化学初中教学课件

初中化学课程导入化学是研究物质及其变化的科学，它帮助我们理解周围世界的构成和变化规律目前，世界上已经发现超过118种元素，这些元素以各种形式存在于我们的日常生活中化学的发展极大地改变了人类的生活方式，从医药、材料、能源到环保，化学无处不在化学的科学基础实验探究理论支撑化学实验是探究物质变化的主要方法，化学理论是对实验现象的系统解释，通过控制变量和观察现象，我们能够它帮助我们建立对物质世界的认知框发现和验证化学规律实验是化学学架化学定律、原理和规则构成了化习的核心环节，也是理解化学本质的学的理论体系，为进一步探索提供指关键途径导应用实践化学知识在实际生活中有广泛应用，从材料合成到食品加工，从能源开发到环境保护，化学技术无处不在，深刻影响着人类社会的发展实验是化学的灵魂——化学家拉瓦锡化学实验室规则安全第一原则化学实验室是进行科学探索的场所，但也存在潜在的安全风险根据统计数据，每年中学生实验烧伤率约为

0.1%，虽然比例不高，但我们必须严格遵守安全规则，将风险降到最低实验室管理标准要求器材损耗率控制在5%以下，这不仅是为了节约资源，也是规范操作的重要指标良好的实验习惯能够保护自己，也能保护珍贵的实验器材必备安全装备实验时必须穿戴实验服、护目镜，以保护身体和眼睛免受化学品伤害长发学生应将头发扎起，避免接触火源或化学药品紧急处理措施熟悉实验室洗眼器、紧急喷淋和灭火器的位置及使用方法一旦发生事故，应立即报告指导教师并采取相应措施常用化学实验仪器介绍烧杯试管量筒酒精灯用于盛装液体、溶解固体和进行简用于小量试剂的反应和观察加热用于精确量取液体体积读数时视实验室常用加热设备，燃烧热值约单反应常见规格有50mL、100mL、时需使用试管夹固定，管口不可对线应与液面相平，以液体凹面最低为30kJ/g使用时需注意安全，不250mL等烧杯上有刻度线，但精着人试管架用于整齐放置多支试处为准常见规格有10mL、50mL、用时应盖上灯帽熄灭火焰，切勿用度不高，不宜用于精确量取管100mL等嘴吹灭正确使用和维护实验仪器不仅能保证实验结果的准确性，还能延长仪器使用寿命每次实验前，应检查仪器是否完好；实验后，应及时清洗并妥善放置仪器玻璃仪器应避免急剧加热或冷却，以防破裂正确取用化学药品固体药品取用规范•使用干净的药勺取用，勿用手直接接触•取用量以满足实验需求为宜，避免浪费•取用后立即盖紧药品瓶盖，防止吸潮或污染•多余药品不得倒回原瓶，应按指导处理液体药品取用规范•使用量筒或滴管量取，确保精确计量•倒取液体时药品标签应朝向手心，防止液体沿瓶壁流下污染标签•强酸强碱等腐蚀性液体应在通风橱中操作•用完后立即盖紧瓶盖，防止挥发或溢出化学药品的正确取用是实验安全和准确性的重要保障不同形态的药品有不同的取用方法，固体药品使用药勺取用，液体药品则需用量筒或滴管量取操作过程中，应保持工作台面整洁，避免交叉污染注意药品标签颜色蓝色标签通常表示一般药品，红色标签则表示危险性更高的药品，需特别小心处理任何时候都不要品尝或嗅闻化学药品，这可能导致严重伤害实验中物质加热安全1选择适当的加热方式根据物质性质选择合适的加热方法易燃易爆物质宜用水浴加热；一般物质可用酒精灯直接加热；需要高温的可使用电炉加热加热时应从小火开始，逐渐增大火力2正确使用温度计化学实验常用温度计测量范围为-10℃~110℃，使用时温度计不应触及容器底部，以免温度计破裂读数时视线应与水银柱平行，以提高读数准确性3玻璃仪器加热注意事项玻璃仪器加热前应检查是否有裂纹；加热时应均匀受热，避免局部过热；不可将热的玻璃仪器直接放在冷的台面上，防止因温差过大导致破裂4加热