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九年义务教育初级中学教科书(实验本)化 学



编者的话


  江苏是经济、文化比较发达的地区之一,为了适应经济建设对人才培养 的需求,根据“在国家统一要求下,实行教材多样化”的教材建设方针,江 苏省教委教研室组织编写了这本九年义务教育初级中学教科书(实验本)化 学,供本省试用。参加编写工作的有高校的化学教师、中学化学教师和省、 市教研员等。
本书以国家教委制订的《九年义务教育全日制初级中学化学教学大纲》
(试用)为依据,结合我省的实际,以全面提高学生的素质为宗旨,力求使 教材内容既有层次又有弹性,便教利学。
  编写时,遵循理论联系实际的原则,注意加强本学科与自然、社会、生 产和生活实际的联系;注重结合本学科的特点进行思想品德教育,引导学生 掌握科学的学习方法和能力的培养;充分发挥化学实验在学习知识、训练技 能、提高素质等方面的功能;努力搞好与小学自然、高中化学教学内容的上 下衔接以及与数、理、生、地等学科内容的配合与相互渗透;适当渗透科学、 技术、社会的教育思想,充实学生能够接受的现代科学技术内容,加大教材 的弹性。
本书在体例上,除正文叙述外,还设有【问题讨论】、【思考与练习】、
【社会实践】、【社会调查】等栏目。在实验方面,有供教师通过演示进行 启发、验证、探索的【观察与思考】;有随堂进行的学生实验和与教师讲解 相结合的【实验与思考】;还有【家庭小实验】、【实验习题】等多种形式。 对于这些实验形式,尤其是【观察与思考】、【实验与思考】,教师可以根 据教学的实际情况和教学条件进行适当的调整。在作业方面,也设有三个层 次的习题,即每节后有作业题,每章后有复习题,全书最后有总复习题。此 外,在相应的章节中还编入了一些选学内容,教师可以根据实际情况,遵照 因材施教的原则选用,或作为学生课外阅读的材料。
有关学生实验内容,另外编有《九年义务教育初级中学教科书(实验本)
化学实验》与本书配套构成初中化学必修课本。 本书在编写过程中,曾得到省内外许多专家教授的热情指导,在试用和
修订过程中得到有关市、县(区)教育局(委员会)教研室和广大教师的热
情支持并提供了许多宝贵的意见,谨此表示衷心的感谢。 教材建设是一项大工程,对提高教学质量关系很大,我们再次恳切期望
试用学校的师生、教研人员及专家、学者提出批评和修改意见,以便作进一
步修改,使之日臻完善。
编者
1994.1

第 1 章 有趣有用的化学


  从现在开始,我们将要学习一门很有趣味、很有用处的自然科学——化 学。其实,人们每时每刻都要接触到化学,它就在你的身边。

1.1 化学研究的对象


值得思考的现象 每一个人,每时每刻都会接触到许多事物和现象,如果你对它们都能仔
细观察、认真研究,那么你就能学到许多知识。例如:
  (1)坚固的钢铁制品,如刀、剪、机器等,在通常环境下尤其是在潮湿 的环境中,很容易生锈。而用中国墨书绘的字画,却能经历千百年而不变。 你知道这是什么原因?
  (2)堆放着的大草堆、大煤堆等,在没有任何外来火源的情况下,有时 会自动燃烧起来,这种现象曾被人们叫做“天火”烧。那么,“天火”到底 是怎么回事?应该怎样防止“天火”烧呢?
  (3)从前有一支钻井队,在美国南部的得克萨斯州勘探油矿,当他们的 钻井打到地下很深的地方时,突然有一股气体以很高的压力从井中喷出来, 顿时井口积起了许多白皑皑的“雪花”,年青的钻井队员好奇地跑过去捧起 “雪花”玩,结果怪事出现了,“雪花”迅速消失却没有留下一滴水,而捧 “雪花”人的手被严重地冻伤了。你知道这种“雪花”是什么东西?
(4)祖国的山河无限美好。许多地方有像《西游记》里描述的“洞天福
地”那样神奇美妙的溶洞。例如江苏宜兴的慕蠡洞、善卷洞和张公洞,广西 桂林等地的许多溶洞。洞中不仅有钟乳石、石笋、石柱,还有大厅、小室、 石床、石凳以及小桥流水,洞顶洞壁有蛇、龙、虎、豹、人物、云彩等形象
(参见书前的彩图),既美观又奇特。这些溶洞是怎样形成的呢?
  此外,随着科学技术的日益发展,人们正在逐步实现着“点石成金”(就 是变贱为贵、变废为宝)的美好理想。例如,人们已能用灰黑色的、最软的 矿物之一——石墨(制铅笔芯的主要原料)制造出自然界最硬的贵重物质—
—金刚石(制玻璃刀头的材料,图 1-1)。


【观察与思考】 请观察几个化学小实验
(1)小小“照明弹” 观察一小段镁带的形态和色泽。用坩埚钳夹住这段镁带在酒精灯火焰上
点燃后,观察燃烧时的现象和生成物的形态及色泽等(图 1-2)。


(2)肥皂泡“炸弹” 将盛在塑料袋中的无色气体(氢气和氧气的混合气体),通过玻璃导管
吹入盛在蒸发皿里的肥皂水中,使形成少量肥皂泡,移开塑料袋,用燃着的 木条去点燃肥皂泡,发生了什么现象(图 1-3)?

(3)“清水变牛奶”
向一只盛有 1/4 管稀硫酸的大试管中,加入几滴氯化钡溶液,充分振荡,

观察发生的现象,静置一段时间后,再观察(图 1-4)。

(4)铜绿受热的变化
加热图 1-5 装置中的铜绿(化学名称为碱 式碳酸铜),观察现象。


  对于上面介绍的例子和从几个化学小实验中所观察到的有趣现象,同学 们一时还说不出所以然来,但是等到学了有关的化学知识后,就会得到合理 的答案。
  五光十色的化学现象和丰富多采的化学实验充分说明化学知识很有用, 可以说在日常生活和工农业生产等每一个领域,都要应用到化学知识。那么, 什么是化学呢?我们将要在化学这门课中学习和研究些什么呢?
什么是化学? 化学研究的对象是物质。镰刀、斧头、铁锤、铁锅等是形状和用途各不
相同的物体,但是构成它们的主要成分都是铁;玻璃杯、玻璃瓶、窗玻璃、 玻璃弹珠等是不同的物体,但是,它们都是玻璃制品;冰、雪、露、水蒸气 是不同的物体,但是,它们只是水的不同形态。构成物体的铁、玻璃、水等 都是物质。同一种物质可以构成不同的物体,一个物体也可以由几种物质构 成,例如,你用的铅笔就是由木材、油漆、石墨、粘土等几种物质构成的。 世界上所有的物体,包括生物和非生物以及人体都是由物质构成的,所以说 世界是物质的。
不同的物质有不同的特征(就是性质),并且物质都在不断地运动和变
化着。化学是一门研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的基础自然科 学。
【实验与思考】
物质的变化和性质
  (1)观察一支矿烛,它是由石蜡和棉纤维的烛芯制成的。石蜡是什么颜 色、什么状态?是很硬还是较软?把一块石蜡放在水中,试验一下石蜡能否 溶于水?它比水重还是比水轻?
(2)用火柴点燃一支矿烛,观察在点燃和燃烧过程中石蜡所发生的变
化。用火柴点燃烛芯,可以看到烛芯下方的石蜡受热熔化,热的液态石蜡被 吸上烛芯继续受热而化为气态石蜡,气态石蜡燃烧形成火焰(火焰是气体燃 烧特有的现象)。过一会儿,吹熄烛火,可以看到烛芯上面有一丝“白烟” 上升,这是由没有燃烧的石蜡蒸气形成的,如果立即用火柴去点燃这丝“白 烟”,火焰会迅速窜回烛芯,矿烛又重新燃烧起来(图 1-6)。


  (3)在烛火上方罩一只干燥的冷烧杯,片刻,烧杯壁蒙上了一层依稀可 见的水雾,使透明的杯壁显得模糊(图 1-7)。将烧杯移离火焰,迅速正拿 烧杯,并立即向其中注入少量澄清的石灰水,摇动烧杯,澄清的石灰水变浑 浊。在小学


  自然课中讲过这是通常用来检验二氧化碳存在的一种方法。通过上面的 实验可以知道,石蜡在空气中完全燃烧,生成水和二氧化碳两种新物质。
  (4)仔细观察矿烛的火焰,可以看到火焰分成三层,最内一层较暗,叫 做焰心,中间一层明亮,叫做内焰,最外一层不明亮,叫做外焰。取一根火
  
柴梗,迅速插入火焰之中(如图 1-8 所示),约 1 秒钟后取出,可以看到, 火柴梗放在焰心部分的并未烧焦,放在内焰的部分被烤黄了,而放在外焰的 部分却被烧焦了。上面的情况说明焰心的温度不高,内焰的温度较高,外焰 的温度最高。


