化学复习提纲(水的组成和空气中氧分离).doc

3、 工业分离空气制取氧气过氧化氢（H2O2)或高锰酸钾（KMnO4)分解制取氧气的方法，具有反应快、操作简便、便于收集等优点，但成本高，无法大量生产，只能用于实验室中，工业生产则需考虑1）原料是否易得，2）价格是否便宜、3）成本是否低廉、4）能否大量生产、5）对环境的影响等。氧气的工业制法-分离液态空气法在低温条件下加压，使空气转变为液态的空气，然后蒸发。由于液态氮的沸点（-196）比液态氧的沸点（-183）低，因此氮气首先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要就是液态氧。空气加压降温液态空气蒸发-196氮气液态氧（贮存在蓝色制印瓶中）注意：空气加压后沸点是不同的。（-196）、（-183）分别是氮气和氧气在大气压下的沸点。当加压后沸点会分别都升高，只不过氮气的沸点始终都比氧气的沸点低。膜分离法是利用有机聚合膜渗透选择性,从气体混合物中分离出富氧气体 。理想的薄膜材料应具有很高的选择性和渗透性。或者说是：利用空气中各组分透过高分子分离膜的渗透速率不同，在压力差驱动下，将空气中的氧气富集来获得富氧空气的技术称为膜法富氧技术 近年来，膜分离技术得到迅速发展，利用这种膜进行多级分离，可以得到含90%以上氧气的富氧空气。4、 分解反应 由一种得物质生成两种或两种以上的其他物质的反应叫分解反应。 分解反应可表示为：A B+C+. 举例： 过氧化氢（H2O2) O2 +H2O 氯酸钾（KClO3) 氯化钾（KCl)+O2 氧化汞（HgO) 汞（Hg)+O2 高锰酸钾（KMnO4) 锰酸钾（K2MnO4)+MnO2+O25、 催化剂和催化作用及规律总结 （1）催化剂：在化学反应里，能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有改变的物质叫做催化剂（又叫触媒）。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。 （2）规律：催化剂的特点可概括为“一变、两不变”。“一变”即改变反应速率，不能认为只是加快反应速率，因为有的催化剂是减慢化学反应速率。如在塑料中加入“防老剂”便是延缓化学反应的速率，所以要理解“改变”的含义。“两不变”是催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变。由于催化剂参加了反应，因此其形状等物理性质可能发生变化，但其化学性质不变。注意:作为催化剂的物质只是在某些反应中作催化剂，在其化的反应中可能是反应物，如MnO2可作为过氧化氢（H2O2)和氯酸钾（KClO3)分解反应的催化剂，在制氯气的反应中作氧化剂。反过来作为过氧化氢（H2O2)和氯酸钾（KClO3)分解反应的催化剂的不仅仅是MnO2，其它的物质也可作催化剂，如氧化铜（CuO)、氧化铁（FeO)等。6、 催化剂催化作用和效率的实验探究 研究表明，许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。分别用下列金属氧化物作催化剂，氯酸钾开始发生分解反应和剧烈反应时的温度如下表所示。 【结论】：1）二氧化锰（MnO2）对氯酸钾（KClO3)的分解起到催化作用，其他的物质也有催化作用。 2)催化剂具有选择性，既不是“万能”的，也不是“唯一”的。反应程度温度催化剂三氧化二铁（Fe2O3)三氧化二铝（Al2O3)氧化铜（CuO）氧化镁（MgO）开始反应470515305490剧烈反应4905403505457、 制氧剂和消毒剂的选择与评价 产生氧气的物质：过氧化氢（H2O2)、氯酸钾（KClO3)、氧化汞（HgO)、高锰酸钾（KMnO4)，其适用范围不同，氧化汞（HgO)分解后产生有毒的汞，氯酸钾（KClO3)、高锰酸钾（KMnO4)这两种物质需要加热分解，只适用于实验室。