粤教版9年级化学上册高清教材_4-教培资料-26年最新资料-同步更新_初中高中教资_03科三专项（进去保存报考的学科即可）_02科三专项（笔记真题思维导图教学设计版本二）

义务教育教科书 义义 务务 化 学 教教 育育 教教 科科 书书 九年级 上册 化化 学学 九九 年年 级级 YIWU JIAOYU JIAOKESHU HUAXUE 义务教育教科书 化学 九年级 上册 上上 册册 价格依据文件号：宁发改价格（管理）〔2024〕413号 定价：12.03元 举报电话：12315 2244秋秋化化学学封封面面..iinndddd 44 22002244//77//2299 0099::1144义 务 教 育 教 科 书 化 学 九 年 级 上 册 编写顾问：方维海 主 编：钱扬义 副 主 编：吴建中 分册主编：唐云波 核心编者： 袁益娴 莫 璇 刘国豪 郭艳艳 科科学学社社--化化学学教教材材--扉扉页页--118877mmmm××226600mmmm--贝贝富富玲玲--224400330077 11 22002244//88//55 1155::4433义务教育教科书 化学 九年级 上册 图书在版编目（CIP）数据 义务教育教科书. 化学九年级 上册 / 钱扬义主编. 北京 ：科学出版社, 2024. 7. -- ISBN 978-7-03 -079094-1 Ⅰ. G634 中国国家版本馆CIP数据核字第2024153FE4号 责任编辑：刘俊来 刘 娜 卜辉娟 沈淑鑫 / 责任校对：孙聪明 责任印制：黄晓靖 / 封面设计：童 虎 / 内文插图：国美嘉誉 出版 广东教育出版社 北京东黄城根北街16号 邮政编码：100717 http://www.sciencep.com 印刷 科学出版社发行 各地新华书店经销 * 2024年7月第 一 版 开本：787×1092 1/16 2024年7月第一次印刷 印张：11 3/4 字数：263 200 定价：12.03元 （如有印装质量问题，我社负责调换）前 言 亲爱的同学： 祝贺你升入九年级，开启这段奇妙的化学之旅！ 翻开本书，你会发现，书中内容与你的生活息息相关：你呼吸的空 气、饮用的水、吃的食物、日常使用的物品、用来燃烧的燃料、防治疾 病的药物等。可见，化学来源于生活，生活离不开化学。学好化学，你 可以解释与日常生活有关的化学现象，掌握基本的化学知识和技能，解 决生活中与化学相关的实际问题。此外，通过这门课的学习，希望你能 从化学的视角认识物质世界，形成解决化学问题时所需的科学思维，亲 历科学探究以增强实践能力，养成科学态度和社会责任感，为终身发展 奠定良好基础。 本书中的“柯柯”和“悦悦”两位同学将与你一起学习，在“问 题探讨”栏目的真实情境中发现问题；通过学习“本节聚焦”中所呈现 的知识要点、思路方法与价值观念，逐步解决问题。本书还设有引人入 胜的“知识视窗”栏目，让你了解科学家们艰苦探索的动人故事，以及 引人深思的“观察活动”“调查与交流”“讨论与交流”“在线学习”等 栏目来极大丰富你的学习体验。此外，本书还专门编排了“学生实验 探究”“家庭小实验”“信息技术与化学实验”等栏目以及跨学科实践活 动，让你通过“做中学”来探索化学世界的奥秘。本书还注重通过“思 路与方法导引”栏目展现化学科学探究的一般思路和方法，提升你解决 实际问题的能力。 在本书的指引下，我们相信你的化学之旅一定能学有所得，学有 所获！思路与方法导引 >>> ◆ 观观察察 1199 ◆ 科科学学探探究究的的一一般般过过程程 2266 ◆ 分分类类 5566 ◆ 探探究究物物质质组组成成的的一一般般思思路路 6633 ◆ 归归纳纳 7744 ◆ 对对比比实实验验 8833 ◆ 控控制制变变量量 9900 ◆ 混混合合物物分分离离的的一一般般思思路路与与方方法法 110077 ◆ 实实验验室室制制取取气气体体的的方方法法 115599 常见化学品标志及安全标志 >>> 易燃固体 腐蚀品 爆炸品 有毒品 禁止吸烟 禁止烟火 禁止燃放鞭炮 禁止带火种 当心火灾 当心烫伤 注意安全 当心爆炸 必须洗手 必须戴防护眼镜 必须戴防护手套 紧急出口目 录 ............................ 第一单元 大家都来学化学 1 1.1 身边的化学 2 柯柯柯柯和和悦悦悦悦的的对对话话 1.2 化学实验室之旅 7 实实验验安安全全意意识识和和观观念念 1.3 物质的变化 16 观观察察 1.4 物质性质的探究 21 科科学学探探究究的的一一般般过过程程 ............. 第二单元 空气、物质的构成与组成 31 2.1 空气的成分 32 物物质质的的分分类类 2.2 构成物质的微观粒子 40 微微观观视视角角 2.3 辨别物质的组成 52 元元素素视视角角 2.4 跨学科实践活动：学习探究水的组成的 科学史并制作分子模型 58 探探究究物物质质组组成成的的一一般般思思路路 ...... 第三单元 维持生命的物质—氧气、水 71 3.1 氧气的性质和用途 72 归归纳纳 3.2 氧气的制取 77 对对比比实实验验3.3 燃烧条件与灭火原理 88 控控制制变变量量 3.4 水资源 96 可可持持续续发发展展 3.5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器 100 混混合合物物分分离离的的一一般般思思路路与与方方法法 ................. 