上册
引言
第一章 从实验学化学
第一节 化学实验基本方法
一、化学实验安全
1. 遵守实验室规则。
2. 了解安全措施。
3. 掌握正确的操作方法。
4. 重视并逐步熟悉污染物和废弃物的处理方法。
思考与交流
根据你做化学实验和探究活动的经验，想一想在进行化学实验和探究时应注意哪些安全问题。将注意事项写在不同的卡片上，与小组同学讨论，并归纳总结，在班上交流。选择使你留下深刻印象的事故作为例子，分析引发安全事故的主要原因。你认为主要的教训是什么？
二、混合物的分离和提纯
思考与交流
你知道沙里淘金吗？淘金者是利用什么性质和方法将金子从沙里分出来的？如果有铁屑和沙的混合物，你能用什么方法将铁屑分离出来。
1． 过滤和蒸发
实验1—1 粗盐的提纯
实验1—2
思考与交流
（1）如果要除去粗盐中含有的可溶性杂质CaCl2、MgCl2及一些硫酸盐，按下表所示顺序，应加入什么试剂？可参考资料卡片中相应物质的溶解性。
| 杂质 | 加入的试剂 | 化学方程式 |
| 硫酸盐 | ||
| MgCl2 | ||
| CaCl2 |
2. 蒸馏和萃取
对于液态混合物，还可以利用混合物中各组分的沸点不同，用蒸馏的方法除去易挥发、难挥发或不挥发的杂质。
实验1—3 水的蒸馏
利用物质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把物质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来，这种方法叫做萃取。将萃取后两种互不相溶的液体分开的操作，叫做分液。分液常用分液漏斗。
实验1—4 萃取及分液漏斗的使用
第二节 化学计量在实验中的应用
一、物质的量的单位---摩尔
物质的量是一个物理量，它表示含有一定数目粒子的集合体，符号为n。物质的量的单位为摩尔，简称为摩，符号为mol。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
学与问
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？
思考与交流
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 |
| 离子 | 检验试剂 | 实验现象 | 化学方程式（以两种物质为例） |
| SO42- | |||
| CO32- |
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）、质量（m）和摩尔质量（M）之间存在着下述关系：
n==m/M
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。
cB==nB/V
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：
C（浓溶液）·V（浓溶液）== C（稀溶液）·V（稀溶液）
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
思考与交流
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。
思考与交流
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。
思考与交流
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。
思考与交流
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
思考与交流
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。
思考与交流
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。
学与问
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。
归纳与整理
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
思考与交流
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。
科学探究
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 | 化学方程式 |
| △ 3Fe+4H2O(g)====Fe3O4+4H2 |
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
实践活动
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
思考与交流
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
学与问
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
学与问
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—10 Fe3+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
科学探究
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 |
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
学与问
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。
实践活动
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
思考与交流
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。
实践活动
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
● 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 | ||||
（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)3FeCl3
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。
