《化学课件》课件

化学课件欢迎大家来到化学课程！化学是一门研究物质组成、结构、性质及其变化规律的自然科学通过本课程，我们将探索元素、分子、化学反应等基础知识，了解化学如何帮助我们理解世界并改善生活本课件共分为个章节，涵盖从基础概念到前沿应用的全方位内容我们将50通过理论讲解和实验演示相结合的方式，带领大家进入精彩的化学世界什么是化学？化学的定义化学与其他学科的关系化学是研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的科学它关化学是连接物理学和生物学的桥梁，它与物理学共同构成物质科注原子和分子层面的物质变化，研究元素如何结合形成化合物，学的基础，同时也为生物学中的分子生物学、生物化学等提供理以及物质之间如何相互作用与转化论支持化学的研究对象包括自然界中的各种物质，从空气中的氧气到岩在现代科学体系中，化学与物理、生物、地质、材料、环境等多石中的矿物质，从生物体中的蛋白质到工业合成的塑料，都是化个学科密切相关，共同推动科学技术的发展与人类社会的进步学研究的范畴物质的分类纯净物混合物纯净物是由同种物质组成的物混合物是由两种或两种以上物质，具有确定的物理性质和化质组成，不具有固定的物理性学性质例如蒸馏水、氧质和化学性质例如空气是气、铁、食盐等纯净物在一氧气、氮气等气体的混合物；定条件下具有固定的熔点和沸海水是水和各种盐类的混合点，这是鉴别纯净物的重要特物混合物的成分可以用物理征之一方法分离实例分析空气是氮气、氧气、二氧化碳等气体的混合物；自来水中含有各种溶解的矿物质，因此是混合物；而经过蒸馏后的纯净水和化学实验室中提纯的氧气则属于纯净物元素与化合物元素由同种原子构成的纯净物化合物由不同元素组成的纯净物基本物质单位元素是组成化合物的基本单位元素是由同一种原子构成的纯净物，是物质的基本构成单位目前已发现种元素，其中种为自然界中存在的元素，如氧、氢、碳、11892金、银等元素不能通过化学反应分解为更简单的物质化合物则是由两种或两种以上不同元素的原子按照一定比例化合而成的物质，具有不同于组成元素的性质例如，水是由氢元素和氧元素组成的化合物，它的性质与氢气和氧气都完全不同二氧化碳、食盐、碳酸钙等都是常见的化合物常见元素符号元素符号是用一个或两个字母表示某种元素的国际通用符号这些符号大多源于元素的拉丁文或希腊文名称元素符号的第一个字母必须大写，如果有第二个字母则必须小写最常见的种元素符号包括氢、氦、锂、碳、氮、氧、氟、钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、钾、钙、铁20H HeLi CN OF NaMg AlSi PS ClK Ca、铜、锌和银这些元素在自然界和日常生活中广泛存在，了解这些元素符号是学习化学的基础Fe CuZn Ag分子与原子原子原子是构成物质的基本粒子，由原子核和围绕原子核运动的电子组成原子核由质子和中子构成不同元素的原子含有不同数量的质子，这决定了元素的种类分子分子是由两个或多个原子通过化学键结合而成的粒子，是许多物质的基本结构单元分子可以由同种原子构成，如氧气分子；也可以由不同原子构成，如O₂水分子H₂O结构示例水分子由两个氢原子和一个氧原子构成，呈字形结构；氧气分子由两个氧原子构成，呈直线型结构；二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子构成，呈直线V型结构离子的概念正离子负离子原子失去电子后，所带的正电荷原子得到电子后，所带的负电荷数大于负电荷数，从而形成带正数大于正电荷数，从而形成带负电的粒子，称为阳离子或正离电的粒子，称为阴离子或负离子例如，钠原子失去一个电子例如，氯原子得到一个电Na Cl子形成钠离子；镁原子子形成氯离子；氧原子得Na⁺Mg Cl⁻O失去两个电子形成镁离子到两个电子形成氧离子Mg²⁺O²⁻实际应用离子在生活中的应用非常广泛例如，食盐中的钠离子和氯离子；电NaCl解质饮料中含有钠、钾、钙等阳离子；空气净化器通过释放负离子来吸附空气中的污染物；电池中的电流传导也是通过离子的移动来实现的相对原子质量定义相对原子质量是表示一种元素的原子与碳原子质量比值的一个无量纲-12的物理量科学家规定碳的原子质量为原子质量单位，以此为标准-1212来确定其他元素的相对原子质量计算方法某元素的相对原子质量等于该元素一个原子的质量与碳原子质量-12的的比值例如，氢的相对原子质量约为，氧的相对原子1/

121.008质量约为，铁的相对原子质量约为

16.

