应急速“学”包（九年级上—化学Units 1~2） 

本速“学”包仅以知识点计。

写在前面的话

你对化学的第一印象是什么？

$A. $好有趣啊，希望学好。

$B. $感觉挺重要的，还是学好一点吧。

$C. $化学学不好可就完了！那么多要背的东西。

相信各位读者早已收到学校发布的文件《初三化学——性价比最高的中考科目》。如果对于上面的问题，你的答案是\(A\)，那说明……你没看文件。

以下是我对文件指示的看法，但更多是驳斥。请注意，下面没有任何关于应急速“学”包的推销内容。

关于提前学习

首先很遗憾，我们必须承认，化学是需要提前学的。在九年级的强压力环境下，为了压缩时间不得不提前学。

但是，提前学习讲究某些方法和技巧。如果暑假期间的自学能够掌握所有学校可以学到的知识，那学校的课程又有什么用呢？有的人可能会说是巩固用的，这样岂不就本末倒置了吗？因此，我个人非常不认可“暑假把化学这门学科深挖吃透”的观点。另外，有些同学可能像煮啵一样上了化学补习班，我不反对，如果你能跟上节奏就上吧，无妨；但如果明显感到吃力就算了，这种“伪勤奋”是最没有意义的。

那所谓的“提前学习”指的是什么呢？

在我看来，化学的预习工作只需要做到浏览课本、简要记忆就可以了。当然，这并不代表同学们可以随便翻翻，敷衍式地记忆。原因你也知道，化学的记忆性工作不少，暑假不记，开学可就没脑子记了。

我们分析了近年的化学中考，发现中考开始走回归课本的路线。这一点无需再多证明，各位想必在别的学科也有所体会。因此，在暑假期间熟悉课本，尤为重要。倒不是说需要各位把每一个实验深入分析，就像文章中的重点实验一样。不过至少要做到熟悉课本，大概知道每个实验及其基本流程和原理。这个要求应该不高吧。

接下来就要说说记忆了，那就要引出我觉得那份文件为数不多极佳的地方之一，也就是文件中要背的那部分内容。看到那些堆积如山内容，同学们可能会引发畏难情绪，从而更加讨厌化学。首先需要澄清，化学是一门以实验为基础的科学，实验的快乐远远超过了化学方程式、微粒理论和元素周期律的枯燥乏味，这点在之后也会提及。记忆的内容只是为了更好地理解化学反应的底层原理，并不是故意折磨或者什么的。当然高中例外。

你需要记忆的知识点有：

  • 实验仪器及其操作规范。
  • 微粒单元的所有理论知识。
  • 一些化学方程式。
  • 方程式的配平和简要计算方法、格式。
  • 九下的诸如酸碱盐、金属活动性顺序等内容。

应该感到庆幸，九上要记忆的内容远比九下少。所以背起来吧，永远记住，你的背后有正在煎熬的煮啵。

化学很有趣！

\(\text {Chemistry=Chem\ is\ try.}\)

这里的\(try\)不仅指的是理论上的猜测和尝试，更多的表示实验。不知道为什么，学校下发的文件读完后，总会让你觉得化学是枯燥的，乏味的，紧张的，全新的，抽象的，没有兴趣的，甚至成为了一种折磨。实则不然。学校的文件只阐述了化学困难的地方，它的趣味性却闭口不谈，虽然我不知道这是为什么，但是这样总归是不妥的。如果让学生对化学的第一印象就是这些，让学生只凭借“化学中考要考”的意志继续学习，那一定是学不远的。

接下来就说一说化学有趣的地方在哪里。顺带对学校文件上的四个特点进行补充。

新学科，接受慢？

文件指出，化学以实验为基础。QZ的化学和物理一样，虽然有自己的实验室，但不多。因此，学生基本不能感受到实验的乐趣，只能通过冰冷的大屏向实验员投以羡慕的眼光。实验很有必要，但我们连课本上的“学生实验”都没做过几个。小学阶段的科学课可能涉及了初中化学的一些知识点，各位可以把它当做初步认知，当然如果被占了就不关我的事咯。

趁着暑假时间充沛，记忆知识点的同时不要忘记捣鼓捣鼓课本实验哦。自己做一做，可能会有不一样的体会。

时间紧，任务重？

别看它说得那么吓人，\(12\)个单元\(158\)个知识点很多吗？隔壁生物学还有\(26\)章\(79\)节呢，每节估计不止四个知识点吧！不还是两年不到的时间就学完了嘛。

化学学习时间确实不充裕，但不能算紧哦。文件上说的只不过是让你暑假多背背的推进策略之一罢了。正常预习即可。

《入门枯燥》

我个人认为，唯一枯燥的也就只有微粒理论和化学方程式（即第三单元和第五单元）了吧！前两单元都是实验探究呢，非常好玩，建议各位好好享受。第三和第五单元嘛，这个理论是之后学习的基础，重要性不必多言，还是认真一点吧。

联系紧，易掉队《成绩每况愈下》

别看它前面新课标的要求讲了一堆，实际上和老教材没有什么变化。知识点关联性强倒是不假，微观粒子的学习有困难也没错。不过这里讲的还是有道理的，不要被困难所打倒！课后多花点功夫记记就可以了，没有什么思维含量。“背多分”的东西，为什么不行动呢？

成绩每况愈下那就更假了。化学第一次月考，大家基本都能维持在\(75\)分及以上（摆人除外）。所以不要担心了！初学化学，困难还在后面！

预祝各位在化学学习方面大展前途，和煮啵一样成功上岸，取得胜利的果实。加油！既然化学是文理双科，那不论你是文科生还是理科生，都可以学好！

绪论

  • 人的衣、食、住、行都离不开化学（\(\text {Chemistry}\)）。衣：化学纤维和染料；食：化肥与农药；住：建筑材料的化学性质；行：燃料。
  • 人类认识化学并使之成为一门独立的学科，经历了漫长的探索过程。

  • 认识一些科学家及其成就：
    • 拉瓦锡：质量守恒定律、研究水和氧气。（九上化学，我包了！）
    • 门捷列夫：发现元素周期律，排元素周期表。
    • 道尔顿：提出原子论。
    • 阿伏伽德罗：提出分子论。
  • 现在，人们对物质的研究从宏观深入微观，达到了原子和分子水平。
  • 我国在化学基础研究领域取得长足发展。
  • 化学是研究物质的组成、结构、性质、转化及应用的一门基础学科，其特征是从分子层次认识物质，通过化学变化创造物质。

