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国际上规定,1mol粒子集体所含的粒子数与0.012kg12C中所含的碳原子数相同,约为6.02×
1023。
把1mol任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数,符号为NA,通常用6.02×
1023mol-1表示。
物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数(N)之间存在着下述关系:
n==N/NA
作为物质的量的单位,mol可以计量所有微观粒子(包括原子、分子、离子、原子团、电子、质子、中子等)。
1mol不同物质中所含的粒子数是相同的,但由于不同粒子的质量不同,1mol不同物质的质量也不同。
1mol任何粒子集合体都含有6.02×
1023个粒子;
而1mol任何粒子或物质的质量以克为单位时,其数值都与该粒子的相对原子质量或相对分子质量相等。
单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量。
摩尔质量的符号为M,常用的单位为g/mol(或g·
mol-1)。
物质的量(n)、质量(m)和摩尔质量(M)之间存在着下述关系:
n==m/M
学与问
24.5gH2SO4的物质的量是多少?
1.50molNa2CO3的质量是多少?
二、气体摩尔体积
在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。
单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积,符号为Vm,常用的单位有L/mol(或L·
mol-1)
Vm==V/n
气体的摩尔体积的数值不是固定不变的,它决定于气体所处的温度和压强。
例如,在0℃和101kPa(标准状况)的条件下,气体摩尔体积约为22.4L/mol;
在25℃和101kPa的条件下,气体摩尔体积约为24.5L/mol。
三、物质的量在化学实验中应用
使用物质的量浓度来表示单位体积溶液里所含溶质B的物质的量,也称为B的物质的量浓度,符号为cB。
物质的量浓度可表示为:
cB==nB/V
物质的量浓度常用的单位为mol/L(或mol·
L-1)。
如果1L溶液中含有1mol溶质,这种溶液中溶质的物质的量浓度就是1mol/L。
我们知道了物质的量与质量的关系,以及用物质的量和溶液体积来表示溶液的组成,就可以在实验室配制一定物质的量浓度的溶液了。
在实验室里,我们可以直接用固体或液体试剂来配制一定物质的量浓度的溶液。
实验1—5一定物质的量浓度的溶液的配制
1.为什么要用蒸馏水洗涤烧杯,并将洗涤液也注入容量瓶?
2.如果将烧杯中的溶液转移到容量瓶时不慎洒到容量瓶外,最后配成的溶液中溶质的实际浓度比所要求的大了还是小了?
3.你是用什么仪器称重NaCl固体的?
如果是托盘天平,你称量的质量是多少?
与计算量一致吗?
为什么?
1.以硫酸为例,讨论不同浓度的溶液在性质上可能会出现什么差异。
2.如果将5ml浓硫酸稀释为20ml的稀硫酸,得到的稀硫酸与原浓硫酸中所含H2SO4的物质的量相等吗?
能说出你的理由吗?
在用浓溶液配制稀溶液时,常用下面的式子计算有关的量:
C(浓溶液)·
V(浓溶液)==C(稀溶液)·
V(稀溶液)
在稀释浓溶液时,溶液的体积发生了变化,但溶液中溶质的物质的量不变,即在溶液稀释前后,溶液中溶质的物质的量相等。
归纳与整理
一、混合物的分离和提纯
分离和提纯的方法
分离的物质
应用举例
过滤
从液体中分离出不溶的固体物质
蒸发
蒸馏
萃取
二、离子的检验
离子
检验试剂
实验现象
化学方程式(以两种物质为例)
SO42-
CO32-
三、物质的量及物质的量浓度
物质的量表示含有一定数目粒子的集合体。
物质的量的单位是摩尔。
物质的量(n)、气体体积(V)和气体摩尔体积(Vm)之间的关系为:
n==V/Vm
物质的量浓度是以单位体积溶液里所含溶质的物质的量来表示溶液组成的物理量。
在实验室中,配制一定物质的量浓度的溶液,可以用固体直接配制,也可以将浓溶液稀释成稀溶液。
将浓溶液配制成稀溶液时,常采用下面的关系式计算有关的量:
第二章化学物质及其变化
第一节物质的分类
一、简单分类法及其应用
1.请尝试对你所学过的化学物质和化学反应进行分类,并与同学交流。
2.请从其他方面收集一些应用分类法的例子,讨论对它们进行分类的目的和意义。
实践活动
1.请在图2—3的方框内填上具体的化学物质,进一步体会树状分类法的应用。
如果你对分类法有兴趣,还可以查找资料或与同学合作,为石油加工后的产物或用途制作一张树状分类图。
2.请你选择你熟悉的化学物质,制作一张交叉分类图。
3.图2—3是对物质的一种分类方法,可以帮助我们更好地认识物质的性质,找出各类物质之间的关系。
请分别以钙和碳为例,用化学方程式表示下列转化关系。
Ca→CaO→Ca(OH)2→CaCO3
C→CO2→H2CO3→CaCO3
你发现了什么规律?
