一、化学基本概念

1. 物质的变化2：

• 物理变化：没有新物质生成的变化。例如，水的三态变化、玻璃破碎等。

• 化学变化：有新物质生成的变化。例如，铁生锈、燃烧等。化学变化常伴随有发光、发热、变色、产生气体、生成沉淀等现象。

2. 物质的性质2：

• 物理性质：不需要经过化学变化就能表现出来的性质，如颜色、状态、气味、密度、硬度、熔点、沸点、溶解性、挥发性等。

• 化学性质：需要经过化学变化才能表现出来的性质，如可燃性、助燃性、氧化性、还原性、稳定性、酸碱性等。

3. 化学实验常用仪器2：

• 反应容器：可直接受热的有试管、蒸发皿、燃烧匙、坩埚等；能间接受热的有烧杯、烧瓶（加热时需加石棉网）。

• 存放药品的仪器：广口瓶（固体）、细口瓶（液体）、滴瓶（少量液体）、集气瓶（气体）。

• 其他仪器：铁架台（带铁夹）、酒精灯、试管夹、玻璃棒、漏斗、长颈漏斗、分液漏斗等。

二、空气

1. 空气的组成：按体积分数计算，氮气约占 78%，氧气约占 21%，稀有气体约占 0.94%，二氧化碳约占 0.03%，其他气体和杂质约占 0.03%2。

2. 氧气的性质：

• 物理性质：无色无味的气体，密度比空气略大，不易溶于水。

• 化学性质：比较活泼，具有氧化性，能支持燃烧，与多种物质发生反应。例如，铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，化学方程式为： 。

3. 氮气的性质和用途：

• 物理性质：无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。

• 化学性质：不活泼，一般情况下不与其他物质发生反应。

• 用途：常用作保护气，如焊接金属时用氮气保护；液氮可用于医疗手术、制冷剂等。

4. 稀有气体的性质和用途：

• 物理性质：无色无味的气体，通电时会发出不同颜色的光。

• 化学性质：很不活泼。

• 用途：可用于制作霓虹灯、航标灯等；氦气可用于填充气球等。

三、氧气的制取

1. 实验室制法3：

• 查：检查装置的气密性，方法是先把导管一端浸入水里，再把两手紧贴容器的外壁，如果导管口有气泡冒出，则气密性良好。

• 装：将药品装入试管，在试管中装入少量高锰酸钾，并在试管口放一团棉花，以防止加热时，生成的气体把试管内的固体带到导管中，堵塞导管。

• 定：将试管固定在铁架台上，铁夹夹在离试管口约 1/3 处，试管口要略向下倾斜，防止冷凝后的水倒流至受热的试管底部，使试管破裂。

• 点：先预热，后对药品加热，先让试管均匀受热，然后对准药品部位用外焰加热。

• 收：收集氧气，排水法收集气体时，要等到导管口有均匀、连续的气泡放出时用排水法进行收集，收集满的集气瓶瓶口应盖上玻璃片，正放在桌上。

• 撤离：收集完毕，将导管撤离水槽。

• 熄：熄灭酒精灯，实验结束时，应先将导管撤离水槽，最后熄灭酒精灯，目的是防止水沿着导管进入试管，引起炸裂。

• 高锰酸钾制取氧气：反应原理为  ，实验器材有铁架台（带铁夹）、酒精灯、试管（带橡皮塞）、导管、集气瓶、水槽等。实验步骤及注意事项如下：

• 氯酸钾制取氧气：反应原理为  ，需要注意的是，二氧化锰在该反应中作为催化剂，能加快反应速率，但本身的质量和化学性质在反应前后不变。

• 过氧化氢制取氧气：反应原理为  ，该反应在常温下进行，操作简便。

2. 工业制法：工业上通常利用液态空气的分离来制取氧气，属于物理变化。

四、水

1. 水的组成：通过电解水实验可以证明水是由氢元素和氧元素组成的。电解水的化学方程式为： ，正极产生氧气，负极产生氢气，氢气和氧气的体积比约为 2:1 4。

2. 水的净化：

• 沉淀：使水中的不溶性杂质沉淀到水底。

• 过滤：把不溶于水的固体物质与水分离。

• 吸附：利用活性炭的吸附性，除去水中的色素和异味。

• 消毒：常用的消毒剂有氯气、二氧化氯等，能杀死水中的细菌和病毒。

3. 硬水和软水：

• 定义：含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫硬水；不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫软水。

