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九年义务教育初级中学试用课本——化 学



说 明


  本套教材是受国家教委的委托,依据国家教委颁发的“九年义务教育全 日制小学、初级中学各科教学大纲(试用稿)”编写的。教材编写立足于当 代我国,特别是沿海改革开放的先行地区的实际,着眼于培养学生适应现代 社会的基本素质,在编排体系和内容结构上力求创新。经国家教委中小学教 材审定委员会审查通过,本套教材已被确认为我国九年义务教育教科书,推 荐全国选用。
  初中化学教材分《化学》和《化学实验》两册。此外,编有《化学课外 自学训练》、《化学教学参考书》。本书初版于 1995 年,这次再版时,按“量 和单位”的国家标准作了修订。
  初中化学教材编委会由江琳才任主编,龚行三任副主编,刘立寿、吴琦、 陈章盛、高永裕、曾灼先任编委。《化学》第一版的执笔人是:刘立寿、江 琳才、陈章盛、龚行三;第二版修订由江琳才完成。
  本教材初稿编出后,承梁英豪、梁远明、郭素文、蔡传哲等同志评审, 并有许多同志提供了图片或意见,特此致谢。我们要特别感谢广大的积极使 用和支持本教材的中学老师们,他们根据自己的教学实践,为本版修订提供 了十分宝贵的意见。


九年义务教育教材(沿海地区) 编写委员会

化 学

绪 言


  当同学们翻开这本书,开始学习化学这门课程的时候,大家会提出各种 各样的问题。譬如,化学是什么?化学有什么用?怎样学好化学?
[实验 0-1]
  (1)“喷雾显字”事先用毛笔蘸酚酞溶液在白纸上写字,待干后,用装 有稀氢氧化钠溶液的喷雾器向纸上喷雾,观察发生的现象。
(2)“钠珠戏水”切取一小块金属钠①,用滤纸揩干表面的煤油,投入
盛有水的烧杯里,观察发生的现象。 以上两个有趣的实验现象,实际上都是物质发生化学变化的现象。这些
变化和大家在物理课中学习过的碘的升华、酒精蒸发等变化不同。它们的区 别在哪里呢?

物理变化和化学变化

1.物理变化
[实验 0-2]
  取冰一块,放在烧杯里,加热使冰熔化。继续加热到水沸腾,把一块干 净的玻璃片放在烧杯口上方,观察发生的现象。


  大家知道,冰变成水,水变成水蒸气,仍然是水,见图 0-1。铁熔化成 铁水,或铸成铁锅,仍然是铁。固态石蜡熔化成液态蜡油,仍然是蜡。在这 些过程中,物质的形状和状态发生了变化,但它们的本质没有变化,即没有 生成其它新物质。物 质发生变化时没有生成新物质,这种变化叫做物理变化。 如衣服由湿变干、云层化雨、玻璃由整块碎成小块、花香四溢等。
2.化学变化
[实验 0-3]
  取一段镁条,经砂纸擦亮后,用坩锅钳夹住,点燃。观察镁条的燃烧现 象(见图 0-2)
〈观察〉
(1)镁条燃烧前是 色的 。
(2)镁条燃烧时,发出 光,并且 热。
(3)镁条燃烧后生成的是 色的 状物质。 镁条燃烧时,发出耀眼白光,大量放热,并生成白色粉末状物质——氧
化镁,这是一种不同于镁的新物质。这个变化可用文字表示如下:
镁+氧气氧化镁
          (Mg)(O2)(MgO)
式中括号里给出的是相应物质的化学符号。 物质发生变化时生成新物质,这种变化叫做化学变化,又叫化学反应。 在镁条燃烧的实验中,哪种现象最能说明镁条发生了化学变化?
(A)发出耀眼白光 (B)大量放热
 (C)生成新物质氧化镁 (D)形状改变 铁器生锈、蜡烛燃烧、燃放烟花和照相底片感光等都是化学变化。一切
化学变化的共同特征是:物质的本质发生根本变化,产生出性质完全不同的

新物质。 物质发生化学变化时,会伴随发生某些现象,如发光、发热、颜色变化、
放出气体或生成沉淀等。这些现象可帮助我们判断有没有发生化学反应。 化学变化和物理变化是相互联系的。一方面,化学变化过程中总是伴随
发生某些物理变化,如蜡烛点燃时,固态石蜡受热会熔化成液态石蜡。另一 方面,物理变化虽不一定引起化学变化(如水的三态变化),然而,在一定 条件下,物理变化也有可能引起化学变化,如镁条加热至一定温度时,会引 起燃烧。
  用“有或无”和“化学变化或物理变化”分别填写下表第三栏和第四栏 的空格。

过程 变化结果 有 无 新 物
质生成 变 化
类 型 铁生锈 光亮的金属转化为红棕色的铁锈 水沸腾 液态水变成气态水 汽油燃烧 汽油转化为二氧化碳、水蒸气等 锯木 大块木料变成小木块和木屑 木板燃烧 木板转化为二氧化碳、水蒸气和灰烬 煤燃烧 煤炭转化为二氧化碳、煤灰等 蜡烛燃烧 石蜡转化为二氧化碳和水蒸气


碳、镁、汽油等在氧气中都能燃烧,这种性质必须在化学变化过程中才
能表现出来。物质在化学变化中表现出来的性质叫做化学性质。不通过化学 变化就能表现出来的物质性质,叫做物理性质,如颜色、状态、气味、熔点、 沸点、硬度和密度等。
表 0-1 物质的某些物理性质
物质 颜色 嗅觉 味觉 状态 熔点/℃ 沸点/℃ 水
醋酸 无色
无色 无臭
醋味 无味
酸味 液态
液态 0.0
16.6 100.0
118 铁 银白 无臭 无味 固态 1535 2750 氧气 无色 无臭 无味 气态 -218.4 -182.96 氮气
镁 无色
银白 无臭
无臭 无味
无味 气态
固态 -209.86
648.8 -195.8
1090



物理性质和化学性质是物质的重要属性。我们要正确有效地使用物质,
就必须了解和研究物质的物理性质和化学性质。通常,物质的物理性质可用 感官观察或用物理方法去测量确定,而化学性质则要通过化学实验去观察和 确定。
  图 0-3 中哪些是物理变化?哪些是化学变化?为什么?指出其中化学变 化所伴随发生的现象。
  
什么是化学?


  化学是一门极其有趣而又十分重要的学科。在日常生活中,可以提出千 万个要用化学知识才能解答的问题。例如,空气由哪些物质组成?人为什么 要有空气才能生存?水是什么物质?钢铁怎样炼成?为什么铁会生锈?我们 吃的食物,如油、盐、米、糖、醋等含有什么成分?百货大楼中琳琅满目的 商品,如各种塑料、纤维、五金制品、中西成药、化妆用品等是怎样制造的? 这些问题,有的涉及物质的组成和结构,有的涉及物质的性质,有的涉及物 质的变化规律,它们都是化学研究的内容。化学就是研究物质的组成、结构、 性质以及变化规律的基础自然科学。

化学有什么用?


  人类的文明离不开化学。化学科学和化工技术在满足人类社会生活需要 方面,起着十分重要的作用。人类的食物主要靠农业生产提供,而农业需要 化学工业制造的肥料和农药,才能保证高产和稳产。我们穿的衣服,越来越 多地采用化学合成纤维织物去缝制。人们建造着各种式样的楼房,需要使用 化学工业制造的建筑材料和装饰材料。现代交通工具,如飞机、火车、轮船、 汽车、摩托车等,全都需要化学工业提供的材料和燃料。保障健康,防治疾 病,保护环境,需要化学工业提供的药物和方法。国家在世界市场上的经济 竞争能力,需要化学工业制造的商品。国防建设需要化学工业的参与,才能 提供钢铁、炸药,制造坦克、飞机、原子弹、氢弹、导弹等。化学科学和化 工技术极大地满足了衣、食、住、行、能源、通讯、国防、外贸、卫生、环 保、服务等各方面的社会需要(见图 0-4)。所以说,化学是现代社会不可 缺少的一门重要学科。






  我们的祖国是历史悠久的伟大文明古国。我们勤劳勇敢的祖先,在化学 化工技术方面有许多发明创造,如造纸、黑色火药、陶瓷、冶铜、炼铁等, 对世界的文明和进步作出过重大贡献。但是,在近代,由于帝国主义和反动 政府的压迫、剥削,我国的科学技术发展缓慢,乃至落后了。直到新中国成 立以后,许多重要的化学工业,包括钢铁、石油化工、化学肥料、无机化工、 有机合成、高能燃料等工业才逐步全面建立起来,我国才有了自己的独立而 完整的化学工业体系。自国家实行改革开放政策以来,我国化学工业取得了 更加辉煌的成就,许多化工原料和产品的年产量跃居世界前列。然而,由于 我国人口众多,故按人均拥有量计,我国化学工业仍然落后于世界先进工业 国的水平。所以,我们要艰苦奋斗、奋发图强、继续努力发展我国化学工业。
表 0-2 我国某些重要原料和化工产品的发展情况(单位:亿吨)

年份
名称
1949 1980
1990
1995 原煤 0.32 6.2 10.8 12.98 原油 0.0012 1.06 1.38 1.49 钢 0.00158 0.3712 0.6604 0.94 水泥 0.0066 0.8 2.03 化肥 6 × 10-5 0.1232 0.1912 0.245



怎样学好化学?


