2等。
(2)化合物:
①常见的化学式,熟记。
②根据化合价书写化学式。
正价在前,负价在后;标化合价;交叉数字;约分(注意过氧化氢等化学式不得约分,有机物不约分)。
例如写氧化铝的化学式:
3.意义:
(1)由分子构成的物质的化学式:
①宏观:表示一种物质;如:CO2表示二氧化碳这种物质。
表示该物质由什么元素组成。如:CO2表示其由碳元素和氧元素组成。
②微观:表示一个分子;如:CO2表示一个二氧化碳分子。
表示一个分子由什么原子构成。如:CO2表示一个二氧化碳分子由两个氧原子和一个碳原子构成。
(2)由原子构成的物质的化学式:
①宏观:表示一种物质;表示物质由什么元素组成;表示一种元素。
如:Cu宏观上表示铜这种物质,铜这种物质由铜元素组成,还表示铜元素。
②微观:表示一个原子。
如:Cu微观上表示一个铜原子。
(3)化学式前面出现数字,只表示微观意义。例如2CO2,只能表示两个二氧化碳分子。
4.化学式的计算
(1)化学式量(相对分子质量):
化学式量=化学式中各原子的相对原子质量的总和。
(2)元素的质量比:
化合物中各元素的质量比=各元素原子的相对原子质量乘以原子个数的比值。
(3)元素的质量分数:
化合物中某元素的质量分数=×100%
(4)化合物中某元素的质量:
化合物中某元素的质量=元素的质量分数乘以化合物的质量。
二、化合价
5.化合价的确定
(1)通过原子得失电子形成化合物的元素,其化合价由这种元素的一个原子得到或失去电子的数目决定。如NaCl中钠元素的化合价为+1价,氯元素的化合价为−1价。
(2)通过共用电子对形成化合物的元素,其化合价的数值是形成共用电子对的数目。
6.表示方法
在元素符号或原子团的正上方,先写正负号,再写数值,数值是1时,不省略。如
7.一般规律
(1)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。
(2)有些元素在化合物中表现出多种化合价。例如,铁元素有+2价和+3价。
(3)某些原子团也表现出一定的化合价。例如,硝酸根:−1价;氢氧根:−1价。
(4)在化合物中,正、负化合价的代数和等于0;在单质中,元素的化合价为0。
8.常见元素或原子团的化合价
K、Na、Ag、H是+1价;Ca、Mg、Ba、Zn、Hg是+2价;Al是+3;O是-2价,Fe是+2或+3,Cl是-1最常见,单质0价永不变。
原子团
SO4
CO3
NO3
OH
NH4
名称
硫酸根
碳酸根
硝酸根
氢氧根
铵根
化合价
-2价
-2价
-1价
-1价
+1价
离子符号
SO42-
CO32-
NO3-
OH-
NH4+
9.推算某元素的化合价
依据代数和为0,列等式计算。
三、化学用语
10.小结各种数字的含义:
(1)在符号前面:表示几个粒子。
①2H2O:2个水分子;②2H:2个氢原子;③2H+:2个氢离子。
(2)在符号右上角:表示1个离子带的电荷数。
Fe2+:1个亚铁离子带2个单位的正电荷。
(3)在符号的右下角:表示1个分子中有几个原子。
H2O:1个水分子中有2个氢原子。
(4)在符号的正上方:表示元素的化合价。
:在二氧化碳中氧元素的化合价是-2价。
质量守恒定律
1.质量守恒定律
(1)内容:参加化学反应的各物质质量总和,等于反应后生成的各物质的质量总和。
(2)适用范围:一切化学变化(物理变化不讨论质量守不守衡的关系)。
(3)概念解读:
①是质量守恒,不是体积、分子个数等守恒。
②质量范围:所有参加反应的反应物质量(不包括没有反应完的部分和催化剂的质量)和所有生成物的质量。尤其注意气体、沉淀等不要忽略。
2.微观解释质量守恒定律的原因
