（完整版）人教版八年级化学教材

化学使世界变得更加绚丽多彩

:你或许常常在思索：怎样才能是天空变得更蓝？河水变得更清澈？物品变得更丰富？生活变得更美好？你或许想了解人体的奥秘，发明新的药物，来解除病人的痛苦，使人类生活的更健康；你或许想变废为宝，让那些飞起塑料变成燃料，使汽车奔驰，飞机翱翔；你或许想要一件件用特殊材质制成的衣服，可以调节温度，穿上它，冬暖夏凉，甚至还可以随光的强度改变颜色……你的这些美好愿望正在通过化学家的智慧和辛勤劳动逐渐实现。

那么你一定会问：什么是化学？

在我们生活的物质世界里，不仅存在行行色色的物质，而且物质还在不断的变化着。化学就是要研究物质及其变化，它不仅要研究自然界已经存在的无知己变化，还要根据需要研究和创造自然界不存在的新物质。例如研究新型的半导体，电阻几乎为零的超导体，有记忆能力的新材料，等等。化学在保证人类的生存并不断提高人类的生活质量方面起着重要的作用。例如，利用化学生产化肥和农药，以增加粮食的产量；利用化学合成药物，以抑制细菌和病毒，保障人体健康。利用化学开发新能源和新材料，以改善人类的生存条件；利用化学综合应用自然资源和保护环境，以是人类生活得更加美好。

化学是如此的奇妙，在没有学习化学前，你可能只知道食盐不过是一种调味品，可当你学习化学后，就会发现食盐的用途可多了！食盐除可用作调味品，还是一种重要的化工原料。利用食盐可以制造氢氧化钠、氯气和氢气，并进而制造盐酸、漂白粉、塑料、肥皂和农药等，其他如造纸、纺织印染、有机合成和金属冶炼等，也都离不开有食盐验制造的新产品。诸如此类，学习化学后，你不但能知道物质的性质和用途，还会劲儿知道他们的内部组成、结构以及变化规律，知道如何利用他们利用他们来制造新的产品，以及人类认识化学、利用化学和发展化学的历史和方法。由此可见，化学是研究物质的组成、结构性质以及变化规律的科学。

人类认识化学并使之成为一门独立的学科，经历了漫长曲折的过程、。古时候，人类为了生存，在与自然界的种种灾难进行抗争中，发现和利用了火。火的发现和利用，改善了人类的生存条件，并使人类变得聪明而强大。继而人类又陆续发现了一些物质的变化，如发现在翠绿色的孔雀石等矿石上面燃烧炭火，会有红色的的铜生成。就象这样，人类在逐步了解和利用这些物质变化的过程中，制得了对人类生存具有使用价值的产品，如陶瓷、铜器、铁器、纸、火药、酒、染料等，为人类提供了更多的生活和生产资料，人类越来越离不开化学了。

但实在很长的时间里，人类对化学的认识还只停留在表象阶段。到了近代，道尔顿和阿伏加德罗等科学家的研究，得出一个重要的结论：物质是有原子和分子构成的，分子的破裂和原子的重新组合是化学变化的基础。这就是说，在化学变化中分子会破裂，而原子不会破裂，但可重新组合成新的分子。这些观点是认识和分析化学现象级本质的基础。原子论和分子学说的创立，奠定了近代化学的基础。

就像26个英文字母可以拼写出数十万个英文单词那样，利用化学方法分析众多的物质，发现组成他们的基本成分——元素其实只有一百多种。1869年，门捷列夫发现了元素周期律和元素周期表，在元素周期律指导下，利用元素之间的一些规律性知识，来分类学习物质的性质，就使化学学习和研究变得有规律可循。现在，化学家们已经能利用各种先进的仪器和分析技术对化学世界进行微观的探索，并正在探索利用纳米技术制造出具有特定功能的产品，使化学在材料、能源、环境和生命科学等研究上发挥越来越重要的作用。

自从化学成为一门独立的学科之后，化学家们创造出了许多自然界中不存在的新物质。到二十世纪末，人类发现和合成的物质以超过三千万种，使人类得以享用更先进的科技成果，极大地丰富了人类的物质生活。

近年来，绿色化学的提出，使更多的化学生产工艺和产品向着环境友好的方向发展，化学必将使世界变得更加绚丽多彩

第一单元 走进化学世界

课题1物质的变化和性质

我们知道，大到宇宙中的星体，小到肉眼看不到的粒子，构成了千姿百态的物质世界。各种物质之间存在着多种相互作用，也不断地发生变化。例如，水在一定顶条件下可以变成水蒸气和冰，钢铁制品在潮湿的地方会慢慢生锈，煤、木材和材草可以在空气中燃烧而发光放热，等等。认识物质机器变化的特点，对于了解自然现象和规律是至关重要的，也与我们的日常生活密切相关。

一、 化学变化和物理变化

【实验1—1】 把盛有少量水的试管斜夹载铁架台上（如图1-1），在试管底部小心加热到水沸腾。把一块洁净的玻璃片（或成有水的小烧杯）移近试管口，观察玻璃片上发生的现象。

【实验1-2 】取少量胆矾（或称蓝矾）放在研钵内（如图1-2），用楮把胆矾研碎。观察胆矾发生的变化。

【实验1-3】将少量研碎的胆矾放入试管，向其中加入少量水，振荡直到变成澄清的溶液，再向其中滴加氢氧化钠溶液，观察试管中发生的现象。

【实验1-4】把少量碱式碳酸铜（俗称铜绿）放在干燥的试管里，用配有玻璃弯管的橡皮塞塞住试管口，使弯管得另一端伸入盛有澄清石灰水的烧杯里。加热，注意观察铜绿颜色的变化和石灰水发生的变化。

在实验1-1和实验1-2中，虽然水和胆矾发生了形态的变化，但并没有生成其他的物质。这种没有生成其他物质的变化叫做物理变化。我们日常看到的汽油挥发、铁水铸成锅，拉住手热熔化等都属于物理变化。实验1-3和实验1-4中，胆矾和碱式碳酸铜在变化中都生成了其他物质。这种生成其他物质的变化叫做化学变化，又叫做化学反应。我们日常看到的木材燃烧、铁的生锈等都属于化学变化。

化学变化的基本特征是有新物质生成，常表现为颜色改变、放出气体、生成沉淀等。化学变化不但生成新物质，而且还伴随着能量的变化，这种能量变化常表现为吸热、放热、发光等。这些现象常常可以帮助我们判断有没有化学现象发生。

二、 化学性质和物理性质

化学是研究物质的组成、结构、性质、以及变化规律的科学。我们将物质在化学变化中表现出来的性质叫做化学性质。例如：在生活中，铁能在超市的空气中生锈，a刚做过的实验中，胆矾的溶液与氢氧化钠溶液反应，生成氢氧化铜蓝色沉淀，碱式碳酸铜分解生成氧化铜、二氧化碳和水等。物质不需要发生化学变化就表现出来的性质叫做物理性质。颜色、状态、气味、硬度、熔点、沸点、密度等都属于物质的物理性质。

关于物质的化学性质，在今后的化学课中我们将要继续学习，这里现就现就唔知得物理性质的一些基本概念做一些简单介绍。

我们知道，当温度升高时，固态的冰会变成液态的水；在高温时，铁等金属也会变成液态。物质从固态变成液态叫熔化，物质的熔化温度叫做熔点。例如，冰的熔点是0℃，铁的熔点是1535℃，锡的熔点是232℃，等等。

把水加热到一定温度时，水就会沸腾，液体沸腾时的温度叫做沸点。实验证明，液体的沸点是随着大气压强的变化而变化的，而压强是指物体在单位面积上所受到的压力。压强的单位是帕斯卡，简称帕，符号是Pa.大气压强是由于大气层受到重力作用而产生的，离地面越高的地方大气越稀薄，那里的大气压强越小。由于大气压强不是固定不变的，我们把101kp的压强规定为标准大气压强。物质的沸点是指在标准大气压强下，测得的数据。例如，在101kpa时，水的沸点是100℃，水银的沸点是357℃，液态铁的沸点是2750℃，等等。

对于体积相同的铁块和铝块，有经验的人只需用手分别“掂量”一下，就可以鉴别出那块是铁，哪块是铝。这是由于体积相同的铁块和铝块，他们的质量是不相等的。物理上是用密度来表示不同物质的这种性质差别的。密度的单位可用克/厘米3（符号g/cm3）来表示。例如，铁的密度是7.8g/cm3,铝的密度是2.7g/cm3,,水的密度是1.0g/cm3等等。为使用方便，化学上气体的密度也常用克/升（g/l）来表示。例如，在0℃、101kpa时，空气的密度是1.429g/l,等等。

物质的熔点、沸点、密度、以及大气压强等数据，在物理、化学等手册上一般都能查到。有关这方面的内容，在物理可课中还将进一步学习。

【实验1-5】分别取一集气瓶氧气和二氧化碳气体，仔细观察它们的颜色、状态和气味等。取一根小木条(或火柴)在空气中点燃，分别慢慢地放入成有氧气和二氧化碳的集气瓶中，观察木炭燃烧情况的变化。

水和二氧化碳可以用来灭火，乙醇（俗称酒精）可作燃料，石墨可用于制铅笔芯。这些事实都表明，物质的性质决定着它们在生产和生活中的用途。对物质的性质以及探究方法的学习，一定会是你对身边的世界有更新的认识。

课题二 化学是一门以实验为基础的科学

化学是一门以实验为基础的科学，化学的许多重大发现和研究成果都是通过实验得到的。说来你也会感到惊讶，现在的化学实验室的前身是炼丹术士和练金术士的作坊。炼丹术是幻想通过炼丹发明长生不老的药；炼金术士幻想通过“点石成金”使“贱金属”变成贵金属黄金。他们的想法和做法虽然都是脱离实际的，但通过炼丹和炼金，发明了许多化学实验器具，同时也积累了大量的化学知识，发明了一些用于合成和分离物质的有效方法，如过滤、蒸馏等，为化学发展成为一门科学做出了贡献。

学习化学的一个重要途径是实验，通过实验以及对实验现象的观察、记录和分析等，可以发现和验证化学原理，学习科学探究地方法并获得化学知识。

下面我们利用实验来学习科学探究的方法。

一、 对蜡烛及其燃烧的探究

活动与探究

观察和描述——对蜡烛及其燃烧的探究

蜡烛是由石蜡和棉线烛芯组成的，运用除味觉以外的所有感官，尽可能对一支蜡烛在点燃前、燃着时和熄灭后的三个阶段进行观察，并将观察到的现象在下表中作详尽的、客观的描述和记录。

你可以按下面的提示进行实验观察，也可以增加或更改某些实验观察的内容。

（1）点燃前 观察蜡烛的颜色、状态、形状和硬度等，并嗅气味；从蜡烛上切下一块石蜡，把它放入水中，观察它是否溶于水，是浮在水面还是沉入水底？说明石蜡的密度比水小还是大？

（2）点燃蜡烛 仔细观察蜡烛燃烧时发生了哪些变化，火焰分为几层？那层最明亮？那层最暗？取一根火柴梗，拿住一端迅速平放入火焰中，如图1-10所示，约1s后取出，观察并比较火柴梗在火焰的不同部位被烧的情况，说明火焰哪部分温度最高，那部分温度最低？你在小学学习时已经知道，二氧化碳可以使石灰水变浑浊。分别取一个干燥的烧杯和一个用澄清的石灰水润湿内壁的烧杯，先后罩在蜡烛火焰上方，如图1-11所示，仔细观察烧杯壁上分别有什么现象发生。推测蜡烛燃烧后可能生成什么物质。

(3)熄灭蜡烛 观察有什么现象发生，用火柴去点蜡烛刚熄灭时的白烟，如图1-12所示，拉住能否重新燃烧？

将你填写的表格与同学进行交流，比较谁观察到的现象多，谁的描述更细致、更准确？与同学交流进行观察和描述的体验。

这个探究活动体现了化学学习的以下特点：

（1） 关注物质的性质，如颜色、状态、气味、硬度、密度、熔点、沸点，以及如石蜡能否燃烧、其燃烧产物能否使燃烧的石灰水变浑浊，等等。

（2） 关注物质的变化，如石蜡受热时是否熔化，燃烧时是否发光、放热并有二氧化碳气体和水蒸气生成等等。

（3） 关注物质变化的过程及其现象，即不是孤立地关注物质的某一性质或变化，而是对物质在变化前、变化中和变化后的现象进行 细致的观察和描述，并进行比较和分析，以得出可靠的结论。

探究活动（或实验）完成后，应认真写出报告。你可以参考以下格式写报告，也可以自己设计报告的格式。

二、 对人体吸入的空气和呼出的气体有什么不同

以下信息可供你进行探究时参考。

（1） 二氧化碳可以使澄清的石灰水变成白色浑浊，在下述实验中，白色浑浊越多，说明气体中二氧化碳越多。

（2） 氧气可以使带有火星的木条复燃，木条燃烧越旺，说明氧气越多。

（3） 二氧化碳可以使然着的木条熄灭。

你还可以继续查询有关资料，并通过实验验证你的假设，作出结论。

步骤1 将两个集气瓶分别装满水，并用玻璃片先盖住瓶口的一小部分，然后推动玻璃片将瓶口全部盖住，把盛满水的瓶子连同玻璃片一起倒立在水槽内，如图1-13所示。

将饮料管小心地插入集气瓶内，并向集气瓶馁缓缓吹气，如图1-14所示（注意：换气时不要倒吸集气瓶内的水），直到集气瓶内充满呼出的气体。在水下立即用玻璃片将集气瓶的瓶口盖好，然后取出集气瓶放在实验桌上，如图1-15所示。你已收集到一瓶呼出的气体。