  学好化学,掌握必要的化学知识和技能,可以增强我们参与社会主义现 代化建设事业的才干和本领。那么,怎样才能学好化学呢?
  化学有自己独特的用语,如元素符号、化学式、化学方程式等。学好化 学必须首先记住和会使用这些化学用语。化学中有许多化学物质的基本性质 和反应现象等,学好化学需要熟悉和掌握这些化学知识,了解这些知识在生 活和社会中的应用。化学科学中有许多基本概念和基本原理,理解和掌握这 些知识,有助于我们认识化学现象的本质,指导我们进行科学实验。
化学是一门以实验为基础的科学。要学好化学,必须学习实验技能,做
好化学实验。做实验要规范操作,细心观察,准确记录,认真思考,全面分 析,总结规律,写好报告。通过实验,可以加深对化学知识的认识和理解, 并从中培养观察能力、实验能力、思维能力和自学能力等。
做一做
  点燃一支蜡烛,仔细观察蜡烛的燃烧,画出火焰的形状和结构(参看封 面图)。用一根细玻璃管伸进火焰内层,把从玻璃管中导出的气体点燃。蜡 烛燃烧时,可以观察到哪些物理变化的现象?哪些现象表明蜡烛燃烧是一种 化学变化?
习题
  1.下述说法中,哪些指的是物质的化学变化?哪些指的是物质的物理变 化?
(1)点燃煤气。 (2)云变成雨。
(3)铁锅生锈。 (4)晒干湿衣服。
(5)水在 0℃结冰。 (6)木炭在空气中燃烧。
2.填空:
  (1)化学是研究物质的 、 、 以及 的基础自 然科学。
(2)物理变化和化学变化的区别是 。
(3)物理性质和化学性质的区别是 。
  3.根据表 0-2 所列数据,计算 1995 年我国原煤、原油和钢的产量为 1949 年产量的多少倍。
  
第一章 空气
          第一节 空气的成分 想一想
你知道空气在哪里存在吗?怎样证明它的存在? 我们的周围充满着空气,它是人类和动植物生存不可缺少的物质。在小
学《自然》课中,大家已经学习过空气的一些性质。在这里,我们要进一步 学习它的成分。

空气的成分

[实验 1-1]空气成分的测定
  取一集气瓶,用记号把它的容积分为五等分。按照图 1-1 所示装置进行 实验。燃烧匙里盛有适量红磷,在酒精灯上点燃后,立即伸入集气瓶内,塞 紧,观察红磷的燃烧。待燃烧停止后,松开弹簧夹,观察现象。

〈观察与思考>
(1)红磷燃烧时,有 生成。
  (2)红磷燃烧停止后,松开弹簧夹,可以看见 ,直到集气瓶容积 的 标线为止。
(3)烧杯里的水倒流的现象,说明 。
  红磷燃烧时,发生了磷和氧气之间的化学反应。反应的结果消耗掉集气 瓶里空气中的几乎全部氧气,生成易溶于水的五氧化二磷白烟。倒流的水升 到集气瓶 1/5 容积的标线处停止。这一事实表明:空气里含有约 1/5 体积的 氧气(O2)。
进一步的研究表明:空气中其余 4/5 体积的成分主要是氮气(N2),还
有少量稀有气体,它们是氦(音 hài)、氖(音 nǎi)、氩(yà)、氪(音 kè) 和氙(音 xiān)。此外,空气中还含有少量二氧化碳(CO2)、水蒸气(H2O) 等。


  空气就是由氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳等成分混合组成的气体。 各成分所占的体积分数①如图 1-2 所示。这一组成在一般情况下是比较固定
的。
  已知空气的总质量为 5×1015 吨,如果全世界人口以 50 亿计,则平均每 人拥有多少吨空气?又知在标准状况(0℃,1 标准气压)下,空气密度为 1.293 克/升,则空气的总体积为多少升?平均每人拥有多少升?(提示:体积 V、 质量 m 和密度ρ之间的关系式是 V=m/ρ;1 吨=106 克。)

拉瓦锡对空气成分的研究


  早在 18 世纪 70 年代,许多科学家就曾研究过空气的成分。在这些研究 工作的基础上,法国化学家拉瓦锡(A.L.Lavoisier,1743~1794)完成了最
  
有说服力的实验,阐明了空气的主要成分(见图 1-3)。


  拉瓦锡把银白色的液态汞(水银)放在密闭的玻璃容器中,连续加热 12 天后,发现部分汞变成红色粉末,而容器里的空气体积则差不多减少了 1/5。 他研究了容器中剩余的气体,发现这部分气体不能供给呼吸以维持动物的生 命,也不能支持燃烧。这部分气体就是我们现在所说的氮气(拉丁文原意是 “不能维持生命”)。
  拉瓦锡还把该实验所生成的红色粉末(后来证明是氧化汞)取出来,放 在另一容器中加强热。它便转变成汞和氧气,而且产生的氧气体积,恰好等 于原来密闭容器中所减少的空气体积。他把这份氧气加到前一容器的剩余气 体中去,结果得到跟空气的性质完全一样的气体。根据以上实验事实,拉瓦 锡得出空气是由氧气和氮气组成的结论。
  氮气和氧气的发现,以及据此对空气主要成分的阐明,是科学家们尊重 事实、勇于创新的一次历史性的胜利。

氮 气


  在组成空气的各种成分中,氮气是含量最大的一种气体,它有哪些主要 特性和用途呢?
氮气是没有颜色、没有气味的气体。液化后得到的液氮是无色、无臭的
液体。
  氮气的化学性质很稳定,通常很难跟其它物质发生化学反应,且不能支 持呼吸和燃烧。
氮气的用途很广。化学工业中用它来合成氨,进而生产化肥、硝酸、炸
药、染料等。食品工业用它来储藏或保鲜食物。在科学研究和医疗上液氮还 用作致冷剂。

混合物和纯净物


  事实证明,空气是由多种物质混合组成的物质,这类由两种或两种以上 物质混合组成的物质,叫做混合物。组成混合物的各物质,基本保持着各自 原有的特性。如在硫粉和铁粉组成的混合物中,硫和铁都保持着各自原有的 特性。用磁铁可把其中的铁粉吸引分离出来(见彩图 1-4)。糖水、盐水、 汽水、牛奶、泥沙等都是混合物。与此相反,纯净物只含有一种物质。如氧 气、氮气、蔗糖、硫、氯酸钾等。当然,绝对纯净的物质是没有的,最纯净 的物质也会含有微量杂质。
[实验 1-2]
  取少量硫粉和铁粉,观察它们的颜色和状态。用磁铁分别接近这两种物 质,观察现象。把这两种粉末均匀混合,再观察它的颜色和状态。用磁铁在 混合物上方缓慢移动,观察现象。
〈观察与思考〉
  混合前,硫粉显 色,铁粉显 色;其中 粉可被磁铁吸 引。混合后,磁铁可从混合物中吸引 粉,说明 。
  
空气的液化和分离


  空气是混合物,怎样将其中各种成分分离开来,得到有着重要用途的氧 气、氮气和稀有气体呢?
  工业上先将空气中的尘埃、水和二氧化碳除去,然后用空气液化装置, 使空气的压强增大,温度降低,直到转变成液态,得到液态空气。液态空气 是液态氧和液态氮的混合物。将液态空气蒸发,可把沸点不同的各种成分分 离开来。由于液态氮的沸点比液态氧的沸点低,所以,氮气先从液态空气中 蒸发出来,剩下的主要是液态氧。工业上采用这种方法大量制取氧气和氮气。 空气经液化和分离所得的各种气体,用涂有不同颜色的耐高压钢瓶盛装
着,供应用户。例如盛氧气的钢瓶为蓝色,盛氮气的钢瓶为深绿色。

图 1-5 空气的液化和分离
(1)空气的主要成分是 和 ,各占空气体积的
和 ,此外,还有少量 等。
(2)混合物由 种以上物质组成,纯净物由 种物质组成。
选学

稀有气体的用途


  随着科学技术的发展,稀有气体的用途已经越来越广了。氦气是仅次于 氢气的轻气体,不可燃,用它来充填飞艇和气球,要比使用氢气安全可靠得 多。
稀有气体在通电时,会发出有色的光。五光十色的霓虹灯就是利用这种
性质制成的。例如,灯管里充入氩气,通电时发出紫蓝色光;充入氦气,通 电时发出粉红色光;充入氖气,通电时发出红光。
氖灯射出的红光,在空气中的透射力很强,可以穿透浓雾,用作航空、
航海的指示灯等。氙灯通电时能发出比荧光灯强上万倍的强光,可用于广场、 体育场、飞机场的照明。此外,在科学实验、焊接和产生激光的装置中,也 广泛使用稀有气体。

习题 1-1

1.填空:
(1)空气的组成按体积分数计算,大致是 占 21%, 占
78%, 占 0.94%, 占 0.03%以及 占 0.03%。空气的 成分以 、 为主,其中 约占空气体积的 1/5, 约 占空气体积的 4/5。
  (2)稀有气体是 、 、 、 、 等气 体的总称。
2.指出下列物质里,哪些属于混合物,哪些属于纯净物?
(1)氧化镁, (2)液态氧,
(3)人呼出的气体, (4)二氧化碳,
(5)蔗糖, (6)牛奶,

(7)浑浊的池塘水, (8)液态空气。
3.从课文中查出下列物质的化学符号,填进空格内。
  氧气 ,氮气 ,二氧化碳 ,水 ,镁 , 氧化镁 。
  
第二节 空气的污染和防治


  自然界清新、洁净的空气,使人心旷神怡、精神振奋。但是,由于人类 活动的影响,地球上许多地区的空气,已含有人为排放的废气和烟尘,并达 到有害的程度,从而使空气受到污染。

污染源和污染物


  造成空气污染的物质来源有:生活污染源,如家庭、商业服务部门燃煤 排放的烟尘和废气;交通污染源,如汽车、火车、飞机、船舶排放的废气; 工业污染源,如发电厂、钢铁厂、水泥厂、氮肥厂、烧碱厂及其它各类工厂 排放的废气和粉尘。沿海地区人口稠密,工业和交通事业都较发达,因而由 生活、交通、工业等污染源造成的空气污染也比较严重(见图 1-6)。
会造成空气污染的物质有:
? ?含硫化合物 二氧化硫、硫化氢等
? ?含碳化合物 一氧化碳、二氧化碳等
?气态污染物?