你能用图来表示酸、碱、盐、氧化物之间的转化关系吗?
4.这些活动对你学习化学和学会应用分类法是否有帮助?
你是否同意掌握方法比死记硬背更有效?
二、分散系及其分类
把一种(或多种)物质分散在另一种(或多种)物质中所得到的体系,叫做分散系。
前者属于被分散的物质,称作分散质;
后者起容纳分散质的作用,称作分散剂。
请试着举出几种分散系的实例,并与同学交流。
当分散剂是水或其他液体时,如果按照分散质粒子的大小来分类,可以把分散系分为溶液、胶体和浊液。
利用丁达尔效应是区分胶体与溶液的一种常用物理方法。
第二节离子反应
一、酸、碱、盐在水溶液中的电离
在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物叫做电解质。
酸、碱、盐在水溶液中能够导电,是因为它们在水溶液中发生了电离,产生了能够自由移动的离子。
这一过程可以用电离方程式表示。
电离时生成的阳离子全部是氢离子(H+)的化合物叫做酸。
请参考酸的定义,尝试从电离的角度概括出碱和盐的本质。
二、离子反应及其发生的条件
由于电解质溶于水后电离成为离子,所以,电解质在溶液中反应实质是离子之间的反应,这样的反应称作离子反应。
实验2—1
用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子叫做离子方程式。
书写离子方程式的步骤:
实验2—2
实验2—3
酸、碱、盐在水溶液中发生的复分解反应,实质上就是两种电解质在溶液中相互交换离子的反应。
这类离子反应发生的条件是:
生成沉淀、放出气体或生成水。
只要具备上述条件之一,反应就能发生。
离子反应在混合物分离、物质提纯和鉴定,以及清除水中污染物等方面有重要意义。
请举出几个具体实例,并与同学交流。
第三节氧化还原反应
一、氧化还原反应
1.请列举几个氧化反应和还原反应的实例,讨论并交流这类化学反应的分类标准。
2.氧化反应和还原反应为什么同时发生的?
氧化反应和还原反应是同时发生的,这样的反应称为氧化还原反应。
在氧化还原反应中,某些元素的化合价在反应前后发生了变化。
因此,我们可以说物质所含元素化合价升高的反应是氧化反应,物质所含元素化合价降低的反应是还原反应。
并非只有得氧、失氧的反应才是氧化还原反应,凡是有元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应。
有电子转移(得失或偏移)的反应,是氧化还原反应。
氧化还原反应表现为被氧化的元素的化合价升高,其实质是该元素的原子失去(或偏离)电子的过程;
还原反应表现为被还原的元素的化合价降低,其实质是该元素的原子获得(或偏向)电子的过程。
1.有人说置换反应、有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应全部属于氧化还原反应。
你认为这个说法正确吗?