利用同样的方法再收集一瓶呼出的气体。

步骤2 取两个空集气瓶，其中为空气，如图1-16所示。向一瓶空气和一瓶呼出的气体各滴入少量的澄清石灰水，振荡，如图1-17所示，观察澄清石灰水发生的变化并记录现象。

步骤3 将燃着的小木条分别插入空气和呼出的气体中，如图1-18所示，观察现象并记录。

步骤4 取两块干燥的玻璃片，对着其中一块呼气，如图1-19所示，观察玻璃片上水蒸气的情况，并与另一块放在空气中的玻璃片作对比。

通过上述实验探究，比较人体吸入的空气和呼出的气体中所含二氧化碳、氧气、水蒸气的多少，你能得出那些初步结论？

课题3 走进化学实验室

你已经知道，学习化学的一个重要途径是科学探究。实验是科学探究的重要手段，学习化学就必然要走进化学实验室，因为这是你进行科学探究的重要场所，那里有很多仪器和药品正在等待着你，期望你利用它们来探究化学的奥秘。

当你走进化学实验室时，首先应仔细阅读实验室规则。不要轻视这些规则，因为它们是你安全地进行实验并使实验获得成功的重要保证。

你还应该学习一些化学实验的基本操作，如应知道如何取用化学药品和怎样给物质加热等，以使你能正确、快速、安全地进行实验并获得可靠的实验结果。

下面我们来学习几项基本的化学实验操作。

一、 药品的取用

实验室里所用的药品，很多是易燃、易爆、有腐蚀性或有毒的。

为保证安全，实验前要仔细阅读附录中的药品取用规则。

1. 固体药品的取用

固体药品通常保存在广口瓶里，去用固体药品通常用药匙。有些块状的药品（如石灰石等）可用镊子夹取。用过的药匙或镊子要立即用干净的纸擦拭干净，以备下次使用。

把密度较大的块状药品或金属颗粒放入玻璃容器时，应该先把容器横放，把药品或金属颗粒放入容器口以后，再把容器慢慢地竖立起来，使药品或金属颗粒缓缓地容器的底部，以免打破容器。

【实验1-6】按照上述操作方法，用镊子夹取一小粒锌放入试管中，并将试管放在试管架上。

往试管里装入固体粉末时，为避免药品沾在管口和管壁上，可先使试管倾斜，把盛有药品的药匙（或用小纸条折叠成的纸槽）小心地送至试管底部（如图1-25），然后使试管直立起来。

【实验1-7】按照上述操作方法，取少量碳酸钠粉末放入试管中，并将试管放在试管架上。

2. 液体药品的取用

液体药品通常盛放在细口瓶里。图1-26是液体药品取用的操作示意图，仔细观察该图。

1. 细口瓶的塞子为什么要到放在桌子上？

2. 倾倒液体时，瓶口为什么要紧挨着试管口？应该快速倒还是缓慢地倒？

3. 拿细口瓶倒液时，为什么细口瓶贴标签的一面要朝向手心处？

4. 倒完液体后，为什么要立即盖紧瓶塞，并把瓶子放回原处？

取用一定量的液体药品，常用量筒量出体积。量液时，量筒必须放平，视线要与量筒内液体的凹液面的最低处保持水平（如图1-27），再读出液体的体积。

量液体时，如果视线没有与量筒内液体凹液面的最低处保持水平，而是采用仰视或俯视的方法，将会对读数产生什么影响？

取用少量液体时还可用滴管。取液后的滴管，应保持橡胶胶帽在上，不要平放或倒置，防止液体倒流，沾污试剂或腐蚀橡胶胶帽；不要把滴管放在实验台或其他地方，以免沾污试管。用过的滴管要立即用清水冲洗干净（滴瓶上的滴管不要用水冲洗），以备再用。严禁用未经冲洗的滴管再吸取别的试剂。

【实验1-8】按上述方法用10ml量筒量取2ml盐酸，加入实验1-7中盛有碳酸钠粉末的试管中，观察有什么现象发生。

用滴管向盛有锌粒的试管中滴加少量盐酸，观察有什么现象发生。

二、物质的加热

1.酒精灯的使用方法

使用酒精灯时，要注意以下几点：绝对禁止向燃着的酒精灯里添加酒精，以免失火；绝对禁止用酒精灯引燃另一个酒精灯；用完酒精灯后，必须用灯帽盖灭，不可用嘴去吹。（如图1-29所示，为什么？）不要碰到酒精灯，万一洒出的酒精在桌上燃烧起来，不要惊慌，应立刻用湿抹布扑盖。

【实验1-9】点燃酒精灯，仔细观察火焰的分层情况。取一根火柴梗，拿住一端迅速平放入火焰中，如图1-30所示，约1～2s后取出，观察，处在火焰哪一层的火柴梗最先碳化？哪一层的火焰温度最高？用酒精灯加热时，应该用哪一层火焰加热？

熄灭酒精灯。

2 .给物质加热

活动与探究

取三只试管，各加入3ml水。将其中一支试管的底部放在酒精灯的火焰上方约3cm处加热；将另一支试管的底部放在靠近灯芯处加热，记录上述三种情况下将水加热至沸腾时所需的时间。由此实验你能得出什么结论？

讨论：

1 .加热试管里的液体时，能否将试管口对着人？为什么？

2 .如果试管外壁有水的话，能否不擦干直接加热？为什么?

3 .将液体加热至沸腾的试管，能否立即用冷水冲洗？为什么/

4 .如何给试管中的液体进行预热？

归纳给物质加热的方法：

【实验1-10】用10ml量筒量取2ml氢氧化钠溶液，倒入试管中，然后用滴管在该试管中滴加硫酸铜溶液，观察有什么现象发生。按图1-31中所示的正确加热方法，用试管夹住该试管（夹在距试管口约1/3处），放在酒精灯火焰上加热，观察有什么现象发生。

三、洗涤仪器

做实验必须用干净的仪器，否则会影响实验效果。现以洗涤试管为例，说明洗涤仪器的方法。

先倒净试管内的废液，再注入半试管水，振荡后倒掉（如图1-32），再注入水，振荡后再倒掉，这样连续洗几次。如果内壁附有不易洗掉的物质，要用试管刷刷洗。刷洗时需转动或上下移动动试管刷，但用力不能过猛，以防损坏试管。

洗过的仪器内壁附着的水既不聚成水滴，也不成股流下时，表示仪器已洗干净。洗净的玻璃仪器应放在试管架上或指定的地方。

【实验1-11】按照上述方法，将实验中所用的试管和量筒等都刷洗干净，并整理实验桌和实验室。

第二单元 我们周围的空气

空气 氧气 制取氧气

人类每时每刻都离不开空气，没有空气人类就无法生存，也就没有生机勃勃的地球。空气是一种重要的自然资源。

课题1 空气

一、空气是由什么组成的

二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。他把少量汞放在密闭的容器里连续加热12天。发现有一部分银白色的液态汞变成红色粉末，同时容器里空气的体积 差不多减少了1/5。他研究了剩余4/5体积的气体，发现这部分气体既不能共给呼吸，也不能支持燃烧，他误认为这些气体全部都是氮气（拉丁文原意是“不能维持生命”）。

拉瓦锡又把在汞表面上所生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器里在加热，得到了汞和氧气（化学符号为O2）,而且氧气的体积恰好等于密闭容器里所减少的体积。他把得到的氧气加到前一个容器里剩下的4/5体积的气体中，结果所得气体跟空气的性质完全一样。

通过这些实验，拉瓦锡得出了空气是由氧气和氮气（化学符号为N2）组成，其中氧气约占空气总体积的1/5的结论。

在十九世纪末以前，人们深信空气中仅含有氧气和氮气。后来陆续发现了氦、氖、氩、氪、氙等稀有气体，才认识到空气中除了氧气和氮气外，还有其他的成分。目前，人们已经能用实验方法精确地测定空气的成分。

仿照这个历史上注明实验的原理，我们来测定空气里氧气的含量。

【实验2-1】实验装置如图2-3所示。在集气瓶内加入少量水，并做上记号。用弹簧夹夹紧乳胶管。点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧。观察红磷燃烧的现象。待到红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察实验现象及水面得变化情况。

在这一反应中，红磷（化学符号为P）与空气中的氧气反应，生成一种叫做五氧化二磷（化学符号为P2O5）的新物质。这一反应可以用文字表示如下：

红磷 + 氧气 → 点燃 五氧化二磷

集气瓶内水面上升，说明空气中的氧气被消耗了。

讨论:拉瓦锡通过实验得出的结论是氧气约占空气总体积的1/5，而在我们的实验中，为什么气体减少的体积小于1/5？红磷席篾后瓶内还有没有残余的氧气？

实验表明，空气的成分按体积计算，大约是：氮气78％、氧气21％、稀有气体0.94％、二氧化碳0.03％、其他气体和杂质0.03％。

空气是由多种成分组成的，其中的氮气只由一种物质组成，它是纯净物。

由氧气、氮气、等多种纯净物组成的空气是混合物。混合物是由两种或多种物质混合而成的，这些物质之间没有发生反应，各自保持着各自的性质。例如在空气中，氮气(N2)、氧气(O2)、二氧化碳(CO2)等都保持着它们各自的性质。

二、空气是一种宝贵的资源

空气中的各种成分作为原料广泛应用与生产化肥、化工产品、炼钢、石油加工、运输、点光源等领域，是人类生产活动的重要资源。

1.氧气

过去，人们曾把氧气叫做“养气”，这充分说明了氧气的重要性。在通常情况下，人吸入空气就可以了，但如潜水、医疗急救等时，则需要用纯氧（或富氧空气）；燃料燃烧离不开氧气，炼钢、气焊以及化工生产和宇宙航行等都要用到氧气。

2.氮气

氮气具有广泛用途，它是制硝酸和化肥的重要原料；由于氮气的化学性质不活泼，因此常用作保护气，如焊接金属时常用氮作保护气，灯泡中充氮以延长使用寿命，食品包装时充氮以防腐；医疗上可在液氮冷冻麻醉提条件下做手术；超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能。

讨论：在测定空气中氧气含量的实验中，集气瓶内剩下的气体主要是氮气。结合实验和日常生活经验讨论:

1.燃烧着的红磷熄灭了，这种现象说明氮气能不能支持燃烧？

2.集气瓶内水面上升一定高度后，还继续上升吗？这种现象能不能说明氮气不易溶于水？

3.空气所表现出来的某些性质，能不能在一定程度上代表但其的性质？

通过日常生活对空气的观察及上面的讨论，你能否描述氮气的物理性质?请填写下表中的空白。从红磷在氮气中不能继续燃烧的事实，说明氮气不支持燃烧。许多实验事实都说明，氮气的性质不如氧气活泼。

3.稀有气体

在空气的成分中，稀有气体（氦、氖、氩、氪和氙）所占比例虽然不大，但它们却是一类很重要的气体。它们都是没有颜色，没有气味，性质很不活泼。过去人们认为这些气体不更其他气体发生反应，曾把它们叫做惰性气体。但随着科学技术的发展，已经发现有些稀有气体在一定条件下也能与某些物质发生化学反应，生成其他物质。

在生产和科学研究中，稀有气体有广泛的用途。由于稀有气体有惰性，因此常用作保护气，如焊接金属时用稀有气体来隔绝空气，灯泡中充稀有气体以使灯泡耐用；稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可制成多种用途的电光源，如航标灯、强照明灯、闪光灯、霓虹灯等；氦、氖、氩、氪、氙等可用于激光技术；氦可用于制造低温环境；氙可用于医疗麻醉。

三、保护大气

洁净的空气对于类和其他动植物都是非常重要的。但是，随着工业的发展，排放到空气里的烟尘对空气造成了污染。被污染的空气会严重损害人体的健康，影响作物生长，破坏生态平衡。全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等也都与酸雨有关。

为了使天空更蓝，人类正在积极行动起来，如加强大气质量监测，改善环境状况，使用清洁能源，积极植树、造林、种草等，以保护大气。

讨论：结合图2-8讨论下述问题：

1.在你身边发生过哪些污染空气的现象？

2.大气污染会造成哪些危害？

3.为了保护人类赖以生存的空气，你能做些什么？

空气质量日报

空气质量日报的主要内容包括“空气污染指数”“首要污染物”“空气质量级别”“空气质量状况”等。

空气污染指数（Air Pollution Index,简称API）就是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的数值形式，并分级表示空气污染程度和空气质量状况。目前计入空气污染指数的项目暂定为：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物和臭氧等。不同地区、不同时间的首要污染物有所不同。

空气质量日报是通过新闻媒体向社会发布的环境信息，可以及时准确地反映空气质量状况，增强人们对环境的关注，促进人们对环境保护工作的理解和支持，提高全民的环境意识，促进人们生活质量的提高。

课题2 氧气

在标准状况下，氧气的密度是1.429克/L，比空气的密度（1.293g/L）略大。它不易溶于水，在室温下，1L水中只能溶解30ml氧气。在压强为101kPa时，氧气在-183℃时变为淡蓝色液体，在-218℃时变成淡蓝色的雪花状的固体。