污染物?
? ?
??

?含氮化合物 二氧化氮、氨等
?含氯化合物 氟里昂致冷剂(氟氯烃)等
颗粒态污染物:烟、雾、粉尘



空气污染的危害


  空气污染物会损害人体健康,引发多种疾病,会影响植物生长,会损坏 地面设施,破坏文物古迹,破坏臭氧层①,导致地球的生态平衡失调,危害很 大。

表 1-1 几种空气污染物的危害
污染物 对人的危害 对植物的危害 其它 二氧化硫 引 发慢 性支 气 管炎
等 叶 面出 现点 状 或块
状斑点 造成酸雨,损坏
地面设施 二氧化氮 引 起眼 睛和 呼 吸系 统的各种炎症 灼伤植物,使植物枯 死 损坏地面设施 粉尘 引发咳嗽、喉病、“尘
肺”、呕吐等 堵塞叶孔,影响植物生
长 云雾增多,能见度




历史上,曾经发生过多起因空气污染而造成重大伤亡的事故。例如,1952
年 12 月 5 日至 8 日,英国伦敦发生过一起伦敦烟雾事件。由于工业和生活燃 烧烟煤所产生的二氧化硫在空气中的积聚和变化,使伦敦上空的空气严重污



① 在离地面 10 至 50 千米高处的大气层中,分布着少量臭氧(O3),它们形成臭氧层,吸收掉太阳光中的
大部分紫外线,使地球上的生命免受紫外线伤害。

染,呼吸道疾病患者死亡率迅速增加,几天内有约 4000 人丧生。事件后两个 月内,还有约 8000 人死亡。
  1982 年 12 月 3 日,在印度博帕尔市,美国联合碳化物公司办的一家农 药厂,发生了一起泄漏剧毒原料(异氰酸甲酯)的事件,2500 人当天死亡,
3000 人濒临死亡,12.5 万人受到不同程度的伤害。
[报刊摘读]据《科技日报》1992 年 12 月报道: 世界卫生组织与联合国环境组织本月发表的一份报告说:“空气污染已
成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。”
  这份报告是对全世界 20 个大城市进行了 15 年调查的结果。这些城市是 曼谷、北京、孟买、洛杉矶、马尼拉、墨西哥城、新德里、雅加达、卡拉奇、 伦敦、开罗、布宜诺斯艾利斯、加尔各答、莫斯科、纽约、里约热内卢、汉 城、圣保罗、上海和东京。
  调查表明,汽车是最大的单一污染源。在 6 种主要空气污染成分中,有 四种几乎完全来自汽车,即铅、一氧化碳、二氧化碳和臭氧。另外两种污染 成分来自工业废气的二氧化硫和浮尘。这些污染正严重毒害城市居民的呼吸 系统、心血管系统、神经系统,并影响儿童智力发育。报告指出,控制空气 污染的最好方法是开发并采用“干净”的技术,以减少向大气中排放工业废 气,“但这种技术的成本却远远超出许多发展中国家的承受能力”。世界卫 生组织估计,到本世纪末世界人口的 47%将居住在城市。报告指出,解决空 气污染,保证世界近一半人口健康与居住环境问题已刻不容缓。

防治空气污染


  防治空气污染,已经成为全球经济发展中的一项十分迫切而重大的课 题。我国政府十分重视环境保护工作,宪法中明确规定“国家保护环境和自 然资源、防治污染和其它公害”。国家制订和颁布了一系列有关防治空气污 染的法规,例如《大气污染防治法》、《大气环境质量标准》等。我们一定 要严格执行政府的有关法规,采取措施,防治空气污染。工厂的废气,必须 经过除尘、除污处理,达到国家规定的排放标准,才能向空气中排放。实行 煤炭的综合利用,减少直接以煤为燃料,改用气体燃料。要大力发展水电、 核电,改变能源结构。要植树种草,增加绿化面积,大力改善周围环境,等 等。
空气清新,使人心旷神怡,精神振奋,身体健康;但如图 1-8 中所示的
滚滚浓烟,严重污染空气,破坏生态,危害健康。因此,我们一定要高度重 视环境保护工作,采取各种有力措施,对环境污染问题加以治理。



  调查本地区和学校附近有哪些造成空气污染的因素?如有条件,可组织 访问环境保护部门,了解本地区空气污染及防治情况。讨论并提出治理本地 区空气污染的建议。
  
第三节 分子

[实验 1-3]
(1)把香水洒在一块小手巾上,在课室内绕行一周,闻闻香味。
  (2)用一支玻璃棒,蘸少量浓氨水,用另一支玻璃棒,蘸少量浓盐酸。 在空中,让两支玻璃棒逐渐靠近,观察现象。
〈观察〉
  分别蘸有盐酸和氨水的玻璃棒互相靠近时,在空中生成 状物 质。
  大家在生物课中已经学习过分子的概念。以上实验现象就可以用分子的 存在来解释。香水是由酒精和香料分子构成的。当那些分子通过运动扩散出 来以后,空气中便有香料分子独立存在着。所以,课室内可以闻到芳香气味。 氨水中扩散出来的氨分子和浓盐酸中扩散出来的氯化氢分子,在空气中 相遇,化合生成氯化铵。氯化铵是固体微粒,因而出现“空中生烟”的奇景。
氨+氯化氢→氯化铵
(NH3)(HCl)(NH4Cl)
  自然界的许多物质是由分子构成的。例如,氧气由氧分子构成、氮气由 氮分子构成、水由水分子构成,等等。
由分子构成的物质发生物理变化时,构成物质的分子本身没有变化。例
如,水发生“三态”变化时,水分子没有变化,因此,水的化学性质也没有 变化。
由分子构成的物质发生化学变化时,构成物质的分子本身起了根本性变
化,变成其它物质,物质的化学性质也就跟着改变。例如,氯化氢分子和氨 分子化合成氯化铵后,分子本身根本改变了,反应所生成的氯化铵的化学性 质,完全不同于氯化氢或氨的化学性质。所以,分子是保持物质化学性质的 一种微粒。同种物质的分子,具有相同的化学性质;不同种物质的分子,具 有不同的化学性质。
构成物质的分子总是不断地运动着,永远不会静止停息,例如,香水分
子在课室空间作扩散运动。分子与分子间存在空隙。因此,气体可以压缩。 一般说来,气体分子之间的距离最大,液体、固体分子之间的距离要小得多
(图 1-9)。

分子是 。在化学变化中分子本身 。在物理变化中,分子
。同种物质的分子,具有 化学性质;不同种物质的分子,具有
化学性质。分子 运动。分子间有 。
1.从分子的观点来看,纯净物和混合物的区别是什么?
  2.举例说明:(1)一种分子变成另外一种分子。(2)分子间的距离减 小了。
3.为什么温度计能指示出温度的变化?
4.“经过净化的不含任何尘粒的空气是纯净物。”这一说法对吗?

习题 1-2

1.用分子的观点,解释:

(1)衣橱里用来防虫蛀的樟脑片,经一段时间后消失了。
(2)气体容易压缩,固体不容易压缩。
  (3)在空气流通的地方晾的湿衣服,比在空气不流通的地方晾的湿衣服 容易干。
(4)汽油燃烧。
(5)空气的液化和分离。
  2.通常情况下,18 厘米 3 水大约有 6×1023 个水分子。1 滴水约为 0.05 厘米 3,那末,这一滴水中含有多少个水分子?
  
第四节 原子

什么是原子?