• 鉴别方法：加入肥皂水，产生泡沫较多的是软水，产生泡沫较少且有浮渣的是硬水。

• 硬水的软化方法：生活中常用煮沸的方法，实验室中常用蒸馏的方法。

五、化学式与化合价

1. 化学式：用元素符号表示纯净物组成及原子个数的式子叫做化学式。例如，水的化学式为  ，氧气的化学式为  ，二氧化碳的化学式为  等 3。

2. 化学式的意义（以  为例）3：

• 宏观意义：表示水这种物质；表示水是由氢元素和氧元素组成的。

• 微观意义：表示一个水分子；表示一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的。

3. 化合价：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。化合价有正价和负价之分，在化合物中，各元素正负化合价的代数和为零。例如，在氯化钠（）中，钠元素的化合价为 +1 价，氯元素的化合价为 -1 价。常见元素的化合价口诀：一价氢氯钾钠银，二价氧钙钡镁锌，三铝四硅五氮磷，二三铁，二四碳，二四六硫都齐全，铜汞二价最常见。

六、化学方程式

1. 定义：用化学式来表示化学反应的式子叫做化学方程式。

2. 意义：

• 质的方面：表示反应物、生成物和反应条件。例如， 表示碳和氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳。

• 量的方面：表示反应物和生成物之间的质量比。例如，在上述反应中，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。

3. 书写原则：

• 必须以客观事实为基础，不能凭空臆造不存在的物质和化学反应。

• 要遵守质量守恒定律，等号两边各原子的种类和数目必须相等。

4. 书写步骤：

• 写：写出反应物和生成物的化学式。

• 配：配平化学方程式，使等号两边各原子的种类和数目相等。

• 注：注明反应条件，如点燃、加热（用 “” 表示）、催化剂等；如果生成物中有气体或沉淀，要在气体或沉淀的化学式右边分别标注 “↑” 或 “↓”。

七、碳和碳的氧化物

1. 碳的几种单质4：

• 金刚石（）：是自然界中最硬的物质，可用于制钻石、刻划玻璃、钻探机的钻头等。

• 石墨（）：是最软的矿物之一，有优良的导电性、润滑性。可用于制铅笔芯、干电池的电极、电车的滑块等。

• 无定形碳：主要有焦炭、木炭、活性炭、炭黑等。活性炭、木炭具有强烈的吸附性，可用于吸附色素、异味等；焦炭用于冶铁；炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。

• ：是一种由 60 个碳原子构成的分子，形似足球，性质很稳定。

2. 单质碳的化学性质4：

• 完全燃烧（氧气充足），生成二氧化碳，化学方程式为  。

• 不完全燃烧（氧气不充足），生成一氧化碳，化学方程式为  。

• 常温下的化学性质稳定：碳原子的最外层有 4 个电子，既不容易得电子，也不容易失去电子，因此常温下碳的化学性质比较稳定。例如，档案材料一般用碳素墨水书写、古代书画历经百年也安然无恙、木质电线杆埋入地下部分用火烧焦可防腐都是利用这个原理。

• 可燃性：

• 还原性：例如，碳还原氧化铜的化学方程式为  （置换反应），现象是黑色粉末逐渐变成光亮红色，澄清的石灰水变浑浊。

3. 二氧化碳（）4：

• 一般情况下，不能燃烧，也不支持燃烧。

• 与水反应生成碳酸，化学方程式为  ，碳酸能使紫色石蕊溶液变红。

• 与碱反应，如与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为  ，这个反应常用于检验二氧化碳。

• 物理性质：无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水。

• 化学性质：

• 用途：灭火、人工降雨、作气体肥料、制碳酸饮料等。

4. 一氧化碳（）：

• 可燃性：燃烧时产生蓝色火焰，化学方程式为  。

• 还原性：例如，一氧化碳还原氧化铜的化学方程式为  。

• 毒性：能与人体血液中的血红蛋白结合，使血红蛋白失去运输氧气的能力，从而导致人体缺氧中毒。

• 物理性质：无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。

• 化学性质：

八、燃烧与灭火

1. 燃烧的条件（缺一不可）4：

• 可燃物。

• 氧气（或空气）。

• 温度达到着火点。

2. 灭火的原理（只要消除燃烧条件的任意一个即可）4：

• 消除可燃物。

• 隔绝氧气（或空气）。

• 降温到着火点以下。

3. 影响燃烧现象的因素：可燃物的性质、氧气的浓度、与氧气的接触面积等 4。

4. 爆炸：可燃物在有限的空间内急速燃烧，气体体积迅速膨胀而引起爆炸。一切可燃性气体、可燃性液体的蒸气、可燃性粉尘与空气（或氧气）的混合物遇火种均有可能发生爆炸 4。

九、燃料及其利用

1. 三大化石燃料：煤、石油、天然气（混合物、均为不可再生能源）4：

• 煤：“工业的粮食”（主要含碳元素）；煤燃烧排放的污染物有 、（引起酸雨）、、烟尘等。