第四单元 化学式与化学方程式 117 4.1 化学式 118 宏宏观观与与微微观观、、定定性性与与定定量量相相结结合合的的视视角角 4.2 质量守恒定律 126 定定量量视视角角 4.3 化学方程式 131 质质量量关关系系、、比比例例关关系系的的应应用用 ........................ 第五单元 燃料 与二氧化碳 141 5.1 氢气 142 绿绿色色环环保保理理念念 5.2 碳 146 性性质质决决定定用用途途 5.3 二氧化碳 152 实实验验室室制制取取气气体体的的方方法法 5.4 化石燃料 166 资资源源的的综综合合利利用用 附录 .............................. 附录Ⅰ 相对原子质量表 177 .................. 附录Ⅱ 部分化学名词汉英索引 178 ...................................... 附录Ⅲ 元素周期表 1803.3 燃烧条件与灭火原理 第第一一单单元元 88 控控制制变变量量 3.4 水资源 96 大家都来学化学 可可持持续续发发展展 3.5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器 100 混混合合物物分分离离的的一一般般思思路路与与方方法法 1.1 身边的化学 2 柯柯柯柯和和悦悦悦悦的的对对话话 ........................................ 化学与家居 2 4.1 化学式 118 化学与出行 ........................................ 4 宏宏观观与与微微观观、、定定性性与与定定量量相相结结合合的的视视角角 ............................ 化学与环境、健康 4 4.2 质量守恒定律 126 .................... 定定量量视视角角 化学与材料、社会发展 5 4.3 化学方程式 1.2 化学实验室之旅 131 7 质质量量关关系系、、比比例例关关系系的的应应用用 实实验验安安全全意意识识和和观观念念 ........................................ 走进实验室 7 ............................ 练习实验基本操作 10 5.1 氢气 142 1.3 物质的变化 绿绿色色环环保保理理念念 16 5.2 碳 观观察察 146 性性质质决决定定用用途途 ............................................ 物理变化 16 5.3 二氧化碳 ............................................ 152 化学变化 18 实实验验室室制制取取气气体体的的方方法法 5.4 化石燃料 1.4 物质性质的探究 21 166 资资源源的的综综合合利利用用 科科学学探探究究的的一一般般过过程程 附录 ........................................ 物质的性质 21 .............................. 附录Ⅰ 相对原子质量表 177 .................... 铜受热变黑原因的探究 22 .................. 附录Ⅱ 部分化学名词汉英索引 178 ...................................... 附录Ⅲ 元素周期表 180化学 九年级上册 1.1 身边的化学 柯柯和悦悦的对话 本节聚焦 化学课的学习内容 翻开这本书，开始学习化学这门课程的时候，柯柯和悦悦两个同学提出 了各种各样的问题。 问题探讨 化学课学习的 化学对个人、家庭 内容是什么？ 和社会有什么用？ 化学有趣吗？ 怎样才能学好 化学？ 柯柯 悦悦 你想知道这些问题的答案吗？那就请学习下面的内容吧。 化学就在我们身边，你只要用心留意，就会发现我们的社会生活中有 许多与化学有关的制品和物质变化的现象。 化学与家居 你家里有许多物品与塑料有关，如手机、电动牙刷、肥皂盒、饮料瓶、 食品袋和儿童玩具等。 你穿的衣服大多都含有化学合成纤维，这类衣服结实耐穿、易洗快干、 2第一单元 大家都来学化学 安全舒适、抗皱性好。化学家们还研制出多种用于制造防寒衣、防水衣、人造 羊毛毯、人造皮革鞋等产品的材料。你的拖鞋、袜子大多也是用化学合成材料 制造的。 你吃的食品常常需要添加化学品，如制作面点时用的酵母、小苏打，烹 饪时调味用的食盐、酱油、食醋。一些饮料、点心也是经粮食等原料发生化学 反应制得的。 你住的房屋要用钢铁、水泥、铝合金、不锈钢、玻璃和油漆等材料建造 和装饰，它们的生产和使用都与化学有关。 你家厨房里的炊具大多是金属制品，烧的天然气、液化气是化工产品。 你在打扫卫生时使用的洗涤剂，如洗衣粉和肥皂等是化学制品。洗衣机 也是用化工生产的材料制造的。 同学们，你们知道吗？家里的有些物品还可以用来做化学实验呢！请大 家看一个用家中的白醋、洗衣粉和白酒等做的实验，体验一下物质变化具有的 神奇魅力，感受化学的趣味性吧！ 观察活动 >>> 目的 用生活用品演示变色实验。 【实验1-1】取几片紫甘蓝（如图 1.1-1）叶在 提示信息 研钵中捣烂，加入白酒（酒精度 50%vol①左右为 ◆ 进行化学实验需要佩 宜）浸泡约 1 小时。然后用纱布将浸泡出的汁液 戴护目镜，以保护眼睛。 过滤或挤出，得到紫甘蓝汁液，取 3 mL 倒入试 管 a 中（如图 1.1-2a）。 1. 