而潜水员、登山运动员则使用既能产生氧又能吸收二氧化碳的过氧化钠（Na2O2),鱼塘增氧则选用价格便宜的过氧化钙（CaO2)。 过氧化钠（Na2O2)+二氧化碳（CO2) 碳酸钠（Na2CO3)+O2 过氧化钙（CaO2)+H2O 氢氧化钙Ca(OH)2+O2有些制氧剂常用作环境消毒剂，因为这些物质都有很强的氧化性，将其溶液喷洒在地面上或水域里可杀死细菌和病毒，但要注意消毒剂本身对环境的污染，如高锰酸钾消毒（也称为强硝）作用较强，但对环境有污染作用，所以一般都选过氧化氢（双氧水），人们称过氧化氢为绿色消毒剂。第1节 水的组成1. 水的组成的测定 （1）实验装置： （2）实验现象：电极上有气泡 ，一段时间后，试管1和试管2所收集气体体积比约为1：2。 （3）气体检验：用带火星的木条检验试管1中的气体，发现木条复燃，说明是氧气；试管2中的气体接近火焰时，气体能够燃烧，火焰呈淡蓝色，说明是氢气。 （4）实验结论：水在通电的条件下，发生分解反应，产生氢气和氧气如图。反应的文字表达式： + 水（H2O) 通电 氧气（O2)+氢气（H2) （5）实验推论：1）氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，即水是由氢、氧两种元素组成。2）在化学反应中分子可分而原子不可分。即化学变化的实质是：分子分成原子，原子又重新组合为新分子。3）每一个水分子是由一个氧原子和两个氢原子构成。 【说明】1）水的导电性很弱，为了增强水的导电性，常在水中加入少量氢氧化钠或硫酸。2）水通电分解产生的氢气与氧气的体积比应为2：1，但实验中氢气的体积往往大于氧气的两倍，原因主要有：A、由于氢气和氧气在水中的溶解度不同，在水中，氧气的溶解度比氢气大。B、在电解过程中会有副反应发生，消耗了氧气，使氧气的体积比理论值低。【巧记】记住水的电解实验，可简记为“正氧负氢、氢二氧一”。2. 水的性质 （1）物理性质色、味、态通常情况下水是没有颜色、没有气味、没有味道的透明液体熔点、沸点在1.01105Pa时，沸点是100，凝固点是0密度4时密度最大，为1g/cm3,水凝固成冰时，密度变小。重要性能水能溶解多种物质形成溶液 （2）化学性质： 水在通电条件下可分解为氢气和氧气，水还可以与许多单质（金属、非金属）、化合物（氧化物、盐）发生化学反应。3. 氢气的性质 （1）氢气的物理性质：通常状况下氢气是一种无色、无味的气体，难深于水，在相同条件下，氢气是密度量小的气体，所以命名为氢（与轻同音）气。 （2）氢气的化学性质：氢气具有可燃性，在空气（或氧气中）燃烧时放出大量的热，火焰呈淡蓝色，唯一的生成物是水，不污染环境。【注意】氢气与空气（或氧气）的混合气体遇明火可能发生爆炸，因此可燃性气体点燃前，一定要验纯。4. 物质的分类及单质和化合物的概念（1）单质和化合物的比较：概念举例区别相同点单质由同种元素组成的纯净物氢气（H2)、氧气（O2)由同种元素组成纯净物化合物由不同种元素组成的纯净物水（H2O)、二氧化碳（CO2)由不同种元素组成纯净物物 混合物（多种物质组成）质 纯净物（一种物质组成） 单质（一种元素） 化合物（多种元素）(2)物质的简单分类5. 实验法探究物质的组成及实验误差分析（1）探究物质组成一种物质由哪些元素组成需要进行一系列实验探究。如水是由氢元素和氧元素组成，这个结论是通过电解水，或将氢气和氧气按2：1的体积混合点燃得到水得以验证。还有探究蜡烛的元素组成可用燃烧法，点燃蜡烛，在火焰的上方罩一只冷而干燥的烧杯，烧杯上有水雾，再只沾澄清石灰水的烧杯，石灰水变浑浊，说明蜡烛燃烧产生二氧化碳。通过水、二氧化碳可推理出蜡烛里含有氢元素和碳元素。（2） 怎样查找实验产生误差的原因查找实验产生误差的原因是探究性学习方法之一，实验误差可能是由于仪器本身缺陷或装置的问题而引起的，还可能是某些环节未考虑周到造成的。