[实验 1-4]
  把少量氧化汞放在试管中加热,仔细观察试管内有什么现象发生,再把 带火星的木条伸到试管内,观察现象①(见彩图 1-10 氧化汞的分解)。
〈观察与思考〉
  加热前,氧化汞是色 的物质。加热后,试管内壁有 色的物 质,带火星的木条伸入后 ,这说明有氧气产生,表明氧化汞发生了
。 氧化汞分子是由汞的微粒和氧的微粒构成的。氧化汞受热时,分子分解
为汞微粒和氧微粒。许多汞微粒形成金属汞,每两个氧微粒结合成一个氧分 子,许多氧分子形成氧气。以上过程可用示意图形象地表示为:

或用文字表示为:氧化汞汞+氧气
(HgO)(Hg)(O2)
  反应物分子的各种微粒在化学反应过程中进行重新组合,生成新分子。 在化学变化中,分子发生根本性改变,但构成分子的各种微粒本身却没有根 本改变,它们是参与化学变化的最小微粒。科学上,把化学变化中的最小微 粒叫做原子。
原子很小,小到在 1 厘米的长度上,可以并排约 1 亿个原子。人们用现
代科学技术拍到某些原子的照片,从而证实了原子的真实存在。彩图 1-12 是中国科学院化学研究所用扫描隧道显微镜拍摄的石墨中碳原子的照片。
原子构成分子,分子构成物质。如氧原子构成氧分子、氧分子构成氧气。
另外,有些物质也可由原子构成,如金属汞由汞原子构成、石墨由碳原子构 成、氦气由氦原子构成。和分子一样,原子也是不断运动的。

原子的构成


  1897 年,英国科学家汤姆森(J.J.Thomson,1856~1940)发现电子, 并认为一切原子中都含有电子。这一事实表明:作为化学变化中最小微粒的 原子,也具有复杂的内部结构。
  现代科学实验表明,原子由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负 电的电子构成。每 1 个电子带 1 个单位负电荷。由于核外所有电子的电量与 原子核所带电量相等,但电性相反,因此原子不显电性。原子核也具有复杂 的结构,它由质子和中子两种微粒构成。1 个质子带 1 个单位正电荷,中子 不带电,因此,原子核带正电荷。原子核所带的正电荷数目叫做核电荷数, 它在数值上等于原子核所含的质子数目。
? ?质子(1个质子带1个单位正电荷)
?原子核(带正电)?

原子?
?

?中子(不带电)

?核外电子(1个电子带1个单位负电荷)
核电荷数=质子数=核外电子数

  例如,氢原子的原子核含 1 个质子,核外有 1 个电子。氧原子的原子核 含 8 个质子和 8 个中子,核外有 8 个电子。
表 1-2 几种原子的构成
原子
种类 原子核 核外
电子 数 原子
种类 原子核 核外电
子数 质子数 中子数 质子
数 中子
数 氢 1 0 1 钠 11 12 11 氦 2 2 2 硫 16 16 16 碳 6 6 6 氯 17 18 17 氧 8 8 8 铁 26 30 26 氖 10 10 10



原子很小,原子核更小。一个半径为 10-8 厘米的原子,它的原子核半径
只有 10-13 厘米,可见原子核的半径只有原子半径的十万分之一。假如把原子 核放大到半径为 1 厘米的小球,则电子在约 1000 米远处运动。原子核的体积 只占原子体积的几千万亿分之一。可见,相对于原子核的大小来说,原子里 面有很大的空间,电子在那宽阔的原子天地里,进行着高速度运动。

对原子质量是什么意思?


  虽然原子是很小的微粒,但仍具有一定的质量。各种原子的质量是不同 的。例如,1 个氢原子的质量是 1.674×10-27 千克,1 个氧原子的质量是 2.657
×10-26 千克。可见,如果以千克作为标准去衡量 1 个原子的质量,则它们的
数值都是很小的。这样小的数字,书写、记忆和使用都很不方便。于是,科 学家选用另一种标准去衡量原子的质量。国际上以一种碳原子的质量的 1/12 作为标准,把其它原子的质量跟它相比较所得到的比值,定为这种原子的相 对原子质量①(前称原子量)。这里所说的碳原子,指的是碳-12 原子(符
号为 12C),它的原子核中有 6 个质子和 6 个中子,原
子质量是1.993×10 -26 千克。因此,相对原子质量标准的数值等于 1
12
×1.993×10-26 千克,即 1.661×10-27 千克。按照这一标准,
一个该原子的质量

某原子的相对原子质量 =

例如:

氧原子的相对原子质量 =


氢原子的相对原子质量 =

(一个碳 ? 12 原子的质量)×(1 / 12 )


2.657×10-26 千克
= 16.00
1.661×10-27 千克
1.674×10-27 千克
= 1.008
1.661×10-27 千克

  可见,相对原子质量只是一个比值,它的单位规定为 1,一般不写出。 相对原子质量表见书末附录。
  质子和中子的质量,都约等于 1 个氢原子的质量。电子的质量更小,约 等于质子质量的 1/1836,可见,原子的质量主要集中在原子核上。
  
1.原子是 ,在化学反应中原子本身 。原子由
和 构成。核电荷数= = 。相对原子质量 以前称为 ,它是以碳-12 原子质量的 为标准,把
所得到的 。单位规定为 。
2.填写下表空格:
原子种类 1 个原子的质量/千克 相对原子质量 氢 碳 氧



选学
原子-分子论是怎样提出的?


人类对于物质内部结构的认识可以追溯到古代。远在公元前 5 世纪,希
腊哲学家德谟克利特(Democritus,公元前约 460~370)等人,认为万物都 是由大量不可分割的微粒构成的。并把这种微粒叫做原子(希腊文原意是“不 可分割”)。古代的原子观念是人们根据对自然的观察、想象和推测提出来 的,没有经过实践的验证。到了 19 世纪前半世纪,随着科学技术的发展,积 累了大量事实,证实原子和分子的存在。一种假设经过科学实验证明它是正 确的,就可作为科学理论而被肯定。英国科学家道尔顿(J.Dalton,1766~
1844)提出近代原子学说。他认为物质是由原子构成的,这些原子是微小的、
不可分割的实心球体,同种原子的性质和质量相同,等等。道尔顿的近代原 子学说对化学的发展起了十分重要的作用。但他没有把原子和分子区别开 来。后来,意大利科学家阿伏加德罗(A.Avogadro,1776~1856)提出分子 的概念,指出分子和原子的区别和联系。人们把物质由原子和分子构成的学 说叫做原子-分子论。


  自从用原子-分子论来研究化学反应后,化学才开始成为一门科学。现 在,人们对物质结构的认识,早已远远地超过原子-分子论的水平。例如,认 识到原子也是可分的,原子由原子核和核外电子构成,原子核由质子和中子 构成,等等。
道尔顿出生在英国坎伯兰(Cumberland)的一个贫苦纺织工人家庭。由
于他从小勤奋学习,成绩优异,12 岁时便当上乡村学校的教师,19 岁出任校 长。1793 年,他赴曼彻斯特一所学校任教,先后教过数学、物理和化学。
  道尔顿毕生过着简朴的生活,把自己的全部精力贡献给教育和科学事 业。除提出原子论对化学作出重大贡献外,他对气象学也很有研究,坚持逐 日记录气温、气压和降雨量。
下列关于分子和原子的叙述,哪些是错误的?把错误的叙述加以改正。
(1)分子是保持物质化学性质的微粒,原子是构成物质的最小微粒。
(2)分子和原子在物理变化中都会发生根本变化。
(3)分子本身在化学反应中发生根本变化,而原子本身在化学反应中 不发生根本变化。
(4)分子是构成物质的微粒,而原子则不是。


习题 1-3


  1.填空:某原子的核外有 11 个电子,则它的原子核里有个 质子, 核电荷数为 。该原子是 。
2.已知碳-12 原子的质量是 1.993×10-26 千克,而 1 个铁原子的质量是
9.288×10-26 千克,求铁的相对原子质量。
3.氯原子的相对原子质量是 35.45,求 1 个氯原子的质量。
4.填写下表空格:
原子 氯 碳 质子数 11 14 核电荷数
核外电子数 8
16 10 2
18 相对原子质量



5.下列叙述是否正确,怎样改正?
(1)原子质量是一种比值,它的单位为 1。
(2)相对原子质量和原子质量在数量和单位方面都是相同的。
(3)相对原子质量约等于原子核内质子和中子的质量之和。
本章小结 主要知识点和要求
教学要求 主要知识点 理解 分子、原子 了解 混合物、纯净物、原子核(质子和中子)、
核电荷数、相对原子质量、空气的成分



1.空气的成分

知识概要

空气的成分 氮气 氧气 稀有气体、二氧化碳等 体积分数/% 78 21 1


2.分子和原子的比较


分子 原子

定义 保持物质化学性质的一种微粒 化学变化中的最小微粒
相同点 都是构成物质的微粒,体积小,有质量,不停地运动
不同点 由相同或不同的原子构成 由原子核和核外电子构成 在化学反应中分子本身发生根本变
化 在化学反应中原子本身不发生根本变

? ?质子
?原子核?

3. 原子结构?
?