取约 3 mL 水倒入试管 b 中，滴加 3 滴紫 甘蓝汁液，观察颜色（如图 1.1-2b）。 2. 取约 3 mL 白醋倒入试管 c 中，滴加 3 滴 紫甘蓝汁液，观察颜色（如图 1.1-2c）。 3. 取少量洗衣粉加入适量水，配制成洗衣粉 液，取 3 mL 倒入试管 d 中，滴加 3 滴紫甘蓝汁液， 观察颜色（如图 1.1-2d）。再向试管 d 中逐滴加入 图图11..11--11 紫紫甘甘蓝蓝 ①酒精度50%vol是指50度的酒，即酒中含乙醇的体积百分比为50%。 3化学 九年级上册 白醋，观察颜色变化（如图 1.1-2e）。 试管中液体的颜色为什么会发生变化？你将在后续的学习中找到答案。 a b c d e 图图11..11--22 试试管管中中液液体体的的颜颜色色变变化化 化学与出行 汽车、火车和飞机是常用的出行工具。车辆的主体是用钢材和铝合金做 的；开动汽车靠的是汽油或柴油燃烧放出的能量；发展新能源电动汽车要靠 新型化学电池的开发（如图 1.1-3）；高速列车、飞机都是用特种合金材料等 制造的（如图 1.1-4）。 图图11..11--33 新新能能源源电电动动汽汽车车采采用用新新型型化化学学电电池池 图 图11..11--44 我我国国自自主主研研发发的的新新一一代代标标准准动动车车组组““复复 兴兴号号””高高速速列列车车采采用用特特种种合合金金材材料料制制造造 化学与环境、健康 要保护好我们赖以生存的环境，就必须减少和处理“三废”（废渣、废水、 废气），这同样要用到先进的化学化工技术和产品。 我们常常在化工材料建造的体育场馆里锻炼身体。如国家体育场（如图 1.1-5 左）是用特种钢材建成的，国家游泳中心（如图1.1-5 右）则使用了高分 子材料。制造体育器材更要用现代化工合成的塑料、橡胶和纤维。 4第一单元 大家都来学化学 图图11..11--55 用用特特种种材材料料建建造造的的国国家家体体育育场场（（左左））和和国国家家游游泳泳中中心心（（右右）） 我们防病治病常常要用到各种化学药物。西 药基本上都是化学合成的物质，传统中草药中的 有效成分也可以通过化学方法来提高疗效。例如， 屠呦呦等中国科学家运用化学方法对青蒿素进行 修饰，得到了疗效更高的双氢青蒿素。2022 年是 青蒿素问世 50 周年，青蒿素类药物的研发被世界 图 图11..11--66 中中国国科科学学家家屠屠呦呦呦呦（（获获 卫生组织（WHO）称为“近 50 年来人类治疗疟疾 22001155年年诺诺贝贝尔尔生生理理学学或或医医学学奖奖）） 的最大进步”。 化学与材料、社会发展 化学是研究物质、创造新物质的学科。因此， 化学科学技术在促进人类社会生活质量的不断改善 方面，起着不可或缺的关键作用。 我国是历史悠久的伟大文明古国。我们勤劳 智慧的祖先，在化工技术方面有许多发明创造，如 造纸、火药、陶瓷、冶铜、炼铁等。图 1.1-7 为 中国国家博物馆珍藏的商代“后母戊”青铜方 鼎，它高 133 cm，口长 112 cm，口宽 79.2 cm，重 图 图11..11--77 商商代代““后后母母戊戊””青青 832.84 kg。它充分展现出了我国古代青铜冶铸的高 铜铜方方鼎鼎 超技术，是一件无比珍贵的国宝。 人类生活和社会生产离不开各种各样的材料， 这些材料的研发和制造都与化学密不可分。例如， 5化学 九年级上册 现代交通需要新的化学合成材料，国家安全需要 特殊的新材料，航空航天事业也需要多种化学合 成材料（如图 1.1-8）。当今社会发展遇到的能源、 资源、环境等问题的解决，也离不开新的化学科 学技术。例如，为了应对化石能源危机需要研发 图 图11..11--88 航航天天员员穿穿的的航航天天服服 新型能源（如图 1.1-9），为了保障粮食产量需要使 用用化化学学合合成成材材料料制制成成 用高效化肥，为了降低污染需要在汽车尾气排放 前做催化转化处理。 当前，我国正处于以中国式现代化全面推进 中华民族伟大复兴的进程中。在新时代的伟大进 程中，化学科学技术在新能源、新材料、新医药、 新产业等方面，一定会继续发挥重大作用。 既然化学对人类社会的发展有如此巨大的作 用，那我们就要学好化学，了解和探究与化学有关 的物质奥秘，比如物质的组成、结构、性质、转 图 图11..11--99 太太阳阳能能电电池池板板为为生生 化及其应用。此外，同学们还要学习科学家获得 产产、、生生活活提提供供绿绿色色能能源源 这些知识的思路和方法，即科学探究的思路和方 法。这些都是化学课的学习内容。 调查与交流 >>> “人物传记”：化学在我们的生产、生活中发挥了巨大的作用，这些都离 不开化学家艰苦奋斗做出的贡献。请查找我国化学家的相关资料，了解他们的 科研事迹和贡献。 长话短说 化学课的学习内容 • 生活中的化学知识 • 物质的组成、结构、性质、转化及其应用 • 化学对社会生活的影响 • 科学探究的思路和方法 6第一单元 大家都来学化学 1.2 化学实验室之旅 实验安全意识和观念 本节聚焦 化学实验常用仪器与操作；实验安全意识和观念 化学是以实验为基础的科学，化学实验室是进行实验的重要场所。柯柯 和悦悦在参观化学实验室之前，提出了各种各样的疑问。 问题探讨 需要掌握哪些实验基本操作？ 化学实验室是 什么样的？ 在实验室需要注意些什么？ 走进实验室 大家一起到实验室参观。 观察活动 >>> 1. 观察实验室的设施，找一找：电源开关、自来水总闸、灭火器、消防 沙箱、安全小药箱分别在什么地方？这里的实验台与教室的课桌有何不同？ 仔细阅读墙上的《化学实验室规则》。 化化学学实实验验室室规规则则 一、进入实验室，保持安静，不得嬉戏打闹。