工业生产的氧气，一般加压贮存在钢瓶中。

【实验2-2】把带有火星的木条伸到盛有氧气的集气瓶中，观察木条是否复燃。

带有火星的木条在氧气中能够复燃，说明氧气能支持燃烧。

【实验2-3】在燃烧匙里放少量硫，加热，直道发生燃烧，观察流在空气里燃烧时发生的现象。然后把盛有燃着的硫的燃烧匙伸进充满氧气的集气瓶里，在观察硫在氧气里燃烧时发生的现象（如图2-11）。比较硫在空气里和在氧气里燃烧有什么不同。

讨论：木条和硫分别在空气里燃烧和在氧气里燃烧的现象不同，这说明了什么？

硫与氧气发生化学反应，生成了一种带有刺激性气味的二氧化硫（SO2）气体，并放出热量。这个反应可以表示如下：硫 + 氧气 →点燃 二氧化硫

【实验2-4】把光亮的细铁丝盘成螺旋状，下端系一根火柴，点燃火柴，待火柴快燃尽时，插入充满氧气的集气瓶中（集气瓶底部要先放一些水，如图2-13），观察现象。

我们知道，在空气中加热铁丝时，只能发生红热现象，不能燃烧。但上述实验中，细铁丝在氧气里剧烈燃烧，火星四射，反应生成四氧化三铁（Fe3O4）.这个反应可以表示如下：

铁 + 氧气 点燃→ 四氧化三铁

通过以上几个实验，我们可以看出，可燃物在氧气里燃烧，比在空气里燃烧要剧烈。例如，硫在空气里燃烧发出微弱的淡蓝色火焰，而在氧气里燃烧得更旺，发出蓝紫色火焰。又如，某些在空气里不能燃烧的物质却可以在氧气中燃烧。这说明氧气的化学性质比较活泼，同时也说明，物质在空气中燃烧，实际上是与其中的氧气发生反应，由于空气中的氧气含量相对较少，因此在空气中燃烧不如在氧气中剧烈。

讨论：1.分析实验2-1、2-3、和2-4，填写下表中的空白。

2.上述三个反应有什么共同的特征？

通过实验和讨论，我们发现氧气与磷、硫、铁反应有一个共同的特点：他们都是由两种物质起反应，生成另一种物质。我们把由两种或两种一上午只生成另一种物质的反应，叫做化合反应。化合反应是一类很重要的化学反应。

这三个反应还有另外一个共同特点：它们都是物质与氧发生的反应，这类反应属于氧化反应。氧气在氧化反应中提供氧，它具有氧化性。

物质在氧气中燃烧是较剧烈的氧化反应，但并不是所有的氧化反应都像燃烧那样剧烈并发光、放热。有些氧化反应进行得很慢，甚至不容易被察觉，这种氧化叫做缓慢氧化。在生活中，缓慢氧化的例子很多，如动植物的呼吸、事物的腐烂、酒和醋的酿造、农家肥料的腐熟等都包含物质的缓慢氧化。

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课题3 制取氧气

在实验室里， 常采用分解过氧化氢溶液、加热氯酸钾或加热高锰酸钾的方法制取氧气。

【实验2-5】如图2-14.

（1）向试管中加入5ml5﹪的过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，木条是否复燃？

（2）向上述试管中加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管。观察发生的现象。

过氧化氢溶液在常温下能缓慢分解成水和氧气。在实验（1）中，带火星的木条不能复燃，说明放出的氧气很少。在实验（2）中，木条复燃，说明过氧化氢溶液中加入少量二氧化锰时分解加速。这一反应可以表示如下：

过氧化氢 →二氧化锰 水 + 氧气

【实验2-6】待实验2-5的试管中没有气泡时，重新加入过氧化氢溶液，观察发生的现象。

如果在实验前用天平称量二氧化锰的质量，实验后把二氧化锰洗净、干燥，再称量，你会发现它的质量没有发生变化。把它再加入到过氧化氢溶液中，还可以加速过氧化氢分解。这种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化学反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂（又叫触媒）。催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。硫酸铜溶液等对过氧化氢的分解也具有催化作用。

催化剂在化工生产中具有重要而广泛的应用，生产化肥、农药、多种化工原料等都要使用催化剂。

化学。技术。社会

催化剂的作用

催化剂在化工生产过程中有重要作用，有的反应如果没有催化剂就不能进行，大多数化工生产都有催化剂的参与。例如，在石油炼制过程中，用高效催化剂生产汽油、煤油等；在汽车尾气处理中用催化剂促进有害气体的转化；酿造工业和制药工业都要用酶作催化剂，某些酶制剂还是宝贵的药物。

除了用过氧化氢分解的方法制取氧气外，在实验室里还常常用加热氯酸钾或加热高锰酸钾地方法制取氧气。

【实验2-7】把少量氯酸钾和二氧化锰混合（一般按质量比3:1）均匀后装入试管中，用带有导管的塞子塞紧试管。

（1）加热试管，用排水法收集一瓶氧气（如图2-16）

（2）把带有火星的木条伸入集气瓶中，观察有什么现象发生。

加热混有二氧化锰的氯酸钾固体时，放出氧气，同时还有一种叫氯化钾的物质生成。二氧化锰在这一反应中也是催化剂。这个反应可简要表示如下：

氯酸钾 →二氧化锰加热 氯化钾 + 氧气

高锰酸钾是一种暗紫色的固体，它受热时，分解出氧气，同时还有锰酸钾和二氧化锰生成。

高锰酸钾 加热→ 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气

讨论：分析上述三个制取氧气的反应，它们与化合反应有什么不同？

由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应，叫做分解反应。分解反应也是一类重要的化学反应。

在化学学习过程中，常常要用到分类的方法。例如，物质可以分为纯净物和混合物；化学反应可以分为化合反应和分解反应等。利用分类的方法学习化学，可以起到事半功倍的效果，今后我们还将分类学习更多的化学知识。

活动与探究:

1.制取氧气

讨论：

（1）在图2-16和2-17所示装置中，使用了那些仪器？

（2）那部分是气体发生装置，那部分是气体收集装置？

（3）如何检查气体发生装置的气密性？

（4）为什么可以用排水法收集氧气？

实验：

(1)检查装置的气密性。如图2-18所示，用手紧握试管，观察水中的导管口有没有气泡冒出。如果有气泡冒出，说明装置不漏气(为什么？)；如果没有气泡冒出，要仔细找原因，如是否应塞紧或更换橡皮塞，直到不漏气后才能进行实验。

（2）装置如图2-17所示，检查过气密性之后再试管中装入少量高锰酸钾，并在试管口放一团棉花，用带有导管的塞子塞紧管口。把试管口略向下倾斜固定在铁架架台上。

（3）将两个集气瓶分别盛满水，并用玻璃片盖住瓶口。然后把盛满水的瓶子连同玻璃片一起倒立在盛水得水槽内。

(4)给试管加热。先使酒精灯火焰在试管下方来回移动，让试管均匀受热，然后对高锰酸钾所在部位加热。

（5）导管口开始有气泡放出时，不宜立即收集

（为什么？），当气泡连续并比较均匀地放出时，再把导管口伸入盛满水的集气瓶里。等瓶子里的水排完以后，在水面下用玻璃片盖住瓶口。小心地把瓶子移出水槽，正放在桌子上。用同样的方法再收集一瓶氧气（瓶中留有少量水）。

（6）停止加热时，先要把导管移出水面，然后再熄灭酒精灯。（如果先熄灭酒精灯，可能会造成什么后果？）

2. 氧气的性质

（1）如图2-19所示，用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯上加热到发红，插入到上面实验收集到的氧气中（由瓶口缓慢插入），观察木炭在氧气里燃烧的现象。燃烧停止后，取出坩埚钳，向集气瓶中加入少量澄清的石灰水，振荡。有什么现象发生？

（2）点燃系在螺旋状细铁丝底端的火柴，待火柴快燃尽时，插入盛有氧气的集气瓶中（瓶中预先留有少量水）。观察铁丝在氧气中燃烧的现象。

小结实验室制取氧气的反应原理、装置以及氧气的性质，并认真写出探究活动报告。

资料：工业上如何大量制取氧气

过氧化氢或高锰酸钾分解制取氧气的方法，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，只能用于实验室中。工业生产则需考虑原料是否易得、价格是否便宜、成本是否低廉、能否大量生产以及对环境的影响等。

空气约含21﹪的氧气，是制取氧气廉价、易得的原料。

如何才能把氧气从空气中分离出来呢？我们知道，任何液态物质都有一定的沸点。科学家们正是利用了物质的这一性质，在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后蒸发。由于液态氮的沸点是 -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。为了便于贮存、运输和使用，通常把氧气加压到1.5×104kPa,并贮存在漆成兰色的钢瓶中。

近年来，膜分离技术得到迅速发展。利用这种技术，在一定压力下，让空气通过具有富集氧气功能的薄膜，可以得到含氧量较高的富氧空气。利用这种膜进行多级分离，可以得到喊90%以上氧气的富氧空气。

富氧膜的研究在医疗、发酵工业、化学工业、富氧燃烧等方面得到重要应用。

第三单元 物质构成的奥秘

我们生活在绚丽多彩的物质世界中，同学们一定想知道：这行行色色的物质是怎样构成的？现在我们就来探索物质构成的奥秘。

课题1 分子和原子

生活经验告诉我们，盛放在敞口容器中的水，在常温下会逐渐减少；如果受热，会减少得更快。

【实验3-1】如图3-2所示，向成有水的小烧杯中加入少两品红，静置，观察发生的现象。

为什么敞口容器中的水会逐渐减少？为什么温度越高减少得越快？在静置的水中，品红为什么能扩散？这样的问题在很久以前就引起了一些学者的探究性趣，他们提出物质都是由不连续的粒子组成的设想，并用以解释上述这类现象。

科学技术的进步早已证明，物质确实是由微小的粒子——分子、原子等构成的。现在我们通过先进的科学仪器不仅能直接观察到一些分子和原子，还能移动原子（如图3-3、图3-4）。

分子的质量和体积都很小。例如，1个水分子的质量约是3×10-26kg,一滴水（以20滴水为1ml计）中大约有1.67×1021个水分子。

活动与探究:

向盛有约10ml蒸馏水的少杯中加入5～6滴酚酞溶液，搅拌均匀，观察溶液的颜色。

1. 取少量上述溶液于试管中，向其中慢慢滴加浓氨水，观察溶液颜色有什么变化。

2. 将烧杯中的酚酞溶液分别倒入A、B两个小烧杯中，另取一个小烧杯C,加入约5ml浓氨水。用一个大烧杯罩住A、B两个小烧杯，烧杯B置于大烧杯外（如图3-5）。观察几分钟，有什么现象发生？这一现象说明了什么？

分子总是在不断运动着，氨在空气中的扩散、品红在水中的扩散及水在常温下的挥发等都是分子运动的结果。在受热的情况下，分子能量增大，运动速率加快（如图3-6），这就是水受热蒸发加快的原因。

分子间是有间隔的，相同质量的同一种物质在固态、液态和气态时所占体积不同，就是因为它们分子间的间隔不同的缘故；物体的热胀冷缩现象，就是物质分子间的间隔受热时增大，预冷时间少的缘故。

分子是由原子构成的，如1个水分子是由1个氧原子和2个氢原子构成；1个氢分子由2个氢原子构成；1个氧分子由2个氧原子构成（如图3-7）。

讨论：

氢气在氯气中燃烧生成氯化氢（如图3-8）。试分析在氢气与氯气的反应中分子和原子的变化情况，推论在化学变化中，发生变化的是分子还是原子？

由分子构成的物质在发生物理变化时，物质的分子本身没有变化。例如，水变成水蒸气时，水分子本身没有变，水的化学性质也没有变。品红溶于水时，品红分子和水分子都没有变，它们得化学性质也都没有变。由分子构成的物质在发生化学变化时，它的分子起了变化，变成了别的物质的分子。例如，过氧化氢分解时，过氧化氢分子变成了水分子和氧分子，不在保持过氧化氢的化学性质；氢气在氯气中燃烧时，氢分子和氯分子都发生了变化，生成了氯化氢分子，氢气和氯气的性质也不在保持。可见，分子是保持物质化学性质的最小粒子。

在化学变化中，分子分成更小的粒子——原子，原子又重新组合成新的分子。例如，加热红色的氧化汞粉末时，氧化汞分子会分解成氧原子和汞原子，每两个氧原子结合成一个氧分子，许多汞原子聚集成金属汞。（如图3-9）。

在化学变化中，发生变化的是分子，原子没有发生变化。氧原子无论在水中、氧气中，还是在氧化汞中始终是氧原子。可见原子在化学反应中不能再分成更小的粒子，原子是化学变化中的最小粒子。

家庭小实验： 1+1是否一定等于2

通过实验回答下列问题，并作出合理的解释。

1.将一体积黄豆与一体积绿豆混合，所得体积是否等于这两体积之和？

2.将100ml水与100ml酒精混合，所得体积是否等于200ml?

课题2 原子的构成

我们已经知道，原子和分子是构成物质的粒子。你可能要问：原子是不是简单的、不可分割的实心球体？它们的质量有多大？等等。为了搞清这些问题，我们来进一步研究原子的构成。

一、原子的构成

原子是化学变化中的最小粒子，但它们不是一个个简单的、不可分割的实心球体，而是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的。原子核也不是简单的、不可分割的，它由之子和中子两种粒子构成。构成原子的粒子的电性和质量见表3-1.