第一单元—走进化学世界

课题\(1\)：物质的变化和性质

【知识点】化学变化和物理变化

【实验】水的沸腾；

【实验】石蜡的熔化；

【实验】氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应；

剧透：复分解反应，化学方程式为

\[2NaOH + CuSO_4 = Cu(OH)_2↓ + Na_2SO_4 \]

【实验】大理石与稀盐酸反应。

剧透：复分解反应，化学方程式为

\[CaCO_3 + 2HCl = CaCl_2 + H_2O + CO_2↑ \]

  • 在前两个实验中，水和石蜡发生了形态上的变化，但没有生成新的物质；而后两个实验中，都有新的物质产生（蓝色沉淀和使澄清石灰水变浑浊的气体，即氢氧化铜和二氧化碳）。
  • 没有生成新物质的变化叫作物理变化；生成新物质的变化叫作化学变化，又叫化学反应（\(\text {chemical\ reaction}\)）。
    举例：一切单独的物态变化和形态变化都是物理变化；燃烧、生锈、发酵（以上都属于氧化）是化学变化。
  • 化学变化的最本质特征：有新物质生成。常见表现：变色、产生气体、生成沉淀。常常伴随能量变化，表现为吸放热和发光等。
  • 物质发生化学变化的同时，一定会发生物理变化。反之则不成立。

【知识点】化学性质和物理性质

【活动】观察一瓶酒精，你认为它有什么性质？
密度小于水；易溶于水和其他液体；有刺激性气味；无色透明；易挥发性；可燃性；助燃性……

  • 我们将物质在化学变化中表现出来的性质称为化学性质（\(\text {chemical property}\)）。物质不需要发生化学变化就表现出来的性质叫作物理性质。
    举例：易生锈，易氧化，可燃性，（在化学反应下）发光发热，可与其他物质产生化学反应等都是化学性质；物质的颜色、气味、硬度、熔点、沸点、密度等（在物理课上学过的物质属性）都是物理性质。
  • 需要通过化学反应验证的物质性质，都是化学性质。反之，一定是物理性质。例如，酒精具有可燃性，想要验证，必须亲自烧一下酒精；燃烧属于化学反应，因此可燃性属于化学性质。

【技能点】分辨物质的性质、变化和用途

  1. 用途。陈述一般带“可用作”“可作为”“可用于”字样。容易区分。
  2. 性质。陈述一般带“可”“能”“易”“不易”“难”等表示能力或属性的字样。至于如何区分物理性质和化学性质，参见上文。
  3. 变化。陈述一般带“燃烧”“反应”“分解”等表示变化的词语（容易发现），并且前面不加表示能力或属性的词。至于如何区分物理变化和化学变化，参见上文。

课题\(2\)：化学实验与科学探究

早期人类化学实验珍贵影像

（秦始皇当年为什么要吃仙丹呢？明明就是氧化汞啊。）
（Tips：汞有剧毒。）

观前提示：本课题知识点排布顺序和新版化学书不同。

【引言】认识基本的实验仪器

初学时，仪器的用途可以查表，但是名称和图要一一对应。

名称 简图 主要用途
烧杯 配制溶液；较大量试剂的反应容器；可加热
试管 少量试剂的反应容器；可加热
蒸发皿 蒸发液体；浓缩结晶；可加热
锥形瓶 用于中和滴定；装配气体发生器；蒸馏液体的接受器；可加热
量筒 量度液体体积；不可加热；不可反应
集气瓶 手机或贮存少量气体；不可加热
漏斗 过滤；向小口容器内注入液体
分液漏斗 分离不相溶的液体；装配气体发生器，不断向烧瓶中添加液体试剂
长颈漏斗 加液；气体发生器
陶土网（旧：石棉网） 使仪器受热均匀（石棉网易自燃，因此新教材中改用陶土网）
试管夹 夹持试管
铁架台 固定支持各种仪器，一般用于过滤或加热等
酒精灯 加热
胶头滴管（配滴瓶） 吸取和滴加少量液体
水槽 排水集气
研钵 研磨固体物质
药匙 取粉状或小颗粒固体试剂
燃烧匙 做少量药品的燃烧实验
坩埚钳 夹取热的坩埚、蒸发皿等；夹金属丝（条）做燃烧实验
玻璃棒 搅拌、过滤或转移液体
试管架 放置试管
试管刷 洗刷各种仪器、器皿
广口瓶和细口瓶 分别存放固体药品和液体药品；不可加热

【知识点】【技能点】学会基本实验操作

以下操作按照实验顺序排序。

连接仪器

  • 把玻璃管插入带孔橡皮塞：先把要插入塞子的玻璃管一端用水润湿，然后稍稍用力转动将其插入。
  • 连接玻璃管和乳胶管（胶皮管）：先把玻璃管口用水润湿，然后稍稍用力即可把玻璃管插入乳胶管。
  • 在容器口塞橡皮塞：应把橡皮塞慢慢转动塞入容器口。切不可把容器放在桌上再使劲塞进塞子，以免压破容器。
  • 需要用力的事情都用右手来做。

用水润湿的作用是使其更容易插入；
必考点：放在桌上塞橡胶塞的直接打叉。

检查装置气密性（★★★）
先检查气密性！再装药品做实验！

  • 先将右侧导管末端口浸在盛有水的烧杯/水槽内，两手紧握试管外壁加热，导管口若有气泡逸出，且松手后有一段稳定的液柱形成，则说明装置气密性良好。

化学是一门十分注重表达的科学，这是毋庸置疑的。在上面的文字中，如果我把“盛有水的”去掉，似乎也符合常理，但在考试中一分不得。

化学没有常理之说。

  • 通用做法：把需要检查气密性的一段装置的开口（如上图中的导管口）浸没在水中，然后在一段封闭的装置（如上图中的试管）用双手或酒精灯加热。检验方法同上。
  • 原理：气体受热膨胀，气压变大，将管内液面顶到管口，继续溢出导管后就会形成气泡浮出水面。松手后，气体遇冷收缩，气压变小，管外气体就会把液柱顶入管内。