思考与交流
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
思考与交流
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。你从这一史实中得到什么启示？
2. 舍勒发现氯气的方法至今还是实验室制取氯气的主要方法之一。请写出舍勒发现氯气的化学反应方程式。
氯气是很活泼的非金属单质，具有很强的氧化性。氯气能与大多数金属化合，生成金属氯化物（盐）。氯气也能与大多数非金属化合。
实验4—3 氢气在氯气中燃烧
思考与交流
通过H2在Cl2中燃烧的实验，你对燃烧的条件及其本质有什么新的认识？
次氯酸（HClO）具有强氧化性，因此，次氯酸能杀死水中的病菌，起到消毒的作用。氯水也因为含有次氯酸而具有漂白作用。
实验4—4 氯水的漂白作用
实验4—5 干燥的氯气能否漂白物质
学与问
氯气是一种有毒气体，但可用于自来水的杀菌消毒；使用氯气对自来水消毒时可能产生一些负面影响，因此，人们开始研究并试用一些新型自来水消毒剂。从中你得到什么启示？
二、氯离子（Cl-）的检验
实验4—6 氯离子的检验
检验Cl-时，为什么滴加AgNO3溶液后还要再加稀呢？
在用AgNO3溶液检验Cl-时，一般先在被检测的溶液中滴入少量稀使其酸化，以排除干扰离子。
第三节 硫和氮的化合物
一、二氧化硫和三氧化硫
实验4—7 二氧化硫与水的作用
二氧化硫具有漂白性，它能漂泊某些有色物质。
学与问
品红溶液滴入亚硫酸后，为什么会褪色？加热时又显红色说明了什么？
二氧化硫在适当温度并有催化剂存在的条件下，可以被氧气氧化成三氧化硫。三氧化硫也是一种酸性氧化物，它溶于水生成硫酸，工业上利用这一原理生产硫酸。
三氧化硫与碱性氧化物或碱反应时生成硫酸盐。
二、二氧化氮和一氧化氮
在通常情况下，氮气与氧气不发生反应，但在放电条件下，它们却可以直接化合，生成无色的一氧化氮（NO）。此外，在高温条件下，氮气也能与氧气反应生成一氧化氮。
一氧化氮不溶于水，在常温下很容易与空气中的氧气化合，生成二氧化氮（NO2）。
二氧化氮溶于水时生成和一氧化氮。工业上利用这一原理生产。
科学探究
现给你一试管二氧化氮，其他药品和仪器自选。
1. 请你设计实验，要求尽可能多地使二氧化氮被水吸收。
| 实验步骤 | 现象 | 解释（可用化学方程式表示） | |
| （1） | |||
| （2） | |||
| （3） | |||
三、二氧化硫和二氧化氮对大气的污染
二氧化硫和二氧化氮是主要的大气污染物。它们能直接危害人体健康，引起呼吸道疾病，严重时会使人死亡。大气中的二氧化硫和二氧化氮溶于水后形成酸性溶液，随雨水降下，就可能成为酸雨。由于溶解了二氧化碳，正常雨水的pH为5.6，酸雨的pH小于5.6。
酸雨有很大的危害，能直接破坏农作物、森林、草原，使土壤、湖泊酸化，还会加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。
汽车尾气中除含有氮氧化物外，还含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物（如使用含铅汽油）和颗粒物等，严重污染大气。
实践活动 分析空气污染的成因
在人们的日常生活、生产及各种活动中，有许多做法会对空气造成污染。请每位同学发现、分析、做出判断，然后讨论交流，以加强对家乡空气质量的关注，提高环境保护意识。
准备：一些2cm×6cm的卡片（也可直接写在书上）
活动：
1. 分组 每组3~5人，并假设你组所在的城市或地区。
2. 讨论 运用头脑风暴的方法尽可能多地列举造成空气污染的原因，在每张卡片上写一条。
3. 议论 选出10条你们认为造成空气污染的主要原因。
4. 排序 将你们选出的卡片排成三角形（也可以设计成菱形、梯形或长方形等）。排列时，把你认为重要的原因放在上边，相对次要的原因依次放在下边。你们的看法一致吗？不一致也没关系，谈谈理由。
5. 参观 到其他小组参观别人的排列，并交流。
6. 交流 选一人代表小组向全班汇报本组的活动情况。内容可涉及：首选的污染物或污染原因是什么？有什么控制污染的办法？为什么这样排列？大家有什么不同的看法？等等。
实践活动 雨水pH的测定
1. 下雨时用容器直接收集一些雨水作为试样，静置，以蒸馏水或自来水作为参照，观察并比较它们的外观。
2. 用pH试纸（或pH计）测雨水和蒸馏水的酸度并记录。
3. 有条件的话，可连续取样并测定一段时间（如一周）内本地雨水、地表水和自来水的pH。将得到的pH列表或作图，确定你所在地区雨水的平均酸度。
4. 若是酸雨，请分析本地区酸雨产生的原因，并提出减轻酸雨危害的建议。
第四节 氨 硫酸
一、氨
将游离态的氮转变为氮的化合物叫做氮的固定。目前工业上用氢气和氮气直接合成氨。
1. 氨的性质
实验4—8 氨的水溶性---喷泉实验
思考与交流
氨经一系列反应可以得到，如下图所示。
O2 O2 O2
↓ ↓ ↓
N2→NH3→NO→NO2→HNO3
（1）试分析上述反应中氮元素化合价的变化，以及在每一步反应中，氮元素发生的是氧化反应还是还原反应。
（2）其中，氨被氧化生成一氧化氮的化学方程式为：
写出其余反应的化学方程式。
2. 氨的实验室制法
在实验室里，常用加热铵盐和碱的混合物的方法制取氨。由于氨易溶于水，常用向下排空气法来收集。
思考与交流
分析图4—30（自然界中氮的循环），结合以下提示讨论。
● 氮在自然界中主要以哪些形式存在？
● 人体里蛋白质中的氮是从哪儿来的？
● 自然界中有哪些固定氮的途径？
● 简单描述氮在自然界的循环过程。
● 人类的哪些活动参与了氮的循环？
二、硫酸和的氧化性
思考与交流
（1）硫酸、、盐酸都是酸，它们在组成上有什么特点？
（2）这种特点与酸的通性有什么关系？用电离方程式表示。
（3）实验室里用金属与酸反应制取氢气时，往往用稀硫酸或盐酸，而不用浓硫酸或，这是为什么？
浓硫酸具有很强的腐蚀性，并能按水的组成比脱去纸、棉布、木条等有机物中的氢、氧元素，也就是平时说的“脱水”。实际上，浓硫酸还能与很多物质起反应，如能与大多数金属（如Cu）或非金属（如C）起氧化还原反应。
实验4—9 铜与浓硫酸的作用
有些金属如铁、铝等虽然能溶于稀硫酸或稀，但在常温下却可以用铁、铝制容器来盛装浓硫酸或浓。这是因为它们的表面被氧化为致密的氧化物薄膜，这层薄膜阻止了酸与内层金属的进一步反应。
归纳与整理
请按以下线索归纳硅、氯、硫、氮元素及其化合物的有关知识，并用化学方程式表示相关的反应。你也可以采用别的方式进行归纳与整理。
一、硅
1. 性质：导电性介于导体和绝缘体之间
硅单质
用途：