从上面观察到的情况,可以知道,石蜡在燃烧过程中发生了许多变化。 物质变化有多种类型,主要有物理变化和化学变化两类。
(1)物理变化 石蜡受热熔化,熔化后的石蜡被吸上烛芯并继续受热气化,在这些变化
中,石蜡的状态发生了变化,但没有生成其它物质。用粉笔在黑板上写字, 把水蒸发成水汽,大气的水汽凝成雨、露、霜、雪,工厂里用铁铸成铁锅等 过程中,所发生的变化都没有生成其它物质。科学上把这种没有生成其它物 质的变化叫做物理变化。
(2)化学变化 和物理变化不同,气态石蜡被点燃,在空气中燃烧,生成水和二氧化碳
这些新物质。前面所做的几个小实验中,镁带燃烧生成了白色粉末状的新物 质——氧化镁并伴随着发热和发光;充在肥皂泡中的氢气和氧气的混合气 体,点火发生猛烈的爆炸,生成了新物质——水;稀硫酸与氯化钡溶液混和 生成不溶于水的白色新物质——硫酸钡;铜绿受热生成了黑色的氧化铜、水 和二氧化碳等新物质。在这些变化中原物质都发生了变化,生成了其它物质, 我们把这种生成其它物质的变化叫做化学变化。又叫做化学反应。日常生活 中常见的纸张、煤炭、汽油、煤气等在空气中燃烧;酒变成醋;铁生锈等变 化,都生成了其它物质,所以都是化学变化。
物质发生化学变化时,往往伴随着出现发光、发热或吸热、变色、气体
的放出或吸收、生成沉淀等现象。这些现象常常可以帮助我们判断有没有化 学变化发生。但是,应当指出,发生上述某些现象的变化,并不一定就是化 学变化。例如,白炽灯泡中的钨丝通电而发光、发热就是物理变化;同样, 没有明显地伴随着发生上述任何现象的变化,也不一定就不是化学变化。判 断某一变化是不是化学变化,归根结底要看是不是生成了其它物质。
物质在发生化学变化的同时,一定发生物理变化。例如,在发生石蜡燃
烧生成水和二氧化碳这一化学变化的同时,伴随着发生了石蜡的熔化、气化 等物理变化。但是,物质在发生物理变化的过程中,不一定发生化学变化。 例如,将石蜡放在试管中慢慢加热,石蜡熔化,然后再冷却,石蜡又凝固, 在这个变化的全过程中,就只有物理变化而没有化学变化。
  不同的物质具有不同的性质。物质的有些性质,例如石蜡在空气中燃烧 生成水和二氧化碳;镁在空气中燃烧生成氧化镁;铁在潮湿的空气中生成铁 锈等性质,要在化学变化中才能表现出来。物质的这类性质叫做化学性质。 物质的有些性质不需要发生化学变化就能表现出来,例如颜色、状态、 气味、味道、熔点、沸点、硬度、密度、导电性、传热性等。物质的这类性
质叫做物理性质。
作业 1
  1.酒精灯的火焰与矿烛的火焰相似,你认为应用酒精灯火焰的哪一部位 加热物体?为什么?
2.举例说明物理变化和化学变化,物理性质和化学性质的主要区别。

  3.通过思考和调查,说出区别下列各组物质的方法,并说明哪些是依据 物质的物理性质来区别的,哪些是依据物质的化学性质来区别的?
(1)酒和醋
(2)澄清的石灰水和水
(3)铁和铝
(4)棉织品和毛织品

1.2 分子


  为什么不同的物质具有不同的性质呢?因为物质各自的组成和结构不 同。
物质由微粒构成 米粒、蔗糖粒等可以碾成很细的粉;水或酒精等液滴可以分成许多细小
的微滴。实践证明,一切物质都具有可分性,物质都是由微粒构成的。 一切物质既然都具有可分性,那么,物质是否可以无限制地分下去呢?
分到什么层次仍能保持原物质的性质呢?下面我们以水为例来说明这个问 题。
物质分割的一个层次——分子
(1)分子是构成物质的一种微粒

科学实验证明:把4 ℃时的

1 毫升(差不多是一滴)水,不断地分割下
20

去,大约分成 1.67×1021 个极微小的相同微粒时,这些微粒仍能保持水的化 学性质①。如果再继续分割这些微粒,那么,得到的更小微粒就不再保持水的 化学性质了。我们把这种仍能保持水的化学性质的最小微粒叫做水分子,水 就是由水分子构成的。同理,蔗糖、酒精、氧气等许多物质②也是由相应的分 子构成的。
所以,分子是保持物质化学性质的最小微粒。显然,同种物质的分子,
性质相同;不同物质的分子,性质不同。

分子是很微小的,

1 毫升(约一滴)水中的水分子,如果让10亿人日夜
20

不停地以每分钟数 100 个的速度来数,要数 3 万多年才能数完。而且这么巨 大数量个水分子在聚集成一滴水时,分子与分子之间还有空隙。由此可见, 水的分子是极微小的。跟水相似,其它物质的分子也是很微小的。
(2)分子是客观存在的和不断运动着的 分子虽然很微小,但是,人们早就通过以观察和实验为基础的综合分析
和推理,得出了分子是真实存在、并在不断地运动着的结论。日常生活中, 常常遇到可以说明这个结论的实际例子,如走到花园中,会嗅到花的香气, 这是由于花中带香气的物质微粒扩散到空气中,刺激我们的嗅觉细胞而引起 的;湿衣服能晾干,是由于构成水的微粒扩散到空气中去了;糖块放在水里 会逐渐消失,而水却有了甜味,是因为糖的微粒扩散到水的微粒中间去了。



① 因为这些微粒太小了,要用放大几十万倍的仪器才能观察到,所以颜色、状态、硬度等物理性质都无从
谈起。
② 以后我们会知道,不是所有物质都是由分子构成的,有些物质是由原子或离子等构成的。

(3)分子间存在一定的作用力(引力和斥力)
【观察与思考】
取一根直径约 1.5 厘米、长约 45 厘米,一端封口的玻璃管,先向管中注
入近 1 管水,再沿管壁慢慢注入无水酒精至接近管口处,用橡皮筋圈扎在这
2
个部位,做下记号(如图 1-9),并立即用橡皮塞塞紧管口,颠倒摇动玻璃 管数次,使管中水与酒精充分混合,静止后,观察混合前后的总体积是否相 等?为什么?


  不难设想,分子间存在一定的引力和斥力,引力使分子聚集起来,水分 子间、酒精分子间、酒精和水分子间都存在着引力;斥力使物体中分子间留 有空隙,同种分子或不同种分子间也都存在着斥力。上面的实验中,构成酒 精的分子之间和构成水的分子之间都有空隙,当两种物质混合时,分子间相 互挤占了一些空隙,所以混合后的总体积比混合前的总体积要小。固态和液 态物质的分子间的间隔都很小,而气态物质分子间的间隔很大。
【观察与思考】
  取一根直径约 1.5 厘米、长约 20 厘米,一端有少量碘固体的密封玻璃管, 用酒精灯微热玻璃管盛固体碘的一端,观察管内发生的现象(图 1-10)。


  固体碘受热变成蒸气,碘蒸气遇冷又变成碘固体。这是因为受热后,碘 分子的运动速度加大,分子间的间隔也加大,冷却后,碘分子的运动速度和 间隔都变小。
随着科学技术的发展,现在已经能通过精密仪器,拍摄下放大了几十万
倍的分子的照片,直接证实了分子是客观存在的(图 1-11)。



作业 2

1.填空
(1)直接证实分子客观存在的事实是: 。
  (2)分子是保持物质 性质的 微粒。同种物质的分子, 性质 ;不同种物质的分子,性质 。
(3)1 克水中的水分子,让 20 亿人日夜不停地以每人每分钟数 100 个
的速度来数,大约要数年才能数完。
2.判断下列叙述的正误,正确的在题后括号中打“√”,错误的打“×”
(1)分子保持物质的所有性质 ( )
(2)一般物体受热膨胀主要是因为构成物体的分子受热体积增大了
( ) (3)并非所有的物质都是由分子构成的 ( ) (4)液态和固态物质的体积很难被压缩,是因为它们的分子之间没有间
隔 ( )
  3.由分子构成的物质,在发生物理变化时,分子本身有没有变化?发生 化学变化时怎样?
4.有半个水分子存在吗?为什么?

【家庭小实验】 向一块小玻璃片上滴一滴红墨水,晾晒到干,看到什么现象?为什么?
将这块已晾晒干了的玻璃片轻轻放入盛有水的玻璃杯中,观察有何现象?为 什么?

【选学】创立分子学说的科学家——阿佛加德罗



  意大利科学家阿佛加德罗(1776—1856)早在 1811 年就发表了分子假说 的论文,提出“相同体积的气体,在同温同压下,含有相同数目的分子”。 但是由于受当时科技发展水平的限制,缺乏充分的实验证据,再加上人们迷 信化学权威的论断,直到 50 年之后,阿佛加德罗已经去世,他的理论才被科 学界普遍接受。在这中间,意大利化学家康尼查罗(1826—1920)等,对分 子假说作了充分的科学论证。由此我们可以体验到,自然科学理论的形成和 发展,是历代科学家艰苦努力的结果。

1.3 化学与人类社会


化学在生产、生活等方面的价值 化学是一门具有重大实用价值的科学。学习了化学,就能更好地认识和
说明生活和生产中的化学变化和现象,就能控制这些变化,消除或者降低这
些变化有害的方面,并使变化充分向有利的方面发展。例如,掌握了燃烧的 化学原理,就可以合理利用燃料,防止火灾以及开发新的燃料来源等。运用 化学原理,可以从自然界中提取或利用自然物质制造出自然界本来不存在 的、人类需要的各种物质。例如从海水中提取盐类和其它有用的物质;用矿 石冶炼多种金属;以空气、水、石油、煤炭等作原料,制造塑料、合成纤维、 合成橡胶、化肥、农药、染料、洗涤剂、医疗药品等等。应用化学研究的成 果,还可以探索生命现象的奥秘,研究新的生产流程,研制新材料,开发新 能源,保护和改善人类生存的环境,促进农业发展,增加食物和营养品,使 物理学、生物学、地学、天文学等自然科学得到进一步发展。总之,化学与 社会生活、生产有着极其广泛的联系,对于我国实现工业、农业、国防和科 学技术现代化具有重要的作用。
化学在提高人的素质方面的价值
  作为一门基础自然科学,化学在提高人的素质方面具有重要的作用。例 如化学对形成辩证唯物主义观念,提高人的科学文化素质,培养热爱社会主 义祖国,立志献身科学事业,培养科学态度和掌握科学的学习方法,形成关 心自然、关心社会的情感方面都有重要的作用。同时在培养能力和创新精神 等方面也有重要的意义。
我国的化学与化学工业 我国是一个历史悠久的文明古国,在化学远未形成科学前的古代,我国
人民就创造和积累了丰富多采的化学工艺技术和知识,它们是世界科技的宝 藏,为近代化学的诞生和发展奠定了一定的基础。例如,我国是世界上最早 发明烧制瓷器、制造火药、用酒曲酿酒、造纸等化学工艺的国家,在世界上 最早开发了石油、煤和天然气。但是发人深省的是,在中华人民共和国成立

以前的近百年,我国包括化学在内的科学技术的发展停滞了。 解放后,我国的化学工业和化学工艺技术有了很大的发展和提高,化学
科学研究也不断取得新的成就。我国的石油化工、冶金工业、基础化学工业、 精细化工等都得到巨大的发展。目前,我国的化学工业已经发展成为一个具 有相当规模、行业齐全的工业部门,但是与发达国家相比仍有一段差距。这 就要求我们加倍努力学习和研究,奋发图强,以期将来能为祖国的建设和繁 荣富强作出应有的贡献。


1.学习化学有什么意义?

