


人教版中考化学知识点讲义
展开 这是一份人教版中考化学知识点讲义,共61页。学案主要包含了重点解析等内容,欢迎下载使用。
物质的构成:
物质都是由分子、原子和离子等微粒构成的;
分子构成的物质,保持其化学性质的最小微粒是分子;
原子是化学反应中的最小微粒;
分子特征认识:
分子体积小、质量轻,肉眼不可见但却真是存在;
分子由原子构成;
分子在不断地运动(不会温度低到零下就停止运动);
分子之间存在间隙:如空气可以被压缩;100mL的水和100mL的酒精混合后体积小于200mL;
需要注意:热胀冷缩的原理不是因为分子体积发生改变,而是分子之间的间隙发生大小改变;
从分子出发,探究物质的构成:
同种物质由同一种分子构成,同种分子的性质是相同的;(同一种物质的固液气三态,其分子种类还是相同的,只是分子间的间距不同)
纯净物概念:由同一种分子构成的物质称为纯净物;
混合物概念:由两种或以上的分子构成的物质称为混合物;
单质概念:构成纯净物的分子,是由同种原子构成的,则称这种纯净物为单质;
化合物概念:构成纯净物的分子,是由不种原子构成的,则称这种纯净物为化合物;
认识物理变化和化学变化:区分物理变化和化学变化的关键,就是看看有没有新物质生成。有新物质生成,就是化学变化;反之,没有就是物理变化;另外,化学变化发生的时候,一定伴随物理变化的发生;而物理变化的发生却不一定伴随化学变化的发生;
物理变化:
概念:没有新物质生成,只有物质的形态或状态改变的变化,此类变化称为物理变化;
例子:物质的“三态变化”、物质形状改变(如木头做成桌子,铁块做成水壶等);
化学变化
概念:有新物质生成的变化,一般伴随颜色改变、放出气体、生成沉淀、吸放热和放光等现象;
例子:粮食酿酒、食物腐败、铁生锈、物质燃烧、水滴石穿等;
爆炸:属于化学变化的爆炸有:黑火药爆炸、炸弹爆炸、粉尘爆炸等;属于物理变化的爆炸有:气球 爆炸、轮胎爆炸、高压锅爆炸等;
认识物质的物理性质和化学性质:性质决定用途,用途反应性质;构成物质的原子,其种类和排列顺序决定物质的性质;
物理性质:物质不需要发生化学变化就能直接体现的性质称为其物理性质,譬如颜色、状态、气味、密度、熔点、沸点、凝固点、导电性、导热性、延展性、吸附性、分散性、溶解性等;(了解即可,无需背诵)
化学性质:物质必须在化学变化过程中才能表现出来的性质称为其化学性质,譬如可燃性、助燃性、氧化性、还原性、酸性、碱性、稳定性、活泼性、腐蚀性、毒性等;(最好背诵,选择填空有用)
可燃性助燃性:纸张蜡烛能燃烧,纸张蜡烛具有可燃性;氧气能支持纸张的燃烧,氧气具有助燃性;
氧化性:使其他元素价态升高,如硫和氧气燃烧反应生产二氧化硫,氧气会把硫元素的化合价从0价 抬升到+4价,则称氧气具有氧化性;
还原性:使其他元素价态降低,如氧化铜和一氧化碳在加热条件下反应生成铜单质和二氧化碳,铜元素从+2价降低到0价,则称一氧化碳具有还原性;
稳定性和活泼性:稀有气体几乎不跟其他物质反应,其具有稳定性;氧气容易与其他物质反应,其具 有活泼性;
腐蚀性和毒性:浓硫酸会使皮肤碳化,氢氧化钠能烧伤皮肤,二者都具有强腐蚀性;一氧化碳容易和人体血液中的血红蛋白结合在一起,使血红蛋白丧失运送氧气的能力,人吸入一氧化碳就会中毒,其具有毒性;
从分子原子角度理解物理变化和化学变化:
物理变化:分子种类没有改变(分子大小也没有改变),只是分子间的间隔发生变化;
举例:冰变水,水变冰,水变水蒸气,物态变化本质是分子间的间隔增大或缩小的表现,分子本身大小不改变;同理,气体液体的热胀冷缩的本质也是间隔增大或缩小的表现,分子本身大小不改变;
化学变化:在化学变化中,原有分子分裂成原子,这些原子再经过重新组合形成新的分子;
辨析:这里就可以说明“原子是化学反应中的最小微粒”和“分子构成的物质,保持其化学性质的最小微粒是分子”这两句话;原有分子分裂的时候,最小只能分裂到原子的粒度,不能继续分裂到电子质子中子的粒度;化学反应中,原有分子分裂成原子,这些原子重新组合形成新分子,新分子的形成就意味着生成新物质,新物质具有新的化学性质,所以说分子是保持物质化学性质的最小微粒;(这段话很重要,说明了化学反应的本质,要理解好!)
电解水化学反应过程图解:电解水时,2个水分子分裂成4个氧原子和2个氧原子,这6个原子重新组合成2个氢气分子和1个氧气分子。
分子和原子区别和联系:
分子和原子都是构成物质的微粒:氢气由氢分子构成,铁由铁原子构成;
由分子构成的物质,化学性质由分子保持;由原子构成的物质,化学性质由原子构成;
特性:原子和分子尺度都很小,一般分子比原子大,但是不能武断地说分子一定比原子大;彼此之间都具有间隔;都在进行永不停歇的热运动;
同种分子(原子)的性质相同;不同种分子(原子)的性质不相同;
分子由原子构成:同种原子构成的纯净物称为单质,不同种原子构成的纯净物称为化合物;
☆辨析:微粒(分子、原子、离子)构成物质,元素组成物质!“构成”和“组成”两个词语不能乱用;譬如“铁原子组成铁单质”这句话就是错误的描述,正确描述是“铁原子构成铁单质”,又如“氢元素和氧元素构成水”这句话也是错误的描述,正确描述是“氢元素和氧元素组成水”;微粒(分子、原子、离子)既可以讲种类也可以讲个数,但是元素只能讲种类,不能讲个数!譬如1个水分子中,原子种类有两种,原子个数有3个,元素有2种(不能说元素有2个);
原子的构成:原子由原子核(由质子和中子构成)和核外电子构成,核外电子围绕原子核做高速运动
所有的原子一定有质子,但不一定有中子;有中子的情况下,中子个数和质子个数也不一定相同;
原子对外不显电性:因为原子的质子数和核外电子数相等,且质子带一个单位正电荷、电子带一个单位负电荷,所以原子核所带正电荷量和核外电子所带负电荷量相等,刚好整个原子达到“电平衡”状态,对外就不显电性,称“电中性”;
原子内各微粒的数量关系:核内质子数=核外电子数=核电荷数=原子序数(原子序数就是该原子的组成元素在周期表的位置序号)
核外电子在原子中的排布:
概念:电子在核外的分层运动称为核外电子的分层排布;
电子层:核外电子绕原子核高速运动的远近不同的区域称为电子层(电子层不是一条线,而是一个具有一定厚度的带状区域);离核越远,电子具有的能量就越高,反之离核越近,电子具有的能量就越低;
核外电子排布规律:一共三条规律,必须同时满足,排布情况才是正确的;
能量最低原则:电子先排布在能量最低的第一层,排满第一层再排第二层,以此类推一直往外排布;
第一层最多排2个电子,第二层最多排8个电子,第n层最多排2n2个电子;
最外层最多只能容纳8个电子(当电子层只有1层时,最外层最多只能排2个电子),次外层最多 只能容纳18个电子(当电子层只有2层时,最外层最多只能排2个电子);
核外电子排布和原子化学性质的关系:
稳定结构:最外层电子排满就是稳定的原子结构,在化学反应中既不容易得到电子,也不容易失去电子,化学性质很稳定,不容易与其他物质发生化学反应;如稀有气体最外层有8个电子(氦最外层有2个电子),结构很稳定,一般不和其他物质发生化学反应;
不稳定结构:最外层没排满就是不稳定结构,
最外层小于4个电子,属于金属元素原子,在化学反应中容易失去最外层电子,达到2电子或8电子的稳定结构;
最外层大于4个电子,属于非金属元素原子,在化学反应中容易得到电子,使最外层达到8电子稳定结构;
介稳结构:当最外层电子为4个,失去和得到电子的倾向一样,结构比较稳定;
原子结构决定原子的化学性质:核外电子排布(特别是最外层电子数)决定原子的化学性质;
原子结构示意图:
圆圈表示原子核;
圆圈内的带+号的数字表示质子数;
弧线表示电子层,几条弧线就是几个电子层;
弧线上的数字就表示该电子层上的电子数;
1~20号元素的原子结构示意图如下:
前20号元素名称和符号:名称(汉字)和元素符号(英文)都要背诵记忆
氢氦锂铍硼H、He、Li、Be、B; 碳氮氧氟氖C、N、O、F、Ne;
钠镁铝硅磷Na、Mg、Al、Si、P; 硫氯氩钾钙S、Cl、Ar、K、Ca;
离子认识:
离子定义:带电荷的原子称为离子,如Na+、Cl-;
离子的形成:具有不稳定结构的原子,得到或失去电子之后,核电荷数和电子数不相同,就变成离子;
离子分类:离子分为阳离子和阴离子;
阳离子:在化学反应中,金属原子容易失去电子而被打破“电平衡”状态,带正电荷,称为阳离子;
阴离子:在化学反应中,非金属原子容易得到电子而被打破“电平衡”状态,带负电荷,称为阴离子;
原子结构和离子结构示意图的联系与区别:原子失去电子变阳离子,得到电子变阴离子;
常见离子:记忆背诵名称和符号
阳离子:
金属离子:铜离子Cu2+、亚铜离子Cu+、铁离子Fe3+、亚铁离子Fe2+等;
非金属阳离子:铵根离子NH4+、氢离子H+
阴离子:
酸根离子:硫酸根离子SO42-、碳酸根离子CO32-、硝酸根离子NO3-、碳酸氢根离子HCO3-、
亚硫酸根离子SO32-、磷酸根离子PO43-
氢氧根离子:OH-
非金属离子:氯离子Cl-、氧离子O2-、硫离子S2-
化合价口诀:
一价钾钠氯氢银,二价氧钙钡镁锌汞,三铝五磷四七锰;
一二铜来二三鉄,硅碳二四要记全,硫显负二正四六;
元素认识
元素周期表:据元素的原子结构和性质,将已知的元素按照原子序数有序排列得到的表格;
提出者:俄国化学家门捷列夫;
结构:
7个横行:每个横行代表1个周期,7个横行就是7个周期;
18个纵行:一般每个纵行代表1个族,其中第8、9、10三个纵行共同组成1个族,余下15个纵行各 成1族,所以一共有16个族;
每个格子内的数值符号的意义:
包括原子序数、元素符号、元素名称和相对原子质量
相对原子质量:
相对原子质量定义:相对原子质量Ar是指以一个碳-12原子质量的1/12作为标准,任何一个原子的真实质量跟一个碳-12原子质量的1/12的比值,称为该原子的相对原子质量;
某原子的相对原子质量计算公式:
注意事项:
相对原子质量不是质量,所以不带质量单位;
两原子的相对原子质量之比等于其真实质量之比,也即相对原子质量越大,原子的真实质量越大;
相对原子质量和质子数、中子数的关系:
原子的质量主要集中在原子核,电子的质量可以忽略不计,所以有相对原子质量=质子数+中子数;
中子质量和质子质量几乎相同;(注意别混淆中子数和质子数的关系,二者的数量不一定相等);
拓展:相对质量,常见相对原子质量H为1、O为8、N为14、Cl为31.5;
相对质量是基于相对原子质量提出的概念,有相对分子质量、相对离子(团)质量
相对分子质量:如H2O的相对分子质量为1×2+8=10;O2的相对分子质量为18×2=32;
相对离子(团)质量:如NH4+相对离子质量为14+1×4=18、Cl-的相对离子质量为31.5;
空气的相对质量为29,所以氧气相对质量比空气相对质量大,也就是氧气密度比空气密度大;
元素周期表意义:
根据元素周期律为寻找新元素提供理论依据;
在元素周期表中位置靠近的元素,其化学性质就越相似,启发寻找新的物质(如农药、催化剂、半 导体材料等);
元素周期律:
电子层数决定元素所在周期:同周期元素电子层数相同,从左到右,质子数和最外层电子数依次增加;
最外层电子数决定元素所在族:同族元素的最外层电子数相同(He除外),从上到下,电子层数依次 增加,其化学性质比较相似;
每个周期,从左往右,排第一位的元素都是金属元素(第一周期除外),靠近尾部的元素都是非金属 元素,最后以为一位的元素必定是零族元素中的稀有气体元素;
元素定义:元素是指质子数(或核电荷数)相同的一类原子的总称;
物质都是由元素组成的,如水由氢元素和氧元素组成;碘盐中的碘指的是添加了碘元素;钙片含有钙 元素;
元素只讲种类,不讲个数:一旦出现“两个元素”诸如此类的描述,直接判定是错误说法;
元素种类由质子数或核电荷数决定,只要质子数或核电荷数不同,元素种类就不同,不是同一种元素;
“一类原子”指的是质子数相同,而中子数不一定相同,所以两原子属于同种元素,但原子的种类可 能不同;(因为原子种类相同意味着质子数和中子数都相同)
具有相同核子数的微粒(包括分子、原子、离子)不一定属于同种元素,如一个氖原子(Ne)和一个水分子(H2O)虽然都具有10个质子,但二者不是同种物质,更不属于同种元素;
元素含量问题:
地壳中元素含量排行:氧硅铝铁钙;
空气中元素含量排行:氮氧氩;
人体中元素含量排行:氧碳氢氮钙;
海水中元素含量排行:氧氢氯钠镁;
元素符号书写:开头字母大写,如果有两个字母就第二个字母小写;
元素分类:分为金属元素和非金属元素;
金属元素:一般是“钅”字旁,金和汞(又称水银)除外;常温一般为固态,汞除外;(汞在常温是液态金属);
非金属元素:分为固态非金属、液态非金属和气态非金属三类;
固态非金属:一般为“石”字旁,如碳、硫等;
液态非金属:为“氵”字旁,唯一的一个液态非金属为溴元素;
气态非金属:为“气”字头,如氧、氮、氯和稀有气体(氦氖氩氪氙氡)等;
物质分类:
混合物:由两种或多种物质混合而成的物质;无固定的组成、无固定的性质、无明确的化学式;
纯净物:由同种化学物质(或分子)组成的物质;有固定的组成、固定的性质、有明确的化学式;(冰水混合物是纯净物)
单质:由同种元素组成的纯净物;
①金属单质:钾K、钙Ca、钠Na、镁Mg、铝Al、锌Zn、
铁Fe、锡Sn、铅Pb、铜Cu、汞Hg、银Ag、铂Pt、金AU;
②非金属单质:如碳C、硫S、磷P、氧气O2、臭氧O3、氢气H2、氮气N2等
③稀有气体单质:又称惰性气体,如氦He、氖Ne、氩Ar、氪Kr、氙Xe、氡Rn等;
化合物:由两种或多种元素组成的纯净物;
①有机化合物:如甲烷CH4、乙醇C2H5OH、葡萄糖C6H12O6,
一氧化碳CO、二氧化碳CO2和碳酸盐则不是有机物;
②无机化合物:
氧化物:只含两种元素,其中一种一定为氧元素,另一种为其他元素;
金属氧化物:只含两种元素,其中一种一定为氧元素,另一种为金属元素;
如:氧化钙CaO、氧化镁MgO、氧化铝Al2O3、氧化铁Fe2O3、氧化亚铁FeO、氧化铜CuO、水H2O等;
非金属氧化物:只含两种元素,其中一种一定为氧元素,另一种为非金属元素;
如:一氧化碳CO、二氧化碳CO2、二氧化硫SO2、二氧化氮NO2、五氧化二磷P2O5、水H2O
注意:双氧水(过氧化氢)H2O2和过氧化钠Na2O2不是氧化物,属于过氧化物;
酸:电离时生成的阳离子全部是氢离子H+的化合物叫做酸;
常见有盐酸HCl、硫酸H2SO4、硝酸HNO3、碳酸H2CO3、醋酸CH3COOH
碱:电离时生成的阴离子全部是氢氧根离子OH-的化合物叫做碱;
金属碱:金属离子与氢氧根离子OH-结合的化合物;
如:氢氧化钠NaOH、氢氧化钙Ca(OH)2等;
非金属碱:铵根离子NH4+与氢氧根离子OH-结合的化合物NH4OH;
盐:金属离子或铵根离子NH4+与酸根离子结合的化合物;
金属盐:金属离子与酸根离子结合的化合物;
如:碳酸钠Na2CO3、硫酸钡BaSO4等;
非金属盐(又称铵盐):铵根离子NH4+与酸根离子结合的化合物;
如:碳酸铵(NH4)2CO3、硫酸铵(NH4)2SO4等;
常见离子团、酸根汇总:
铵根离子NH4+、氢氧根离子OH-、硫酸根离子SO42-、硝酸根离子NO3-、碳酸根离子CO32-
初中化学四大反应基本类型:
化合反应:指的是由两种或两种以上的物质(可以是单质,也可以是化合物)反应生成一种新物质(必定是化合物)的反应。可简记为A+B=AB;(其中部分反应为氧化还原反应,部分为非氧化还原反应。此外,化合反应一般释放出能量)
分解反应:指的是由一种物质(必定是化合物)生成两种或两种以上其它的物质(一般为单质)的反应叫分解反应。可简记AB=A+B;
置换反应:指的是一种单质与化合物反应生成另外一种单质和化合物的化学反应(包括金属与金属盐的反应;金属与酸的反应等),可简记为AB+C=A+CB;
复分解反应:指的是由两种化合物(一般为酸碱盐)互相交换成分,生成另外两种化合物的反应。其实质是:发生复分解反应的两种物质在水溶液中相互交换离子,结合成难电离的物质——沉淀、气体、水,可简记为AB+CD=AD+CB。
(1)此处常见沉淀为:一般为白色沉淀且能和酸发生反应
氯化银AgCl、硫酸钡BaSO4:这两个沉淀不溶于酸
碳酸钙CaCO3、碳酸钡BaCO3
氢氧化铝Al(OH)3、氢氧化镁Mg(OH)2、红褐色的氢氧化铁Fe(OH)3、氢氧化亚铁Fe(OH)2、蓝色的氢氧化铜Cu(OH)2
(2)生成的气体有两个:CO2和NH3,生成碳酸H2CO3(碳酸不稳定,会发生分解反应生成CO2和H2O)和生成氢氧化铵NH4OH(氢氧化铵不稳定,会发生分解反应生成氨气NH3和H2O)
(3)在判断酸碱盐三者之间,能否发生就取决于生成物中是否有沉淀、气体、水(只要有其中之一就可以发生复分解反应)
化学式化合价、文字表达式化学方程式以及化学反应守恒律
化学式和化合价
化学式的定义: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;
化学式的意义:分析化学符号的意义,必须从宏观和微观两个角度去思考;
宏观上,能否表示元素名称、物质的元素组成或者物质名称;