(1)化学变化的实质:分子分成原子,原子重新组合成新的分子。
(2)以电解水反应为例分析:
水通电分解前后,从微观角度来看,不变的是:氢原子和氧原子的种类、数目、质量;变化的是:水分子变成了氢分子和氧分子。
(3)从微观角度解释质量守恒定律:在化学反应前后,原子的种类没有改变、原子的数目没有增减、原子的质量也没有改变。(即原子的“三不变”)。
反应前后原子的种类不变,则元素的种类也不变;原子的数目和质量不变,则元素的质量也不变,元素的种类和质量不变,则物质的总质量也不变,这就是质量守恒的原因。
(4)化学反应前后的几个“变与不变”:
3.实验 质量守恒定律的实验验证
(1)质量“守恒”的实验验证
铜粉加热前后质量变化的测定
铁和硫酸铜反应前后质量变化的测定
实验图示
实验现象
红色粉末逐渐变黑,气球变瘪。天平两次显示示数相等。
铁钉表面覆盖一层红色的物质,溶液由蓝色逐渐变为浅绿色;天平两次显示示数相等。
化学方程式
2Cu + O22 CuO
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
实验结论
反应前各物质的总质量=反应后各物质的总质量。
(2)质量“不守恒”的实验情况分析
碳酸钠与稀盐酸的反应
镁条的燃烧
实验图示
实验现象
白色粉末溶解,有大量气泡迅速产生。
天平向右偏转。
产生白色固体(还有少量白烟产生),
天平不平衡,发出耀眼的白光,放出热量。
反应原理
Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑
2Mg+O2 2MgO
实验分析
反应生成的二氧化碳是气体,逸散到空气中去,所以质量变小
氧化镁的质量等于反应的镁条和参加反应的氧气质量总和, 导致质量变大。但逸散的白烟质量又大于增加的气体质量,坩埚钳上可能也粘有一部分氧化镁,此二者均会造成氧化镁损失,导致质量变小。故实验结果可能会“减小”、“不变”或“增大”。
实验结论
所有的化学反应均遵守质量守恒定律,表面貌似“不守恒”的实验需要认真加以分析原因。
感悟
有气体参加或气体生成(或者有烟、雾状物质生成)的反应,验证质量守恒定律时,必须在密闭容器里进行。
化学方程式
1.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。
2.化学方程式的意义和读法
意义
读法(以C + O2CO2为例)
质的方面
表明反应物、生成物和反应条件
碳和氧气在点燃的条件下反应,生成二氧化碳。
量的方面
宏观
反应中各物质间的质量比
每12份质量的碳和32份质量的氧气在点燃的条件下恰好完全反应,生成44份质量的水。
微观
反应中各物质间的微粒个数比
每1个碳原子和1个氧分子在点燃的条件下恰好完全反应,生成1个二氧化碳分子。
3.根据化学方程式获得的信息
获得的信息
以2H2 + O2 点燃 2 H2O为例
4 32 36
以Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu 为例
56 160 152 64
定性角度
反应物
H2和O2(或氢气和氧气)
Fe和 CuSO4
生成物
H2O(或水)
FeSO4和Cu
反应条件
点燃
无
基本反应类型
化合反应
置换反应
定量角度
各物质的质量比
氢气、氧气、水的质量比为4:32:36
铁、硫酸铜、硫酸亚铁和铜的质量比为56:160:152:64
各物质的微观粒子个数比
氢气、氧气、水的分子个数比为2:1:2
反应的铁、硫酸铜、硫酸亚铁和铜的“微观粒子个数比”为1:1:1:1
反应前后物质质量总和守恒
反应前:4+32=36
反应后:36