结束的处理加热结束后，应将热源移开而非移动容器；热的仪器应放在隔热垫上冷却，并标记小心烫伤提醒他人；确认完全冷却后再进行清洗和收纳玻璃仪器破裂事故是实验室常见安全隐患，主要原因包括热应力导致的热震、机械冲击和不当操作预防措施包括使用耐热玻璃、避免突然温度变化、轻拿轻放以及定期检查仪器状态一旦发生破裂，应立即停止实验，在教师指导下清理碎片洗涤与养护仪器初步冲洗用清水冲洗掉大部分残留物，对于水溶性物质，冲洗2-3次即可去除大部分污染选择清洗剂根据污染物性质选择适当的清洗剂•无机盐类残留使用稀盐酸浸泡后冲洗•有机物残留使用适量洗涤灵或去污粉•油脂类残留使用温和碱性清洗剂彻底清洗使用毛刷轻柔刷洗仪器内壁，尤其注意底部和细颈部位，确保污垢完全去除实验仪器的清洁与维护是确保实验准确性和延长仪器使用寿命的关键环节正确的清洗程序能够去除最终冲洗与干燥残留物质，防止交叉污染，保持仪器的透明度和功能性根据实验室标准，仪器洗净率应达到95%以上才可再次用于实验用清水反复冲洗3-5次，确保清洗剂完全去除将仪器倒置在洁净的仪器架上自然晾干，或用烘箱低温烘干特殊仪器养护精密仪器如天平、pH计等需定期校准；光学仪器表面应用专用镜头纸擦拭；金属仪器应保持干燥，必要时涂抹防锈油妥善保存是延长仪器使用寿命的重要措施走进化学世界物质的变化物理变化与化学变化物理变化物质的形态、状态或物理性质发生改变，但物质的化学成分和分子结构不变•冰块融化成水H₂O分子结构未变，仅状态由固态变为液态•金属拉伸只改变形状，成分不变•水沸腾成水蒸气分子间距离变大，但分子结构不变化学变化物质的分子结构和化学成分发生改变，生成新的物质•蜡烛燃烧蜡（碳氢化合物）与氧气反应生成二氧化碳和水•铁生锈铁与氧气和水反应生成氧化铁•食物腐败有机物在微生物作用下分解为其他物质在日常生活中，我们处处可见物理变化和化学变化识别这两种变化的关键在于观察是否产生了新物质物理变化通常可以通过物理方法恢复原状，如水结冰后可以再融化；而化学变化则很难完全恢复，如木材燃烧后无法恢复原状化学变化通常伴随着明显的现象，如颜色变化、气体产生、沉淀形成、热量释放或吸收等观察和记录这些现象是化学学习的重要技能物质的性质可溶性可燃性物质在特定溶剂中溶解的能力例如物质在氧气中燃烧的能力例如•食盐在水中易溶，形成均一透明溶液•煤、木材、纸张在空气中可燃烧释放热量•油脂在水中不溶，但在汽油等有机溶剂中可溶•金属钠在空气中迅速氧化并可能燃烧•二氧化碳在水中有限溶解，形成碳酸•二氧化碳不可燃，常用作灭火剂溶解性与温度密切相关，多数固体溶解度随温度升高而增大可燃性与物质的化学组成和氧化还原性质密切相关导电性磁性物质传导电流的能力例如物质在磁场中表现出的特性例如•铁、铜、铝等金属具有良好导电性•铁、钴、镍具有明显的磁性，可被磁铁吸引•硫、塑料等非金属通常不导电•铝、铜等金属虽导电但磁性很弱•盐溶液导电，而纯水几乎不导电•大多数非金属如硫、碳不具有明显磁性导电性与物质的电子结构和离子移动能力相关磁性与原子内电子的自旋和排布方式有关物质的性质是我们识别和利用物质的基础通过观察和测量物质的物理性质（如密度、熔点、沸点、硬度）和化学性质（如氧化性、还原性、酸碱性），我们可以确定物质的种类和纯度，并将其应用于适当的场合物质性质的差异也是化学分离和分析的理论基础空气的组成空气中的主要成分空气是地球大气层中的气体混合物，对生命活动至关重要其主要成分包括氮气（N₂）约占78%，相对惰性，不易参与化学反应，是稳定大气环境的重要成分氧气（O₂）约占21%，支持生物呼吸和物质燃烧，是生命活动的必需物质二氧化碳（CO₂）约占