作业 3

  2.阅读一些介绍我国化学史和解放后我国化学科学、化学工业和化学工 艺技术发展情况的资料,并和同学们共同讨论心得体会。

1.4 开启化学之门的钥匙


  学习化学具有重大意义,那么怎样才能学好化学呢?让我们以我国著名 的化学家、世界制碱工业的权威、我国化学工业的先驱和奠基人之一的侯德 榜博士作为学习的榜样,启迪我们的思维,用作钥匙,开启学习化学的大门。
立志为祖国而学习


  侯德榜出身于清末的农民家庭,少年时期,他眼见我国政治、经济落后, 备受帝国主义列强掠夺、欺凌的状况,就立志以振兴国家和民族为己任,刻 苦学习文化科学知识。他勤奋好学,酷爱读书,努力从书籍中汲取知识精华。 少年时,他在为家中农田车水时,常常边车水边读书,留下了“挂车读书” 的美谈。1911 年他在清华学堂学习时,期末考试中 10 门功课取得了不折不 扣的 1 千分的特优成绩。为了国家科学和工业发展的需要,他不惜牺牲个人
利益,几次放弃个人原来学有专长的专业,最后专攻制碱工程。
  重视观察和实验侯德榜在学习、研究和工作中一直都非常重视实验和观 察,对观察和实验严肃认真,一丝不苟,务求精确。在学习时,他为了熟练 地掌握实验的基本功,在实验室里熬过了无数个不眠之夜。在化工建设和化 工生产实践中,他组织了千百次大、中、小型的各种试验。他用实验检验化 学理论、化学工艺流程和化工设备,用实验探求新知识和新方法。在实践中 钻研、创新 1921 年第一次世界大战期间,为了打破在国民经济中具有重要作 用的纯碱生产被外国制碱集团垄断的局面,侯德榜从国外回来,应聘出任塘 沽永利制碱公司碱厂总工程师。他奋不顾身,团结广大技术人员和工人,经 受了千百次失败的煎熬和考验,终于在 1929 年制出了质地优良的纯碱,在万 国博览会上获得了金奖,解决了当时国民经济的急需,大长了中国人的志气。 无私奉献不断进取侯德榜具有科学家的宽大胸怀,决不将科学技术作为谋求 个人财富的工具。为了帮助世界贫穷国家,他毅然将苦战十余年的成果,写 成《纯碱制造》一书,公诸于世,为世界人民办了件好事,为中国人民增了 光。侯德榜具有为国为民不断进取的精神,继纯碱制造取得巨大成果之后, “为保卫祖国,振兴以农立国的中华”,他历尽千辛万苦,奋斗 5 年,于 1937 年初在南京建成了生产硫酸、氨、硝酸和硫酸铵的永利宁厂。半年后,由于 该厂生产的硝酸与国防工业密切相关,为了适应抗日战争的需要,他又将工 厂撤至四川五通桥(即新塘沽)建立新厂,为保存我国化工技术力量和夺取
  
抗日战争的胜利作出了重大贡献。同时,侯德榜根据生产实际,为提高原料 利用率和防止副产物污染环境,在极端困难的条件下,着手研究新的制碱法, 历经多年的学习、探索、创新,终于在 1942 年开拓出了被命名为“侯氏制碱 法”(又称“侯德榜联合制碱法”)的新制碱法。他因此誉满全球,许多国 家竞相聘请他去解决化工技术难题,建设碱厂。
  1949 年 7 月,侯德榜克服重重困难,从印度回到祖国的怀抱,为振兴新 中国的化学工业而尽心尽力。1958 年担任我国化学工业部副部长、已 70 高 龄的侯德榜仍在为我国小合成氨和碳酸氢铵的生产和发展而奔忙,作出了重 要贡献。去世前,他立下遗嘱,将自己最珍贵的藏书捐献给国家,作为后人 攀登科学高峰的基础。共产党员侯德榜是我们学习的榜样。我们应该像他那 样,高举爱国主义的旗帜,努力学好化学。
作业 4
【问题讨论】 结合自己的实际,谈谈你准备怎样学习化学?


复习与练习 一、整理知识


  1.化学是一门研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的基础自然科 学。
(1)物质的组成和结构
①物质具有可分性,物质是由微粒构成的。
  ②分子是物质分割的一个层次,分子是保持物质化学性质的一种最小微 粒。许多物质是由分子构成的,但不是所有物质都由分子构成。
③分子很小,是客观存在的,同种分子的质量和性质相同,不同种分子
的性质不同。
  ④分子间存在一定的作用力(引力和斥力)。分子左聚集成物体时,分 子与分子间有一定的间隙。固态和液态物质分子间的间隙很小,气态物质分 子间的间隙很大。温度升高分子的运动速度增大,一般物质分子间的间隙增 大。
⑤分子是不断运动变化着的。分子自身在物理变化中保持不变,在化学
变化中发生变化。
(2)物质的性质和变化
  ①物质的性质即物质的特征。其中无需通过化学变化就能表现出来的性 质叫做物理性质;在化学变化中才能表现出来的性质叫做化学性质。
  ②物质的变化即物质的运动。其中不生成其它物质的变化叫做物理变 化;生成其它物质的变化叫做化学变化或化学反应。对于由分子构成的物质 来说,物理变化中物质的分子不改变成其它分子或微粒,而化学变化中,物 质的分子变成了其它物质的分子或微粒。
  物质在发生化学变化的同时,一定发生物理变化;而物质在发生物理变 化的过程中却不一定发生化学变化。物质在发生化学变化时往往伴随着出现 发光、发热(或吸热)、变色、气体的放出(或吸收)、生成沉淀等现象。 但是,有无上列某些现象,并不是判断化学变化的依据。
2.初步了解学习化学的意义和学习化学的主要方法。


二、练习题


1.下列叙述正确的是 [ ] A.分子是保持物质性质的一种最小微粒 B.任何物质都是由分子构成的 C.分子间的间隙与温度变化无关 D.分子自身在物理变化中保持不变
2.化学变化的主要特征是 [ ] A.有颜色的变化 .有新物质生成 C.有发光、放热现象 D.有固、液、气三态变化
3.下列变化属化学变化的是 [ ] A.汽油挥发 B.冰融化成水
C.煤燃烧 D.糖溶于水
4.下列说法是否正确?为什么? 物质在变化中所表现出来的性质,就是物质的化学性质。
  5.“木材能燃烧”、“木材燃烧了”、“点燃木材”这三种说法,在意 义上有什么区别?
  
第 2 章 水元素和化学式


  水是与我们关系最密切的物质之一。在小学自然课中,已学习过一些有 关水的知识,本章将进一步学习水在自然界的存在、水资源的利用和保护、 水的组成和性质等知识,并以此为基础,学习元素、化学式等基础知识和一 些基本技能。
  

水的存在和水资源

2.1 水是宝贵的自然资源

(1)水在自然界的存在
  地球是多水星球。地球表面积的约 75%被海洋、江河和湖泊所覆盖,其 中海水占地球总水量的 96%以上。此外,还有占地球总水量约 2%~3%的地 下水和冰川,以及少量的大气水、土壤水和生物水等。
(2)水和人类的关系 水是生命的源泉。人的生存离不开水。成年人体内含水量一般约占体重
的 60%,每个成年人每天一般约需摄取 2.5 公斤水。人体失水 14%以上,就 会昏迷直至死亡。
  工农业生产也离不开水。工业上需要大量的淡水,用于分散物质、清洗 原料或产品、传导热量或直接作为生产原料,农业上需要的淡水量更大,约 占人类消耗淡水总量的 60%~80%。
水力可以发电。水上航运在人类的生产、生活中作用极大。
  总之,水是人类的宝贵资源。但是,便于人类直接利用的淡水,远远不 到地球总水量的 1%,而且分布很不均匀。随着人口的增多,社会生产和生 活的日益发展和提高,人类对淡水的需要量不断增长。据报导,目前世界上 缺水的国家已超过 100 个,我国的缺水城市已有 300 多个。水资源短缺已越 来越成为严重的社会问题,因此保护并合理开发水资源、合理用水、节约用 水,对世界和我国经济发展的意义十分重大。我国已制定了保护水资源的有 关法律。
水的污染及其防治
  生活用水和生产用水在使用后会混入多种多样杂质排放出来,最终又回 到天然水体中。如果排入水体的杂质不多,由于水体具有巨大的自净能力①, 不致造成危害;但当排入的杂质量超过一定限度时,水体中的毒物、病菌等 有害杂质积累增多,就会使水质不断恶化,产生不良影响,例如会使渔业减 产、产品质量降低、损害人类健康甚至危及生命。水质的这种恶化称为水的 污染。
生活污水、工业“三废”(废水、废渣、废气)和流失的农药、化肥, 是天然水体最大的污染物。因此在生活、生产中,必须加强对水质的监测, 改进工艺设计,严格控制工业“三废”的排放量,并合理使用农药、化肥, 有效地防治水的污染;同时要尽可能地净化处理污水、废水,供循环使用, 并将其中的有用成分回收利用。总之,必须发展用水和废水处理的科学技术, 增强环境保护意识,控制水的污染,保护宝贵的水资源。
【选学】自来水



