一、 物质的构成和分类
1. 物质的微观构成
物质由分子、原子、离子构成。分子是保持物质化学性质的最小微粒,原子是化学变化中的最小微粒;原子由原子核(质子、中子)和核外电子构成,质子数等于核外电子数,因此原子呈电中性。离子分为阳离子(失去电子,带正电)和阴离子(得到电子,带负电)。
元素是具有相同质子数(即核电荷数)的一类原子的总称,元素的种类由质子数决定。元素符号既可以表示一种元素,也可以表示这种元素的一个原子,部分元素符号还能表示对应的单质,比如Fe、C。
2. 物质的宏观分类
物质分为纯净物和混合物,纯净物由一种物质组成,混合物由两种或两种以上物质混合而成。纯净物又分为单质和化合物,单质是由同种元素组成的纯净物,化合物是由不同种元素组成的纯净物。
氧化物是由两种元素组成且其中一种是氧元素的化合物;酸、碱、盐属于化合物中的重要类别,酸在水溶液中解离出氢离子和酸根离子,碱解离出金属离子(或铵根离子)和氢氧根离子,盐解离出金属离子(或铵根离子)和酸根离子。
二、 化学用语
1. 元素符号
书写规则为“一大二小”,比如H、Cu、Mg,熟记前20号元素的名称和符号是基础。
2. 化学式
用元素符号和数字表示物质组成的式子,书写时要遵循化合价规则:化合物中各元素正负化合价的代数和为零。单质的化学式书写相对简单,金属、固态非金属(除碘外)和稀有气体直接用元素符号表示,气态非金属单质一般在元素符号右下角加数字,比如 氧气(O₂)、氮气(N₂)、硫酸(H₂SO₄)、乙醇(C₂H₅OH)…。
3. 化学方程式
用化学式表示化学反应的式子,书写需遵循两个原则:一是以客观事实为依据,二是遵守质量守恒定律。书写步骤为“写、配、标、注”,即写出反应物和生成物的化学式,配平化学方程式,标注反应条件,注明生成物的状态(气体用“↑”,沉淀用“↓”)。
例:碳酸钙与稀盐酸反应(实验室制二氧化碳)反应后生成氯化钙、水、二氧化碳
CaCO₃+2HCL═CaCL₂+H₂O+CO₂↑
例:硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液反应
2NaOH+CuSO₄═Na₂SO₄+Cu(OH)₂↓
质量守恒定律的核心是:化学反应前后,原子的种类、数目、质量都不变,因此反应前后物质的总质量不变。
三、 空气和氧气
1. 空气的成分
空气是混合物,按体积分数计算,氮气约占78%,氧气约占21%,稀有气体约占0.94%,二氧化碳约占0.03%,其他气体和杂质约占0.03%。
2. 氧气的性质和制取
氧气是无色无味的气体,密度比空气略大,不易溶于水;具有助燃性,能支持燃烧,比如木炭、硫、铁丝等都能在氧气中燃烧,铁丝燃烧时需预先在集气瓶底铺一层细沙或放少量水,防止高温熔融物炸裂瓶底。
实验室制取氧气有三种方法:加热高锰酸钾、加热氯酸钾和二氧化锰的混合物、过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解;收集方法可以选择排水法(利用氧气不易溶于水的性质)或向上排空气法(利用氧气密度比空气大的性质)。
3. 空气中的污染物
主要污染物包括有害气体(二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等)和可吸入颗粒物,这些污染物会导致酸雨、雾霾等环境问题。
四、 水和氢气
1. 水的组成
电解水实验证明水由氢元素和氧元素组成,正极产生氧气,负极产生氢气,氢气和氧气的体积比为2:1。
2. 水的净化
常见的净化方法有沉淀、过滤、吸附、蒸馏,其中蒸馏的净化程度最高。过滤操作需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗,玻璃棒的作用是引流;活性炭具有吸附性,能够吸附水中的色素和异味。
硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水,软水则含有较少或不含这些化合物,可用肥皂水区分硬水和软水,产生泡沫多的是软水,产生泡沫少的是硬水;生活中通过煮沸的方法降低水的硬度。
3. 氢气的性质
氢气是无色无味的气体,密度比空气小,难溶于水;具有可燃性,燃烧时产生淡蓝色火焰,放出大量热,点燃氢气前必须验纯,防止发生爆炸。
五、 碳和碳的氧化物
1. 碳的单质
常见的碳单质有金刚石、石墨、C₆₀,它们的物理性质差异很大,原因是碳原子的排列方式不同。金刚石硬度大,可用于切割玻璃;石墨具有导电性和润滑性,可用于制作电极、铅笔芯;活性炭具有吸附性,可用于净水和防毒面具。
碳的化学性质包括可燃性和还原性,碳在氧气充足时燃烧生成二氧化碳,氧气不足时燃烧生成一氧化碳;碳能还原氧化铜、氧化铁等金属氧化物。
2. 二氧化碳的性质和制取
二氧化碳是无色无味的气体,密度比空气大,能溶于水;不能燃烧也不支持燃烧,能与水反应生成碳酸,能使澄清石灰水变浑浊,该反应可用于检验二氧化碳。
实验室制取二氧化碳的药品是大理石(或石灰石)和稀盐酸,收集方法是向上排空气法,验满的方法是将燃着的木条放在集气瓶口,木条熄灭则证明已收集满。
3. 一氧化碳的性质
一氧化碳是无色无味的气体,密度比空气略小,难溶于水;具有可燃性,燃烧时产生蓝色火焰,生成二氧化碳;具有还原性,能还原金属氧化物;同时一氧化碳有毒,会与人体血液中的血红蛋白结合,使人体缺氧。
六、 金属和金属材料
1. 金属的物理性质
大多数金属具有金属光泽、导电性、导热性和延展性,常温下除汞外,金属都是固体。
2. 金属的化学性质