?中子

?核外电子
核电荷数=质子数=核外电子数
一个该原子的质量
4. 相对原子质量 = 1
(一个碳 - 12原子的质量)




一个该原子的质量
=
1.661×10- 27 千克

12


复习题

1.关于物理变化和化学变化的关系,下列说法正确的是 。
(A)物理变化和化学变化一定同时发生
(B)物理变化和化学变化一定不同时发生
(C)在化学变化过程中不一定同时发生物理变化
(D)在物理变化过程中不一定发生化学变化
2.下列物质的性质中,属于化学性质的是 。
(A)镁能在空气中燃烧生成氧化镁
(B)氧气能在—183℃时变为淡蓝色液体
(C)水在 4℃时密度(1 克/厘米 3)最大
(D)氮气难溶于水
3.判断红磷在空气中燃烧是化学变化的主要依据是 。
(A)反应时发光
(B)反应后生成五氧化二磷白烟
(C)反应时放出热量
(D)反应时有黄白色火焰
4.下列物质中,属于混合物的是 。
(A)氧化镁 (B)液态氮
(C)二氧化碳 (D)矿泉水
5.纯净物和混合物的主要区别是 。
(A)状态不同
(B)分子数量不同
(C)分子的大小不同
(D)分子种类不同
6.分子与原子的主要区别是 。
(A)分子比原子大
(B)分子运动速度比原子运动速度慢
(C)分子不参加化学反应而原子参加化学反应
(D)在化学反应中分子可分而原子不可分
7.用托盘天平称量时,应把称量物放在天平的 盘,砝码要用
夹取,添加砝码的顺序是先加质量 的砝码,再加质量 的砝码。
  8.给试管里的液体加热,液体的体积一般不要超过试管容积的 , 加热时试管要 。先使试管 受热,然后在试管有液体的 加 热,并且不时 移动试管,不可使试管口 ,原因是 。
  
  9.已知 X 和 Y 原子的质量分别为 2.325×10-26 千克和 5.885×10-26 千 克。求这两种原子的相对原子质量,写出原子名称,指明每种原子各含多少 数目的核外电子。
  
第二章 氧气

第一节 氧气的性质和用途

氧气是维持人类生命不可缺少的物质,因此人们曾把氧气叫做“养气”。

氧气的性质

1.氧气的物理性质
[实验 2-1]
观察一瓶氧气的颜色、状态,并闻一闻它的气味(见图 2-1)。 在通常情况下,氧气是一种没有颜色、没有气味的气体,不易溶于水,1
升水约溶解 30 毫升氧气。在标准状况①下,氧气的密度为 1.429 克/升,比
空气稍大(空气密度为 1.293 克/升)。


  在 101 千帕压强下,氧气在-183℃转变成淡蓝色液体,在-218℃转变成 淡蓝色的雪花状固体。
2.氧气是化学性质比较活泼的气体
[实验 2-2]
  把适量木炭、硫、红磷分别放在燃烧匙里,先在酒精灯上点燃,观察它 们在空气中的燃烧现象。然后伸进盛有氧气的各个集气瓶里,观察它们在氧 气中的燃烧现象。用手触摸反应完毕后的集气瓶外壁,有何感觉?在木炭燃 烧过的集气瓶里,加进澄清石灰水,看是否变浑浊。小心闻一闻硫燃烧过的 集气瓶里气体的气味。
〈观察〉

物质 反应前 反应现象 生成物 颜色 状态 在空气中 在氧气中 颜
色 状
态 特
性 木炭 硫 红磷






木炭在氧气里比在空气中燃烧得更加剧烈,发出白光,放热,生成二氧
化碳气体(图 2-2)①:
碳+氧气二氧化碳
(C)(O2)(CO2)
硫在氧气中比在空气中燃烧得更加剧烈,产生蓝紫色火焰,放热,生成 带刺激性气味的气体二氧化硫(图 2-3):



① 二氧化碳跟澄清石灰水作用,使石灰水变浑浊。这一现象证实二氧化碳气体的存在(参看实验 5-7)。

硫+氧气二氧化硫
(S)(O2)(SO2)
  红磷在氧气中比在空气中燃烧得更加剧烈,发光,放热,生成五氧化二 磷固体小颗粒,并形成白烟(联系[实验 1-1]):
磷+氧气五氧化二磷
(P)(O2)(P2O5)
[实验 2-3]
  把擦亮了的细铁丝绕住一根火柴,用坩埚钳夹住,点燃火柴,待火柴临 近烧完时,伸入盛满氧气的集气瓶里,观察现象。
〈观察与思考〉
(1)铁丝在氧气中燃烧时,可见 ,并 热,生成 色
态的物质。
(2)实验所用集气瓶的瓶底铺有一层细砂,它的作用是 。 细铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射,放热,生成黑色的四氧化三铁固
体(图 2-4):
铁+氧四氧化三铁
(Fe)(O2)(Fe3O4)
  除了碳、硫等物质外,其它像煤、木材、酒精、汽油、蜡烛等可燃物质 在空气里燃烧,也是这些物质跟空气里的氧气发生化学反应。


  以上事实说明:氧气是一种化学性质比较活泼的气体,能够跟许多物质 发生化学反应。物质跟氧发生的化学反应叫做氧化反应。
碳、硫、磷、铁跟氧气的反应都是由两种物质反应,生成另一种物质。
这类由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应,叫做化合反应。可用 通式表示:
化合反应 A+B=AB
练一练
  氧气是 色 气味的气体, 溶于水,密度比空气 。 氧气的化学性质 。它和碳反应生成 ,和硫反应生成 ,和 磷反应生成 ,和铁反应生成 。这些反应的共同特点是由
种物质反应,生成 种物质,叫做 反应。
氧化反应是物质跟 发生的化学反应。

氧气的用途



  氧气的用途非常广泛,它可供呼吸,维持人类及许多生物的生命;能与 许多物质发生氧化反应,参与燃料的燃烧等(见图 2-5)。据统计,全球耗 氧量每年高达 160 亿吨。
想一想
上述氧气的用途,来自它的什么性质?

习题 2-1


1.下列叙述中,哪些是错误的?如何改正?
(1)氧气是没有颜色、没有气味的气体。
(2)在任何条件下,氧气都是气体。
(3)氧气不溶解于水。
(4)氧气的密度比空气小。
(5)氧化反应就是物质跟氧气发生的化学反应。
2.怎样用简单的方法,证明集气瓶中所盛的气体是氧气而不是空气?
3.用文字完成下列化学反应的表达式,并把各物质的化学符号写在该物 质的名称下面。








(2)氨+氯化氢→氯化铵
(3)氢气+氧气水
(4)氧化汞汞+氧气
   属于化合反应的有 ,属于氧化反应的有 ,所以,化合反 应 (一定/不一定)是氧化反应。
   
第二节 氧气的实验室制法

实验室常用氯酸钾或高锰酸钾等含氧物质加热分解的方法,制取氧气。
[实验 2-4]
  把少量氯酸钾放在试管里加热(所用氯酸钾不得含可燃物,否则,加热 时会引起事故),待氯酸钾熔化并有气泡放出时,用带火星的木条伸入试管 里,检验放出的气体,观察木条是否着火燃烧。用二氧化锰代替氯酸钾,进 行类似实验,检验有没有氧气放出?
〈观察与思考〉
  (1)氯酸钾被加热后,首先 ,然后放出 ,它 带火星 的木条 。
(2)二氧化锰被加热后 ,气体放出,带火星的木条伸入试管里后
。 实验表明,氯酸钾被加热到较高温度时,发生反应,放出氧气。在同样
条件下,二氧化锰被加热时,没有氧气放出。
[实验 2-5]
  把少量氯酸钾放在试管中稍加热,此时,氯酸钾尚未分解放出氧气(用 带火星的木条检验,加以证实)。然后,向试管中加入少量二氧化锰粉末, 再用带火星的木条检验,观察现象。
〈观察与思考〉
(1)稍稍加热氯酸钾时, 气体放出,带火星的木条伸入后,

(2)在试管中加入二氧化锰后, 气体放出,带火星的木条伸入后,

  (3)以上两个实验说明二氧化锰对氯酸钾的分解反应有 作用(促 进还是阻碍?)
实验表明,二氧化锰加入后起了促进作用,使氯酸钾在较低温度下,便
能迅速分解,放出氧气。进一步的实验表明,二氧化锰在反应前后,质量没 有变化,化学性质也没有变化。在化学反应中能改变其它物质的化学反应速 度,而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有改变的物质,叫做催化 剂。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。在化学工业中,经常采用 适当的催化剂来加速反应的进行,提高生产效率。
上述变化可用文字表示为:
氯酸钾氯化钾+氧气
(KClO3)(KCl)(O2)
高锰酸钾也可用来制取氧气。这时,只要稍稍加热,用不着加入催化剂, 便有氧气放出。
  



[实验 2-6]

高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气
(KMnO4)(K2MnO4)(MnO2)(O2)

按图 2-6 所示的装置作实验。用药匙分别取氯酸钾和二氧化锰(一般按
3∶1 质量比),混合均匀后,放进试管底部,塞紧带有导管的塞子。给试管 加热,用排水集气法和向上排空气法收集氧气各 1 瓶。用带火星的木条检验

瓶内是否已充满氧气。
〈观察与思考〉
  (1)试管加热后,导管出口有 放出,这是 气,它使带火 星的木条 。
(2)试管的底部为什么要向上倾斜?
  (3)可用排水集气法收集氧气,因为 ;也可用向上排空气法收 集氧气,因为 。


  像用氯酸钾、高锰酸钾等制取氧气这一类化学反应,是一种物质生成两 种或两种以上其它物质的反应,叫做分解反应。
分解反应和化合反应正好相反。用通式表示如下: 分解反应 AB=A+B
想一想
1.工业上怎样制取氧气?
  2.为什么在氯酸钾里加入少量高锰酸钾后,加热时生成氧气的速度会大 大加快?