不得在实验室内饮食。 二、 尽快熟悉化学实验室安全警示标志，学会正确使用安全防护 设施。 三、 未经许可，不得擅自动用仪器、设备及材料。 图图11..22--11 普普通通化化学学实实验验室室 四、 实验前，请认真检查实验用品是否齐全，发现问题及时报告。 五、 实验时要严格遵守操作规范，防止意外事故发生，使用危险 药品时要小心谨慎，如发生意外事故，第一时间报告老师。 六、 细心观察实验现象，并如实记录、处理实验数据，撰写实验 报告。 七、 爱护仪器，节约试剂。废弃试剂不得随意丢弃，应放到指定 位置。一切仪器、试剂未经许可不得擅自带出实验室。 八、 实验后清点、清洗并整理好仪器，做好清洁卫生，关好水源电 源，经教师允许后方可离开。 图图11..22--22 三三维维化化学学实实验验室室 7化学 九年级上册 2. 找一找实验室是否有图 1.2-3、1.2-4 所示的标志，它们代表了什么含 义？查阅资料并补充标志传达的安全信息。 易燃固体 腐蚀品 爆炸品 有毒品 禁止烟火 图图11..22--33 常常用用的的危危险险化化学学品品标标志志 图图11..22--44 常常见见的的四四种种实实验验室室安安全全标标志志 3. 观察化学试剂柜（如图1.2-5），看看固体和液体化学试剂的摆放有什么 规律。 图图11..22--55 化化学学试试剂剂柜柜局局部部 4. 参观化学仪器室，你认识哪些仪器（如图1.2-6）？请说出它们的名称。 a b c d e f g h i j k l m n o p a.试管 b.蒸发皿 c.烧杯 d.锥形瓶 e.集气瓶 f.滴瓶 g.胶头滴管 h.药匙 i.试管夹 j.坩埚钳 k.铁架台、铁圈和铁夹 l.酒精灯 m.陶土网 n.量筒 o.玻璃棒 p.漏斗 图图11..22--66 常常用用的的化化学学仪仪器器（（功功能能介介绍绍见见表表11--11）） 8第一单元 大家都来学化学 表表11--11 初初中中化化学学实实验验常常用用仪仪器器介介绍绍 仪仪器器 主主要要用用途途 注注意意事事项项 用作少量试剂的反应容器，在常温或加热时 a.试管 加热后不能骤冷，防止炸裂 使用 b.蒸发皿 用于液体蒸发，可直接加热 不可骤冷，防止爆裂 用于配制溶液，也可用作较多量试剂的反应 加热时应放置在陶土网上，使其受 c.烧杯 容器 热均匀 用作较多量试剂的反应容器，在常温或加热 d.锥形瓶 加热时需要垫上陶土网 时使用 e.集气瓶 收集或贮存少量气体 不能加热 滴瓶上的滴管与滴瓶配套使用，滴 f.滴瓶 用于盛放液体试剂 管不能清洗，滴瓶不能加热 胶头滴管用过后应立即洗净，再去 g.胶头滴管 用于吸取和滴加少量液体 吸取其他试剂 h.药匙 用于取固体试剂 i.试管夹 用于夹持试管 防止烧损和腐蚀 j.坩埚钳 用于夹取坩埚或蒸发皿 用于固定和支持各种仪器，一般用于过滤、 k.铁架台、铁圈和铁夹 加热等实验操作 l.酒精灯 用于加热 见下文“酒精灯的使用” m.陶土网 加热时作垫物用，使物体均匀受热 不能被水弄湿，不可折叠 n.量筒 用于测量液体体积 不能加热，不能用作反应容器 用于搅拌、过滤或转移液体时引流、蘸取少 o.玻璃棒 玻璃棒要保持洁净 量固体或液体 p.漏斗 用于过滤 过滤时与滤纸配套使用 检查站 参观了化学实验室后，你能说出 5 种以上化学仪器的名称及其主要用 途吗？ 9化学 九年级上册 练习实验基本操作 取用试剂（固体或液体）、给物质加热、洗涤仪器等，是进行化学实验最 基本的操作，要练好这些基本功。 在学习操作的同时，请你思考： 为什么要这样操作？ 1.固体试剂的取用 固体试剂一般储存在广口瓶中。取用固体试剂一般用药匙或纸槽，有些 块状试剂可用镊子夹取。若未说明用量，取用时固体只需盖满试管底部即可。 操作指引 >>> 把固体放进试管时，先将试管横放，用药匙或纸槽将固体送入试管底部， 再将试管慢慢竖立起来（如图 1.2-7）。 图图11..22--77 向向试试管管中中加加入入固固体体 检查站 【实验1-2】（ 1）用药匙取少量食盐加入试管中，并将试管放在试管架上。 （2）用镊子夹取 1粒石灰石放入另一支试管中，并将试管放在试管架上。 2.液体试剂的取用 液体试剂一般储存在细口瓶或滴瓶中。取用液体试剂的常见操作包括倾 倒液体、量取液体、吸取和滴加液体等。 10第一单元 大家都来学化学 操作指引 >>> （1）倾倒液体：瓶塞要倒放；标签要朝 向手心；瓶口要紧挨着试管口（如图 1.2-8）。 图图11..22--88 液液体体的的倾倾倒倒 （2）量取液体：读取示数时量筒须放平， 视线与量筒内液体凹液面的最低处保持水平 （如图 1.2-9）。 图图11..22--99 液液体体的的量量取取 （3）吸取和滴加液体：吸取和滴加少量 液体时可用胶头滴管。如果未说明用量，一 般按最少量（1~2 mL）取用液体。向试管 中滴加液体时，要保持胶头滴管竖直在管口 上方（如图 1.2-10），不可把胶头滴管伸入 试管内，不可将胶头滴管横放或倒持。 图图11..22--1100 向向试试管管中中滴滴加加液液体体 检查站 【实验1-3】（ 1）用量筒量取 5 mL 水，倒入 [ 实验 1-2 ] 装有食盐的试 管中，振荡试管使食盐溶解。 （2）用胶头滴管向 [ 实验 1-2 ] 装有石灰石的试管中滴加少量稀盐酸。 3.给物质加热 在化学实验中，常用酒精灯来加热物质。 11化学 九年级上册 操作指引 >>> 用火柴点燃酒精灯，绝对禁止用 酒精灯引燃另一只酒精灯；加热时要用 灯焰的外焰，因为外焰温度最高，焰心 温度最低；熄灭时要用灯帽盖灭（如图 外焰 1.2-11）。 