表3-1 构成原子的粒子的电性和质量

由于核内的质子数与核外的电子数相等，所以原子不显电性。不同种类的原子，核内的质子数不同，核外的电子数也不同。表3-2列出了几种原子的构成。

原子很小，一个原子跟一个乒乓球体积相比，相当于乒乓球跟地球体积之比（如图3-11）。原子核比原子又小得多，如果把原子比做一个庞大的体育场，而原子核只相当于一只蚂蚁。因此，原子里有很大的空间，电子就在这个空间里作高速的运动。

二、相对原子质量

原子的质量又该怎样衡量？

不同的原子所含的质子、中子、电子数目不同，所以它们的质量不同，如1个氢原子质量为1.67×10-27kg,1个氧原子质量为2.657×10-26kg.由于原子质量数值太小，书写和使用都不方便，所以采用相对质量。以一种碳原子质量的1/12为标准，其他原子的质量跟它相比较所得到的比，作为这种原子的相对原子质量（符号为Ar）。根据这个标准，氢的相对原子质量约为1，氧的相对原子质量约为16.

跟质子、中子相比，电子质量很小，所以，原子的质量主要集中在原子核上。质子和种子的质量跟相对原子质量表准相比较，均约等于1.

精确的相对原子质量有效数字可高达八位，一般的化学计算多采用它的近似值，见表3-3.相对原子质量可从书后附录Ⅱ中查到。

资料：我国科学院院士张青莲教授为相对原子质量的测定作出了卓越贡献。他于1983年当选为国际原子量委员会委员。他主持测定了铟、铱、锑、铕、铈、铒、锗、锌、镝几种元素的相对原子质量新值，为国际原子量委员会采用为国际新标准。

课题 3 元素

一、元素

从前面的学习中我们初步了解了元素的概念，知道物质都是由元素组成的。学习了原子结构以后，我们对元素概念有了进一步的认识。元素就是具有相同核电荷数(即核内质子数)的一类原子的总称。例如，氧气分子和水分子中都含有氧原子，它们得核电荷数都是8，即核内都含有8个质子，就把它们成为氧元素。同样，把核电荷数为1的所有的氢原子统称为氢元素，把核电荷数为6的所有的碳原子统称为碳元素，等等。

物质的种类非常多，已知的就有3000多万种。但是组成这些物质的元素并不多。到目前为止，一经发现的元素只有一百余种。

按质量计，各种元素在地壳里的含量差别很大，如图3-13所示。地壳里氧、硅、铝、铁的含量相对较多，而与生物关系密切的氢的含量为0.76%，碳为0.087%，氮为0.03%，相对较少。

讨论：下述化学反应中： 点燃

硫 + 氧气 二氧化硫

（S） (O2) 二氧化锰 (SO2)

过氧化氢 水 + 氧气

（H2O2） (H2O) (O2)

反应物跟生成物相比较，分子是否发生了变化？元素是否发生了变化？

资料：生物细胞中的元素

不管是来自于动物、植物、还是微生物的生物细胞，它的元素组成（元素种类和质量分数）均相近。

活动与探究：

1.从生物学或科普书刊中查找几种食品的元素组成，并列表说明。

2.查阅资料，了解地壳中含量较大的几种元素及其存在。

二、元素符号

为了书写和学术交流的方便，采用国际统一的符号来表示各种元素（如表3-3）

历史上，道尔顿曾用图形加字母的方式作为元素符号，如图3-15所示。但由于后来发现的元素越来越多，符号设计越来越复杂，不便于记忆和书写，故未能被广泛应用。最后，国际上统一采用元素拉丁文名称的第一个字母来表示元素，如氢元素的拉丁文名称为Hydrogenium,元素符号就写为H,氧元素的拉丁文名称为Oxygenium,元素符号就写为O.如果几种元素拉丁文名称的第一个字母相同时，就附加一个小写字母来区别。例如用Cu表示铜元素，Cl表示氯元素，Ca表示钙元素。

书写元素符号时要注意：

1.由一个字母表示的元素符号要大写；

2.由两个字母表示的元素符号，第一个字母大写，第二个字母小写。

元素符号表示一种元素，还表示这种种元素的一个原子。例如，“N”既表示氮元素，又表示氮元素的一个原子”。

表3-3 一些常见元素的名称、符号和相对原子质量

资料：元素中文名称造字有规律，从它们的偏旁就可以知道它们属于哪一类元素:有“金”字旁的是金属元素，有“石”字旁的是固态非金属元素，有“气”字头的是气态非金属元素，有“水”字旁的是液态非金属元素。只有汞除外，通常状况下它是液态金属元素。

三、元素周期表简介

超级市场里有成百上千种商品，为了便于顾客选购，必须分门别类、有序地摆放(如图 3-

17）。我们周围的物质世界是由100多种元素组成的，为了便于研究元素的性质和用途，也

需要寻求它们之间的内在规律性。为此，科学家们根据元素的原子结构和性质，把它们科学

‘ 有序地排列起来，这样就得到了元素周期表（见附录）。

元素周期表共有7个横行，18个纵行。每一个横行叫做一个周期，每一个纵行叫做一个族（8，9，10三个纵行共同组成一个族）。

为了便于查找，元素周期表按元素原子核电荷数递增的顺序给元素编了号，叫做原子序数，原子序数与原子核电荷数在数值上相同。

元素周期表上对金属元素、非金属元素用不同颜色做了分区，并标上了元素的相对原子质量。

元素周期表是学习和研究化学的重要工具，它的内容十分丰富，目前我们由于知识准备不足，尚不能完全掌握，但仍然可以从表上获得许多知识。

活动与探究；

1.以邻座的同学为一小组，从元素周期表上查找原子序数为6、7、12、14、16、18、20、29、47的元素的名称、符号、核外电子数和相对原子质量，并指出它们是金属、非金属还是稀有金属元素。每个同学查找几种元素，并互相订正答案。

2.考察每周期开头的是什么类型的元素，靠近尾部的是什么类型的元素，结尾的是什么类型的元素。这说明元素之间存在着什么规律性的联系？它与“元素周期表”这个名称有没有关系？

概念之间的联系

质子

元素符号 原子核

原子 中子

元素 物质 电子

分子

元素周期表

第四单元 自然界的水

水（H2O）是地球上最普通、最常见的物质之一，不仅江河湖海中含有水，各种生物体内也都含有水。

生命的孕育和维系需要水；人类的日常生活和工、农业生产离不开水；水力发电利用的是水；此外，水还能为人类提供水运的航道和宜人的环境。

资料：生物体内都含有水

地球上的生物种类千差万别，但有一共同特点：体内水的质量与生物体总质量都比（亦称质量分数）一般都在60%以上。

课题 1 水的组成

水是由什么组成的？在很长的一段时期内，水曾经被看作是一种元素。直到18世纪末，在前人探索的基础上拉瓦锡通过对水的生成和分解实验的研究，确认水不是一种元素。

【实验4-1】如图4-1所示，接通电源，观察电极上和试管内发生的现象。

通电后，电极上出现气泡，一段时间后试管1和试管2中所收集的气体体积比约为1：2.对两支试管中的气体进行检验，试管1中的气体可使带火星的木条复燃（如图4-2），说明是氧气；试管2中的气体移近火焰时（如图4-3），气体能够燃烧，火焰呈淡蓝色（如气体量少，可能发生爆鸣声），这是氢气。

氢气是一种无色、无臭、难溶于水的气体。氢气在空气中燃烧时，产生淡蓝色火焰；混有一定量空气或氧气的氢气遇明火会发生爆炸。如用图4-3所示方法点燃气体时，发出尖锐爆鸣声表明氢气不纯，声音很小则表示氢气较纯。

讨论：在水的电解实验里，有新物质生成吗？水发生了什么变化？

在上述实验中，水在通电的条件下，发生了分解反应，生成氢气和氧气：

通电

水 氢气 + 氧气

（H2O） (H2) (O2)

这说明水中含有氢（H）、氧（O）两种元素。这种组成中含有不同种元素的纯净物叫做化合物，如二氧化碳（CO2）、氧化铁（Fe2O3）和高锰酸钾（KMnO44）都是化合物。由两种元素组成的化合物中，其中一种是氧元素的化合物叫做氧化物。如二氧化碳（CO2）、氧化铁（Fe2O3）和水（H2O）都是氧化物。由同种元素组成的纯净物叫做单质，如氢气（H2）、氮气（N2）和氧气（O2）都是单质。

资料：水的组成揭秘

18世纪末，英国科学家普利斯特里把“易燃空气”和空气混合后盛在干燥、洁净的玻璃瓶中，当用电火花点火时，发出震耳的爆鸣声，且玻璃瓶内壁上出现了露珠。不久另一位英国科学家卡文迪许用纯氧代替空气进行上述实验，确认所得露珠是水，并确认大约2份体积的“易燃空气”与1份体积得氧恰好话合成水。

上述实验实际已经揭示出水不是一种元素，可是两位科学家受当时错误观念的束缚，没能认识这一点，反将其解释为两种气体里都含有水。一年之后，法国科学家家拉瓦锡重复了他们的实验，并做了一个相反的实验：让水蒸气通过一根烧红的枪管，得到“易燃空气”。通过分析和归纳，他得出结论：水不是一种元素，而是“易燃空气”和氧的化合物，且将“易燃空气”正式命名为“生成水的元素”（Hydrogen）,即氢。

课题 2 水的净化

纯水是无色、无臭、清澈透明的。而自然界中的河水、湖水、井水、海水等天然水里由于含有许多可溶性和不溶性杂质，因此常呈浑浊（如图4-4）。

城市中的生活用水是经自来水厂净化处理过的。而在某些乡村，则利用明矾溶于水后生成的胶状物对杂质的吸附，使杂质沉降来达到净水的目的。

活动与探究：取3个烧杯，各盛大半烧杯浑浊的天然水（湖水、河水或井水等），向其中2个烧杯中各加入3匙明矾粉末，搅拌溶解后，静置，观察现象。

取一张圆形滤纸，如图4-6所示折好并放入漏斗，使其紧贴漏斗壁，并使漏斗边缘略低于漏斗口，用少量水润湿滤纸并使滤纸与漏斗壁之间不要有气泡。

如图4-7所示，架好漏斗，使漏斗下端管口紧靠烧杯内壁，以使滤液沿烧杯壁流下。

取上面处理过的一杯液体，沿玻璃棒慢慢向漏斗中倾倒，注意液面始终要低于滤纸的边缘。

比较未经处理的天然水和做了不同程度处理的水，它们得清澈程度有什么差别？

可以用什么物品代替实验室中的滤纸和漏斗来过滤液体？

如果用具有吸附作用的固体过滤液体，不仅可以滤去其中的不溶性物质，还可以吸附掉一些溶解的杂质，除去臭味。市场上出售的净水器，有些就是利用活性炭来吸附、过滤水中的杂质的。

经上述沉淀、过滤、吸附等净化处理后，浑浊的水变澄清了，但所得水仍然不是纯水。我们除去的主要是水中的不溶性杂质，水中还有许多溶解的杂质。例如，有些地区的水很容易使水壶或盛水的器具上结水垢，就是因为该地区的水溶有较多的可溶性钙和镁的化合物，在水加热或长久放置时，这些化合物会生成沉淀（水垢）。含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫做硬水，不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫做软水。

【实验4-2】把等量肥皂水分别滴加到盛有等量软水、硬水的烧杯中，搅拌，观察两烧杯中 产生泡沫的情况（如图4-9）。

利用上述实验可以检验硬水和软水。

使用硬水会给生活和生产带来很多麻烦，如用硬水洗涤衣物，既浪费肥皂也洗不净衣物，时间长了还会使衣物变硬；锅炉用水硬度高了十分危险，因为锅炉内结垢后不仅浪费燃料，而且会使锅炉内管道局部过热，易引起管道变形或损坏，严重时还可能引起爆炸。

设法除去硬水中的钙、镁化合物，可以使硬水软化成软水。工业上和科学实验中软化硬水的方法很多，生活中通过煮沸水也可以降低水的硬度。

实验室常备的蒸馏水是净化程度较高的水，一般由工业生产提供。在实验室里也可以制取蒸馏水。

【实验4-3】 在烧瓶中加入约1/3体积的硬水，再加入几粒沸石（或碎瓷片）以防加热时出现暴沸。按图4-12所示连接好装置，使各连接部位严密不漏气。加热烧瓶，注意不要使液体沸腾得太剧烈，以防液体通过导管直接流到试管里。弃去开始馏出的部分液体，收集到10ml左右蒸馏水后，停止加热。用肥皂水比较水蒸馏前后的硬度变化。

家庭小实验： 自制简易净水器

取一个空塑料饮料瓶，剪去底部，瓶口用带导管的单孔胶塞塞紧，将瓶子倒置，瓶内由下向上分层放置洗净的蓬松棉、纱布、活性炭等（如图4-13），就得到一个简易净水器。试验它的净水效果。

课题 3 爱护水资源

一、人类拥有的水资源

地球上海洋水、湖泊水、河流水、地下水、大气水和生物水等各种形态的水总储量约为1.39×1018m3,地球表面约71%被水覆盖着。

海洋是地球上最大的储水库，其储水量约占全球总储水量的96.5%。浩瀚的海洋不仅繁衍着无数水生生物，还蕴藏着丰富的化学资源，按目前测定，海水中含有的化学元素有80多种。

资料：我国渤、黄、东、南海海水主要所含化学元素

地球上的总水储量虽然很大，但大部分是海水，海水含盐量很高。淡化海水的成本高，目前尚不能推广。陆地储水中也有咸水，淡水只约占全球水储量的2.53%，其中大部分还分布在两极冰川和雪盖、高山冰川和永久冻土层中，难以利用；可利用的只约占其中的30.4%，即1.07×1016m3.