习题 2-2

1.填空:
  (1)在实验室中用氯酸钾制取氧气是 变化;在工业上,用分离液 态空气来制取氧气是 变化。
(2)用氯酸钾制取氧气时,需加入 作催化剂,目的是 。
完全反应后,试管中残留的固体物质是 。
  2.用向上排空气法收集氧气时,怎样检验集气瓶里的氧气是否已经充 满?
3.用文字完成下列化学反应表示式,把各物质的化学符号写在该物质的
名称下面。并指明其中哪些反应属于分解反应,哪些反应属于化合反应?
(1)磷+( )五氧化二磷
(2)氨+( )→氯化铵
(3)高锰酸钾氧气+( )+( )
(4)氯酸钾氧气+( )

第三节 元素

什么是元素?


  从表 1-3 可见,不同种类原子的核电荷数是不同的,而同类原子则具有 相同的核电荷数。例如,氧原子的核电荷数等于 8,不论是氧分子中的氧原 子,还是氧化汞分子中的氧原子,或者二氧化碳分子中的氧原子,它们的核 电荷数都是 8,因而它们属于同一类原子。化学上,把这同类的所有氧原子 都叫做氧元素。元素是具有相同核电荷数(即核内质子数)的一类原子的总 称。物质由元素组成,目前人们已知的元素只有 112 种,而由它们组成的物 质却多达一千多万种。各种元素在地壳中的含量相差很大(图 2-7)。含量 最多的前 10 种元素是氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛。其余 80 多种元素所占的质量分数,加起来还不到 1/100,但它们的作用却不可小看。 例如,碳、氮、磷、硫是组成生物体的基本元素。

图 2-7 地壳中所含各种元素的质量分数①
  化学元素可以分为金属元素和非金属元素两大类。在 112 种已知元素 中,金属元素占 80 多种,它们的中文名称,都写作“钅”旁。例如,金、银、 铜、铁、锡、钾、钙、钠、镁、锌等。例外的只有汞(俗名叫做水银),因 它在常温时是液态。非金属元素有 20 多种,中文名称的偏旁是按照它们在常 温时的状态确定的。固态的写作“石”旁,如碳、硫、硅、碘等;液态的写 作“氵”旁,如溴;气态的写作“气”首,如氢、氧、氮、氟、氯、氦、氖
等。

怎样写元素符号?


  元素不但有名称,而且还常采用符号来表示。例如,用“O”表示氧元素, 用“C”表示碳元素,这种表示元素的符号叫做元素符号
国际上,元素符号统一采用该元素拉丁文名称的第一个大写字母来表
示。如果几种元素名称的第一个字母相同时,则加一个小写字母来区别。例 如,“Cu”表示铜元素,“Ca”表示钙元素,等等。书写这些元素符号时, 第二个字母必须小写,以免混淆。例如,“Co”表示钴元素,如果写成“Co” 便表示一氧化碳分子了。
元素符号表示一种元素,也表示这种元素的一个原子。
下表给出 24 种常见元素的符号和名称,要求大家能正确地读写和熟记。
表 2-1 某些常见元素的名称、符号和相对原子质量(近似值)
元素
名称 元素
符号 相对原
子质量 元素
名称 元素
符号 相对原
子质量 元素
名称 元素
符号 相对原
子质量 元素
名称 氢 H 1 氯 Cl 35.5 钠 Na 23 铁 氦 He 4 氩 Ar 40 镁 Mg 24 铜 氮 N 14 碳 C 12 铝 Al 27 锌 氧 O 16 硅 Si 28 钾 K 39 银 氟 F 19 磷 P 31 钙 Ca 40 钡 氖 Ne 20 硫 S 32 锰 Mn 55 汞

练一练
(1)元素是具有 的一类 的总称。元素分为 和
。目前已知的元素 有种;
(2)地壳中含量最多的元素是 ,其次是 等;
(3)元素符号表示 ,也表示 ;
  (4)元素符号统一采用 名称的第 个大写字母表示。如果用 两个字母表示时,第一个字母应 写,第二个字母必须 写。

核外电子是怎样排布的?


  元素的性质,特别是化学性质,跟其原子的核外电子排布的关系非常密 切。因此,我们要学习核外电子排布的初步知识。
氢原子核外只有一个电子,它的排布比较简单。 多数元素的原子具有多个核外电子,在这些原子里,核外电子是怎样排
布的呢?由于电子离开原子核的距离不同,能量也不相同。能量较低的电子 通常在离核较近的区域运动,能量较高的电子通常在离核较远的区域运动。 这些离核远近不同、能量高低不等的电子运动的区域,叫做电子层,因此, 核外电子是分层运动的。




  核外电子的分层运动,又叫核外电子的分层排布。那么,在原子里,核 外电子究竟排布在哪个电子层呢?每个电子层可以容纳多少个电子?根据科 学家的精心研究结果,表 2-2 中列出核电荷数从 1 到 18 的各原子的电子层排 布情况。
表 2-2 某些原子的电子层排布
原子
核电 荷数 核外电子 原子
核电荷数
种类
符号 数目 分层排布情况
种类
符号
数目 一二三四 氢 H 1 1 1 氖 Ne 10 10 氦 He 2 2 2 钠 Na 11 11 锂 Li 3 3 2 1 镁 Mg 12 12 铍 Be 4 4 2 2 铝 Al 13 13 硼 B 5 5 2 3 硅 Si 14 14 碳 C 6 6 2 4 磷 P 15 15 氮 N 7 7 2 5 硫 S 16 16 氧 O 8 8 2 6 氯 Cl 17 17 氟 F 9 9 2 7 氩 Ar 18 18



化学上,用一种简单的图形,把核电荷数和核外电子排布情况画在一起,
形象地代表原子的结构,这种图形叫做原子结构示意图(图 2-8)。


图中的小圆圈标明原子核内的质子数目,即核电荷数;弧线表示电子层,
并标出该电子层所含的电子数。
练一练
(1)核外电子是 运动的。电子层指的是 不同 不等
的区域。
(2)根据表 2-2,画出氢、碳、氧、氩等原子的原子结构示意图。

核外电子的排布


  (1)核外电子总是先排布在能量最低的电子层里,然后再由里往外依次 排布在能量较高的电子层里。
  (2)每个电子层最多容纳的电子数是一定的,它的数值是该电子层数平 方的 2 倍,即 2n2 个(n 为电子层的层数):
电子层 一 二 三 四 ? 电子层数 1 2 3 4 ? n 最多容纳
电子数 2 8 18 32 ? ( 2 × 12 ) ( 2 × 22 ) ( 2 × 32 ) ( 2 × 42 ) ?( 2n2 )


(3)最外层电子数目不超过 8 个(第一层为最外层时不超过 2 个)。也
就是说,最外层达到 8 个电子便已经饱和,这是一种稳定结构。次外层电子 数目不超过 18 个。倒数第三层电子数目不超过 32 个。

元素化学性质和原子的最外层电子数相关

原子的最外层电子数目不同,元素的化学性质便不相同。
1.稀有气体元素的原子
它们的最外层电子数是 8 个(氦是 2 个),例如:


  这是一种稳定的最外电子层结构,不容易失去电子,也不容易得到电子。 所以,稀有气体元素的化学性质很稳定,一般不跟其它物质发生化学反应, 这就是过去人们叫它们为“惰性”元素的原因。
2.金属元素的原子
它们的最外层的电子数一般少于 4 个,例如:


  这类金属元素的原子,在化学反应中,倾向于失去最外层电子,使次外 电子层变为最外层而达到稳定结构,表现金属活泼性。如钠原子可失去最外 层的 1 个电子。这时,由于核外电子数小于核电荷数,故原子带正电。这种 带电荷的原子叫做离子①。带正电荷的离子叫阳离子,如钠离子,符号表示
为 Na+,该离子的结构示意图为:

3.非金属元素的原子
它们的最外层电子数一般多于 4 个,例如:


这类非金属元素的原子,在化学反应中,倾向于得到电子,使最外层达
到 8 个电子的稳定结构,表现非金属活泼性。如氯原子可以得到 1 个电子。 这时,由于核外电子数大于核电荷数,所以原子带负电荷,成为带负电荷的 离子,叫做阴离子。如氯离子,符号表示为 Cl-,该离子的结构示意图为:



习题 2-3

1.填写下表的空格:
元素名称 氮 钾 氢 碳 铁 钠 硫 元素符号
相对原子质量 P O Al Cl Ca



2.下面画出五种元素的原子结构示意图:
  其中,属于金属元素的是 ,属于非金属元素的是 ,属于稀 有气体元素的是 。在化学反应中,易失去电子的元素是 ,易得 到电子的元素是,相对稳定的元素是 。(写出编号和元素名称。)
3.下列说法有没有错误?把错误的说法加以改正。
(1)二氧化碳分子里含有两个氧元素和一个碳元素
(2)二氧化碳是由两个氧元素和一个碳元素构成的。
(3)二氧化碳是由氧元素和碳元素组成的。
(4)二氧化碳是氧气和碳组成的混合物。

第四节 单质和化合物

什么是单质和化合物?