取用药品
实验室内的所有实验试剂都是药品。甚至我们收集的空气、蒸馏水也是药品。定义很奇怪，不是吗？
注：现新版化学书均改为“试剂”。本文两词并用。

  • 存储：固体药品通常存在广口瓶中，液体药品通常存在细口瓶中，气体药品存在集气瓶中，特定药品存在专用的药瓶中。集气瓶表面做了磨砂处理；广口瓶和细口瓶口内侧做了磨砂处理，用于配合磨砂玻璃塞或橡胶塞实现密封。集气瓶通常盖玻璃片，玻璃片一面磨砂一面光滑，磨砂面应朝向集气瓶口。

  • 取用原则：

    • 安全原则：不尝（高锰酸钾很像元气森林葡萄汁哦！要喝一口吗），不触（浓硫酸是粘稠的哦，要感受一下吗），不直接闻（氨水的味道很独特哦）。
    • 经济原则：指明了药品用量，则严格按照规定取用；若未指明，一般液体取\(1-2mL\)，固体盖满试管底部即可。
    • 剩余原则：用剩的药品不放回原瓶（污染了药品你赔得起），也不要随意丢弃（准备往厕所下水道里丢氨水祸害隔壁吗），更不要拿出实验室（你妈以为你带了一瓶葡萄汁回来，咕咚咕咚喝掉了）。要放入指定容器中。

  • 固体药品通用取法：

    • 粉末固体、小颗粒药品：用药匙或纸槽，做到一横（将试管横放），二伸（将药匙或纸槽伸入试管），三慢竖（慢慢竖立起来）。
      注意：尽量伸入试管底部，避免药品残留在容器壁或容器口。
    • 块状或较大的金属颗粒：用镊子夹取，做到一横（将试管横放），二放（放入容器口），三竖滑（将容器慢慢竖立起来，使块状试剂缓缓地滑到容器底部）。
      注意：此处是放入容器口，然后让试剂缓缓滑到容器底部。注意不要打破容器。

  • 液体药品通用取法：
    一般使用倾倒法。

    【思考与讨论】观察下面的液体倾倒规范图，思考如下问题：

    1. 瓶塞为什么要倒放？
    2. 标签为什么朝向手心？
    3. 瓶口为什么紧挨着试管口？
    4. 应该快速倾倒，还是缓慢倾倒？
    5. 倒完液体后，应该立即做什么？
    • 瓶塞要倒放在桌面上，以避免塞子沾染桌上的杂质而污染试剂。
    • 标签要朝向手心，以防止瓶口残留的药液流下污染、腐蚀标签。
    • 瓶口要紧挨着试管口，以防止液体洒落或流到试管外。
    • 应该缓慢倾倒，理由同第三点。
    • 倒完液体后，应立即盖紧瓶塞，并把试剂瓶放回原处，以防止试剂挥发、改变性质或交叉污染。

  • 定量液体取法：
    一般使用量筒量出体积。

    • 凹液面和凸液面
      当液体置于窄口容器中时，液面可能会出现以下两种情况：

      左边的液面顾名思义，称为凹液面，水（\(H_2O\)）在窄口容器中会形成凹液面；右边的是凸液面，液态汞（液态水银，\(Ag\)）就会形成凸液面。
    • 读数要求
      与物理中一样，读数时量筒需放平，视线与量筒内液体凹液面的最低处保持水平（如上图）。仰视读数则偏小，俯视读数则偏大。
      另外需要注意的是，如果需要量取定量的液体，仰视读数则偏多，俯视读数则偏少。可以参考煮啵做的粗糙示意图。

    例题：一学生从量筒中倒出液体时，俯视读数读出\(80mL\)；倒完液体后，仰视读数读出\(60mL\)。求该学生倒出的液体体积的取值范围。

    解：由题意得：

    \[V_0<80mL, V_1>60mL \]

    \[\therefore \Delta V=V_0-V_1<20mL \]

    故倒出的液体体积小于\(20mL\)。

  • 少量液体取法：
    一般使用胶头滴管。

    • 使用方法：先按下胶帽以排出管内空气，然后保持按下的同时将管口浸入液体内。松开胶帽，移动至容器口后再按下胶帽，即可将液体排出。
    • 使用原理：大气压。
    • 不得在管口浸入液体后，再按下胶帽排出空气，以避免出现气泡或污染试剂。（做题时，可以观察液体内是否有气泡冒出来判断。）
    • 滴管取液后，应保持胶帽朝上，防止液体倒流沾污试剂或腐蚀胶帽。（你也不希望小红帽被浓硫酸烧穿，然后滴到你的手上吧？）
    • 不得把胶头滴管放在实验台上，以免沾污滴管。
    • 胶头滴管用完后要立刻洗净，然后再取液体。但是，滴瓶上配的专用滴管不可清洗。

加热
加热是实验中最常见的反应条件和基本操作。

  • 需要使用：酒精灯。
    注意事项：

    • 酒精灯内酒精体积占\(\frac 1 4\)到\(\frac 2 3\)最佳。
    • 绝对禁止向燃着的酒精灯里添加酒精。
    • 绝对禁止用酒精灯引燃另一只酒精灯（“借火”）。
    • 用完酒精灯后，不可用嘴吹灭（不知道能不能用手捏灭），必须用灯帽盖灭，盖灭后轻提一下灯帽，再重新盖好。（为什么？）
    • 如不慎碰倒酒精灯，不要惊慌，万一洒出的酒精在实验台上燃烧起来，应立即用水灭火用湿抹布扑盖。
      （原因：盖上灯帽后，酒精灯还会再燃烧一段时间消耗氧气，导致内部气压减小。如果不提，长时间后再用的话，由于大气压的存在就打不开了。）

    加热时，要用酒精灯的外焰。

  • 物质加热通用方法：

    • 试管中液体体积不超过试管的\(\frac 1 3\)。（特别容易忽略！）
    • 用试管夹夹持试管时，应从试管底部套上取下。
    • 加热时，先使试管底部均匀受热，然后对准药品集中加热。
    • 加热固体药品时，试管略向下倾斜（目的：防止冷凝水回流到热试管底部使试管炸裂，考试不写“热”一分不给）；加热液体药品时，试管略向上倾斜，与水平面夹角小于\(45\degree\)（你向下斜一个试试）。
    • 加热后的试管不能立即接触冷水或用冷水冲洗。
    • 加热烧杯记得用陶土网垫上，使用铁架台固定。先调酒精灯正上方的铁架以适应酒精灯的高度（物理的熔化实验要点）。

