初中化学

化学实验相关

化学标志和仪器

  • 易燃固体/液体/气体标志的区分：
    • 从数字上：气体是 2，液体是 3，固体是 4。
    • 从背景上：固体是条纹状，气体和液体是纯色。
  • 集气瓶、量筒不能加热，量筒不能反应。
  • 滴瓶上的滴管不能清洗，滴瓶不能加热。

化学试剂取用

  • 固体试剂：先将试管横放，用药匙、纸槽或镊子将试剂送入试管底部，竖立试管。
  • 液体试剂：
    • 倾倒液体时：瓶塞倒放、标签朝手心、瓶口紧挨试管口。
    • 量取液体时：量筒平放，视线对准凹液面最低处。
    • 吸取和滴加液体时：胶头滴管不能伸入试管、不能横放或倒持。
  • 酒精灯：
    • 火柴引燃，不能用一只酒精灯引燃另一只酒精灯。
    • 要用灯帽盖灭，加热用外焰。
    • 加热试管时，管内液体不能超过 1/3，试管呈 45° 角，管口不对人。先将试管在灯焰上来回移动，使其均匀受热，然后再用外焰加热。

化学试剂清洗

  • 洗净的玻璃容器内壁附着的水既不聚成水滴，也不成股流下。

元素周期表

7 横行、18 纵列，每一横行叫做一个周期，每一纵列叫做一个族（8、9、10 三个纵列共同组成一个族）。

常见物质或离子的性质

金属单质的性质

物理性质：具有金属光泽、导电性、导热性、延展性。

化学性质：

  • 与氧气发生化合反应：

    • 常温反应：\(\ce{4Al + 3O2\xlongequal\quad 2Al2O3}\)，现象为银白色固体表面逐渐变暗。

    • 加热反应：\(\ce{2Cu + O2\xlongequal\triangle 2CuO}\)，现象为红色固体表面变黑。

    • 点燃反应：\(\ce{2Mg + O2\xlongequal{点燃}2MgO}\)，现象为放热，发出耀眼白光，生成白色固体；\(\ce{3Fe + 2O2\xlongequal{点燃}Fe3O4}\)，现象为剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体。

      • 用砂纸把细铁丝磨成光亮的银白色，是为了除去细铁丝表面的杂质。
      • 将细铁丝盘成螺旋状，是为了增大细铁丝与氧气的接触面积。
      • 把细铁丝绕在火柴上，是为了引燃细铁丝，使细铁丝的温度达到着火点。
      • 待火柴快燃尽时才缓慢插入盛有氧气的集气瓶中，是为了防止火柴燃烧时消耗氧气，保证有充足的氧气与细铁丝反应。
      • 由上向下缓慢伸进盛有氧气的集气瓶中是为了防止细铁丝燃烧时放热使氧气从集气瓶口逸出，保证有充足的氧气与细铁丝反应。
      • 集气瓶里要预先装少量水或在瓶底铺上一薄层细沙，是为了防止灼热的生成物溅落使集气瓶瓶底炸裂。

  • 氢前金属（钾钙钠除外）与稀酸发生置换反应，如 \(\ce{Fe + 2H+\xlongequal\quad Fe^{2+} + H2 ^}\)，\(\ce{2Al + 6H+\xlongequal\quad 2Al^{3+} + 3H2 ^}\) 等，现象为产生气泡，（溶液变为某色）。

  • 活动性强的金属与活动性弱的金属盐溶液发生置换反应，如 \(\ce{Fe + Cu^{2+}\xlongequal\quad Cu + Fe^{2+}}\)，\(\ce{Cu + 2Ag+\xlongequal\quad 2Ag + Cu^{2+}}\) 等，现象为固体表面产生某色物质，（溶液变为某色）。

金属之最

  • 密度最小的金属：锂 Li，密度最大的金属：锇 Os

  • 硬度最大的金属：铬 Cr，硬度最小的金属：铯 Cs

  • 熔点最高的金属：钨 W，熔点最低的金属：汞 Hg

  • 地壳中含量最高的金属：铝 Al，其后依次是 铁 Fe 和 钙 Ca

    地壳中含量最高的元素前五位分别是：氧、硅、铝、铁、钙。

  • 人体中含量最高的金属：钙 Ca，其后依次是 钾 K 和 钠 Na

    人体中含量最高的元素前五位分别是：氧、碳、氢、氮、钙。

  • 导电、导热性最好的金属：银 Ag

  • 目前世界年产量最高的金属 / 使用最广泛的金属：铁 Fe

金属活动性顺序

从强到弱依次是：钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、锡、铅、（氢）、铜、汞、银、铂、金。