① 污染物排入水体后,经过扩散稀释,并在复杂的生物化学过程中逐步分解(降解)而自然净化,称为水
体自净。水体的自净能力是有限度的。

  在自来水厂,人工净化水的方法和程序大体如图 2-1 所示。首先加入混 凝剂,使悬浮在水中的微小颗粒状杂质被吸附凝聚后,在沉淀池中沉降分离。 然后使沉淀池里的较澄清的水流经过滤池中的石英砂层、活性炭层得到更清 的“滤后水”。滤后水经通入氯气进行“氯化”消毒灭菌后,即得到净化的 “自来水”。


【社会实践】 参观自来水厂的生产过程或其它工厂污水处理的过程,并向相应的生产
单位了解净化效果,写出报告。 水的物理性质
纯净的水,是一种无色、透明、没有气味、没有味道的液体。在 1.013
×105 帕压强下,水的沸点是 100℃,凝固点(冰的熔点)是 0℃。在 4℃时 水的密度最大(1 克/厘米 3);水凝固成冰时,密度明显降低。
【思考与练习】
常压下水凝固成冰时,体积大约比相同质量的4℃时的水膨胀 1 。试计
9
算冰的近似密度,并思考:在寒冷的冬天,为什么鱼还能生存在结冰的深水 中?
【观察与思考】
  取少量由碘分子构成的固态碘放入盛水的试管中,振荡并微热,观察现 象。
实验表明,碘分子能分散到水分子之间形成碘水。无数事实证明,很多
物质都能以微粒的形式分散到水中去。 纯净物和混合物
【实验与思考】
天然水和蒸馏水的比较(1)比较天然水和蒸馏水的物理状态 用相同规格的三支试管分别盛等体积的河水、井水、天然水和蒸馏水,
比较它们的颜色和浑浊程度。
(2)检查水中是否含固态杂质 在一块洁净的玻璃片的不同部位分别滴上天然水和蒸馏水各一滴,将玻
璃片平放在酒精灯焰的上方均匀地微热,使水滴蒸发。观察哪种水蒸干后玻
璃片上留下固体痕迹。 实验证明,蒸馏水是比较纯净的水,而天然水中混有除水以外的其它物
质。
  化学上常根据物质是否纯净,把物质分为纯净物和混合物两大类。纯净 物是由一种物质组成的。混合物是由两种或多种物质混合而成的。
  纯净物具有一定的组成和性质。化学中研究的物质一般指的是纯净物。 但是,绝对纯净的物质是没有的,通常所说的“纯净物”只是相对纯净的物 质或高纯物。前者如蒸馏水,后者如用作半导体材料的高纯硅(纯度可达
99.999999999%)。
【观察与思考】 混合物中的各组成物质能保持原来的性质吗?
  先将少量食盐和铁粉充分混合,然后分为两份,将其中一份加入盛有适 量水的小烧杯中,充分搅拌后过滤。将滤液及滤渣分别移入蒸发皿并加热蒸
  
发至干。观察滤液蒸发后所得固体是不是食盐?再用磁铁分别吸烘干的滤渣 及另一份混合物,结果如何?为什么?
  由此可见,混合物的各组成物质一般能分别保持各自原有的性质。这说 明一般混合物的各组成物质之间并未发生化学反应。
作业 1
1. 设某初三年级学生的平均体重为45千克,人均含水量为体重的 2 。则
3
每人体内平均含水多少千克?这些水的体积约为多少升?
2.将正确答案的序号填在题后的括号里
(1)下面关于水的叙述,正确的是 [ ] A.温度越低,水的密度越大 B.矿泉水中分散有较多的矿物质 C.海水和河水的水分子不同
D.蒸馏水是比较纯净的水
(2)下列物质属于混合物的是 [ ] A.冷却纯水所得混有冰块的水 B.铁
C.空气 D.氧气
  3.观察你家或学校的周围有没有浪费水、污染水的现象,你有什么办法 去解决吗?
【家庭小实验】
明矾的净水作用 在浑浊的天然水中加入适量的明矾并搅拌后静置,使浑浊的水澄清。

2.2 水的组成




【观察与思考】

水的通电分解分解反应

  往图 2-2 所示实验室通直流电使水分解的装置(水电解器)中的玻璃管 里注满水(水中加有少量硫酸或氢氧化钠以增强导电性),接通直流电源, 观察电极上和玻璃管内发生的现象。通电一段时间后,分别小心地打开电解 器中两支玻璃管顶端的开关,使管中的气体慢慢排出,同时使体积较小的一 种气体通向带有火星的木条,再用燃着的木条点燃另一种体积较大(约为上 一种气体体积的两倍)的气体。观察现象。


实验表明,水在直流电的作用下分解生成了两种气体: 一种是能支持木条燃烧的氧气;另一种是可以在空气或氧气中燃烧生成
水的氢气。水在电流的作用下,分解为氢气和氧气的过程叫做水的电解。水 的电解反应,可用文字式表示如下:


【问题讨论】 水的电解,是物理变化还是化学变化?能说“水是氢气和氧气的混合物”
吗?为什么? 水电解时,水由一种物质变成了氢气和氧气两种物质。我们在第一章中

曾观察过加热试管中的一种绿色固态物质(碱式碳酸铜),变成了黑色固体
(氧化铜)、水和能使澄清的石灰水变浑浊的气体(二氧化碳)三种物质的 现象。像这种由一种物质生成两种或两种以上其它物质的化学反应叫做分解 反应。
水的组成 我们已经知道水是由水分子构成的。水通电分解生成两种新物质的事实
说明水分子必然能分割成更小的微粒,科学上把这类微粒称为原子。 科学研究已进一步证明,每个水分子是由 2 个氢原子和 1 个氧原子构成
的,每个氢气分子是由 2 个氢原子构成的,每个氧气分子是由 2 个氧原子构 成的。
所以,水的电解反应,可以用图 2-3 形象地表示出来:

【问题讨论】
为什么电解水时每 2 个水分子能变成 2 个氢气分子和 1 个氧气分子? 化学反应中的分子和原子 我们已经在水分子的构成中知道原子是构成分子的微粒。显然,原子是
极其微小的,例如科学实验测知氢原子的半径大约为 3.2×10-11 米;像油菜 籽那样大的一粒铁屑中,竟含有 1×1019 个以上的铁原子。原子是真实存在 的,我们可以用电子显微镜拍摄原子的照片(如图 2-4)。和分子一样,原 子具有一定的质量,并不断运动着。现在已经发现的原子有一百多类。这些 原子间可以构成多种多样的分子;原子也可以直接构成物质,所以由这 100 多类原子可以形成种类繁多的物质。


  通过第一章的学习,我们已经知道,分子是能够独立存在的,并保持该 物质一切化学性质的一种最小微粒;通过水的电解反应,我们又知道水分子 在化学反应中发生了变化,生成了其它物质——氢气和氧气,但是在这个化 学变化中,氢原子和氧原子的种类和个数都保持不变,只是构成水分子的氢 原子和氧原子重新组合,构成了新物质——氢气和氧气。进一步研究表明:
(1)分子由原子构成
  在化学反应里,参加反应的物质(简称反应物)发生的变化是构成反应 物的原子重新组合,生成了其它物质(简称生成物)。如果发生化学反应的 物质(反应物)是由分子构成的,就是反应物分子中的原子重新组合生成了 其它物质。
(2)原子是化学变化中的最小微粒 在化学反应里,原子本身的种类和个数都保持不变,只是重新组合成新
物质。
【选学】原子-分子论*

(1)道尔顿提出原子论
  早在公元前 5 世纪希腊哲学家德谟克利特就认为,万物都是由极微小 的、不可分割的微粒——原子组成的。我国著名哲学家墨子(约前 468—前
376 年)等在《墨经》里也说物质到了不能再分时就成为物质的“端”。“端” 是指物质的最小单位,与希腊哲学家所说的“原子”有相似的含意。但这种 “原子”的观念是想象和推测出来的,在当时并无科学实验的验证。

  19 世纪初,化学研究从定性进入定量阶段。英国化学家道尔顿做了大量 测定物质组成的定量实验,根据实验事实和逻辑推导,在 19 世纪初接连发表 了有关原子论及原子相对质量的论著,总结了当时的化学研究成果,标志着 化学新世纪的开始。
  虽然道尔顿还没有能够把原子和分子区别开来,但他的原子论无疑是创 建分子论的一种基础。
(2)阿佛加德罗的分子论 电解水的实验证明水分解所得氢气和氧气的体积比是 2∶1,实验还证明
2 体积的氢气和 1 体积的氧气恰好完全反应生成水,在同温同压下这些水的 蒸汽是 2 体积。类似的许多实验事实,导致意大利科学家阿佛加德罗提出了 被称为阿佛加德罗定律的分子论。即在同温同压下,相同体积的气体具有相 同数目的分子。
  根据阿佛加德罗定律,可将同温同压下氢气和氧气完全反应生成水蒸气 的体积关系解释为:每 2 个氢分子和 1 个氧分子恰能完全反应生成 2 个水分 子。又已知每个氢分子和氧分子中各含 2 个原子,则可进一步推断:每个水 分子是由 2 个氢原子和 1 个氧原子构成的。如图 2-6 所示。这种合理推断, 现已被实验完全证实。


  道尔顿的原子论和阿佛加德罗的分子论,是建立近代原子-分子论的基 础。自从用原子-分子论来研究物质的性质和变化以后,化学才迅速发展成为 一门科学。随着化学和其它科学技术的发展,现在,人们对物质结构的认识, 早已远远地超过了原子-分子论的水平。