反应前:56+160=216
反应后:152+64=216
反应前后各原子数目守恒
氢原子数:反应前4,反应后4
氧原子数:反应前2,反应后2
铁、硫、铜原子数:反应前1,反应后1
氧原子数:反应前4,反应后4
4.化学方程式书写
(1)化学方程式的书写原则
①必须以客观事实为基础,化学式不能写错。
②必须遵守质量守恒定律,等号两边各原子的种类和数目必须相等。
(2)化学方程式的书写步骤
①描述反应事实:写出反应物和生成物的化学式,注明反应条件。
②配平化学方程式:选取合适的化学计量数,使之遵守质量守恒定律。 注意生成物是否需要标注“↑” “↓”号。
5.四种基本反应类型
反应类型
定义
表达式及特征
典例
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
A+B+……→C
(多变一)
3Fe+2O2Fe3O4
分解反应
由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应
A→B+C+……(一变多)
2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
置换反应
一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应
A+BC→B+AC(一换一)
Fe+CuSO4===FeSO4+Cu
复分解
反应
两种化合物互相交换成分生成另外两种化合物的反应
AB+CD→AD+CB(互换)
(反应条件:在溶液中进行,生成物有沉淀、气体或水)
2NaOH+H2SO4===Na2SO4+2H2O
燃料及其利用
一、燃烧与灭火
1.燃烧定义:通常情况下,可燃物与氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应。注意:发光放热的反应不一定是燃烧,如灯泡发光。着火点:可燃物燃烧所需要的最低温度叫着火点。着火点是物质的性质,一般不改变。
2.燃烧的条件
通常情况下:燃烧需要同时满足三个条件:
(1)可燃物;(2)可燃物与氧气(或空气)接触;(3)温度达到可燃物的着火点。三个条件缺一不可。
3.探究燃烧的条件
实验
(或事实)
有的物质可以燃烧,如红磷、酒精;有的物质不能燃烧,如水、大理石;
对比
铜片上的
白磷和红磷对比
铜片上的白磷
和水中的白磷对比
热水中的白磷
通氧气前与通氧气后对比
实验现象
铜片上的白磷燃烧,产生大量白烟,铜片上的红磷不燃烧。
铜片上的白磷燃烧,水中的白磷不燃烧。
通氧气前,热水中的白磷不燃烧;通氧气后,热水中的白磷燃烧
结论
可燃物是燃烧的条件之一
燃烧需要温度达到可燃物的着火点
燃烧需要与氧气接触
燃烧需要与氧气接触
通常情况下:燃烧需要同时满足三个条件:
1 可燃物; ②可燃物与氧气(或空气)接触; ③温度达到可燃物的着火点。
实验分析
铜片的作用
导热、放置药品;
热水的作用
1 使水中白磷与空气隔绝 ②为薄铜片上的药品提供热量
4.灭火的原理和方法
(1)灭火的原理:破坏燃烧必须具备的条件;
(2)灭火的方法:
①清除或隔离可燃物;如森林着火砍掉树木,开辟隔离带;煤气罐着,火关闭阀门等;
②隔绝O2;如油锅着火,盖锅盖;酒精在桌面上燃烧,用湿抹布扑盖;熄灭酒精灯,灯帽盖灭等;
③降温到可燃物的着火点以下;如油锅着火,放青菜;水灭火;吹灭蜡烛等;
5.爆炸
(1)概念:可燃物在有限的空间内急剧地燃烧,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。
(2)爆炸极限:可燃性气体或粉尘等在空气中达到一定含量时,遇到明火会发生爆炸。