即：\(\underrightarrow{\ce{K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au}}\)。

另外其他一些金属的活动性顺序：

  • 镍 Ni 位于 铁 和 锡 之间；
  • 镓 Ga 和 铬 Cr 位于 锌 和 铁 之间；
  • 锰 Mn 和 钒 V 位于 铝 和 锌 之间。

合金

  • 大多数是混合物。
  • 相较于纯金属：硬度更大、熔点更低、导电性和导热性更差。
  • 常见的合金：碳素钢、锰钢、不锈钢、硬铝、黄铜、青铜、焊锡、伍德合金、K 金、钛合金等。

非金属单质的性质

氧气的性质

物理性质：无色无味，密度比空气大，不易溶于水，有助燃性。

化学性质：

  • 与单质反应生成氧化物（化合反应）。

    • 与金属单质反应。

    • 与非金属单质反应：

      • 碳在空气中燃烧红热，在氧气中剧烈燃烧，放出热量，发出白光，生成一种无色无味、能使澄清石灰水变浑浊的气体。\(\ce{C + O2\xlongequal{点燃}CO2}\)。

        木炭需要自上而下缓慢插入氧气中，目的是便于使木炭与氧气充分反应。

      • 硫在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰，在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰，生成一种无色、有刺激性气味的气体。\(\ce{S + O2\xlongequal{点燃}SO2}\)。

  • 与有机物反应：\(\ce{CH4 + 2O2\xlongequal{点燃}CO2 + 2H2O}\)，\(\ce{C2H5OH + 3O2\xlongequal{点燃}2CO2 +3H2O}\)。

    空气中氧气含量的测定实验：

    • 集气瓶中加入少量水的目的是：吸收 \(\ce{P2O5}\)、吸收热量加速装置冷却。
    • 能替代红磷的药品需满足：能在空气中燃烧、燃烧产物为固体或能被吸收的气体、只能与 \(\ce{O2}\) 反应。

碳单质的性质

物理性质：

  • 金刚石：硬度最大的物质——用于切割玻璃等；无色透明、折光性好——用作装饰品。
  • 石墨：导电性好——用作电极；有滑腻感——用作润滑剂；质软、灰黑色、有金属光泽——制铅笔芯。
  • \(\ce{C60}\)：分子构成，结构模型为球状。

化学性质：

  • 常温下化学性质稳定——制作墨汁。
  • 可燃性：充分燃烧为 \(\ce{C + O2\xlongequal{点燃}CO2}\)，不充分燃烧为 \(\ce{2C + O2\xlongequal{点燃}2CO}\)。
  • 还原性：还原氧化铜 \(\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温}2Cu + CO2 ^}\)，还原氧化铁 \(\ce{3C + 2Fe2O3\xlongequal{高温}4Fe + 3CO2 ^}\)，与二氧化碳反应 \(\ce{C + CO2\xlongequal{高温}2CO}\)。

金属氧化物的性质

  • 与还原剂反应生成金属单质，以铜为例：\(\ce{CuO + H2\xlongequal\triangle Cu + H2O}\)，\(\ce{2CuO + C\xlongequal{高温}2Cu + CO2 ^}\)，\(\ce{CuO + CO\xlongequal\triangle Cu + CO2}\)。以铁为例：\(\ce{2Fe2O3 + 3C\xlongequal{高温}4Fe + 3CO2 ^}\)，\(\ce{Fe2O3 + 3CO\xlongequal{高温}2Fe + 3CO2}\)。

  • 与稀酸反应生成盐溶液（复分解反应）：\(\ce{CuO + 2H+\xlongequal\quad Cu^{2+} + H2O}\)，\(\ce{Fe2O3 + 6H+\xlongequal\quad 2Fe^{3+} + 3H2O}\)。