随着社会的发展，一方面人类生活、生产的用水量不断增加，另一方面未经处理的废水、废物和生活污水的任意排放及农药、化肥的不合理施用等造成的水体污染，加剧了可利用水的减少，使原本已紧张的水资源更显短缺。据统计，当今世界上有80多个国家、约20多亿人口面临淡水危机，其中26个国家的3亿多人口生活在缺水状态中。

我国水资源总量为2.8×1012m3(居世界第六位)，但人均水量只有2300m3左右，约为世界人均水量的四分之一（居世界第八十几位），许多地区已出现因水资源短缺影响人民生活、制约经济发展的局面。

资料：水资源紧缺指标

二、爱护水资源

水是人及一切生物生存所必需的，为了人类和社会经济的可持续发展，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。

节约水资源就要提高水的利用效益。使用新技术、改革工艺和改变习惯可以减少大量工农业和生活用水。

表4-1 生活用水浪费与节约方式比较

水体污染是指大量污染物质排入水体，超过水体的自净能力使水质恶化，水体及其周围的生态平衡遭到破坏，对人类健康、生活和生产活动等造成损失和威胁的情况。水体污染的来源主要有工业污染、农业污染和生活污染。

水体污染，不仅影响工农业、渔业生产，破坏水生生态系统，还会直接危害人体健康。因此必须采取各种措施，预防和治理水污染，保护和改善水质。如工业上，通过应用新技术、新工艺减少污染物的产生，同时对污染的水体作处理使其符合排放标准。农业上提倡使用农家肥，合理使用化肥和农药。生活污水也应逐步实现集中处理和排放。

调查与研究：

1.从图书、报纸、杂志、互联网等媒体上搜集有关水污染的知识和情况报道，并按生活污染、工业污染和农业污染作分类整理，与同学进行交流。

2.家庭用水情况调查

调查你家的用水情况，并根据表1中的打分标准，对表2中所列各项分别打分（可以自行增加、变换调查项目）。得分越高，说明用水越科学、越经济；如的分不够高，应与家人协商、制定改进措施和得分新目标。

表1 调查项目打分标准

表2 家庭用水情况调查项目表

3.将你对有关水的问题的思考、想法（或评论、建议等）写成短文，登入人教网中学化学论坛进行交流。

最轻的气体

【实验4-4】如图4-23所示，球星管里装有碱石灰干燥剂。导管口蘸些肥皂水（或洗涤剂溶液），控制氢气流速，吹出肥皂泡。当肥皂泡吹到一定大时，轻轻摆动导管，让肥皂泡脱离管口。观察现象

肥皂泡迅速上升，说明氢气比同体积的空气轻。在标准状况下，1L氢气的质量是0.089g,是相同条件下密度最小的气体。

通常状况下，氢气呈气态。在压强为101kPa、温度为-252℃时，氢气呈液态；温度为-259℃时则呈雪状固态。

【实验4-5】在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，观察火焰的颜色。然后在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯（如图4-24），过一会儿，观察烧杯壁上有什么现象发生。

可以看到，纯净的氢气在空气里安静地燃烧，产生淡蓝色的火焰。用烧杯罩在火焰的上方时，烧杯壁上有水珠生成，接触烧杯的手感到发热。

氢气在空气里燃烧，实际上是氢气与空气里的氧气发生化合反应，生成水并放出大量的热。 点燃

氢气 + 氧气 水

（H2） （O2） （H2O）

氢气燃烧时放出的热量约为同质量汽油的三倍，可用作火箭、宇宙飞船的燃料。由于氢气燃烧后的产物是不污染环境的水，而且又可以不断地以水为原料制取，是理想的可再生能源。

如果氢气不纯，混有空气（或氧气），点燃时会怎样呢？

【实验4-6】取一个去盖、底部钻有小孔的塑料筒（或硬纸筒），用纸团堵住小孔，用排水法集满一筒氢气，倒置时筒下垫木条使筒的下边缘一端稍稍抬起（如图4-25，Ⅰ），拿掉堵小孔的纸团，用燃着的木条在小孔处点火，注意观察有什么现象发生（人要离远些，注意安全）。

可以看到，刚点燃时，氢气安静地燃烧（如图4-25，Ⅱ），过一会儿，随着“砰”的爆炸声响，塑料筒被爆炸的气浪高高掀起（如图4-25，Ⅲ）。

实验测定，空气里如果混入氢气的体积达到总体积的4.0%～74.2%，点燃时就会发生爆炸。这个范围叫做氢气的爆炸极限。实际上，任何可燃气体或可燃的粉尘（如煤粉、面粉）如果跟空气充分混合，遇火时都有可能发生爆炸。因此，当可燃性气体（如氢气、液化石油气、煤气、天然气等）发生泄漏时，应杜绝一切火源、火星，以防发生爆炸。

正是由于这个原因，我们在使用氢气时 ，要特分别注意安全。点燃氢气前，一定要检验氢气的纯度。

氢气不仅是高能燃料，也可用作制盐酸、合成氨等化工生产的原料，还可以利用氢气与金属氧化物（如三氧化物）、硅化合物（如四氯化硅）的反应制取金属和单晶硅。

第五单元 物质组成的表示

科学研究证明，构成物质的粒子不仅有原子、分子，还有离子。什么是离子？它是怎样形成的？应该怎样表示物质的组成？这些问题都是非常重要的。所以，我们继续探索物质构成的奥秘。

课题 1 离子

为了搞清楚什么是离子，离子是怎样形成的，我们先来研究原子核外电子的排布。

一、核外电子的排布

核外电子的运动有自己的特点，它不像行星绕太阳旋转有固定的轨道，但却有经常出现的区域。科学家把这些区域称为电子层。核外电子是在不同的电子层内运动的，人们又把这种现象叫做核外电子的分层排布。现在发现元素原子核外电子最少的有1层，最多的有7层.最外层电子数最多不超过8个（只有1层的不超过2个）。

用原子结构示意图可简明、方便地表示原子的结构。小圈和圈内的数字表示原子核和核内质子数，弧线表示电子层，弧线上面的数字表示该层的电子数。

元素的性质与原子核外电子的排布，特别是最外层上的电子数目有密切的关系。

稀有气体元素，如氖、氩等，它们的最外层电子都是8个（氦为2个）。由于它们均不易与其他物质发生化学反应，呈现“化学惰性”，所以人们认为最外层具有8电子（只有一个电子层的具有2个电子）的结构，属于相对稳定结构。金属元素，如钠、镁、铝等，最外层电子一般少于4个，在化学反应中易失去电子，趋向达到相对稳定结构。非金属元素，如氧、氯、硫、磷等，最外层电子一般多于4个，在化学反应中易得到电子，趋向达到相对稳定结构。

表5-1 一些元素的原子结构示意图

二、离子的形成

在化学反应中，金属元素原子失去最外层电子，非金属元素原子得到电子，从而使参加反应的原子带上电荷。带电荷的原子叫做离子。带正电荷的原子叫做阳离子，带负电荷的原子叫做阴离子。阴、阳离子由于静电作用而形成不带电性的化合物。例如，钠与氯气反应，每个钠原子失去1个电子形成钠离子Na+ ,每个氯原子得到1个电子形成氯离子Cl-。Na+ 与Cl-由于静电作用而结合成化合物氯化钠NaCl。像氯化钠这样由阴、阳离子结合成的化合物还有很多。

世界上千千万万种物质都是由原子、分子和离子构成的。

物质与其构成离子之间的关系如下：

同种元素 结合

组成 →金刚石等

单质 ←

结合 聚集 氧气

原 → 分子 氢气

元素 ← ← 分解 结合 水等

子 → 离子 →氯化钠等 得到或失去电子

化合物 ←

不同种元素组成

课题2 化学式与化合价

一、什么是化学式

元素符号不仅可以表示元素，还可以表示由元素组成的物质。这种用元素符号表示物质组成的式子，叫做化学式。例如前面学过的O2、H2、H2O、HCl和HgO等化学符号都是化学式，它们分别表示了氧气、氢气、水、氯化氢和氧化汞等物质的组成。

每种纯净物的组成是固定不变的，所以表示美中物质组成的化学式只有一个。

图5-3表示了化学式H2O的各种意义。如果是2个水分子，则写成2H2O.

讨论：符号H、2H、H2、2H2各具有什么意义？

物质的组成是通过实验测定的，因此化学式的书写必须依据实验的结果，除此之外，还可以应用元素化合价来推求。

二、化合价

实验测知，化合物均有固定的组成，即形成化合物的元素有固定的原子个数比，如表5-2所示。

表5-2 一些物质组成元素有固定的原子个数比

化学上用“化合价”来表示原子之间相互化合的数目。在上述化合物中，规定H为+1价，O为-2价，而且在化合物中元素化合价的代数和为0，由此可推知：Cl为-1价，Na为+1价，Fe为+3价。

有一些物质，如Ca(OH)2、CaCO3等，它们中的一些原子集团，如OH、CO3，常作为一个整体参加反应，这样的原子基集团，叫做原子团，又叫做根。根也有化合价，如OH为-1价。

表5-3 一些常见元素和根的化合价

为了便于确定化合物中元素的化合价，需要注意以下几点：

1.化合价有正价和负价。

（1）氧元素通常显-2价。

（2）氢元素通常显+1价。

（3）金属元素跟非金属化合时，金属元素显正价，非金属元素显负价。

（4）一些元素在不同物质中可显不同的化合价。

2.在化合物里正负化合价的代数和为零。

3.元素的化合价是元素的原子在形成化合物时表现出来的一种性质，因此，在单质分子里，元素的化合价为零。

三、化学式的写法和读法

应用化合价可以推求实际存在的化合物的化学式。

【例题】已知磷为+5价，氧为-2价，写出磷的这种化合物的化学式。

【解】(1)写出组成化合物的两种元素的符号，正价的写在左边，负价的写在右边。

P O

(2)求两种元素正、负化合价的最小公倍数。

5×2=10

（3）求各元素的原子数，

P : 10/5 = 2 O ：10/2 = 5

(4)把原子数写在各元素符号的正下方，即得化学式：

P2 O5

(5)检查化学式，当正价总数与负价总数的代数和等于0时，化学式才算是正确的。

（+5×2+（-2）×5= +10-10 = 0

答：这种磷的化合物的化学式是P2O5。

讨论：根据化合物中各元素正负化合价的代数和为0的原则，已知氧为-2价，计算二氧化硫里硫的化合价。

单质化学式的书写如下表所示。

由两种元素组成的化合物的名称，一般读作某化某，例如NaCl读作氯化钠。有时还要读出化学式中各元素的原子个数，例如CO2读作二氧化碳，Fe2O3读作四氧化三铁。

活动与探究：

以邻座同学为一小组，对以下题目进行练习，并互相订正

1.写出溴化钠、氧化钙、氧化铝、二氧化氮的化学式。

2.读出以下化学式的名称;

MnO2 CuO SO3 KI MgCl2

四、有关相对分子质量的计算

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（符号为Mr）。

根据化学式可以进行以下各种计算。

1. 计算相对分子质量

O2的相对分子质量= 16×2=32

H2O的相对分子质量= 1×2+16 = 18

2.计算物质组成元素的质量比

例如:二氧化碳（CO2）中碳元素和氧元素的质量比等于

12 ： 16×2 = 3 ： 8

3.计算物质中某元素的质量分数

物质中某元素的质量分数，就是该元素的质量与组成物质的元素总质量之比。例如计算化肥硝酸铵（NH4NO3）中氮元素的质量分数，可先根据化学式计算出NH4NO3的相对分子质量:

NH4NO3的相对分子质量 = 14+1×4+14+16×3

=80

再计算氮元素的质量分数：

药品、食品等商品的标签或说明书上常常用质量分数来表示物质的成分或纯度。

活动与探究：

到实验室查看化学药品的标签，了解药品的成分，以及所含杂质的种类和数量，并对其中三种药品的有关情况作记录。

第六单元 化学方程式

课题1 质量守恒定律

一、质量守恒定律

在一定条件下，反应物之间发生化学反应生成新的物质，如镁条燃烧生成氧化镁，乙醇燃烧生成二氧化碳和水，等等。化学反应前后物质的质量有没有变化呢？

活动与探究：当物质发生化学反应并生成新物质时，反应物的质量总和跟生成物的质量总和相比较，存在什么关系？

根据下列两个实验方案分组进行实验，并将实验结果填入表中。要求针对所选实验方案，观察和探究以下问题，并结合实验条件思考和作出分析：（1）反应物和生成物的状态及其他变化；（2）实验中观察到的质量变化情况。

方案一 在底部铺有细沙的锥形瓶中，放入一粒火柴头大的白磷。在锥形瓶口的橡皮塞上安装一根玻璃管，在其上端记牢一个小气球，并使玻璃管下端能与白磷接触。将锥形瓶与玻璃管放在托盘天平上用砝码平衡。然后，取下锥形瓶。将橡皮塞上的玻璃管放到酒精灯火焰上灼烧至红热后，迅速用橡皮塞将锥形瓶塞紧，并将白磷引燃。待锥形瓶冷却后，重新放到托盘天平上，观察天平是否平衡。