2. 存在：
性质：
二氧化硅
用途：
3. 制法
Na2SiO3 性质
硅酸盐 用途
硅酸盐产品：
二、氯
物理性质：
与H2O反应
1. 氯气 化学方程式：
用途：
化学性质 与NaOH（化学方程式、产物的用途）
与碱反应
与Ca(OH)2（化学方程式、产物的用途）
与金属Na、Fe、Cu的反应（化学方程式）
2. Cl-的检验（化学方程式、试剂、操作）
三、硫及其化合物
S→SO2→SO3→H2SO4→MgSO4
四、氮及其化合物
N2→NO→NO2→HNO3→NH4NO3NH3
五、环境保护
二氧化硫、二氧化氮及氯气等都能对大气造成污染，人类在生产、生活中，应尽量减少污染物的排放。
我们要加强环境保护意识，自觉地保护环境，防治污染，创建美好家园。
下册
第一章 物质结构 元素周期律
第一节 元素周期表
一、元素周期表
按照元素在周期表中的顺序给元素编号，得到原子序数。在发现原子的组成及结构之后，人们发现，原子序数与元素的原子结构之间存在着如下关系：
原子序数==核电荷数==质子数==核外电子数
在周期表中，把电子层数目相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行，再把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序由上而下排列成纵行。
元素周期表有7个横行，叫做周期。每一周期中元素的电子层数相同，从左到右原子序数递增，周期的序数就是该周期元素具有的电子层数。第一周期最短，只有两种元素，第二、三周期各有8种元素，称为短周期；其他周期均为长周期。
周期表有18个纵行。除8、9、10三个纵行叫做第Ⅷ族外，其余每个纵行各为一族。族有主族和副族之分。在周期表中，主族元素的族序数后标A，副族元素的族序数后标B。最外层电子数为8的元素化学性质不活泼，通常很难与其他物质发生化学反应，把它们的化合价定为0，因而叫做0族（第一周期中的氦（He）最外层电子数为2，化学性质不活泼，化合价定为0，也属于0族）。
在周期表中有些族的元素还有一些特别的名称。例如：第ⅠA族（除氢）：碱金属元素；第ⅦA族：卤族元素；0族：稀有气体元素。
二、元素的性质与原子结构
1. 碱金属元素
科学探究
1. 查阅元素周期表中有关信息，填写下表。
| 元素 名称 | 元素 符号 | 核电 荷数 | 原子结构 示意图 | 最外层 电子数 | 电子 层数 | 原子半径 nm | |
| 碱 金 属 元 素 | 锂 | 0.152 | |||||
| 钠 | 0.186 | ||||||
| 钾 | 0.227 | ||||||
| 铷 | 0.248 | ||||||
| 铯 | 0.265 |
2. 实验
（1）将一干燥的坩埚加热，同时取一小块钾，擦干表面的煤油后，迅速投到热坩埚中，观察现象，回忆钠与氧气的反应，进行对比。
（2）在培养皿中放入一些水，然后取绿豆大的钾，用滤纸吸干表面的煤油，投入培养皿中，观察现象。回忆钠与水的反应，进行对比。
| 钾 | 钠 | |
| 与氧气反应 | ||
| 与水反应 |
通过大量实验和研究，人们得出了如下结论：
● 碱金属元素原子的最外层都有1个电子，它们的化学性质相似，都能与氧气等非金属单质以及水反应。
● 随着核电荷数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱。所以，碱金属元素的性质也有差异，从锂到铯金属性（元素金属性强弱可以从其单质与水或酸反应置换出氢的难易程度、或它们的最高价氧化物的水化物---氢氧化物的碱性强弱来判断）逐渐增强，如它们与氧气或水反应时，钾比钠的反应剧烈，铷、铯的反应更剧烈。
碱金属在物理性质上也表现出一些相似性和规律性。
2. 卤族元素
学与问
卤族元素的原子结构如下图所示：
根据卤素的原子结构，请你试着推测一下氟、氯、溴、碘在化学性质上所表现的相似性和递变性。
（1）卤素单质与氢气反应
随着核电荷数的增多，卤素单质与氢气的反应呈下述规律性变化：
F2 Cl2 Br2 I2
-------------——→
剧烈程度：
生成氢化物的稳定性：
（2）卤素单质间的置换反应
实验1—1 卤素单质间的置换反应
随着核电荷数的增加，卤素单质的氧化性强弱顺序为：
F2 Cl2 Br2 I2
——-------------→
氧化性逐渐减弱
元素性质与原子结构有密切的关系，主要与原子核外电子的排布，特别是最外层电子数有关。原子结构相似的一族元素，它们在化学性质上表现出相似性和递变性。
在元素周期表中，同主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱。所以，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
三、核素
原子的质量主要集中在原子核上，质子和中子的相对质量都近似为1，如果忽略电子的质量，将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数相加，所得的数值叫做质量数。
质量数（A）==质子数（Z）+中子数（N）
精确的测定结果证明，同种元素原子的原子核中，中子数不一定相同。
把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素（即同一元素的不同核素互称为同位素）。“同位”即核素的质子数相同，在元素周期表中占有相同的位置。
天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。元素的相对原子质量，就是按照该元素各种核素原子所占的一定百分比算出的平均值。
实践活动
1. 查阅资料（如书刊、网络等）搜集不同形式的元素周期表。
2. 根据你对元素知识和分类方法的认识，试一试自己制作元素周期表。
将你收集的资料和成果在班上发表，或以墙报、黑板报等形式与大家交流。
第二节 元素周期律
一、原子核外电子的排布
原子是由原子核和核外电子构成的。
在多电子原子中，电子的能量是不相同的。在离核较近的区域内运动的电子能量较低，在离核较远的区域内运动的电子能量较高。由于原子中的电子是处在原子核的引力场中，电子总是尽可能地先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。
二、元素周期律
科学探究
1. 在下表中写出元素周期表前三周期（1~18号）的符号及原子的核外电子排布（用原子结构示意图表示）。
| 原子序数 | 1 | 2 | ||||||
| 元素名称 | 氢 | 氦 | ||||||
| 元素符号 | ||||||||