金属能与氧气反应,比如铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁,铝在空气中易形成一层致密的氧化铝薄膜,阻止内部铝进一步被氧化;金属能与稀酸(稀盐酸、稀硫酸)反应,生成盐和氢气,排在金属活动性顺序表中氢前面的金属才能与稀酸发生置换反应;金属能与某些盐溶液反应,排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来。
3. 金属活动性顺序
常见金属的活动性顺序为:K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au。该顺序可用于判断金属与酸、金属与盐溶液能否发生反应。
4. 金属的锈蚀与防护
铁生锈的条件是铁与氧气和水同时接触,防止铁生锈的方法有保持铁制品表面洁净干燥、涂油、喷漆、镀一层金属、制成合金等。
七、 溶液
1. 溶液的组成
溶液是均一、稳定的混合物,由溶质和溶剂组成,溶质可以是固体、液体或气体,溶剂通常是水。
2. 溶解度
固体溶解度是指在一定温度下,某固态物质在100g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量,其影响因素主要是温度,多数固体的溶解度随温度升高而增大,少数固体(如氢氧化钙)的溶解度随温度升高而减小。
气体溶解度随温度升高而减小,随压强增大而增大。
3. 溶质质量分数
溶质质量分数是溶质质量与溶液质量的比值,计算公式为:溶质质量分数 = 溶质质量 / 溶液质量 × 100%。配制一定溶质质量分数的溶液,步骤为计算、称量(或量取)、溶解、装瓶贴标签。
八、 酸、碱、盐
1. 酸的通性
①酸能使紫色石蕊试液变红,不能使无色酚酞试液变色;
②能与活泼金属反应生成盐和氢气;
例:2HCL+Mg═MgCL₂+H₂↑
③能与金属氧化物反应生成盐和水;
例:CuO+2HCL═CuCL₂+H₂O
④能与碱发生中和反应生成盐和水;
例:NaOH+HCL═NaCL+H₂O
⑤能与某些盐反应生成新酸和新盐。
例2KNO₃+(浓)H₂SO₄═2HNO₃+K₂SO₄
常见的酸有盐酸、硫酸,浓硫酸具有吸水性、脱水性和腐蚀性,稀释浓硫酸时,要将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并不断搅拌,切不可将水倒入浓硫酸中。
2. 碱的通性
①碱能使紫色石蕊试液变蓝,能使无色酚酞试液变红;
②能与非金属氧化物反应生成盐和水;
例:2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H2O
③能与酸发生中和反应生成盐和水;
例:2NaOH+H₂SO₄═Na₂SO₄+2H₂O
④能与某些盐反应生成新碱和新盐。
Na₂CO₃+Ca(OH)₂═2NaOH+CaCO₃↓
常见的碱有氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钙(Ca(OH)₂),氢氧化钠固体易潮解,具有强烈的腐蚀性,俗称烧碱、火碱、苛性钠;氢氧化钙俗称熟石灰、消石灰,可由生石灰与水反应制得。
3. 中和反应
酸与碱作用生成盐和水的反应叫做中和反应。
例:
反应实质:H⁺ + OH⁻ = H₂O
该反应放热,在实际中有广泛应用,比如改良酸性土壤、处理工厂废水、治疗胃酸过多等。
4. 盐的性质
①盐能与某些金属反应生成新盐和新金属;
例:CuSO₄ +Fe ═ FeSO₄+Cu
②能与酸反应生成新酸和新盐;
例2KNO₃+(浓)H₂SO₄═2HNO₃+K₂SO₄
③能与碱反应生成新碱和新盐;
Na₂CO₃+Ca(OH)₂═2NaOH+CaCO₃↓
④能与某些盐反应生成两种新盐。
例:Na₂CO₃+CaCL₂═CaCO₃↓+2NaCL
常见的盐有氯化钠(NaCL)、碳酸钠(Na₂CO₃)、碳酸钙(CaCO₃),氯化钠是食盐的主要成分,碳酸钠俗称纯碱、苏打,碳酸钙是大理石和石灰石的主要成分。
九、 化学与生活
1. 营养素
人体所需的六大营养素为蛋白质、糖类、油脂、维生素、无机盐和水,其中蛋白质是构成细胞的基本物质,糖类是人体主要的供能物质。
2. 化学元素与人体健康
人体中含量较多的元素有O、C、H、N等,微量元素有Fe、Zn、Se、I等,缺铁会引起贫血,缺碘会引起甲状腺肿大,缺钙会导致骨质疏松或佝偻病。
3. 有机合成材料
有机合成材料包括塑料、合成纤维、合成橡胶,它们的使用方便了人类的生活,但也带来了白色污染等环境问题,解决白色污染的方法有减少使用、重复使用、回收利用、研发可降解塑料等。
十、 化学实验基础
1. 常见仪器的使用
试管、烧杯、酒精灯、量筒、托盘天平、玻璃棒等是常见的化学仪器,使用时要注意仪器的量程和使用禁忌,比如量筒不能用于加热,托盘天平称量时要“左物右码”。
2. 基本实验操作
药品的取用遵循“三不”原则:不能用手接触药品,不能把鼻孔凑到容器口闻药品的气味,不能尝任何药品的味道;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,试管口不能对着人;检查装置气密性的方法是将导管一端浸入水中,用手紧握容器外壁,若导管口有气泡冒出,则装置气密性良好。
3. 常见气体的检验和鉴别
氧气用带火星的木条检验,木条复燃则为氧气;二氧化碳用澄清石灰水检验,石灰水变浑浊则为二氧化碳;鉴别氢气、一氧化碳和甲烷,可通过检验它们燃烧后的生成物来区分。



