请说明你的理由。
2.尝试画出化合反应、分解反应、置换反应与氧化还原反应的交叉分类示意图,并例举具体的化学反应加以说明。
二、氧化剂和还原剂
氧化剂和还原剂作为反应物共同参加氧化还原反应。
在反应中,电子从还原剂转移到氧化剂,即氧化剂是得到电子(或电子对偏向)的物质,在反应时所含元素的化合价降低。
氧化剂具有氧化性,反应时本身被还原。
还原剂是失去电子(或电子对偏离)的物质,在反应时所含元素的化合价升高。
还原剂具有还原性,反应时本身被氧化。
在中学化学中,常用作氧化剂的物质有O2、Cl2、浓硫酸、HNO3、KmnO4、FeCl3等;
常用作还原剂的物质有活泼的金属单质如Al、Zn、Fe、以及C、H2、CO等。
一、物质的分类
1.分类是学习和研究化学物质及其变化的一种常用的基本方法,它不仅可以使有关化学物质及其变化的知识系统化,还可以通过分门别类的研究,了解物质及其变化的规律。
分类要有一定的标准,根据不同的标准可以对化学物质及其变化进行不同的分类。
交叉分类法和树状分类法是常用的分类方法。
2.胶体是一种常见的分散系,具有丁达尔效应。
利用丁达尔效应可以区分胶体与溶液。
二、物质的变化
1.物质之间可以发生各种各样的化学变化,依据一定的标准可以对化学变化进行分类。
化1.根据反应物和生成物的类别以及反应前后物质种类的多少
学2.根据反应中是否有离子参加
反3.根据反应中是否有电子转移
应
2.离子反应
电解质:
在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物
↓
电离:
电解质在水溶液中产生自由移动的离子的过程
酸:
阳离子全部为H+
碱:
阴离子全部为OH-
盐:
金属离子和酸根离子
离子反应:
有离子参加的一类反应
*复分解反应实质上就是两种电解质在溶液中相互交换离子的反应。
这类离子反应发生的条件是有沉淀、气体或水生成。
离子方程式:
用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子。
*意义:
不仅表示某一个具体的化学反应,而且表示同一类型的离子反应。
3.氧化还原反应
氧化还原反应的本质:
反应中有电子转移(得失或偏移)
表现为反应前后某些元素的化合价发生变化
在氧化还原反应中,氧化剂得到电子(或电子对偏向),元素化合价降低,被还原;
还原剂失去电子(或电子对偏离),元素化合价升高,被氧化。
第三章金属及其化合物
第一节金属的化学性质
我们已经知道,金属有许多共同的物理性质,像不透明、有金属光泽、易导电、易导热、有延展性等。
那么金属有哪些共同的化学性质呢?
1.举例说明金属能发生哪些化学性质。
2.图3—2是金属发生化学反应的一些照片,请分析这些反应,并写出化学方程式。
3.画出Na、Mg、Al的原子结构示意图,分析它们的原子结构有什么特点,与金属的化学性质有什么联系。
一、金属与非金属的反应
实验3—1观察金属钠
实验3—2金属钠受热后发生的变化
活泼金属在空气中易与氧气反应,表面生成一层氧化物。
有的的氧化膜疏松,不能保护内层金属,如铁表面的铁锈等;
有的氧化膜致密,可以保护内层金属不被继续氧化,如镁、铝表面的氧化层。
科学探究
金属铝受热后的变化
金属元素原子的最外层电子数较少,最外层电子容易失去,单质往往表现出还原性,当遇到氧化剂时,就会发生氧化还原反应。
因此,除了能被氧气氧化外,金属还能被氯气、硫等具有氧化性的物质所氧化,生成相应的氯化物或硫化物。
二、金属与酸和水的反应
实验3—3金属钠与水的作用
钠的密度比水的小;
它的性质非常活泼,能与水发生剧烈反应;
反应时放出热量,放出的热使钠熔化成小球;
反应后得到的溶液显碱性。
钠与水反应生成氢气。
铁不能与冷、热水反应,但能否与水蒸气反应?
请设计一套简单的实验装置,使还原铁粉与水蒸气反应。
这套装置应包括水蒸气发生、水蒸气与铁粉反应、检验产生的气体等部分。
(也可用干净的细铁丝代替还原铁粉进行实验。
)
1.如果提供给你3支试管、水槽、蒸发皿、胶塞、导管、酒精喷灯及其他必要的仪器和物品,画出你设计的装置简图。
2.有人设计了如图3—8所示的装置,用一支稍大一些的试管代替三支试管就能完成实验,想想其中的原理。
你愿不愿意试一试?