0.04%，虽然含量少但影响重大，是植物光合作用的原料，也是重要的温室气体每立方米空气中含有约

0.8升二氧化碳，这一数值在工业革命前约为

0.6升，显氮气氧气稀有气体二氧化碳水蒸气示了人类活动对大气成分的影响此外，空气中还含有微量水蒸气、稀有气体（如氩、氖）和其他微量气体78%21%

0.04%氮气占比氧气占比二氧化碳占比稳定大气环境，稀释氧气浓度，减少氧化作用维持生命活动，支持燃烧过程，参与氧化反应支持植物光合作用，调节地球温度，影响气候变化氧气的性质与制取氧气的物理性质氧气是一种无色、无味、略重于空气的气体在-183℃时液化成淡蓝色液体，在-219℃时凝固成淡蓝色固体常温下氧气略溶于水，溶解度随温度升高而降低，这对水生生物的生存至关重要氧气的化学性质氧气最显著的化学性质是其强烈的助燃性在氧气中，许多物质燃烧更加剧烈，火焰更明亮氧气本身不可燃，但能支持其他物质燃烧常见的氧化反应包括•碳与氧气反应C+O₂→CO₂（完全燃烧）或2C+O₂→2CO（不完全燃烧）•铁与氧气反应4Fe+3O₂→2Fe₂O₃（红色氧化铁）•硫与氧气反应S+O₂→SO₂（产生刺激性气味的二氧化硫）氧气的实验室制取分解过氧化氢是实验室制取氧气的常用方法2H₂O₂MnO₂→2H₂O+O₂↑在这一反应中，二氧化锰作为催化剂加速过氧化氢的分解，但本身不参与反应，反应前后化学性质和质量不变收集到的氧气可通过木条复燃实验进行检验将带有火星的木条插入装有氧气的集气瓶中，如木条立即复燃并明亮燃烧，则证明气体为氧气氧气在医疗中的应用氧气在工业中的应用氧气在环保中的应用供应给呼吸困难患者，用于高原地区和深海潜水呼吸辅助，以及紧急救援炼钢工业中用于提高燃烧温度，化工合成，火箭推进剂的氧化剂污水处理中的活性污泥法，增加水体溶解氧，改善水质物质构成的奥秘——分子与原子水分子（H₂O）是理解分子结构的良好范例一个水分子由两个氢原子和一个氧原子通过共价键连接而成在这个分子中，原子间的特定排列赋予了水独特的物理和化学性质，如高沸点、高比热容和良好的溶解性一杯普通的水（约250毫升）中含有惊人数量的水分子，大约有2×10²³个！这个数量是如此之大，超出了我们的日常想象若将这些分子排成一条线，长度将超过地球到太阳距离的数百万倍原子物质的基本构成单位，无法通过化学方法再分•由原子核和电子组成•目前已知118种元素的原子•质量极小，氢原子质量约为

1.67×10⁻²⁴克分子由两个或多个原子通过化学键结合形成的粒子•保持原有元素的化学性质原子的结构原子的基本组成原子是元素的基本单位，虽然微小，但内部结构复杂而有序每个原子主要由三种基本粒子组成质子带正电荷的粒子，位于原子核中一个元素的原子序数等于其质子数，决定了元素的化学性质质子质量约为

1.67×10⁻²⁷千克中子不带电荷的中性粒子，与质子一起构成原子核中子数的不同形成同一元素的不同同位素中子质量与质子相近电子带负电荷的粒子，在原子核外高速运动电子质量极小，约为质子的1/1836电子的排布决定了元素的化学性质和成键行为中性原子中，质子数等于电子数，使原子整体呈电中性失去或获得电子的原子称为元素周期表中元素的排列顺序是按照原子序数（即质子数）递增的原子序数不仅是元素的身份证号，也决定了元素离子，分别带正电或负电的化学性质例如，氢的原子序数为1（1个质子），氦的原子序数为2（2个质子），依此类推电子在原子中的分布遵循一定规律，围绕原子核按不同能级（或称电子层）分布每个能级可容纳的最大电子数遵循2n²规则，其中n为能级序数例如•第一能级（K层）最多容纳2个电子•第二能级（L层）最多容纳8个电子•第三能级（M层）最多容纳18个电子元素的化学性质主要由最外层电子（价电子）决定，这也是元素周期表分族的理论基础元素的概念元素定义元素分类由相同质子数的原子构成的纯净物质每种元素都有独特的物理和化学元素可分为金属、非金属和半金属金属元素占元素总数的约80%，具性质，在化学反应中保持其特性有良好的导电性、延展性和金属光泽生命元素自然分布人体中含量最高的元素是氧（65%）和碳（18%），此外还含有氢、氮、地球上已确认的自然元素有90多种，其中地壳中含量最高的是氧钙、磷等必需元素（46%）、硅（28%）和铝（8%）元素周期表元素周期表是化学的基本工具，它将所有已知元素按照原子序数递增排列，同时体现了元素性质的周期性变化周期表中的每一列（族）元素具有相似的化学性质，每一行（周期）则反映了电子层的递增周期表的主要分区包括s区元素包括1族和2族，最外层电子填充在s轨道p区元素包括13-18族，最外层电子填充在p轨道d区元素包括3-12族，即过渡金属元素，次外层电子填充在d轨道f区元素镧系和锕系元素，倒数第三层电子填充在f轨道水资源的保护工业用水污染防治•建立完善的废水处理系统，实现达标排放•推广节水工艺和水循环利用技术•建立污染物排放许可制度，严格监管排放农业用水优化•推广滴灌、微灌等节水灌溉技术•控制化肥和农药使用，减少面源污染•发展旱作农业，选育耐旱作物品种生活用水保护•提高公众节水意识，养成节水习惯•推广节水器具，减少生活用水浪费•完善城市污水收集和处理系统地球表面约71%被水覆盖，总水量约为14亿立方千米，但其中

