内容正文:
第一单元《大家都来学化学》知识清单
一、身边的化学
(一)化学与生活
1. 我们生活在物质的世界里,周围存在着形形色色的物质,如空气、水、金属、塑料等。
2. 化学在日常生活中的应用非常广泛,例如:
衣:化学纤维(如聚酯纤维、锦纶等)用于制作衣物,使衣物具有不同的性能,如耐磨、透气、防水等。
食:食品添加剂(如防腐剂、调味剂、色素等)可以改善食品的口感、色泽和保质期;化肥和农药的使用有助于提高农作物的产量,但使用不当会对环境和人体健康造成影响。
住:建筑材料(如水泥、钢材、玻璃等)的生产和使用与化学密切相关;装饰材料(如油漆、涂料、壁纸等)也涉及到化学知识,它们的选择和使用会影响室内空气质量。
行:汽车、飞机等交通工具的制造需要各种金属材料和合成材料;燃料(如汽油、柴油、天然气等)的燃烧为交通工具提供动力,涉及到化学变化。
(二)化学研究的内容
1. 化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的一门基础自然科学。
2. 物质的组成:物质由元素组成,例如水由氢元素和氧元素组成。
3. 物质的结构:物质的结构决定其性质,例如金刚石和石墨都是由碳元素组成,但由于它们的原子排列方式不同,导致它们的性质有很大差异,金刚石硬度大,可用于切割玻璃;石墨质软,可用于制作铅笔芯。
4. 物质的性质:包括物理性质和化学性质。
5. 物质的变化规律:研究物质在什么条件下会发生物理变化或化学变化,以及变化过程中的能量变化等。
二、化学实验室之旅
(一)化学实验室规则
1. 进入实验室要保持安静,遵守实验室纪律,按照教师的安排进行实验。
2. 未经允许,不得触摸、品尝、闻嗅化学药品。
3. 取用药品时,要严格按照规定的用量取用,若没有说明用量,一般按最少量取用:液体取12mL,固体只需盖满试管底部。
4. 实验剩余的药品既不能放回原瓶,也不要随意丢弃,更不能带出实验室,要放入指定的容器内。
5. 实验过程中要注意安全,如使用酒精灯时要注意防火,使用腐蚀性药品时要注意防护等。
6. 爱护实验室仪器和设备,若有损坏,应及时报告并按照规定进行赔偿。
7. 实验结束后,要将仪器清洗干净,整理好实验台面,关闭电源、水源等。
(二)常用仪器及使用方法
1. 反应容器:
试管:用作少量试剂的反应容器,在常温或加热时使用。加热时外壁要干燥,用试管夹夹住或固定在铁架台上,试管口不要对着自己或他人;给试管中的液体加热时,液体体积不能超过试管容积的1/3。
烧杯:用作配制溶液和较大量试剂的反应容器,在常温或加热时使用。加热时应放在石棉网上,使其受热均匀,一般不能直接加热。
锥形瓶:用作较大量试剂的反应容器,在常温或加热时使用。加热时需垫石棉网。
2. 加热仪器:酒精灯,用于加热。使用时要注意:
酒精灯内的酒精量不能超过其容积的2/3,也不能少于1/4。
绝对禁止向燃着的酒精灯里添加酒精,以免失火。
绝对禁止用燃着的酒精灯去点燃另一只酒精灯。
用完酒精灯后,必须用灯帽盖灭,不可用嘴去吹。
酒精灯的火焰分为外焰、内焰和焰心,其中外焰温度最高,加热时应使用外焰。
3. 计量仪器:
托盘天平:用于粗略称量物质的质量,一般能精确到0.1g。使用时注意:
称量前先把游码放在标尺的零刻度处,调节天平平衡。
称量时,左盘放被称量物,右盘放砝码(左物右码)。
砝码要用镊子夹取,先加质量大的砝码,后加质量小的砝码。
称量完毕后,应把砝码放回砝码盒,把游码移回零刻度处。
称量干燥的固体药品时,应在两个托盘上各放一张相同质量的纸,然后把药品放在纸上称量;易潮解或有腐蚀性的药品,必须放在玻璃器皿(如小烧杯、表面皿)中称量。