  我们已经知道,根据物质的组成是否单一,可以把物质分成混合物和纯 净物两大类。在纯净物中,组成物质的元素可以相同,也可以不同。有的纯 净物由同种元素组成,如氧气由氧元素组成,硫由硫元素组成,铁由铁元素 组成,等等。这类由同种元素组成的纯净物叫做单质。
  单质主要有非金属单质和金属单质两大类。非金属单质是由非金属元素 组成的单质,如氧气、氮气、溴、硫、磷、碳等。它们通常是气体或固体(溴 是液体),一般不导电,传热性能差。金属单质由金属元素组成,如铁、铝、 铜、汞等。它们通常是固体(汞是液体),有金属光泽,导电和传热性能良 好,有延展性。
表 2-3 金属和非金属的物理性质比较
项目 金属 非金属 状态 通常是固态(汞为液态) 通常是固态或气态(溴是液态) 光泽
延展性 有金属光泽
一般有延展性 一般无金属光泽
一般没有延展性 导电、导热性 良 一般不良



有许多纯净物是由不同种元素组成的,如氧化汞由氧和汞两种元素组
成,氯酸钾由钾、氯和氧三种元素组成,等等。这类由不同种元素组成的纯 净物叫做化合物(见彩图 2-9 几种单质和化合物)。
在由两种元素组成的化合物中,如果其中一种是氧元素,则这种化合物
叫做氧化物。氧化物又分为金属氧化物(由氧元素跟金属元素组成,如氧化 镁、氧化汞)和非金属氧化物(由氧元素跟非金属元素组成,如二氧化碳、 五氧化二磷)。此外,还有其它种类的化合物,例如,酸(如硫酸、硝酸、 盐酸)、碱(如烧碱、氢氧化钙)、盐(如氯化钠、氯酸钾)、有机物(如 甲烷、酒精)。

(1)单质和化合物都是 (纯净物/混合物),它们的区别是

(2)在下列物质中:①空气,②氧气,③镁,④红磷,⑤氯酸钾,⑥铝,
⑦二氧化硫,⑧水,⑨氯化钾。 属于非金属单质的有 。 属于金属单质的有 。 属于化合物的有 。 属于氧化物的有 。 属于混合物的有 。 属于纯净物的有 。

离子化合物和共价化合物

在化合物中,不同元素的原子的结合方式和存在状态是不一样的。 由活泼金属元素跟活泼非金属元素所形成的化合物(如氯化钠 NaCl)
中,金属元素的原子失去电子而以阳离子的状态存在(如钠离子 Na+),非 金属元素的原子得到电子而以阴离子的状态存在(如氯离子 Cl-)。这种由 阴离子和阳离子相互作用而构成的化合物,叫做离子化合物。氯化钾(KCl)、
氯化镁(MgCl2)、氯化钙(CaCl2)、硫化钠(Na2S)等都是离子化合物。
  由非金属元素之间形成化合物的情况有所不同。例如氢气跟氯气化合生 成氯化氢气体:
氢气+氯气→氯化氢
(H2)(C12)(HCl)
  由于氢原子和氟原子都容易获得 1 个电子形成稳定的最外电子层结构, 而且两种原子获得电子的难易程度相近,故它们都不能将对方的电子完全夺 取过来。在这种情况下,氢原子和氯原子便各以最外层的一个电子形成共用 电子对。这种共用电子对在两个原子核外的空间运动,从而使双方最外电子 层都达到稳定结构,并使两个原子相互结合成氯化氢分子。像氯化氢这种以 共用电子对形成分子的化合物,叫做共价化合物。水(H2O)、二氧化硫
(SO2)、二氧化碳(CO2)和氨(NH3)等都是共价化合物。

                          第五节 燃烧和缓慢氧化

想一想
(1)为什么在通常情况下,蜡烛不会自行燃烧,而点火后却能燃烧?
  (2)图 2-11 中,两只烧杯里的蜡烛,一支蜡烛正常燃烧,另一支却奄 奄一息,为什么?
[实验 2-7]
  取一个大烧杯,装满开水,投入一小块白磷。在烧杯上放一块薄铜片, 把另一小块白磷和一小堆红磷分开放在铜片上。观察现象(图 2-12)。
〈观察与思考〉
投入开水中的白磷 燃烧,放在铜片上的白磷 燃烧,而红磷
燃烧。为什么?



要使可燃物燃烧,必须同时具备下列两个条件,缺一不可:
(1)跟空气(或氧气)密切接触;
(2)温度达到可燃物的着火点。 所谓着火点是指使物质着火燃烧所需要的最低温度。各种物质的着火点
是不同的。如白磷的着火点是 40℃,红磷是 200℃,木炭是 320-370℃,木
材是 250-330℃,无烟煤是 700-750℃。 可见,燃烧现象的本质是可燃物跟空气中的氧气发生氧化反应,而且反
应进行得很剧烈,伴随着发光和发热的现象。燃烧是剧烈的发光、发热的氧
化反应。 如果可燃物是在有限的空间里急速燃烧,则在短时间内产生大量的气体
和热,这会引起爆炸。棉纺厂、面粉厂、汽油仓库等地方容易发生燃烧爆炸
事故,因为那里的空气常常混有可燃物质的小颗粒或蒸气,它们接触到火星, 就会发生急速燃烧而爆炸。因此,这些地方要严禁烟火,防止爆炸,保证安 全。
像燃烧这类氧化反应,进行时都有热放出,化学上把放出热的化学反应
叫做放热反应。另外,有些化学反应进行时是吸收热的,吸收热的化学反应 叫做吸热反应。例如,氯酸钾分解的反应,就是吸热反应。
有些氧化反应进行时不像燃烧那样剧烈,如金属生锈、呼吸作用、食物
腐败、堆肥腐熟等,它们进行的速度缓慢,这种缓慢进行的氧化反应叫做缓 慢氧化。物质发生缓慢氧化时也会放热,如果散热不良,缓慢氧化放出的热 逐渐积累,使可燃物的温度升高,并有可能达到物质的着火点,从而引起自 发燃烧现象。这种由缓慢氧化而引起的自发燃烧叫做自燃。
[实验 2-8]
  把少量白磷溶解在二硫化碳液体中,吸适量这种液体滴在一小块滤纸 上,用镊子夹住滤纸,观察现象。
<观察>
  湿滤纸变干后,出现 ,滤纸颜色由白变 ,进而发生 。 滤纸的燃烧是因白磷的自燃而引起的。溶解在二硫化碳中的白磷,在二 硫化碳挥发后,成为极小的粒子附在滤纸上,起初它们跟空气中的氧气发生 缓慢氧化,进而变为剧烈氧化引起自燃,并导致滤纸着火燃烧。煤炭、稻草、
  
麦秆、落叶、有油污的废布或棉纱等,如果在空气不流通的地方堆放日久, 有可能由于缓慢氧化进而引起自燃,发生火灾。有些人把它叫做“天火”, 这是不懂科学的迷信说法。
  为了防止因自燃而造成火灾,不要把可燃物堆放得太密、太久、太集中, 并要加强保管,注意通风,或经常翻动。白磷、红磷、汽油等易燃物更应严 格管理,安全存放。
想一想
  (1)用扇子扇火炉时,越扇火炉越旺;而用扇子扇燃着的蜡烛时,却一 扇就灭,为什么?
(2)生煤炉时为什么要用木柴引火,而不能直接用火柴点燃?
(3)根据燃烧条件推想灭火的基本原理,举例说明。
  (4)实验室的少量白磷,为什么要保存在水里?(1)可燃物燃烧必备 的两个条件是 和 。燃烧是 的发 和发 的反 应;
(2)燃烧和缓慢氧化的本质都是 ,不同的是 ;
(3)如果可燃物在 空间里急速燃烧,有可能引起 ;
(4)缓慢氧化可能进而变为 并引起 。
选学
黑火药、烟花


黑火药、造纸、指南针、活字印刷术,被世界公认为我国古代四大发明。 据考证,大约在公元 7 世纪初,我国古代炼丹家在制药试验中,发明了
原始的黑火药。
  黑火药是硝石(硝酸钾)、硫粉和炭粉的混合物,三者的质量比例一般 是:7.5∶1.5∶1。
黑火药在军事上的应用,促进了火药生产技术和火器的发展,我国北宋
时期就有了火炮、火箭、火球等火器。 把黑火药用在娱乐上,出现了爆竹、烟花等。早在宋朝,我国已发明制
造烟花的技术。而今,我国制造的各种烟花,畅销世界各地,享有盛誉。
烟花燃放时,产生色彩斑斓的焰火,五光十色,瑰丽无比。



  烟花是用火药和发色剂混合制成的。烟花所用的发色剂大都是金属化合 物。用硝酸锶可发出红光;用硝酸钡可发绿光;用硝酸钠可发黄光;用碱式 碳酸铜可发蓝光;把硝酸锶和碳酸铜混合使用,可发出紫光;硝酸钠和硝酸 锶一起,可发出桔红色的光。
在烟花中,加入铝镁合金,燃烧时会发出耀眼的白光。 爆竹、烟花等燃放后会产生有害气体,污染空气,还会发出噪声,甚至
引起火灾和伤害人身等事故,因此,不宜提倡。我国有的城镇已经禁止燃放 烟花爆竹。