97.5%是不适合直接饮用的咸水，主要分布在海洋中淡水仅占地球总水量的

2.5%，而这些淡水中，约

68.7%被冻结在冰川和冰盖中，

30.1%存在于地下水中，仅有

0.3%分布在河流和湖泊等地表水体中，方便人类直接使用中国的水资源状况尤为严峻中国人均水资源量约为2200立方米，仅为世界平均水平的1/4，是全球13个贫水国家之一此外，中国水资源分布极不均衡，南方丰富而北方匮乏，加剧了水资源利用的难度水资源危机已成为全球面临的严峻挑战据联合国统计，全球约有20亿人生活在水资源紧张地区，到2050年，这一数字可能增至50亿水资源保护不仅关系到人类的生存和发展，也是维护生态平衡的重要环节水的净化方法1初级处理物理过滤阶段，去除水中大颗粒杂质和悬浮物•格栅拦截去除漂浮物和大块杂质•沉砂池利用重力沉降原理去除砂粒•初沉池进一步沉淀细小悬浮物这一阶段可去除约30-40%的有机物2二级处理生物处理阶段，利用微生物分解有机污染物•活性污泥法利用好氧微生物降解有机物•生物膜法微生物附着在固体载体上形成生物膜•氧化沟延长污水在系统中的停留时间这一阶段可去除约80-90%的有机物3三级处理深度处理阶段，去除特定污染物•化学沉淀去除磷等营养物质•活性炭吸附去除重金属离子和有机微污染物•离子交换去除特定离子这一阶段针对特定污染物进行定向处理4消毒处理最终处理阶段，杀灭病原微生物•氯气消毒传统且经济的消毒方法•紫外线照射物理消毒，无化学残留•臭氧处理强氧化剂，消毒效果好经过完整处理的水可达到排放或回用标准活性炭在水处理中扮演着重要角色，其多孔结构提供了巨大的比表面积，每克活性炭的比表面积可达500-1500平方米活性炭不仅能吸附重金属离子，还能去除水中的氯、有机物和异味在家庭净水器中，活性炭滤芯是常见的组件，能有效改善水质和口感水的净化处理是现代环保技术的重要应用，随着科技发展，膜分离技术、电化学处理等新型净水方法也在不断发展，为水资源保护提供了更多技术支持水的组成实验1实验器材准备•霍夫曼电解装置•直流电源（6-12V）•导线和电极（通常为铂或石墨）•稀硫酸溶液（作电解质）2实验步骤•将稀硫酸溶液注入霍夫曼装置•连接电极和直流电源•开启电源，观察两极产生气泡•待收集足够气体后关闭电源•测量两管中气体体积比水的电解实验原理水的电解是研究水分子组成的经典实验纯水几乎不导电，需加入少量硫酸作为电解质通电后，水分子在电极上发生3氧化还原反应，分解为氢气和氧气气体验证阴极反应2H⁺+2e⁻→H₂↑•阴极（负极）气体用燃着的木条靠近，发出啪的声音，证明是氢气阳极反应2H₂O→O₂↑+4H⁺+4e⁻•阳极（正极）气体将带火星的木条插入，木条复燃，证明是氧气总反应2H₂O电流→2H₂↑+O₂↑实验结果显示，产生的氢气体积与氧气体积比为2:1，这与水的化学式H₂O相符，证明水由氢和氧两种元素组成，且氢原子数是氧原子数的两倍现代分析表明，水分子中氢原子与氧原子通过共价键连接，分子呈V字形，键角约为

104.5°这种特殊的分子结构使水具有许多独特性质，如高沸点、高比热容和强大的溶解能力化学式与化合价化学式的基本概念化合价的理解与应用化学式是用元素符号和数字表示物质组成的符号表达式它直观地展示了物质中各元素的种化合价是元素原子在化合物中表现出的得失电子能力它可以是正值、负值或零通过化合类和原子个数比例例如，CO₂（二氧化碳）表示由一个碳原子和两个氧原子组成的分子价，我们可以推断和书写化合物的化学式化学式的类型包括在CO₂中，碳的化合价为+4，氧的化合价为-2根据化合价守恒原则，分子中化合价总和为零，因此需要两个氧原子（-2×2=-4）来平衡一个碳原子的+4化合价分子式表示分子中各元素原子的实际数目，如H₂O、C₆H₁₂O₆常见元素的化合价结构式表示分子中原子的连接方式，如H-O-H（水）实验式表示化合物中各元素最简单的整数比，如CH₂O（葡萄糖C₆H₁₂O₆的实验式）•氢（H）通常为+1，在金属氢化物中为-1离子式表示离子化合物的组成，如NaCl表示由Na⁺和Cl⁻组成•氧（O）通常为-2，在过氧化物中为-1•氯（Cl）与金属形成化合物时为-1，与氧形成化合物时可为+

1、+

3、+

5、+7•铁（Fe）常见+2和+3两种化合价100%85%元素相对原子质量主要元素质量以碳-12原子质量的1/12为标准，表示其他原子相对质量H=1C=12N=14O=16Na=23Mg=24Al=27Si=28P=31S=32Cl=