3.任选一种方案进行实验。
4.在下表中记录实验现象。
现象
△
3Fe+4H2O(g)====Fe3O4+4H2
5.小结并交流探究活动的收获。
三、铝与氢氧化钠溶液的反应
实验3—4铝与酸、碱溶液的反应
铝既能与盐酸反应,又能与NaOH溶液反应,反应都放出一种可燃性气体---氢气。
酸、碱还有盐等可直接浸蚀铝的保护膜(氧化铝也能与酸或碱反应)以及铝制品本身,因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性或咸的食物。
因为多数金属单质有较强的还原性,所以在自然界中多以化合态存在,只有极少数极不活泼的金属如金等以游离态存在。
四、物质的量在化学方程式计算中的应用
1.请你用原有知识,并结合本节所学的金属的化学性质,试着围绕金属提出一些问题。
2.把你的问题和答案分类。
3.选择你最感兴趣的一类问题和内容,去图书馆或上网查阅资料,进行研究、调查或实验。
4.写一篇关于金属的小论文,并与同学交流。
第二节几种重要的金属化合物
一、钠的重要化合物
1.氧化钠和过氧化钠
1.回忆前面做过的实验,描述氧化钠和过氧化钠的颜色、状态。
2.氧化钠与水反应和氧化钙与水反应类似,请你写出氧化钠与水反应的化学方程式。
实验3—5过氧化钠与水的作用
2.碳酸钠与碳酸氢钠
科学探究碳酸钠与碳酸氢钠的性质
碳酸钠粉末遇水生成含有结晶水的碳酸钠晶体-----水合碳酸钠(Na2CO3·
xH2O)。
碳酸钠晶体在干燥空气里容易逐渐失去结晶水变成碳酸钠粉末。
碳酸钠和碳酸氢钠虽然都属于盐类,但它们的溶液都显碱性,这就是它们可用作食用碱或工业用碱的原因。
3.焰色反应
很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色,这在化学上叫做焰色反应。
实验3—6几种金属的焰色反应
节日燃放的五彩缤纷的烟花,就是碱金属,以及锶、钡等金属化合物焰色反应所呈现的各种艳丽色彩。
二、铝的重要化合物
1.氧化铝
氧化铝难溶于水,却能溶于酸或强碱溶液中。
2.氢氧化铝
实验3—7可溶性铝盐与氨水的作用
实验3—8氢氧化铝与酸、强碱的作用
为什么常用氨水与硫酸铝溶液反应制取氢氧化铝,而不用氢氧化钠溶液呢?
三、铁的重要化合物
1.铁的氧化物
2.铁的氢氧化物
实验3—9铁的氢氧化物的制取
Fe(OH)2和Fe(OH)3都是不溶性碱,你能写出它们与酸反应的离子方程式吗?
3.铁盐和亚铁盐
(1)Fe3+的检验
实验3—10Fe3+的检验
硫酸铁等含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色,我们可以利用这一反应检验Fe3+的存在。
(2)Fe3+和Fe2+转化
氧化性较强的物质遇到还原性较强的物质时,有可能发生氧化还原反应。
Fe3+遇到较强的还原剂时,会被还原成Fe2+;
而Fe2+在较强的氧化剂的作用下会被氧化成Fe3+。
Fe2+与Fe3+在一定条件下是可以相互转化的。
实践活动铝盐和铁盐的净水作用
在某些地区,井水、河水、池塘水或雨水是生活用水的主要来源。
当水比较浑浊时,人们就向水缸中加入少量明矾,搅拌。
过一段时间,在水缸的底部会出现很多絮状不溶物,而水却变得清澈透明了。
让我们也试一试。
把混有少量泥沙的浑浊水分装在3支试管中,向其中2支试管中分别加入少量明矾、硫酸铁溶液,振荡。
把3支试管都放在试管架上静置,观察现象,进行比较。
不加试剂
加入明矾
加入硫酸铁溶液
2min
5min
第三节用途广泛的金属材料
金属材料包括纯金属和它们的合金。
合金的种类和性能与成分有关,因为各种成分是可以调节的,所以合金的种类繁多,应用极其广泛。
一、常见合金的重要应用
1.初中曾学过有关合金的一些知识,你还记得什么是合金吗?
合金有哪些优良的性能?
2.你知道合金在生活中有哪些用途吗?
举出一些例子。
1.铜合金
青铜是我国使用最早的合金。
铜合金的种类很多,除青铜外,常见的还有黄铜(含锌及少量的锡、铅、铝等)和白铜(含镍、锌及少量的锰)等。
2.钢
钢是用量最大、用途最广的合金,根据其化学成分,可分为两大类:
碳素钢和合金钢。
任选你感兴趣的关于合金的课题进行调查(以下课题供选用),完成一篇关于合金的小论文。
1.合金的性能与成分有什么关系?
改变某种合金的成分,如增加或减少某一种合金元素的含量,合金的性能会不会改变?
2.调查某种合金所具有的广泛用途,如铝合金、铁合金或铜合金等。
3.你经常使用的交通工具是什么(如自行车、汽车或火车)?
其中使用了哪些纯金属?
使用了哪些合金?
二、正确选用金属材料
某家庭准备装修窗户(计划使用10年),可供使用的材料有:
木材、钢铁、铝合金、塑钢,请你调查每种材料的性能、价格、制造或安装成本、利弊等,进行综合分析、比较,试着提出一个你认为切实可行的选择方案。
角色扮演:
是否应该停止使用铝制饮料罐
假如你是以下人员之一,对这一问题有什么看法?