  • 氧化钙和水反应：放出大量的热，\(\ce{CaO + H2O\xlongequal\quad Ca(OH)2}\)。

非金属氧化物的性质

  • 一氧化碳还原金属氧化物。
  • 一氧化碳被点燃生成二氧化碳：\(\ce{2CO + O2\xlongequal{点燃}2CO2}\)。
  • 二氧化碳被炽热的碳单质还原：\(\ce{C + CO2\xlongequal{高温}2CO}\)。
  • 二氧化碳与水反应生成碳酸、碳酸分解：\(\ce{CO2 + H2O\xlongequal\quad H2CO3}\)，\(\ce{H2CO3\xlongequal\quad CO2 ^ + H2O}\)。
  • 二氧化硫、二氧化碳与碱反应。
  • 氧化钙和水反应。

酸（氢离子）的性质

  • 使紫色石蕊溶液变红。
  • 与氢前金属单质发生置换反应。
  • 与金属氧化物发生复分解反应。
  • 酸碱中和反应，本质上是 \(\ce{H+ + OH^-\xlongequal\quad H2O}\)。
  • 与碳酸根离子反应，本质上是 \(\ce{2H+ + CO3^{2-}\xlongequal\quad H2O + CO2 ^}\)。

常见的酸

由分子构成。

物质 浓盐酸（氢氯酸） 浓硫酸
化学式 \(\ce{HCl}\) \(\ce{H2SO4}\)
颜色、状态 无色液体 无色油状液体
气味 有刺激性气味 无
特性 挥发性 吸水性、脱水性、腐蚀性
敞口放置的变化 质量减小，溶质质量分数减小（挥发性） 质量变大，溶质质量分数减小（吸水性）
用途 电镀、除锈、化工生产、胃酸的主要成分 车用电池、干燥剂、农药生产、石油精炼

  • 浓盐酸本质是 \(\ce{HCl}\) 气体的水溶液。因其具有挥发性，敞口放置时瓶口有白雾，需要密封保存。

  • 浓硫酸的吸水性是物理性质，可用作酸性和中性气体的干燥剂，且需密封保存；脱水性是化学性质，也是其腐蚀性的具体表现。

    脱水性可用黑面包实验来验证：

    在烧杯中放入少量蔗糖，用少量水调成糊状，注入浓硫酸，用玻璃棒搅拌。现象为蔗糖变黑，体积膨胀，放出大量热，放出有刺激性气味的气体。方程式如下：

    \[\begin{matrix} \ce{C12H22O11\xlongequal{\ce{H2SO4(浓)}}12C + 11H2O}\\ \ce{C + 2H2SO4(浓)\xlongequal\triangle CO2 ^ + 2SO2 ^ + 2H2O} \end{matrix} \]

  • 浓硫酸的稀释需要将浓硫酸加到水里并不断搅拌。

  • 若不慎将浓酸溅到皮肤或衣服上，应立即用大量水冲洗，然后涂上 \(3\%\sim5\%\) 的碳酸氢钠溶液。

碱（氢氧根离子）的性质

  • 使紫色石蕊溶液变蓝、无色酚酞溶液变红。

  • 酸碱中和反应，本质上是 \(\ce{H+ + OH^-\xlongequal\quad H2O}\)。

  • 与非金属氧化物（酸性气体）反应：\(\ce{2OH- + CO2\xlongequal\quad CO3^{2-} + H2O}\)，\(\ce{2OH- + SO2\xlongequal\quad SO3^{2-} + H2O}\)。

  • 与金属盐溶液反应（钾钠铵钡钙除外），如 \(\ce{2OH- + Cu^{2+}\xlongequal\quad Cu(OH)2 v}\)，\(\ce{3OH- + Fe^{3+}\xlongequal\quad Fe(OH)3 v}\)。