(3)可燃性气体或粉尘与空气或氧气混合,遇到明火可能会发生爆炸;所以可燃性气体在点燃或加热前都要验纯,以防止发生爆炸。
(4)常见的可燃性气体有:氢气、一氧化碳、甲烷、天然气、煤气、液化石油气;
常见的可燃性粉尘有:面粉、煤粉、纺织厂的粉尘等
二、化石燃料
6.三大化石燃料
包括___煤______、____石油_____和___天然气______,它们是__不可再生_______ (填“可再生”或“不可再生”)能源,属于____混合物___ (填“纯净物”或“混合物”)。
7.煤和石油
煤
石油
形成
古代植物的遗骸经过一系列复杂的变化形成的
古代动植物的遗骸在地壳中经过复杂变化形成的
元素组成
主要含_ C _,少量H、N、O、S
主要含_____ C、H ____,少量S、O、N
类型
______混合物 ___
____混合物_____
状态
黑色固体,有光泽
黏稠液体,黑色或棕色,不溶于水,密度比水小,无固定的熔点、沸点
8.煤和石油的综合利用
a.煤综合利用(化学变化)
b.石油炼制(物理变化)
9.天然气
①天然气是由碳和氢组成的气态碳氢化合物,主要成分是甲烷,是一种最简单的有机物_。有石油的地方就有天然气。甲烷也叫沼气、坑气,化学式为 CH4。
②甲烷的性质
物理
性质
纯净的甲烷是无色 、无味 的气体,密度比空气小 ,难 溶于水,可用排水法收集
化学
性质
具有可燃性,燃烧时产生蓝色火焰,放出大量的热,生成的气体能使澄清石灰水变浑浊。①完全燃烧的化学方程式为____ CH4+2O2CO2+2H2O 。
②不完全燃烧:2CH4+3O22CO+4H2O。
(5)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。
10.清洁能源
①氢气
物理性质
通常情况下,氢气是一种无色、无味的气体,密度比空气小,难溶于水
化学性质
还原性:H+CuOH2O+Cu;可燃性:2H2+O22H2O
作燃料的优点和缺点
优点:燃烧热值高;燃烧产物是水,无污染;可由水分解得到,来源广泛
缺点:制取成本高,贮存、运输困难
②乙醇( C2H5OH)
俗名
酒精
化学性质
在空气中燃烧时放出大量的热。完全燃烧的化学方程式为
C2H5OH+3O22 CO2+3H2O
优点
可再生,可以节省石油资源,减少汽车尾气污染
制取
由高粱、玉米和薯类等经过发酵、蒸馏得到
(3)其他新能源
①目前正在开发和利用的新能源有太阳能、风能、潮汐能、地热能、生物质能和核能等。
②海底埋藏着大量的“可燃冰”它的主要成分是甲烷水合物,是甲烷与水在低温和高压条件下形成的。
a.可燃冰的优点:能量高、热值大,有望成为未来新能源。
b.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。
③目前氢气作为燃料,还不能广泛应用,因为制取氢气的成本高,贮存困难;已经应用的领域有航天、氢氧燃料电池等。
化学与生活
一、人体中的元素
1.人体内的元素
人体的组成元素
约有 50多种,约占人体质量的99.95%
常量元素
在人体中含量超过0.01%的元素:O、C、H、N、Ca、P、K、S、Na、Cl、Mg。其中:氧、碳、氢、氮四种元素以水、糖类、油脂、蛋白质、维生素的形式存在;其余元素以无机盐的形式存在于水溶液中
微量元素
在人体中含量在0.01%以下的元素
必需的微量元素:铁Fe、锌Zn、硒Se、碘I、氟F
非必需元素:铝Al、钡Ba、钛Ti
有害元素:汞Hg、铅Pb、镉Cd
2.常量元素对人体健康的影响
元素
含量
对人体作用
缺乏或过量对健康的影响