多次测量求平均值有利于减小误差。在探究性学习中，如果实验数据有误差，就要学会大胆提出猜想和假设，然后一一验证。如：空气中氧气测定理论值是VO2：V空气=1：5，但实验测定有误差，可分析实验中的每个环节寻找产生误差的原因。电解水实验理论值VO2:VH2=1:2，但实验测定时氧气的体积不足氢气的一半，具体可能有两种原因：一是氧气在水中的溶解性比氢气在水中的溶解性强，二是氧气与电极反应消耗一定量的氧气。所以电解装置中的电极最好用铂丝做电极。6.氢气的还原性氢气还原氧化铜的实验装置（1） 操作步骤：先通氢气，后加热，反应完后先停止加热直到试管冷却再停止通入氢气。（2） 氧化还原反应： 氧化铜是氧化剂，具有氧化性；氢气是还原剂，具有还原性。7. 氢气的用途 制成高能燃料供火箭用，与氧气一起快速反应燃烧产生高温切割金属，制作氢气球。第2节 分子和原子1. 分子（1） 分子的概念的理解分子是保持物质化学性质的最小粒子1） “保持”的含义是指构成该物质的每一个分子与该物质的化学性质是一致的。2） 化学性质：分子只能保持物质的化学性质，而物理性质（如颜色、状态等）需大量分子的集合体共同体现，单个的分子无法体现该物质的物理性质。3） “最小”是相对而言的，分子是保持物质化学性质的最小粒子，是不可分的，而在化学变化中，分子就不是最小粒子，是可分的，这就是分子的可分性和不可分性的辩证统一。（2） 分子的基本性质1） 分子的体积和质量都很小，把氧分子排成1.48cm长的一列，大约需要1亿个氧分子。2） 分子间有间隔，且分子间的间隔受热增大，遇冷缩小，气体物质分子间隔最大。3） 分子在不停地运动，且温度越高，分子运动越快。用2）、3）两条性质可解释一些物理现象，如热胀冷缩、分子扩散、蒸发、物质的三态变化、气体压缩等。【注意】：固体物质中的分子不能自由运动，但在原地振动，液体和气体中的分子自由运动。4） 同种物质分子化学性质相同，不同种物质的分子化学性质不同。如无论什么地方的水都能解渴，但油不能解渴。5） 分子是由原子构成的，不同种物质的分子，原子构成不同，可分三种情形。 A、构成分子的原子种类不同。如O2和H2。 B、构成分子的原子种类相同，但个数不同，如：O2和O3、H2O2和H2O。 C、构成分子的原子种类和个数都相同，但排列方式和顺序不同。（3） 分子内部结构分子在化学变化中可分成更小的粒子-原子，可见分子是由原子构成的，同种元素的原子构成单质分子，不同种元素原子构成化合物的分子，有的分子很简单，如氢分子是由两个原子构成，水分子是由三个原子构成的，有的分子很复杂，如蛋白质分子，由几万个甚至几十万个原子构成一个分子。2. 原子（1） 原子的概念：化学变化中的最小粒子叫原子。这里所说的“最小”是指在化学反应中原子不能再分，不能理解为原子是最小的粒子，因为原子还可以分，如核反应。（2） 化学变化的实质在化学变化中，分子分解形成原子，原子重新组合成新的分子（或新物质），这就是化学变化的实质。 （3） 分子和原子的比较分子原子概念保持物质化学性质的最小粒子化学变化中的最小粒子构成物质举例水（H2O） 氢气（H2）铁（Fe），硅（Si），汞（Hg）特性很小但真实存在，不停运动，分子间有一定间隔同前主要区别在化学变化中分子可以再分，而原子不可再分相互联系分子是由原子构成，分子分开形成原子，原子经过组合可构成分子【小结】物质与粒子之间的构成关系：1） 有些物质是由分子构成：如水、二氧化碳等，有些物质由原子直接构成，如金属，石墨等。2） 分子是由原子构成的。3） 物质、分子、原子三者之间的构成关系由以下表示。 3.实验法探究分子、原子的性质例如：分子运动实验装置现象：A烧杯溶液变红，B烧杯溶液不变红。结论：C烧杯中的氨分子运动到A烧杯中。4. 模型法理解微粒结构和性质 如用模型理解VmL酒精+VmL水2VmL。5. 用仪器观察微观粒子 用扫描隧道显微镜可以直接观察到分子和原子，如果没有条件可以查阅资料或上网看图片资料。