洗涤玻璃仪器

当玻璃上附着的水既不聚成水滴，也不成股流下时，表明仪器已洗干净。

【实验】探究蜡烛及其燃烧

蜡烛主要由石蜡和棉芯组成。为探究蜡烛在燃烧前、燃烧时和燃烧后的性质，你可以遵循以下实验步骤：
（备注：以下的斜体为现象，粗体为结论或推断。）

  • 观察：蜡烛在正常环境下是固态竿状物，普通蜡烛呈白色且无明显气味。（物理性质）

  • 操作：切下一小块蜡烛，放入水中，石蜡漂浮。可以得出，石蜡密度比水小，且难溶于水。

  • 操作：点燃蜡烛，观察发现以下几点。

    • 火焰附近，石蜡熔化成液态（得出石蜡熔点较低）。

    • 拓展实验：将蜡烛竖直放置，需要很久才能滴下液态石蜡；但横放则能很快滴下。这是为什么？
      理由：竖直放置时，顶端的石蜡熔化后接着汽化成为石蜡蒸汽，进而被火焰点燃。液态石蜡也可被火焰引燃，这二者（其实都是石蜡）成为蜡烛持续燃烧的条件（也就是之后要学习的可燃物）。横放时，液态石蜡来不及加热到沸点就滴了下来。由此可以得出，石蜡的沸点也不高。

    • 烛芯变黑。这是燃烧导致棉芯被加热的结果。

    • 火焰分\(3\)层。即：焰心、内焰和外焰。

      • 焰心位于火焰中心，呈深蓝色、暗色或干脆透明。燃烧不完全，温度最低，约\(600-800\degree C\)。液态石蜡在此处汽化。（存在还原性。煮啵曾尝试捏灭蜡烛火焰，大获成功，其技巧就是对着焰心捏。）
      • 内焰呈深红或浅黄色，燃烧较充分，温度约\(800-1000\degree C\)。石蜡蒸汽在此部分燃烧。
      • 外焰通常无色或呈淡蓝色，与空气充分接触，燃烧也最为充分，温度可达\(1200-1400\degree C\)。（具有氧化性。）

      【思考】蜡烛燃烧，石蜡慢慢变少，消失的那部分石蜡变成什么了呢？还是就此凭空消失？

    • 猜想：石蜡燃烧生成了水蒸气。
      实验：取一个干燥的烧杯罩在火焰上方。
      现象：烧杯内生成了水雾。
      结论：石蜡燃烧生成了水蒸气。

      【知识点】检验水蒸气的方法：用干冷的烧杯罩在气体上方，若生成水雾，则气体是水蒸气。

    • 猜想：石蜡燃烧生成了二氧化碳。
      实验：取一个用澄清石灰水润湿内壁的烧杯罩在火焰上方。
      现象：澄清石灰水变浑浊。
      结论：石蜡燃烧生成了二氧化碳。

      【知识点】检验二氧化碳的方法：若气体能使澄清石灰水变浑浊，则该气体是二氧化碳。
      原理如下：

      \[CO_2+Ca(OH)_2=CaCO_3↓+H_2O \]

      其中浑浊物质是白色的碳酸钙（\(CaCO_3\)）沉淀。

  • 操作：熄灭蜡烛后，发现蜡烛产生了白烟。

    【思考】白烟是什么？

    • 猜想：白烟是水蒸气。
      实验：取一个干燥的烧杯罩在火焰上方。
      现象：烧杯内没有生成水雾。
      结论：白烟不是水蒸气。
    • 猜想：白烟是二氧化碳。
      实验：取一个用澄清石灰水润湿内壁的烧杯罩在白烟上方。
      【辩证】这样操作可以得到正确的结论吗？并请说明理由。
      【解答】不能，因为蜡烛燃烧也产生二氧化碳，会干扰实验结果。
    • 猜想：白烟是石蜡固体小颗粒。（对得出这个猜想的人注意力致以崇高的敬意。）
      实验：用燃着的火柴去点白烟。
      现象：蜡烛复燃。
      结论：白烟是石蜡固体小颗粒。
      【辩证】该实验不仅证明了白烟中含有石蜡固体小颗粒，还说明了什么？
      【解答】还否定了上一个猜想，因为\(二氧化碳不可燃，通常情况下也不助燃（不支持燃烧）\)。

  • 我们在化学的实验探究中，一定要关注物质的性质、变化及其变化的过程，并对结果加以合理的讨论和解释。探究结束后，可以完成实验报告。

第二单元—空气和氧气

课题\(1\)：我们周围的空气

【实验】拉瓦锡研究空气成分实验

实验详情：

  1. 把少量汞（水银，\(Ag\)）放入密闭的容器中连续加热\(12\)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减少了。（通过汞槽里水位的上升可以看出，简易气压计原理。）
  2. 拉瓦锡研究了剩余的这部分气体，发现它们既不能供给呼吸，也不能维持燃烧。他把这些气体命名为氮气（\(N_2\)），拉丁文\(nitrogenium\)原意是“不能维持生命”。
  3. 他把红色粉末收集起来，放在另一个容器里再加强热，又得到了汞和氧气（\(O_2\)），而且氧气的体积恰好等于密闭容器里所减小的体积。把氧气加到之前大容器里的剩下的气体里后，所得气体性质和空气完全一样。再根据汞槽上升的情况，他得出了以下结论：

    \[空气由氧气（O_2）和氮气（N_2）组成，其中氧气约占总体积的\frac 1 5。 \]


实验原理：

笔者注：在学习化学方程式一章之前，我们描述化学变化时都写符号表达式。不要写化学方程式！不要配平！不要配平！你会配吗你？你会验平吗？配错了一分没有！不要装\(13\)！，老老实实画箭头！配对了，也不一定给分，说不定题目就要求写符号表达式，你这不是搬起石头砸自己的脚吗？

汞（\(Hg\)）和氧气（\(O_2\)）加热生成氧化汞（\(HgO\)，红色粉末）：

\[Hg+O_2\stackrel{加热}{\longrightarrow}HgO \]