0055.85应用相对原子质量在化学计算中具有重要作用，它是计算化合物分子质量、确定化学反应物质量关系的基础元素周期表中每个元素符号下方都标注了该元素的相对原子质量，为化学计算提供了便利化学式物质名称化学式分子结构水个氧原子与个氢原子H₂O12二氧化碳个碳原子与个氧原子CO₂12氯化钠钠离子与氯离子的化合物NaCl硫酸个氢原子、个硫原H₂SO₄21子、个氧原子4化学式是用元素符号和数字表示物质组成的符号元素符号代表元素的种类，右下角的数字表示原子个数例如，表示水分子由个氢原子和个氧原子组成H₂O21化学式配平是指根据反应物和生成物的关系，调整化学方程式中各物质的系数，使得方程式两边的原子数目相等，满足质量守恒定律例如，甲烷燃烧的化学方程式CH₄+2O₂，其中的系数确保了反应前后氧原子数目的平衡→CO₂+2H₂O2质量守恒定律定律内容在化学反应中，反应前各物质的质量总和等于反应后生成物质的质量总和质量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转变为另一种形式实验证明法国化学家拉瓦锡通过密闭容器中的燃烧实验首次证明了质量守恒定律他发现物质燃烧前后，整个系统的总质量保持不变蜡烛实验将蜡烛放在密闭容器中燃烧，测量燃烧前后容器的总质量，发现质量没有发生变化，证明了质量守恒定律的正确性质量守恒定律是化学的基本定律之一，它为理解化学变化提供了基础在实际应用中，通过质量守恒原理，我们可以计算出化学反应中某些物质的质量，这对于工业生产和科学研究都有重要意义化学反应的定义物理变化化学变化物理变化是指物质的形态、状态等外部性质发生改变，但物质的化学变化是指物质的组成、结构和性质发生变化，生成新物质的组成和化学性质不变的过程例如冰融化成水、水蒸发成水蒸过程例如铁生锈、木材燃烧、食物腐烂等这些变化通常难气、金属拉丝等这些变化可以通过物理方法恢复原状以恢复到原来的状态物质的本质没有改变物质的本质发生改变••通常没有新物质生成原有物质消失，新物质生成••常伴随状态变化常伴随能量变化••化学反应是化学变化的过程，在这个过程中，物质分子内部的原子重新排列，化学键断裂和形成，从而产生新的物质化学反应是化学研究的核心内容，通过理解化学反应，我们可以解释自然现象，创造新材料，改善生活质量化学反应的特征能量变化化学反应通常伴随能量的吸收或释放放热反应会释放热能，如燃烧反应；吸热反应需要吸收能量才能进行，如光合作用能量变化是判断化学反应发生的重要特征之一颜色变化许多化学反应会导致物质颜色的变化例如，铜与硝酸反应会产生蓝色的硝酸铜溶液；碘与淀粉反应会产生蓝色；指示剂在不同酸碱度溶液中会呈现不同颜色气体产生某些化学反应会产生气体，如碳酸钙与盐酸反应产生二氧化碳气体；电解水产生氢气和氧气气体的产生通常表现为液体中出现气泡或溶液发泡沉淀生成当两种可溶性物质反应生成不溶性物质时，会形成沉淀例如，氯化钙溶液与碳酸钠溶液混合会生成白色的碳酸钙沉淀；硝酸银溶液与氯化钠溶液混合会生成白色的氯化银沉淀常见化学反应类型分解反应置换反应一种物质分解为两种或多种较简单物一种单质与一种化合物反应，该单质质的反应例如置换出化合物中的某一元素例如2H₂O₂→2H₂O+O₂Fe+CuSO₄→FeSO₄+Cu合成反应复分解反应两种或多种简单物质或化合物结合生两种化合物交换成分形成两种新化合成一种新物质的反应例如物的反应例如2H₂+O₂AgNO₃+NaCl→→2H₂O AgCl↓+NaNO₃这四种基本反应类型是化学反应的主要分类方式，了解这些反应类型有助于我们预测化学反应的产物和反应条件在实际应用中，很多复杂的化学反应可以分解为这些基本反应类型的组合合成反应举例反应物准备铁粉和硫粉按一定比例混合铁是一种灰色金属，硫是一种黄色非金Fe S属元素加热将混合物在试管中加热，可以观察到混合物发出红光，并逐渐变为黑色物质反应完成反应结束后，生成黑色的硫化铁，这是一种性质与铁和硫都不同的新FeS物质铁与硫的合成反应是典型的合成反应例子，化学方程式为这个反应需要Fe+S→FeS加热才能进行，反应过程中会释放热量（放热反应）生成的硫化铁是一种黑色固体，具有磁性，能与酸反应生成硫化氢气体合成反应在工业生产中应用广泛，如氨的合成、硫酸的制备等通过控制反应条件（温度、压力、催化剂等），可以提高合成反应的效率和产物的纯度分解反应举例实验准备高锰酸钾晶体置于试管底部加热过程试管口插入导管，另一端插入水中现象观察高锰酸钾变为黑色，水中收集气泡气体检验将带火星的木条伸入收集的气体中复燃高锰酸钾加热分解是一个典型的分解反应，化学方程式为在加热条件下，紫色的高锰酸钾晶体分解产生氧气，同时留下黑色2KMnO₄→K