主要食物来源
钙
2.0%
使骨骼、牙齿具有坚硬
的结构支架
幼儿青少年缺乏:会患佝偻病,发育不良;老年人缺乏:骨质疏松,容易骨折;过量造成结石
奶、奶制品、
豆类、虾皮
钠
0.15%
细胞外液、细胞内液中的Na+和K+各自保持一定的浓度,对维持人体内的水分和维持体液恒定的pH起重要作用
缺钠:肌肉痉挛、头痛
过量:水肿、高血压、贫血
食盐等
钾
0.35%
对维持人体内水分和维持体液恒定的pH起重要作用
缺乏:肌肉不发达、心率不齐
过量:恶心、腹泻等
水果、蔬菜
3.微量元素对人体的作用
元素
对人体作用
对人体健康的影响
主要食物来源
铁
血红蛋白的成分,
能帮助氧气的运输
缺铁引起贫血
肝脏、瘦肉、蛋、鱼、豆类、芹菜
锌
影响人体发育
缺锌引起食欲不振、生长迟缓、发育不良
海产品、瘦肉、肝脏、奶类、豆类、小米
硒
防癌、抗癌作用
缺硒引起表皮角质化和癌症。过量会中毒
肉类、坚果、海产品
碘
甲状腺激素
的重要成分
缺碘或过量引起甲状腺肿大;幼儿缺碘影响生长发育,造成思维迟钝
海产品、加碘盐
氟
防治龋齿
缺氟易产生龋齿;过量会引起氟斑牙和氟骨病
海产品
4.有损人体健康的元素与物质
(1)对人体健康有害的元素:汞(Hg)、铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)等。
(2)对人体健康有害的一些物质
有害物质
危害原理
生活中常见事例
一氧化碳
CO是一种无色、无味的气体,易与人体血液中的血红蛋白结合,造成人体组织和器官缺氧
家庭用燃煤取暖时产生的煤气、家庭用火、洗浴时也产生一氧化碳
甲醛
与蛋白质中的氨基酸反应,使蛋白质分子结构发生变化,失去生理活性而凝固,对人体健康造成危害
室内装修中的空气污染物,海产品保鲜用到的甲醛水溶液
黄曲霉毒素
存在于霉变食品中,误食会使人中毒,
损坏人体肝脏,诱发癌症
大米、花生、面粉、玉米、薯干和豆类等霉变食物中含有黄曲霉毒素
重金属盐
易与人体蛋白质反应,使之变性而中毒
汞、铅、镉等重金属中毒
甲醇
由甲醇及其代谢产物甲醛和甲酸引起,以中枢神经系统损害、眼部损害甚至失明及代谢性酸中毒为主要特征
用工业酒精兑制白酒
亚硝酸盐
有毒,致癌物质
代替食盐用于烹调或腌制肉制品
瘦肉精
引起心率加速,代谢紊乱,血压降低
用含瘦肉精的饲料喂养生猪
(3)重金属盐中毒与解毒。
牛奶、豆浆及鸡蛋清中含有丰富的蛋白质,当误食重金属盐导致蛋白质变性而使人中毒时,可以服用大量的上述物质来补充蛋白质,从而达到解毒的目的。
二、合理膳食与用药
5.六大营养素
是否提供能量
提供能量
蛋白质、糖类、油脂
不提供能量
水、无机盐、维生素
是否是有机物
有机物
蛋白质、糖类、油脂、维生素
无机物
水、无机盐(可被人体直接吸收)
6.各类营养素的主要功能及食物来源
营养素
主要功能
常见类别
食物来源
供能
营养
素
蛋白质
构成细胞的基本物质,是机体生长及修补受损组织的主要原料
血红蛋白、酶
牛奶、大豆、鸡蛋、猪肉、豆腐等
糖类
主要供能物质(60%~70%)
淀粉、葡萄糖、蔗糖
植物种子或块茎、玉米、面粉、大米、小麦、薯类、甜菜等
油脂
维持生命活动的备用能源
油(植物油),液态;脂肪(动物油),固态
植物油脂:花生油、豆油、菜籽油等
动物油脂:脂肪、牛油、奶油等
不供
能营
养素
维生素
调节新陈代谢,如缺乏维生缺维生素A:夜盲症;缺维生素C:坏血病;缺维生素D:骨质软化症、骨质疏松
维生素A、维生素C、维生素D等
水果、蔬菜等
无机盐
维持机体的酸碱平衡
食盐等
各种饮料和食物、营养补剂
水
调节体温、溶解物质、排泄废物、预防疾病、调节新陈代谢
各种饮料及食物