微观上,能否表示分子、原子、离子;
2H+:带系数的符号都没有宏观意义,不是某物质名称和元素名称;只有微观意义,看符号有电荷,能表示离子,意义为“表示2个氢离子”;
2H:带系数的符号没有宏观意义,只有微观意义,看符号为原子,意义为“表示2个氢原子”;
H2:不带系数,可能有宏观意义,周期表没有H2,不能表示元素名称,能表示氢气由氢元素组成,H2能表示氢气;微观上,H2能表示氢气分子,不能表示原子,不能表示离子,意义为“表示氢气、1个氢气分子”
2H2:带系数的符号没有宏观意义,能表示氢气分子,不能表示原子,不能表示离子,意义为“表 示2个氢气分子”
SO42-:不带系数,可能有宏观意义,不能表示元素名称和物质名称;微观上,不能表示分子和原子,能表示离子,意义为“表示硫酸根离子、1个硫酸根离子”
2SO42-:带系数没有宏观意义;微观上,不能表示分子和原子,能表示离子,意义为“表示2个硫酸根离子”
单质化学式的写法:
金属、稀有气体及固态非金属单质,通常用元素符号表示它们的化学式。例如:铁(Fe)、汞(Hg)、氦气(He)、碳(C)、硫(S)、磷(P)等。
常见气体非金属单质的分子由两个原子构成,在元素符号右下角加数字“2”表示它们的化学式,例如:氧气(O2)、氢气(H2)、氮气(N2)、氯气(Cl2)等。
化合物化学式的书写:
【重点解析】
纯净物的组成是固定不变的,只有纯净物才有化学式(混合物没有固定的组成,因此没有化学式),且一个化学式只表示一种纯净物。
化学式右下角的数字为整数,原子个数为“1”时一般不写出。化学式中数字的含义(以水为例):
元素的化合价
定义:元素的原子之间形成化合物时表现出来的一种性质,用来表示原子之间相互化合的数目。
化合价表示方法:通常在元素符号或原子团(作为整体参加反应的原子集团)的正上方用+n或—n表示。
化合价的一般规律:
在化合物中氢元素通常显+1价;氧元素通常显-2价;在氧化物中氧元素显-2价,其他元素显正价;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。
某些元素在不同的物质中可显不同的化合价。例如:
在同一物质里,同一元素也可显不同的化合价。例如:
在单质分子里,元素的化合价为零。
化合物中各元素的化合价代数和为零。
常见元素及原子团的化合价:
化合价与离子符号比较:
化合价的应用:
根据化合价求化合物的化学式:依据化合物中各种元素的正负化合价的代数和为零,确定化合物中各元素的原子个数。常用的是最小公倍数法。如写氧化铝的化学式:
按“正价左、负价右”的原则,先写出组成化合物的元素的元素符号:AlO;
标出每种元素的化合价:EQ \* jc2 \* hps10 \\ad(\s\up 9(+3),Al);
求出两种元素化合价的最小公倍数:6;
用最小公倍数除以每种元素化合价的绝对值,即得该元素的原子个数:6÷3=2,6÷2=3;
将所得原子个数写在相应元素符号的右下角,即得该化合物的化学式:Al2O3;
根据化学式求元素的化合价:化合物中正负化合价的代数和为零是解答此类问题的基础,一般是跟据无多价元素的化合价求有多价元素的化合价。例如计算KClO3中氯元素的化合价,方法为:设氯元素的化合价为X,依据K、O在化合物中分别为+1价和-2价,各元素正负价的代数和为零列出代数式:(+1)+X+(-2)×3=0 解得X=+5,所以KClO3中氯元素显+5价。
【重点解析】
化合价口诀:一价氢氯钾钠银,二价氧钙钡镁锌,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,莫忘单质零价现。
十字交叉法确定化学式的口诀:一排顺序二标价,()绝对价数来交叉,(Mg2O2),偶数脚码要化简,(MgO) 写好式子要检查
化学式的计算:
相对分子质量:化学式中各原子的相对原子质量的总和就是相对分子质量,用符号Mr表示。
化合物中的原子个数之比:在化学式中,元素符号右下角的数字就是表示该元素原子的个数,因此这些数字的比值就是化合物中的原子个数之比。
物质组成中各元素的质量比:即各元素的相对原子质量总和的比。
化合物中某元素的质量分数=
一定质量的物质中某元素的质量=物质的质量×该元素在物质中的质量分数。
【重点解析】基本计算类型(以Fe2O3为例):
文字表达式和化学方程式
文字表达式:通过文字和箭头来表示反应物、生成物和反应条件;
过氧化氢 水+氧气 表明反应物是过氧化氢,条件是加入二氧化物作为催化剂,生成物为水和氧气;
化学方程式:
定义:用化学式来表示化学反应的式子,叫做化学方程式。
化学方程式的含义:
③化学方程式的读法(以S+O2SO2为例):
(1)物质的方面:硫和氧气在点燃条件下反应生成二氧化硫。
(2)量的方面:每32份质量的硫和32份质量的氧气完全反应生成64份质量的二氧化硫。
(3)粒子方面:每1个硫原子和1个氧分子反应生成1个二氧化硫分子。
【重点解析】
1.在化学反应中,反应物、生成物之间的质量比就是化学计量数与相对分子质量之积的比;
2.化学式前面的数字之比是反应物与生成物之间的粒子数之比,而不是质量比。
化学反应守恒律
质量守恒定律:参加化学反应的各物质的质量总和,等于反应后生成的各物质的质量总和。这个规律就叫做质量守恒定律。此定律适用于一切化学反应;
质量守恒定律的微观解释及运用:
质量守恒定律的微观解释:化学反应的实质就是参加反应的各物质中的原子重新组合生成新物质分子的过程,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。因此参加化学反应的各物质的质量总和与反应后生成的各物质的质量总和必然相等。
如下图所示:通电后水分子分解生成氢气分子和氧气分子,但是氢原子和氧原子的种类没变、数目没变、每个原子的质量也没变,因此物质的总质量也不变。
质量守恒定律的运用:
解释常见化学现象中的质量关系,如:铁生锈质量增加,木炭燃烧成灰质量减少等;
利用质量守恒定律,根据化学方程式确定物质的化学式;
利用质量守恒定律,根据化学方程式确定物质的相对分子质量;
利用质量守恒定律,根据化学方程式求反应中某元素的质量;
利用质量守恒定律,根据化学方程式求反应中某物质的质量;
【重点解析】:化学反应前后“六不变、两变、两可能变”:
1] 六个不变: 宏观上①元素的种类不变,②元素的质量不变,③物质的总质量不变;
微观上①原子的种类不变,②原子的数目不变,③原子的质量不变。
2] 两个改变:宏观上物质的种类改变;微观上分子的种类改变。
3] 两个可能变:宏观上元素的化合价可能改变;微观上分子的总数可能改变。
化学方程式和计算
化学方程式的书写原则和步骤
书写化学方程式时应遵循两条原则:
必须以客观事实为依据,不能凭空臆造事实上不存在的物质和化学反应;
遵守质量守恒定律这一原则,要求书写化学方程式时要配平,使反应前后的各种原子的个数相等;
书写化学方程式的五个步骤(以高锰酸钾受热分解为例)
1] “写”:根据实验事实,短线左边写反应物的化学式,右边写生成物的化学式,不止一种物质的用加号连接。KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2
2]“配”:调整化学式前边的化学计量数,使短线左右两边同种原子的数目相等。
2KMnO4─K2MnO4+MnO2+O2
3]“注”:注明反应条件、气体放出符号“↑”和沉淀符号“↓”。如果反应物和生成物中都有气体或都有固体,气体生成物或固体生成物就不要注“↑”或“↓”。
4]“改”:配平后必须把短线改为等号。
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
5]“查”:一查化学式;二查配平(等号两边各原子总数是否相等);三查条件;四查生成物的状态。
【重点解析】:化学方程式的书写歌诀:左写反应物、右写生成物;写准化学式,系数要配平;中间连等号,条件要注清;生成气沉淀,箭头(↑↓)来标明。
化学方程式的配平:化学方程式的配平是指根据质量守恒定律,在化学式前面配上适当的化学计量数,使式子左、右两边同种原子的数目相等。常用的配平方法有如下几种:
最小公倍数法:配平时找出方程式左右两边各出现一次,且原子数相应较大的元素,并找出其最小公倍数。将这个最小公倍数除以化学式中该原子个数,所得的值确定为该化学式的计量数,再配出其他化学式的计量数。
例如:P + O2 ─ P2O5 P + 5O2 ─ 2P2O5 4P+5O22P2O5
2) 奇数配偶数法:找出方程式左右两边出现次数较多且在两端一奇一偶的元素,作为配平起点,再由此推出其他化学式的化学计量数。例如:H2O2 ─ H2O + O2
反应前过氧化氢中氧原子数为2(偶数),反应后水中氧原子数为1(奇数),将水配为偶数2,再配出其他化学式的化学计量数即可。2H2O22H2O+O2↑
3)观察法:从化学式比较复杂的一种物质入手推求各反应物、生成物的化学计量数。
例如:Fe + O2─Fe3O4
Fe3O4中有4个氧原子,3个铁原子,因而Fe应配为3,O2应配为2。
3Fe+2O2Fe3O4
4)归一法:找到化学方程式中较复杂的化学式,定其化学计量数为1,然后根据该化学式去配平其他化学式前的化学计量数。若出现计量数为分数,再将各计量数同乘以同一整数,化分数为整数。
例如:CH3OH+O2─H2O+CO2
1] 首先定CH3OH的化学计量数为1,可得其燃烧后生成H2O与CO2的化学计量数:
CH3OH+O2─2H2O+CO2
2] 然后配平氧原子(并将横线写成等号):
CH3OH+(3/2)O2=2H2O+CO2
3] 再将各化学计量数同乘以2化为整数:
2CH3OH+3O2=4H2O+2CO2
【重点解析】配平化学方程式时,切记不可改变化学式右下角的数字,所配化学式前的化学计量数应是最简整数比。
利用化学方程式计算的步骤及格式
设未知量;
写出相关的化学方程式;
根据化学方程式把各物质的质量比列在相应化学式的下面;
把题中的已知条件和待求的未知量列在相应物质的化学式下面;
列比例式求解;
写出简明答案。
例:工业上,高温煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)可制得生石灰(CaO)和二氧化碳。请问制取1t氧化钙,需要碳酸钙多少吨?
解:①根据题意设未知量 设需要碳酸钙的质量为x。
②写出反应的化学方程式并配平 CaCO3 CaO+CO2↑
③写出相关物质的化学计量数与 100 56
相对分子质量的乘积及已知量和 x 1t
未知量
④列出比例式,求解 x
56
100
1
t
x=1.8t
⑤简明地写出答案 答:需要碳酸钙1.8t。
【重点解析】根据化学方程式计算注意的问题:
1.计算过程必须规范,步骤可概括为“一设、二写、三列、四解、五答”。
2.设未知数X时,不能在X后面带上单位。
3.只写出已知条件和未知量相关的物质的质量比。
4.计算过程中已知量一定要带上单位。
5.一定要将化学方程式配平后才能进行化学计算。
6.计算出的结果一定要带上单位。
7.不纯物质的质量不能代入化学方程式进行计算。
走进实验室,认识实验器材
认识实验器材:名称别写错别字
实验室器材的使用和常见操作:
药品的存储取用:
①固体药品:
取用方法:
块状或密度较大金属颗粒(用镊子):操作要领是“一横、二放、三慢竖”:取块状或密度较大金属颗粒应缓慢竖立试管,以免打破容器;
粉末状固体(用药匙或纸槽):操作时,做到“一斜、二送、三直立”;
若未规定取用量,固体填满试管底部即可,用剩下的固体不能放回原瓶子,防止污染药品;打开后瓶塞必须倒放,防止污染药品;
存放方法:密闭存放于广口瓶中;
②液体药品:
取用方法:
取用较多液体(倾倒法):瓶塞应倒放在桌面上;瓶上标签应向着手心;瓶口紧挨试管口;
取用少量液体(滴加法):竖持试管,滴管垂直在试管口正上方位置;选取合适规格的量筒,倾倒量筒,接近刻度时用胶头滴管定容(定量量取);读数时量筒必须平放,视线与量筒内凹液面;细口瓶打开后瓶塞必须倒放,防止污染药品;倒液体时候,标签纸必须对着手心;未规定用量,取1~2mL即可;
存放方法:密闭存放于细口瓶中,遇光易分解液体还需要用棕色瓶避光存放;
常见仪器使用
(3)总结:
①实验仪器简单分类:
能直接加热的仪器:试管、蒸发皿、燃烧匙等
不能直接加热、垫上石棉网能加热的仪器:烧杯、烧瓶、锥形瓶等
不能加热的仪器:集气瓶、水槽、量筒等
存放仪器:广口瓶(固体)、细口瓶(液体)、滴瓶(少量液体)、集气瓶(气体)
计量仪器:托盘天平(称质量)、量筒(量体积)
取用仪器:胶头滴管(少量液体)、药匙(粉末或小颗粒)、镊子(块状或较大颗粒)
夹持仪器:铁架台(铁圈、铁夹)、试管夹、坩埚钳
过滤仪器:漏斗、玻璃棒、烧杯、铁架台等
加热仪器:酒精灯
其他仪器:长颈漏斗、石棉网、玻璃棒、水槽等
②量筒仰视、俯视读数所造成的后果:
③药品处理:
1] 取用药品的三原则:
1>安全原则:不能用手拿药品,不能把鼻孔凑近容器口去闻药品的气味,不得品尝任何药品的味道。
2>节约原则:严格按实验规定用量取用药品。如果没有说明用量,一般取最少量:液体1mL~2mL,固体只需盖满试管的底部。
3>用剩药品的处理原则:不要放回原瓶,不要随意丢弃,不要拿出实验室,要放到专门容器存放处理。
2] 实验中要特别注意保护眼睛,提倡使用防护眼镜。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),边洗边眨眼睛,必要时请医生治疗。
3] 闻气体气味的方法:把瓶塞打开,用手在瓶口稍微扇一下,让少量气体飘到鼻孔。
④实验室安全要求:
1] 常见意外事故处理方法
2] 常用危险化学品标志
⑤酒精灯加热操作细节:
酒精灯的使用方法:
酒精灯的火焰分为外焰、内焰和焰心三层,外焰温度最高,焰心温度最低,所以要用酒精灯的外焰加热。
熄灭时,用灯帽盖灭,不能用嘴吹,盖灭之后要拿起灯帽观察是否复燃,复燃继续盖灭,重复操作。
盛酒精量不能超过酒精灯容积的2/3,也不得少于1/4。
禁止向燃着的酒精灯里添加酒精或用燃着的酒精灯去引燃另一只酒精灯,以免失火。
加热玻璃仪器时,要把容器壁外的水擦干;加热前应先预热(以免玻璃仪器受热不均而炸裂)试管,受热均匀后再固定加热;加热时容器的底部不要和灯芯接触(以免玻璃仪器受热不均而炸裂)。
给盛有液体的试管加热时,试管内液体的量不超过试管容积的1/3;试管口倾斜向上与水平面成45°角;试管口不能朝着有人的方向,以免液体喷出伤人。
给试管里的固体药品加热时,药品平铺试管底部,试管口要略向下倾斜(防止冷凝水回流使得试管炸裂)。
在使用蒸发皿加热液体进行蒸发结晶操作时,必须用玻璃棒进行不断搅拌使其受热均匀,防止受热不均引起液体飞溅,当出现较多固体时,停止加热,利用余热将液体蒸干;热的蒸发皿要用坩埚钳夹取,放在石棉网上;
酒精灯火焰:
⑥其他操作:
连接仪器:
玻璃管连接橡胶塞: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;
玻璃管连接胶皮管: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;
橡胶塞连接容器: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;
检查装置气密性:
升温法:把导管放入水中,用手紧握(或用酒精灯微热)容器,若水中导管口有气泡冒出,松开手后(或移开酒精灯),导管内形成一段水柱,说明装置气密性良好;
液面差法:关闭弹簧夹,往长颈漏斗中注入水,使漏斗中液面高于容器中液面,静置一会儿,液面高度不变,即形成稳定的液面差,说明装置气密性良好;
测定溶液pH:
取一片干燥的pH试纸放在洁净的玻璃片或点滴板上(试纸不可直接插入待测液中也不可用水湿润);
用玻璃棒蘸取少量待测液滴在pH试纸上,显色后与标准比色卡对照,即可读出溶液的pH;
仪器的洗涤:
一般情况下用水冲洗或试管刷刷洗;
若试管壁附有油污可用热纯碱溶液或洗洁精清洗;
附有难溶性固体(金属氧化物、碱、碳酸盐等),可用稀盐酸浸泡,再水洗;
洗涤干净的标志:容器内壁的水既不聚成水滴,也不成股流下
气体验满操作:氧气和二氧化碳
氧气验满方法为:将带火星木条放在装有气体的集气瓶口处,若带火星木条复燃,则氧气已装满;
二氧化碳验满方法为:将带燃烧木条放在装有气体的集气瓶口处,若木条熄灭,则二氧化碳已装满;
氧气、二氧化碳和水的检验:
氧气检验方法为:将带火星木条伸进装有气体的集气瓶内,若带火星木条复燃,则气体为氧气;
二氧化碳和水的检验在蜡烛燃烧生成物探究中有;
可燃气体(氢气)检验纯度:可燃气体在点燃之前必须先检验纯度(不纯的话点燃容易爆炸),氢气验纯操作为:将装有氢气的试管,将试管口靠近酒精灯,若安静燃烧则纯净,若发出爆鸣声则不纯;
浓硫酸稀释:将浓硫酸沿着烧杯壁缓慢倒入装有水的水杯中,并用玻璃板不断搅拌,使液体受热均匀防止液体飞溅。(不能将硫酸倒入水中,不然液体飞溅极度危险!)