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑的二氧化锰和绿色的锰酸钾这种反应在实验室制取氧气时常用，氧气的特性是能使带火星的木条复燃分解反应在化学工业中也有广泛应用，如电解水分解为氢气和氧气、碳酸钙加热分解为氧化钙和二氧化碳等置换反应举例初始状态蓝色的硫酸铜溶液中加入一块干净的铁片硫酸铜溶液呈现明亮的蓝色，铁片表面光滑且呈现金属光泽反应过程随着反应进行，可以观察到铁片表面逐渐变红，溶液的蓝色逐渐减淡这是因为铁原子置换出铜离子，铜沉积在铁片表面，同时铁进入溶液形成铁离子反应结束反应结束后，原本的蓝色溶液变成浅绿色（硫酸亚铁溶液），铁片表面覆盖了一层红褐色的铜这表明铁已经置换出了铜，形成了新的化合物硫酸亚铁铁与硫酸铜溶液反应是一个典型的置换反应，化学方程式为Fe+CuSO₄→FeSO₄+Cu这个反应的本质是活泼性较强的铁置换出活泼性较弱的铜从这个反应可以得出铁的金属活动性比铜强，这也是金属活动性顺序的一个实验依据复分解反应举例212反应物现象产物氯化钠溶液与硝酸银溶液生成白色沉淀氯化银沉淀和硝酸钠溶液当氯化钠溶液与硝酸银溶液混合时，会立即形成白色絮状沉淀这是因为溶液中的钠离子和硝酸根离子相互交换，形成了难溶于水的氯Na⁺NO₃⁻化银沉淀和可溶于水的硝酸钠化学方程式可表示为AgCl NaNO₃NaCl+AgNO₃→AgCl↓+NaNO₃复分解反应的特点是两种化合物交换组分形成两种新的化合物，通常发生在水溶液中这类反应的条件之一是反应产物中至少有一种难溶于水（形成沉淀）、难电离（形成水）或难溶于溶剂的物质复分解反应在分析化学、工业生产和日常生活中都有广泛应用化学方程式书写写出反应物和产物根据实验现象确定反应中涉及的所有物质，将反应物写在箭头左侧，产物写在箭头右侧，用加号连接多种物质配平方程式调整方程式中各物质的系数，使反应前后各元素的原子数目相等从氢、氧以外的元素开始配平，最后检查氢原子和氧原子数是否平衡标注物态在每种物质的化学式后标明其物态固态、液态、气态或水溶液特s lg aq殊情况下，还需标注沉淀、气体等符号↓↑注明反应条件在箭头上方或下方标明反应所需的条件，如温度、压力、催化剂等例如Fe+，表示加热S--Δ--FeSΔ化学方程式是用化学式表示化学反应的式子，它简洁地表达了反应物、产物及其数量关系正确书写化学方程式是化学学习的基本技能，也是进行化学计算的前提实验安全与实验室常识个人防护操作规范进入实验室必须穿戴好白大褂、护目严禁在实验室内饮食、吸烟或玩耍镜和手套长发要束起，不穿拖鞋和加热试管时，管口不得对着人使用裙子操作挥发性或有毒物质时，必酸碱等腐蚀性物质时要格外小心，如须在通风橱内进行，避免吸入有害气不慎接触皮肤，立即用大量清水冲体洗实验室设备了解实验室的紧急设施位置，如洗眼器、灭火器、紧急喷淋等熟悉常用玻璃仪器的用途和使用方法，如烧杯用于盛装溶液，试管用于进行小量反应，量筒用于测量液体体积等化学实验室是进行科学探究的重要场所，但也潜藏着各种安全隐患正确的安全意识和操作规范能有效预防事故发生每次实验前，应仔细阅读实验指导书，了解实验中使用的化学品性质及注意事项实验后，及时清理实验台面和仪器，废液废物按照规定处理，不得随意倾倒常用实验仪器和使用方法化学实验常用的玻璃仪器包括烧杯（用于盛装、混合溶液和加热）、试管（进行小量反应和加热）、量筒（精确测量液体体积）、锥形瓶（盛装溶液和滴定）、蒸发皿（蒸发溶液和结晶）、漏斗（过滤液体）等正确读取容量的方法是将量筒等容量仪器放在水平桌面上，视线与液体凹液面（非水银）的最低点保持水平，读取刻度使用移液管或滴管时，应将其垂直放置，不要将移液管口含入口中，可使用吸管帮助吸取液体操作仪器时应轻拿轻放，避免破碎造成伤害实验操作加热与冷却酒精灯使用点燃酒精灯前，检查灯内酒精是否充足，灯芯是否露出适当点燃时，用另一只酒精灯的火焰或火柴侧向点燃，不要从上方直接点火使用完毕，用灯帽盖熄火焰，不要直接吹灭，以免酒精溅出造成危险加热操作加热试管时，应使用试管夹固定，试管口略微向下倾斜，不对着人试管中液体不超过容积的加热烧杯等容器时，应放置在石棉网1/3上，避免直接接触火焰加热时要轻微摇动容器，防止突沸冷却处理热玻璃器皿不可直接接触冷水，以免因温度变化过大而破裂应将热玻璃器皿放在木板或石棉网上自然冷却如需快速冷却，可将容器放入温水中，然后逐渐加入冷水降温过滤与蒸发过滤装置过滤操作蒸发结晶过滤是分离固体与液体的常用方法标准的将混合物沿玻璃棒缓缓倒入漏斗中的滤纸蒸发是将溶液中的溶剂（通常是水）去除，过滤装置包括漏斗、滤纸、烧杯或锥形瓶上，液面不要超过滤纸边缘玻璃棒应接触获取溶质的方法使用蒸发皿在水浴或小火将滤纸折叠成四等分，打开成漏斗状，湿润漏斗内壁，防止液体飞溅过滤速度取决于上加