【小结】用微观的方法研究物质的组成、结构、性质和变化规律是学习化学的一种重要方法，有助于我们建立微观观念。1. 原子的构成原子是化学反应中的最小微粒，但并不意味着原子不能再分。在化学变化中，分子被分成原子，但任何一种原子并没有转变成其他的原子，它的种类和个数都保持不变，仅仅是各种原子重新组合构成其他物质的微粒，所以说原子是化学变化中最小的微粒。但科学实验证明，原子具有复杂的结构。不同的原子，原子核不同，原子核中的质子数也不同。下面是对原子的构成的描述。（1） 原子的构成 原子 原子核：带正电荷，居于原子中间 核外电子：带负电荷，绕核运动（2） 原子核的构成 原子核很小，如果把原子比作一个庞大的体育场，原子核只相当于场中间的一个核桃。 原子核这么小，还能否再分解出许多基本粒子。从物理学中我们知道原子经高能粒子轰击，原子核可被打破。原子弹和氢弹爆炸就是利用了原子核的裂变和原子核的聚变。科学研究证明原子核是由质子和中子等等粒子构成。【易错点】在上一单元“分子、原子”的课题学习中“在化学反应中，分子可分解成原子，原子不能再分”这一科学结论有一个前提条件：“在化学反应中”。但不能笼统地说原子不能再分，在核反应中原子可以再分或小原子组合成大原子。（3） 构成原子的粒子间的关系 原子 原子核 质子：带一个单位正电荷 中子：不带电 电子：带一个单位的负电荷 核电荷数=质子数=核外电子数，原子不显电性 质子的质量为：1.672610-27 中子的质量为：1.674910-27 电子的质量约为质子质量的1836分之一。 （4）原子结构模型：原子里有很大空间，电子在这个空间里做高速运动 原子核直径为：10-1510-14m 原子直径约为：10-10m【说明】1）构成原子的粒子有三种：质子、中子、电子。但并不是所有的原子都是由这三种粒子构成的。如有一种氢原子中只有质子和电子，没有中子。2）在原子中，原子核所带的正电荷数（核电荷数）就是质子所带的电荷数（中子不带电），而每个质子带一个单位正电荷，因此，核电荷数=质子数，由于原子核内质子数与核外电子数相等，所以在原子中核电荷数=质子数=核外电子数。3）原子核内质子烽不一定等于中子数。4）原子中存在带电的粒子，但是整个原子不显电性：原子是由居于原子中心带正电的原子核和核外带负电的电子构成，原子核又是由质子和中子构成，质子带正电，中子不带电;原子核所带正电荷（核电荷数）和核外电子所带负电荷相等，但电性相反，所以整个原子不显电性。（5） 原子种类1）原子分类标准：以原子核电荷数（质子数）为标准分类可分为100多种原子即100多种元素。原子种类（元素）质子数中子数核外电子数氢101碳666氧888钠111211 2）从表中可看出氢原子核内只有一个质子没有中子，碳、氧这一类原子核内质子数与中子数相同，而钠原子的质子数与中子数不相同。 3）不以电子数为标准分类是因为原子核外电子有可能失去或得到。 【拓展】1）核电荷数相同的同一类原子（元素），其中中子数不一定相同，如核电荷数为1的氢原子由于中子数不同又分为三种、。氦原子也发现有两：氦-4，氦-3。2） 金属能导电，是因为金属通电后金属内的电子做定向移动而形成电流，为什么电子会做定向移动？实验证明电子是带负电荷的，所以金属通电后电子向正极移动。2. 相对原子质量原子的质量是指原子的实际质量，原子的质量单位可以用质量的一般单位“克”或“千克”表示，原子的质量的数值很小，使用起来很不方便，所以采用原子的相对质量。（1） 相对原子质量：国际上以碳-12原子质量的为标准，其他原子质量跟它相比较所得的比，作为这种原子的相对质量（符号Ar，单位为1，通常省略不写）。（2） 标准：碳-12原子中有6个质子、6个中子，原子的质量为1.99310-26kg。标准量：。（3） 表达式：。由此可见相对原子质量是一个比值，不是原子的实际质量。