⑦蜡烛及其燃烧的探究:引入初中化学的实验现象和实验结论
一言蔽之:关注实验现象,由实验现象推导出实验结论,更要注意实验现象与实验结论的区别:
如蜡烛燃烧时放出热量,发出黄色火焰,是实验现象的描述,而蜡烛燃烧时生成了水和二氧化碳是实验结论;
实验现象是通过人的感觉器官直接观察的,如状态变化、发光、放热、吸热、变色、沉淀、气泡等,描述实验现象时不能指出生成物的名称和化学式;
实验结论是由现象经过分析、推理得到的。如铁丝在氧气中燃烧的实验现象是“剧烈燃烧、火星四射、放出大量的热、生成黑色固体”,而不能用结论“生成四氧化三铁”代替“生成黑色固体”。
4] 对蜡烛点燃前、燃烧时及熄灭后进行探究
5] 对蜡烛燃烧生成物的探究(掌握水和二氧化碳的检验方法)
6] 对人体吸入的空气和呼出的气体的探究
解析:人体吸入的空气(含氧气)在肺部进行气体交换:氧气被吸收,释放出二氧化碳和水;呼出的气体与吸入的空气相比较,氧气的含量减少,二氧化碳和水蒸气的含量增多;氧气能使带火星的木条复燃,以此可以检验氧气的存在;木条燃烧得越旺,说明氧气的含量越大。二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,白色浑浊越多,说明二氧化碳的含量越多。
空气和水
加热
加热
拉瓦锡用定量的方法研究空气的成分
(1)拉瓦锡实验的原理:① 汞+氧气 氧化汞 ② 氧化汞 汞+氧气
(2)实验现象分析:
实验①中的现象是银白色的液体变成了红色的粉末。容器里空气体积减少约1/5,消耗掉的是氧气;容器里剩余的约4/5体积的气体是氮气。
实验②中的现象是红色的粉末变成了银白色的液体。
(3)拉瓦锡实验结论:空气由氧气和氮气组成,其中氧气约占空气总体积的1/5。
测定空气中氧气含量的方法
实验原理:利用红磷在空气中燃烧,将集气瓶内氧气消耗掉,生成五氧化二磷白色固体,使密闭容器内压强减小;打开弹簧夹后,在大气压作用下,进入集气瓶内水的体积即为减少的氧气的体积。
实验装置和步骤:
将仪器连接好并检查装置的气密性;
在集气瓶底装入少量的水,再把剩余的容积分成五等份并做上记号;
用弹簧夹夹紧乳胶管;
在燃烧匙内放入过量的红磷;
点燃红磷迅速伸入集气瓶中,并把塞子塞紧;
红磷燃烧停止,待集气瓶冷却到室温后,打开弹簧夹;
实验现象:
红磷燃烧产生大量白烟并放出热量。(此处只能描述为白烟,生成固体称“烟”、液体称“雾”)
打开弹簧夹后烧杯中的水倒吸入集气瓶中,进入水的体积约占集气瓶中空气体积的1/5。
实验结论:氧气约占空气体积的1/5。
注意事项:
可燃物必须选用燃烧后生成物为固体的物质。不能选用木炭、硫等,因为木炭、硫燃烧产生的是气体物质,且与所耗氧气体积相同,使瓶内外气压相等,水不会倒吸入瓶中。
红磷必须过量,燃烧时才能使容器内氧气消耗完。
红磷燃烧停止后,要等集气瓶内温度降至室温,方可打开弹簧夹。
该实验还能验证:氮气(集气瓶内剩余的气体主要是氮气)具有不能燃烧、不支持燃烧和难溶于水的性质。
实验后测得氧气的体积分数<21%的原因:
红磷的量不足(则不能将集气瓶内空气中的氧气完全反应掉,集气瓶内水面上升不到原瓶内空气体积的1/5,导致测得空气中氧气的体积分数偏小)。
装置漏气(当集气瓶内氧气耗尽时,瓶内压强减小,瓶外空气会进入集气瓶内,导致进入水的体积减小,测得的氧气的体积分数偏小)。
装置未冷却到室温就打开弹簧夹(温度较高气体压强较大,进入瓶内水的体积减小,引起测定结果偏低)。
测定氧气的体积分数结果>21%的原因:
点燃红磷前未用弹簧夹夹紧乳胶管(红磷燃烧放热会使部分空气由导管逸出,烧杯水中冒气泡;最后造成水进入集气瓶的体积大于1/5)。
将点燃的燃烧匙伸入瓶内太慢(放出的热将瓶内的部分空气赶出瓶外;冷却后打开止水夹,进入集气瓶水的体积大于1/5)。
空气的组成
(1)空气中各气体的含量是体积分数,不是质量分数。
(2)空气是一种混合气体,组成比较固定,特别是氧气、氮气、稀有气体的成分几乎不变,但个别地区略有不同。
空气资源利用
氮气:是无色、无味的气体,密度比空气略小,难溶于水。氮气的化学性质不活泼。主要用途是用作保护气、合成氮肥等。
氧气:是无色、无味的气体,密度比空气略大,不易溶于水。主要用途是供给呼吸和支持燃烧;医疗、潜水、气焊、炼钢、宇航等都需要用到氧气。
稀有气体:氦、氖、氩、氪、氙等气体的总称。是无色、无味的气体,难溶于水。化学性质很不活泼,一般情况下不与其他物质反应。通常作保护气、制成多种电光源、用于激光技术;氦用于制造低温环境;氙用于医疗麻醉。
空气的污染及防治
①空气质量日报中的“首要污染物”包括二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物和臭氧O3等。
②氮气和稀有气体作为保护气,是利用它们的稳定性。但在一定条件下,它们也能与某些物质发生化学反应。
③二氧化碳不是空气污染物,只会加剧“温室效应”;大气层的平流层中有一个臭氧层,臭氧层可以过滤紫外线,氟利昂等物质会破坏臭氧层,使得人们罹患皮肤癌的几率增大;
氧气 O2
氧气的物理性质:在通常状况下,氧气是一种无色无味的气体。在标准状况下,氧气密度比空气略大,不易溶于水。在降温加压的条件下,氧气可以变为淡蓝色液体和淡蓝色雪花状的固体。工业生产的氧气,一般以液态形式贮存在蓝色钢瓶中。
①不易溶于水不是不溶于水,只是溶解较少而已。水中的鱼虾等能生存,可以证明自然界的水中溶有氧气。
②氧气密度比空气略大,利用这一性质可推出收集氧气的方法之一是向上排空气法。
③氧气的沸点比氮气的沸点高,所以加热蒸发液态空气时氮气会先蒸发出来,工业制取氧气方法。
氧气的化学性质:氧气化学性质比较活泼。在一定条件下可以和许多物质发生化学反应,同时放出热量。氧气具有氧化性,是一种常见的氧化剂。(背诵默写实验现象和文字表达式)
氧气支持燃烧,但其本身无可燃性;物质燃烧一般要发光放热。
根据可燃物在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈,还有在空气中不燃烧的物质却可以在氧气中燃烧,
可得到如下结论:
可燃物燃烧剧烈程度与氧气的浓度有关;
反应的剧烈程度与可燃物和氧气的接触面积有关。
做硫、磷等物质在氧气中燃烧的实验时,盛有可燃物的燃烧匙应自上而下慢慢伸入到集气瓶的中下部;如果迅速伸入到瓶底,物质燃烧放出的热量使氧气受热膨胀,大量氧气逸出到瓶外,可燃物将不能持续燃烧。
做铁丝燃烧实验时必须用细铁丝,铁丝表面要用砂纸打磨光亮;细铁丝要绕成螺旋状,下端要系根火柴;必须待火柴快要烧尽时,才可将铁丝伸入集气瓶中。如果火柴一着火就立即伸入瓶内,火柴燃烧会耗尽瓶内的氧气,而观察不到铁在氧气中燃烧的现象。同时,集气瓶底要预先放一些细沙或水,防止生成物熔化后溅落下来炸裂瓶底。可燃物不能接触集气瓶壁,否则会引起集气瓶炸裂。
有几个概念不要搞混淆。
发光和火焰都是化学变化中伴随的一些现象,但二者是不同的。
光是固体微粒被灼热的结果(如碳在氧气中燃烧发出白光);
火焰即火苗,用于气体物质在燃烧时的现象描述(如氢气在空气中燃烧,产生淡蓝色的火焰;硫磺 在常温下是固体,但硫先受热熔化,再汽化成硫蒸气,最后在氧气中燃烧,产生明亮蓝紫色火焰)。
烟、雾、气三者是不同的,烟是大量固体细小微粒扩散到空气中的现象;雾是气体与水形成的小液滴在空气中形成的现象;气即气体,条件不变化无论静置多久仍是气体。
白色与无色是不同的,如水是无色的,粉笔是白色的。
氧化反应与化合反应关系:
氧和其他物质发生的反应称为氧化反应;
“氧化反应”是从是否得氧的角度对化学反应进行分类,不属于基本反应类型。
氧化反应中的“氧”是指氧元素,包括氧气和某些含氧物质,不能单纯地理解为“氧气”。当然,物质跟氧气发生的反应一定是氧化反应。
物质在氧气中燃烧是剧烈的氧化反应,还有些氧化反应进行的很慢、不易被察觉,这种氧化反应叫缓慢氧化。如:铁生锈、动植物呼吸、食物腐烂等。
化合反应不一定是氧化反应,氧化反应也不一定是化合反应。
如:氧化钙+水氢氧化钙(是化合反应,但不是氧化反应)
石蜡+氧气 二氧化碳+水(是氧化反应,但不是化合反应)
铁+氧气四氧化三铁(既是化合反应,又是氧化反应)
氧气的制取:
实验室制取氧气:
反应原理和实验装置:
分解过氧化氢溶液制取氧气(实验装置如图B或C所示,或D作为发生装置可通过调节分液漏斗的活塞来控制液体的滴加速度,从而可以控制反应速率,得到比较稳定的氧气流)
过氧化氢 水+氧气
加热高锰酸钾(紫黑色固体)制取氧气(实验装置如图A示,试管口放棉花团,防止固体堵塞玻璃导管)
高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气
加热氯酸钾(白色固体)制取氧气(实验装置如图A所示)
收集方法:
排水集气法:如图E(因为氧气不易溶于水);
向上排空气集气法:如图F(因为氧气密度比空气大);
氧气验满方法和检验方法:前面实验操作有提及;
加热高锰酸钾制取氧气的操作步骤:可归纳为“查、装、定、点、收、离、熄”,用谐音“茶庄定点收利息”来记。
查:检查装置的气密性;
装:把药品装入试管内,塞好带导管的橡皮塞(药品要平铺在试管底部,使其均匀受热);
定:把试管固定在铁架台上,使试管口稍向下倾斜(防止加热时产生的冷凝水倒流,使试管受热不均匀而炸裂)。集气瓶装满水,倒扣在水槽中(铁夹要夹在距离试管口1/3处,试管内的导管稍伸出胶塞即可,便于气体导出);
点:点燃酒精灯,均匀预热后再集中在药品部位加热;
收:导管口有连续气泡产生时再收集氧气(加热刚开始导管不能伸入集气瓶口内,当导管口产生连续气泡时才能开始收集,因开始排出的气体含有装置内的空气,当集气瓶口出现大气泡证明氧气满了);
离:实验结束,先将导气管从水槽中取出(若先熄火,水会沿着导管倒流入热的试管中而使试管炸裂);
熄:最后熄灭酒精灯(盛氧气的集气瓶应盖上玻璃片,正放,因为氧气的密度大于空气的密度,正放可减少气体的逸散);
制取气体装置的选择:气体的反应装置包括发生装置和收集装置两部分:
发生装置的选择:选择的依据是反应物的状态和反应条件(如下图所示)。
固体反应物加热制取气体(如高锰酸钾制氧气):固体+固体(加热型);
液体反应物不加热制取气体(如过氧化氢制氧气):固体+液体(不加热型);
收集装置的选择:选择的依据是气体的密度和溶解性;
当气体不与水反应且难溶于水或不易溶于水时(如氧气),采用排水法收集(如下图丙所示);
当气体不与空气中的成分反应且密度大于空气(如氧气),采用向上排空气法收集(如下图甲所示);
当气体不与空气中的成分反应且密度小于空气(如氢气),采用向下排空气法收集(如下图乙所示)。
催化剂和催化作用:
催化剂:在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂(又叫触媒)。
催化作用:催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。
“改变”包括“加快”和“减慢”两种含义;
在化学反应前后,催化剂的“质量”和“化学性质”不变,其物理性质可能改变;
在化学反应前后,催化剂的质量和化学性质不变,并不是说反应过程中也不变;
催化剂不能增多或减少生成物的质量。
用过氧化氢或者氯酸钾制氧气时常加入催化剂二氧化锰(黑色粉末),但能用作催化剂的物质不仅仅是二氧化锰一种。
催化剂的特点“一变二不变”,一变是改变反应速率,二不变是反应前后质量不变,化学性质不变。
氧气的工业制法:分离液态空气法,由于液态氮的沸点(-196 ℃)比液态氧的沸点(-183 ℃)低,因此氮气首先从液态空气中蒸发出来,剩下的主要就是液态氧了;
实验室制取氧气发生了化学变化,工业制取氧气发生的是物理变化;
实验室制取氧气具有反应快、操作简便、便于收集等优点,但成本高,无法大量生产;而氧气的工业制法是利用廉价、易得的空气为原料,成本低,可以大量生产;
爱护水资源:地球上水的储量是丰富的,但淡水资源短缺且分布不均匀。再加上近年来水污染现象的加重,所以我们必须爱护水资源,一方面要节约用水,另一方面要防止水体污染。
水污染的来源:
工业生产中“三废”(废水、废渣、废气)的任意排放;
农业生产中农药、化肥的不合理施用;
石油、重金属离子对水体的污染;
生活污水的任意排放;
水体污染的危害:
工业废水及农药等含有毒物质影响人类和水生植物生长,危害人类健康;
含磷洗涤剂、化肥及生活污水含有大量植物营养物质,大量排放,引起水的富营养化;
防止水污染的主要措施:
提高环保意识,加强水质的监测;
工业“三废”要进行综合利用和经处理后再排放;
农业上提倡使用农家肥,合理使用化肥和农药;
水的净化
自来水的净化过程:
自来水的生产过程可分为以下几个步骤:
先加入絮凝剂(明矾),使悬浮在水中的微小颗粒状杂质被吸附凝聚,然后在沉淀池中沉降分离;
使沉淀池里较澄清的水,经过滤池和活性炭吸附池,得到更清的滤后水;
在滤后水中通入适量氯气(或二氧化氯 )进行消毒灭菌后,得到较纯净的自来水(自来水属于混合物)。
纯水与天然水的区别:纯水是无色、无臭、清澈透明的蒸馏水。自然界中的河水、湖水、井水、海水等天然水里含有许多可溶性和不溶性杂质,因此常呈浑浊。
明矾的净水作用:明矾常用作絮凝剂。它能在水中生成凝胶状的物质,该物质具有很强的吸附能力,能使水中细小的悬浮杂质集结而下沉。
活性炭的净水作用:活性炭具有疏松多孔的结构,能够吸附色素、异味、不溶性杂质和部分可溶性杂质。
【重点解析】在净化水的方法中,净化程度由低到高的顺序依次为:静置沉淀、过滤、吸附、蒸馏;
过滤和蒸馏
过滤:把不溶性的固体与液体分开的一种方法叫过滤;
1)过滤器的准备:取一张圆形滤纸,对折两次,然后打开,使滤纸成为圆锥形(一边是一层滤纸,另一边是三层滤纸),放入漏斗内,使之紧帖漏斗壁,用少量水润湿滤纸使滤纸和漏斗壁之间不要留有气泡。
2)安装过滤器(如图乙):使漏斗的下端管口紧靠烧杯内壁。
3)过滤操作:将浑浊的液体混合均匀后,沿玻璃棒慢慢倒入漏斗内进行过滤。
蒸馏:给液体加热,使它变为蒸气,再使蒸气冷却,冷凝成液体,这种方法叫蒸馏。蒸馏可以把沸点不同的物质从混合物中分离出来,也可以把挥发性液体与溶解在液体中的不挥发性杂质分离开来,达到分离和提纯的目的。蒸馏水就是用蒸馏的方法得到的。蒸馏装置如上图所示;
过滤的操作要点是“一贴,二低,三靠”:
一贴:制作过滤器时,滤纸要紧贴漏斗内壁(中间不要留有气泡,否则会影响过滤速度);
二低:1)滤纸边缘低于漏斗边缘;2)过滤器中液面低于滤纸边缘(否则,液体就会从滤纸和漏斗壁 之间流下,达不到过滤的目的);
三靠:1)盛待过滤液的烧杯口要紧靠玻璃棒,使液体沿玻璃棒流入过滤器;2)玻璃棒下端轻轻斜靠 在三层滤纸的一边,以免弄破滤纸;3)漏斗下端要紧靠在下面烧杯的内壁,使滤液沿烧杯壁流 下(否则滤液会向四周飞溅,而且影响过滤的速度);
硬水和软水
硬水:含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫做硬水。泉水、井水等都是硬水;
软水:不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫做软水。蒸馏水属于软水;
硬水的危害:硬水除对生活(如洗涤)和生产(如锅炉)有危害外,长期饮用硬度很高的水,对人体的健康也有不利的影响;