7.蛋白质的鉴别
点燃闻气味:点燃,若闻到有烧焦羽毛的气味,证明含有蛋白质。
三、有机合成材料
8.化合物的分类
(1)有机化合物(有机物):含碳元素的化合物(除CO、CO2、碳酸、碳酸盐、碳酸氢盐等)
有机小分子:相对分子质量比较小的有机物,如甲烷、乙醇、葡萄糖等。
有机高分子:相对分子质量比较大,从几万到几十万甚至几百万,如淀粉、蛋白质等。
(2)无机化合物(无机物):一般不含碳元素的化合物。
9.有机高分子材料
10.三大合成材料
塑料
优点:塑料密度小、耐腐蚀、易加工等特点
合成纤维
天然纤维
棉、麻、丝、毛
合成纤维
涤纶、腈纶、锦纶等
优缺点和用途
优点:强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀
缺点:吸水性透气性差
用途:制作人类服饰,锦纶制降落伞绳、缆绳、渔网
纤维鉴别方法
灼烧闻气味
①燃烧时有烧纸的气味,灰烬为灰黑色,手捻时全部成粉末的为棉纤维
②燃烧时有烧焦羽毛气味,灰烬成黑褐色的为羊毛纤维
③先熔化再燃烧(边熔化边燃烧),燃烧有特殊气味,灰烬为黑色玻璃球状,不易捻碎的是合成纤维
合成橡胶
优点:高弹性、耐油、耐高温、不易老化,广泛应用于农业、国防、交通及日常生活。常用的合成橡胶有:丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等
四、合成材料与环境污染
合成材料的利与弊
利:方便了生产生活
弊:合成材料废弃物的急剧增长带来了环境问题,尤其是“白色污染”严重
白色污染的危害
①破坏土壤,污染地下水 ②危害海洋生物的生存;
③如果焚烧含氯塑料会产生有毒的氯化氢气体,从而对空气造成污染
消除白色污染的途径
①减少使用不必要的塑料制品;②重复使用某些塑料制品,如塑料袋、塑料盒等;
③使用一些新型的、可降解的塑料,如微生物降解塑料和光降解塑料等;
④回收各种废弃塑料
复合材料
将两种或两种以上的材料复合为一体而形成的材料称为复合材料,如玻璃钢、碳纤维。玻璃钢是由玻璃纤维和有机高分子材料复合而成的,其强度相当于钢材,密度小、耐腐蚀,被大量用做建筑材料、耐腐蚀管道、车船体材料等。
碳纤维复合材料的密度小、强度高、化学稳定性好,在航天航空和人等尖端技术领域有广泛应用。
常见仪器和基本实验操作
一、常用仪器
1.能被加热的仪器:
能直接受热的仪器:试管、蒸发皿、燃烧匙;
能间接受热的仪器(加热时,需加陶土网):烧杯、烧瓶、锥形瓶
2.不能加热的仪器:量筒、漏斗、温度计、滴瓶、集气瓶、广口瓶、细口瓶
3.常存放药品的仪器:广口瓶(装固体)、细口瓶(装液体)、滴瓶(装少量液体)、集气瓶(装气体)
4.可做反应容器的仪器:试管、锥形瓶、烧瓶、烧杯、集气瓶
5.加热仪器:酒精灯
酒精灯使用:①用酒精灯的外焰加热;②不可向燃着的酒精灯内添加酒精;③用火柴从侧面点燃酒精灯,不可用燃着的酒精灯直接点燃另一盏酒精灯; ④熄灭酒精灯用灯帽盖灭,不可吹熄。
6.计量仪器:托盘天平(称固体质量)、量筒(量液体体积)
7.取用仪器:药匙或纸槽(用来取粉末或小颗状固体)、镊子(用来取块状或较大颗粒固体)、胶头滴管(取少量液体)
8.漏斗:用于过滤液体、向小口容器中添加液体药品;长颈漏斗:在实验装置中添加液体药品;分液漏斗:可通过控制液体滴下的速度来控制反应速率;
9.玻璃棒:搅拌或引流。
10.集气瓶:收集气体或作反应容器
11.夹持仪器:试管夹、铁架台(带铁夹、铁圈)、坩埚钳
二、基本操作
12.药品的取用
(1)药品的取用规则
取用原则
要求
“三不”原则
不能用手接触试剂
不要把鼻孔凑到容器口去闻气味
不得尝试剂的味道
用量原则