35.5K=39Ca=40Fe=56Cu=64Zn=65质量守恒定律实验验证镁条在空气中燃烧实验器材天平、坩埚及盖、镁条、酒精灯实验步骤

1.称量干净的坩埚和盖的总质量m₁

2.将一小段镁条放入坩埚中，再称量总质量m₂

3.盖上坩埚盖（留一小缝隙），用酒精灯加热至镁条完全燃烧

4.待冷却后，再次称量坩埚、盖和内容物的总质量m₃实验结果m₃m₂，这似乎与质量守恒定律矛盾实际上，镁与空气中的氧气反应生成氧化镁2Mg+O₂→2MgO，质量增加部分正是参与反应的氧气质量若在密闭系统中进行，总质量不变质量守恒定律的历史发现质量守恒定律是化学的基本定律之一，由法国化学家拉瓦锡于1789年提出在进行精确的燃烧实验时，拉瓦锡发现反应前后物质的总质量保持不变，这一发现奠定了现代化学的基础定律表述在化学反应中，反应前各物质的总质量等于反应后各物质的总质量用数学表达式可写为m（反应物）=m（生成物）这一定律的本质是原子在化学反应中不会被创造或消灭，只是重新组合形成新物质在封闭系统中进行的任何化学反应都遵循这一基本规律在实际实验中，需注意以下因素以确保准确性

1.系统必须是封闭的，防止气体逸出或外界物质进入

2.反应过程中可能有热量、光能等能量形式的转换，但不影响质量守恒化学方程式书写规范12确定反应物和生成物写出化学式首先明确参与反应的物质（反应物）和反应后生成的新物质（生成物）例如，氢气和氧气反应生成水用化学式代替物质名称，准确表示各物质的分子组成H₂+O₂→H₂O氢气+氧气→水34配平方程式标注物理状态根据质量守恒定律，调整系数使方程式两边的各元素原子数相等用状态符号标注各物质的物理状态2H₂+O₂→2H₂O•s固态solid（左边4个H原子，2个O原子；右边4个H原子，2个O原子）•l液态liquid•g气态gas•aq水溶液aqueous2H₂g+O₂g→2H₂Ol注意事项

1.化学方程式中的系数表示相应物质的分子数比或摩尔数比，不能随意更改化学式中的下标

2.方程式中通常使用最简整数比的系数，如H₂+1/2O₂→H₂O应写为2H₂+O₂→2H₂O

3.复杂反应可能需要注明反应条件，如温度、压力、催化剂等，标注在箭头上方或下方N₂g+3H₂g Fe,450℃,200atm→2NH₃g化学方程式是化学语言的重要组成部分，它不仅表示反应的类型和产物，还包含了丰富的量化信息，为化学计算提供了基础利用化学方程式计算化学方程式中的量关系计算实例消耗4g氢气产生多少克水化学方程式不仅表示物质变化的定性关系，还包含重要的定量信息已知条件氢气质量mH₂=4g物质的量比例方程式中系数比表示物质的量（摩尔数）比求生成水的质量mH₂O质量比例物质的摩尔质量×系数比=质量比解气体体积比例在相同条件下，气体的体积比等于物质的量比

1.写出反应方程式2H₂g+O₂g→2H₂Ol以氢气与氧气反应生成水为例

2.根据H₂的相对分子质量计算物质的量nH₂=mH₂/MH₂=4g/2g·mol⁻¹=2mol2H₂g+O₂g→2H₂Ol

3.根据方程式中的比例关系，计算H₂O的物质的量nH₂O=nH₂×2/2=2mol

4.计算H₂O的质量mH₂O=nH₂O×MH₂O=2mol×18g·mol⁻¹=36g从方程式可知答消耗4g氢气，可以生成36g水•2摩尔H₂与1摩尔O₂反应生成2摩尔H₂O•4克H₂与32克O₂反应生成36克H₂O解题关键先找出已知物质和目标物质在方程式中的系数比，然后通过物质的量（摩尔数）•标准状况下，

44.8升H₂与

22.4升O₂反应生成36克H₂O作为中间桥梁进行计算化学计算是化学学习的重要内容，它将定性认识与定量分析结合，培养逻辑思维和问题解决能力在实际应用中，化学计算可帮助确定反应物用量、预测产物产量、计算反应收率等，为化学工业生产提供理论依据碳及其氧化物碳的同素异形体碳的氧化物一氧化碳CO•无色无味有毒气体，与血红蛋白亲和力是氧气的210倍•不完全燃烧产物2C+O₂→2CO•还原性强，可用作还原剂CO+Fe₂O₃→2Fe+CO₂•工业上用于合成甲醇等有机物二氧化碳CO₂•无色无味气体，常温下密度大于空气金刚石石墨•完全燃烧产物C+O₂→CO₂•溶于水形成碳酸CO₂+H₂O⇌H₂CO₃世界上最硬的天然物质，碳原子以sp³杂化轨道形成四面体结构，每个碳原子以sp²杂化轨道排列成六边形平面网状结构，层与层之间以范德•参与植物光合作用6CO₂+6H₂O→C₆H₁₂O₆+6O₂碳原子与周围四个碳原子形成共价键具有极高硬度、良好透光性，华力连接具有良好的导电性、导热性和润滑性广泛用于铅笔芯、•温室气体，大气中浓度约为