硬水软化的方法:生活中常用煮沸的方法降低水的硬度,实验室常用蒸馏的方法得到蒸馏水以降低水的硬度,在工业上常用离子交换法和药剂软化法来得到软水;
【重点解析】硬软水的区别方法:滴加肥皂水,搅拌,产生泡沫较多的是软水,泡沫较少或有浮渣出现的是硬水。
水的电解实验
实验装置和反应化学方程式:
实验现象:
电极上均有气泡产生;
负极所连试管a和正极所连两试管b中,产生的气体体积比约为2:1(从反应方程式也可以看得出来);
气体验证:
a中气体点燃火焰呈蓝色(若气体量少,可能有爆鸣声),证明是氢气;
b中气体能使带火星的木条复燃,证明是氧气;
实验结论:水在直流电的作用下,发生了分解反应,生成了氢气和氧气。从上面的实验和发生的化学反应可以说明,水是由氢元素和氧元素组成的;
【重点解析】
电解水时电极上出现的气体可巧记为“负氢正氧、2:1”
理论上水分解产生氢气和氧气的体积比为2:1,但由于氧气比氢气在水中溶解的量多,所以实验中氢气与氧气的体积比往往大于2:1。
氢气
物理性质:氢气是一种无色、无味的气体,难溶于水,密度比空气的小(最轻的气体);
化学性质:纯净的氢气在空气中安静地燃烧,产生淡蓝色火焰,放出大量热,生成水;
氢气+氧气 水
检验氢气的纯度:前面实验操作有说到;
非金属及其化合物
碳和碳的氧化物
碳的单质
同一种元素可以组成不同的单质:金刚石 、石墨和C60都是由碳元素组成的单质,但是由于碳原子排列方式不同,即结构不同,因此它们的性质存在着差异。
金刚石的结构 石墨的结构 C60的结构
2.金刚石 、石墨和C60的比较:
3.木炭、活性炭的吸附性:
木炭、活性炭、焦炭、炭黑等物质都是由石墨的微小晶粒和少量杂质构成的,所以从严格的意义上来说它们还不是碳的单质(被称为无定形碳)。由于木炭和活性炭均具有疏松多孔的结构,因此它们具有较强的吸附能力,可以吸附毒气、色素以及有异味的物质等。木炭和活性炭有吸附性,所以它们在制糖工业、食品工业、防毒面具制作等方面有重要的应用。
【重点解析】
金刚石和石墨在一定条件下可以相互转化,这个转化过程发生了化学变化。
物质的组成和结构决定物质的性质,物质的性质决定物质的用途。
由于木炭疏松多孔,有很大的表面积,因此它具有吸附性,活性炭的吸附性比木炭更强。吸附作用是将气体或溶液里的微小粒子吸附在固体表面,没有生成新物质,属于物理变化。
“碳”和“炭”的区别:“碳”是元素的名称,是核电荷数为6的一类原子的总称。比如碳元素、碳单质、含碳化合物、一氧化碳等,这儿不能用“炭”。而“炭”指的是具体物质,它表示由碳元素组成的某种单质——木炭、活性炭、焦炭等。一般在未指明具体单质时,习惯上用碳,如“炽热的碳”、“当碳燃烧时”。
碳的化学性质:
稳定性:在常温下,碳的化学性质不活泼。在高温下,碳能够与很多物质起反应。
可燃性(碳与氧气反应):
1)当氧气充足时,碳完全燃烧,生成二氧化碳,同时放出大量的热。
实验现象:木炭在氧气中剧烈燃烧,发出白光,放热,生成无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体。
C+O2CO2
2)当氧气不足时,碳不完全燃烧,生成一氧化碳,同时放出热量。
2C+O22CO
还原性(碳与某些氧化物反应):高温下碳能跟某些氧化物反应,夺取某些氧化物中的氧元素,使这些氧化物失去氧而发生还原反应。
例如:木炭还原氧化铜实验:
药品:木炭粉(黑色)、氧化铜(黑色粉末)。
实验现象:黑色粉末逐渐变红,澄清石灰水变浑浊。
实验结论:2CuO+C2Cu+CO2↑
几点说明:
酒精灯加网罩可使火焰集中并提高温度;
试管口要略向下倾斜;
装置的气密性要良好;
实验结束时,先撤出导气管,然后再熄灭酒精灯(防止澄清石灰水倒流入热的试管致使试管破裂),待试管冷却后再把试管内的粉末倒在纸上(防止生成的铜再被氧化成氧化铜)。
【重点解析】
1.碳单质的化学性质都相同。如金刚石、石墨和C60以及木炭等都是由碳元素组成的,其碳原子的最外层电子的数目一样多(都是4个),因此,不同碳单质的化学性质相同。
2.碳单质的化学性质在常温下稳定。但随着温度的升高,能和许多物质发生化学反应;反应的条件不同,产物也不同。如:碳和氧气在点燃条件下反应,氧气充足时生成的是CO2,而氧气不充足时主要生成CO。
3.性质决定用途:
(1)碳在常温下具有稳定性,所以古代用墨写的字经久不褪色。
(2)碳具有可燃性,可用作燃料。
(3)碳具有还原性,可用作还原剂,可用来冶炼金属。如2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑,在该反应中,碳得到氧、被氧化生成二氧化碳,碳是还原剂。氧化铁失去氧、被还原成铁,是氧化剂。
4.碳的还原性还体现在反应CO2+C2CO中,该反应是吸热反应。
二氧化碳制取的研究
氧化碳的实验室制法
1)药品:大理石(或石灰石)、稀盐酸。
2)反应原理:CaCO3+2HCl=CaCl2+ H2O+CO2↑
3)发生装置和收集装置:
1] 发生装置:“固——液不加热型”。气体的发生装置由反应物的状态和反应条件决定。制取二氧化碳常用的发生装置如下:
装置连接时要注意以下两点:
1> 长颈漏斗的下端管口必须插入到液面以下,否则生成的气体会从长颈漏斗口跑掉;
2>导气管伸入容器内无需太长;更不能插入到液面以下(否则气体就无法从导管口排出)
2] 收集装置:气体的收集方法由气体的密度和气体的溶解性决定。二氧化碳能溶于水,密度比空气的大,通常采用向上排空气法收集(如上图所示)。收集时要注意将导管插到瓶底。
4)验满:将燃着的木条置于集气瓶口,如木条熄灭,则二氧化碳收集满了。
5)检验:将产生的气体通入澄清的石灰水中,若观察到石灰水变浑浊,说明有CO2生成。
【重点解析】药品选用应注意的问题:
1] 不能用浓盐酸。浓盐酸挥发出的氯化氢气体混入二氧化碳中,导致所收集的二氧化碳不纯;
2] 不能用硫酸。因为硫酸跟碳酸钙反应(H2SO4+CaCO3=CaSO4+H2O+CO2↑) 生成的硫酸钙微溶于水,它覆盖在石灰石的表面,阻碍了石灰石与硫酸进一步接触,使反应难以继续进行;
3] 不用碳酸钠。因为碳酸钠是固体粉末且易溶于水,它与盐酸反应(Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑)速率太快,不便于控制,且碳酸钠比石灰石价格高,不经济;
实验室制取二氧化碳的研究与实践
化学反应原理的确定:可以生成二氧化碳的化学反应有很多,例如:
1)碳在氧气(或空气)中燃烧:C+O2CO2
2)碳在高温下还原金属氧化物:2CuO+C2Cu+CO2↑ 2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
3)石灰石高温分解: CaCO3 CaO+CO2↑
4)大理石(或石灰石)与稀盐酸在常温下反应:CaCO3+2HCl=CaCl2+ H2O+CO2↑
5)蜡烛、木柴、酒精、汽油等含碳物质的燃烧都可产生二氧化碳气体。
分析:有二氧化碳生成的化学反应不一定都适用于实验室制取二氧化碳。
首先要考虑可操作性,其次再考虑哪个更方便易行、原料是否易得、是否利于收集等。
1)和5)虽然都能生成二氧化碳,但由于燃烧需要在氧气(由空气)中进行,放出大量的热,对仪器、装置的要求高而且复杂,燃烧后的高温气体收集也很困难,所以在实验室里可操作性差;
2)和3)需在高温下进行,操作较复杂且消耗能源;
4)方案操作简便,故实验室通常选用大理石(或石灰石)与稀盐酸反应来制取二氧化碳;
实验室制取气体装置的确定:制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分,其选择依据如下:
气体发生装置的选择:由反应物的状态和反应条件来确定。
①若反应物只有固体,反应需要加热时,应选择下图A所示的实验装置。
②若反应物状态为固体+液体,反应不需要加热时,应选择下图B所示的实验装置。
气体收集装置的选择:依据气体的物理性质(是否溶解于水、密度比空气大还是小)和化学性质(是否与水、空气发生反应)来选择。
气体的密度大于空气的密度(或相对分子质量大于29),可用向上排空气法收集(上图D);
气体的密度小于空气的密度(或相对分子质量小于29),可用向下排空气法收集(上图E);
气体不易(或难)溶于水且不与水反应,可用排水法收集(上图C);
【重点解析】
首先要研究实验室制取气体的化学反应原理,即选择合适的反应物和反应条件(如常温、加热、加催化剂等),还要选择合适的实验装置,研究如何验证制得的气体等。
选择反应时要考虑原料易得,反应条件要求不高,操作简便安全,反应速率适中,生成气体不混入其他气体,便于收集。
制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分。选择气体发生装置要根据反应物的状态和反应条件;选择气体的收集装置应考虑气体的密度和气体的溶解性及气体是否与水反应。
验证气体时,实验现象要明显。
氧气、二氧化碳的实验室制法比较:
二氧化碳和一氧化碳
二氧化碳的性质和用途
二氧化碳的物理性质:
通常状况下,二氧化碳是一种无色无味的气体;
标准状况下,二氧化碳的密度为1.977g/L,比空气大;
二氧化碳能溶于水,1体积水中能溶解1体积的二氧化碳气体;
固态CO2又叫干冰。二氧化碳的三态变化:
二氧化碳的化学性质:
二氧化碳既不能燃烧,也不支持燃烧。
讨论:观察课本实验6-4(如下图所示)并分析。
现象与分析:下层的蜡烛先熄灭,上层的蜡烛后熄灭。
通过分析该实验的现象,可以说明二氧化碳两点性质:
1>二氧化碳不燃烧,也不支持燃烧;
2>二氧化碳的密度比空气大;
CO2与水反应生成碳酸:
碳酸能使紫色石蕊试液变成红色:CO2+H2O=H2CO3
碳酸很不稳定,容易分解生成二氧化碳和水: H2CO3=H2O+CO2↑
讨论:观察课本实验6-6(如下图所示)并分析。
现象与分析:
Ⅰ纸花变红说明酸能使紫色石蕊变红;
Ⅱ、Ⅲ纸花不变色,说明水和二氧化碳都不能使紫色石蕊变色;
Ⅳ纸花变红说明二氧化碳和水反应生成碳酸,碳酸具有酸性。
四组实验的对比说明了水和二氧化碳不使紫色石蕊变色,水和二氧化碳反应生成的酸使紫色石蕊变红,酸能使紫色石蕊变红。Ⅳ纸花变红后加热,又变成了原来的紫色,说明碳酸不稳定,又分解了;
CO2与石灰水反应生成白色的碳酸钙沉淀。常利用此性质,来检验二氧化碳气体。
Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O(清变浊)
这个方程式可以解释为何刮完腻子墙壁会出水,水干了墙面就变硬;
二氧化碳的用途:
气体二氧化碳可用于灭火、制汽水、作气体肥料、化工产品的原料等。
固态二氧化碳又叫干冰,可用作①制冷剂,②形成人工云雾(舞台上),③人工降雨。
【重点解析】
二氧化碳不能支持一般可燃物的燃烧,但不是所有物质,有些物质如金属镁能在二氧化碳中燃烧。
把CO2通入紫色石蕊试液时,会观察到紫色石蕊试液变成红色。使紫色石蕊试液变红的不是二氧化碳,而是二氧化碳与水反应后生成的碳酸。盐酸、稀硫酸等也能使紫色石蕊试液变红。
二氧化碳能溶于水和与水发生化学反应两者在本质上是不同的,前者是二氧化碳的物理性质,后者是二氧化碳的化学性质。
实验室久置的石灰水瓶内壁,会有一层白色物质,白色物质是CaCO3(石灰水吸收空气中的CO2,发生如下反应:Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O)。
二氧化碳对生活和环境的影响
1)二氧化碳无毒,但在二氧化碳过多的地方,人们会感到窒息。通常空气里含0.03%体积的二氧化碳,当含量达到1%的时候,对人体就有害处;达到4%~5%的时候,会使人感到气喘、头痛、眩晕;达到10%的时候,能使人不省人事,呼吸逐渐停止,以致死亡;
2)温室效应的形成、危害及对策:
1] 温室效应形成的主要原因:随着工农业生产的发展和人类生活水平的提高,煤、石油、天然气等化石燃料的需求不断增大,它们燃烧后放出大量的二氧化碳等温室气体;而由于一些天灾和乱砍滥伐,能吸收二氧化碳的大片森林和草原绿地却在不断消失,从而导致碳氧循环不平衡,致使大气中二氧化碳等温室气体增多,地球表面温度上升。
2] 温室效应的危害:气温上升,导致冰川融化,海平面上升,沿海城市会被淹没;地球表面的水分蒸发,使土地沙漠化,农业减产等。
3] 防治措施:减少煤、石油等含碳矿物燃料的使用,更多利用清洁能源如太阳能、风能、水能、地热能、潮汐能等;大力植树造林,禁止乱砍滥伐,提倡种草种花增加绿化面积等;
3)【重点解析】
1] 空气中CO2含量过高会引起“温室效应”,但不能说CO2是空气污染物,空气中CO2的体积分数大约在0.03%左右;
2] 植物的光合作用在大气循环中起着重要作用,它是消耗二氧化碳的主要途径,对大气中氧气和二氧化碳含量保持不变及人类的生存、生活有着重大的影响。
3] 大气中二氧化碳的产生途径有:人和动植物的呼吸、矿物燃料的燃烧、动植物体腐烂等。大气中二氧化碳的消耗途径有:植物的光合作用等。
4] 二氧化碳不能供给呼吸,并不是说二氧化碳有毒。当空气中的二氧化碳超过正常含量时,对人体会产生有害影响。
一氧化碳的性质和用途
1)一氧化碳的物理性质:一氧化碳是一种无色无味的气体,密度比空气略小,难溶于水。
2)一氧化碳的化学性质:
1] 可燃性:CO燃烧放出大量的热,火焰呈蓝色:2CO+O2 2CO2
2] 还原性:CO在加热条件下,可使黑色的氧化铜变成红色的铜,生成使澄清石灰水变浑浊的气体CO2 。
CO+CuOCu+CO2
3] 毒性:一氧化碳被吸入肺里,能跟血液里的血红蛋白结合成稳定的碳氧血红蛋白,随血流遍布全身。由于CO与血液中的血红蛋白的结合力要比氧与血红蛋白的结合力大300倍,故而使血红蛋白不能很好地与氧气结合,造成机体急性缺氧。故一氧化碳有剧毒。轻微中毒者,应立即撤离中毒环境,呼吸大量新鲜空气或吸氧。病情严重者,进行人工呼吸并急送医院治疗。有人说在煤炉上放一壶水就能防止一氧化碳中毒,这种说法不正确。因为一氧化碳难溶于水,也不与水发生化学反应。
3)一氧化碳的用途:
1] CO具有可燃性可作气体燃料;
2] CO具有还原性,可用于冶金工业;(理论上将,具有还原性的物质如CH4、H2、C等都可以用于金属冶炼)
燃料及其利用
燃烧和灭火
燃烧的条件
1)燃烧:可燃物与氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应叫做燃烧。
2)燃烧条件的探究:
1] 如下图所示,观察并分析热水中白磷、铜片上的白磷和红磷产生的不同现象。
思考1:为什么铜片上的白磷燃烧而红磷不燃烧?
可燃物燃烧需要一定温度,即达到着火点(燃烧所需的最低温度叫着火点)。白磷的着火点为40℃,而红磷的着火点为240℃,热水的温度大于40℃,而达不到240℃,因此白磷燃烧而红磷不燃烧。
思考2:为什么铜片上的白磷燃烧,而热水中的白磷不燃烧?
可燃物燃烧需要氧气,铜片上的白磷和空气(氧气)接触,而热水中的白磷不跟空气(氧气)接触,因此铜片上的白磷燃烧而热水中的白磷不燃烧。
思考3:为什么本来在热水中不燃烧的白磷在通入空气(或氧气)后却燃烧起来?