笔者注：在符号表达式和化学方程式中，条件加热也可用一个三角形表示，即\(\triangle\)。上述的符号表达式也可写成：

\[Hg+O_2\stackrel{\triangle}{\longrightarrow}HgO \]

文字表达式：

\[汞+氧气\stackrel{\triangle}{\longrightarrow}氧化汞 \]

氧化汞加热生成汞和氧气：

\[HgO\stackrel{\triangle}{\longrightarrow}Hg+O_2 \]

文字表达式：

\[氧化汞\stackrel{加热}{\longrightarrow}汞+氧气 \]

实验基本注意事项（后可能有更新！）：

  • 实验中使用试剂汞的作用都是为了消耗空气中的氧气吗？
    显然不是。仔细观察实验图：

    不难发现，汞槽内的汞是为了显示氧气消耗的体积，曲颈甑（\(\text {zèng}\)）里的汞才是为了消耗氧气的。
    至于为什么不是水槽，可能是当时拉瓦锡感觉空气中氧气含量应该不少，根据托里拆利实验不难发现，用水的话，高度差甚至可达到汞的十倍。照这个样子，玻璃钟罩都得被压碎了。
  • 为什么要用汞？
    很简单，换个木炭的例子你就懂了。木炭和氧气加热生成二氧化碳：

    \[C+O_2\stackrel{\triangle}{\longrightarrow}CO_2 \]

    如果换成木炭，生成的二氧化碳又会补进一部分气体，那还能准确测出氧气含量吗？显然不能，会导致测量结果不准。
    氧化汞是固态红色粉末，天生适配拉瓦锡的实验。
  • 加热结束后就可以直接测量汞柱上升长度了吗？
    需要等待冷却到室温。理由很明显呢，气体受热膨胀，气压高于实际值，会导致测量结果偏小。

空气的成分

\(20\)世纪以来，人们又发现了氦、氖、氩、氪、氙、氡等稀有气体，才发现拉瓦锡当年的结论差了一点。根据现在的精确实验测定，空气中的气体含量，按体积分数记，含有：

氮气（\(N_2\)） 氧气（\(O_2\)） 稀有气体\(^*\)（元素周期表最后一列） 二氧化碳（\(CO_2\)） 其它气体和杂质
\(78\%\) \(21\%\) \(0.94\%\) \(0.03\%\) \(0.03\%\)

\(*\)稀有气体又称惰性气体，因为它们的化学性质很不活泼。

注意！一定是体积分数（即按体积总量计算百分比）！生物学死去的回忆坑了我好多次。

【学生实验】红磷燃烧测氧气含量

由于汞有剧毒，学生实验中一般改用红磷作为反应物探究。

实验步骤：

知识拓展：磷，符号\(P\)，由磷原子构成。有红磷和白磷之分，二者化学性质基本相似。
重要区别：白磷有剧毒！！！

  1. 连接好仪器，并检查装置气密性（漏气会怎么样\(^①\)）。这种装置的气密性检查方法之前已经详细说过，这里不再赘述。
  2. 在集气瓶内装入少量水（为什么\(^②\)），并把水面上方的空间分为五等分（意图很明显）。弹簧夹夹紧乳胶管（不夹紧会怎么样\(^③\)）。
  3. 在燃烧匙内加入足量的红磷（不足量会怎么样\(^④\)），用酒精加热引燃红磷后，迅速伸入瓶中（不迅速会怎么样\(^⑤\)），并塞紧橡胶塞。
  4. 待红磷熄灭并冷却至室温（不冷却到室温会怎么样\(^⑥\)），打开弹簧夹。

实验原理：

\[P+O_2\stackrel{点燃}{\longrightarrow}P_2O_5 \]

文字表达式：

\[磷+氧气\stackrel{点燃}{\longrightarrow}五氧化二磷 \]

实验现象：
烧杯中的水被吸入集气瓶，瓶内液面上升，到达最下方的等分刻度线时停止。
实验结论：
空气中的氧气体积占总体积的\(\frac 1 5\)。

误差分析：

  • 如果测出氧气体积分数小于\(\frac 1 5\)，则可能是因为：
    • 装置漏气，内部气体得到补充，气压偏大。（\(①\)）
    • 未冷却至室温就打开弹簧夹，内部气体膨胀，气压偏大。（\(⑥\)）
    • 红磷量不足，氧气未耗完，内部气压偏高。（\(④\)）
  • 结果偏大，则可能是由于：
    • 燃烧匙伸入过慢，瓶口附近气体加热，使部分瓶内空气逸散。后续过程全部在密封环境内进行，最终瓶内空气必然偏少，致使认为氧气含量偏大。（\(⑤\)）
    • 弹簧夹未夹紧，受热气体部分逸出，最终结果同上。（\(③\)）

实验基本注意事项（后可能有更新！）：

  • 在集气瓶中装入少量水的目的是加速冷却、防止瓶内气压骤增导致橡胶塞被冲开，并吸收有毒的五氧化二磷。
  • 该实验不能测量空气中除氧气以外其它气体的含量。

【科学·技术·社会】勾石数字化实验装置：

混合物与纯净物

  • 由两种及以上的物质混合而构成的物质是混合物（\(\text {mixture}\)）。混合物中的各物质保持自己的性质。如洁净的空气，再洁净也是由多种气体混合而成的，始终是混合物。氯化钠（\(NaCl\)）虽然由氯离子（\(Cl^-\)）和钠离子（\(Na^+\)）构成，但氯化钠不再保持氯和钠的性质，因此氯化钠作为一种新物质，是纯净物。（毕竟你也不想吃一口盐等价于加一口钠吧。）
  • 只由一种物质构成的物质是纯净物（\(\text {pure\ substance}\)）。纯净物可以用单个化学式表示，如液氧（\(O_2\)）、五氧化二磷（\(P_2O_5\)）等。

空气成分及其作用

气体类型 性质 用途
氧气（\(O_2\)） 无色无味；密度大于空气；不易溶于水；化学性质比较活泼，支持燃烧 燃烧、呼吸、医疗急救、炼钢、气焊、航空航天等
氮气（\(N_2\)） 无色无味；密度略小于空气；难溶于水；化学性质不活泼，不支持燃烧 作保护气（防腐）、液氮冷冻治疗、显示超导性能\(^*\)
稀有气体 无色无味；化学性质很不活泼；通电时能发出不同颜色的光（这是物理性质） 霓虹灯、闪光灯、航标照明灯等\(^{\#}\)
二氧化碳（\(CO_2\)） 敬请期待… 敬请期待…