0.04%但不导电主要用于珠宝、工业切割和钻头电极材料和润滑剂富勒烯1985年发现的新型碳同素异形体，C60（足球烯）是其代表，60个碳原子排列成类似足球的空心球形结构具有特殊的电学和光学性质，在纳米材料、超导体和药物传递系统中有潜在应用碳纳米管是另一种重要的碳同素异形体，由石墨片卷曲成管状结构，具有极高的强度和独特的电学性质单壁碳纳米管的拉伸强度约为钢的100倍，是制造超强复合材料的理想选择碳是自然界中分布最广的元素之一，在生命体中扮演核心角色碳原子的独特电子结构使其能形成多种化合物，据估计，碳化合物数量超过2000万种，远多于其他任何元素的化合物总和这种化学多样性是有机化学和生命科学的基础二氧化碳的制取与性质二氧化碳的实验室制取实验室中常用碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳CaCO₃s+2HClaq→CaCl₂aq+H₂Ol+CO₂g↑实验装置通常包括•反应容器（如锥形瓶或发生装置）•导管或气体收集装置•集气瓶（向上排空气法收集）二氧化碳密度大于空气，可采用向上排空气法收集二氧化碳的物理性质•无色无味气体，密度为

1.98g/L（标准状况），约为空气密度的

1.5倍•溶解度适中，1体积水在20℃和1标准大气压下可溶解约

0.9体积的CO₂•临界温度为

31.1℃，在高压下容易液化，固态CO₂（干冰）在常压下直接升华二氧化碳的化学性质不支持燃烧CO₂不支持一般物质的燃烧，将燃烧的蜡烛放入CO₂中会立即熄灭这一性质使CO₂成为常用的灭火剂与水反应CO₂溶于水形成碳酸，呈弱酸性CO₂+H₂O⇌H₂CO₃⇌H⁺+HCO₃⁻这是雨水自然呈弱酸性的原因之一与碱反应CO₂与碱反应生成碳酸盐，这是CO₂检验的重要方法CO₂+CaOH₂→CaCO₃↓+H₂O通入澄清石灰水中，会使石灰水变浑浊燃烧与灭火原理燃烧的三要素灭火的基本原理燃烧是一种快速的氧化反应，伴随着热量和光的释放要实现燃烧，必须同时满足三个条件灭火的原理就是破坏燃烧的三要素之一或多个隔离可燃物将未燃烧的可燃物与火源分离，防止火势蔓延例如•森林火灾中开辟防火隔离带•关闭气体阀门阻断可燃气体供应•将燃烧物质分散，减少热量聚集隔绝助燃物切断氧气供应，使燃烧无法持续例如•用湿毛巾捂住口鼻阻止烟雾进入•用灭火毯覆盖小型火源•干粉灭火器释放的化学物质隔断氧气降低温度将燃烧物质的温度降低到着火点以下例如•用水灭火，利用水的高比热容吸收热量•二氧化碳灭火器喷出的低温CO₂快速冷却火源•泡沫灭火剂覆盖表面，阻止热量传递可燃物能与氧气发生氧化反应的物质，如木材、煤、汽油等助燃物通常是空气中的氧气，在特殊情况下也可以是其他氧化剂着火温度物质开始燃烧所需的最低温度，不同物质的着火温度差异很大只有这三个要素同时存在，燃烧才能发生和持续缺少任何一个要素，燃烧就会停止常见灭火器类型及适用范围燃料的利用与开发传统燃料及其能量值清洁能源发展为应对气候变化和环境污染，全球约30%的能源来自清洁能源，这一比例正在逐年提高清洁能源主要包括太阳能光伏发电技术效率不断提高，成本大幅下降大规模太阳能电站在沙漠和闲置土地上建设，分布式光伏系统在建筑屋顶普及风能陆上和海上风电场快速发展，单机容量不断增大风电已在某些地区成为最经济的发电方式，间歇性问题通过电网调度和储能系统解决氢能作为清洁能源载体，氢气燃烧只产生水绿氢（可再生能源电解水制氢）技术发展迅速，燃料传统燃料主要包括煤炭、石油和天然气，这些化石燃料构成了当前全球能源供应的主体，约占总能源消耗电池汽车和氢能工业应用逐步推广的70%它们的形成需要数百万年的地质过程，储量有限且不可再生燃烧化石燃料会释放二氧化碳和其他污染物，对环境造成负面影响生物燃料利用农作物秸秆、林业废弃物等生物质资源转化为液体燃料或沼气生物燃料碳循环相对闭合，可减少温室气体净排放能源转型是当前全球面临的重要挑战发展清洁能源不仅有助于减少环境污染和温室气体排放，还能创造新的就业机会和经济增长点随着技术进步和规模化应用，清洁能源的成本持续下降，经济可行性显著提高储能技术的突破，如大规模电池储能和氢能储存，将进一步促进可再生能源的广泛应用金属与金属材料铜铁铝物理性质红色金属，密度