在热水中温度虽然达到白磷的着火点,但没有氧气,白磷不能燃烧;当通入空气(或氧气)后,白磷跟氧气接触就燃烧起来。
2] 完成下表中的三个小实验。
3] 由上述实验得出物质燃烧需要三个条件:这三个条件缺少任何一项都不能燃烧;
物质具有可燃性;
可燃物与空气或氧气接触;
可燃物达到它燃烧所需要的最低温度(即它的着火点);
4] 【重点解析】
着火点是可燃物固有的性质,不随外界条件的改变而改变。不同物质的着火点不同,每种物质具有对应的着火点。应该注意:一种物质的着火点并不是固定不变的,如对于固体物质,颗粒越小、表面积越大,着火点就越低,如炭粉的着火点比炭块的更低;
空气或氧气在燃烧过程中起助燃剂的作用(支持燃烧),而不具有可燃性,但空气或氧气并不是唯一的助燃剂;
有些物质虽然不能在空气中燃烧,但可以在氧气中剧烈的燃烧,如:铁丝在空气中只能达到红热状态,在纯氧中可以剧烈的燃烧、火星四射,放出大量热,生成黑色固体;
灭火的原理和方法
灭火的原理:燃烧需要同时满足三个条件,因此,要使燃烧不会发生或不再燃烧(即灭火),只要破坏三个条件中的任意一个就能达到目的。
清除可燃物或使可燃物与其他物品隔离;
使可燃物隔绝氧气(或助燃性的物质);
使可燃物的温度降到着火点以下;
根据灭火的原理,灭火过程中可以采用的方法有:
隔离可燃物。如森林火灾,设置隔离带,使森林中的树木与燃烧区隔离(原理a);
可燃物隔绝空气或氧气。如厨房油锅着火,盖上锅盖可以灭火(原理b);
用水使燃烧物冷却降温。如房屋火灾时,喷射大量的水灭火(原理c);
向火灾现场洒干冰(原理bc);
灭火器的灭火原理以及使用范围:
1] 基本原理:利用CO2密度比空气大、不能燃烧也不支持燃烧的性质。灭火时,灭火器喷射出的CO2覆盖在燃着的可燃物表面,阻止可燃物与空气接触,从而实现灭火。
2] 几种灭火器及使用范围:
1> 泡沫灭火器:灭火时喷射出大量的CO2和泡沫黏附在可燃物上,达到隔绝空气的目的。此类灭火器主要用于扑灭木材、棉布等燃烧引起的火灾。
2> 干粉灭火器:用压缩CO2吹出干粉(主要含碳酸氢钠)来灭火。除扑灭一般可燃物外,还可扑灭油、气等燃烧引发的火灾。
3> 液态二氧化碳灭火器:钢瓶内装着的被压缩的液态二氧化碳喷射出来变为气态二氧化碳灭火。该灭火器主要用来扑灭图书档案、贵重设备、精密仪器等的火灾。(使用液态二氧化碳灭火器的时候,一定要握住灭火器的木柄,以免冻伤。)
知识点三、易燃物和易爆物的安全知识
1)易燃物:是指那些易燃的气体和液体,容易燃烧、自燃或遇火就能燃烧的固体以及一些可以引起其他物质燃烧的物质等。如硫、磷、酒精、液化石油气、面粉等。
2)易爆物:指的是受热或受到撞击时容易发生爆炸的物质。如黑火药、硝酸铵等。
3)安全意识:在生产、运输、使用和贮存易燃易爆物时要注意采取一些防范措施。记忆口诀为:易燃爆物要注意,轻拿轻放防撞击;分开放置避暴晒,标志名称要看清;常通风并灭烟火,消防设施要保证;常检查来不轻心,消除隐患为第一。
4)常见的几种安全标志:
5)爆炸:可燃物在有限的空间内急速地燃烧,就会在短时间内聚集大量的热,使气体体积急速膨胀而引起爆炸。可燃性气体或粉尘跟氧气(或空气)混合,由于可燃物与氧气接触的表面积很大,遇到明火就有发生爆炸的危险。因此,加油站、面粉厂、煤矿矿井等处要严禁烟火。
爆炸极限:导致爆炸的空气中可燃性气体的体积分数范围。由于可燃性气体与空气混合达到爆炸极限时将发生爆炸,因此,可燃性气体性质实验之前,务必检验气体纯度(常用的方法是:收集一试管该气体,用拇指堵住试管口。将试管移近酒精灯火焰,放开拇指,观察气体燃烧情况。如果气体安静燃烧或仅听到很小的声音,说明该气体是纯净的;若听到尖锐的爆鸣声,说明发生了爆炸,此气体不纯)。
6)燃烧与爆炸的关系:
燃料的合理利用与开发
燃料和热量
化石燃料:远古时代的动植物和其他生物遗体在地球内部热量和压力的作用下,经过几亿年的时间而形成的,是不可再生的能源,它们燃烧后能够提供某种形式的能量(热能、光能、电能等),其中煤、石油、天然气是重要的化石燃料。
煤是由古代植物遗体埋在地层下,并在地壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的,是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物。煤主要含有碳元素,此外,还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素以及无机矿物质(主要含有硅、铝、钙、铁等元素)。
石油是由古代动植物遗体在地壳中经过非常复杂的变化而形成的一种粘稠状液体,通常显黑色或深棕色,不溶于水,密度比水的稍小。石油主要含碳、氢两种元素,同时还含有少量的硫、氧、氮等元素,且随着产地不同而不同。石油也是混合物,没有固定的熔点和沸点。
天然气一般是指在地下自然形成的可燃性的气体,它的主要成分是甲烷(CH4)。另外沼气、矿坑气(瓦斯)等的主要成分也是甲烷。
煤和石油的综合利用
煤是我国主要的化石能源,被称为“工业的粮食”。煤的综合利用主要有煤的汽化和煤的焦化。
煤的汽化:煤在氧气不足的条件下发生不完全燃烧,转化为煤气,又可作化工原料。主要产品有CO、CH4、H2等。
煤的焦化:也称煤的干馏,是在隔绝空气的条件下加强热,使组成煤的物质发生分解反应。
主要产品及用途:焦炭用于金属冶炼、电极材料等;煤焦油是重要的化工原料;焦炉气主要含有CO、CO2、H2等,可作燃料,又是重要的化工原料;
石油是复杂的混合物。通过给石油加热,由于组成石油的各物质的沸点不同,它们就会被先后蒸馏出来,从而得到分离。石油被称为“工业的血液”。石油炼制的产品主要有:汽油、煤油和柴油。液化石油气的主要成分是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯。这些物质都是人们日常生活、生产和交通运输中的常用燃料。
化石燃料燃烧
化石燃料通过燃烧以热能的形式给人们提供能量;
化石燃料燃烧过程是化石燃料中的化学能转化为热能的过程;
化石燃料燃烧的主要产物是二氧化碳和水;
人类通过化学反应获得的能量大多来自于化石燃料,而化石燃料的资源是有限的。因此控制燃烧反应,使燃料充分燃烧,对于节约能源非常重要;
化学反应中的能量变化:
物质发生化学反应的同时,常常伴随着能量的变化,通常表现为热量变化,即有放热现象或吸热现象。许多化学反应会放出热量,如:燃烧、镁和盐酸反应等。相反有些化学反应会吸收热量,如:碳与二氧化碳反应(C+CO22CO)要吸收热量。
【重点解析】
煤、石油和天然气等化石燃料是不可再生的资源,面临被耗尽的危险,应合理开采、综合利用并节约使用。使燃料充分燃烧,对于节约能源、减少环境污染非常重要。
使燃料充分燃烧通常考虑两点:一是燃烧时要有足够多的空气(或氧气);二是燃料和空气(或氧气)要有足够大的接触面积。如果空气(或氧气)不足或跟燃料接触面积太小,燃料就会不完全燃烧,不仅使产生的热量减少,浪费燃料,而且还会产生大量的一氧化碳等有害气体污染空气。
②化石燃料燃烧对环境的影响
化石燃料燃烧对环境的影响
影响原因:化石燃料燃烧时会产生各种有害气体、固体废物等。
煤和石油等化石燃料燃烧时污染因素的来源:
燃料中的一些杂质如硫、氮等产生SO2、NO2等气体;
燃料燃烧不充分,产生一氧化碳、碳氢化合物及碳粒等。
3] 主要污染类型及产生污染因素
使用和开发新的燃料及能源:煤和石油等都是重要的化工原料,他们燃烧时会对空气造成污染,所以需要使用和开发清洁的燃料。乙醇和氢气属于清洁能源。如太阳能、核能、风能、地热和潮汐能等。这些能源的利用,不但可以部分解决化石能源面临耗尽的问题,还可以减少对环境的污染。
【重点解析】
氢能源是非常理想的能源,但由于氢气的制取成本高和贮存困难,作为燃料暂时还不能广泛使用;
对于酸雨的认识要注意:不是“只要有二氧化硫、二氧化氮排放就会形成酸雨”,实际上酸雨是二氧化硫、二氧化氮在空气中和雨水作用而形成的,对酸雨的界定是pH要小于5.6;
金属和金属材料
金属及金属的化学性质
金属材料:金属材料包括纯金属和它们的合金。
几种常见的金属
1)常见的重要金属:铁铝铜锌钛锡金银等。
2)金属共同的性质,如:金属光泽;良好导电性、导热性;良好的延展性;韧性好、能弯曲;
常见金属的特性
1)颜色:大多为银白色,铜呈紫红色、金呈黄色;
2)状态:常温下大多为固体,汞为液体;
3)密度差别很大:金为19.3g/cm3,铝为2.7 g/cm3;
4)导电性差异很大:银为100,铅仅为7.9;
5)熔点差别大:钨为3410℃,锡仅为232℃;
6)硬度差别大:铬为9,铅仅为1.5。
一些金属物理性质的比较
合金知识
1)合金:是由两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。合金是混合物,合金中至少含有一种金属。
2)生铁(含碳量为2%~4.3%)和钢(含碳量为0.03%~2%)都是铁合金。因含碳量不同合金的性能不同,含碳量越大,硬度越大;含碳量越低,韧性越好。
3)黄铜、青铜、焊锡、硬铝、18K黄金、18K白金、钛合金等也是常见的合金。
4)合金的性能与组成合金的各成分的性能不同。合金的硬度比组成它们的纯金属的硬度大,合金的熔点比组成它们的纯金属的熔点低。
【重点解析】
金属的用途要从不同金属的各自不同的性质以及价格、资源、美观、便利、回收等各方面考虑。如银的导电性比铜好,但电线一般用铜制而不用银制。因为铜的密度比银的密度小,价格比银低很多,资源比银丰富得多。
合金的硬度、强度、抗腐蚀性等一般都好于组成它们的纯金属。
金属活动性顺序
常见金属的活动性顺序如下:
【重点解析】
在金属活动性顺序里,金属的位置越靠前,它的活动性就越强;
在金属活动性顺序里,位于氢前面金属可以置换出盐酸、稀硫酸中的氢。且金属的位置越靠前,它与酸反应的速率就越大;
在金属活动性顺序里,位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来(K、Ca、Na除外);
金属的化学性质
金属与氧气的反应
【重点解析】
钾钙钠镁铝锌等金属在常温下都能与空气中的氧气发生反应,其中铝锌在其表面形成一层致密的氧化膜,阻止氧化反应的继续进行;
铁、铜在潮湿的空气中,常温下能够发生缓慢氧化——生锈。铁生锈的条件是:铁与水、空气中的氧气共同作用;铜比铁难生锈,生锈的条件是:铜与水、空气中的氧气、二氧化碳共同作用;
镁在空气中可以点燃,剧烈燃烧;铁丝在空气中不燃烧,在纯氧中可以燃烧;铜在空气、氧气中都不燃烧,但可以与氧气发生氧化反应生成氧化铜;真金不怕火炼,金在高温下也不与氧气反应;
金属与酸的反应
【重点解析】
1)参加反应的金属必须是排在金属活动性顺序氢前面的金属。
2)酸不能为强氧化性酸:如浓硫酸、硝酸。
3)金属与酸发生反应后,溶液的质量均增加。
4)金属与酸反应都产生气泡,但快慢有别;都放出热量,但有多有少;溶液的颜色大多不发生变化(铁除外)。
金属与某些化合物的溶液反应
【重点解析】
1)只有较活泼的金属才能把不太活泼的金属从它的化合物溶液里置换出来。
2)被置换的金属化合物必须溶于水。
3)铁与酸或金属化合物发生置换反应时生成的铁的化合物中铁均显+2价。
4)参加反应的金属不能为钾钙钠。如把钠放入CuSO4溶液中,发生的反应不是2Na+CuSO4=Na2SO4+Cu, 而是2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4 。
金属资源的利用和保护
几种常见的金属矿物
地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中,除金、银等少数很不活泼的金属有单质形式存在外,其余都以化合物的形式存在。
几种常见的金属矿物的名称和主要成分见下表:(流程图题常考,记忆矿石名称)
【重点解析】
金属元素在地壳中的含量由大到小:铝铁钙钠钾镁。
工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。在自然条件下,铁、铝等金属无单质存在,因为这些金属的活动性较强,会与氧气、水等作用生成化合物。
人类最先使用铜,而后铁,使用铝只有一百多年的历史,主要与三种金属的化学性质、冶炼难易有关。
工业炼铁
工业上冶炼铁的原料、主要反应原理、主要设备见下表:
【重点解析】
铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。
①在高炉中焦炭的作用是提供热量和生成还原剂一氧化碳;
C+O2CO2 (放热反应) C+CO2 2CO
②石灰石的作用是除SiO2等杂质,将矿石中的SiO2转化为炉渣CaSiO3;
CaCO3CaO+CO2↑ CaO+ SiO2CaSiO3
③冶炼过程中的主要化学方程式;
C+O2CO2 C+CO2 2CO Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2
高炉炼出的铁是生铁,主要成分是铁,还含有C、P、S等元素,所以生铁是铁和其它元素的合金。
一氧化碳还原氧化铁的实验探究
①实验装置:
②反应的化学方程式(炼铁的原理):Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
③实验步骤:
1)检查装置的气密性;
2)将适量的氧化铁粉末放入玻璃管内,并固定装置;
3)向玻璃管内通入一氧化碳气体,并点燃酒精灯;
4)待装置内的空气完全排净后,点燃酒精喷灯给氧化铁加热;
5)当玻璃管内红色粉末变为黑色时,停止加热;
6)待玻璃管内的固体冷却至常温后,停止通入一氧化碳气体,并熄灭酒精灯;
④实验现象:红色粉末逐渐变为黑色,澄清的石灰水变浑浊,尾气燃烧产生蓝色火焰。
⑤【重点解析】实验注意事项:
先通入一氧化碳气体的目的:排净装置内的空气,防止一氧化碳与空气混合,加热时发生爆炸;
实验完毕后继续通入一氧化碳气体,直到玻璃管冷却的目的:防止高温下的铁与空气接触被氧化。同时,还可防止试管内的澄清石灰水被倒吸;
尾气的处理:尾气中的一氧化碳有毒,所以尾气要经过处理,可点燃使其生成无毒的二氧化碳气体;
若实验中没有酒精喷灯,也可用酒精灯代替,不过要在火焰上加一个金属网罩,使火力更集中,提高温度;
含杂质物质的化学方程式的计算
化学方程式所表示的都是纯净物发生化学变化时的相互关系,生成物也是纯净物的各物质之间的质量关系,但实际上绝对纯净的物质是没有的。因此当参与反应或生成的是含杂质的物质时,必须先把含有杂质的物质换算成纯物质的量,才能进行计算。而实际炼铁中所用的矿石是不纯的,炼出的生铁也是不纯的,因此进行有关计算时要注意换算。
计算公式:
【重点解析】
1.化学方程式所表达的物质间的质量关系都是参加反应的纯净物间的关系。
2.做题时要重视审题,看清题目中所给的质量分数是纯度还是杂质的质量分数。如用200t含杂质20%的赤铁矿石用于炼铁,参加反应的纯净物不是200t×20%,而是200t×(1-20%)。
3.纯物质和不纯物质之间的关系:纯物质的质量=不纯物质的质量×纯度。
金属资源的保护和利用
铁锈蚀的条件及防锈蚀方法
1)铁生锈的条件:铁与水、氧气同时接触。
2)防止铁生锈的方法:
1] 保持铁制品表面的洁净和干燥;
2] 在铁制品表面形成保护膜:刷漆、涂油、镀一层其它金属、在铁制品表面形成致密的氧化物保护膜;
3] 改变铁制品的内部结构,制成不锈钢;
保护金属资源的有效途径为:
1)防止金属锈蚀;
2)废旧金属的回收利用;
3)合理有效的开采矿物;
4)寻找金属的替代品等;
【重点解析】
铁锈的主要成分是氧化铁(Fe2O3)。
铁锈与铝、锌表面的氧化膜不同,前者疏松,后者致密
溶液
溶液的形成
溶液
溶液、溶质、溶剂:
1)一种或几种物质分散到另一种物质里,形成均一的、稳定的混合物,叫做溶液;被溶解的物质叫做溶质;能溶解其他物质的物质叫溶剂。
2)对溶液的认识要注意以下几点:
1] 溶质在被分散前的状态可以是固体、液体、气体;
2] 溶液不一定都是无色的,其颜色由溶质、溶剂的性质而决定;
3] 水是最常用的溶剂,酒精(乙醇)、汽油等物质也可以作溶剂。多种液体形成溶液时,量最多的一种为溶剂,其余为溶质;但当溶液中有水存在时,不论水的量有多少,习惯上把水看作溶剂;通常不指明溶剂的溶液,一般指的是水溶液;
溶液的特征:均一性、稳定性
1)均一性:是指溶液各部分的溶质浓度和性质都相同。但溶液中分散在溶剂中的分子或离子达到均一状态之后,仍然处于不停地无规则运动状态之中;
2)稳定性:是指外界条件(温度、压强等)不变时,溶液长期放置不会分层,不会析出固体或放出气体;
溶液的用途:
1)许多化学反应在溶液中进行,可以加快反应的速率。
2)溶液对动植物和人的生理活动有很重要的意义。动物摄取食物里的养料必须经过消化,变成溶液后才能吸收;植物从土壤里获得各种养料,也要变成溶液,才能由根部吸收。
【重点解析】
一种溶液中只有一种溶剂,但可以有多种溶质;
溶液“透明”包括无色透明和有色透明(如CuSO4溶液);透明液体不一定是溶液,如水;
SO3、CaO等易与水反应的物质溶于水,溶质不是SO3、CaO,而是H2SO4、Ca(OH)2;
溶液的质量等于溶质、溶剂的质量之和(溶质的质量是指被分散的那部分物质的质量,没有分散进溶剂内的物质,就不能计算在内)。溶液体积不一定等于溶质和溶剂体积之和,如100 mL酒精和100 mL水混合后体积小于200 mL。这是因为分子间有间隔的缘故;
溶解过程中的吸热和放热现象