| 核外电子排布 | ||||||||
| 原子半径/nm | 0.037 | ---- | ||||||
| 主要化合价 | +1 | 0 | ||||||
| 原子序数 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 元素名称 | 锂 | 铍 | 硼 | 碳 | 氮 | 氧 | 氟 | 氖 |
| 元素符号 | ||||||||
| 核外电子排布 | ||||||||
| 原子半径/nm | 0.152 | 0.0 | 0.082 | 0.077 | 0.075 | 0.074 | 0.071 | --- |
| 最高正化合价或最低负化合价 | +1 | +2 | +3 | +4 -4 | +5 -3 | -2 | -1 | 0 |
| 原子序数 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| 元素名称 | 钠 | 镁 | 铝 | 硅 | 磷 | 硫 | 氯 | 氩 |
| 元素符号 | ||||||||
| 核外电子排布 | ||||||||
| 原子半径/nm | 0.186 | 0.160 | 0.143 | 0.117 | 0.110 | 0.102 | 0.099 | ---- |
| 最高正化合价或最低负化合价 | +1 | +2 | +3 | +4 -4 | +5 -3 | +6 -2 | +7 -1 | 0 |
| 原子序数 | 电子层数 | 最外层电子数 | 原子半径的变化 （不考虑稀有气体元素） | 最高或最低化合价的变化 |
| 1~2 | 1 | 1→2 | ----- | +1→0 |
| 3~10 | 0.152nm→0.071nm 大→小 | +1→+5 -4→-1→0 | ||
| 11→18 | ||||
| 结论： | ||||
科学探究
1. 实验：
（1）取一小段镁带，用砂纸除去表面的氧化镁，放入试管中。向试管中加入2ml水，并滴入2滴酚酞溶液。观察现象。过一会儿加热试管至水沸腾。观察现象。
| 现象 | |
| 化学方程式 |
| 现象 | Mg | Al |
| 化学方程式 |
（1）回忆钠与水反应的现象，比较钠和镁与水反应的难易程度。
（2）比较镁和铝与盐酸反应的难易程度。
（3）比较钠、镁、铝的最高价氧化物对应的水化物（氢氧化物）碱性强弱。
| Na | Mg | Al | |
| 单质与水（或 酸）反应 | 与冷水反应： | 与冷水反应缓慢，与沸水反应迅速，放出氢气；与酸反应剧烈，放出氢气 | 与酸反应： |
| 最高价氧化物对应的水化物碱性强弱 | NaOH （ ） | Mg(OH)2 中强碱 | Al(OH)3 （ ） |
Na Mg Al
——————→
金属性逐渐 。
3. 阅读：
| Si | P | S | Cl | |
| 单质与氢气反应的条件 | 高温 | 磷蒸气与氢气能反应 | 加热 | 光照或点燃时发生爆炸而化合 |
| 最高价氧化物对应的水化物（含氧酸）酸性强弱 | H2SiO3 弱酸 | H3PO4 中强酸 | H2SO4 强酸 | HClO4 强酸（比H2SO4酸性强） |
Na Mg Al Si P S Cl
——————→
金属性逐渐 ，非金属性逐渐 。
对其他周期元素性质进行研究，也可以得到类似的结论。
元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性的变化。这一规律叫做元素周期律。
三、元素周期表和元素周期律的应用
学与问
什么元素的金属性最强？什么元素的非金属性最强？它们分别位于元素周期表中的什么位置？
元素的化合价与元素在周期表中的位置有一定的关系。例如：
1. 主族元素的最高正化合价等于它所处的族序数，因为族序数与最外层电子（价电子----元素的化合价与原子的最外层电子数有密切的关系，所以，元素原子的最外电子层中的电子也叫价电子。有些元素的化合价与原子的次外层或倒数第三层的部分电子有关，这部分电子也叫价电子）数相同。
2. 非金属元素的最高正化合价，等于原子所能失去或偏移的最外层电子数，而它的负化合价则等于使原子达到8电子稳定结构所需要得到的电子数。所以，非金属元素的最高正化合价和它的负化合价的绝对值之和等于8。
第三节 化学键
一、离子键
实验1—2 钠与氯气的反应
这种带相反电荷离子之间的相互作用称为离子键。由离子键构成的化合物叫做离子化合物。通常，活泼金属与活泼非金属形成离子化合物。离子化合物的形成，可以用电子式表示。
二、共价键
思考与交流
分析H和Cl的原子结构，你认为H2、Cl2、HCl的形成与氯化钠会是一样吗？
原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。以共用电子对形成分子的化合物叫做共价化合物。
学与问
你能用电子式表示H2O分子的形成过程吗？
由同种原子形成共价键，两个电子吸引电子的能力相同，共用电子对不偏向任何一个原子，成键的原子因此而不显电性，这样的共价键叫做非极性共价键，简称非极性键。而在化合物分子中，不同种原子形成共价键时，因为原子吸引电子的能力不同，共用电子对将偏向吸引电子能力强的一方，所以吸引电子能力强的原子一方显负电性，吸引电子弱的原子一方显正电性。像这样共用电子对偏移的共价键叫做极性共价键，简称极性键。
思考与交流
离子化合物与共价化合物有什么区别？
离子键使离子结合形成离子化合物；共价键使原子结合形成共价化合物分子。人们把这种使离子相结合或原子相结合的作用力通称为化学键。
一般化学物质则主要由离子键或共价键结合而成。化学键的形成与原子结构有关，它主要是通过原子的价电子间的转移或共用来实现。
表面看来，化学反应不过是反应物中的原子重新组合为产物分子的一种过程，就好像玩积木时的搭接和拆卸过程。其实，在这个过程中，包含着反应物的分子内化学键的断裂和产物分子中化学键的形成。
归纳与整理
一、原子结构
原子结构
原子序数==核电荷数==质子数==核外电子数
1. 原子核
质量数（A）==质子数（Z）+中子数（N）
核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子叫做核素。
同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素（即同一元素的不同核素互称为同位素）。
2. 原子核外电子排布
电子层：在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动，把不同的区域简化为不连续的壳层。核外电子分层排布在不同的壳层。