内焰 焰心 图图11..22--1111 酒酒精精灯灯的的使使用用 加热试管内液体时，液体不能超过 试管容积的 1/3，试管需用试管夹夹持。 将试管夹从试管底部往上套，夹在试管 中上部，持试管夹的长柄，使试管与水 平面成 45°角，管口勿对人。先将试管 在灯焰上来回移动，使试管均匀受热， 图图11..22--1122 加加热热试试管管内内的的液液体体 然后用外焰对准试管内的液体进行加热 （如图1.2-12）。 检查站 【实验1-4】（1）用酒精灯将 [ 实验 1-3 ] 所得的食盐水加热至沸腾。 （2）用坩埚钳夹住一小段铜片放在酒精灯上加热，有何现象发生？ 4.玻璃仪器的洗涤 洗涤试管等玻璃仪器是实验结束时必不可少的工作。洗净的玻璃仪器内 壁附着的水既不聚成水滴，也不成股流下。洗净的仪器放在试管架上或指定的 地方。 12第一单元 大家都来学化学 操作指引 >>> 以试管为例，先将试管内废液倒入废液 缸内，注入半试管水，振荡后倒掉，再注水， 反复数次；试管内壁附有不易洗掉的物质时， 将试管刷轻轻旋入，转动或上下移动试管刷 进行刷洗（如图 1.2-13），切勿用力过猛，刷 后再冲洗干净。 图图11..22--1133 试试管管的的洗洗涤涤 检查站 【实验1-5】按照上述方法，将实验中用的仪器清洗干净，把试剂放回 原处，整理并清洁实验台面。 知识视窗 实验室的安全知识 进入化学实验室，要严格遵守操作规则，注意防火、防爆、防毒、 防伤和防污染，保证人身安全。万一发生意外，不要惊慌，要立即采取 恰当的处理方法。 1. 不能用手接触试剂；不要把鼻孔直 接凑到容器口去闻试剂（特别是气体）的气 味，而是用并拢的手指在瓶口轻轻扇动，使 少量气体飘进鼻孔（如图 1.2-14）；不得尝 任何试剂的味道。 图 图11..22--1144 扇扇闻闻法法闻闻试试剂剂的的气气味味 2. 实验剩余的试剂既不要放回原瓶，也不要随意丢弃，更不能拿出 实验室，要放入指定的容器内。 3. 使用浓酸、浓碱等强腐蚀性的试剂时，必须特别小心，防止皮肤 或衣物等被腐蚀；如不小心接触到皮肤，应立即用大量水冲洗。实验中 要特别注意保护眼睛，万一眼睛里溅入了稀酸或稀碱溶液，要立即用水 13化学 九年级上册 冲洗（切不要用手揉眼睛），必要时请医生治疗。 4. 在使用酒精灯时，绝对禁止向燃着的酒精灯里添加酒精（乙醇的 俗称），也绝对禁止用酒精灯引燃另一只酒精灯，以免失火。向灯内添加 酒精时，不能超过酒精灯容积的 2/3。万一洒出的酒精在桌面燃烧起来， 应立刻用湿布盖灭。 5. 被烫伤时，立即用冷水冲洗烫伤处，再涂上烫伤膏；被割伤时， 要立即进行消毒、包扎处理。 长话短说 1. 我们要了解实验室安全知识，遵守实验室规则，能识别实验室 安全标志和常用危险化学品标志，注意预防化学实验安全事故，树立实 验安全意识和观念。 2. 化学实验基本操作包括试剂的取用、给物质加热、玻璃仪器的 洗涤等。 调查与交流 >>> 到学校的化学实验室开展调研活动，了解实验室中各类设施的位置，并 查阅资料，了解灭火器、安全小药箱、便携式洗眼装置等实验室安全防护设 施的正确使用方法，和同伴分享心得，有条件的可进行实操演练。 1.2 习 题 1.下列仪器可以加热使用的是（ ）。 A.烧杯 B.集气瓶 C.滴瓶 D.量筒 2.实验室存放浓硫酸的试剂柜，应该张贴下列图标中的（ ）。 A B C D 14第一单元 大家都来学化学 3.当你在实验室看到右边这个图标时，你应该（ ）。 A.戴好防护眼镜 B. 戴好手套 C.戴好口罩 D. 戴好防毒面具 4.下列实验操作中正确的是（ ）。 A.将用剩的试剂放回原瓶 B.用嘴尝化学实验室里试剂的味道 C.用酒精灯外焰加热物质 D.把鼻子凑到试剂瓶口闻气味 5.判断下列实验操作是否正确，如认为有错，请说明理由。 （1）用量筒（规格为10 mL）和胶头滴管量取7.0 mL食盐溶液。 （2）用胶头滴管吸取氢氧化钠溶液后，将滴管平放在桌面上，以免污染原溶液。 （3）给试管中的液体加热时，液体不得超过试管容积的2/3。 （4）给酒精灯添加酒精时要加满。 6.下图所示实验操作有无错误？错误的应如何改正？ （1）取用固体试剂 （2）向试管中 （3）用烧杯盛装 （4）向试管中 加入锌粒 液体加热 滴加液体 7.填空。 （1）用试管夹夹持试管的操作要点是 。 （2）倾倒液体试剂时，试剂瓶标签没有朝向手心，会造成的不良后果是 。 （3）清洗玻璃仪器时，当仪器内壁附着的水既不 ， 也不 时，表明仪器已洗干净。 8.柯柯在做完加热实验后，清洗试管时发现试管破裂了。请你帮他分析一下引 起试管破裂的可能原因。 9.参观学校化学实验室，画一张实验室的布局图，并设计一张“化学实验室注 意事项”卡片。 15化学 九年级上册 1.3 物质的变化 观察 本节聚焦 物理变化和化学变化；化学变化的基本特征；观察 问题探讨 观看一个“化学魔术”—喷雾写字（如 图1.3-1）。 老师事先准备好一张白纸，柯柯用装有某 种液体的喷雾器向纸上喷雾，会发生什么现象？ 看完这个魔术般的有趣实验后，你一定会 惊叹：现象真奇妙！由此你可能会联想到许多 不不要要让让喷喷出出的的溶溶液液溅溅到到身身上上！！ 问题。现在，请从学习化学的角度去想一想， 图图11..33--11 喷喷雾雾写写字字 你有哪些问题要提出来进行讨论和探究呢？ 学问，首先是学会提问。观看完喷雾实验，你是否想问： 1. 白纸上是否已用什么化学试剂写下了隐形字？ 2. 