溶解:溶质分散到溶剂中形成溶液的过程,叫做物质的溶解。在物质溶解形成溶液的过程中,所发生的溶质的分子(或离子)向溶剂中扩散的过程吸收热量,而溶质的分子(或离子)与水分子作用生成水合分子(或水合离子)的过程放出热量,所以物质溶解通常伴随着热量的变化。
溶解热现象:
1)扩散吸热>水合放热——溶液温度降低;
2)扩散吸热=水合放热——溶液温度不变;
3)扩散吸热<水合放热——溶液温度升高;
【重点解析】
浓硫酸、氢氧化钠溶于水,温度升高,不是二者溶解时只有放热过程,而是扩散过程吸收的热量小于水合过程放出的热量,试管内液体温度上升;
硝酸铵等物质溶于水时,温度降低,是扩散过程吸收的热量大于水合过程放出的热量;
氯化钠等物质溶于水,温度基本不变,是因为扩散过程吸收的热量与水合过程放出的热量基本相等;
酸、碱、盐等物质溶于水时,以离子形式扩散;蔗糖、酒精等有机物溶于水时,一般以分子形式扩散;
乳浊液、乳化现象
乳浊液:小液滴分散到液体里形成的混合物,叫乳浊液。如:把植物油和水混合振荡后得到的浑浊的液体,就是乳浊液。该混合物不稳定,静置分层;
乳化现象:是指加入乳化剂后,乳浊液(植物油和水的混合物)不再分层而能稳定存在,使植物油分散成无数细小的液滴能随水流走。衣服餐具上的油污可以用加入洗涤剂的水洗掉就是这个道理。乳化不是溶解,不能形成溶液;
【重点解析】汽油和洗洁精都能洗去油污但原理不同,汽油洗油污是油污溶解在汽油中形成溶液,而洗洁精洗油污是发生了乳化现象,不能形成溶液。
溶解度
饱和溶液、不饱和溶液
饱和溶液:在一定温度下向一定量溶剂里加入某种溶质,当溶质不能继续溶解时所得到的溶液叫做饱和溶液。
不饱和溶液:在一定温度下向一定量溶剂里加入某种溶质,当溶质还能继续溶解时的溶液,叫做不饱和溶液。
饱和溶液、不饱和溶液的转化方法:
大多数情况下饱和溶液和不饱和溶液存在以下转化关系(溶质为固体):
判断溶液是否饱和的方法:一般说来,可以向原溶液中再加人少量原溶质,如果溶解的量不再增大则说明原溶液是饱和溶液,如果溶解的量还能增大则说明原溶液是不饱和溶液。
【重点解析】
饱和溶液、不饱和溶液概念的理解:
1>首先要明确“一定条件”、“一定量的溶剂”。在某一温度和一定量的溶剂里,对某种固态溶质来说饱和了,但若改变温度或改变溶剂的量,就可能使溶液不饱和了。如室温下,100 g水中溶解31.6 g KNO3达到饱和,若升高温度或增大溶剂(水)量,原来饱和溶液就变为不饱和溶液。所以溶液饱和与否,首先必须明确“一定条件”和“一定量的溶剂”。
2>必须明确是某种溶质的饱和溶液或不饱和溶液。如:在一定条件下不能再溶解食盐的溶液,可能还能继续溶解蔗糖,此时的溶液对于食盐来说是饱和溶液,但是对于蔗搪来说就是不饱和溶液。
2) 由于Ca(OH)2的溶解度在一定范围内随温度的升高而减小,因此将Ca(OH)2的不饱和溶液转化为饱和溶液,在改变温度时应该是升高温度;将熟石灰的饱和溶液转化为不饱和溶液,在改变温度时应该是降低温度。
溶解度、溶解度曲线
固体的溶解度:
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,叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度。如果不说明溶剂,通常所说的溶解度是指物质在水里的溶解度。
正确理解固体的溶解度概念需要抓住四个因素:
1)一定温度:同一种固体物质在不同温度下对应的溶解度是不同的,因此必须指明温度;
2)100g溶剂:此处100 g是指溶剂质量,不能误认为溶液质量;
3)饱和状态:溶液此时必须要达到饱和状态;
4)单位:g;
3.影响固体溶解度的因素:
溶质、溶剂的性质;
温度;
固体物质的溶解度与溶解性的关系:
溶解度曲线:
当溶质一定、溶剂一定时.固态物质的溶解度主要受温度的影响,也就是说,固态物质的溶解度是温度的函数。这种函数关系既可用表格法表示,也可以用图像法(溶解度曲线)来表示。用纵坐标表示溶解度,横坐标表示温度,得到物质溶解度随着温度变化的曲线,这种曲线叫做溶解度曲线。
在溶解度曲线中,溶剂默认为100g;
在根据溶解度曲线,比较两个物质的溶解度大小的时候,必要要规定在什么温度下比较,否则就是错误说法;
根据溶解度曲线的趋势,可以判断升降温饱和溶液是变成过饱和溶液析出晶体,还是变得不饱和溶液,毕竟可以定性分析析出两溶液析出晶体质量的多少,可以计算析出晶体后,溶液的溶质质量分数;
如图硝酸钾在70℃时可以溶解140g,意味着此温度下,50g溶剂只能溶解70g硝酸钾就会达到饱和状态,就算加入80g硝酸钾,也只能溶解70g,形成120g的硝酸钾饱和溶液;
2)温度对固体溶解度的影响规律
1> 大多数物质的溶解度随温度升高而增大(如KNO3);
2>少数物质的溶解度受温度影响不大(如NaCl);
3>极少数物质的溶解度随温度升高而减小(如Ca(OH)2);
3)溶解度曲线的意义及应用
1> 根据溶解度曲线可以查出某温度下该物质的溶解度;也可以查出该物质已知溶解度所对应的温度。曲线上的点即该物质对应温度时的溶解度,按其数据配成的溶液正好为饱和溶液;若按曲线下面的任何一点的数据所配溶液,均为该温度下该物质的不饱和溶液;如按曲线上面任何一点所表示的数据配制溶液,溶液中均含有未溶解的晶体,所配溶液为过饱和溶液。
2> 固体物质的溶解曲线主要有三种情况:“陡升型”,该类物质(大多数固体物质)的溶解度随温度升高而明显增大;“缓升型”,这类物质(少数固体物质)的溶解度随温度升高变化不明显;“下降型”,它(极少数物质)的溶解度随温度升高而减小。
3> 不同物质在同一温度下的溶解度借助不同物质的溶解度曲线,可比较相同温度下各物质溶解的大小。
4> 几种物质溶解度曲线的交点,表示对应温度下几种物质的溶解度相等。
气体的溶解度:
1)气体的溶解度是指该种气体在一定压强和一定温度时,气体溶解在1体积水里达到饱和状态时的气体体积(气体的体积要换算成标准状况时的体积)。
2)影响气体溶解度的因素
内因:气体和水本身的性质。
外因:温度:随温度升高而减小;压强:随压强增大而增大;
结晶:溶质从溶液中以晶体的形式析出的过程,叫做结晶。
结晶通常有两种方法:
一是蒸发溶剂,如将NaCl溶液蒸发水分就可以析出氯化钠晶体(蒸发结晶:针对溶解度曲线平缓的物质)
二是改变温度,如将KNO3溶液降温也可以析出硝酸钾晶体(蒸发浓缩,降温结晶:针对溶解度曲线上升的物质)
海水晒盐:利用蒸发溶剂结晶的方法可以从海水中提取食盐。其过程是:先将海水引入蒸发池,经风吹日晒蒸发水分到一定程度,再导入结晶池,继续风吹日晒就逐渐析出食盐来。海水晒盐是靠蒸发水分,海水进入贮水池,各成分基本不变,但在蒸发池中,随着水分的不断蒸发,溶剂不断减少,但溶质氯化钠的质量不变,只是浓度变大;达到饱和后继续蒸发,溶液中会析出氯化钠晶体,将晶体分离出去后剩下的溶液称为母液,它仍然是氯化钠的饱和溶液,利用其可生产出多种化工产品,因此海洋中蕴藏着丰富的资源。
【重点解析】
1.温度是影响固体物质溶解度的唯一外界因素,振荡、搅拌只能加快固体物质溶解速率,而不能改变固体溶解度。
2.溶解度曲线既能定性地反映固体的溶解度受温度影响而变化的趋势,也能表示某固态物质在某温度下的溶解度,还能用于比较同一温度不同溶质的溶解度的大小。比较溶解度大小必须指明温度,否则无法比较。
3.气体的溶解度受温度和压强的影响。温度一定,气体的溶解度随压强的增大而增大,随压强的减小而减小;压强一定,气体的溶解度随温度的升高而减小,随温度的降低而增大。
4.点的含义:四点:
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,该溶液是过饱和状态,有部分晶体析出;
④线下方的点表示:该温度下,该溶液是不饱和溶液。
溶质质量分数及配制溶液
溶质的质量分数、配制一定溶质质量分数的溶液
溶质的质量分数:是溶质质量与溶液质量之比。
1)溶质的质量分数=溶质质量/溶液质量 ×100%
2)饱和溶液中溶质的质量分数=溶解度÷(100g+溶解度)×100%
配制50g溶质质量分数为5%的蔗糖溶液:
1)实验用品:托盘天平、烧杯、玻璃棒、药匙、量筒(10mL、100mL)蔗糖。
2)实验步骤:
1] 计算:配制50g溶质质量分数为5%的蔗糖溶液所需要的溶质质量为50g×5%=2.5g,水的质量为50g-2.5g=47.5g。
2] 称量(量取):用托盘天平称量2.5g蔗糖倒入烧杯中,把水的密度近似地看作1g/cm3,用量筒量取47.5mL水。(思考:为什么不选用10mL的量筒呢?如果选用10mL的量筒,需要量取5次才能量取到所需的水,这样将会导致误差偏大。)
3] 溶解:把量好的水倒入盛有蔗糖的烧杯中,用玻璃棒搅拌,加速蔗糖的溶解。
4] 贮存:把配好的溶液装入试剂瓶中,盖好瓶塞并贴上标签,放到试剂柜中。
【重点解析】
溶质的质量分数一般用百分数表示;是溶质质量占溶液质量的百分比,而不是体积关系。
溶质的质量分数数学表示式中,溶质的质量是指被溶解的那部分溶质的质量,没有被溶解的那部分溶质的质量不能计算在内。
称量蔗糖时,要注意左物右码,规范使用托盘天平。如果砝码跟蔗糖左右颠倒(1g以下用游码),所配溶液就会变稀;量取水时,使用量筒要规范,读数要正确。如果俯视读数,所配溶液就会变浓。
配制溶液:例如:配制50g16%的氯化钠溶液
1] 步骤:
1> 计算;需要食盐8克;需要水42克;即42毫升。
2> 称量;用托盘天平称取食盐8g,用量筒量取42毫升水。
3> 溶解;先将食盐放入烧杯中,然后将量取的水加入,并用玻璃棒不断搅拌。
4> 装瓶存放;将配好的溶液放入试剂瓶中,注意标签(注明药品的名称和溶质质量分数)向外。
2] 总结思考:
1> 在配制过程中需要用到哪些实验仪器?托盘天平 、量筒、胶头滴管、烧杯、玻璃棒、细口瓶。
2>怎样加快食盐溶解?搅拌、加热、研细;
3] 误差分析:
1> 如果配制的溶液的溶质质量分数低于16%,可能的原因是什么?仰视取水;砝码缺损;食盐不纯;左物右码放反了,并且用了游码等。
2>如果配制的溶液的溶质质量分数大于16%呢?俯视取水;砝码生锈等。
3> 对溶质质量分数没有影响?装瓶存放时撒了一些溶液;左物右码放反了,但没用游码等。
溶液的稀释、浓缩
关于溶液稀释的计算:
1)溶液稀释前后,溶质的质量不变。
2)若设浓溶液质量为A g,溶质的质量分数为a%,加水稀释成溶质的质量分数为b%的稀溶液B g,则
A g×a%=Bg×b%(其中B=A+m水)
关于溶液浓缩(无溶质析出)的计算:
1)向原溶液中添加溶质:溶液增加溶质前后,溶剂的质量不变。增加溶质后,溶液中溶质的质量=原溶液中溶质的质量+增加的溶质的质量,而溶液的质量=原溶液的质量+增加的溶质的质量。若设原溶液质量为A g,溶质的质量分数为a%,加溶质Bg后变成溶质的质量分数为b%的溶液,则
Ag×a%+Bg=(A g+Bg)×b%。
2)将原溶液蒸发掉部分溶剂:溶液蒸发溶剂前后,溶质的质量不变。若设原溶液质量为A g,溶质的质量分数为a%,蒸发Bg水后变成溶质的质量分数为b%的溶液,则
Ag×a%=(Ag一Bg)×b%。
3)与浓溶液混合:混合后溶液的总质量等于两混合溶液的质量之和,混合后溶液中溶质质量等于两混合溶液的溶质质量之和。若设原溶液质量为 A g,溶质的质量分数为a%,浓溶液质量为B g,溶质的质量分数为b%,两溶液混合后得到溶质的质量分数为c%的溶液,则
Ag×a%+B g× b%=(Ag+Bg)×c%。
酸和碱
常见的酸和碱及化学性质
酸碱指示剂
遇到酸或碱时能发生特定的颜色变化,这类物质叫做酸碱指示剂,通常也简称指示剂。
常用的酸碱指示剂有紫色石蕊试液和无色酚酞试液,它们与酸、碱溶液作用时显示的颜色如下表:
【重点解析】
酸碱指示剂只能对溶液的酸碱性做出一个定性的推断,对溶液的酸碱性的强弱程度无法判断;
酸碱指示剂跟酸或碱溶液反应显示不同的颜色。变色的是指示剂,不是酸或碱溶液。
显酸性的溶液不一定是酸溶液,显碱性的溶液不一定是碱溶液。例如NaHSO4溶液显酸性,但不是酸;Na2CO3溶液显碱性,但它不是碱。
知识点二、几种常见的酸
酸:在溶液中解离出的阳离子全部是氢离子的化合物叫做酸。
盐酸、硫酸的物理性质及用途:
浓盐酸的特性:
浓盐酸具有挥发性。打开浓盐酸的试剂瓶,会观察到瓶口有白雾出现,那是因为挥发出的氯化氢气体与空气中的水蒸气接触,形成盐酸小液滴,故在开启的瓶口处形成白雾。盐酸具有挥发性所以应密封保存。
浓硫酸的特性:
1)浓硫酸的吸水性:浓硫酸具有强烈的吸水性。所以浓硫酸可以用来干燥某些气体,如氧气、氢气、二氧化碳等,但不能干燥氨气等碱性气体。浓硫酸具有吸水性所以应密封保存。浓硫酸溶于水时放出大量的热,所以稀释浓硫酸时,应将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并不断搅拌,使产生的热量迅速扩散;切不可把水倒入浓硫酸中。
2)浓硫酸的脱水性:浓硫酸能使蔗糖、淀粉、纤维素等物质失水碳化,并不是因为浓硫酸吸取了有机物内部所含有的水分(结晶水),而是把组成有机物成分里的氢、氧元素的原子按2∶1的比率(水的组成比)从有机物里夺取出来,形成硫酸的水合物,同时剩下有机物组成中的碳。对浓硫酸来说,它起了脱水作用,对有机物来说,则发生了碳化现象。
3)浓硫酸的腐蚀性:浓硫酸具有强烈的腐蚀性。它能夺取纸张、木材、皮肤(都由含碳、氢、氧等元素的化合物组成)里的水分,生成黑色的炭。所以使用浓硫酸时要格外小心,如果不慎将浓硫酸沾到皮肤或衣服上,应立即用大量的水冲洗,再涂上3%~5%的碳酸氢钠溶液。
酸的化学性质
酸在溶液中解离出的阳离子全部都是氢离子(H+),故不同的酸具有相似的化学性质,即酸的通性。
酸的化学性质可归纳为以下五点:
【重点解析】
1)与金属反应的酸不能用浓硫酸和硝酸(Fe、Al会发生钝化反应,在金属表面形成致密氧化膜阻止反应进行)。
2)含有金属离子(或NH4+ )和酸根离子的化合物叫做盐。例如:NaCl、BaCl2、Na2CO3等。
常见的碱
碱:在溶液中解离出的阴离子全部是氢氧根离子的化合物叫做碱。
氢氧化钠和氢氧化钙的物理性质、用途及制备原理:
【重点解析】
1)氢氧化钠固体易吸收空气中的水分而潮解,所以氢氧化钠固体要密封保存。利用这一性质,氢氧化钠固体可作氢气、氧气、一氧化碳等气体的干燥剂。
2)氢氧化钠固体有较强的腐蚀性。使用氢氧化钠必须十分小心,防止皮肤、衣服被它腐蚀;实验时最好戴防护镜,防止溶液溅到眼睛里;如果不慎沾到皮肤上,要用较多的水冲洗,再涂上硼酸溶液。
3)生石灰可以吸收水分并与水反应,所以可以作某些气体的干燥剂,它和氢氧化钠都是碱性干燥剂(它们的混合物叫碱石灰),可以干燥H2、O2、N2、NH3等气体,但不能干燥CO2、SO2、HCl等酸性气体。
碱的化学性质
氢氧化钠和氢氧化钙等碱在溶液中解离出的阴离子全部都是氢氧根离子( OH-),所以不同的碱具有相似的化学性质,即碱的通性。
碱的化学性质可归纳为以下四点:
【重点解析】
1)酸、碱溶于水形成溶液过程中会解离出自由移动的离子。酸具有相似的化学性质是因为酸溶液中都存在相同的氢离子;碱具有相似的化学性质是因为碱溶液中都存在相同的氢氧根离子。
2)只有可溶性的碱的溶液,才能使指示剂变色;不溶于水的碱(例如氢氧化镁、氢氧化铜等)不能使指示剂变色,也不能与非金属氧化物反应。
3)盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡皮塞。
4)因为在可溶性的酸、碱、盐的水溶液中存在自由移动的阴、阳离子,所以它们的水溶液均能导电。
酸和碱的中和反应
中和反应
概念:酸与碱作用生成盐和水的反应,叫做中和反应。
实质:酸溶液中的H+和碱溶液中的OH-结合生成了中性的水。表达式为:H+ + OH-=H2O。
现象:有些中和反应进行时有明显的现象,生成的盐以沉淀的形式析出;有些中和反应没有明显的实验现象,所以要判断中和反应是否发生或是否恰好完全反应需要借助酸碱指示剂。
【重点解析】
1.向滴有酚酞试液的氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸时,一定要用滴管慢慢滴入稀盐酸,并不断搅拌溶液,直到溶液颜色恰好变成无色为止,否则容易使稀盐酸过量。从指示剂的变色情况分析,当红色恰好变为无色时,溶液由碱性变为中性,因此,可以利用中和反应改变溶液的酸碱性。
2.注意理解中和反应的概念。生成盐和水的反应不一定是中和反应,例如:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O,生成盐和水但不是中和反应。
中和反应在实际中的应用
用于医药
(1)人的胃液呈酸性,当胃液的pH为0.9~1.5时,有助于食物消化。如果饮食过量时,胃会分泌出大量的胃酸,胃酸过多就会使人感到不适,这时医生就会让你口服某些含有碱性物质的药物,使碱和胃酸反应生成无毒的中性物质。俗语“烧心”其实是“烧胃”也就是胃酸过多了,一般服用小苏打或胃舒平,它们均可以降低胃酸的浓度,但一旦并发有胃溃疡或胃穿孔症状,那么用小苏打就不合适了,因为反应产生的二氧化碳会刺激胃粘膜,反而使胃酸分泌更多;气体的存在也有加剧胃穿孔的危险。氢氧化铝与胃酸反应不产生二氧化碳气体,同时生成具有收敛作用的氯化铝,治疗效果好一些:Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