在离核较近的区域内运动的电子能量较低，在离核较远的区域内运动的电子能量较高，所以多电子原子中的电子，能量是不相同的。
二、元素周期表和元素周期律
1. 元素周期表是元素周期律的具体表现形式
周期表的周期数：____________
主族：第 族到第 族
0族：也称 元素
2. 周期表与原子结构的关系
周期序数==电子层数
主族序数==最外层电子数==元素最高正化合价数
主族元素最低负化合价==8‒主族序数
3. 元素的金属性和非金属性与元素在周期表中的位置关系
4. 元素周期律
元素的性质随着原子序数的递增呈周期性的变化。
三、化学键
离子键
化学键
共价键（极性键、非极性键）
第二章 化学反应与能量
第一节 化学能与热能
学与问
煤、石油、天然气的主要化学成分是烃类等有机物（煤中含有大量的碳），它们在燃烧时释放出热能。你一定想知道，这种热能从何而来？它与化学物质及其化学反应有什么关系？石灰石（主要成分是CaCO3）要经过高温煅烧才能变成生石灰（CaO），高温条件提供的热能在石灰石的分解中起什么作用？
一、化学键与化学反应中能量变化的关系
物质中的原子之间是通过化学键相结合的。当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量，而形成生成物中的化学键要放出能量。化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。所以说，物质的化学反应与体系的能量变化是同时发生的。
各种物质都储存有化学能。不同的物质不仅组成不同、结构不同，所包含的化学能也不同。
一个确定的化学反应完成后的结果是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。
思考与交流
我们已经知道，化学反应的基本特征是有新物质生成，即在化学反应中物质发生了变化。通过上面的学习，你对化学反应的特征有什么进一步的认识？
二、化学能与热能的相互转化
化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量的变化----吸热或者放热；有些反应是吸热反应，有些反应是放热反应。
实验2—1 铝与盐酸的作用
实验2—2 八水合氢氧化钡与氯化铵晶体的作用
实验2—3 盐酸与氢氧化钠溶液的反应
思考与交流
酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。如果要通过实验来测定盐酸与氢氧化钠反应的中和热，你认为在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题？你准备如何设计并进行实验？请与同学讨论、交流。
化学反应伴随着能量变化是化学反应的基本特征之一。
第二节 化学能与电能
思考与交流
在你的生活和学习中，或你了解的范围里，还有哪些需要使用电池的产品或器具？各使用什么样的电池？
一、化学能转化为电能
火电是通过化石燃料燃烧，使化学能转变为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。
燃煤发电是从煤中的化学能开始的一系列能量转换过程：
燃烧 蒸汽 发电机
化学能 → 热能 → 机械能 → 电能
其中，燃烧（氧化还原反应）是使化学能转换为电能的关键。氧化还原反应的本质是氧化剂与还原剂之间发生电子转移的过程，电子转移引起化学键的重新组合，同时伴随着体系能量的变化。
实验2—4 铜锌电池
学与问
根据你所了解的电学知识，你知道电子是怎样流动的吗？你如何判定装置的正、负极？
将化学能转变为电能的装置叫做原电池。
科学探究
目标：根据已具备的氧化还原反应知识和电学知识，利用提供的实验用品，设计一套电池装置。
用品：镁条、铜片、铁片、导线、金属夹、手电筒用小灯泡（或发光二极管）、果汁（橙汁、苹果汁、柠檬汁等）、500ml烧杯
方式：最好先设计，并动手试验，边做边改进；也可以与邻座同学相互讨论和观摩，或请老师指导。
（画出你设计的装置简图）
设计及记录：
| 实验用品及操作 | 实验现象 | 结论 |
通过以上实验和探究，试说明化学电池应由哪几部分构成，各起什么作用？
化学电池的反应本质是氧化还原反应。
化学电池
化学能 → 电能
氧化还原反应
实践活动
利用水果如苹果、柑橘、柠檬或番茄等制作原电池。
二、发展中的化学电源
1. 干电池
思考与交流
锌锰干电池即使不用，放置过久，也会失效（作为电解质的糊状NH4Cl显酸性），为了充分而有效地利用锌锰干电池，在购买、保存和使用方面你有何经验与建议？请与同学交流分享。
2. 充电电池
思考与交流
充电电池与一次性电池相比较有何优点？如何科学合理地使用充电电池？请与同学讨论、交流。
3. 燃料电池
燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。
第三节 化学反应速率和限度
一、化学反应的速率
思考与交流
在化学实验和日常生活中，我们经常观察到这样的现象：有的化学反应进行得快，有的化学反应进行得慢。你了解下列化学变化过程进行的快慢吗？反应的快慢与我们有什么关系？
● 炸药爆炸 ● 金属锈蚀 ● 食物 ● 离子反应 ● 塑料老化 ● 溶洞形成
化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量（均取正值）来表示。浓度常以mol/L为单位，时间常以min（分）或s（秒）为单位，化学反应速率的单位相应为mol/(L·min)或mol/(L·s)。
实验2—5 温度对化学反应速率的影响
实验2—6 催化剂对化学反应速率的影响
大量实验和理论研究表明，温度对化学反应速率的影响具有相同的规律性。因此，通常可以采用温度的办法来控制化学反应速率。
思考与交流
1. 为什么要将食物存放在温度低的地方（如电冰箱）？
2. 实验时，通常要将两种块状或颗粒状的固体药品研细，并混匀后再进行反应。原因是什么？
3. 人们常把固体试剂溶于水配成溶液后再进行化学实验，原因是什么？
4. 实验室常用约30%左右的硫酸溶液（约3.7mol/L）与锌粒反应制取氢气，当反应进行一段时间后，气泡变得稀少了（锌粒还有剩余），如果添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中，气泡又会重新增多起来。原因是什么？
从上面的实验和事例可以看出，温度、固体的表面积、反应物的状态、溶液的浓度、催化剂等都可以影响化学反应的速率，人们可以通过这些因素来化学反应速率。
二、化学反应的限度