作业 2

1.填空
  (1)水电解反应的文字式是 ,其反应条件是 ,反应类型 属于 反应。
(2)每一个水分子都由 个氢原子和 个氧原子构成。将纯净
的水电解,每得到 1 个氧气分子,就得到 个氢气分子。
2.将正确答案的序号填在题后的括号里
(1)下面对于化学变化的分析,错误的是 [ ] A.化学变化中,分子保持不变 B.化学变化中,原子保持不变
    C.化学变化里反应物的分子必然发生变化 D.原子是化学变化中的 最小微粒
(2)下列化学变化属于分解反应的是 [ ]
A.镁+氧气氧化镁 B.氢气+氧气水 C.硫+铁硫化亚铁 D.碳酸钙氧化钙+二氧化碳

2.3 原子的构成


原子的构成
  在化学反应中,原子的种类和个数都保持不变,所以说原子是化学反应 中的最小微粒。那末,原子是不是绝对不能再分了呢?科学实验已经证明: 原子不但可以再分,而且具有复杂的构成。所有的原子,都由带正电荷的、 位于原子中央的原子核和带负电荷的高速运动着的核外电子构成。不同的原 子,原子核不同。最简单的原子核就是一个质子,一般的原子核由若干个质 子和中子构成。如下表所示:



微粒名称 质量
(克) 单位 电荷数
构成规律



原子
核外电子 9.110 × 10-28
-1 (1)质子和中子紧密地结合在原子核中。原子核带 正电荷,体积很小,原子的全部质量几乎集中在 原子核。电子在核外一定范围的空间内,按一定 的规律作高速运动; (2)在原子中,核内质子数等于核外电荷数等于核 外电子数,所以原子整体上呈电中性
原 子 核
质子 1.673 × 10-24
+1
中子 1.675 × 10-24
0


元素和元素符号
(1)元素 前面所讲到的氢原子和氧原子是不同类的原子,科学上是根据什么对原
子进行分类的呢?是根据原子的核电荷数即原子核中的质子数对原子进行分
类的。化学上把具有相同核电荷数的同一类原子总称为某元素,即元素是具 有相同核电荷数的一类原子的总称。同种元素具有相同的化学性质。
运用元素的概念,根据水、氢气和氧气的分子构成,我们可以说:水中
和氢气中都含有氢元素,水中和氧气中都含有氧元素,水由氢、氧两种元素 组成。
由于氢气中氢元素的原子没有跟其它元素的原子相结合,氧气中氧元素
的原子也没有跟其它元素的原子相结合,而水中氢元素的原子与氧元素的原 子相互结合着,所以,水和氢气或氧气的性质截然不同,决不能说“水由氢 气和氧气组成”或“水中含有氢气和氧气”。
【问题讨论】
  自然界中并存着核内质子数和中子数都是 6 的“碳-12”的原子以及少量 核内质子数为 6、中子数为 7 的“碳-13”的原子。为什么它们都属于碳元素? 已经发现的百余种元素在自然界里的分布并不均匀。从整个宇宙来看, 含量最丰富的元素是氢和氦,太阳几乎全由氢和氦组成。地壳(包括大气) 里所含各种元素的质量百分比见图 2-7。其中最多的氧元素广泛存在于大
气、水、土壤、岩石中,仅次于氧的硅元素则大量存在于土壤和岩石中。 有些元素在地壳中只含量很少,例如,按质量百分比,在地壳中只含碳
元素 0.087%、氢元素 0.76%、氮元素 0.03%,但它们却较多地存在于生物 体中,如果没有这些元素,地球上的一切生物都将不复存在。

(2)元素符号 在国际上,现在统一采用元素的拉丁文名称的第一个大写字母来表示该
元素。如果几种元素名称的第一个字母相同时,则再附加一个小写字母来区 别。例如,用 Carbonium 中的 C 表示碳元素,用 Chlorinium 中的 Cl 表示氯 元素。像 C、Cl 这样的符号称为元素符号。
下面列出一些常见元素的符号及其名称①:
元素名称 符号 元素名称 符号 元素名称 符号 元素名称 符号 氢 H 氩 Ar 铝 Al 溴 Br 氦 He 碳 C 钾 K 银 Ag 氮 N 硅 Si 钙 Ca 碘 I 氧 O 磷 P 锰 Mn 钡 Ba 氟 F 硫 S 铁 Fe 金 Au 氖 Ne 钠 Na 铜 Cu 汞 Hg 氯 Cl 镁 Mg 锌 Zn 铅 Pb



元素符号既表示某种元素,也可以表示某种元素的一个原子。
【选学】 人体中的元素
  地壳中天然存在的许多元素都能在人体内找到。其中占人体质量 0.01% 以上的元素叫做“常量元素”;占人体质量 0.01%以下的元素叫做“微量元 素”。下表中列出的 11 种常量元素构成了人体质量的 99.45%以上,可见其 生理功能的重要性。
元素在人体中的含量(%)
元素 人体中的含量(%) 元素 人体中的含量(%) 元素 人体中的含量(%) O C H N 65.00
18.00
10.00
3.00 Ca P K S 1.50
1.00
0.35
0.25 Na Cl Mg 0.15
0.15
0.05



人体缺少常量元素和某些微量元素,都会发生病变。有些元素如铅、镉、
汞等进入人体能引起中毒,这些元素称为有毒元素。必须通过保护环境、控 制污染、减少与有毒元素的接触,来防止有毒元素超过允许量进入人体而导 致中毒。
原子量
原子的质量很小。例如已精确测得每个核内有 6 个质子和 6 个中子的碳
-12 的原子,其质量只有 1.9926786×10-26 千克。显然,用千克或克这样的 常用质量单位来表示原子的质量是不合适的。因此,现在国际上统一规定以
碳-12 的原子的质量的 1/12 作为原子相对质量的标准,其它原子的质量跟它



① 气态非金属元素的名称都有“气”字头,液态非金属元素的名称有“氵”旁,固态非金属元素的名称都
有“石”字旁,金属元素的名称都有金字旁(汞除外)。对 1968 年以后发现的新元素,已另用该元素的原 子核中的质子数即核电荷数来命名,如核电荷数为 104、105 的元素分别命名为“一○四”和“一○五”。

比较所得的数值,就是这种原子的原子量。原子量不同于原子质量,它只是 一种比值,是没有单位的。例如,氢元素原子的质量为碳-12 原子质量的
1.0079
倍,则氢元素的原子量为1.0079,氧元素原子的质量为碳 - 12原子质
12
量的 15.994 倍,则氧元素的原子量为15.994。各种元素的原子量详见本书
12
附录①。

【选学】由我国化学家测定的原子量新值


  我国著名化学家张青莲教授,1983 年当选为国际原子量委员会委员以 来,已接连为精确地测定原子量的新值作出了卓越贡献:1991 年测定的铟元 素的原子量新值 114.818±0.003,已由国际原子量委员会于同年审定为取代 旧值 114.82±0.01 的新标准;1993 年测定的锑元素的原子量新值 121.760
±0.001,已由国际原子量委员会于同年审定为取代旧值 121.757±0.003 的 新标准。


1.填空

作业 3

(1)同一元素的原子核内有 电荷数,即相同的 数。元素 是 的总称。
(2)氧气(O■2)和二氧化碳(■CO2)中都含有 元素,该元素在这
两种物质中所表现的性质 (答是否相同),这是因为 。
2.将正确答案的序号填在题后的括号里
(1)决定原子质量大小的主要是 [ ] A.原子核外的电子数
B.原子核内的质子数
C.原子核内的质子和中子总数 D.原子核内的中子数
(2)下列叙述正确的是 [ ]
A.水由氢分子和氧原子组成 B.水由氢元素和氧元素组成
C.水和氢气中都含有氢元素,所以它们的化学性质相同
D.将氢气和氧气按一定比例混合起来就成为水
3.填表


元素名称 氮 镁 铁 钠 元素符号 P Al Ca






① 像前面提到的碳元素那样,天然存在的氢、氧等许多元素的同类原子,它们各有若干种核内中子数不等
的原子,按一定的个数比共存在一起。所以,这些元素的原子量,都是相关同类原子的平均原子量。例如, 碳元素原子量的精确值是 12.011,这是多数碳-12 和少数碳-13 的原子量的平均值。

2.4 单质和化合物


单质 有些纯净物由同种元素组成,例如氢气、氧气、各种金属等。这些由同
种元素组成的纯净物叫做单质。在已经发现的 100 多种元素中,单质属于金 属的叫金属元素,其它一般统称为非金属元素。
化合物 由不同种元素组成的纯净物叫做化合物,例如水。化合物中各元素的原
子都是相互结合着的,所以和各组成元素的单质的性质都不相同。例如,虽 然水和二氧化碳中都含有氧元素,但都不表现出氧气的那种能支持燃烧的化 学性质。
  化合物的组成比较复杂。研究化合物的组成不但要测定其中所含的元素 种类,还要测定各种元素之间的质量比或百分含量。
【练习与思考】 推断化合物的组成元素
  已知铜、碳(木炭的主要成分)都是单质;铜或碳和氧气加热时都能发 生化学反应,各生成一种化合物氧化铜或二氧化碳。试由已观察、讨论过的 碱式碳酸铜的分解反应和水的电解反应,推断碱式碳酸铜的组成元素。

作业 4

将正确答案的序号填在题后的括号里
1.下列叙述错误的是 [ ] A.氢气是单独存在的氢元素 B.水和氧气中的氧元素,它们的存在状态不同 C.由不同元素组成的物质一定是化合物 D.一种化合物的组成是一定的
2.下列物质中,属于单质的是( ),属于化合物的是( ),属
于混合物的是( ) [ ] A.碳 B.空气
C.氧化镁 D.水