请注意“不易”和“难”的区别，考试绝对会抠字眼！

\(*\)超导体是指在某一温度以下，兼具绝对零电阻和完全抗磁性两个独立特性的超级导体。简单来说，就是这些超导体的电阻绝对为零，电流在传输过程中没有任何损耗，是不多见的理想材料之一。超导体对温度限制很严格，液氮的沸点是\(-196\degree C\)，也才能刚刚满足某些超导材料的临界温度。在临界温度以下，超导体可以悬浮在其它导体之上，并具有绝对零电阻。
\(\#\)一般来说，汽车大灯中充入了氙气（\(Xe\)），使其发出的光具有穿透力和强度；氢气（\(H_2\)）的密度比空气低，因而氢气球一松手就会飘到天空上。但是氢气易爆，因此一般在气球中充入氩气（\(Ar\)），同样能达到效果。

知识拓展：判别气体的密度

空气的平均相对分子质量是\(29\)，因而气体密度的判别可以看它的相对分子质量（着啥急，后面讲）。如果其相对分子质量小于\(29\)，则说明密度比空气小；反之密度比空气大。

氮气的相对分子质量为\(28\)，略小于\(29\)，因此密度略小于空气。

保护大气环境

这里用知识点的方式简单带过一下。

  • 属于空气污染物的有：可吸入颗粒物（\(PM_{10}\)）；细颗粒物（\(PM_{2.5}\)）；二氧化硫（\(SO_2\)）；一氧化碳（\(CO\)）；二氧化氮（\(NO_2\)）；臭氧（\(O_3\)）等。
    注意：
    • 如果有些题目中提到“氮的氧化物”（\(NO_x\)），也算对。
    • 二氧化碳不算空气污染物！二氧化碳不算空气污染物！！二氧化碳不算空气污染物！！！
  • 了解空气质量指数（\(\text {air quality index, AQI}\)）和空气质量评级。质量指数越高，说明空气污染越严重。
  • 保护大气环境的几种措施，这里就不说了，就看各位生物课有没有好好听课了。

课题\(2\)：氧气（\(\text {oxygen}, O_2\)）

氧气的物理性质

  • 密度比空气大。
  • 不易溶于水。在室温下，\(1L\)水能溶解约\(30mL\)氧气。
  • 在标准状况下\(^*\)，氧气的沸点是\(-183\degree C\)，熔点是\(-218.8\degree C\)。液氧和固态氧气都是淡蓝色。

氧气的化学性质

【实验】氧气的可燃性

步骤 现象 结论
将带火星的木条插入装满氧气的集气瓶内 木条复燃 氧气支持燃烧

由此推出：

步骤 现象 结论
将带火星的木条插入集气瓶内 木条复燃 集气瓶内盛有氧气

【实验】碳在氧气中燃烧

步骤说明：用坩埚钳夹取一块木炭，在空气中点燃，观察现象；点燃后伸入盛有氧气的集气瓶内，观察现象。

现象
碳在空气中燃烧 持续红热，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体
碳在氧气中燃烧 剧烈燃烧，发出白光，放出大量热，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体

注：有的同学可能有疑问，说为什么不能直接写“二氧化碳”，非要说“能使澄清石灰水变浑浊的气体”呢？
因为这里填的是现象，是你能通过感官直接感受到的。你能看出来碳燃烧生成的就是二氧化碳吗？当然不行。所以你需要一个能证明它是二氧化碳的现象，即澄清石灰水变浑浊了。

实验表明，碳在氧气中燃烧，生成二氧化碳（\(CO_2\)）等气体，并放出大量热。

\[碳+氧气\stackrel {点燃} {\longrightarrow}二氧化碳 \]

\[C+O_2\stackrel {点燃} {\longrightarrow}CO_2 \]

注：这里说“等”是因为碳还可能和氧不充分燃烧生成一氧化碳（\(CO\)），在第六单元将会学到。

【实验】硫在氧气中燃烧

步骤说明：在燃烧匙中放入少量硫，在空气中点燃，观察现象。点燃后伸入盛有氧气的集气瓶中，观察现象。

现象
硫在空气中燃烧 出现淡蓝色火焰，放热不明显
硫在氧气中燃烧 剧烈燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，放热，生成一种有刺激性气味的气体

实验表明，硫在氧气中燃烧，生成一种有刺激性气味的二氧化硫（\(SO_2\)）气体，并放热。

\[硫+氧气\stackrel {点燃} {\longrightarrow}二氧化硫 \]

\[S+O_2\stackrel {点燃} {\longrightarrow}SO_2 \]

注：该实验需在通风橱中完成。主要是因为二氧化硫太难闻了（手动狗头）。如果各位不信，可以从自家的硫磺皂上研磨下来一些粉末，就是硫单质。在空气里点燃，烧一段时间后你就会明白了。

【实验】铁在氧气中燃烧

步骤说明：把两根光亮的细铁丝弯成螺旋状。取一根在酒精灯上烧成红热，观察现象。另一根在下端系上火柴，点燃火柴， 待火柴快燃尽时， 伸入盛有氧气的集气瓶中（瓶内预先放一些水），观察现象。【煮啵自己拍的视频】

本实验需要注意：

  • 光亮：防止表面的铁锈或铁的氧化物阻止反应。
  • 螺旋状：增大铁丝与氧气的接触面积，使反应更充分。
  • 在下端系上火柴：引燃铁丝用的。
  • 待火柴快燃尽时：刚视频里应该也讲了，火柴燃烧也会消耗氧气，可能使得铁丝的反应不明显。
  • 瓶内预先放一些水：防止高温熔融物溅落，使集气瓶炸裂。同时起到冷却的作用。
现象
铁在空气中燃烧 红热，但不燃烧
铁在氧气中燃烧 剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体

实验表明，铁在氧气中燃烧，生成黑色的四氧化三铁（\(Fe_3O_4\)）固体，并放热。

\[铁+氧气\stackrel {点燃} {\longrightarrow}四氧化三铁 \]

\[Fe+O_2\stackrel {点燃} {\longrightarrow}Fe_3O_4 \]