科学研究表明，很多化学反应在进行时都具有可逆性，即正向反应（反应物→生成物）和逆向反应（生成物→反应物）在同时进行，只是可逆的程度有所不同并且差异很大而已。我们通常把在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应称为“可逆反应”。
思考与交流
水的生成（H2+O2）与电解，二次电池的放电与充电，CO2和H2O在植物体中通过光合作用合成糖与糖在人体内氧化生成CO2和H2O，它们是否属于“可逆反应”？谈谈你的见解。
化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大完成率。因此，研究化学反应的限度对于化学研究和化工生产有着重要的意义。
任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度，只是不同反应的限度不同。改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度，亦即改变该反应的化学平衡状态。
三、化学反应条件的控制
思考与交流
（1）你看到过建筑物的定向爆破吗？观察下图，你从中得到什么启示？
（2）回忆你在实验室进行过或观察过的化学实验，及在生活中见到过的涉及化学变化的现象或事例，要使反应（包括有利的和有害的）符合或接近人们的期望，你认为可供考虑和探索的条件有哪些？
下面我们以“提高煤的燃烧效率”为例，分析研究（有些问题可以在课后通过查阅资料和实际调查来进行）。
1. 煤的状态与煤燃烧的速率有何关系？与煤的充分燃烧有何关系？
2. 空气用量对煤的充分燃烧及热能利用有什么影响？原因是什么？
3. 应选择什么样的炉（灶）膛材料？理由是什么？
4. 如何充分利用煤燃烧后烟道废气中的热量？
你还能想到其他与提高煤燃烧效率有关的问题及措施吗？
通过分析讨论，我们可以将“提高燃料的燃烧效率”的措施归纳为以下两个方面：
1. 尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分地接触，且空气要适当过量。
2. 尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。
提高燃料的燃烧效率实质上是从多方面控制燃烧反应的条件（包括环境）。它的意义在于节约能源、节省能源、减少污染（如煤在气化过程中可以脱硫、除去灰分等）。
思考与交流
请分析下列措施的目的：
1. 大多数化学实验要用酒精灯等进行加热；
2. 一些橡胶或塑料制品中要添加抑制剂（负催化剂，能减缓反应速率）；
3. 使一些金属制品的表面形成保护层；
4. 森林灭火时，有时要制造隔离带；
5. 在袋装食品、瓶装药品中加入硅胶袋。
归纳与整理
根据下列线索归纳整理本章学习内容，填写相应空白。
一、化学反应与能量
转化途径
—————化学反应
变化原因 反应物中化学键的断裂： 能量
—————化学键的改变
生成物中化学键的形成： 能量
直接应用
燃烧
转化形式 热能
物质中的化学能————— 其他反应 转化
火电
电能
化学电源
生活：____________________
实际应用 生产：____________________
其他：____________________
二、化学反应的速率和限度
1. 化学反应速率的含义：________________________________________
2. 你对化学反应限度的认识：________________________________________
3. 控制化学反应条件的意义：________________________________________
第三章 有机化合物
第一节 最简单的有机化合物---甲烷
甲烷的分子式是CH4，碳原子以最外层的4个电子分别与4个氢原子的电子形成4个C—H共价键。用短线来表示一对共用电子的图式叫做结构式。
实践活动
甲烷分子具有正四面体结构，其中，4个C—H键的长度和强度相同，夹角相等。
一、甲烷的性质
1. 甲烷的氧化反应
甲烷是一种优良的气体燃料，通常情况下，1mol甲烷在空气中完全燃烧，生成二氧化碳和水，放出0kJ热量。
2. 甲烷的取代反应
科学探究 甲烷与氯气的作用
在光照的条件下，甲烷与氯气发生了化学反应：
这种有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应叫做取代反应。
二、烷烃
学与问 烷烃的结构式对比
有机物除用结构式表示外，还可以用结构简式表示。
化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象称为同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。
思考与交流
分析、归纳以碳为骨架的有机物种类繁多的原因。
第二节 来自石油和煤的两种基本化工原料
思考与交流
讨论乙烯和苯的下列用途，体会它们作为基本化工原料的重要价值。
一、乙烯
科学探究 石蜡油分解
研究表明，石蜡油分解的产物中含有烯烃和烷烃。烯烃中含有碳碳双键（），乙烯是最简单的烯烃。
学与问
乙烯的分子式是C2H4，参照图3—8所示的乙烯分子结构模型，试写出乙烯的电子式和结构式：
1. 乙烯的氧化反应
乙烯在空气中燃烧，火焰明亮且伴有黑烟，生成二氧化碳和水，同时放出大量的热。
乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色的反应说明乙烯能被高锰酸钾氧化，利用这个反应可以鉴别甲烷和乙烯。
2. 乙烯的加成反应
有机物分子中双键（或三键）两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应叫加成反应。
乙烯不仅可与溴发生加成反应，在一定条件下，还可以与H2、HCl、Cl2、H2O等物质发生加成反应。
实践活动
在塑料袋中放一个成熟的苹果，再放些青香蕉或青橘子，将袋口密封，每天观察水果的变化。
二、苯
学与问
1. 比较苯与烷烃、烯烃的结构式，分析苯分子中碳原子的成键特点，你认为苯可能有哪些化学性质？
2. 如何设计实验证明你的推测？
实验3—1 苯与溴水、酸性高锰酸钾溶液，振荡后，观察现象。
苯和其他烃一样，可以在空气中燃烧，燃烧时发生明亮并带有浓烟的火焰，你能解释产生这种现象的原因吗？
1. 苯的取代反应
在FeBr3催化作用下，苯环上的氢原子被溴原子所取代，生成溴苯。
在浓硫酸作用下，苯在50~60℃还可以与浓发生取代反应生成硝基苯。
2. 苯的加成反应
在镍作催化剂的条件下，苯可以与氢气发生加成反应。
含有一个苯环结构的化合物，如甲苯、二甲苯等，都可以发生上述类似的取代反应和加成反应。
