一、化學(xué)基本概念

1. 物質(zhì)的變化2：

• 物理變化：沒有新物質(zhì)生成的變化。例如，水的三態(tài)變化、玻璃破碎等。

• 化學(xué)變化：有新物質(zhì)生成的變化。例如，鐵生銹、燃燒等。化學(xué)變化常伴隨有發(fā)光、發(fā)熱、變色、產(chǎn)生氣體、生成沉淀等現(xiàn)象。

2. 物質(zhì)的性質(zhì)2：

• 物理性質(zhì)：不需要經(jīng)過化學(xué)變化就能表現(xiàn)出來的性質(zhì)，如顏色、狀態(tài)、氣味、密度、硬度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解性、揮發(fā)性等。

• 化學(xué)性質(zhì)：需要經(jīng)過化學(xué)變化才能表現(xiàn)出來的性質(zhì)，如可燃性、助燃性、氧化性、還原性、穩(wěn)定性、酸堿性等。

3. 化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器2：

• 反應(yīng)容器：可直接受熱的有試管、蒸發(fā)皿、燃燒匙、坩堝等；能間接受熱的有燒杯、燒瓶（加熱時(shí)需加石棉網(wǎng)）。

• 存放藥品的儀器：廣口瓶（固體）、細(xì)口瓶（液體）、滴瓶（少量液體）、集氣瓶（氣體）。

• 其他儀器：鐵架臺（帶鐵夾）、酒精燈、試管夾、玻璃棒、漏斗、長頸漏斗、分液漏斗等。

二、空氣

1. 空氣的組成：按體積分?jǐn)?shù)計(jì)算，氮?dú)饧s占 78%，氧氣約占 21%，稀有氣體約占 0.94%，二氧化碳約占 0.03%，其他氣體和雜質(zhì)約占 0.03%2。

2. 氧氣的性質(zhì)：

• 物理性質(zhì)：無色無味的氣體，密度比空氣略大，不易溶于水。

• 化學(xué)性質(zhì)：比較活潑，具有氧化性，能支持燃燒，與多種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。例如，鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，化學(xué)方程式為： 。

3. 氮?dú)獾男再|(zhì)和用途：

• 物理性質(zhì)：無色無味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水。

• 化學(xué)性質(zhì)：不活潑，一般情況下不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。

• 用途：常用作保護(hù)氣，如焊接金屬時(shí)用氮?dú)獗Ｗo(hù)；液氮可用于醫(yī)療手術(shù)、制冷劑等。

4. 稀有氣體的性質(zhì)和用途：

• 物理性質(zhì)：無色無味的氣體，通電時(shí)會發(fā)出不同顏色的光。

• 化學(xué)性質(zhì)：很不活潑。

• 用途：可用于制作霓虹燈、航標(biāo)燈等；氦氣可用于填充氣球等。

三、氧氣的制取

1. 實(shí)驗(yàn)室制法3：

• 查：檢查裝置的氣密性，方法是先把導(dǎo)管一端浸入水里，再把兩手緊貼容器的外壁，如果導(dǎo)管口有氣泡冒出，則氣密性良好。

• 裝：將藥品裝入試管，在試管中裝入少量高錳酸鉀，并在試管口放一團(tuán)棉花，以防止加熱時(shí)，生成的氣體把試管內(nèi)的固體帶到導(dǎo)管中，堵塞導(dǎo)管。

• 定：將試管固定在鐵架臺上，鐵夾夾在離試管口約 1/3 處，試管口要略向下傾斜，防止冷凝后的水倒流至受熱的試管底部，使試管破裂。

• 點(diǎn)：先預(yù)熱，后對藥品加熱，先讓試管均勻受熱，然后對準(zhǔn)藥品部位用外焰加熱。

• 收：收集氧氣，排水法收集氣體時(shí)，要等到導(dǎo)管口有均勻、連續(xù)的氣泡放出時(shí)用排水法進(jìn)行收集，收集滿的集氣瓶瓶口應(yīng)蓋上玻璃片，正放在桌上。

• 撤離：收集完畢，將導(dǎo)管撤離水槽。

• 熄：熄滅酒精燈，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)先將導(dǎo)管撤離水槽，最后熄滅酒精燈，目的是防止水沿著導(dǎo)管進(jìn)入試管，引起炸裂。