喷雾器里装的是什么化学试剂？ 3. 两种化学试剂接触后发生了什么变化，使白纸上显出字来？ 你一定迫切地想知道这些问题的答案。好吧，那就让我们从“物质的变化” 开始，学习化学这门既有趣又与生产、生活密切相关的课程吧！ 物理变化 请你仔细观察以下生活中常见的变化现象，看看能得出什么结论。 观察活动 >>> 目的 了解物理变化的特征。 【实验1-6】火柴梗被折断 图图11..33--22 火火柴柴梗梗被被折折断断 16第一单元 大家都来学化学 观察到的现象是：火柴梗形状 （填“变化”或“未变化”）， （填“有”或“没有”）生成新物质（如图1.3-2）。 【实验1-7】石蜡熔化成液态蜡油 观察到的现象是：石蜡形状和状态 （填“变化”或“未变化”）， （填“有”或“没 有”）生成新物质（如图 1.3-3）。 图 图11..33--33 石石蜡蜡熔熔化化成成液液 态态蜡蜡油油 【实验1-8】水的三态变化 玻璃片 加热熔化 加热蒸发 水蒸气 冰 冷却凝固 水 冷却凝结 图图11..33--44 水水的的三三态态变变化化 观察到的现象是：水的状态 （填“变化”或“未变化”）， （填“有”或“没有”）生成新物质（如图1.3-4）。 【实验1-9】食盐溶解在水中，再加热蒸发掉水后又得到食盐 加水 加热蒸发 食盐 食盐水 食盐水 食盐 图图11..33--55 食食盐盐和和食食盐盐水水互互变变 观察到的现象是： （如图1.3-5）。 在上述列举的变化过程中，有的物质只发生形状的变化，有的物质的形 状和状态都发生了变化，但它们的本质都没有变化，即没有生成新物质。 结论：物质发生变化时没有生成新物质，这种变化叫作物理变化 （physical change）。 17化学 九年级上册 检查站 请举出生活中发生物理变化的两个例子： 1. ； 2. 。 化学变化 仔细观察老师演示下列实验，你能得出什么结论？ 观察活动 >>> 目的 了解化学变化的特征。 【实验1-10】火柴梗燃烧（如图 1.3-6） 燃烧前：火柴梗 燃烧时：有明亮的火焰和发光发热现象 燃烧后：黑色的固体 图 图11..33--66 火火柴柴梗梗的的燃燃烧烧 【实验1-11】镁条燃烧（如图 1.3-7） 观观察察时时需需要要佩佩戴戴 防防护护眼眼镜镜！！ 燃烧前：镁条是 色 体 燃烧时：发出 光， 燃烧后：生成的是 色 并且 热 状物质 图图11..33--77 镁镁条条的的燃燃烧烧 18第一单元 大家都来学化学 火柴梗燃烧后生成黑色的灰烬、水蒸气和二氧化碳（后两者散发到空气 中），它们是不同于火柴梗的新物质。镁条燃烧时，发出耀眼的白光，释放大 量的热，并生成白色粉末氧化镁，它是一种不同于镁的新物质。 结论：物质发生变化时生成新物质，这种变化叫作化学变化（chemical change），又叫化学反应（chemical reaction）。 思路与方法导引 >>> 观察 观察是科学研究和化学学习中的重要方法，需要我们借助视觉、听觉、 嗅觉、触觉等进行感知，通过观察实验前、实验中、实验后三个不同阶段的 现象，搜集和获取证据，进而分析推理，最后形成结论。 讨论与交流 >>> 在[实验1-11 ]中，请你从颜色和形状两方面比较镁条燃烧前后的不同。最 能说明镁条燃烧发生化学变化的证据是什么？ 观察活动 >>> 目的 通过观察实验现象，判断是不是发生了化学变化。 【实验1-12】气体生成：在装有少量小块石灰石固体（主要成分是碳酸钙） 的试管中，滴加几滴稀盐酸。 现象： 。 判断及理由： 。 【实验1-13】颜色变化：在装有少量黑色氧化铜粉末的试管中，加入 2 mL 稀硫酸。 现象： 。 判断及理由： 。 【实验1-14】沉淀生成：将未开封的可乐瓶的瓶盖打开后，改用带导管的 瓶塞把瓶口塞紧，把导管另一端通入盛有少量澄清石灰水的试管中，轻轻摇动 可乐瓶。 现象： 。 判断及理由： 。 19化学 九年级上册 物质发生化学变化时，一般会伴随产生某些现象，如生成沉淀、产生气体、 发生颜色变化、发光，以及吸热或放热等。这些现象常常可以帮助我们判断是 否发生了化学变化。在日常生活中，化学变化无处不在，如烟花爆竹的燃放、 食物的腐败、酿酒等过程都发生了化学变化。 长话短说 1.物理变化：没有生成新物质的变化。 2.化学变化：生成新物质的变化。 3. 化学变化的观察：观察是学习化学的重要环节，观察化学反应 通常要注意以下三个阶段的现象，即反应前的现象、反应进行时的现象、 反应后的现象。化学变化常伴随生成沉淀、产生气体、发生颜色变化、 发光，以及吸热或放热等现象。 1.3 习 题 1. 判断酒精燃烧是化学变化的根本依据是（ ）。 A.燃烧时会发光 B.燃烧时会放热 C.酒精汽化成酒精蒸气 D.燃烧后生成水蒸气和二氧化碳 2. 下列变化属于物理变化的是（ ）。 A.食物腐烂 B.钢铁生锈 C.木材燃烧 D.小麦磨成面粉 3.下列过程中发生了化学变化的是（ ）。 A.淘米 B.洗菜 C.苹果榨汁 D. 葡萄酿酒 4.下列叙述中没有发生化学变化的是（ ）。 A.食物的消化过程 B.人的呼吸 C.用煤气作燃料烧菜 D.水在冰箱里结冰 5.下列四个短语，其原意一定包含化学变化的是（ ）。 A.花香四溢 B.海市蜃楼 C.燃放烟花 D. 木已成舟 6. 尝试用神奇的“化学画笔”蘸取以下试剂在白纸上进行绘画创作：无色酚酞 溶液、紫色石蕊溶液、醋酸（乙酸的俗称）、氢氧化钠溶液（提示：紫色石蕊 溶液遇醋酸变红，遇氢氧化钠溶液变蓝，无色酚酞溶液遇氢氧化钠溶液变红）。 20第一单元 大家都来学化学 7. 进行一次家务劳动（做饭、清理厨房等）。