热溶液，随着溶剂蒸发，溶质浓度增后紧贴漏斗内壁，漏斗下端须触及容器壁，颗粒大小、滤纸孔径和液体粘度等因素加，最终析出晶体蒸发过程中应不断搅以防液体飞溅拌，避免飞溅过滤和蒸发是化学实验中最基本的分离技术，掌握这些操作有助于获取纯净物质在工业生产和科学研究中，这些基本技术也有广泛应用，只是设备和规模有所不同溶液与溶解度水的性质与用途物理性质溶解性无色、无味、无嗅的液体，熔点，沸点0℃优良的溶剂，能溶解多种物质100℃生命之源工业应用维持生命活动的必要物质冷却剂、原料、溶剂水是地球上最常见也最重要的物质之一，占地球表面的，也是生物体的主要组成部分水具有极强的溶解能力，被称为万能溶剂，能溶解多71%种无机盐、糖类、酸、碱等物质，但不溶解油脂和大多数有机物在生活中，水用于饮用、洗涤、烹饪等；在工业中，水用作冷却剂、溶剂、原料等；在农业中，水是作物生长的必要条件水资源的保护和合理利用是当今社会面临的重要环境问题，节约用水、防治水污染是每个人的责任空气的成分与性质氧气的制取与应用实验室制取方法实验室中常用过氧化氢分解制取氧气，这是一种简便而安全的方法在二氧化锰的催化作用下，3%的双氧水溶液可以迅速分解产生氧气和水化学方程式2H₂O₂--MnO₂--2H₂O+O₂↑收集气体时，由于氧气略重于空气且难溶于水，可以采用向上排水法收集二氧化碳的制取与检验准备材料大理石碳酸钙和稀盐酸化学反应CaCO₃+2HCl→CaCl₂+H₂O+CO₂↑气体收集向下排空气法收集二氧化碳密度大气体检验使澄清石灰水变浑浊形成碳酸钙沉淀二氧化碳是一种无色、略带酸味的气体，密度大于空气，不支持燃烧，也不助燃在实验室中，常用大理石主要成分是碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳由于二氧化碳密度大于空气，可以采用向下排空气法收集检验二氧化碳最常用的方法是通入澄清的石灰水二氧化碳与石灰水反应生成碳酸钙白色沉淀，使澄清的石灰水变浑浊化学方程式CO₂+CaOH₂→CaCO₃↓+二氧化碳广泛应用于食品保鲜、灭火器、碳酸饮料制造等领域H₂O金属与非金属的分类金属元素非金属元素金属元素主要分布在元素周期表的非金属元素主要分布在元素周期表左侧和中部典型金属包括铁的右上角典型非金属包括氧、铜、铝、金、、氮、碳、硫、磷Fe CuAl AuO NC S银、钠等金属通常具有、氯等非金属通常不具有Ag NaP Cl良好的导电性、导热性、延展性和金属光泽，导电性和导热性较差，金属光泽，多数金属在化学反应中物理状态多样，在化学反应中易得易失去电子形成阳离子到电子形成阴离子半金属元素位于金属和非金属之间的元素称为半金属，如硅、砷、锑等这些Si AsSb元素兼有金属和非金属的某些性质，例如硅具有金属光泽但脆性较大，导电性介于金属和非金属之间元素的金属性从左到右减弱，从上到下增强，这与原子结构有关金属和非金属的区分是元素分类的重要方式，了解这些分类有助于预测元素的物理和化学性质常见金属的化学性质金属与氧气反应与水反应与酸反应钠迅速氧化，发光发剧烈反应，放出氢猛烈反应，放出氢Na热气气铁高温下燃烧高温水蒸气中反应与稀硫酸、盐酸反Fe应铜高温下缓慢氧化不反应不与稀硫酸、盐酸Cu反应银几乎不反应不反应不与非氧化性酸反Ag应金属的化学活动性表现在与氧气、水和酸的反应中钠等活泼金属与氧气、水、酸反应剧烈；铁等中等活泼的金属在常温下与氧气反应缓慢，在高温下能与氧气、水蒸气反应，能与稀酸反应；铜、银等不活泼金属在常温下不与氧气、水反应，也不与非氧化性酸反应金属活动性顺序钾、钠、钙、镁、铝、锌、铁、锡、铅、氢、铜、汞、银、铂、金位于氢前面的金属能与酸反应放出氢气，位于铜前面的金属能置换出硫酸铜溶液中的铜这个顺序对预测金属与酸、盐溶液的反应非常有用酸碱盐的基础知识碱含氢氧根离子的化合物，水溶液呈碱性，能使红色石蕊试纸变蓝酸含氢并能电离出氢离子的化合物，水溶液呈酸性，能使紫色石蕊试纸变红盐酸和碱反应的产物，一般由金属离子和酸根离子组成常见的酸包括盐酸、硫酸、硝酸、磷酸和醋酸等酸通常具有酸味，能与金属反应产生氢气，能与碳酸盐HCl H₂SO₄HNO₃H₃PO₄CH₃COOH反应产生二氧化碳常见的碱包括氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙等碱具有苦味和滑腻感，能与酸反应生成盐和水常见的盐包括氯化钠NaOH KOHCaOH₂、碳酸钠、硫酸铜等，盐的性质多种多样，取决于构成盐的金属离子和酸根离子的性质NaCl Na₂CO₃CuSO₄酸碱指示剂的应用石蕊试纸石蕊是最常用的酸碱指示剂之一在酸性溶液中，紫色石蕊试纸变为红色；在碱性溶液中，红色石蕊试纸变为蓝色石蕊适用于pH值在