  • 和铵根离子反应：\(\ce{NH4+ + OH^-\xlongequal\quad NH3 ^ + H2O}\)。

    铵态氮肥不能和碱性物质混用，会降低肥效。

    检验铵盐的方法：

    • 加熟石灰混合研磨，若有刺激性气味气体产生则证明是铵盐。
    • 与氢氧化钠溶液混合加热，在试管口放置红色石蕊试纸，若变蓝则证明是铵盐。

常见的碱

由离子构成。

物质 氢氧化钠 氢氧化钙
化学式 \(\ce{NaOH}\) \(\ce{Ca(OH)2}\)
俗名 烧碱、火碱、苛性钠 熟石灰、消石灰
颜色、状态、溶解性 白色固体，极易溶于水，溶解放热 白色粉末，微溶于水
腐蚀性 强腐蚀性 腐蚀性
制法 \(\ce{Ca(OH)2 + Na2CO3\xlongequal\quad CaCO3 v + 2NaOH}\) \(\ce{CaO + H2O\xlongequal\quad Ca(OH)2}\)
用途 固体作干燥剂、化工原料、清洁剂 漂白粉、改良酸性土壤、配置波尔多液、建筑材料
  • 氢氧化钠因其极易溶于水，具有潮解性。所以其固体可以用作碱性和中性气体的干燥剂。同时其可以和 \(\ce{CO2}\)、\(\ce{SO2}\) 反应，所以需密封保存。
  • 氢氧化钙因为其能和 \(\ce{CO2}\) 反应，也需密封保存。
  • 若不慎将浓碱溅到皮肤或衣服上，应立即用大量水冲洗，然后涂上稀硼酸溶液。

碳酸根离子的性质

溶于水中时可使溶液呈碱性。

  • 与氢离子生成水和二氧化碳：\(\ce{2H+ + CO3^{2-}\xlongequal\quad H2O + CO2 ^}\)。

    可用于检验碳酸根离子。

  • 与金属阳离子生成沉淀（钾钠铵除外）：\(\ce{Ca^{2+} + CO3^{2-}\xlongequal\quad CaCO3 v}\)，\(\ce{Ba^{2+} + CO3^{2-}\xlongequal\quad BaCO3 v}\)。

  • 与铵根离子反应：\(\ce{2NH4+ + CO3^{2-}\xlongequal\quad 2NH3 ^ + H2O + CO2 ^}\)。

    铵态氮肥不能和碳酸盐混用。

常见的盐

只需知道纯碱、苏打指碳酸钠，小苏打指碳酸氢钠。

其他

  • 检验氯离子的方法：加入硝酸酸化的硝酸银溶液，\(\ce{Ag+ + Cl^-\xlongequal\quad AgCl v}\)。
  • 检验硫酸根离子的方法： 先加稀盐酸无明显现象，再加氯化钡溶液，\(\ce{Ba^{2+} + SO4^{2-}\xlongequal\quad BaSO4 v}\)。

化学与生活

化学材料

  • 金属材料：纯金属、合金。

  • 三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维。

    塑料分为热固性塑料和热塑性塑料。前者不能热修补，后者可以。

    热固性塑料：酚醛塑料（电木）、脲醛塑料（电玉）等。

    热塑性塑料：聚乙烯、聚氯乙烯（有毒）等。

  • 天然有机高分子材料：天然纤维（棉、麻、丝、毛）、天然橡胶。

  • 无机非金属材料：玻璃、陶瓷、水泥等。

  • 复合材料：玻璃钢、钢筋混凝土、碳纤维。

合成纤维强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀，但是吸水性和透气性较差；天然纤维的吸水性和透气性好，但易起褶皱。

鉴别合成纤维和天然纤维主要采用取样，灼烧闻气味的方法。

化学肥料

  • 氮肥：壮叶。用于治疗叶片发黄、枝叶细小。主要有尿素、氯化铵、碳酸氢铵、硝酸铵等。
  • 磷肥：壮果。用于治疗植株矮小、果实发育不良、叶片呈紫红色。可增强植物的抗寒、抗旱能力。主要有磷酸钙等。
  • 钾肥：壮茎。用于治疗茎秆细软、易倒伏、叶片边缘发黄或有褐斑。可增强植物的抗病虫害能力。主要有草木灰（碳酸钾）、硫酸钾、氯化钾等。
  • 复合肥：主要有硝酸钾、磷酸二氢铵（\(\ce{NH4H2PO4}\)）。