【拓展实验】镁在氧气中燃烧；铜在氧气中燃烧

  • 氧气的化学性质比较活泼。
    • 可燃物在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈。
    • 某些物质在空气中无法燃烧，但在氧气中可燃。
  • 物质在空气中燃烧，实际上是在与其中的氧气发生反应。
    因为空气中氧气含量较低，所以可燃物在空气中燃烧不如在氧气中剧烈。

化合反应和氧化反应

  • 由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应称为化合反应（\(\text {combination reaction}\)）。它是化学四大基本反应类型之一。
  • 物质与氧气发生的反应属于氧化反应（\(\text {oxidation reaction}\)）。它不是化学四大基本反应类型之一。
    • 剧烈氧化会放热、发光，如物质在氧气中燃烧。
    • 缓慢氧化则进行得很慢，甚至不容易被察觉，如发酵、呼吸、腐烂等。

课题\(3\)：制取氧气

在很长的一段初学时间里，本课题将会作为最最最最最最重点的实验课题，在各类大考小考中压轴出场。

工业制氧—分离空气法

工业上，人们通过降低温度和加压的方法，使空气液化。然后升温。由于液氮的沸点比液氧低，从而更早地汽化，剩下的液体就主要是氧气了。把氧气加压后密封在钢瓶中，可以节省很大一部分体积。

固固加热型和固液常温型反应装置

观察以下两个装置，猜测它们分别适用于怎样的反应？

第一种装置适用于仅固体参与反应、且需要加热的反应类型，称为固固加热型反应装置；第二种装置（试管可换为烧瓶；长颈漏斗可换为分液漏斗、注射器，也可直接去除）适用于固体和液体在常温环境下参与反应，称为固液常温型反应装置。二者各有适用场合。

三种固液常温型装置的好处

  • 试管（烧瓶）+单孔橡胶塞+导管：装置简单，节省药品。
  • 长颈漏斗+试管（烧瓶）+双孔橡胶塞+导管（图）：便于添加液体药品。
    注意：为了保证反应气体不通过长颈漏斗逸出，需要将长颈漏斗伸入管内液面下方，形成液封。
  • 分液漏斗（注射器）+试管（烧瓶）+双孔橡胶塞+导管：便于控制液体药品滴加速率，控制反应速率。

以后还会学习更多类型的反应装置，但这是两种最基本的装置，务必掌握。

收集气体的方法

通常来说，收集气体有三种方法：排水法、排空气法和万能收集瓶法。下面分别讲述三种方法。

排水法

  • 条件：所收集的气体不易（难）溶于水，且不与水中任何成分发生化学反应。
  • 操作：如图，将导管放在瓶下方，气体会自发上浮并排走集气瓶内的水。若水面出现大气泡连续均匀冒出，则说明气体集满。集满后，不要着急，先用玻璃片盖住集气瓶口，再将瓶拿出水面。（目的：防止气体扩散到空气中。）
  • 气体性质：纯净但潮湿。

排空气法

  • 向下排空气法
    • 条件：气体密度比空气小，且不与空气中任何成分发生化学反应。
    • 操作：如图，将导管伸入集气瓶内，气体就会自发飘在集气瓶顶端，并渐渐把瓶内空气排出。若要验满，需要根据收集气体的性质做出不同操作。集满后，立即盖上玻璃片。
    • 气体性质：不太纯净但干燥。
  • 向上排空气法
    • 条件：气体密度比空气大，且不与空气中任何成分发生化学反应。
    • 操作：如图，将导管伸入集气瓶内，气体就会自发沉在集气瓶底部，并渐渐把瓶内空气排出。若要验满，需要根据收集气体的性质做出不同操作。集满后，立即盖上玻璃片。
    • 气体性质：不太纯净但干燥。

万能收集瓶法

先认识一下万能收集瓶。

  • 甲图用法：“大长小短”。
    • 如果气体密度比空气大，气体从\(a\)口进，空气从\(b\)口出。原因可自行理解。
    • 如果气体密度比空气小，气体从\(b\)口进，空气从\(a\)口出。原因亦可自行理解。
  • 乙图因为倒置，所以“大短小长”。
  • 丙图中，无论气体密度大小，因为瓶内是水，所有气体密度都比水小，都从\(f\)口进，水从\(e\)口出。

我曾经有一段时间很不理解，为什么在甲图中气体一定从\(a\)口进，而不是\(b\)口。气体密度大嘛，肯定会把空气压下去的呀，空气自然就从\(a\)口出去了。后来自己做了一个，才明白。画个图，假设现在气体已经快要集满。

看见了吧，下面那一点气体排不出去了，出现了一种诡异的平衡状态！当你抽出导管后，里面的空气就不纯了。
丙图也是一样的道理，里面可能有水残留。

另外，甲乙两图都可以收集气体，唯一区别是抽掉导管后，甲图更适用于密度大的，而乙图适用于密度小的。（如果颠倒过来，气体不就跑了吗？）

三种收集方法各有利弊，应该根据气体的性质选择合适的方法。

【学生实验】高锰酸钾（\(KMnO_4\)）制氧气

步骤说明：

  1. 连接装置，检查装置气密性（很好检查吧）。
  2. 向试管中装入适量高锰酸钾，在试管口放一团棉花。集气瓶装满水，用玻璃片盖住倒置在装有水的水槽中。
  3. 将试管固定在铁架台上。
  4. 点燃酒精灯，加热！
    方法指导：高锰酸钾分解需要较高的温度，酒精灯加热需要一些时间。有的实验会改用酒精喷灯，其原理是将酒精雾化再喷出点燃，温度可达到\(900-1000\degree C\)。
  5. 当导管口放出的气泡连续均匀时，将导管口伸入集气瓶内，用排水法收集一瓶氧气。（排空气法也可以。这里应该向上还是向下呢？）
  6. 导管离开水面。盖住玻璃片，并将集气瓶拿出水槽。
  7. 熄灭酒精灯。（为什么先离开水面后熄灭酒精灯？）