第三节 生活中两种常见的有机物
一、乙醇
1. 乙醇与金属钠的反应
实验3—2 乙醇与金属钠的作用
乙醇的分子式为C2H6O，结构式为：也可简写为CH3CH2OH或C2H5OH。乙醇分子中含有的—OH基团，称为羟基。
烃分子中的氢原子被其他原子或原子团所取代而生成的一系列化合物称为烃的衍生物。
决定有机化合物的化学特性的原子或原子团叫做官能团。卤素原子（—X）、羟基（—OH）、硝基（—NO2）都是官能团，烯烃分子中的碳碳双键也是官能团。
2. 乙醇的氧化反应
乙醇在空气中燃烧时，放出大量的热。
此外，在一定条件下，乙醇可以与氧化剂发生反应。
实验3—3 乙醇的氧化
乙醇在铜或银做催化剂的条件下，可以被空气中的氧气氧化为乙醛（CH3CHO）。
乙醇还可以与酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾（K2Cr2O7）溶液反应，被直接氧化成乙酸。
二、乙酸
1. 乙酸的酸性
科学探究
1. 用食醋浸泡过有水垢（主要成分CaCO3）的暖瓶或水壶，可以清除其中的水垢。这是利用了醋酸的什么性质？通过这个事实你能比较出醋酸与碳酸的酸性强弱吗？
2. 设计一个比较醋酸与碳酸酸性强弱的实验，以验证你上面所得出的结论。
2. 乙酸的酯化反应
红葡萄酒密封储存时间越长，质量越好，原因之一是储存中生成了有香味的酯。
实验3—4 乙醇与乙酸的酯化反应
这种酸与醇反应生成酯和水的反应，叫做酯化反应。酯化反应是可逆反应，反应物不能完全变成生成物；反应进行得比较缓慢，为了提高反应速率，一般要加入浓硫酸做催化剂，并加热。
酯化反应的产物是酯，一般由有机酸与醇脱水而成。
第四节 基本营养物质
食物中的营养物质主要包括：糖类、油脂、蛋白质、维生素、无机盐和水。人们习惯称糖类、油脂、蛋白质为动物性和植物性食物中的基本营养物质。
糖类、油脂和蛋白质代表物的化学组成
| 元素组成 | 代表物 | 代表物分子 | ||
| 糖类 | 单糖 | C、H、O | 葡萄糖、果糖 | C6H12O6 |
| 双糖 | C、H、O | 蔗糖、麦芽糖 | C12H22O11 | |
| 多糖 | C、H、O | 淀粉、纤维素 | (C6H10O5)n | |
| 油脂 | 油 | C、H、O | 植物油 | 不饱和高级脂肪酸甘油酯 |
| 脂 | C、H、O | 动物脂肪 | 饱和高级脂肪酸甘油酯 | |
| 蛋白质 | C、H、O、N、S、P等 | 酶、肌肉、毛发等 | 氨基酸连接成的高分子 | |
1. 根据上表，分析单糖、双糖、多糖在元素组成和分子式上各有什么特点？
2. 葡萄糖和果糖，蔗糖和麦芽糖分别具有相同的分子式，但却具有不同的性质，试推测原因。
一、糖类、油脂、蛋白质的性质
1. 糖类和蛋白质的特征反应
实验3—5 葡萄糖与新制的氢氧化铜的作用，碘酒与淀粉的作用，浓与蛋白质的作用
葡萄糖的特征反应：葡萄糖在碱性、加热条件下，能与银氨溶液反应析出银；在加热条件下，也可与新制的氢氧化铜反应产生砖红色沉淀。应用上述反应可以检验葡萄糖。
淀粉的特征反应：在常温下，淀粉遇碘变蓝。
蛋白质的特征反应：可以使蛋白质变黄，称为蛋白质的颜色反应，常用来鉴别部分蛋白质。蛋白质也可以通过其烧焦时的特殊气味进行鉴别。
2. 糖类、油脂、蛋白质的水解反应
实验3—6 蔗糖的水解
双糖、多糖可以在稀酸的催化下，最终水解为葡萄糖或果糖。
油脂在酸或碱催化条件下可以水解。在酸性条件下水解为甘油（丙三醇）、高级脂肪酸；在碱性条件下水解为甘油、高级脂肪酸盐。油脂在碱性条件下的水解反应称为皂化反应，工业生产中，常用此反应来制取肥皂。
蛋白质在酶等催化剂作用下也可以水解，生成氨基酸。
二、糖类、油脂、蛋白质在生产、生活中的作用
1. 糖类物质的主要作用
2. 油脂的主要作用
3. 蛋白质的主要作用
归纳与整理
一、有机物的结构特点
1. 成键特点：在有机物中，碳原子呈四价；碳原子既可以与其他原子形成共价键，也可以相互成键；碳原子间可以形成碳碳单键、双键或三键等；有机物可以形成链状分子，也可以形成环状分子。
2. 同系物：结构相似，分子组成相差一个或多个CH2原子团的物质互称为同系物。
3. 同分异构体：分子式相同，结构不同的化合物互称为同分异构体。
二、几种重要的有机化学反应
1. 取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所取代的反应。
2. 加成反应：有机物分子中的双键（或三键）两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新化合物的反应。
3. 酯化反应：酸与醇起作用，生成酯和水的反应。
三、几种重要有机物的结构。性质和用途
总结本章主要内容，填写下表。
| 有机物 | 分子结构特点 | 主要化学性质 | 主要用途 |
| 甲烷 | |||
| 乙烯 | |||
| 苯 | |||
| 乙醇 | |||
| 乙酸 | |||
| 糖类 | |||
| 油脂 | |||
| 蛋白质 |
第一节 开发利用金属矿物和海水资源
一、金属矿物的开发利用
除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属元素以化合物的形式存在与自然界。化学要研究如何合理、高效地利用这些金属矿物，将其中的金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。利用金属活泼性的不同，可以采用不同的冶炼方法。
对一些不活泼金属，可以直接加热分解的方法从其化合物中还原出来。对一些非常活泼的金属，采用一般的还原剂很难将它们还原出来，工业上常用电解法冶炼。大部分金属的冶炼都是通过在高温下发生的氧化还原反应来完成的，常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气等，如在初中学过的用碳还原氧化铜、铁的冶炼等。一些活泼金属也可作还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来。
实验4—1 铝热反应
常见金属的冶炼原理
| 金属 | 冶炼原理 |
| Fe | 高炉炼铁 铝热法炼铁 |
| Cu | 火法炼铜 湿法炼铜 |
| Mg | |
| Al | |
| Na |
1. 存在于海底的大量多金属结核矿（如图4--2），将是人类重要的金属资源，请你推测目前开发这些金属资源可能会遇到哪些主要问题，并将你的看法同大家交流。
2. 通过调查访问和查阅资料，了解回收废旧钢铁、铝制品等在节约能源、保护环境、降低成本等方面的意义。
二、海水资源的开发利用