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。
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)固体试剂的取用
固体试剂通常存放在广口瓶中
取用量
取用仪器
操作
粉末状试剂
药匙或纸槽
用药匙或纸槽粉末状试剂送至横放试管的底部,再慢慢竖起,让试剂全部落入底部,以免试剂沾在管口或试管上。
块状试剂
镊子
用镊子取块状药品或金属颗粒放在横放的容器口,再慢慢地竖立起来,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。
(3)液体试剂的取用
液体试剂通常存放在细口瓶或滴瓶中。
取用量
方法
操作
较大量液体
直接倾倒
瓶盖倒放,标签向着手心,瓶口紧挨试管口,缓缓地将液体注入试管内。倒完液体后,应立即盖上瓶塞,放回原处。
少量液体
用胶头滴管滴加
先排空再吸液,取液后的滴管保持橡胶帽在上,不要平放或倒置。滴管要竖直悬于容器口上方,不能与器壁接触,用过的滴管需洗净后再吸取其他液体。
一定量液体
用量筒量取
量筒必须放平。倾倒液体至接近所需刻度时改用胶头滴管滴加液体。读数时,视线应与凹液面的最低处保持水平。
(4)常用危险化学品标志
万一眼睛里溅进了药液,要立即用水冲洗(切不可用手揉眼睛),洗的时候要眨眼睛,必要时请医生治疗。建议在化学实验室中戴防护眼镜。
(5)意外事故的处理
①失火:用湿抹布或沙子盖灭。
②若不慎将浓硫酸沾到衣服或皮肤上,应用大量水冲洗,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。
③若不慎将碱液滴到皮肤上,要用较多的水冲洗,然后再涂上1%的硼酸溶液。
13.给物质加热
给试管中的物质加热,需注意:
(1)先预热后集中在药品部位加热。
(2)加热前试管外壁要擦干,以免炸裂;
(3)加热时试管底部不能触及酒精灯的灯心,以免破裂。
(4)烧的很热的试管不能立即用冷水冲洗,也不能立即放在桌面上,应放在石棉网上。
(5)试管夹夹在试管中上部,从管底套上和取下。
(6)给试管中的固体加热,试管口应略向下倾斜(防止冷凝水倒流炸裂试管)
(7)给试管里的液体加热,试管里液体不应超过试管容积的1/3,试管口不能对着自己和旁人,试管与桌面成45°角。
14.仪器的连接
(1)仪器的连接
分类
图示
注意事项
玻璃管与橡胶塞
左手拿橡胶塞,右手拿玻璃管(靠近要插入塞子的一端),先用水湿润要插入的一端,稍用力转动,将其插入橡胶塞
玻璃管与胶皮管
左手拿胶皮管,右手拿玻璃管,先用水湿润玻璃管口,稍用力即可把玻璃管插入胶皮管
容器与橡胶塞
左手拿容器,右手拿橡胶塞慢慢转动,塞进容器口,切不可把容器放在桌面上再使劲塞进塞子,以免压破容器
15.仪器的洗涤
(1)洗涤方法:废液倒入废液缸中,注入试管容积的1/2的水,振荡倒掉,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,以防试管损坏。
(2)洗净标准: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,表示仪器已洗干净。
(3)特殊情况洗涤:
①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。
②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。
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