2.5 化学式

化学式
(1)化学式的概念 我们已经知道水有一定的组成:含有氢元素和氧元素,这两种元素的原
子个数之比为 2∶1。因此,我们可以用元素符号和数字组成的式子 H2O 来表
示水的组成。这种用元素符号来表示物质组成的式子叫做化学式。纯净物都 有一定的化学式,这些是通过实验测定了物质的组成后得出来的。化学式是 化学专用语言(化学用语)。因为化学式“H2O”准确地表示了水分子的构成, 所以 H2O 也可以表示一个水分子。这种同时能代表分子的化学式也叫做分子 式。分子式是化学式中的一种。虽然不少物质的化学式同时又是它们的分子

式,但是许多物质却并非如此。对此,同学们一时难以分清,为了简便起见 本书一律用化学式表示物质的组成。
(2)化学式的写法 金属和多数固态的非金属单质,结构比较复杂,通常就用元素符号表示
它们的化学式,例如单质铁用 Fe 表示,单质碳用 C 表示。 有些气体单质的分子由单个原子构成,这些单质的化学式就用元素符号
表示,例如氦气的化学式为 He。 有些非金属单质是由分子构成的,如果它们的分子由 2 个原子构成,它
们单质的化学式,就用在元素符号的右下角加 2 来表示,例如氧气的化学式
为 O2,氢气的化学式为 H2 等。
  单质的名称通常就是元素的名称(如果一种元素能形成几种单质,则要 用一定的方法来加以区别)。如果单质在常温下是气态,则常在元素名称后 加一“气”字来表示。如氢气、氮气等。
  由两种元素组成的化合物,化学式的写法是:先写出组成这种化合物的 各元素的元素符号,然后在每种元素符号的右下角用数字标出组成这种化合 物的各种元素的原子个数比(如果是 1 个原子,则“1”字省略)。对于由氧 元素与另一种元素组成的化合物,一般要把氧元素的符号写在另一元素符号 的右方。对于由一种金属与一种非金属元素组成的化合物,一般要把非金属 元素的符号写在金属元素符号的右方。例如氧化镁、二氧化碳、二氧化硫、
氧化铁和四氧化三铁、氯化钠的化学式分别为 MgO、CO2、SO2、Fe2O3 和 Fe3O4、
NaCl。上例还表明:由两种元素组成的化合物的名称,一般是从右向左读作 “某化某”,有时还要读出化学式里各种元素的原子个数。
有关化学式的计算
(1)物质的式量 化学式中各元素原子量与其原子个数之积的总和就是式量。可见物质的
式量也是个比值,是没有单位的。例如,H2O 的式量=1×2+16=18,即水
的式量为 18;
NaCl 的式量=23+35.5=58.5,即氯化钠的式量为 58.5;

CO2 的式量=12+16×2=44,即二氧化碳的式量为 44 。
  从上述计算和讨论中可知,统一以碳-12 原子的质量作为标准,就能够 得出一系列可以比较的原子量、式量,用来进行基本的化学计算。
(2)物质中各元素的质量比和质量百分含量
根据化学式可以计算某物质中各元素的质量比。例如计算 CO2 中各元素
的质量比的方法是
C 的质量:O 的质量=12∶16×2=3∶8 根据化学式可以计算某物质中各元素的质量百分含量。例如计算氮肥硝
酸铵(NH4NO3)中氮元素的质量百分含量的方法是
先计算 NH4NO3 的式量:
NH4NO3 的式量=14+1×4+14+16×3=80
再计算氮元素的质量百分含量:


① 由于水的化学式 H2O 和二氧化碳的化学式 CO2 就分别是它们的分子式,所以 18 和 24 也分别是水和二
氧化碳的分子量。分子量是式量的一种,它也是没有单位的比值。

N的原子量×2
NH 4 NO 3


的式量×100%=

14×2
80


×100%=35%

如果要计算NH 4 NO3中氧元素的质量百分含量,则其计算式应为
O的原子量×3


NH 4 NO 3

×100%,答案为60%。算得NH 4 NO 3 中氮元素和氧元素

的质量百分含量后,则其中氢元素的质量百分含量必为:
1-35%-60%=5%
【问题讨论】 水中各元素的质量百分含量是多少?根据水的组成回答:100 千克水完
全电解可以得到多少千克氢气? 从上述问题讨论中可见,化学式所反映的物质组成还可用来解决一些相
关的化学计算问题。
作业 5
1.将正确答案的序号填在题后的括号里
(1)下列有关化学式 H2O 的意义,表述错误的是 [ ]
A.表示一个水分子 B.式量为 18
C.表示水分子中含有氢分子和氧原子
D.表示水的组成
(2)下列有关式量的分析,正确的是 [ ]


A.式量是有特定含意的、没有单位的比值 B.式量就是原子量 C.式量就是物质分子的质量 D.纯净物各有其一定的式量
(3)化合物 NO2 的名称是 [ ]
A.一氮化二氧 B.氮氧二 C.二氧化一氮 D.二氧化氮
(4)下列化学式书写错误的是 [ ]
A.SZn(硫化锌) B.CaO(氧化钙) C.Al(铝) D.NaCl(氯化钠)
2.填空
  硫黄在空气中燃烧与氧气化合后所得产物中氧、硫元素的原子个数之比 等于 2∶1,则该产物的化学式是 ,其中氧、硫元素的质量比是

3.计算三氧化硫中各元素的质量比和百分含量。
4.计算氮肥氯化铵(NH4Cl)中氮元素的百分含量。至少需要施用多少氯
化铵,才能向作物提供氮元素 28 千克?

复习与练习 一、整理知识

1.水的存在、物理性质及其与人类的关系。
2.水的电解;水的组成;分解反应。
3.原子、分子、元素和单质、化合物的基本概念:

4.化学用语和化学量的初步知识、技能: 元素符号和原子量——化学式和式量——有关化学式的计算。
二、练习题
1.将正确答案的序号填在题后的括号里
(1)下列物质中,不属于由分子构成的单质是 [ ] A.氧气 B.水
C.碳 D.铝
(2)下列叙述正确的是 [ ] A.物质都由分子构成
B.原子不能再分
C.由铁元素和氧元素只能组成一种化合物 D.分子由原子构成
(3)下列有关元素概念的叙述,错误的是 [ ]
A.元素是核内具有相同中子数的一类原子的总称 B.元素是核内具有相同质子数的一类原子的总称 C.元素是具有相同核电荷数的一类原子的总称 D.元素是具有相等质量的一类原子的总称
(4)下列有关氢元素性质的描述,错误的是 [ ]
A.氢气可以在空气中燃烧 B.氢元素的原子量最小 C.电解可使水中的氢元素变成氢气 D.水中的氢元素可以在空气中燃烧
(5)化学式 SiO2 可表示 [ ]
A.一种由硅原子和氧分子组成的化合物
B.一种由原子个数比为 1∶2 的硅元素和氧元素组成的混合物 C.一种硅和氧气的混合物
D.一种由原子个数比为 1∶2 的硅元素和氧元素组成的化合物
(6)化学式为 NH3、NH4Cl 和(NH4)2SO4 的三种化合物中氮元素的百分
含量,从大到小的排列顺序是 [ ]

A.(NH4)2SO4,NH4Cl,NH3
B.NH3,(NH4)2SO4,NH4Cl
C.NH3,NH4Cl,(NH4)2SO4
D.NH4Cl,(NH4)2SO4,NH3
(7)关于化学式为 N2O4 的物质的下列叙述,正确的是
[ ]
A.叫做二氧化氮 B.叫做二氮化四氧 C.它的式量约等于 92 D.叫做四氧化二氮
(8)下列物质中,具有固定组成的是 [ ] A.空气 B.天然水
C.氯化钠 D.氢气和氧气的混合气体

(9)下列变化中,( )属于分解反应 [ ] A.一氧化碳+氧气二氧化碳
B.糖+水→“糖水”
C.铜+氧气加热 氧化铜 D.氢氧化铜氧化铜+水
  2.已知 3.2 克氧气与 12.7 克铜刚好能化合成一种化合物,计算这种化合 物中各元素的百分含量。
3.3.6 克水完全电解,可得氢气和氧气各多少克?若将所得气体混合后
点火,生成多少克什么物质?
4.多少千克(NH4)2SO4 中所含的氮元素,与 160 千克 NH4NO3 中氮元素的
量相等?
5.元素 R(元素的代号)的一种含氧化合物的化学式为 RO2,其中氧元素
的质量百分含量为 50%。解答下列问题:
(1)计算 R 的原子量,并判断 R 可能是什么元素。
(2)元素 R 与氧元素可以组成另一种化合物,它的式量是 80,其中元
素 R 的质量百分含量为 40%。试通过计算写出它的化学式。
6.已知氯酸钾(KClO3)在一定条件下加热分解时,能完全变成氧气和另
一种不含氧元素的化合物。问:
(1)4.9 克氯酸钾加热完全分解,至多可以制得氧气多少克?
(2)反应时所得另一种化合物中钾元素的质量百分含量是多少?