化学与健康

  • 六大营养物质：糖类、油脂、蛋白质、维生素、水、无机盐。
  • 常量元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、氯、钾、钙、钠、镁。
  • 元素对人体健康的影响：
    • 缺钙：儿童佝偻病、影响身高、骨质疏松，老年人骨质疏松、易骨折。
    • 缺钾：肌无力、心率失常、影响肾功能。
    • 缺钠：低血压、肌肉痉挛。钠摄入过多：高血压、增加心血管疾病的风险。
    • 缺铁：贫血。
    • 缺碘 / 碘摄入过多：甲状腺肿大。
    • 缺氟：龋齿。氟摄入过多：氟斑牙、氟骨症。
    • 缺锌：食欲不振、智力低下等。

常见实验

制取氧气

高锰酸钾制氧气 / 氯酸钾制氧气

  • 高锰酸钾制氧气时试管口放棉花：防止高锰酸钾粉末进入并堵塞导管。
  • 试管口略微向下倾斜：防止冷凝水倒流使试管炸裂。
  • 先撤导管再撤酒精灯：防止冷水回流入试管使试管炸裂。

过氧化氢制氧气

  • 长颈漏斗末端插入液面以下：形成液封防止气体逸散。
  • 分液漏斗作用：可控制反应速率。
  • 多孔隔板（羽毛球）作用：可控制反应随时开始与停止。

检验 / 验满

  • 向上排空气法：带火星的木条在瓶口若复燃则满。
  • 排水法：水完全从集气瓶排出时则满。

制取二氧化碳

  • 不能用稀硫酸代替稀盐酸：会生成 \(\ce{CaSO4}\) 微溶物阻碍继续反应。
  • 不能用浓盐酸代替稀盐酸：浓盐酸具有挥发性，会使得制得的二氧化碳含有较多氯化氢气体杂质。
  • 不能用其他碳酸盐代替大理石：粉末状且易溶于水的碳酸钠、碳酸氢钠反应速率过快，其他难溶于水的碳酸盐较不常见。
  • 验满：用燃着的木条在瓶口若熄灭则满。（不能用于检验）
  • 检验：若澄清石灰水变浑浊则为二氧化碳。（原理：\(\ce{Ca(OH)2 + CO2\xlongequal\quad CaCO3 v + H2O}\)）

除杂相关

原则

  • 不能引入新的杂质。
  • 只能与杂质反应。
  • 一般先除杂、再干燥。若用加热法除杂，则干燥在前。干燥剂只能与水反应。

气体酸碱性

气体的酸碱性指的是其水溶液的酸碱性。

  • 酸性气体：\(\ce{CO2}\)，\(\ce{HCl}\)，\(\ce{SO2}\) 等；
  • 中性气体：\(\ce{O2}\)，\(\ce{N2}\)，\(\ce{H2}\)，\(\ce{CO}\)，\(\ce{CH4}\)，稀有气体等；
  • 碱性气体：\(\ce{NH3}\) 等。

常见试剂

盛放在洗气瓶中的液体试剂：

  • 水：可除去易溶性气体，如 \(\ce{HCl}\)、\(\ce{NH3}\) 等。
  • 氢氧化钠溶液：可吸收酸性气体，如 \(\ce{CO2}\)、\(\ce{HCl}\) 等。
  • 饱和碳酸氢钠溶液：可吸收二氧化碳中混有的酸性气体，如 \(\ce{HCl}\)、\(\ce{SO2}\) 等。
  • 浓硫酸：可吸收水和碱性气体，即 \(\ce{H2O}\)、\(\ce{NH3}\) 等。同时可以干燥酸性和中性气体。

盛放在 U 形干燥管、球形干燥管中的固体试剂：

  • 碱石灰（生石灰和氢氧化钠的混合物）：可吸收水和酸性气体，即 \(\ce{H2O}\)、\(\ce{CO2}\)、\(\ce{HCl}\) 等。同时可以干燥碱性和中性气体。
  • 无水氯化钙：可吸收水和碱性气体，即 \(\ce{H2O}\)、\(\ce{NH3}\) 等。同时可以干燥酸性和中性气体。