• 高錳酸鉀制取氧氣：反應(yīng)原理為  ，實(shí)驗(yàn)器材有鐵架臺（帶鐵夾）、酒精燈、試管（帶橡皮塞）、導(dǎo)管、集氣瓶、水槽等。實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)如下：

• 氯酸鉀制取氧氣：反應(yīng)原理為  ，需要注意的是，二氧化錳在該反應(yīng)中作為催化劑，能加快反應(yīng)速率，但本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后不變。

• 過氧化氫制取氧氣：反應(yīng)原理為  ，該反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，操作簡便。

2. 工業(yè)制法：工業(yè)上通常利用液態(tài)空氣的分離來制取氧氣，屬于物理變化。

四、水

1. 水的組成：通過電解水實(shí)驗(yàn)可以證明水是由氫元素和氧元素組成的。電解水的化學(xué)方程式為： ，正極產(chǎn)生氧氣，負(fù)極產(chǎn)生氫氣，氫氣和氧氣的體積比約為 2:1 4。

2. 水的凈化：

• 沉淀：使水中的不溶性雜質(zhì)沉淀到水底。

• 過濾：把不溶于水的固體物質(zhì)與水分離。

• 吸附：利用活性炭的吸附性，除去水中的色素和異味。

• 消毒：常用的消毒劑有氯氣、二氧化氯等，能殺死水中的細(xì)菌和病毒。

3. 硬水和軟水：

• 定義：含有較多可溶性鈣、鎂化合物的水叫硬水；不含或含較少可溶性鈣、鎂化合物的水叫軟水。

• 鑒別方法：加入肥皂水，產(chǎn)生泡沫較多的是軟水，產(chǎn)生泡沫較少且有浮渣的是硬水。

• 硬水的軟化方法：生活中常用煮沸的方法，實(shí)驗(yàn)室中常用蒸餾的方法。

五、化學(xué)式與化合價(jià)

1. 化學(xué)式：用元素符號表示純凈物組成及原子個(gè)數(shù)的式子叫做化學(xué)式。例如，水的化學(xué)式為  ，氧氣的化學(xué)式為  ，二氧化碳的化學(xué)式為  等 3。

2. 化學(xué)式的意義（以  為例）3：

• 宏觀意義：表示水這種物質(zhì)；表示水是由氫元素和氧元素組成的。

• 微觀意義：表示一個(gè)水分子；表示一個(gè)水分子是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成的。

3. 化合價(jià)：元素的化合價(jià)是元素的原子在形成化合物時(shí)表現(xiàn)出來的一種性質(zhì)。化合價(jià)有正價(jià)和負(fù)價(jià)之分，在化合物中，各元素正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零。例如，在氯化鈉（）中，鈉元素的化合價(jià)為 +1 價(jià)，氯元素的化合價(jià)為 -1 價(jià)。常見元素的化合價(jià)口訣：一價(jià)氫氯鉀鈉銀，二價(jià)氧鈣鋇鎂鋅，三鋁四硅五氮磷，二三鐵，二四碳，二四六硫都齊全，銅汞二價(jià)最常見。

六、化學(xué)方程式

1. 定義：用化學(xué)式來表示化學(xué)反應(yīng)的式子叫做化學(xué)方程式。

2. 意義：

• 質(zhì)的方面：表示反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件。例如， 表示碳和氧氣在點(diǎn)燃的條件下反應(yīng)生成二氧化碳。

• 量的方面：表示反應(yīng)物和生成物之間的質(zhì)量比。例如，在上述反應(yīng)中，每 12 份質(zhì)量的碳與 32 份質(zhì)量的氧氣完全反應(yīng)，生成 44 份質(zhì)量的二氧化碳。

3. 書寫原則：

• 必須以客觀事實(shí)為基礎(chǔ)，不能憑空臆造不存在的物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。