本章小结 主要知识点和要求

教学要求 主要知识点
掌握 氧气的化学性质及实验室制法
理解 化合反应、分解反应、单质、化合物、氧化物
氧化反应、放热反应、吸热反应、催化剂、催
了解 化作用、元素、元素符号、离子、核外 电子排布、燃烧、缓慢氧化、自燃、爆炸、氧 气的工业制法、氧气的物理性质及用途





1.氧气

知识概要

物理性质 无色、无气味、不易溶于水,密度比空气稍大


化学性质








制 法 比较活泼,可与许多物质发生氧化反应。例如:
碳? ?二氧化碳
硫? ?二氧化硫
? ?
磷? ? 氧气二氧化碳 点燃 ?五氧化二磷
铁? ?四氧化三铁
? ?
镁?? ??氧化镁

原理 氯酸钾 二氧化锰? 氯化钾 + 氧气
??? ?
加热

收集方法 排水集气法或向上排空气法
用途 炼钢、供氧呼吸、气焊、气割、参与燃烧等

2.氧化反应(物质跟氧发生的化学反应)
? ?金属生锈、食物腐败、呼吸作用等
? 缓慢氧化?
? ?自燃:由缓慢氧化引起的自发燃烧
氧 ?
? ? ?定义:剧烈的发光发热的氧化反应
化 ? ?燃烧?
? ? ?条件:可燃物跟氧气密切接触;温度达到着火点
? ?
应 ? 剧烈氧化?爆炸:可燃物在有限空间里急速燃烧,短时间内产
? ?生大量气体和热
?
?
? ?


3.物质的简单分类(见图 2-10)
4.元素化学性质和原子最外层电子数相关

元 素 原子最外层 化学性质
电子数 稀有气体元素 8 ( He 为 2 ) 很稳定 金属元素 一般< 4 在化学反应中易失去电子, 表现金属活泼性 非金属元素 一般> 4 在化学反应中易得到电子, 表现非金属活泼性



复习题


  1.要除去密闭容器内空气中的氧气,但不混入其它气体,在其中的可燃 物应选 。
(A)硫 (B)木炭
(C)磷 (D)铁丝
2.一种元素跟另一种元素最根本区别是 。
(A)中子数 (B)相对原子质量
(C)核电荷数 (D)最外层电子数
3.下列关于物质组成的各种说法中,哪些是不正确的?为什么?
(1)一切纯净物都是由同种元素组成的。
(2)单质是由同种元素组成的。
(3)由不同种元素组成的物质叫化合物。
(4)一切纯净物都是由同种原子组成的。
(5)氧化物是由氧气和另一种元素组成的化合物。
  4.完成下列反应的文字表达式,并把化学符号写在各物质名称或括号下 面,然后判断它们各属什么反应类型
(1)镁+氧气( )
(2)氧化汞( )+( )
(3)高锰酸钾锰酸钾+( )+( )
(4)( )+氯化氢→氯化铵
   这些反应中,属于化合反应的有 ;属于分解反应的有 ; 属于氧化反应的有 ;既属于氧化反应又属于化合反应的有 ;既 不属于化合反应又不属于氧化反应的有 。
5.元素是具有相同 的总称。在地壳中含量最丰富的元素是
元素。在氧化镁中含有 元素和 元素。
6.现有下列物质:
  ①钠,②氮气,③氖气,④硫磺,⑤氯化氢,⑥氯化镁,⑦水,⑧硫化 钠。
  其中,属于金属元素单质的有 ;属于非金属元素单质的有 ; 属于离子化合物的有 ;属于共价化合物的有 。
  7.下列物质中哪些含有氧分子?哪些含有氧元素?哪种物质是混合物? 哪种是纯净物?哪种是化合物?哪种是氧化物?哪种是单质?
CO2,H2O,KClO3,MnO2,O2,空气,氨气。

8.比较在空气中发生的燃烧、缓慢氧化和自燃的相同和不同点。

第三章水

第一节 水


水的重要性 水和空气一样,是人类社会不可缺少的物质,也是一切生物赖以生存的
物质基础。
1.水与生命的关系
  地球表面积的 70.8%被水覆盖着,这就是地表的江、河、湖、海。据研 究,原始的生命现象起源于水中。各种生物体内都含有大量的水,人体里含 水占体重的 2/3,鱼体里含水达 3/4,某些蔬菜含水高达 9/10。这说明:水 是维持生命存在的要素。哪里有水,哪里就有生命。生命离不开水。
2.水与生产及生活的关系
水是国民经济的命脉。工业要用水洗涤、溶解、加热或冷却物质。例如,
采 1 吨煤需水 1~1.5 吨,生产 1 吨钢需水 20~40 吨,造 1 吨纸需水 200~
250 吨,生产 1 吨化肥需水 500~600 吨,制造 1 吨人造纤维需水 2000~3000 吨。农业要用大量的水灌溉农田,它的用量占人类消耗淡水总量的 2/3 强。 生活更是离不开水,人们用水洗涤、烹饪、解渴和美化庭园。没有水,
将没有人类的社会生活和家庭生活。

水资源


  据统计,地球的水资源总储量为 136 亿亿米 3,但其中 97.4%是咸水, 淡水只占 2.6%(图 3-1),而淡水中又有约 78%为冰川淡水,目前还难以 利用。因此,人类所能利用的淡水仅为水总储量的 0.7%,主要是河水、淡 水湖泊水和浅层地下水。


  本世纪以来,人类消耗的水量急剧增加,从本世纪初到 70 年代中期,农 业用水增长 7 倍,工业用水增长 20 倍。目前,已有 60 多个国家和地区,面 临缺水危机。
我国淡水资源总量约为 2.8 万亿米 3,居世界第 6 位,但人均占有量仅
为世界人均占有量的 1/4,居第 84 位,且分布很不均匀。 目前我国年均总用水量约为 0.5 万亿米 3,人均年用量约为 450 米 3,已
有不少地区出现用水紧张现象。随着经济发展和人民生活水平的提高,水资 源短缺的问题将会进一步突出。我国政府对此十分重视,颁布了有关节约用 水法。大家一定要十分珍惜宝贵的水资源,节约用水。

水的组成


  纯净的水是没有颜色、没有气味、没有味道的透明液体。在压强为 101 千帕时,水的凝固点是 0℃,沸点是 100℃。温度为 4℃时,水的密度(1 克/ 厘米 3)最大。水结冰时,体积膨胀,所以冰的密度比水小,冰浮于水面上。 在北方的冬天,当湖水或海水结冰时,表层的冰保护着下层的水,使它不会
冻结,有利于水中生物的越冬生存。

  水是由哪些元素组成的呢?让我们来做一个水在直流电作用下分解的实 验,即水的电解实验。
[实验 3-1]
  图 3-2 是实验室电解水的装置。往水电解器里注满水(其中加有少量烧 碱或硫酸,以增加导电性),然后通直流电,让水电解,观察电极上和刻度 管内有什么现象发生。经过一段时间后,停止电解。用带火星的木条检验连 接电源正极的刻度管内的气体,用点燃的木条检验连接电源负极的刻度管内 的气体①。
<观察与思考>
(1)通电后,两个电极的表面都有 放出;
  (2)电解后,连接电源负极刻度管内的气体体积是 毫升,连接电 源正极刻度管内的气体体积是 毫升,它们的比例是 ;
  (3)连接电源负极刻度管内的气体 燃烧,产生 色火焰,它 是 ;
(4)连接电源正极刻度管内的气体 使 带火星的木条
,它是 。


  以上现象说明:在直流电作用下,水被电解,并生成氢气和氧气。由此 可见:水是由氢和氧两种元素组成的。
根据精确的实验测定,每个水分子是由 2 个氢原子和 1 个氧原子构成的。
电解水的反应可以表示如下: 水氢气+氧气
                (H2O)(H2)(O2)
也可以用图形象地表示如下:

1.电解水的产物是 和 。
2.每个水分子是由 个 原子和 个 原子构成的。

习题 3-1

1.选择填空:
(1)纯净的水是 。
(A)单质 (B)混合物
(C)化合物 (D)氧化物
(2)纯水 。
(A)是没有颜色、没有气味、没有味道的透明液体
(B)是由氢气和氧气组成的化合物
(C)结冰时,生成了新物质,因为冰的密度比水小
(D)在地球的任何地方,沸点都是 100℃,凝固点是 0℃
(3)水是由 组成的。
(A)氢分子和氧原子
(B)2 个氢原子和 1 个氧原子


① 氢气可以燃烧,燃烧时产生淡蓝色的火焰。如果电解所得氢气量较少,则点燃时只能听到轻轻的噗声。

(C)氢元素和氧元素
(D)2 个氢元素和 1 个氧元素
(4)水分子中氢原子和氧原子的个数比是 。 据此可知水中氢元素和氧元素的质量比是 (已知氢的相对原
子质量为 1,氧为 16)。
(A)1∶2 (B)2∶1
(C)1∶8 (D)8∶1
  2.实验证明,电解水得到的氢气和氧气的体积比是 2∶1。试根据它们的 体积比计算水中氢元素和氧元素的质量比(已知在标准状况下,氢气的密度
是 0.0899 克/升,氧气的密度是 1.429 克/升)。
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