4.5-

8.3之间的溶液检测，是实验室中判断溶液酸碱性的基本工具酚酞酚酞在酸性和中性溶液中无色，在碱性溶液中呈粉红色酚酞的变色范围在pH

8.2-

10.0之间，是中和滴定实验中常用的指示剂当溶液由酸性转变为碱性时，无色溶液突然变为粉红色，提示滴定终点已到达广泛指示剂广泛指示剂是多种指示剂的混合物，能在不同pH值范围内呈现不同颜色，从而可以大致测定溶液的pH值常见的有pH试纸，可根据显示的颜色与标准色卡比较，确定溶液的pH值，适用于快速检测酸碱指示剂的应用不仅限于实验室，在日常生活中也很常见例如，游泳池水质检测使用指示剂检测pH值；土壤酸碱度测试使用指示剂帮助确定适合种植的作物；食品加工中也使用指示剂监控食品的酸碱度，确保食品安全和品质酸与金属反应反应物金属酸盐氢气+→+反应条件金属必须位于活动性顺序中的氢前面反应现象产生气泡，金属逐渐溶解，溶液温度升高典型方程式Mg+2HCl→MgCl₂+H₂↑金属与酸反应是一类重要的化学反应，这类反应的实质是金属置换出酸中的氢，形成盐和氢气并非所有金属都能与酸反应，只有活动性比氢强的金属才能与酸反应常见能与稀酸反应的金属有钾、钠、钙、镁、铝、锌、铁等反应的剧烈程度取决于金属的活动性和酸的种类、浓度例如，钠与酸反应非常剧烈，需要特别小心；而铁与稀盐酸反应则相对温和这类反应在实验室制取氢气、金属表面处理、酸洗金属等工业过程中有广泛应用碱与酸反应盐的生成与分类盐的生成方法盐的分类酸和碱的中和反应正盐酸中所有氢全部被金属或铵根置•HCl+NaOH→•换，如、NaCl+H₂O NaClCaSO₄酸和金属反应酸式盐酸中部分氢被置换，如•2HCl+Zn→ZnCl₂+H₂•、酸和碱性氧化物反应NaHCO₃NaHSO₄•2HCl+CaO→碱式盐碱中部分羟基被酸根置换，如CaCl₂+H₂O•、酸和盐反应CuOHCl MgOHCl•HCl+Na₂CO₃→NaCl+混合盐含有两种或多种阳离子或阴离子H₂O+CO₂•的盐，如硫酸铝钾KAlSO₄₂盐的命名由金属名称（或铵根）和酸根名称组成•例如为氯化钠，为硫酸铜，为硝酸钾•NaCl CuSO₄KNO₃酸式盐命名中加入氢字，如为碳酸氢钠•NaHCO₃碱式盐命名中加入羟字，如为氯化羟铜•CuOHCl盐是一类重要的无机物，是酸和碱反应的产物在自然界中，盐广泛存在于海水、土壤和岩石中在生活中，食盐是最常见的盐，用于调味和防腐；在工业中，各种盐用于生产肥料、建材、染料等；在医NaCl药上，某些盐用作药物，如硫酸镁（泻盐）用于治疗便秘化学能与能量变化能量守恒能量不会凭空消失或产生，只会从一种形式转变为另一种形式放热反应反应过程中释放热量，如燃烧、中和反应吸热反应反应过程中吸收热量，如光合作用、有些分解反应化学能是物质中化学键存储的能量，在化学反应中可以转化为热能、光能、电能等形式在放热反应中，如燃烧反应，化学能转化为热能和光能，体系向外界释放能量，温度升高例如，甲烷燃烧反应能量，这是一个剧烈的放热反应CH₄CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O+在吸热反应中，如光合作用，体系从外界吸收能量（通常是光能），温度降低，外界能量转化为化学能存储在化学键中例如，碳酸钙受热分解能量能量变化是化学反应的重要特征，也是化学反应能否自发进行的重要因素CaCO₃+→CaO+CO₂电解与化学变化电解水实验电与物质变化关系电解水是利用电能分解水的过程在实验装置中，两个电极（通电解是一种利用电能使物质发生化学变化的过程，是化学能和电常是惰性的铂电极）插入含少量硫酸的水溶液中，接通直流电能相互转化的重要方式在电解过程中，电能转化为化学能，促源使非自发反应发生在通电过程中，负极（阴极）释放氢气，正极（阳极）释放氧电解在工业上有广泛应用，如电解提纯金属（铜、铝等）、电气根据气体收集量的观察，发现氢气的体积约为氧气体积的两镀、电解制备氯气和氢氧化钠等另外，电池则是利用化学反应倍，这与水分子的组成一致产生电能的装置，如锂电池、铅蓄电池等，体现了化学能向电能H₂O的转化化学方程式电解2H₂O----2H₂↑+O₂↑金属的防腐与资源回收金属腐蚀原理防腐措施金属回收金属腐蚀是金属在环境介质作用下发生的氧化防止金属腐蚀的方法包括涂覆保护层（如油金属资源回收是指对废旧金属制品进行收集、反应铁生锈是最常见的金属腐蚀现象，其实漆、塑料、搪瓷等）隔绝金属与环境接触；电分拣、熔炼，重新制成金属材料的过程金属质是铁在氧气和水的共同作用下被氧化成氧化镀（如镀锌、镀铬）形成保护性金属层；使用回收具有重要的经济和环保意义节约矿产资铁（锈）这种腐蚀不仅破坏金属制品的外合金提高金属本身的耐腐蚀性；阴极保护，即源，减少开采对环境的破坏；节省冶炼能源，观，还会降低其强度和使用寿命连接更活泼的金属（如镁条）优先腐蚀；添加降低污染排放；减少废弃物填埋量，缓解土地缓蚀剂等压力金属的防腐与回收对资源的可持续利用具有重要意义通过合理的防腐措施延长金属制品的使用寿命，通过高效的回收系统实现金属资源的循环利用，是践行绿色发展理念的重要方式非金属氧化物与大气污染68%SO₂来源煤炭燃烧和冶炼产生25%NOx来源燃油汽车和燃煤电厂排放30%PM