• 要遵守質(zhì)量守恒定律，等號兩邊各原子的種類和數(shù)目必須相等。

4. 書寫步驟：

• 寫：寫出反應(yīng)物和生成物的化學(xué)式。

• 配：配平化學(xué)方程式，使等號兩邊各原子的種類和數(shù)目相等。

• 注：注明反應(yīng)條件，如點(diǎn)燃、加熱（用 “” 表示）、催化劑等；如果生成物中有氣體或沉淀，要在氣體或沉淀的化學(xué)式右邊分別標(biāo)注 “↑” 或 “↓”。

七、碳和碳的氧化物

1. 碳的幾種單質(zhì)4：

• 金剛石（）：是自然界中最硬的物質(zhì)，可用于制鉆石、刻劃玻璃、鉆探機(jī)的鉆頭等。

• 石墨（）：是最軟的礦物之一，有優(yōu)良的導(dǎo)電性、潤滑性。可用于制鉛筆芯、干電池的電極、電車的滑塊等。

• 無定形碳：主要有焦炭、木炭、活性炭、炭黑等。活性炭、木炭具有強(qiáng)烈的吸附性，可用于吸附色素、異味等；焦炭用于冶鐵；炭黑加到橡膠里能夠增加輪胎的耐磨性。

• ：是一種由 60 個(gè)碳原子構(gòu)成的分子，形似足球，性質(zhì)很穩(wěn)定。

2. 單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)4：

• 完全燃燒（氧氣充足），生成二氧化碳，化學(xué)方程式為  。

• 不完全燃燒（氧氣不充足），生成一氧化碳，化學(xué)方程式為  。

• 常溫下的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定：碳原子的最外層有 4 個(gè)電子，既不容易得電子，也不容易失去電子，因此常溫下碳的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定。例如，檔案材料一般用碳素墨水書寫、古代書畫歷經(jīng)百年也安然無恙、木質(zhì)電線桿埋入地下部分用火燒焦可防腐都是利用這個(gè)原理。

• 可燃性：

• 還原性：例如，碳還原氧化銅的化學(xué)方程式為  （置換反應(yīng)），現(xiàn)象是黑色粉末逐漸變成光亮紅色，澄清的石灰水變渾濁。

3. 二氧化碳（）4：

• 一般情況下，不能燃燒，也不支持燃燒。

• 與水反應(yīng)生成碳酸，化學(xué)方程式為  ，碳酸能使紫色石蕊溶液變紅。

• 與堿反應(yīng)，如與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水，化學(xué)方程式為  ，這個(gè)反應(yīng)常用于檢驗(yàn)二氧化碳。

• 物理性質(zhì)：無色無味的氣體，密度比空氣大，能溶于水。

• 化學(xué)性質(zhì)：

• 用途：滅火、人工降雨、作氣體肥料、制碳酸飲料等。

4. 一氧化碳（）：

• 可燃性：燃燒時(shí)產(chǎn)生藍(lán)色火焰，化學(xué)方程式為  。

• 還原性：例如，一氧化碳還原氧化銅的化學(xué)方程式為  。

• 毒性：能與人體血液中的血紅蛋白結(jié)合，使血紅蛋白失去運(yùn)輸氧氣的能力，從而導(dǎo)致人體缺氧中毒。

• 物理性質(zhì)：無色無味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水。

• 化學(xué)性質(zhì)：

八、燃燒與滅火

1. 燃燒的條件（缺一不可）4：

• 可燃物。

• 氧氣（或空氣）。

• 溫度達(dá)到著火點(diǎn)。

2. 滅火的原理（只要消除燃燒條件的任意一個(gè)即可）4：

• 消除可燃物。

• 隔絕氧氣（或空氣）。

• 降溫到著火點(diǎn)以下。

3. 影響燃燒現(xiàn)象的因素：可燃物的性質(zhì)、氧氣的濃度、與氧氣的接觸面積等 4。

4. 爆炸：可燃物在有限的空間內(nèi)急速燃燒，氣體體積迅速膨脹而引起爆炸。一切可燃性氣體、可燃性液體的蒸氣、可燃性粉塵與空氣（或氧氣）的混合物遇火種均有可能發(fā)生爆炸 4。

九、燃料及其利用

1. 三大化石燃料：煤、石油、天然氣（混合物、均為不可再生能源）4：

• 煤：“工業(yè)的糧食”（主要含碳元素）；煤燃燒排放的污染物有 、（引起酸雨）、、煙塵等。