(2)我们可能都被蚊虫叮咬过。被蚊虫叮咬后,叮咬处会很快肿成大包,这是因为蚊虫能在人的皮肤内分泌出蚁酸,从而使皮肤肿痛。若涂上一些含碱性物质的药水,就可减轻痛痒。例如涂牙膏、肥皂水或医用氨水等。
改变土壤的酸碱性
根据土壤的酸碱性和植物生长的需要,可以利用中和反应原理,向土壤中加入酸性或碱性物质,以调节土壤的酸碱性,把土壤的pH控制在适宜庄稼生长的范围之内,利于植物生长。例如:近年来由于空气污染造成酸雨,导致一些地方的土壤变成酸性,不利于作物生长,于是人们就将适量的熟石灰加入土壤,以中和酸性。
处理工厂的废水
工业生产过程中产生的污水,如果酸性或碱性超出环保部门的规定,必需进行处理,达标后才能排放。例如,当污水中的含酸量超标时,可以利用熟石灰进行中和处理。想一想为什么不用别的碱?除了降低成本的原因,还因为熟石灰的溶解度很小,能溶解在水中的量很少,即使施用过量,未反应的熟石灰也不会大量溶于水造成水的再次污染。用熟石灰中和含有硫酸的废水,其相关反应为: Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4+2H2O
【重点解析】
1)根据土壤的情况,可以利用中和反应,在土壤中加入酸性或碱性物质,以调节土壤的酸碱性,有利于植物的生长。
2)硫酸厂排放的污水中含有硫酸等杂质,可以用熟石灰进行中和处理。
3)服用某些碱性药物,可中和过多的胃酸,涂抹一些含碱性的物质(如氨水)的药水,可减轻蚊虫叮咬后所产生的痛痒感,但注意选择碱性物质时要选择弱碱,以防碱性物质腐蚀皮肤。
溶液酸碱度的表示方法—pH
溶液酸碱度:是指溶液的酸碱性强弱程度;
pH的取值范围:0~14:
pH7时,溶液显碱性,pH越大,碱性越强;
pH=7时,溶液显中性;
pH和溶液酸碱性:
测定溶液pH的方法:用玻璃棒蘸取待测溶液滴在pH试纸上,将试纸显示的颜色与标准比色卡对照便可知道待测溶液的pH值;
【重点解析】
1)pH是溶液中所含H+的浓度或OH-浓度大小的一种表示方法。溶液中H+浓度越大,酸性越强,pH越小;OH-的浓度越大,则碱性越强,pH越大;当溶液中H+浓度与OH-浓度相等时,则溶液的pH=7,呈中性;
2)碱性溶液中一定含有OH-,但不一定是碱的溶液;酸性溶液中一定含有H+,但不一定是酸的溶液;
3)不能直接将pH试纸浸入待测溶液中,因为用试纸直接蘸待测溶液会使待测溶液受到污染;
4)不能先用蒸馏水将pH试纸润湿,再向试纸上滴待测溶液。如果将试纸用蒸馏水润湿,则溶液就被稀释了,所测得的pH就不准确了;
5)用pH试纸测溶液的pH比较粗略,一般读数为整数。检验气体的酸碱性,可将试纸润湿后使用;
了解溶液酸碱度的意义
溶液的酸碱度对工农业生产和生命活动的影响是很大的,了解溶液的酸碱度有十分重要的意义;
主要表现为以下几方面:
科学实验及化工生产有许多反应必须有一定pH溶液中才能进行;
农作物一般适宜在pH接近或等于7的土壤中才能生长;
测定雨水的pH(酸雨的pH值小于5.6)能了解空气的污染程度;
测定人体内或排出的液体的pH,可以了解人的健康状况;
【重点解析】
正确区别酸碱性和酸碱度:酸碱性指溶液的酸性或碱性,可以用指示剂来鉴别,用石蕊或酚酞。酸碱度指溶液酸、碱性强弱的程度,可以用pH试纸来测定。
溶液的稀释与溶液pH的关系:
1] 酸性溶液pH小于7。向溶液中加入水,溶液的溶质质量分数减小,酸性减弱,溶液的pH增大,但不会增大到7(酸性溶液加水还是酸,不会变成中性,所以pH不会增大到7);
2] 碱性溶液pH大于7。向溶液中加入水,溶液的溶质质量分数减小,碱性减弱,溶液的pH减小,但不会减小到7(碱性溶液加水还是碱,不会变成中性,所以pH不会减小到7);
盐 化肥
生活中常见的盐
盐
盐的定义:含有金属离子(或NH4+ )和酸根离子的化合物叫做盐。例如:NH4Cl、BaCl2、Na2CO3等;
生活中常见的盐:
亚硝酸钠(NaNO2):是一种白色粉末,有咸味,溶于水显碱性,对人体有毒害,常用作防腐保鲜剂。我国曾发生过多次将工业用盐如亚硝酸钠误作食盐用于烹调而引起的中毒事件。
【重点解析】
1)“食盐是盐”,但“盐就是食盐”是错误的。要注意盐指一类物质,而不是特指食盐一种物质。食盐属于盐类。
2)碳酸钠(Na2CO3)俗名纯碱或苏打,属于盐类。Na2CO3溶于水后显碱性,故又称为纯碱,即“纯碱不是碱,属于盐”。
3)石灰石和大理石的主要成分是碳酸钙,它们都是混合物,碳酸钙属于纯净物。
粗盐的提纯
粗盐:含有较多杂质的氯化钠晶体叫做粗盐。通过晾晒海水或煮盐井水、盐湖水而得到的粗盐中含有较多的可溶性杂质(氯化镁、氯化钙、硫酸镁等)和不溶性杂质(泥沙等),可以通过溶解、过滤、蒸发、结晶等步骤来制取精盐。
粗盐提纯的步骤:
1)溶解:用托盘天平称取5.0g粗盐,用量筒量取10mL水,用药匙将粗盐逐渐加入盛有10mL水的烧杯里,边加边用玻璃棒搅拌,加到不再溶解为止。
2)过滤:过滤食盐水。
3)蒸发:将澄清的滤液倒入蒸发皿中,用酒精灯加热蒸发,待蒸发皿中出现较多的固体时停止加热,利用蒸发皿的余热使滤液蒸干。
4)计算产率:用玻璃棒把氯化钠固体转移到纸上,称量,计算产率。
【重点解析】
1)粗盐提纯过程中玻璃棒的作用:
1] 溶解时:用玻璃棒搅拌,加快粗盐的溶解速率。
2] 过滤时;玻璃棒起引流作用,防止液体外洒。
3] 蒸发时:用玻璃棒搅拌液体,防止液体局部温度过高,造成液滴飞溅。
4] 转移时;玻璃棒起到了转移固体的作用。
2)蒸发皿是可直接加热的仪器,蒸发时,倒入液体的体积不超过蒸发皿容积的2/3。
碳酸根离子(碳酸氢根离子)的检验
碳酸根离子的检验:含CO32-(HCO3-)的化合物,遇到酸会反应放出能使澄清的石灰水变浑浊的二氧化碳气体。利用此反应可以检验盐的组成中是否含有CO32-离子(或HCO3-)。
例如:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
2.实验操作:取样加入盐酸,将产生的气体通入澄清石灰水中,如澄清石灰水变浑浊,则样品中含有CO32-离子(或HCO3-)。
【重点解析】
1)组成里含有碳酸根离子的盐统称为碳酸盐,如Na2CO3、K2CO3、BaCO3、CaCO3等,它们与盐酸反应都会生成使澄清石灰水变浑浊的二氧化碳气体。
2)含有碳酸根离子的盐和某些物质反应生成不溶于水的固体,这一类反应有时也可以用来鉴别碳酸盐。
例如:Na2CO3 + Ca(OH)2=CaCO3↓+ 2NaOH
盐的化学性质
不同种类的盐其化学性质也有所不同。对于其共性总结如下表所示:
【重点解析】 盐与酸反应、盐与碱反应、盐与盐反应都属于复分解反应,盐与金属反应属于置换反应。
化学肥料
常见化肥的种类和作用
化肥:以化学和物理的方法制成的含有农作物生长所需营养元素(N、P、K等)的化学肥料简称为化肥。
常见化肥的种类、作用及缺乏时的表现:
常见化肥的物理性质:
【重点解析】
1.农作物所必需的营养元素有多种,其中氮、磷、钾需要量最大。因此氮肥、磷肥和钾肥是最主要的化学肥料。
2.复合肥料是指含有两种或两种以上营养元素的化肥。如KNO3含有钾元素和氮元素两种营养元素,属于复合肥料。
3.微量元素肥料主要有硼肥、锰肥、铜肥、锌肥、钼肥等,施用量较少,但植物缺少这些微量元素就会影响生长发育,减弱抗病能力。
化肥的鉴别
利用物理化学性质的不同初步区分常见化肥的方法:
氮肥的简易鉴别:
1)氮肥中的氨水是液态的,碳酸氢铵有强烈的刺激性气味,据此可直接将它们与其他的氮肥相区别。
2)其他常见氮肥可按下列步骤加以鉴别:
【重点解析】
1.氮肥中含有铵根的盐,称为铵盐,如NH4HCO3、NH4NO3 等,这类化肥又称为铵态氮肥。
2.铵态氮肥能与碱反应,放出氨气(氨气溶于水即为氨水,显碱性其pH大于7),氨气能使湿润的红色石蕊试纸变为蓝色。常用此法检验铵态氮肥。还说明这类氮肥不能与碱性物质混合使用。
化肥、农药的利弊及合理使用
利:化肥和农药对提高农作物的产量有重要作用。
弊:不合理使用化肥和农药,不仅难以实现增产效益,还会带来环境问题。
如造成对土壤、水源、大气的污染等。
使用化肥的注意事项:
【重点解析】
1.化肥与农家肥混合使用,可以改良土壤结构,减少化肥对土壤、水源等环境的不良影响。
2.草木灰(主要成分是K2CO3)水溶液呈碱性,不能淋雨或与铵盐混合使用,以免降低肥效。
化学与生活
营养物质 元素与人体健康
蛋白质
蛋白质:构成人体细胞的基本物质,是机体生长及修补受损组织的原料,也是人体不可缺少的营养物质。
一切重要的生命现象和生理功能都离不开蛋白质,可以说没有蛋白质就没有生命。蛋白质经水解最终生成各种氨基酸,所以氨基酸是组成蛋白质的基石。氨基酸不仅可以被氧化,放出供人体活动的热量,同时还会重新组成人体所需的各种蛋白质,维持人体的生长发育和组织更新。此外,调节生理机能的某些激素也是蛋白质,生物催化剂——酶的化学成分也是蛋白质,皮肤、毛发等也都是由蛋白质组成的。蛋白质是主要的生命基础物质之一,在人的生命活动中执行着各种功能,扮演着各种角色。
蛋白质在人的生命活动中执行着各种功能:
1)血红蛋白——人体内氧气的传输者
生命离不开氧气,人体内的血红蛋白是人类吸入氧气和呼出二氧化碳过程中的载体。但是空气中的污染物CO与血红蛋白的结合能力却特别强,是氧气的200倍。当CO浓度较大时,因CO与血红蛋白牢固结合,使其丧失输氧功能,会使人因缺氧而中毒,甚至窒息死亡。煤等燃料不完全燃烧时会生成CO,抽烟时吐出的烟气中也含有CO。
2)酶(一类重要的、特殊的蛋白质)——生命过程中的催化剂
在我们人体内进行着许多化学反应,这些反应的共同点是在温和的条件下进行,反应速率大,反应十分完全,且易于灵活控制,能够按环境的变化和身体的需要不断地加以调整。这一切都依靠一类特殊的蛋白质——酶来完成。
酶的催化作用具有以下特点:a.条件温和,不需加热;b.具有高效催化作用。酶催化的化学反应速率比普通催化剂高107~1013倍。c.具有高度的专一性。如蛋白酶只能催化蛋白质的水解反应,淀粉酶只对淀粉水解起催化作用,如同一把钥匙开一把锁。
酶在其他行业已得到广泛应用,如淀粉酶应用于食品、发酵等工业;蛋白酶用于医药等方面;酶还可用于疾病的诊断;在洗涤剂中加入酶可增强去污效果。酶还有其他许多重要的应用,科学家们将应用酶来解决当今世界三大问题之一的粮食问题。
蛋白质的变性:
羊毛衣物为什么不能用普通肥皂(呈碱性)洗涤呢?高温蒸煮,为什么能杀菌消毒呢?这是因为当蛋白质分子受某些物理因素(如高温、紫外线、超声波、高电压等)和化学因素(如酸、碱、有机溶剂、重金属盐等)的影响时,其结构会被破坏,导致其失去生物活性(称为蛋白质的变性)。
例如,在许多建筑材料、绝缘材料、家具、清洁剂、化妆品,香烟烟雾中都含有甲醛,均会成为居室的污染源,对人类的健康造成危害。制作动物标本的福尔马林的化学成分为甲醛(防腐剂福尔马林的主要成分)会与蛋白质中的氨基酸反应,使蛋白质分子结构发生变化,从而失去生物活性并发生凝固,所以用福尔马林制作的标本能长久保存。
【重点解析】
1.食物的成分主要有蛋白质、糖类、油脂、维生素、无机盐和水六大类,通常称为六大营养素。
2.蛋白质在人的生命活动中执行着各种功能,为了维持人的正常生命活动,我们必须注意防止有害物质(如甲醛、一氧化碳)对人的肌体蛋白质的侵害。
知识点二、糖类、油脂、维生素
糖类:是一种高能量的物质,是由碳、氢、氧元素组成的化合物,是生物生命活动中的主要能源,如淀粉、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖等。
糖类是动植物所需能量的重要来源,我们所需的能量中约有60%~70%来自糖类。淀粉在人体内经过酶的作用,与水发生一系列反应,最终变为葡萄糖,葡萄糖在酶的作用下经缓慢氧化转变为二氧化碳和水,同时放出热量,供肌体活动和维持恒定体温的需要。
油脂:是人体内重要的供能物质。每克油脂在人体内完全氧化时,放出39.3kJ的热量,比糖类多一倍,被称为人体内的燃料。它是维持生命活动的备用能源。
植物油脂通常呈液态,叫做油,动物油脂通常呈固态,叫做脂肪。
维生素:是维持生命的要素,是动物体和人类生命活动所必需的一类物质。例如,维生素C有防癌作用,它能促进人体生长发育,增强对疾病的抵抗力。许多维生素是人体自身不能合成的,一般都必须从食物中摄取。常见富含营养食物有水果和蔬菜;
【重点解析】
1.蛋白质、糖类、油脂、无机盐和维生素的营养功能及主要来源
能够给人体提供能量的营养素是:蛋白质、油脂和糖类。维生素不提供能量。营养素在人体中被氧化放出能量,如蛋白质18kJ/g、油脂39.3 kJ/g 。
3.常见的有害物质:①一氧化碳;②亚硝酸钠;③甲醇;④甲醛;⑤黄曲霉素;⑥重金属盐等。这些物质能损害人体健康。
知识点三、人体中的化学元素
人体的组成元素:
组成人体的元素约50多种。在诸多的化学元素中,有许多与人类生命活动密切相关,也是必不可少的。水是生命的源泉,是人体内含量最丰富的物质,那么人体含量最多的元素当然就是有着“生命元素”之称的氧元素了,其次,碳、氢、氮等元素在人体内的含量也较高。其质量分数大约分别为O—65%、C—18%、H—10%、N—3%,它们主要以糖类、油脂、蛋白质和维生素的形式存在,这4种元素占人体质量的96%。其余的元素在人体内主要以无机盐的形式存在,其含量虽不超过人体质量的4%,但却有着重要的作用。
人体中的常量元素:
1)一些常量元素在人体中的含量
2)钙对人体的作用
钙在人体中的存在:人体中所含的钙绝大部分都集中在骨骼和牙齿中。骨骼不仅是人体的重要支柱,而且在钙的代谢及维持钙的内循环稳定方面有重要作用。此外,软组织、细胞外液及血液中也含有一定量的钙离子,如果血液中没有钙离子,皮肤划破了血液便不易凝结。
人体缺少钙的症状:钙是人体必需元素,缺钙的主要症状是过敏、肌肉抽搐、痉挛,缺钙会引起高血压,造成动脉硬化,甚至会促成肠癌的发生。因此,人体必须每日摄入足量的钙,才能保证正常的生长发育及新陈代谢。
人体内钙的来源:人体内钙的来源主要靠饮食,深绿色的蔬菜、连骨带壳吃的小鱼小虾、豆类、骨粉中含钙较多,奶及奶制品中的钙可吸收率较高。
3)钠和钾对人体的作用
钠和钾是人体必需的金属元素。生物体是由细胞组成的,细胞膜对钠离子和钾离子并不是通行无阻的,细胞外面的钠离子的浓度比细胞内部的高100多倍,而细胞内部的钾离子的浓度却比细胞外面的高100多倍,这就是维持生命的重要环节。如果细胞内外的钠离子和钾离子的浓度变得一样,生命活动就要停止。
在人体内,钠主要以氯化钠的形式存在于细胞外液中,依靠氯化钠把一定量的水吸到细胞里来,使组织维持一定的水分,每人每天都要摄取一定的食盐以维持体内氯化钠的正常含量,但食盐的摄入量要适度。据称我国15岁以上的高血压患者多达1亿人,且高血压患者起因极有可能是在少儿时期食盐的摄入量过多。
钾是人体内重要的酶的激活剂,我们不必担心缺少钾,因为我们很容易从食物中获得所需要的钾。但有一点应该引起我们的注意,就是在菜汤中所含的钾离子比菜里还多。
人体中的微量元素:
1)人体内含有20多种非常重要的必需的微量元素,如铁、锌、硒、碘、氟等。
2)铁是血红蛋白的成分,一般血红蛋白质量的0.34%为铁,如经常不吃青菜、粗粮等,就很容易造成缺铁性贫血,只要改变饮食习惯,就可以避免。
3)锌对人体内的酶有着特有的作用,缺锌会影响人的生长发育。硒被称为神奇的元素,含有硒的有机分子能预防癌症和抗衰老等。
4)碘的主要功能是参与甲状腺素的构成,在缺碘地区,为预防甲状腺肿大,应经常吃含碘高的海带、紫菜等海产品,或食用加碘盐。
5)在人体必需元素中,人体对氟含量最为敏感,它对人体的安全范围比其他微量元素窄得多。氟在人体中主要分布在骨骼、牙齿、指甲和毛发中,氟的摄入量或多或少最先表现在牙齿上。但是我们必须注意,市场上出售的加氟牙膏,适用于缺氟地区,是否选用这种牙膏,最好听取卫生部门或牙医的建议。
此外,还有一些人体必需的微量元素,如铜、钴、铬等对人体的健康也很重要。而有些却对人体有害,如铝、铅、汞等。
【重点解析】
1.一些元素对人类健康的重要作用
2.科学饮食是保证人营养合理的最重要途径,如果人体所需的元素仅从食物中摄取还不足时,可通过食品添加剂和保健药剂来予以补充。即使是人体必需的元素,也要注意适宜的摄入量,摄入量过高或过低对人体健康都有不良影响。
3.我国居民膳食指南提倡每人每日食盐量应少于6克。对于有轻度高血压者,美国关于营养和人类需要委员会建议应控制在4克,这个标准对我国患有心脑血管病者也是适宜的。
有机合成材料
有机化合物
有机化合物(简称有机物):一般指含碳元素的化合物。如甲烷、乙醇、葡萄糖、淀粉、蛋白质等(不包括CO、CO2、H2CO3、碳酸盐及氰化物等)
有机物的共性:多数难溶于水、易溶于有机溶剂、熔点低、受热易分解,且容易燃烧、不导电。
有机高分子化合物:相对分子质量为几万到几百万的化合物,称为有机高分子化合物。
有机物结构的特点:
1)有机物分子中的碳原子可以互相连接起来,形成碳链或碳环。由于碳原子的排列方式不同,所表现出来的性质就不同。同一分子式往往表示多种结构不同的有机化合物,如C2H6O既可以表示C2H5OH(乙醇),又可以表示CH3-O-CH3(甲醚)。因此,有机物的数目非常庞大,其种类远远超过了无机物。
2)我们根据有机化合物的相对分子质量的大小,把它分为高分子和小分子。有机高分子化合物虽然相对分子质量很大(从几万到几十万,乃至几百万或更高),但通常许多有机高分子化合物的结构并不复杂,它们是由简单的结构单元(每个小分子)重复连接而成的。例如,聚氯乙烯分子就是由成千上万个氯乙烯分子聚合而成的高分子化合物,所以,有机高分子化合物也称聚合物。当小分子连接构成高分子时,有的形成很长的链状,有的由链状结成网状。结构不同,呈现出的性质也不同。