记录劳动过程中发生的各种变化， 分辨哪些是物理变化，哪些是化学变化，并填在下表中。 物物理理变变化化 化化学学变变化化 例如：番茄切块 例如：鸡蛋炒熟 1.4 物质性质的探究 科学探究的一般过程 本节聚焦 物质的性质；科学探究的一般过程 事物是不断变化发展的，我们的身边每时每刻都在发生着各种各样的变 化，有些是物理变化，有些是化学变化。 问题探讨 沥青凝固 炸药爆炸 烟花燃放 酒精挥发 海水晒盐 樟脑球变小 纸片燃烧 图 图11..44--11 物物质质的的变变化化 图1.4-1中哪些属于物理变化？哪些属于化学变化？为什么？尝试指出其中 伴随化学变化发生的现象。从这些变化中，你能推知相关物质各有哪些性质吗？ 应该如何开展某一物质性质的探究？ 物质的性质 镁、汽油等在氧气中都能燃烧，这种性质必须在化学变化过程中才能表 现出来。物质在化学变化中才能表现出来的性质，叫作化学性质（chemical property）。不需要发生化学变化就能表现出来的性质，叫作物理性质（physical property），如物质的颜色、气味、熔沸点、硬度…… 21化学 九年级上册 表表11--22 几几种种常常见见物物质质的的某某些些物物理理性性质质（（标标准准大大气气压压强强下下）） 物物质质 颜颜色色（（常常态态）） 气气味味 熔熔点点//℃℃ 沸沸点点//℃℃ 水 无色（液态） 无气味 0 100 醋酸 无色（液态） 刺激性气味 17 l18 铁 银白色（固态） 无气味 1 535 2 750 镁 银白色（固态） 无气味 649 1 107 氮气 无色（气态） 无气味 －210 －196 氧气 无色（气态） 无气味 －218 －183 物理性质和化学性质是物质的重要属性。我们要正确有效地利用物质就 必须了解和研究物质的物理性质和化学性质。通常，物质的物理性质可直接观 察或用物理方法去测定，而化学性质则要通过化学实验去观察和确定。 科学探究（science inquiry）是收集证据和作出解释，进行发现、创造与 应用的科学实践活动，也是获取科学知识、理解科学本质、认识客观世界的重 要途径。下面我们就通过铜受热变黑的化学实验来学习科学探究的方法。 铜受热变黑原因的探究 探究活动 >>> ● 提出问题 回顾 [ 实验 1-4 ]，将一小段光亮的铜片在酒 精灯火焰上加热片刻（如图 1.4-2），铜片的颜色 有什么变化？为什么？ ● 形成假设 假设 1：根据生活经验，你可能假设铜片变黑 图图11..44--22 加加热热铜铜片片 （如图 1.4-3）是因为火焰中的烟灰附着在铜片上。 根据这一假设，你可以预测： （1）如果铜片上附着的黑色物质是烟灰，则 应很容易抹去。 （2）如果把铜片放在试管中加热，火焰没有 与铜片接触，则金属将不会变黑。 图 图11..44--33 铜铜片片变变黑黑 22第一单元 大家都来学化学 假设 2：联想到镁条燃烧实验，你也可能假 提示信息 设铜片变黑是因为它在空气中发生了化学反应。 ◆ 加热铜片要使用坩 根据这个假设，你可以预测：若将铜片在真 埚钳，加热试管内 空或隔绝空气的条件下加热，铜片的颜色将不变。 的物质要使用试管 ● 设计并实施实验 夹，注意防止烫伤。 【实验1-15】验证假设 1 的实验： （1）用洁净的白色抹布轻轻擦一擦已冷却的 铜片黑色部分。 （2）将一段光亮的铜片装在敞口的试管中， 用酒精灯火焰加热试管（如图 1.4-4），观察铜片 是否变色。 【实验1-16】验证假设 2 的实验： 用银白色的金属铝箔将铜片严密包裹，压紧， 图 图11..44--44 将将铜铜片片装装在在敞敞口口 不留空隙，以保证隔绝空气，然后加热铝箔，一 试试管管中中加加热热 定时间后停止加热，待冷却后打开包裹的铝箔， 观察铜片是否变色。 ● 获取证据、分析解释 现现象象 判判断断 假设1 （填“正确”或“错误”），假设2 （填“正确”或“错误”）。 [实验1-15 ]说明：铜片在空气中经酒精灯加热后变黑，黑色物质不是烟灰。 解解释释 [实验1-16 ]说明：铜片在隔绝空气的条件下加热，不变色。据此可知：铜片在敞口的 试管中加热后变黑，是因为铜片在空气中发生了化学反应，生成了黑色的新物质。 ● 形成结论 从铜片在空气中受热变黑的现象出发，提出探究问题，结合已学知识 和生活经验作出假设，依据假设分别设计和实施实验，根据实验过程中获 取的证据进行分析和解释，进而形成结论。 铜片在加热条件下，在空气中发生了化学反应，生成黑色物质。 23化学 九年级上册 ● 反思评价 得出上述结论后，你可能还想问：（1）生成的黑色物质是什么？（2）铜片 和空气中的什么物质发生了反应？ 对于问题（1），可以利用下面的实验证明生成的黑色物质是氧化铜， 详见 [ 实验 1-17 ]。 对于问题（2），可以利用手持技术数字化实验证明铜片是与空气中的 氧气发生了化学反应，详见下文“信息技术与化学实验”栏目。 【实验1-17】将铜片直接在酒精灯上多加热几分钟，冷却，用小刀将铜 片表面生成的黑色物质刮落到干净的纸上，反复数次，使得到的黑色物质足 够多，再移入试管中，滴加少量稀硫酸。对照在 [ 实验 1-13 ] 中观察到的现 象，说明铜在空气中受热生成了什么？ 现现象象 反反思思 铜在空气或氧气中受热生成的黑色物质是 ，所以上述结论 评评价价 （填“正确”或“错误”）。 ● 表达交流 1. 以上铜片发生的化学反应可用文字表达： 加热 铜 + 氧气 氧化铜 （Cu） （O ） （CuO） 2 （括号里给出的是相应物质的化学符号） 2. 