我们取每一个步骤中的关键字，组成“查”“装”“定”“点”“收”“离”“熄”，谐音“茶庄定点收利息”便于记忆。

实验基本注意事项：

  • 在试管口放一团棉花：防止加热时试管内的粉末状物质进入导管。（一定写“粉末状物质”！不能写高锰酸钾。）
  • 试管略向下倾斜，防止冷凝水回流到【热】试管底部炸裂试管。（一个字都不能少！）
  • 酒精灯加热时，先使试管均匀受热，然后对准药品部位集中加热。
  • 待导管口放出的气泡连续均匀：高锰酸钾分解出的氧气会先把导管里的空气排尽，因此开始通出的氧气不纯。一定要等到气泡连续均匀再收集，就可以保证集气瓶内基本是氧气。
  • 导管先移走（离开水面），再熄灭酒精灯：酒精灯熄灭后，内部气体迅速冷却，气压降低，大气压会把水压入导管。所以，这一步的作用是防止水槽中的水倒吸入试管，使试管因骤冷而炸裂。同时，气压降低还可能使集气瓶内的氧气倒吸回导管，使氧气不纯或不足量。后一个考的不多，前一个务必记住！

其它注意事项：

  • 药品要平铺在试管底部，使药品均匀受热。
  • 试管内的导管稍稍伸出橡皮塞即可，便于试管内气体排出。
    解释：如图，有一部分气体堵在两侧，若混入新制成的氧气，可能导致制得的氧气不纯。
  • 铁夹夹在距管口约\(\frac 1 3\)处，更有利于药品加热（不成文的规矩，考试一般不考）。
  • 使用排空气法收集氧气时，导管口尽量伸到试管底部。
    无奖竞猜：如果希望暂存氧气，则需要将集气瓶（正放 / 倒放）。
  • 使用排水法收集氧气时，导管刚伸入集气瓶即可。否则，水不易排出。原理同万能瓶的使用问题。

实验原理：

暗紫色的高锰酸钾固体受热分解为锰酸钾、二氧化锰和氧气。

\[高锰酸钾\stackrel {加热} {\longrightarrow}锰酸钾+二氧化锰+氧气 \]

\[KMnO_4\stackrel {\triangle} {\longrightarrow}K_2MnO_4+MnO_2+O_2 \]

知识拓展：高锰酸钾并不高

高锰酸钾和锰酸钾相比，明明少了一个钾，怎么反而更“高”了呢？原来，它们的命名方法是这样的：

  • 常见的“根”（离子或原子团）包含高锰酸根（\(MnO_4^{1-}\)）和锰酸根（\(MnO_4^{2-}\)）。
  • 由于它们呈酸性，且有锰元素和钾元素，因此两者名字里都有“锰酸钾”。
  • 科学家为了区分这两种物质，将锰元素的化合价高的那个定为“高锰酸钾”。以后会学到，\(KMnO_4\)中\(Mn\)是\(+7\)价，另一个则是\(+6\)价，因此得名。

氧气的检验和验满：

  • 氧气的检验：将带火星的木条放入集气瓶中，若木条复燃，则瓶内盛有氧气。
  • 氧气的验满：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则氧气已满。
    特别地，如果你使用排水法收集氧气，则如果集气瓶口冒出大量气泡，也证明氧气已集满。

【学生实验】过氧化氢（\(H_2O_2\)）制氧气

步骤说明：

  1. 检查装置气密性。
  2. 向锥形瓶中放入适量二氧化锰（\(MnO_2\)）。
  3. 塞好带有长颈漏斗和导管的橡皮塞。
  4. 向长颈漏斗中加入过氧化氢溶液。
    方法指导：过氧化氢在二氧化锰的催化下，放出大量气泡并膨胀。建议少量多次添加过氧化氢溶液，一次加太多的话后果自负哦！
  5. 用排水法或排空气法收集氧气。

实验原理：

无色透明的过氧化氢溶液（可用于消毒、防腐）分解放出氧气，同时生成水。在二氧化锰的催化下，反应速率大大加快。

\[过氧化氢\stackrel {二氧化锰} {\longrightarrow}水+氧气 \]

\[H_2O_2\stackrel {MnO_2} {\longrightarrow}H_2O+O_2 \]

催化剂

探究二氧化锰的催化作用：

现象
实验\((1)\) 木条不复燃
实验\((2)\) 反应剧烈，木条复燃
实验\((3)\) 反应依旧剧烈，每次木条都复燃

过氧化氢在常温下分解极其缓慢，短时间内用木条根本检验不出来。但是，二氧化锰就像运动会上的啦啦队，使化学反应速率大大加快。而且，二氧化锰好像永远也用不完。

其实，如果你真的把反应前后的二氧化锰收集起来，洗净、干燥、称重，会发现它的质量几乎没变。定量实验已经证明了这一点。不仅质量没变，化学性质也没变，甭管来多少次过氧化氢，它都照样加速反应。

我们将在化学反应中能改变其他物质的反应速率，同时自身的质量和化学性质不发生变化的物质叫做催化剂（\(\text {catalyst}\)）。

注意：

  • 一个反应中可能有多个催化剂。如过氧化氢制氧气中，氧化铜\(CuO\)、氧化铁\(Fe_2O_3\)甚至红砖（对，就是搬砖的那个砖头）都可以作催化剂。同样的，一个物质在这个反应中能做催化剂，在另一个反应中不一定能。
  • 催化剂改变化学反应速率，既可能加快也可能减慢哦。
  • 催化剂与生成物的质量和反应是否能发生无关。
  • 催化剂在反应过程中的质量或化学性质可能改变，但反应前后一定不变。

分解反应

和高锰酸钾、过氧化氢制氧气一样，由一种反应物生成两种或两种以上物质的反应，叫做分解反应（\(\text {decomposition reaction}\)）。它是化学四大基本反应类型之一。

自己看看吧，不难但是考试可能会考。

近几年化学考试竟然都开始考我国的各个科研工作者了，真是紧跟时代潮流啊。相信化学老师会讲的，各位记一记“人物—领域”的对应关系即可，毕竟著名的科研工作者也没那么多。

跨学科实践活动\(1\)：微型空气质量“检测站”的组装与使用

随便看看吧。自己看看，除了密度计（因为考试会重点考察），物理的跨学科专题讲过吗？可能最重视的就是语文的综合性学习了吧（也是因为考试要考啊）。

恭喜！你已经学完了化学组需要你预习的部分，而且是远比预习更精细的学习！现在为自己鼓掌吧！

后面肯定还是会更新的，只不过更新的速度可能就要慢一点了。加油！祝你化学马到成功。

posted @ 2025-07-11 22:46  寂—作业逆行者  阅读(267)  评论(0)    收藏  举报