2.5增量二次污染物形成的细颗粒物40%减排潜力通过技术升级和清洁能源替代二氧化硫和氮氧化物是主要的非金属氧化物大气污染物二氧化硫SO₂主要来自含硫燃料的燃烧和金属冶炼过程，它溶于水形成亚硫酸，进一步氧化为硫酸，是形成酸雨的主要原因氮氧化物NOx主要来自高温燃烧过程，如汽车发动机和燃煤电厂，它们与挥发性有机物在阳光照射下反应，形成光化学烟雾防治非金属氧化物污染的措施包括使用低硫燃料或清洁能源；安装脱硫脱硝装置；发展清洁生产技术；实施排放标准和排污许可证制度；加强监测和预警等个人层面可以选择公共交通或清洁能源车辆，减少私家车使用，为改善空气质量贡献力量合成材料与生活化学塑料橡胶合成纤维塑料是由合成树脂及添加橡胶分为天然橡胶和合成合成纤维如涤纶、锦纶、剂组成的高分子材料，具橡胶天然橡胶是从橡胶腈纶等，通过化学合成制有质轻、绝缘、防腐、易树中提取的弹性高分子材得它们具有强度高、耐加工等特性常见塑料包料；合成橡胶如丁苯橡磨、易洗易干等特点，在括聚乙烯、聚氯乙烯胶、丁腈橡胶等，具有特服装、家纺、工业用布等PE、聚苯乙烯、定的性能橡胶经过硫化领域有广泛应用与天然PVC PS聚丙烯等塑料在包处理后弹性和耐热性提纤维相比，合成纤维生产PP装、建材、家电、医疗等高，广泛用于轮胎、密封不受自然条件限制，可大领域广泛应用件等规模生产合成材料的广泛应用极大地改变了人类的生活方式，但也带来了环境问题，如白色污染、微塑料污染等为解决这些问题，科学家正在开发生物降解塑料、可循环利用材料等环保材料，同时完善废弃物回收和处理系统，推动合成材料的可持续发展化肥与农业生产氮肥氮肥主要提供植物生长所需的氮元素，促进茎叶生长，增强光合作用常见氮肥包括尿素、硝酸铵、氯化铵和硫酸铵等氮是植物蛋白质、叶绿素和核酸的重要组成部分，是植物生长最关键的营养元素之一磷肥磷肥主要提供植物生长所需的磷元素，促进根系发育，加速开花结果常见磷肥包括过磷酸钙、磷酸二铵等磷是植物细胞膜、核酸和等能量物质的组成部分，影响植物的能量代谢和遗传信息传递ATP钾肥钾肥主要提供植物生长所需的钾元素，增强植物抗逆性，提高产品品质常见钾肥包括氯化钾、硫酸钾、硝酸钾等钾元素参与植物的酶活性调节、光合产物运输和水分平衡维持，对提高作物抗病性和抗旱性至关重要复合肥复合肥是指含有两种或两种以上营养元素的化肥，常见的有氮磷钾三元复合肥、氮磷复合肥等复合肥能全面供应植物所需的多种营养元素，养分比例可根据不同作物和土壤条件进行调配，使用方便，效果显著虽然化肥的使用大幅提高了农作物产量，保障了食品安全，但过度施用也带来了土壤酸化、水体富营养化、温室气体排放等环境问题科学施肥、有机肥与化肥配合使用、发展精准农业等措施有助于减少化肥使用量，实现农业可持续发展食品中的常见化学物质添加剂类型常见实例主要功能安全使用建议防腐剂山梨酸钾、苯甲酸抑制微生物生长在允许范围内使用钠着色剂胭脂红、柠檬黄增加视觉吸引力优先选择天然色素甜味剂阿斯巴甜、甜蜜素提供甜味控制使用量抗氧化剂维生素、茶多酚防止氧化变质天然抗氧化剂较安C全食品添加剂是为改善食品品质和保存性能而加入食品中的人工合成或天然物质正规生产的食品添加剂在允许使用范围内是安全的，但过量使用可能对健康产生负面影响消费者可通过以下方式识别食品安全性阅读食品标签，了解成分和添加剂；选择正规厂家生产的食品；留意食品的色泽、气味是否异常；关注食品安全信息等除了人工添加的化学物质外，食品中还含有丰富的天然化学成分，如蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质等，这些是人体所必需的营养物质均衡饮食，适当控制加工食品的摄入，有助于维护健康医药与化学常见药物组成抗生素现代药物主要由活性成分和辅料组成活性成分是药物发挥治疗抗生素是一类能抑制或杀灭微生物的药物，是现代医学的重要成作用的主要物质，可以是化学合成的有机化合物，如阿司匹林就之一第一种抗生素青霉素由弗莱明于年发现，开创了