请查阅资料并做准备,然后选择角色,进行活动。
可能扮演的角色:
●开采铝矿的工人
●生产铝制饮料罐的工人
●饮料公司的老板
●售货员
●消费者
●环保局的官员
●回收公司的人员
●……
考虑时可能涉及的部分因素
●铝的性质适宜制造饮料罐
●铝矿的储量较丰富
●铝废弃后会污染环境
●使用铝制饮料罐很方便
●开采铝矿会对环境造成破坏
●可以用玻璃瓶代替铝制饮料罐
●我需要工作
●可以循环使用铝制饮料罐
归纳整理
在归纳整理元素与化合物时,应注意以下几个方面:
●运用前面所学习的分类知识,尝试对所学的物质进行分类。
●对具体物质的回忆、归纳与小结:
物理性质(包括颜色、状态、硬度、水溶性、熔点,有什么特殊性质等);
化学性质(能与哪些物质发生反应,反应条件,生成物等);
组成上有什么特点,组成与性质的关系等。
●体会化学物质和化学反应的多样性。
●体会化学实验和科学探究对学习化学的重要作用。
一、金属及其化合物的化学性质
1.金属单质
金属原子的最外层电子数较少,在参加化学反应时,最外层电子容易失去,因而常常表现出一定的还原性。
请按以下线索归纳、整理金属单质的化学性质,填写表中的空白,并用化学方程式表示下列反应。
金属
Na
Al
Fe
Cu
金属原子失电子的趋势
--------------→
逐渐减弱
与氧气的作用
与水的作用
与酸的作用
与盐溶液的作用
2.请按下列线索复习钠、铝、铁及它们的化合物之间的转化关系。
(1)钠及其重要化合物
Na2O2←Na→NaOH→Na2CO3←NaHCO3
(2)铝及其重要化合物
Al→Al2O3←Al(OH)3→AlCl3
NaAlO2
(3)铁及其重要化合物
Fe3O4←Fe→FeCl2→Fe(OH)2→Fe(OH)3
FeCl3
3.归纳同类物质的性质
你可以尝试运用分类和比较的方法进一步归纳出一些规律性的知识。
建议你参考“1.金属单质”,以“金属的氧化物”“金属的氢氧化物”“盐”分块复习有关金属化合物的知识,小结每类物质的通性和每种物质的特性,认识物质之间的内在联系。
二、以金属材料的发展为例,认识化学在促进社会发展中的重要作用,体会科学、技术、社会之间的相互关系
第四章非金属及其化合物
第一节无机非金属材料的主角----硅
一、二氧化硅和硅酸
1.二氧化硅(SiO2)
地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12%,其存在形态有结晶形和无定形两大类,统称硅石。
石英晶体是结晶的二氧化硅,具有不同的晶型和色彩。
石英中无色透明的晶体就是通常所说的水晶,具有彩色环带状或层状的称为玛瑙。
沙子中含有小粒的石英晶体。
SiO2的网状结构决定了它具有优良的物理和化学性质,加上SiO2在自然界的广泛存在,从古到今都被人类广泛地应用着。
根据SiO2的存在和应用,请你分析以下问题:
SiO2具有哪些物理性质?
化学稳定性如何?
你的根据是什么?
SiO2的这些性质是由什么决定的?
将你的认识写在下面的横线上,并与同学交流。
物理性质:
。
化学稳定性:
2.硅酸(H2SiO3)
实验4—1硅酸的制取
二、硅酸盐
硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称,在自然界分布极广。
硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质,大多不溶于水,化学性质稳定。
最简单的硅酸盐是硅酸钠(Na2SiO3),可溶于水,其水溶液俗称水玻璃,是制备硅胶和木材防火剂等原料。
实验4—2硅酸钠水溶液的特性
从古到今,人类创造性地生产出几大类硅酸盐产品----陶瓷、玻璃、水泥等,它们是使用量最大的无机非金属材料。
此外,化学家还制成了其他一些具有特殊功能的含硅的物质。
三、硅单质
与碳相似,单质硅也有晶体和无定形两种。
晶体硅的结构与金刚石类似,它是带有金属光泽的灰黑色固体,熔点高(1410℃)、硬度大、有脆性,在常温下化学性质不活泼。
晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料。
第二节富集在海水中的元素---氯
一、活泼的黄绿色气体----氯气
阅读科学史话“氯气的发现与确认”,并思考:
1.从氯气的发现到确认为一种新的元素,时间长达三十多年。
你从这一史实中
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