第 3 章 空气 氧气


  空气是人类和生物生存所必需的物质,人的生命,如果没有食物,可以 维持几个星期,如果没有水,可以维持几天,要是没有空气的话,连几分钟 都不能维持。空气还起着调节气候的作用,同时也是一种重要的自然资源。 本章将研究空气的组成,并着重研究空气成分中的一种重要气体——氧 气,还要研究怎样用化学符号来表示物质之间的化学变化——化学方程式。

3.1 空气




1.空气是一种混合物

空气的成分

  我们在小学自然课本中已经学习过空气。在 18 世纪中叶以前,人们曾长 期把它看作是一种单一的物质。后来,许多科学家对燃烧现象进行深入的研 究后,才认识到空气是多种物质的混合物。18 世纪 70 年代,科学家又证明 空气主要由氮气和氧气组成。
2.测定空气中氧气含量的方法 用来测定空气中氧气含量的方法很多,在实验室里常用下面的方法来粗
略地进行测定。
【观察与思考】 将玻璃钟罩放入水槽搁稳在水底的三块小玻璃片上,以水面为基准线,
将钟罩水面以上的容积划为 5 等分。装置如图 3-1 所示。再将盛在燃烧匙(插
在橡皮塞中)内的适量红磷点燃,立即插入钟罩内,塞紧橡皮塞。红磷在钟 罩内燃烧,有大量白烟生成,同时水面逐渐上升,当燃烧停止后,白烟逐渐 消失,再向水槽中加水,使水槽中的水面与钟罩内的水面相平,这时可见到 钟罩内水面上升了,进入钟罩里的水约占原有气体体积的 1/5。打开钟罩上 的橡皮塞,再次将盛有燃着的红磷的燃烧匙伸入钟罩内,观察现象。


  通过上述实验可以观察到,红磷燃烧消耗了钟罩内约 1/5 体积的气体 后,燃烧停止,剩余的气体不支持红磷的燃烧。
【问题讨论】
1.红磷燃烧时,消耗了空气中的哪种成分?
2.为什么红磷燃烧时,只消耗了钟罩内气体的 1/5 体积而不是全部?
  3.当第二次将盛有燃着的红磷的燃烧匙伸入钟罩内时,为什么火焰立即 熄灭?
4.本实验能说明空气组成的哪些问题?
【选学】空气组成的研究
  早在 18 世纪中叶,英国化学家布拉克和他的学生卢塞福,用动物的呼吸 和蜡烛及磷的燃烧,发现了空气中含有不能维持动物生命和具有灭火性质的 “浊气”,即氮气。
  随着对燃烧现象的深入研究,瑞典化学家舍勒用多种方法制得了氧气, 并研究了它的性质,还用实验证明这种气体也存在于空气中。空气中除了它, 剩下来的就是“浊气”。差不多在同一时期,英国化学家普利斯特里,利用 大的聚光镜来加热汞锻灰(成分是氧化汞)也得到了氧气。遗憾的是他们都
  
不知道这意味着发现了新元素。


  法国化学家拉瓦锡知道了普利斯特里制取氧气的方法后,马上重复进行 试验,他应用天平作为研究化学的工具,并注意了化学反应前后物质质量的 变化,这就是著名的研究空气成分的实验。
  拉瓦锡把少量的汞放在密闭容器里连续加热了 12 天(图 3-3),结果 发现有一部分银白色的液态汞变成了红色粉末,同时容器里的气体体积减少 了约 1/5,他研究了剩余的那部分气体,发现这部分气体既不能供给呼吸来 维持动物生命,又不能支持燃烧,这就是现在所说的氮气。


  拉瓦锡又把汞表面生成的红色粉末(氧化汞)全部收集起来,放在另一 个容器里加热,结果得到了汞和氧气,而且氧气的体积恰好等于密闭容器里 所减少的气体的体积。他再把得到的氧气加到前一个容器中,结果得到的气 体跟空气的性质一样。通过这些实验,拉瓦锡得出了空气是由氮气和氧气组 成的结论。
  在 19 世纪末以前,人们深信空气中仅含有氮气和氧气,后来,科学家陆 续发现了氦、氖、氩、氪、氙等稀有气体,才认识到空气中除了氮气和氧气 外,还有少量二氧化碳、水蒸气和其它气体及杂质。按体积计算,空气中约 有氮气 78%、氧气 21%、稀有气体 0.94%、二氧化碳 0.03%、其它气体及 杂质 0.03%(图 3-4)。



【选学】稀有气体的发现和利用


  1868 年法国天文学家詹森在观察日全食时,从太阳光谱中发现了一条新 的谱线,从而最早发现了稀有气体,后来将这种稀有气体命名为氦(希腊文 是“太阳”的意思)。
19 世纪末,英国物理学家雷利在研究氮气时,发现从空气中制得的氮气
在标准状况① 下的密度略大于从含氮化合物制得的氮气的密度,前者为
1.2572 克/升,后者为 1.2505 克/升,二者质量仅差几毫克,这微小的差异, 本来是实验误差所允许的,但雷利没有忽视这微小的差异,他花了足足 2 年 时间,又做了多次精密的实验,反复观察验证,结果表明实验并无差错。他 想可能因为在空气中还有较重的不活泼的气体没有被发现。于是他和他的朋 友英国化学家拉姆赛合作,再从科学实验中寻找答案。结果终于在 1894 年揭 开了这个秘密。两位科学家共同发现了一种新元素组成的气体,这就是氩, 希腊文是懒惰的意思,即性质不活泼。接着在 3 年内,拉姆赛又先后发现了 氦、氖、氪、氙等气体。由于拉姆赛发现了 5 种稀有气体,为此,他获得了
1904 年诺贝尔化学奖。 稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙等气体的总称,由于它们的化学性质很
不活泼,一般情况下不跟其它物质发生化学反应,所以人们曾称它们为“惰 性气体”。其实惰性气体的“惰”性并不是绝对的,随着科学技术的发展, 后来发现,在一定条件下,有些惰性气体还是能跟某些物质发生化学反应生



① 标准状况指的是温度为 0℃和压强为 1.013×105 帕时的状况。

成其它物质的。 由于稀有气体有它的特殊性质,在生产和科学研究中有着广泛的应用。 在一些工业生产中,常把它们用作保护气,例如用氩气来隔绝空气,防
止金属在高温焊接时跟其它物质发生反应;又如把氩气和氮气的混合气体充 入灯泡里,可使灯泡经久耐用。
  氦气的密度仅次于氢气,用氦气填充气球或飞艇,要比用氢气安全得多, 氦气混在塑料、人造丝、合成纤维中可制成非常轻柔的泡沫塑料、泡沫纤维。 氦气还可用来代替氮气和氧气混和,作“人造空气”供深海潜水员呼吸用, 防止微血管的阻塞。
氖气、氪气和氙气常用于激光技术;氪气和氙气能吸收 X 射线,可用于
X 射线工作时的遮光材料;氙气在医学上还可作麻醉剂。 稀有气体还有一个特性,在通电时会发出有色的光,不同的稀有气体会
发出不同颜色的光。因此,它们在电光源中能制成五光十色的霓虹灯;在石 英玻璃管里充入氙气的氙灯,通电时能发出比荧光灯强几万倍的强光,因此 叫做“人造小太阳”,广泛应用于广场、飞机场、体育场等的照明(图 3-5)。



  氩气的发现是从几毫克的差异开始的,这对我们培养一丝不苟的学习态 度是很有启迪作用的。
空气的污染和防治
  一个成年人平均每天呼吸约需要 1 万升的空气,重量相当于 13.6 千克, 比吃进去的食物还要重好几倍。所以,空气的质量好坏是极为重要的。
大气的成分本来是比较稳定的,即使一些有害物质进入大气,由于自然
界有巨大的自净能力,仍能使空气保持清新。但是近代由于工业、交通运输 业的迅速发展,大量的废物,特别是有害气体和烟尘的排放,超过了自然界 的净化能力,造成了空气的污染。
(1)空气的主要污染物和污染源
  每年进入大气的污染物数量是十分惊人的,种类也很复杂,目前已被人 们注意的就有 100 多种,其中对人类环境危害较大、影响范围较广的大气污 染物是颗粒物质、一氧化碳、二氧化硫、氮的氧化物、碳氢化合物等。一般 燃料燃烧会产生大量的二氧化碳,还有一氧化碳、二氧化硫和固体微粒,汽 车排出的废气中,还常含有碳氢化合物、氮的氧化物等。据资料报导,1990 年全球由于人类活动而向大气排放的硫氧化物有 9900 万吨、氮氧化物有6800 万吨,这是多么惊人的数字啊!
  产生污染物的场所、设备等叫做污染源,其中人为污染源有工业污染源、 农业污染源、交通运输污染源和生活污染源。工业污染源是目前危害最大的 污染源,产生的污染物主要是在工业生产过程中排放的“三废”等;农业污 染源产生的污染物,主要是农药、化肥以及动植物产品加工和它们的遗弃物 腐烂后挥发到大气中的各种气体与固体微粒等;交通运输污染源产生的污染 物包括泄漏的燃料、排放的废气,以及发出的噪声等;生活污染源产生的污 染物包括居民生活中排出的各种污染物。
  大气中的各种污染物,通过呼吸道侵入人体,损害人体的健康,影响作 物的生长,造成鱼类的减少,破坏自然资源,而且还会腐蚀建筑物、仪器和 设备等。
  
(2)如何防治大气污染 防治大气污染,首先应减少和防止大气污染物的排放,合理利用环境自
净能力。实际上大气污染的形成同许多因素有关,如工业布局、燃料结构、 净化手段等。如果工业过分集中,该区域污染物的排放量大,大气自然净化 不了,必将造成当地的大气污染,所以工业布局要合理。能源结构要改变, 燃烧方法要改进,工艺过程要优化。对废气要采取净化措施,如排出的烟气, 可经电除尘装置净化后再排入大气,汽车上要安装尾气净化装置。要积极开 展绿化造林,增加植被。植物不仅具有美化环境、调节气候的作用,还具有 截留粉尘、吸收大气中有害气体,使空气得到净化的功能。此外,还应建立 空气监测网和警报系统,当污染严重时,就发出警报,使排污单位立即采取 措施,将污染程度迅速降下来。最后还要加强环境的法制管理,严格防止新 的污染源产生。
【问题讨论】
1.空气污染会造成哪些危害?
2.为什么在公共场所要提倡禁止吸烟?
【社会调查】 调查你附近某区或某工厂空气污染的情况,并了解有无防治措施?效果
如何?
作业 1
  1.空气中含量最多的气体是 ;能支持燃烧的气体是 ;能 使澄清的石灰水变浑浊的气体是 ;化学性质极不活泼的几种气体的总 称是 。
2.下列叙述错误的是 [ ]
A.空气是混合物 B.从整体上看,空气中的氧气与氮气的体积比约为 1∶4
C.新鲜的空气就是纯净物
D.居室内的空气一般比室外的空气含的二氧化碳多
3.造成空气污染的主要原因是什么?主要污染物是指哪些物质?