1928、布洛芬等；也可以是从动植物或微生物中提取的天然抗生素时代抗生素根据化学结构可分为内酰胺类（如青霉C₉H₈O₄β-产物，如青蒿素、紫杉醇等素、头孢菌素）、大环内酯类（如红霉素）、氨基糖苷类（如链霉素）等辅料是帮助药物制成剂型并保持稳定的物质，如填充剂、黏合剂、崩解剂、包衣材料等药物的化学结构决定了其在体内的作抗生素通过多种机制抑制细菌生长或杀死细菌，如抑制细胞壁合用机制，不同的药物通过与特定靶点（如受体、酶等）结合，影成、干扰蛋白质合成、影响复制等随着抗生素的广泛使DNA响生理过程，达到治疗疾病的目的用，细菌耐药性问题日益严重，合理使用抗生素，避免滥用，是当前面临的重要挑战节能减排与绿色化学绿色设计清洁生产从源头减少污染，设计易回收材料优化工艺，减少有害物质使用和排放生物降解材料新能源开发开发环境友好型高分子材料锂电池、氢燃料电池等清洁能源技术绿色化学是以减少或消除化学品的使用和生产中的环境污染为目标的化学研究和应用领域它的核心原则包括预防污染优于治理污染；设计更安全的化学品和反应条件；使用可再生原料；提高原子经济性，减少废物产生；使用催化剂而非计量试剂等新能源材料是节能减排的重要支撑锂离子电池以其高能量密度和长循环寿命，广泛应用于电动汽车和便携设备氢燃料电池通过氢气和氧气电化学反应直接发电，排放物仅为水，是理想的清洁能源技术绿色化工实例还包括水性涂料替代油性涂料、超临界萃取替代有机溶剂萃取等CO₂近期前沿纳米化学与材料医学应用纳米材料在医学领域有广阔的应用前景纳米药物递送系统能够将药物精准输送到病变部位，提高治疗效果，减少副作用例如，包裹抗癌药物的纳米颗粒可以通过主动或被动靶向作用，在肿瘤部位富集，实现精准治疗此外，纳米材料还用于医学成像、体外诊断、组织工程等领域环保应用纳米材料在环境保护中发挥着重要作用纳米吸附剂和纳米催化剂能有效去除水中的重金属离子、有机污染物和病原微生物例如，纳米铁粉可用于地下水中氯代有机物的降解；二氧化钛纳米粒子在紫外光照射下能降解水中的有机污染物；纳米银可抑制细菌生长，用于水消毒电子材料纳米电子材料推动了电子器件的小型化和高性能化碳纳米管和石墨烯等碳基纳米材料具有优异的电学、热学和力学性能，用于高速晶体管、柔性电子、传感器等量子点是纳米尺度的半导体颗粒，具有独特的光电特性，应用于显示器、太阳能电池和生物标记等领域纳米化学是研究1-100纳米尺度内物质结构、性质和应用的化学分支在这一尺度上，材料表现出与宏观材料不同的特性，如量子效应、表面效应等纳米材料的制备方法包括自上而下的物理方法（如研磨、光刻）和自下而上的化学方法（如化学气相沉积、溶胶-凝胶法）随着制备技术的进步和科学认知的深入，纳米材料将在更多领域发挥重要作用展望化学与未来社会双碳目标的化学支持化学在实现碳达峰、碳中和目标中扮演关键角色通过开发高效催化剂，可以降低化工过程的能耗和排放；通过设计新型碳捕获材料，可以从工业废气中分离二氧化碳；通过开发高效电池和储能材料，可以促进可再生能源的利用绿色化学和循环化学的理念将引导化学工业向低碳、环保方向转型新材料引领科技革命化学合成的新材料正在多个领域引发技术变革超导材料可实现零电阻电力传输；石墨烯等二维材料在电子、能源领域展现广阔前景；仿生材料模拟自然结构，创造具有特殊功能的新型材料；智能材料能对外界刺激做出响应，用于智能器件和系统这些新材料将重塑未来的电子、能源、医疗等领域化学推动可持续发展化学将在实现联合国可持续发展目标中发挥重要作用通过开发高效肥料和农药，保障粮食安全；通过研发安全有效的药物和疫苗，提高全球健康水平；通过设计节能环保的材料和工艺，减少资源消耗和环境污染化学的进步将与社会发展、环境保护和经济增长形成良性互动，推动人类社会可持续发展实验探究课题推荐水的净化实验酸雨模拟实验该实验旨在探究不同净化方法对水质的影响学生可以收集不同该实验探究酸雨对植物、建筑材料和金属的影响学生可以配制来源的水样（如自来水、雨水、池塘水等），尝试使用过滤、沉不同值的酸雨溶液（如、、等），观察这些pHpH=

5.