磷 + 氧气 点燃 五氧化二磷

（P） (O) (P2O5)

方案二 在100ml烧杯中加入30ml稀硫酸铜溶液，将几根铁钉用砂纸打磨干净，将盛有硫酸铜溶液的烧杯和铁钉一起放在托盘天平上称量，记录所称的质量m1.。

将铁钉浸到硫酸铜溶液中，反应一段时间，待观察到溶液颜色发生变化时，将盛有硫酸铜溶液和铁钉的烧杯放在托盘天平上称量，记录所称的质量ｍ2。比较反应前后的质量。

铁 + 硫酸铜 铜 + 硫酸亚铁

（Fe） (CuSO4) (Cu) (FeSO4)

分析比较两个方案的实验结果，能得到什么结论？

无数实验证明，参加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。

资料：1774年，拉瓦锡用精确的的定量实验研究了氧化汞的分解和合成反应中各物质

质量之间的变化关系。他将45.0份质量的氧化汞加热分解，恰好得到41.5份质量的汞

和3.5份质量的氧气，于是他认为化学反应中反应物的质量总和与生成物的质量总和是

相等的，而且反应前后元素的质量也保持不变。

【实验6-1】 把盛有盐酸的小试管小心地放入装有碳酸钠粉末的小烧杯中。将小烧杯

放在托盘天平上用砝码平衡（如图6-4）。取下小烧杯并将其倾斜，使小试管中的盐酸

与小烧杯中的碳酸钠粉末反应。一段时间后，再把小烧杯放在托盘天平上，观察天平是

否平衡。

碳酸钠与盐酸的反应可以表示如下:

碳酸钠 + 盐酸 → 氯化钠 + 二氧化碳 + 水

（NaCO3） (HCl) (NaCl) (CO2) (H2O)

【 实验6-2】取一根用砂纸打磨干净的长镁条和一个石棉网，将它们一起放在托盘天

平上称量，记录所称的质量。

在石棉网上方将镁条点燃，观察反应现象。将镁条燃烧后的产物与石棉网一起放在

托盘天平上称量，比较较反应前后的质量。

镁与氧气反应可以表示如下：

镁 + 氧气 → 氧化镁

（Mg） (O2) (MgO)

讨论：１．根据上面两个实验，讨论为什么会出现这样的结果。

　　　　２．如果在镁条的上方罩上罩，使生成物全部收集起来称量，会出现什么实验结果？

　　　　３．以碳在氧气中燃烧生成二氧化碳为例，从化学反应中分子、原子的变化情况说明化学反应必定符合质量守恒定律。

　为什么物质在发生化学反应前后，各物质的质量总和相等呢？这是因为化学反应的过

程，就是参加反应的各物质（反应物）的原子，重新组合而生成其他物质（生成物）的

过程。在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，原子的质量也没

有改变。

二、化学方程式

学习化学，常常需描述各种物质之间的不同反应，如何简便地表示化学反应呢？

我们知道，木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳的反应可以用文字表示为：

“和” “反应条件” “生成”

点燃

碳 + 氧气 --------- 二氧化碳

用文字表示化学反应写起来很麻烦，化学家用化学式等国际通用的化学语言来表示反应

物和生成物的组成，以及各物质间的量的关系。如木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳的反

应可表示为： 点燃

C + O2 ======= CO2

这种用化学式来表示化学反应的式子，叫做化学方程式。这个式子不仅表明了反应

物、生成物和反应条件，同时，通过相对分子质量（或相对原子质量）还可以表示各物

质之间的质量关系，即各物质之间的质量比。

点燃

C + O2 ======== CO2

12 ： 16×2 ： 12+16×2

12 ： 32 ： 44

这就是说：碳与氧气在点燃的条件下生成二氧化碳；每12份质量的碳与32份质量的氧气完全反应，生成44份质量的二氧化碳。

化学方程式能提供很多有关反应的信息，能将反应中的反应物、生成物及各种粒子之间的相对质量关系（即化学反应的“质”与“量”的关系）清楚地表示出来。

资料：质量守恒定律的发现与发展

18世纪下半叶，生产的迅速发展推动了科学实验的进展。在化学实验室里有了比较精密的实验仪器，这使化学研究工作发生了质的转变，即从对物质的简单定性研究进入到较精密的定量研究。在该过程中，拉瓦锡做出了重要贡献。拉瓦锡使几种物质发生化学反应，并测定反应前后物质的质量。经过反复试验和分析，都得到相同的结论：化学方法只能改变物质的成分而不能改变物质的质量。这个结论就是现在的质量守恒定律。要想进一步证明或否定这一结论，需极精确的实验结果，但在18世纪，实验设备和技术还达不到这种要求。后来，不断有人改进实验技术等，以求能得到更精确的实验结果。20世纪初，德国和英国化学家分别做了极其精确度极高的实验。反应前后的质量变化小于一千万分之一，这个误差是在实验误差允许范围之内的，从而使质量守恒定律确立在严谨的科学实验的基础上。

随着爱因斯坦相对论和质能关系公式的提出，人们对质量守恒定律的认识又有了新的发展，现时科学家把质量守恒定律和能量守恒定律合二为一，称为质能守恒的定律。

课题2 如何正确书写化学方程式

化学方程式反映化学反应的客观事实。因此，书写化学方程式要遵循两个原则：一是必须以客观事实为基础，决不能凭空臆想、臆造事实上不存在的物质和化学反应；二是要遵循质量守恒定律，等号两边各原子的种类与数目必须相等。

木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳的化学方程式：

点燃

C + O2 ========= CO2

碳原子个数： 1 1

氧原子个数： 2 2

------------------------------------------------------------------

原子总数： 3 3

该化学方程式等号两边的原子种类和数目都相等，这个化学方程式我们称配平了。但并不是所有的化学方程式都这么简单。例如，氢气与氧气反应生成水：

H2 + O2 H2 O

氢原子个数： 2 2

氧原子个数： 2 1

------------------------------------------------------------------

原子总个数： 4 3

在这个式子中，右边的氧原子数少于左边的，这时为使式子两边每一种元素原子的总数相等，就就需要配平，即在式子两边的化学是前面赔上适当的化学计量数。

在H2前配上2，在H2O前配上2，式子两边的氢原子、氧原子数目就都相等了，亦即化学方程式配平了。 点燃

2 H2 + O2 ======= 2H2O

下面以磷在空气燃烧生成五氧化二磷为例，说明书写化学方程式的具体步骤。

1.根据实验事实，在式子的左右两边写出反应物和生成物的化学式，并在式子左、右两边之间画一条短线（或标出一个指向生成物的箭头）。

P + O2 --------- P2O5

2.配平化学方程式，并检查。

4P + 5O2 -------- 2P2O5

3.标明化学反应发生的条件，把短线改成等号。

点燃

4P + 5O2 ====== 2P2O5

化学反应只有在一定条件下才能发生，因此，需要在化学方程式中注明化学反应发生的条件。如把点燃、加热（常用“△”号表示）、催化剂等，写在等号的上方。

如果生成物中有，在气体物质的化学是右边要注“↑”号；溶液中的反应如果生成物中有固体，在固体物质的化学式右边要注“↓”号。例如:

△

2KMnO4========K2MnO4 + MnO2 + O2 ↑

CuSO4 + 2NaOH =======Na2SO4 + Cu(OH)2 ↓

但是，如果反应物和生成物中都有气体，气体生成物就不需注“↑”号。同样，溶液中的反应如果反应物和生成物中都有固体，固体生成物也不需注“↓”号。例如:

点燃

S + O2 ================ SO2

Fe + CuSO4 ==========c Cu + FeSO4

课堂练习：配平铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁的化学方程式。

Fe + O2 ---------- Fe3O4

课题3 利用化学方程式的简单计算

研究物质的化学变化，常要涉及量的计算，根据化学方程式的计算就可以从量的方面研究物质的变化。例如，用一定量的原料最多可以生产出多少产品、制备一定量的产品最少需要多少原料？等等。通过这些计算，可以加强生产的计划性，并有利于合理地利用资源。

下面，用实例来说明利用化学方程式进行计算的步骤和方法。

【例题1】加热分解6克高锰酸钾，可以得到氧气的质量是多少？

【解】 （1）设未知量 设：加热分解6克高锰酸钾可以得到氧气的质量为x。

点燃

（2）写出反应的化学方程式并配平 2KMnO4 ========== K2MnO4 + MnO2 + O2 ↑

(3)写出相关物质的相对分子质量 2×158 32

和已知量、未知量 6克 x

(4)列出比例式，求解

X=

(5)简明的写出答案 答:加热分解6克高锰酸钾，可以得到

0.6克氧气。

在实际运算过程中，还可以再简化些，具体格式可参照例题2.

【例题2】工业上，高温煅烧石灰石（CaCO3）可制得生石灰（CaO）和二氧化碳。如果制取10t氧化钙，需要碳酸钙的质量是多少？

【解】设:需要碳酸钙的质量为x。

高温

CaCO3 ======= CaO + CO2 ↑

40+12+3×16=100 40+16=56

x 10t

X=

答：需要碳酸钙18t。

需要指出的是，在实际是生产和科学研究中，所用原料很多事不纯的，在进行计算时应考虑到杂质问题，这将在第九单元中学习。

课堂练习:氢气在氯气中燃烧生成氯化氢气体，燃烧１００ｇ氢气需要氯气的质量是多少？生成氯化氢气体的质量是多少？

第七单元　　碳和碳的氧化物

课题１　　金刚石、石墨和Ｃ６０

　　　同一种元素可以组成不同的物质吗？

　　　研究表明，透明的金刚石、灰色的石墨和足球状的Ｃ６０都是由碳元素组成的单质，但是由于它们的原子排列方式不同，因此它们的性质存在着差异。

　　　一、碳的单质

　　　１．金刚石　

　　　纯净的金刚石是无色透明、正八面体形状的固体。天然采集到的金刚石经过仔细琢磨后，可以成为璀璨夺目的装饰品――钻石。

　　　根据金刚石的用途可以推测金刚石一定很硬。事实上，它是天然存在的最硬的物质。

　　　２．石墨

　　　石墨是一种深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。石墨很软，有滑腻感。此外，石墨还具有优良的导电性能。

　　　生活中我们常常用到的木炭主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的，它具有疏松多孔的结构。焦炭、活性炭、炭黑等的构成和结构与木炭类似。

　　　【实验７－１】在盛有半瓶水的小锥形瓶里，加入一滴红墨水，使水略显红色。投入几块烘烤过的木炭（或活性炭），轻轻振荡，观察水现象.。

由于木炭具有疏松多孔的结构，因此它具有吸附能力。可以利用木炭的这个性质来吸附一些食品和工业产品里的色素，也可以利用它吸附有异味的物质。活性炭的吸附作用比木炭的还要强，防毒面具里的滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的，制糖工业中也利用活性碳来脱色以制白糖。

讨论:结合金刚石、石墨和木炭的性质和用途，讨论物质的性质与用途之间有什么关系。

3.C60

科学家们发现，除金刚石、石墨外，还有一类新的以单质形式存在的碳。其中，发现较早并已在研究中取得重要进展的是C60。

C60分子是一种由６０个碳原子构成的分子，它形似足球（如图７－４），这种足球结构的碳分子很稳定。目前，人们对C60的 结构和性质的认识正在不断深入，它应用于材料科学、超导体等方面的研究正在进行中。我国在这方面已取得了不少成就。

20世纪90年代初，一些以新的形态（如管状）存在的单质碳又相继被发现。随着科学技术的发展，碳单质的用途也将不断扩大。

化学·技术·社会

人造金刚石和金刚石薄膜

早在20世纪30年代就已经有了生产金刚石的工厂，只是传统工艺所用的原料一直是石墨。由于石墨的密度大约只有金刚石的2/3，所以完成这个变化需要高温高压的条件。遗憾的是，这样做成的金刚石虽然和金刚石的硬度相当，但是透明度和外形都达不到天然金刚石的水平。

20世纪80年代，人们发现人造金刚石在半导体制造行业具有广泛的应用前景。因为计算机芯片的基体材料-----硅的导电性不好，这成为进一步提高技术时的难题。而金刚石在导热性方面远远超过硅（甚至超过铜和银），于是它成了芯片基体材料的最佳选择。正是这种需求推动了人造金刚石的研究。

人们想到，金刚石既然是碳的一种单质，为什么不可以用碳原子作为构建金刚石金刚石晶体的原料，而一定要通过破坏石墨的晶体来完成呢？灵巧的化学家很快就完成了这项研究。透明的、晶莹璀璨的金刚石就在实验室里诞生了。

虽然还没有能够制造出大颗粒的金刚石晶体（所以大颗粒的金刚石仍然价值连城），但是已经制成了金刚石的薄膜。

目前，金刚石用作芯片仍处于研究阶段，但是金刚石膜和金刚石粉已经在其他领域中获得了应用，如激光窗口涂层、高速转动窗口的涂层等。最有趣的是，当扩音器的纸盘上涂敷金刚石粉后，音质可以大为改善。我们期待着大颗粒人造金刚石的商品化。那时，不仅计算机会因此变得更小、更快，而且金刚石也会像20世纪初的铝一样进入平民百姓家。

二、碳的化学性质

我国古代一些书法家、画家用墨（用炭黑等制成）书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色，这是为什么呢？