（4） 构成原子的粒子有质子、中子、电子，1个质子和1个中子的质量都约等于1个电子质量的1836倍，跟相对原子质量的标准（即一个碳-12原子质量的1/12）相比，均约等于1，电子质量很小，跟质子和中子相比可以忽略不计，所以原子的质量主要集中在质子和中子（即原子核）上，故：相对原子质量质子数+中子数。（5） 相对原子质量和原子的质量是截然不同的两个概念，学习中极易混淆，可以从以下几个方面加以区别。原子的质量与相对原子质量的区别和联系原子的质量相对原子质量得出与性质测定出来，绝对值比较得出，相对值数值与单位非常小，有单位（kg）一般都是整数，有单位“1”，一般不写联系3. 相对原子质量的推算由于1个电子的质量是1个质子的质量的，其质量忽略不计，因为m1m2m,所以相对原子质量质子数+中子数。4. 分子、原子、物质的关系（1） 分子分解成原子，原子构成分子，物质可以由分子构成，也可以直接由原子构成。（2） 分子与原子大小比较 1）分子与构成这种分子的原子相比原子小于分子; 2）不是所有分子都比原子大。不同类分子和原子比较时，原子有可能比分子大。如汞原子就比氢分子大得多，汞原子的相对原子质量为201，氢分子的相对分子质量为2，约为100倍。 （3）并不是任何原子的原子核内都是质子和中子共存原子核大都由质子和中子构成，但也有个别原子例外。如H原子核内没有中子，只有一个质子。元素1. 元素（1） 概念：具有相同核电荷数（即核内质子数）的一类原子的总称叫元素 理解元素概念 1）一类原子的标准是什么？ 核电荷数（质子数）相同的原子，如氧气中的氧原子，二氧化碳中的氧原子，水中的氧原子。无论哪一种物质中的氧原子，其核电荷数都为8 2）核电荷数相同，中子数不同的原子是否属于同种元素？ 核电荷数相同，中子数不同的原子都属于同一种元素。如氢元素有三种原子 一个质子，没有中子 【氕（）】 一个质子，一个中子【氘（）】 一个质子，二个中子【氚（）】 3）在原子中核电荷数=质子数=核外电子数，为什么不以原子核外电子数为标准划分元素种类？ 原子在化学变化中有可能得到电子，有可能失去电子，但原子核没有变，所以要以核电荷数为标准，而不以核外电子数为标准。（2）元素种类：100余种（周期表中所表示），由此组成了3000万种植物质。（3）地壳中含量前9位元素：氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢（4）生物细胞中前四位元素：氧（65%）、碳（18%）、氢（10%）、氮（3%）（5）空气中含量最多的元素是氮【规律】由同一种元素组成的纯净物是单质；由不同种元素组成的纯净物是化合物；由不同种物质组成的物质是混合物。2. 元素符号国际上统一用来表示元素的一种特定的化学符号。（1） 表示方法：国际上统一采用元素拉丁文名称的第一个字母来表示元素。如果几种元素拉丁文名称第一字母相同时，就附加一个小写字母来区别。如氮元素N,氖元素Ne，钠元素Na。（2） 元素符号的写法1）由一个字母表示元素符号要大写。2）由两个字母表示的元素符号，第一个字母大写，第二个字母小写，即简称“一大二小”。3）书写时要规范地写，不能进行连写。（3）元素符号的意义1）表示一种元素、表示这种元素的一个原子2）对单质是由单原子构成的还表示一种单质。3）元素符号前面加上2以上的数字，只能表示几个原子。记住下面的元素及符号碳 氢 氧 氮 氯 硫 磷 钾 钙 钠 镁 铝 铁 锌 C H O N Cl S P K Ca Na Mg Al Fe Zn溴 碘 锰 钡 铜 汞 银 硅 锡 铅 钨 锑 铂 金Br I Mn Ba Cu Hg Ag Si Sn Pb W Sb Pt Au3. 元素的分类（1）金属元素：元素周期表中红色区元素，汉字用“金”字旁表示（汞除外，汞是金属，常温下是液态，由汞原子构成）。（2）非金属元素：元素周期表中黄色区元素（除稀有气体外）汉字用“气”字头、“三