盛放在加热的硬质玻璃管中的固体试剂：

  • 灼热氧化铜：可吸收还原性气体，即 \(\ce{H2}\)、\(\ce{CO}\)。
  • 灼热铜网：可吸收 \(\ce{O2}\)。

特殊地，注意其中三大干燥剂：浓硫酸、无水氯化钙、碱石灰。前两者不能干燥碱性气体，第三者不能干燥酸性气体。

多功能瓶相关

  • 排水法收集气体：长进短出。
  • 排空气法收集气体：对于密度比空气大的气体长进短出，密度比空气小的气体短进长出。若倒放则相反。
  • 用作洗气瓶：液面位于瓶中一半处，长管进入液体底部，短管位于瓶口附近，长进短出。
  • 除杂并收集气体：长进长出，液体试剂被排至烧杯内，最后收集的气体保存在多功能瓶中。
  • 测量气体体积：液面位于瓶中一半处，长管进入液体底部，短管位于瓶口附近，短进长出。若气体能溶于水或与水反应则需用植物油隔开。

尾气处理

  • 酒精灯点燃：一般用于 \(\ce{CO}\)。
  • 气球收集：万能方法。
  • 溶液吸收：一般用于易溶于水或能与试剂反应的气体，如 \(\ce{CO2}\)、\(\ce{SO2}\)、\(\ce{NH3}\)、\(\ce{HCl}\) 等。倒放的漏斗为了防止水的倒吸。

金属冶炼

还原氧化铜、氧化铁

一氧化碳早出晚归，酒精喷灯迟到早退，处理尾气的酒精灯始终就位。

  • 先通一氧化碳的原因是排净装置内空气，防止一氧化碳不纯导致爆炸。
  • 晚退一氧化碳的原因是防止金属单质重新被氧化。

另外，实验室模拟炼铁时，石灰石的作用是除去铁矿石中不能被利用的矿物（如二氧化硅）。

生铁和钢的区别

类别 含碳量 / % 含杂质（硫、磷等） 机械性能 机械加工
生铁 \(2\sim4.3\) 多 硬而脆 可铸不可锻
钢 \(0.03\sim2\) 少 硬而韧、有弹性 可铸可锻

金属冶炼方式

  • 利用三大还原剂将金属氧化物还原成金属单质。
  • 电解熔融金属氧化物生成金属单质，如 \(\ce{2Al2O3\xlongequal[冰晶石]{通电}{4\,Al} + 3O2 ^}\)、\(\ce{MgCl2\xlongequal{通电}Mg + Cl2 ^}\)。
  • 极少数不稳定的金属氧化物加热分解，如 \(\ce{2HgO\xlongequal\triangle 2Hg + O2 ^}\)。

其他

  • 微型实验装置：节省试剂。
  • 常见放热的反应：所有的燃烧反应、活泼金属与酸反应、所有的酸碱中和反应。
    常见溶解放热的物质：浓硫酸、氢氧化钠、生石灰。
  • 常见吸热的反应：大多数分解反应、大多数反应条件为 “高温” 的反应、铵盐和碱性物质的反应。
    常见溶解吸热的物质：硝酸铵、氯化铵。
  • 玻璃棒的作用：
    • 过滤或配制溶液时起引流作用。
    • 溶解或蒸发时起搅拌作用，可加速溶解或使其受热均匀。

溶液相关

溶解吸放热

通常会引起容器内压强变化。

  • 溶解吸热：硝酸铵。
  • 溶解放热：氢氧化钠、浓硫酸。
  • 不明显：氯化钠。

溶解度

  • 与溶解性关系：（\(S\) 为 20℃ 时的溶解度）
    • \(S<0.01\,\rm g\)：难溶
    • \(0.01\,{\rm g}\le S<1\,\rm g\)：微溶
    • \(1\,{\rm g}\le S<10\,\rm g\)：可溶
    • \(S\ge10\,\rm g\)：易溶
  • 饱和溶液的溶质质量分数和溶解度有关，为 \(\dfrac S{S+100\,\rm g}\)。
  • 一般物质的溶解度随温度升高而升高，但气体和氢氧化钙等除外。

结晶

  • 溶解度随温度变化明显的物质采用降温结晶提纯，如硝酸钾；
  • 溶解度随温度变化不明显的物质采用蒸发结晶提纯，如氯化钠。
    • 蒸发结晶时，蒸发皿底部有较多晶体析出时停止加热。
posted @ 2025-04-20 12:45  Laoshan_PLUS  阅读(230)  评论(0)    收藏  举报