在常温下，碳的化学性质不活泼。碳受日光照射或与空气、水分接触，都不容易起变化。如果温度升高，碳的活动性又如何呢？

1.碳与氧气的反应

回忆木炭在氧气中燃烧的实验，写出木炭在氧气中充分燃烧的化学方程式。

当碳燃烧不充分的时候，生成一氧化碳，同时放出热。

点燃

2C + O2 ============= 2 CO

2.碳与某些氧化物的反应

【实验7-2】把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管，并将试管固定在铁架台上。试管口装有通入澄清石灰水的导管（如图7-7），用酒精灯（可加网罩以使火焰集中并提高温度，最好使用酒精喷灯）加热混合物几分钟。然后先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。

木炭与氧化铜反应，生成铜和二氧化碳。

高温

2CuO + C ======== 2Cu + CO2 ↑

在这个反应里，氧化铜失去氧而变成单质铜。这种含氧化合物里的氧被夺去的反应，叫做还原反应。木炭是使氧化铜还原成铜的物质，它具有还原性。单质碳的还原性可用于冶金工业。例如，焦炭可以把铁从它的氧化物矿石里还原出来。

高温

2FeO3 + 3C ======= 4Fe + 3CO2 ↑

课题 2. 二氧化碳制取的研究

在实验室里，二氧化碳常用稀盐酸与大理石（或石灰石，主要成分都是碳酸钙）反应来制取。反应的化学方程式可以表示如下:

CaCO3 + 2HCl ====CaCl2 + H2CO3

碳酸钙 氯化钙 碳酸

碳酸不稳定，容易分解生成二氧化碳和水。

H2CO3 ======= CO2 + H2O

总的化学方程式是:

CaCO3 + 2HCl ==== CaCl2 + CO2 ↑ + H2O

活动与探究： 实验室里制取二氧化碳的研究与实践

1. 实验室里制取气体的装置的确定

实验室里制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分。下面列出了确定气体发生装置和收集装置时应考虑的因素。

固体与固体反应

反应物的状态 固体与液体反应

液体与液体反应

气体发生装置 。。。。。。

反应条件（是否需要加热、加催化剂等）

排空气法 密度比空气的大 --------向上排气法

密度比空气的小 --------向下排气法

气体收集装置

排水法（不易溶于水、不与水发生反应）

2. 二氧化碳和氧气制取实验及相关性质比较

根据上述比较，分析制取二氧化碳和氧气的发生装置和收集装置有什么不同。试设计制取二氧化碳的装置，并与同学讨论、交流，分析各自设计的装置的优缺点。

以下仪器可供设计制取二氧化碳的装置时选择，你也可以另选或自制仪器，还可以利用代用品。

3.通过讨论，选择一套最佳装置来制取二氧化碳。并讨论：怎样检验生成的气体是二氧化碳、

4.认真写出探究活动报告。

课题3 二氧化碳和一氧化碳

碳的氧化物有一氧化碳和一氧化碳两种。1个二氧化碳（CO2）分子比1个一氧化碳（CO）分子多一个氧原子，这就使得它们的性质有很大的不同。

一、二氧化碳

1.二氧化碳的性质

【实验7-4】如图7-11所示，制取并收集二氧化碳。根据二氧化碳不燃烧，也不支持燃烧的性质，可用燃着的木条检查集气瓶是不是已收集满二氧化碳。（检查时，木条应放在瓶口还是伸入瓶内？）

【实验7-4】 如图7-12所示，将二氧化碳气体慢慢倒入烧杯中，观察现象并分析。

【实验7-5】 如图7-13所示，向一个收集满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡。观察现象并分析。

根据实验7-3、7-4和7-5完成下表：

二氧化碳能溶于水。在通常状况下，1体积的水约能溶解1体积的二氧化碳，增大压强还会溶解得更多。生产汽水等碳酸型饮料就是利用了二氧化碳的这一性质。

【实验7-6】取四朵用石蕊溶液染成紫色的干燥的小花。第一朵小花喷上稀醋酸，第二朵小花喷上水，第三朵小花直接放入盛满二氧化碳的集气瓶中，第四朵小花喷上水后，再放入盛满二氧化碳的集气瓶中，观察四朵花的颜色变化。然后将地四朵小花取出，小心加热，观察现象。

二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变成红色。

CO2 + H2O ======= H2CO3

碳酸很不稳定，容易分解成二氧化碳和水。

H2CO3 ===== H2O + CO2

当加热时，碳酸分解，二氧化碳从溶液中逸出，所以红色石蕊溶液又变成紫色。

二氧化碳能是澄清的石灰水变浑浊，是因为二氧化碳与氢氧化钙〔Ca(0H)2〕反应生成了白色的探索酸钙沉淀的缘故。

CO2 + Ca(0H)2 ===== CaCO3 ↓ + H2O

这个反应可以用来检验二氧化碳。

在一定条件下，二氧化碳气体会变成固体，固体二氧化碳叫“干冰”。干冰升华时，吸收大量的热，因此可做制冷剂。如果用飞机向云层中撒布干冰，由于干冰升华吸热，空气中的水蒸气迅速冷凝变成水滴，于是就开始下雨了。这就是干冰用于人工降雨的奥秘。

2.二氧化碳对生活和环境的影响

二氧化碳本身没有毒性，但二氧化碳不能供给呼吸。当空气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人体健康产生影响。因此，在人群密集的地方应该注意通风换气。

表7-1 二氧化碳对人体健康的影响

讨论：进入久未开启的菜窖或干涸的深井之前，如何检查这些场所中二氧化碳的含量是否对进入的人的生命构成威胁?

二氧化碳在生活和生产中具有广泛的用途（如图7-16）.

图7-16 二氧化碳的用途

人和动植物的呼吸、煤等燃料的燃烧都产生二氧化碳，而绿色植物的光合作用却吸收二氧化碳，放出氧气。因此，空气中二氧化碳的含量是相对稳定的。但近几十年来，由于人类消耗的能源急剧增加，森林遭到破坏，大气中二氧化碳的含量不断上升。大气中的二氧化碳气体能像温室的玻璃或塑料薄膜那样，使地面吸收的太阳光的热量不易散失，从而使全球变暖，这种现象叫温室效应。能产生温室效应的气体除二氧化碳外，还有臭氧（O3）、甲烷（CH4）、氟氯代烷（商品名为氟利昂）等。有人认为，全球变暖将可能导致两级的冰川融化，使海平面升高，淹没部分沿海城市，以及使土地沙漠化、农业减产等。

但是，也有人认为大气中的水蒸气、云量、颗粒物有可能抵消温室效应。

对温室效应及长期影响还需要人们进一步研究。但“人类只有一个地球！”为了保护人类赖以生存的环境，我们应该共同采取措施，防止温室效应进一步加强。例如，人类应减少使用煤、石油、天然气等化石燃料，更多的利用太阳能、风能、地热等清洁能源；大力植树造林，严禁乱砍乱伐森林等。

二、一氧化碳

【实验7-7】观察贮气瓶内一氧化碳的颜色和状态。然后在贮气瓶的导管口点火，观察火焰的颜色。把一个内壁附着有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方（如图7-18）。观察现象并分析。

一氧化碳是一种没有颜色、没有气味的气体，它能够燃烧，燃烧时放出大量的热，火焰呈蓝色。 点燃

2CO + O2 ====== 2CO2

煤炉里煤层上方的蓝色火焰，就是一氧化碳在燃烧。一氧化碳是许多气体燃料如水煤气的主要成分。

一氧化碳极易与血液中的血红蛋白结合，从而使血红蛋白不能很好的与氧气结合，造成生物体内缺氧，严重时会危及生命。一氧化碳有剧毒！人在一氧化碳达到总体积的0.02%的空气中，持续2～3h即出现中毒症状。由于一氧化碳气体无色、无味，因此，冬天用煤火取暖时一定要装烟囱，并且注意室内通风，防止一氧化碳中毒。如果发生一氧化碳中毒，轻度的应呼吸大量新鲜空气，严重的要立即到医院进行治疗。

讨论：煤气厂为什么常在家用煤气（含有一氧化碳）中掺入微量具有难闻气味的气体？如发生煤气泄漏应当怎么办？

【实验7-8】按照图7-20所示的装置，在玻璃管中放入氧化铜粉末，通入一氧化碳赶走玻璃管内的空气后，加热。观察现象并与木炭还原氧化铜的实验作对比。

实验说明，一氧化碳和木炭一样具有还原性，能使氧化铜还原成铜，同时生成二氧化碳。

△

CuO + CO ======= Cu + CO2

一氧化碳的还原性可用于冶金工业。例如，可利用一氧化碳的还原性来炼铁。

调查与研究

通过广播、电视、报纸、网络等新闻媒体收集有关资料，就温室效应的影响及防止温室效应进一步增强应采取的措施等议题，制作黑板报、宣传栏等，或写成小论文，登录人教网中学化学论坛进行交流。

家庭小实验

取一个小玻璃杯，放入洗净的碎鸡蛋壳，然后加入一些醋精（主要成分是醋酸），立即用蘸有澄清石灰水的玻璃片盖住。仔细观察有什么现象发生。试根据实验现象推测鸡蛋壳里可能含有什么物质。

第八单元 燃料及其利用

燃烧和灭火

燃料和热量

使用原料对环境的影响

课题一 燃烧和灭火

燃烧时人类最早利用的化学反应之一，人类已有几十万年的利用燃烧反应的历史。燃烧与我们的生活以及社会的发展有着密切的联系。

一、燃烧的条件

活动与探究

在500ml的烧杯中注入400ml热水，并放入用硬质圈圈住的一小块白磷。在烧杯上盖一片铜片，铜片上一端放一小堆干燥的红磷，另一端放一小块已用滤纸吸去表面上水的白磷(如图8-4)，观察现象。

用导管对准上述烧杯中的白磷，通入少量氧气，观察现象。

讨论：

1.由上述实验中薄铜片上的白磷燃烧而红磷不燃烧的事实，说明燃烧需要什么条件？

2.由薄铜片上的白磷燃烧而热水中的白磷不燃烧的事实，说明燃烧还需要什么条件？

3.由本来在热水中不燃烧的白磷，在通入氧气（或空气）后燃烧的事实，再次说明燃烧需要什么条件？

4.综合上述讨论，可得出燃烧需要哪些条件？

可燃物与氧气发生的一种发光放热的氧化反应叫做燃烧，燃烧需要三个条件;

(1)可燃物

（2）氧气（或空气）

（3）达到燃烧所需要的最低温度（也叫着火点）。

二、灭火的原理和方法

如果破坏燃烧的条件，使燃烧反应停止，就可以达到灭火的目的。

讨论:

根据燃烧条件推论灭火的原理。

【实验8-1】点燃三支蜡烛，在其中一支蜡烛上扣一只烧杯；将另两支蜡烛放在烧杯中，然后向其中一只烧杯中加适量碳酸钠和盐酸（如图8-8），观察现象并分析原因。

清除可燃物或使可燃物与其他物品隔离，隔绝氧气（或空气），以及使温度降到着火点以下，都能达到灭火的目的。

活动与探究:

试根据灭火的原理和上述实验，设计一个简易的灭火器（图8-9的装置可供参考）。

讨论：

下面是一些灭火的实例，试分析其灭火的原理：

1.炒菜时油锅中的油不慎着火，可用锅盖盖灭；

2.堆放杂物的纸箱着火时，可用水扑灭；

3.扑灭森林火灾的有效方法之一，是将大火蔓延线路前的一片树木砍掉。

表8-2 几种常用灭火器的灭火原理和适用范围

三、易燃物和易爆物的安全知识

可燃物在有限的空间内急速燃烧，就会在短时间内聚集大量的热，使气体的体积迅速膨胀而引起爆炸。例如，家庭用的天然气、煤气或液化石油气等如果泄露的话，可燃性气体在通风不良的厨房等有限空间里，一经点燃就急剧地燃烧，有可能发生爆炸事故，给生命和财产造成严重损害。

除了可燃性气体能发生爆炸外，面粉、煤粉等粉尘也能发生爆炸吗？

【实验8-2】 如图8-10，I所示，剪去空金属罐和小塑料瓶的底侧各打一个比橡皮管外径略小的小孔。连接好装置，在小塑料瓶中放入干燥的面粉，点燃蜡烛，用塑料盖盖住罐（如图8-10，Ⅱ）。从橡皮管一端鼓入大量的空气（仁距离该装置远一些），使面粉充满罐，观察现象并分析原因。

上述实验说明，可燃物与氧气的接触面积越大，燃烧就越剧烈。这就是油库、面粉加工厂、纺织厂和煤矿的矿井内，都标有“严禁烟火”字样或图标的原因。因为这些地方的空气中常混有可燃性的气体或粉尘，它们接触到明火，就有发生爆炸的危险。

在生产、运输、使用和贮存易燃物和易爆物时，必须严格遵守有关规定，绝不允许违章操作。

一些与燃烧和爆炸有关的图示如图8—2所示。

资料

生产、运输、使用和贮存易燃物和易爆物的注意事项

生产、使用和贮存易燃物和易爆物的厂房、仓库要有良好的通风设备和近点消除设备，消防器材必须齐备，并严禁烟火，杜绝一切可能产生火花的因素。所有的电气设备和照明设备均应采用隔离、封闭和防爆型装置。

盛装易燃物和易爆物的容器要牢固、密封，容器外要有明显的警示标志，并标有物质的名称、化学性质和注意事项。

易燃物和易爆物不能跟其他物质混存，对那些相互接触容易引起燃烧或爆炸的物质，以及灭火方式不同的物质，应隔离贮存；对那些遇火或受阳光照射容易发生燃烧或爆炸的物质，不能存放在露天或高温的地方。