量筒:用于量取一定体积的液体。使用时注意:
选择合适量程的量筒,量程要比量取液体的体积略大。
量液时,量筒必须放平,视线要与量筒内液体凹液面的最低处保持水平,再读出液体的体积。
不能用量筒加热,也不能用作反应容器。
4. 取用仪器:
镊子:用于取用块状或较大颗粒的固体药品。
药匙:用于取用粉末状或小颗粒的固体药品。
胶头滴管:用于吸取和滴加少量液体。使用时注意:
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。
滴加液体时,滴管要垂直悬空在容器口上方,不要伸入容器内,以免沾污滴管或造成试剂污染。
用过的滴管要立即用清水冲洗干净(滴瓶上的滴管除外),以备再用。
5. 分离仪器:漏斗用于过滤或向小口容器中转移液体。
6. 夹持仪器:
试管夹:用于夹持试管。使用时,从试管底部往上套,夹在试管的中上部。
铁架台(带铁夹、铁圈):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。
7. 其他仪器:如玻璃棒用于搅拌、过滤或转移液体时引流;石棉网用于使受热均匀;水槽用于排水集气法收集气体等。
(三)化学实验基本操作
1. 药品的取用:
固体药品的取用:
块状药品或金属颗粒:用镊子夹取,操作要领是“一横、二放、三慢竖”,即先把试管横放,把药品放入试管口,再把试管慢慢地竖立起来,使药品缓缓地滑到试管底部,以免打破试管。
粉末状药品:用药匙(或纸槽)取用,操作要领是“一斜、二送、三直立”,即先把试管倾斜,把盛有药品的药匙(或纸槽)小心地送到试管底部,然后使试管直立起来。
液体药品的取用:
倾倒法:取用较多量液体时,先拿下瓶塞,倒放在桌面上,然后拿起试剂瓶,标签向手心,瓶口要紧挨着试管口,使液体缓缓地倒入试管。倒完液体后,立即盖紧瓶塞,把试剂瓶放回原处。
滴加法:取用少量液体时,使用胶头滴管,如上述胶头滴管的使用方法。
2. 物质的加热:
给固体加热:试管口要略向下倾斜,防止冷凝水倒流回试管底部,使试管炸裂;先对试管进行预热,然后再集中加热。
给液体加热:液体体积不超过试管容积的1/3;试管口向上倾斜约45°;试管口不能对着自己或他人;先预热,再用外焰集中加热。
3. 仪器的连接:
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。
连接玻璃管和胶皮管:先把玻璃管口用水润湿,然后稍稍用力即可把玻璃管插入胶皮管。
在容器口塞橡胶塞: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:
连接好装置,将导管的一端浸入水中,用手紧握容器外壁,若导管口有气泡冒出,松开手后,导管内形成一段水柱,则说明装置气密性良好。
5. 仪器的洗涤:
洗涤方法:倒掉试管内的废液,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。
洗净标准: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。洗净后的仪器应放在指定位置。
三、物质的变化
(一)物理变化
1. 概念:物质发生变化时没有生成新物质,这种变化叫作物理变化。
2. 常见的物理变化:物质的形状改变(如铁丝被弯曲、纸张被撕碎)、状态改变(如水的三态变化、干冰升华)、溶解(如蔗糖溶解在水中)等。
3. 特点:物理变化时,物质的种类不变,只是物质的形状、状态等发生改变。
(二)化学变化
1. 概念:物质发生变化时生成新物质,这种变化叫作化学变化,又叫作化学反应。