1. 海水水资源的利用
海水水资源的利用，主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却等。
2. 海水化学资源的开发利用
实验4—2
我们知道海带中含有碘元素，怎样通过实验证明海带中确实存在碘元素呢？（提示：海带灼烧后的灰烬中碘元素以I-形式存在，H2O2可以将I2氧化为碘单质。）
1. 取3g左右的干海带，把干海带表面的附着物用刷子刷净（不要用水冲洗），用剪刀剪碎后，用酒精润湿，放入坩埚中。点燃酒精灯，灼烧海带至完全变成灰烬，停止加热，冷却。
2. 将海带灰转移到小烧杯中，向其中加入10mL蒸馏水，搅拌、煮沸2~3min，过滤。
3. 在滤液中滴入几滴稀硫酸（3mol/L），再加入约1mLH2O2（质量分数为3%），观察现象。加入几滴淀粉溶液，观察现象。
思考与交流
将Br-转变为Br2是海水提取溴中关键的化学反应（见资料卡片“海水提溴”），你能否设计一个实验方案模拟这一生产过程？写出有关反应的化学方程式。
第二节 资源综合利用 环境保护
一、煤、石油、天然气的综合利用
1. 从煤、石油和天然气中获得基本化工原料
煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其组成以碳元素为主，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。通过煤的干馏、煤的气化和液化而获得洁净的燃料和多种化工原料，是目前实现煤的综合利用的主要途径。煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，工业上也叫煤的焦化。从煤干馏产物中可获得重要的化工原料。
煤干馏的主要产品和用途
| 产品 | 主要成分 | 用途 | |
| 出炉煤气 | 焦炉气 | 氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳 | 气体燃料、化工原料 |
| 粗氨水 | 氨、铵盐 | 化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料 | |
| 粗苯 | 苯、甲苯、二甲苯 | ||
| 煤焦油 | 苯、甲苯、二甲苯 | ||
| 酚类、萘 | 染料、医药、农药、合成材料 | ||
| 沥青 | 筑路材料、制碳素电极 | ||
| 焦炭 | 碳 | 冶金、合成氨造气、电石、燃料 | |
煤可以直接液化，使煤与氢气作用生成液体燃料；也可以间接液化，先转化为一氧化碳和氢气，再在催化剂作用下合成甲醇等。
天然气是一种清洁的化石燃料。作为化工原料它主要用于合成氨和生产甲醇等。
石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。由于原油成分复杂，需要先在炼油厂进行精炼。利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程叫做分馏。
石油经分馏后可获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油，但其产量难以满足社会需求，而含碳原子多的重油却供大于求。因此，需要通过催化裂化过程将重油裂化为汽油等，再进一步裂解，可以获得很多重要的化工原料。
2. 以煤、石油、天然气为原料生产合成材料
在适当温度、压强和催化剂存在的条件下，乙烯也可以发生自身加成反应，形成相对分子质量巨大的高分子化合物----聚乙烯。
像这一类合成高分子化合物的反应称为加成聚合反应，简称加聚反应。在聚乙烯这种高分子化合物中，乙烯称为单体，重复结构单元—CH2—CH2—称为链节；n称为聚合度，表示高分子化合物中所含链节的数目。
聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯（又称有机玻璃）、合成橡胶等合成高分子化合物都是由加聚反应制得的。
思考与交流
1. 你认为应该生产、使用聚苯乙烯塑料快餐盒，还是回收利用？请用必要资料和数据作为论据。
2. 目前，回收利用废旧合成材料有很多途径，请查阅资料了解有哪些途径？并试着从环境保护和经济成本等方面作出评价。
3. 根据碳循环示意图（图4--10），举出一些化学反应实例，说明循环过程中碳及其化合物之间的转化，讨论这些过程对人类生存、发展的意义和作用。
二、环境保护和绿色化学
对环境情况的监测、三废的治理、寻找源头治理环境污染的生产工艺等，都是当今化学工作者面临的重要任务。
思考与交流
1. 硫氧化物和氮氧化物（NOx）是形成酸雨的主要物质。工业上常利用它们与一些廉价易得的化学物质发生反应加以控制、消除或回收利用。请举例说明这些方法的化学反应原理和类型。
2. 含氮、磷的大量污水任意排向湖泊、水库和近海海域，会出现水华、赤潮等水体污染问题。你认为在农村和城市造成的这种水体污染各有什么特点，并请查阅资料了解有关的污染及治理情况。
3. 结合实例，分析和说明在化学实验中如何防止可能造成的室内和室外环境的污染。
绿色化学的核心就是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。
简单而言，化学反应就是原子重新组合的过程。因此，按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率为100%。
思考与交流 乙烯合成环氧乙烷的生产工艺对比。
归纳与整理
1. 金属矿物的开发利用
除少数金属外，大多数金属以化合物的形式存在于自然界。由金属矿物转变成金属，一般要经过探矿、开采、选矿、冶炼等阶段。金属冶炼的过程，主要是利用金属矿物中的金属离子获得电子变成金属单质所发生的氧化还原反应。
2. 海水资源的开发利用
主要指海水水资源和海水化学资源的利用。从海水获得有用的物质和能量具有广阔的前景，但仍然是一个亟待解决的课题。
3. 化石燃料的综合利用
煤、石油和天然气是重要的燃料，也是重要的化工原料。
石油的炼制主要有分馏、裂化和裂解等。
煤的综合利用主要有煤的干馏、气化和液化。
以石油、煤和天然气为原料通过聚合反应可以获得用途广泛的高分子合成材料。
4. 绿色化学与环境保护
化学在环境质量监测、环境保护和清洁生产等方面发挥着越来越重要的作用。
结合下图分析在人与自然的关系中，化学所起的作用，体会化学的价值。
化学与可持续发展
化学变化 可获得有用的物质
自然资源————————
可获得能量
综合利用自然资源
人——————————自然
环境保护
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