存放易燃物和易爆物时，不能堆放得过高过密，堆与堆、堆与墙之间要留有一定距离的通道。

存放易燃物和易爆物时的仓库，要做到人走电断，并进行经常性的防火检查，以防止自然或爆炸。

在搬运易燃物和易爆物时，要轻拿轻放，不能摔、砸或撞击，以免发生意外事故。

课题2 燃料和热量

许多物质都能发生燃烧反应，从最早使用的柴草，到煤、石油和天然气，发展到今天的许多新型燃料，燃料的燃烧在人类社会的发展过程中起着相当重要的作用。

一、化石燃料

生活中经常使用的燃料有煤、石油和天然气，我们常称它们为化石燃料，因为它们都是由古代生物的遗骸经一系列复杂变化而形成的。化石燃料是不可再生能源。

1.煤和石油

活动与探究

讨论或思考：2

1。你家中做饭、洗浴等是用什么燃料？

2.汽车、轮船、飞机、拖拉机等使用什么燃料？

3.炼钢厂、热电厂等使用什么燃料？

阅读下列资料:

煤是复杂的混合物，主要含有碳元素。将煤作为燃料，主要是利用碳元素与氧反应所放出的热量。

此外，煤中还含有氢元素和少量的氮、硫、氧等元素以及无机矿物质（主要含硅、铝、钙、铁等元素）。

为了使煤得到综合利用，，将煤隔绝空气加热，可以使煤分解成许多有用的物质，如焦炭、煤焦油、煤气等。

煤气作为生活燃气，在一些城市被使用，它的主要成分为;

氢气 H2

甲烷 CH4

一氧化碳 CO

其他气体

从油井中开采出来的石油也叫原油，是一种黏稠状的液体。石油中主要含有碳和和氢两种元素。将石油加热炼制，利用石油中各成分的沸点不同，将他们分离，可得到不同的产品，使是有得到综合利用。

城镇的许多家庭做饭是用一种罐装的“煤气”作为燃料，罐中所装的是液化石油气，这是石油化工的一种产品。液化石油气是经加压后压缩到钢瓶中的，瓶内压强是大气压强的７～８倍。

讨论：

１.石油可直接用作燃料吗？石油产品中有哪些是常用的原料？

２.煤气泄漏会造成什么危害？使用灌装液化石油气在安全上应注意什么？

２.天然气

　在有石油的地方，一般都有天然气。天然气主要是由碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中最主要的是甲烷（ＣＨ４）

【实验８－３】观察甲烷的颜色、状态。点燃从导管放出的甲烷（点燃前，要先检查甲烷的纯度），在火焰的上方罩一个冷而干燥的烧杯（如图８－２０）。过一会儿，观察烧杯上的现象。

迅速把烧杯倒过来，向烧杯内注入少量澄清的石灰水，振荡，观察现象。　

这个实验说明甲烷中含有哪些元素？

在池沼的底部常含有甲烷，通常也称池沼中的气体为沼气。巴阿秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵，就可产生甲烷。在我国农村，利用沼气可解决生活用燃料问题。

　　　人类目前所消耗的能量主要来自化石燃料。然而，化石燃料要经过数百万年才能形成，人类目前大量开采，将使化石燃料最终被耗尽。

表８－３　我国２００４年化石燃料储量及年产量

按照现在的开采速度，你估计大约多少年后我国的石油和天然气将被耗尽？在下面的图上图示你的估算结果。

化学 · 技术 • 社会

海底“可燃冰”

在人们担心化石能源将被耗尽的时候，科学家发现海底埋藏着大量可以燃烧的“冰”。可燃冰是甲烷水合物，外观像冰。它由甲烷分子和水分子组成，还含有少量二氧化碳等气体。

可燃冰在低温和高压条件下形成，一体积可燃冰可储载100～200倍体积的甲烷气体，具有能量高、燃烧值大等优点。目前发现的可燃冰储量大约是化石燃料的2倍，它将成为替代化石燃料的新能源。

但是，可燃冰埋藏于海底的岩石中，目前开采在技术上还存在很大的困难。如果在开采中甲烷气体大量泄漏于大气中，造成的温室效应将比二氧化碳更加严重。

二、化学反应中的能量变化

人们使用化石燃料，是利用它燃烧产生的热量，那么，是不是只有通过燃料燃烧才能得到热量呢？

【实验8-4】在一支试管中加入几小段镁条，再加入5ｍＬ盐酸，观察现象，并用手触摸式管外壁。

化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化，而能量的变化通常表现为热量的变化。可燃物燃烧产生热量，铝和盐酸反应也产生热量，这种放热现象在许多化学反应中都会发生。相反，有些化学反应并不放出热量，而是吸收热量，即产生吸热现象，如碳与二氧化碳的反应。

在当今社会，人类需要的大部分能量是由化学反应产生的。最常见的就是生活燃料的使用，如利用化学反应产生的能量做饭、取暖等。此外 ，人们还利用燃烧等化学反应产生的能量发电、烧纸陶瓷、冶炼金属和发射火箭；利用爆炸产生的巨大能量开山炸石和拆除危旧建筑；等等。

对于我们自身来说，维持体温和日常活动所需要的能量，都与食物在体内发生的化学反应有关。

讨论：举出一些利用化学反应放出热量的实例。

目前，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。如果我们能提高煤等燃料燃烧利用率，就相当于延长煤等的使用期限。

总起来讲，使燃料充分燃烧通常需要考虑两点:一是燃烧时要有足够多的空气；二是燃料与空气要有足够大的接触面。

燃料燃烧不充分时，不仅使燃料燃烧产生的热量减少，浪费资源，而且还会产生大量的CO等物质，污染空气。

讨论：工业上有时使用煤等固体燃料，为了使燃料与空气有足够大的接触面，你认为应将燃料进行怎样的处理?

课题3 使用燃料对环境的影响

燃料的使用，给人们的生活带来了很多方便，但是，有些燃料在燃烧提供能量的同时，却对环境造成了不良的影响。

一、燃料燃烧对空气的影响

1.煤的燃烧

煤燃烧时会排放出二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）等污染物。这些气体溶于雨水，会形成酸雨。

活动与探究：酸雨危害的模拟实验

分别向一个空集气瓶和一个充满SO2的集气瓶中加入少量水。分别将表中所列物质放入上述两种液体中，观察现象。

讨论：

比较上述实验，试说明酸雨可能对环境造成什么样的破坏，应采取怎样的防止和保护。

2.目前，多数汽车使用的燃料是汽油和柴油。它们燃烧时产生的一些物质会直接排放在空气中，对空气造成污染。尾气中的主要污染物有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等。

为了减少汽车尾气对空气的污染，目前在燃料使用和汽车制造技术方面已采取了一些措施，如：（1）改进发动机的燃烧方式，以使汽油能充分燃烧；（2）使用催化净化装置，使有害气体转化为无害物质；（3）使用无铅汽油，禁止含铅物质排放。同时，在管理上，加大检测尾气的力度，禁止没达到环保标准的汽车上路。

目前，城市的一些汽车改用压缩天然气（CNG）或液化石油气（LPG）作燃料，以减少对空气的污染。

煤和石油等化石燃料燃烧造成对空气的污染，主要有以下几方面的原因：

.燃料中的一些杂质如硫等燃烧时，产生空气污染物如二氧化硫等；

﹒燃料燃烧不充分，产生一氧化碳；

.燃烧的碳氢化合物及碳粒、尘粒等排放到空气中。

二、使用和开发新的燃料和能源

煤和石油等都是重要的化工原料，它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。

1.乙醇

高粱、玉米和薯类等经过发酵、蒸馏，可得到乙醇，乙醇属于可再生能源，酒精是乙醇的俗称。

乙醇的化学是为C2H5OH，它在空气中燃烧反应的化学方程式为：

点燃

C2H5OH + 3O2 ===== 2CO2 + 3H2O

乙醇燃烧时放出大量的热，所以他被用作酒精灯、火锅、内燃机等的燃料。在汽油中加入适量乙醇作为汽车燃料，可节省石油资源，减少汽车尾气的污染。

化学 · 技术 · 社会

乙醇是以高粱、玉米、小麦、薯类、汤米等为原料，经发酵、蒸馏而制成的。将乙醇液中含有的水进一步除去，再添加适量的变性剂（为防止饮用）可形成变性燃料乙醇。车用乙醇汽油是将变性燃料乙醇和汽油以一定的比例混合而形成的一种汽车燃料。使用这种燃料不但可以节省石油资源和有效地减少汽车尾气的污染，还可以促进农业生产。乙醇汽油在一些国家已成功使用多年，目前在我国也开始受到重视。2001年4月2日，国家质量技术监督局发布了《变性燃料乙醇》和《车用乙醇汽油》两项国家标准，并与2001年4月15日开始实施。我国将根据具体情况，在一些城市逐步推广使用乙醇汽油。

2.氢气

氢气本身无毒，极易燃烧，燃烧产物是水。氢气被认为是最清洁的燃料。

点燃

2H2 + O2 ======= 2H2O

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。目前，对氢能源的开发已取得了很大进展，随着科技的发展，氢气终将成为主要能源之一。

讨论：经常使用的燃料有煤、煤气、液化石油气、天然气、汽油、柴油和酒精灯等，从资源、环境、经济等方面考虑，这些燃料各有什么有缺点？你认为使用哪种燃料较好？

化学 · 技术 · 社会

西气东输

“西气东输”是开发大西北的一项重大工程，将新疆等地的天然气，通过约4200公里的管道向东输送，途经甘肃、宁夏、陕西、河南、安徽和江苏，最终到达上海，供应长江三角洲地区及沿线各省（区）的工业和居民生活用气。这一重大工程的实施，将取代部分工业和居民使用的煤炭和石油，有效改善大气环境，提高人民的生活质量。

现代社会对能源的需求量越来越大，化学反应提供的能量已不能满足人类的需求。目前，人们正在利用和开发其他新能源，如太阳能、核能、风能、地热能和潮汐能等。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。

学完本课题你应该知道

1.一些燃料燃烧对环境有不良影响，应选择使用不污染环境或对环境污染小的燃料。

2.在化石燃料中，天然气是比较清洁的燃料。

3.应使用和开发化石燃料以外的清洁燃料，综合利用资源和开发新能源具有重要意义。

拓展性课题：石油和美的综合利用

有人曾称煤是“工业的粮食”，石油是“工业的血液”。其实不仅工业，其他如农业、国防、交通运输、建筑、医疗卫生和人们的日常生活等都离不开煤、石油和天然气。

石油经过加热分馏就得到石油气、汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡等产品。它们都是由碳、氢两种元素组成的有机化合物，它们之间的差别就是分子大小不一，它们燃烧后的产物都是CO2和H2O,同时放出热量。人们常利用液化石油气、汽油、煤油、柴油等的燃烧，给工厂、农村、汽车、轮船、火车、飞机和家庭生活等提供所需要的动力和热量。

石油产品如果仅仅用作燃料烧掉就太可惜了，化学科技工作者可以设法把燃料油中较大的分子裂解成含二个、三个、四个碳原子等的小分子，然后把它们加工制造成各种产品，像塑料、合成纤维、合成橡胶、医药、农药、炸药、化肥、染料、洗涤剂等。这就是20世纪兴起的综合利用石油产品的工业————石油化工，它已经并正在为满足和丰富人类的物质需要做出贡献。

煤也一样，如果只作燃料不仅是浪费，而且还由于煤中含有硫、氮等元素较多，燃烧后的产物会污染大气环境。所以如何合理和综合利用煤，一直是化学科技工作者致力研究的问题。如果将煤隔绝空气加热到上千摄氏度，就能使煤分解成焦炉煤气、粗氨水、焦炭和煤焦油。焦炉煤气可作洁净的燃料和化工原料；粗氨水可用于制化肥；焦炭可冶炼金属（如炼铁等）、制水煤气、做电极等；黑乎乎的煤焦油是一个大宝库，已经从它里面分离出了上百种化合物，又进一步做成了各种有用的物质，如染料、炸药、农药、医药、化肥、涂料和塑料等。

天然气除主要用作燃料外，也用于制造化工原料、化肥和炭黑等。

初中化学实验常用仪器和药品去用规则

试管:用作少量试剂的反应容器，在常温或加热时使用。注意事项：加热后不能骤冷，防止炸裂。

试管夹：用于夹持试管。注意事项：防止烧损和腐蚀。

玻璃棒:用于搅拌、过滤或转移液体。

酒精灯：用于加热。注意事项：见第一单元课题3中“酒精灯的使用方法”及“给物质加热”部分。

胶头滴管 滴瓶:胶头滴管用于吸取和滴加少量液体，滴瓶用于盛放液体药品。注意事项：胶头滴管用过后应立即洗净，再去吸取其他药品。滴瓶上的滴管与滴瓶配套使用。

铁架台:用于固定和支持各种仪器，一般常用于过滤、加热等实验操作。

烧杯：用作配制溶液和较大量试剂的反应容器，在常温或加热时使用。注意事项：加热时应放置在石棉网上，使受热均匀。

量筒:量度液体体积。注意事项:不能加热，不能作反应容器。

集气瓶:用于收集或贮存少量气体。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/359d45a0571810a6f524ccbff121dd36a32dc48c.html