64.

53.5淀、吸附、蒸馏等方法进行净化，并比较处理前后水的浊度、溶液对植物生长、大理石或石灰石样品、金属样品的影响值、导电性、溶解氧等指标的变化pH实验过程中，学生需要定期记录观察结果，如植物的生长状况、通过这个实验，学生可以了解水污染的类型、净化水的原理，以叶片变化，石材的质量变化、表面腐蚀情况，金属的锈蚀程度及各种净化方法的优缺点这个实验还可以拓展到家庭自制净水等通过这个实验，学生可以直观了解酸雨的危害，认识大气污器的设计，培养学生的创新能力和环保意识染的环境影响，增强环保责任感重点知识总结物质基础元素、原子、分子和离子是化学的基本概念元素是由同种原子构成的物质；原子是元素的基本粒子；分子是由原子结合形成的粒子；离子是带电荷的原子或原子团这些概念是理解化化学反应类型学变化的基础化学反应分为合成反应、分解反应、置换反应和复分解反应四种基本类型理解这些反应类型有助于预测反应产物和反应条实验操作技能件，是掌握化学变化规律的关键基本实验操作包括加热、冷却、过滤、蒸发、溶解等正确的实验操作是获取准确实验数据的保证，也是实验安全的基础生活中的化学常用仪器的使用和维护也是化学学习的重要内容化学与日常生活密切相关，如食品中的添加剂、常用药物的化学成分、合成材料的性质和应用等了解这些知识有助于科学地认识生活中的化学现象，做出明智的消费选择以上知识点是化学学习的核心内容，相互联系、相互支撑在学习过程中，应注重概念的准确理解，反应的本质把握，实验技能的熟练掌握，以及知识在实际生活中的应用这样才能真正理解化学的魅力，培养科学素养和创新能力常见易错知识点化学式配平溶液计算许多学生在配平化学方程式时容易出溶液浓度计算是另一个常见的难点溶错，尤其是涉及氧化还原反应的配平质质量分数、物质的量浓度（摩尔浓配平化学方程式应遵循以下步骤先确度）等概念容易混淆解决溶液计算问定反应物和生成物的化学式；从复杂的题的关键是明确所求量与已知量之间的分子或离子开始配平；最后检查各元素关系，建立正确的等量关系式注意单的原子数是否平衡对于氧化还原反位的统一和转换，特别是质量与物质的应，可以使用电子得失或氧化数变化法量、体积与密度等关系进行配平酸碱中和反应酸碱中和反应中，许多学生难以正确计算所需酸碱的量解决这类问题需要掌握酸碱反应的化学计量关系，明确酸碱反应的本质是氢离子和氢氧根离子结合生成水分子注意多元酸和多元碱的情况，以及酸碱的强弱对中和点的影响pH克服这些易错点需要注重概念的准确理解，多做典型例题，培养严谨的思维习惯化学学习中，公式的记忆固然重要，但更重要的是理解反应的本质和变化规律只有真正理解了基本原理，才能灵活应对各种复杂问题课堂测验与互动本节课安排了互动测验环节，旨在检验大家对所学知识的掌握情况测验内容包括选择题和案例分析题，涵盖元素符号、化学反应类型、实验操作等主要知识点完成测验后，我们将进行答案讲解和分析，帮助大家巩固所学内容互动讨论环节设计了以下话题

①你认为化学对人类社会发展的最大贡献是什么？

②如何看待化学发展带来的环境问题？

③在日常生活中，你最感兴趣的化学现象是什么，为什么？希望大家积极参与讨论，分享自己的观点和见解，共同探索化学的奥秘和魅力总结与答疑知识要点本课程系统介绍了化学的基本概念、反应类型、实验技能和应用领域，建立了完整的化学知识框架思维培养通过探究实验和案例分析，培养了观察、分析、推理和创新能力，提升了科学思维水平应用意识将化学知识与生活、环境、健康等紧密联系，增强了学以致用的意识和解决实际问题的能力本课程旨在帮助大家建立科学的化学观念，掌握基本的化学知识和技能，了解化学与社会发展的关系化学是一门实验科学，理论联系实际是学好化学的关键希望大家在今后的学习中，继续保持对化学的兴趣和热情，将所学知识应用到实际生活中课后思考题

①如何评价化学在解决环境问题中的双重角色（既是污染源又是解决方案）？

②未来十年，你认为化学领域最有可能取得突破的方向是什么？

③请设计一个简单的家庭化学实验，并分析其中的科学原理欢迎在下次课前提交你的思考结果！。