【重点解析】
1.组成有机物的元素除碳外,通常还有氢、氧、氯、氮和磷等元素。
2.化合物主要有两大类,除有机物外,还有一类组成里不含碳元素的化合物——无机化合物,如CaO、NaOH、H2SO4、NaCl等。
3.CO、CO2、H2CO3以及碳酸盐等物质虽然含有碳元素,但因它们的组成和性质跟无机化合物相似,所以仍把它们作为无机化合物。
有机高分子材料
有机高分子材料:
有机高分子材料有天然的(如棉花、羊毛和天然橡胶等)和人工合成的(如塑料、合成纤维和合成橡胶,就是我们通常所说的三大合成材料)。
有机合成材料的基本性质:
1)热塑性和热固性。链状结构的高分子材料(如装食品用的聚乙烯塑料)受热到一定温度范围时,开始软化,直到熔化成流动的液体,冷却后变成固体,再加热又可以熔化。这种性质就是热塑性。
网状结构的高分子材料一经加工成型就不会受热熔化,因而具有热固性,例如酚醛塑料(俗称电木)等。所以,电木插座破裂后无法进行热修补。
2)强度大。高分子材料的强度一般都比较大,例如,锦纶绳(又称尼龙绳)特别结实,用于制渔网、降落伞、轮胎等。
3)电绝缘性好。广泛应用于电器工业上,例如,制成电器设备零件、电线和电缆的护套等。
4)有的高分子材料还具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等性能,可用于某些有特殊需要的领域。
【重点解析】
合成有机材料一般具有强度大、电绝缘性好、耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等性能。但高分子材料也有不耐高温、易燃烧、易老化、废弃后不易分解等缺点。
三大合成材料
塑料:
塑料的品种很多,应用范围也很广泛,用途也各不相同。下表列出几种常见塑料的性能和用途。
合成纤维:
棉花、羊毛、木材和草类的纤维都是天然纤维。
利用石油、天然气、煤和农副产品作原料经一系列化学反应制成的是合成纤维。
涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶在合成纤维中被称为“六大纶”。它们都具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不发霉、不怕虫蛀、不缩水等优点,但它们的吸水性和透气性较差。它们除了供人类穿着外,在生产和国防上也有很多用途。例如,锦纶可制衣料织品、降落伞绳、轮胎、缆绳和渔网等。
合成橡胶:
合成橡胶是制造飞机、军舰、汽车、拖拉机、收割机、医疗器械等所必需的材料。
与天然橡胶相比,合成橡胶具有高弹性、绝缘性、耐油和耐高温等性能。
【重点解析】
某些纤维燃烧现象比较:
“白色污染”及环境保护
“白色污染”:废弃的难降解塑料制品所带来的环境污染称为“白色污染”。
“白色污染”:最严重的是食品包装袋、原料包装袋的废弃物。由于它们是一种不能被微生物分解的材料,因而造成的危害很大。塑料制品除少数回收利用外,大部分被焚烧,产生大量的有毒气体,污染大气,危害健康;残留在土壤中的塑料制品难以分解,使土壤板结,耕种困难;“白色污染”也会造成海洋环境的污染。另外,塑料制品易被动物误食,使动物染病或死亡。
【重点解析】
减少“白色污染”的措施:
1.减少使用不必要的塑料制品,如用布袋代替塑料袋等。
2.重复使用某些塑料制品如塑料餐盒等。
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。
类型
写法
读法
举例
两原子型
氧化物:氧元素在右边,其他元素在左边。
金属元素与非金属元素组成的化合物:金属在左,非金属在右。
从后往前读作“某化某”读出每种元素的原子个数,个数为1,一般不读
MgO氧化镁 P2O5 五氧化二磷
NaCl氯化钠 MgCl2氯化镁
多原子型
原子团一般在右边,其他元素在左边
以原子团命名;以中心原子命名
NaOH氢氧化钠 H2SO4硫酸
Na2CO3碳酸钠
+1价
K、Na、Ag、H、NH4
-1价
F、Cl、I、OH、NO3
+2价
Ca、Mg、Ba、Zn、Cu
-2价
O、S、SO4、CO3
原子团的化合价
化合价
离子
表示方法
用+1,+2,-1,-2……表示,标在元素符号正上方
(“1”不能省略)
用+,2+,-,2-……表示,
标在元素符号右上角(“1”省略)
实例
K+ Mg2+ S2-
联系
同种元素(或原子团)的化合价和离子的电荷,通常数值相等,位置不同,正负号写法不同
计算物质的相对分子质量
Fe2O3的相对分子质量=56×2+16×3=160
计算组成物质的各元素质量比
Fe2O3中各元素的质量比是:铁元素:氧元素=(56×2):(16×3)=7:3
计算物质中某元素的质量分数
Fe2O3中Fe的质量分数=[56×2/(56×2+16×3)]×100%=(112/160)×100%=70%
计算一定量化合物中某元素的质量
例:50吨Fe2O3 中含铁元素多少吨?解:[50吨×56×2/(56×2+16×3)]×100%=50吨×70%=35吨(答略)
含 义
实例(S+O2 SO2)
表示反应物、生成物以及反应条件
反应物是硫、氧气,生成物是二氧化硫,反应条件是点燃
表示反应物、生成物之间的质量关系(即质量比)
S + O2 SO2
32 : 32 : 64
表示反应物、生成物之间的粒子数关系(粒子个数比)
S + O2 SO2
1 : 1 : 1
量筒
试管
试管架
试管夹
烧杯
托盘天平
酒精灯
胶头滴管
滴瓶
铁架台
集气瓶
广口瓶
细口瓶
锥形瓶
玻璃棒
漏斗
分液漏斗
长颈漏斗
燃烧匙
药匙
坩埚钳
坩埚
研钵
试管刷
蒸发皿
冷凝管
水槽
圆底烧瓶
平底烧瓶
蒸馏烧瓶
洗气瓶
干燥管
石棉网
橡胶塞和玻璃导管
主要用途
注意事项
用作少量试剂的反应容器,还可以进行少量物质的溶解或配制少量溶液,在常温或加热时使用
①装液体不超过试管容积的1/2,如需加热则不超过1/3;加热时需要试管夹,且要预热使其受热均匀,外壁要干燥,防止炸裂;
②加热后不能骤冷,防止炸裂;
③手拿试管要用拇指、食指和中指拿住离管口约1/3处
用于夹持试管进行简单的加热实验
夹持试管时,试管夹要由试管底部往上套并夹持离管口约1/3处;手应该拿长柄的一端,同时防止烧损和腐蚀
用于搅拌(加速溶解或受热均匀)、过滤,也可蘸取少量溶液
常用作“引流”、“搅拌”工具
常见的加热工具
①酒精量不应超过灯壶容积的,不得少于;②严禁向燃着的酒精灯内添加酒精;③加热时,应使用外焰;④禁止用燃着的酒精灯去引燃另一只酒精灯;⑤熄灭酒精灯时,必须用灯帽盖灭,不可用嘴吹灭
①胶头滴管用于吸取或滴加少量液体
②滴瓶用于盛放液体药品
①使用过程中,胶头滴管不能平放或倒置,防止液体进入胶头内
②滴加液体时,管口不能伸入容器内接触器壁,要把滴管竖直悬空在容器正上方
③使用后,一般的滴管应及时洗涤干净;与滴瓶配套使用的滴管不要清洗
①固定和支持各种仪器
②用于过滤、加热等
装仪器的顺序是:由下到上,由左到右
①配制溶液
②可用作较大量试剂的反应容器,在常温或加热时使用
①加热时应垫上石棉网使其受热均匀,且外部擦干;
②反应液体不超过容积的2/3,加热时液体不超过容量的1/2;
③搅拌时玻璃棒不可触及杯壁和杯底;
用于量取一定量的液
①量筒没有零刻度线,最大刻度在上方
②读数时,应将量筒放置平稳,并使视线与液体凹液面的最低处保持水平
③不能量取温度过高的液体,不能加热
④不能用作反应容器或用于配制溶液
①收集或贮存少量气体
②也可用于进行气体间相互反应或固体物质在气体中的燃烧
①瓶口平面磨砂,瓶口内侧不磨砂(与毛玻璃配套使用)
②燃烧反应有固体生成时,瓶底加少量水或铺少量细沙
③不能加热
蒸发皿(直接加热)
用于少量溶液的蒸发、浓缩和结晶
①取、放时应使用坩埚钳,不可用手直接拿;②蒸发溶液时注意及时搅拌,以防液体局部受热,四处飞溅;
托盘天平
称量质量
①称量时“左物右码”;精确度为0.1 g;
②应用镊子夹取砝码
普通漏斗
用于过滤或向小口容器里加液体
①过滤时注意一贴、二低、三靠;
②过滤时要用玻璃棒引流
长颈漏斗
注入液体
长颈漏斗的下端管口要插入液面以下,形成液封,避免产生的气体从长颈漏斗口逸出
分液漏斗
注入液体
分液漏斗的下端管口不必插入液面以下,可控制液体的滴加量和滴加速度
常见意外事故
处理方法
洒在桌面上的酒精燃烧
立即用湿布或沙子盖灭
浓酸沾到衣服或皮肤上
立即用大量水冲洗,然后再涂上3%~5%的碳酸氢钠溶液
浓碱沾到衣服或皮肤上
立即用大量水冲洗,然后再涂上硼酸溶液
稀酸或稀碱溅到眼睛里
立即用水冲洗,边洗边眨眼睛,不可用手揉眼睛,必要时请医生治疗
实验步骤
实验现象
解释和结论
点
燃
前
观察蜡烛
乳白或红色圆柱状的固体,具有轻微的气味
蜡烛因加入颜料而呈现各种颜色
用指甲划蜡烛
划出刻痕
石蜡较软,硬度较小
从蜡烛上切下一块并放入水中
浮在水面上
密度比水小,难溶于水
燃
烧
过
程
中
在空气中,点燃蜡烛
蜡烛燃烧有明亮火焰,稍有黑烟,放出热量。火焰分三层:最里面的火焰较暗,第二层稍明亮,最外层火焰呈黄色,火焰明亮
三层火焰从内到外称为焰心、内焰、外焰,外焰中石蜡气体与空气充分接触,燃烧最充分。黑烟是石蜡未充分燃烧产生的炭粉
取一根火柴,迅速平放在蜡烛火焰中,约 1s—2s取出
处于火焰最外层的两端先变黑,第二层次之,里层变黑最慢
外层火焰温度最高,第二层次之,焰心温度最低,应用外焰进行加热
熄
灭
后
吹灭蜡烛
有一缕白烟产生
石蜡蒸气遇冷形成石蜡固体小颗粒
用火柴点燃刚熄灭时的白烟
白烟可以燃烧并再次点燃蜡烛
石蜡具有可燃性
实验操作
实验现象
实验结论
在蜡烛火焰上方罩一个冷而干燥的小烧杯
烧杯内壁有水珠产生
蜡烛燃烧有水生成
将上述烧杯取下来正放,迅速往烧杯中倒入少量澄清石灰水,振荡
澄清石灰水变浑浊
蜡烛燃烧有二氧化碳生成
实验步骤
实验现象
实验结论
步骤1.用排水法收集两瓶呼出的气体,再收集两瓶空气,闻气味
两种气体均没有气味
空气与人呼出的气体均没有气味
步骤2.取一瓶空气与一瓶刚收集的人呼出的气体,分别滴入澄清石灰水
盛空气的集气瓶内石灰水没有变浑浊,盛呼出气体的集气瓶内石灰水变浑浊
呼出的气体中含有较多的二氧化碳气体
步骤3.用燃着的木条分别插入盛空气与呼出的气体的集气瓶中
呼出的气体中小木条火焰先熄灭
呼出的气体中含氧气较少
步骤4.取一块干燥的玻璃片对着呼气,并与放在空气中另一块玻璃片比较
对着呼气的玻璃片上形成水雾
呼出的气体中含水蒸气较多
气体
氮气(N2)
氧气(O2)
稀有气体(氦气、氖气、氩气等)
二氧化碳(CO2)
其他气体和杂质
占空气总体积的比例
78%
21%
0.94%
0.03%
0.03%
污染空气的物质
①粉尘;②有害气体(二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、臭氧、硫化氢等)
污染物的主要来源
①矿物燃烧;②工厂的废气;③汽车排放的尾气等
空气污染的危害
①损害人体的健康;②影响作物生长;③破坏臭氧层;④形成酸雨(雨水pH值<5.6称为酸雨)
空气污染的防治
①用清洁能源;②工厂废气经过处理后再排放;③使燃料充分燃烧;④对化石燃料进行脱硫处理;⑤积极植树、造林、种草等
反应物
条
件
反应现象
化学反应的文字表达式
在空气中燃烧
在氧气中燃烧
反应后
木炭和氧气
点
燃
持续红热,放出热量
剧烈燃烧,发出白光,放出热量
生成使澄清石灰水变浑浊的气体
碳+氧气二氧化碳
硫磺和氧气
发出微弱的淡蓝色火焰,放出热量
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
硫+氧气二氧化硫
红磷和氧气
发出黄色火焰,放出热量
发出耀眼的白光,放出热量
产生大量白烟
磷+氧气五氧化二磷
铁丝和氧气
灼烧至红热,离火后迅速变凉(不能燃烧)
剧烈燃烧,火星四射,放出热量
生成黑色固体
铁+氧气四氧化三铁
名称
金刚石
石墨
C60
外观
无色透明、正八面体形状的固体,仔细琢磨后有璀璨夺目的光泽
深灰色不透明的细鳞片状的固体,有金属光泽
C60分子形状似足球
导电性
几乎不导电
良好
几乎不导电
硬度
天然存在的最硬的物质
质软(最软的矿物之一)
质脆
导热性
良好
良好
很差
用途
钻头、刻刀、装饰品等
电极、铅笔芯、润滑剂等
制备新材料、超导材料等
气体名称
氧气
二氧化碳
反应原理
过氧化氢催化分解或高锰酸钾受热分解分解氯酸钾
大理石(或石灰石)与稀盐酸反应
化学方程式
2H2O22H2O+O2↑
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
2KClO32KCl+3O2↑
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
发生装置
(注意:加热高锰酸钾制氧气时,试管口处要放一小团棉花)
收集装置
检验方法
将带火星的木条伸入集气瓶内,木条复燃
通入澄清的石灰水,石灰水变浑浊
验满方法
将带火星的木条靠近集气瓶口,木条复燃,则证明满了
将燃着的木条靠近集气瓶口,木条熄灭,则证明满了
实验操作
现象
解释
实验1
分别将蘸有酒精、水的小棉花球放到酒精灯上加热片刻
蘸酒精的棉花立即烧起来,而蘸水的小棉花球不会燃烧
酒精具有可燃性,而水不具有可燃性
实验2
用透明的玻璃杯罩住燃烧的小蜡烛,观察小蜡烛燃烧情况
蜡烛火焰逐渐变暗,最后熄灭
烧杯中氧气含量不断变小,最后氧气被完全消耗
实验3
将一根小木条和一小块煤置于同一酒精灯上加热
小木条很容易烧起来,而小煤球很难燃烧起来
使小木条发生燃烧需要的温度较低,而使小煤块燃烧需要的温度比较高
污染类型
污染因素
温室效应
碳经燃烧反应转化为二氧化碳等,进入空气中导致空气中二氧化碳浓度增大,从而导致全球气温升高
热污染
火力发电厂发电剩余的“余热”被排放到河流中,使局部水域水温上升,影响水生物的生存甚至死亡
大气污染
化石燃料燃烧产生的烟、CO、SO2、NO2等污染物被排放到大气中,不仅影响空气的质量,而且氮和硫的氧化物溶解于雨水中形成酸雨。酸雨不仅影响自然环境,而且影响了生态
名称
酒精(乙醇)
氢气
化学式
C2H5OH
H2
燃烧反应
C2H5OH+3O22CO2+3H2O
2H2+O22H2O
特点
燃烧产物基本上不污染环境,可做内燃机等的燃料
燃烧产物无污染,是最清洁的燃料
来源
高粱、玉米和薯类经发酵、蒸馏可制得酒精,为可再生能源
氢气可由分解水得到,目前制取成本高,贮存困难,作为燃料暂不能广泛使用
铁
铝
镁
反应现象
在氧气中,点燃,剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成黑色固体
在空气中,常温下,铝表面变暗(生成一层致密氧化膜)
在空气中,点燃,剧烈燃烧,发出耀眼白光,生成白色固体
化学方程式
3Fe+2O2Fe3O4
4Al+3O2=2Al2O3
2Mg+O22MgO
反应特征
都是氧化反应,生成金属氧化物,且都属于化合反应
铁丝
铝丝
铜丝
反应现象
稀盐酸
铁丝表面产生少量气泡,溶液由无色变成浅绿色
铝丝表面产生大量气泡,溶液颜色没有变化
没有明显现象(不反应)
稀硫酸
铁丝表面产生少量气泡,溶液由无色变成浅绿色
铝丝表面产生大量气泡,溶液颜色没有变化
没有明显现象(不反应)
化学方程式
稀盐酸
Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
稀硫酸
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑
讨论
①上述方程式的特点是一种单质与一种化合物反应,生成另一种单质与另一种化合物,属于置换反应类型
②根据铜与酸不反应,铁反应较不剧烈,而铝反应现象最剧烈,可初步推断,三种金属的活动性由强到弱依次是:Al>Fe>Cu
③Fe与酸反应,生成的是氯化亚铁(FeCl2)、硫酸亚铁(FeSO4),而不是氯化铁(FeCl3)、硫酸铁(Fe2(SO4)3)
铁丝浸入硫酸铜溶液
铝丝浸入硫酸亚铁溶液
铜丝浸入硫酸铝溶液
反应
现象
铁丝表面有光亮的红色物质析出,溶液由蓝色变成浅绿色
铝丝表面有黑色物质析出,溶液由浅绿色变成无色
没有明显现象(不反应)
化学方
程式
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
2Al+3FeSO4=Al2(SO4)3+3Fe
讨论
①上述方程式的特点是一种单质与一种化合物反应,生成另一种单质与另一种化合物,属于置换反应类型
②由铝能置换出铁,铁能置换出铜,可推断三种金属的活动性由强到弱依次是:Al>Fe>Cu
③铜不能与硫酸铝溶液反应,是因为铜的金属活动性比铝弱
金属矿物
赤铁矿
黄铁矿
菱铁矿
铝土矿
黄铜矿
辉铜矿
主要成分
Fe2O3
FeS2
FeCO3
Al2O3
CuFeS2
Cu2S
原料
铁矿石、焦炭、石灰石等
反应原理
在高炉中焦炭的作用是提供热量(碳和氧气反应生成二氧化碳,放热),二氧化碳和碳反应生成还原剂一氧化碳。C+CO2 2CO Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 (考试原理写这条)
主要设备
高 炉
20℃溶解度/g
>10
10~1
1~0.01
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