8.9g/cm³，熔点1083℃，导电性仅次于银，导热性物理性质银白色金属，密度

7.9g/cm³，熔点1535℃，导电性、导热性中等，物理性质银白色轻金属，密度

2.7g/cm³，熔点660℃，导电性、导热性良好，好具有磁性无磁性化学性质化学活泼性较低，常温下表面形成氧化膜，不与稀盐酸、稀硫酸反化学性质中等活泼性，在潮湿空气中易生锈，能与稀酸反应放出氢气，高温化学性质活泼性高，但表面氧化膜使其稳定，能与强酸强碱反应放出氢气，应，但能与浓硝酸、浓硫酸反应下与氧气、硫、卤素等反应与氧气反应生成氧化铝应用电线电缆、电子设备、水管、热交换器、装饰材料等应用结构钢材、机械设备、铁路轨道、汽车制造、家用电器等应用航空航天材料、建筑材料、包装材料、电力传输、日用品等金属材料的分类钢铁工业发展现状金属材料可根据成分和用途分为多种类型钢铁是最重要的工程材料之一，在国民经济中占有重要地位我国是全球最大的钢铁生产国，年钢产量约10亿吨，全球占比超过50%钢铁工业正面临转型升级的挑战纯金属单一金属元素构成，如纯铜、纯铝等合金两种或多种元素（至少一种为金属）的混合物，如不锈钢（铁、铬、镍）、黄铜（铜、锌）绿色发展降低能耗和污染排放，探索氢冶金等低碳技术黑色金属以铁为基础的金属材料，如铸铁、碳钢、合金钢智能制造引入人工智能和大数据技术，提高生产效率和产品质量有色金属除铁、锰、铬外的金属及其合金，如铜、铝、锌、铅等产品升级发展高强度、高性能特种钢材，满足航空航天、高铁、汽车等领域需求贵金属化学性质稳定的金属，如金、银、铂等国际合作加强全球产业链合作，共同应对贸易保护主义挑战轻金属密度小于

4.5g/cm³的金属，如铝、镁、钛等溶液及其浓度溶液的基本概念溶解度与温度的关系溶液是由两种或多种物质均匀混合形成的均

一、稳定的混合物通常由溶质和溶剂两部分组成，溶质是被溶解的物质，溶剂是溶解溶质的物质，其量通常较多按照物理状态，溶液可分为气体溶液如空气（氮气、氧气等混合）液体溶液如食盐水、酒精水溶液（最常见的溶液形式）固体溶液如合金（铜和锡形成的青铜）按照溶质浓度，可分为稀溶液溶质浓度较低的溶液浓溶液溶质浓度较高的溶液饱和溶液在给定温度下，溶剂中已溶解了最大量的溶质过饱和溶液溶解的溶质量超过饱和溶液的溶解度，处于不稳定状态溶解度定义为在给定温度下，100g溶剂中最多能溶解的溶质质量溶解度受温度影响显著•大多数固体溶质的溶解度随温度升高而增大（如硝酸钾、硫酸铜）•少数固体溶质的溶解度随温度变化不大（如氯化钠）•个别固体溶质的溶解度随温度升高而减小（如氢氧化钙）•气体溶质的溶解度通常随温度升高而减小（如二氧化碳在水中）溶解度曲线是表示溶质溶解度与温度关系的图线，是分析结晶、分离和提纯过程的重要工具溶液浓度的表示方法质量分数物质的量浓度体积分数溶质质量占溶液总质量的百分比单位体积溶液中溶质的物质的量溶质体积占溶液总体积的百分比ω=m溶质/m溶液×100%c=n溶质/V溶液φ=V溶质/V溶液×100%例5g糖溶于95g水中，糖的质量分数为5%单位mol/L（摩尔/升）例10mL乙醇加入90mL水中，乙醇的体积分数约为10%酸碱盐基础酸的性质与应用碱的性质与应用酸是一类能使酸碱指示剂变色（如使石蕊试纸变红）、pH小于