3.2 氧气的性质和用途


氧气是空气的主要成分之一,本节将着重讨论氧气的性质和用途。 氧气的物理性质
【观察与思考】 展示一瓶氧气,观察它的颜色、状态,并闻一闻它的气味。


  在通常情况下,氧气是一种无色、无味的气体,在标准状况下氧气的密 度为 1.429 克/升,比空气略重(空气的密度为 1.293 克/升)。氧气在 1.013
×105 帕下,—183℃时液化,液态氧呈蓝色,— 218℃时凝固为淡蓝色的雪花 状固体。氧气不易溶于水,1 升水中大约能溶解 30 毫升氧气。氧气在水中虽 然溶解得很少,但鱼类等水生动植物的生存,却有赖于溶解于水中的氧气。
氧气的化学性质 为了研究氧气的化学性质,让我们做几个实验,看看它跟哪些物质发生
反应,反应需要什么条件,反应时有什么现象,反应后生成什么物质?

【观察与思考】
  1.取一小块木炭,放在燃烧匙里,伸进盛有氧气的集气瓶,观察木炭是 否燃烧。
  2.再把木炭在酒精灯上加热到发红,先观察它在空气中燃烧的情况,然 后连同燃烧匙伸进盛有氧气的集气瓶里,观察现象。
  3.待燃烧停止后,立即向瓶内倒进一些澄清的石灰水,并加以振荡,再 观察石灰水发生什么变化(图 3-7)。

【问题讨论】
1.木炭在氧气里燃烧和在空气里燃烧有什么不同?为什么?
2.木炭在氧气里燃烧有什么物质产生?用什么实验可以验证? 木炭(主要成分是碳)在氧气里燃烧比在空气里燃烧得更旺,同时发出
白光并放出热量。 木炭跟氧气的反应,可用文字式表示如下:
碳+氧气二氧化碳 C O2 CO2
【观察与思考】 在燃烧匙里放少量硫粉,在酒精灯上点燃,注意观察硫在空气里燃烧时
的现象,然后再把燃着的硫连同燃烧匙伸进盛有氧气的集气瓶里,注意观察
硫在氧气里燃烧时的现象(图 3-8)。


  硫在氧气里燃烧比在空气中燃烧得更激烈,发出明亮的蓝紫色火焰,生 成一种叫做二氧化硫的带有刺激性气味的无色气体,并放出热量。这个反应 也可
用文字式表示如下:




【问题讨论】

硫+氧气二氧化硫 S O2 SO2

试想磷在氧气里燃烧与磷在空气中燃烧的现象会有什么差异?
【观察与思考】 铁丝也能燃烧吗?在什么条件下才能燃烧?铁丝燃烧是什么样的? 取一根无锈光洁的细铁丝,把它绕成螺旋状,一端系一根粗铁丝,另一
端系上一小段火柴梗,手持粗铁丝,点燃火柴梗后连细铁丝一同伸进盛有氧
气的集气瓶里(图 3-9),观察发生的现象(集气瓶内应预先装少量水或在 瓶底铺上一薄层湿的细砂)。
【问题讨论】
1.为什么细铁丝一端要系上一小段火柴梗,并点燃后再伸进氧气瓶里?
  2.细铁丝在氧气瓶里燃烧时,火星四射,生成的黑色固态物质(四氧化 三铁)熔化而溅落瓶底,这些现象说明了什么?
  3.本实验为什么要在集气瓶里预先装少量水或在瓶底先铺一薄层湿的细 砂?
  4.推测镁条在氧气里燃烧将会有什么现象(回忆过去镁条在空气里燃烧 的实验)?
  
铁在氧气中燃烧的反应可用文字式表示如下: 铁+氧气点燃四氧化三铁
Fe O2 Fe3O4
从上面一些实验可以看出:
  1.物质在氧气中燃烧比在空气中燃烧剧烈,甚至有些在空气中一般不能 燃烧的物质,却能在氧气中燃烧。
  2.物质在氧气中燃烧时,一般都有大量的热放出。可见在化学反应中, 不仅有新物质生成,还伴随有能量的变化。
  木炭、硫黄、磷、铁等物质在氧气里燃烧时,生成了相应的二氧化碳、 二氧化硫、五氧化二磷、四氧化三铁。像这种由两种元素组成,其中一种是 氧元素的化合物叫做氧化物。在上述这些反应中还有一个共同点,就是由两 种物质起反应而生成另一种物质,我们把由两种或两种以上物质生成另一种 物质的化学反应叫做化合反应。
【观察与思考】 氧气除了和碳、硫、磷、铁等单质反应外,还可以和哪些物质反应呢? 把燃烧匙里点燃着的一小段蜡烛伸进盛有氧气的集气瓶里,观察现象。
待燃烧停止并冷却后,仔细观察瓶壁上有什么现象?取出蜡烛,向瓶里倒进 一些澄清的石灰水,振荡,观察石灰水有什么变化(图 3-10)?


【问题讨论】 蜡烛在氧气里燃烧是否也属于化合反应?为什么?
蜡烛(主要成分是由碳和氢两种元素组成的石蜡)在氧气里燃烧比在空
气里燃烧得更旺,发出白光和放出热量,在冷的瓶壁上有水雾出现,产生的 气体能使澄清的石灰水变浑浊,这说明石蜡与氧气反应除产生二氧化碳气体 外还有水生成。所以这个反应不属于化合反应。
我们日常见到的煤、木材、汽油、酒精等物质在空气中燃烧,实质上也
是跟空气中的氧气发生了化学反应。这些反应都是属于我们通常所说的氧化 反应。氧化反应不一定都是化合反应。
综上所述,氧气不仅能跟多种非金属和多种金属反应,而且还能跟某些
化合物反应,这些反应都放出热量,甚至剧烈地燃烧,可见氧气是一种化学 性质比较活泼的气体。
氧气的用途
  物质的用途是由物质的性质决定的。由于氧气具有易于跟其它物质发生 反应并放出热量的性质,氧气在工农业生产和科学研究方面有着许多用途。 供给呼吸和支持燃烧是氧气的重要用途,但在一般情况下只需空气就可以 了,只有在特殊情况下,才需要使用纯氧,例如不能进行正常呼吸的病人, 常需要供给富氧空气;在低氧或缺氧环境中工作的人,如宇航员、高空飞行 员、登山运动员、潜水员等都要携带供氧设备;氧炔焰可以用来焊接或切割 金属;炼钢炉里鼓入富氧空气可以加速冶炼过程,提高钢的质量和产量;在 国防工业和宇航工业上,液氧可用于制造液氧炸药和火箭燃料的助燃剂等。
图 3-11 简要地表示出氧气的一些主要用途。



【选学】臭氧


在空气中还存在着一种极微量的气体叫臭氧,它的化学式为 O3,主要分
布在距地面 10~15 千米的高空,形成一层臭氧层。 氧气在高压放电的条件下能转变成臭氧,它是化学性质比氧气更为活泼
的氧元素的另一种单质。

  臭氧是一种浅蓝色有特殊臭味的气体,具有很强的氧化性和杀菌能力。 只要臭氧的浓度达到百万分之 0.02(质量),人的鼻子就能觉察到它的 刺激性气味。有时我们在松树林里或雷雨过后,会觉得空气格外新鲜,就是 因为这时空气中有一小部分的氧气转变成了臭氧。空气中含有极微量的臭
氧,对人体健康是有益的。 臭氧层能大量吸收太阳光线中的紫外线,对地球上的生物起到保护作
用。但是排放到空气中的一些有害物质(主要是氮的氧化物、氟氯烃等)能 破坏臭氧层,据统计,臭氧在大气中的含量每减少 1%,太阳紫外线辐射到 地面的量就增加 1.5%~2.0%,皮肤癌患者就可能增加 5%~7%。人类活动 对臭氧层含量的影响已成为一个全球关注的问题。目前在南极上空已出现臭 氧“空洞”,国际上正在积极研究,以防止臭氧层进一步遭到破坏。
作业 2
1.下列叙述正确的是 [ ] A.将木炭或硫粉放入氧气瓶里,木炭或硫粉就会立即燃烧起来 B.氧气的性质很活泼,跟所有的物质都能发生剧烈的氧化反应 C.气态、液态和固态的氧都是无色无味的 D.氧化反应不一定是化合反应
2.在三个集气瓶里分别盛满空气、氧气、氮气,用什么简便的方法能鉴
别它们?
3.用线段将在实验中观察到的下列物质燃烧时的现象,连接起来。 木炭在氧气里燃烧 火星四射,有生成物熔化溅落 硫在氧气里燃烧 发出白光,瓶壁有水雾 磷在空气里燃烧 生成大量白烟
细铁丝在氧气里燃烧 发出白光
蜡烛在氧气里燃烧 发出蓝紫色火焰
  4.有些鱼塘装有增氧机,即一种装有叶片的滚盘,滚盘一半浸在水中, 启动后不断旋转,将水不断抛出水面,然后再落到池塘里。试说明为什么要 用增氧机?增氧的原理是什么?
  5.某学生设计了比较氧气和空气密度的如下实验:将两个用玻璃片盖着 的装有氧气的集气瓶,一个正放在桌上,一个倒悬着,去掉盖着的玻璃片, 半分钟后,将带火星的木条分别伸入两瓶内,结果发现有不同的现象,于是 他得出了正确的结论。你想实验中有什么不同的现象?为什么据此能得出正 确的结论?
3.3 燃烧和缓慢氧化
九年义务教育初级中学教科书(实验本)化
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