2. 常见的化学变化:燃烧(如蜡烛燃烧、镁条燃烧)、金属生锈(如铁生锈)、食物腐烂、呼吸作用等。
3. 化学变化的特征:有新物质生成,常伴随一些现象,如发光、放热、颜色改变、放出气体、生成沉淀等。这些现象可以帮助我们判断是否发生了化学变化,但不是判断化学变化的根本依据,判断化学变化的唯一依据是是否有新物质生成。例如,电灯通电时发光、放热,但没有新物质生成,属于物理变化;而蜡烛燃烧时,不仅发光、放热,还生成了二氧化碳和水等新物质,属于化学变化。
(三)物理变化与化学变化的关系
1. 物质发生化学变化时,一定伴随物理变化。例如,蜡烛燃烧时,石蜡受热熔化是物理变化,而石蜡燃烧生成二氧化碳和水是化学变化。
2. 物质发生物理变化时,不一定发生化学变化。例如,水结冰只是水的状态发生了变化,没有新物质生成,属于物理变化,过程中没有发生化学变化。
四、物质性质的探究
(一)物理性质和化学性质
1. 物理性质:物质不需要发生化学变化就表现出来的性质。如颜色、状态、气味、熔点、沸点、硬度、密度、溶解性、挥发性、导电性、导热性等。例如,水是无色无味的液体,在标准大气压下,熔点是0℃,沸点是100℃,这些都是水的物理性质。
2. 化学性质:物质在化学变化中表现出来的性质。如可燃性、助燃性、氧化性、还原性、酸碱性、稳定性等。例如,氢气具有可燃性,在点燃的条件下能与氧气反应生成水,这就是氢气的化学性质。
(二)科学探究的方法
1. 科学探究的一般步骤:观察与问题→猜想与假设→实验与事实→解释与结论→表达与交流→拓展与迁移。
观察与问题:对日常生活、自然现象或实验中的现象进行观察,提出有价值的问题。例如,观察到蜡烛燃烧时火焰分为三层,就可以提出问题:蜡烛火焰的三层温度是否相同?
猜想与假设:根据已有的知识和经验,对提出的问题进行合理的猜想和假设。例如,对于蜡烛火焰温度的问题,可以猜想外焰温度最高。
实验与事实:设计并进行实验,通过实验收集证据,获取事实。例如,用一根火柴梗平放在蜡烛火焰中,约1-2s后取出,观察火柴梗的碳化情况。
解释与结论:对实验现象和数据进行分析、归纳,得出合理的解释和结论。例如,观察到火柴梗在外焰部分碳化最严重,说明外焰温度最高,从而验证了之前的猜想。
表达与交流:将探究的过程和结果以口头或书面的形式与他人进行交流和讨论,分享自己的观点和想法,同时也倾听他人的意见和建议。
拓展与迁移:将探究得到的结论应用到新的情境中,解决新的问题,或者对相关知识进行进一步的拓展和研究。
2. 以蜡烛燃烧实验为例:
点燃前:观察蜡烛的颜色、状态、形状、硬度等物理性质。蜡烛通常是白色(或其他颜色)的固体,质地较软,有轻微的气味。
点燃时:
观察蜡烛燃烧的现象,如火焰的颜色、亮度、分层情况等。蜡烛火焰分为外焰、内焰和焰心,外焰最亮,焰心最暗。
取一根火柴梗平放在蜡烛火焰中,约1-2s后取出,观察火柴梗的碳化情况。发现火柴梗在外焰部分碳化最严重,说明外焰温度最高。
在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯,观察烧杯内壁的现象。发现烧杯内壁出现水雾,说明蜡烛燃烧生成了水。
将烧杯迅速倒转过来,注入少量澄清石灰水,振荡,观察石灰水的变化。发现澄清石灰水变浑浊,说明蜡烛燃烧生成了二氧化碳。
熄灭后:观察蜡烛熄灭后的现象。发现有一缕白烟产生,用火柴去点白烟,蜡烛能重新燃烧。说明白烟是石蜡蒸气冷凝成的石蜡固体小颗粒,具有可燃性。
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