7、能与金属、金属氧化物、碱反应的物质碱是一类能使酸碱指示剂变色（如使石蕊试纸变蓝）、pH大于

7、能与酸反应的物质常见酸常见碱盐酸HCl无色有刺激性气味的液体，强酸氢氧化钠NaOH白色固体，强碱，有腐蚀性硫酸H₂SO₄无色油状液体，强酸，具腐蚀性氢氧化钾KOH白色固体，强碱，有腐蚀性硝酸HNO₃无色液体，强酸，具强氧化性氢氧化钙CaOH₂白色粉末，又称熟石灰醋酸CH₃COOH醋的主要成分，弱酸氨水NH₃·H₂O无色有刺激性气味的液体，弱碱碳酸H₂CO₃不稳定弱酸，存在于碳酸饮料中碱的化学性质酸的化学性质•与酸反应NaOH+HCl→NaCl+H₂O•与活泼金属反应Zn+H₂SO₄→ZnSO₄+H₂↑•与非金属氧化物反应2NaOH+CO₂→Na₂CO₃+H₂O•与碱反应（中和反应）HCl+NaOH→NaCl+H₂O•与铝等两性金属反应2NaOH+2Al+6H₂O→2Na[AlOH₄]+3H₂↑•与金属氧化物反应CuO+H₂SO₄→CuSO₄+H₂O•与盐溶液反应（可能发生沉淀）2NaOH+CuSO₄→CuOH₂↓+Na₂SO₄•与碳酸盐反应CaCO₃+2HCl→CaCl₂+H₂O+CO₂↑pH值与酸碱指示剂pH值指示剂盐pH值是表示溶液酸碱性强弱的数值，范围通常为0-14酸碱指示剂是一类在酸性和碱性条件下呈现不同颜色的物质，用于检测溶液的酸碱性盐是酸和碱反应的产物，通常由金属离子和酸根离子组成•pH7酸性溶液，pH越小酸性越强石蕊试纸酸性变红，碱性变蓝中性盐如氯化钠NaCl、硫酸钾K₂SO₄•pH=7中性溶液（如纯水）酚酞酸性无色，碱性粉红色酸性盐如硫酸氢钠NaHSO₄、碳酸氢钙CaHCO₃₂化学与生活肥皂清洁原理消毒液中的氧化剂肥皂是脂肪酸的钠盐或钾盐，分子结构包含亲水基和亲油常见消毒液含有次氯酸钠NaClO、双氧水H₂O₂等氧化基清洁过程中，亲油基与油污结合，亲水基朝向水，形剂，能破坏微生物细胞壁和蛋白质结构84消毒液主要成胶束包裹油污，使其乳化后被水冲走硬水中的钙镁离成分是5%的次氯酸钠溶液，能杀灭多种细菌和病毒使子会与肥皂形成不溶性沉淀，降低清洁效果用时应避免与酸性物质混合，防止产生有毒氯气植物营养与肥料食品保鲜技术植物生长需要大量元素N、P、K、Ca、Mg、S和微二氧化硫是常用的食品防腐剂，能抑制微生物生长和量元素Fe、Mn、Zn等氮肥促进茎叶生长，磷肥酶促褐变干果中常添加适量亚硫酸盐防止变色，浓促进根系和花果发育，钾肥增强抗逆性化肥使用不度需严格控制在安全范围内真空包装通过去除氧气当会导致土壤酸化、地下水污染，应科学施用，配合延缓食品氧化和微生物繁殖，冷藏则通过降低温度减有机肥改善土壤结构缓化学反应速率电池与能量转换纺织品染色与洗涤电池是将化学能转化为电能的装置碱性电池中锌负极氧织物染色涉及染料分子与纤维的物理吸附或化学键合不化，二氧化锰正极还原，电解质为氢氧化钾锂离子电池同织物需使用不同类型染料棉麻等纤维素纤维适合活性充电时锂离子从正极迁移到负极，放电时反向移动正确染料，羊毛丝绸适合酸性染料洗衣粉中含有表面活性剂、回收废旧电池对防止重金属污染至关重要助洗剂和酶，共同作用去除污渍化学知识在日常生活中的应用无处不在，了解这些原理有助于我们更科学地选择和使用生活用品同时，化学技术的发展也带来了环境挑战，需要我们在享受便利的同时，关注节能减排和环境保护，践行绿色化学理念，促进可持续发展课程总结与学习建议知识体系回顾学习方法建议化学基础主动实验•化学实验安全与规范操作纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行化学是实验科学，通过亲手操作、观察现象、分析原因，加深对概念和原理的理解即使是简单的家庭小实验，也能培养观察力和动手能力•物质的物理和化学变化•物质的组成与结构勤于思考•元素周期表与元素性质学习化学不能仅限于记忆公式和反应现象，更要思考为什么理解反应原理和内在规律，建立知识间的联系，形成系统的化学思维遇到问题主动查阅资料，与同学讨论交流化学反应联系生活•质量守恒定律•化学方程式书写与计算化学与日常生活密切相关，学习时要善于发现生活中的化学现象观察食品包装上的成分表，了解家用化学品的使用原理，关注环境保护•燃烧与灭火议题中的化学知识将理论与实际结合，提高学习兴趣•酸碱盐反应实践应用•水和空气的组成与保护•碳及其化合物•金属材料与金属冶炼•日常生活中的化学现象初中化学作为科学启蒙课程，不仅传授基础知识，更培养科学思维和实验技能化学知识相互联系，形成完整体系，需要系统学习和全面理解未来发展展望化学是一门充满活力的学科，也是众多前沿领域的基础深入学习化学，可为未来在多个方向的深造和发展奠定基础能源材料生物医药开发新型太阳能电池、高效电池、氢能源等清洁能源技术，应对能源短缺和环境挑战研发新药、疫苗和诊断技术，探索生命科学奥秘，提高人类健康水平和生活质量新材料科学环境科学设计纳米材料、智能材料和环保材料，推动电子、航空航天、建筑等领域技术革新开发污染物检测、处理和资源回收技术，保护生态环境，促进可持续发展化学的学习之旅从此开始，但绝不止于此希望大家保持好奇心和探索精神，在化学的奇妙世界中不断发现、思考和创新无论未来选择何种发展道路，化学思维和方法都将成为你的宝贵财富。