同学们就以上现象、解释和结论发表自己的意见，互相讨论交流， 可提出其他预测和实验证实的思路。 长话短说 1. 物质在化学变化中才能表现出来的性质叫作化学性质，不通过 化学变化就能表现出来的性质叫作物理性质。 242.通过学习，我们知道铜的化学性质的探究是按以下过程进行的： 设计并实施 提出问题 形成假设 获取证据 实验 形成结论， 表达交流 反思评价 分析解释 建构模型 利用手持技术数字化实验探究铜和氧气的反应 手持技术数字化实验是由数据采集器、传感器和配套软件组成的， 能与计算机连接，用于采集定量数据的数字化智能实验技术系统，可采 集实验过程中的气体含量、温度等数据。在“铜受热变黑原因的探究” 实验中，可利用手持技术改进实验（已知空气中氧气含量约占总体积的 21%）。 ● 提出问题 铜片和空气中的什么物质发生了反应？ ● 实验验证 使用氧气传感器定量测定反应过程中氧气含量的变化 （如图1.4-5所示）。 ● 得出结论 铜受热一段时间后，装置中的氧气含量不断减少（如 图1.4-6 所示），证明铜与氧气发生了反应。 氧气 数据 传感器 采集器 时间/ s 图图11..44--66 ““氧氧气气含含量量——时时间间””曲曲线线图图 % /量含气氧 第一单元 大家都来学化学 以上各环节中，化学实验是中心环节，假设需要用实验去证实，结论来 自实验事实。对于初学者，探究步骤不要求上述那么完整。 信息技术与化学实验 25 20 15 10 5 0 100 200 300 图图11..44--55 实实验验装装置置图图 25化学 九年级上册 思路与方法导引 >>> 科学探究的一般过程 经过学习，我们知道了铜受热变黑的原因，经历了一个完整的科学探究 过程。科学探究的一般过程包括了 8 个环节，详见上文“长话短说”栏目。 其中环节 3“设计并实施实验”，既可以是以现象证据为主的定性实验，也可 以是以数据证据为主的定量实验。例如，在铜受热变黑原因的探究中，可以 通过观察铜片受热的实验现象，收集证据进行定性探究，也可以通过测定反 应过程中氧气含量变化的数据证据进行定量探究。此外，环节3也可以是“设 计并实施调查方案”。 实践活动 >>> 链接 目的 探究人体吸入和呼出气体成分含量的差异。 ◆《 科学》或《生物学》 人的呼吸作用 ● 提出问题 我们一生中不断吸入空气和呼出气体， 提示信息 吸入和呼出的气体成分含量有没有差别呢？ ◆ 木条燃烧要有氧气参 ● 形成假设 与，氧气含量越多，燃烧 1. 吸入空气中氧气的含量大于呼出气体 越旺。 中氧气的含量。 ◆ 二氧化碳与澄清石灰水 作用，使石灰水变浑浊。 2. 呼出气体中 的含量大于吸 当参与作用的二氧化碳 入空气中 的含量。 含量较多时，浑浊现象 出现得较快，且较明显。 ● 设计并实施实验 取两个空集气瓶，用玻璃片将瓶口盖好， 作为空气样品；再用排水法（如图 1.4-7）收 集两瓶呼出气体。参考上述“提示信息”进行 实验活动，比较呼出气体与新鲜空气中成分含 量的差异。 （1）借助以下图示设计实验，验证假设 1。 图图11..44--77 排排水水法法收收集集呼呼出出气气体体 26第一单元 大家都来学化学 图图示示 实实验验步步骤骤 实实验验现现象象与与结结论论 燃着的木条 将燃着的木条分别伸入盛 现象： 呼 出 有空气、呼出气体的集气 空气 气 瓶中，观察现象。 结论： 体 （2）设计实验，验证假设 2。 图图示示 实实验验步步骤骤 实实验验现现象象与与结结论论 现象： 结论： ● 解释与结论 除了以上实验方法，我们还可以运用手持技术数字化实验，通过氧气传 感器和二氧化碳传感器定量测量吸入和呼出的气体中氧气、二氧化碳的含量。 1.4 习 题 1.我国新一代运载火箭采用的是低温推进剂—液氢、液氧，如长征五号火箭。 下列说法中属于液氢的化学性质的是（ ）。 A.液氢的沸点极低（－252.8 ℃） B.液氢是密度最小的液体（0.071 g cm－3） • C.液氢可燃，燃烧后生成水 D. 液氢是透明、无色的 2. 在下列各项中，体现铜的化学性质的叙述是（ ）。 A. 铜有良好的导电能力 B. 把铜在熔炉中加热到1 083 ℃能熔成液体 C. 熔化的铜在模具中可铸成铜器 D. 铜在潮湿空气中表面会生成铜绿 27化学 九年级上册 3. 在以下各项叙述后面的括号里填合适的序号。 A. 物理变化 B. 化学变化 C. 物理性质 D. 化学性质 （1）常温下，水是无色、无臭、无味的液体。（ ） （2）点燃的木条发光放热，产生明亮的火焰。（ ） （3）木柴有可燃性，氧气能支持燃烧。（ ） （4）我国北方地区到了冬天，江河水结成冰。（ ） 4. 通过铜受热变黑原因的探究活动，你对科学探究有什么认识？能说出一个较 完整的实验探究过程包括哪些环节吗？ 5. 苹果削皮后放置在空气中一段时间，果肉会变成褐色。请模仿铜受热变黑原 因的探究活动，以“与空气接触是导致苹果果肉变色的原因吗”为题，设计 并实施实验探究活动。 精要回放 生活中的化学知识 化学课的 物质组成、结构、性质、转化及其应用 身边的化学 学习内容 化学对社会生活的影响 科学探究的思路和方法 了解常用化学仪器 化学实验 练习取用、加热试剂和玻璃仪器洗涤的操作 形成实验安全意识和观念 大 家 物理变化：没有新物质生成的变化 都 物质变化 化学变化： 来 学 变化与性质 观察法 物理性质： 不需要通过化学变化就 化 能表现出来的性质 学 物质性质 化学性质： 科学探究是收集证据和作出解释，进行发现、 创造与应用的科学实践活动，也是获取科学知 科学探究 识、理解科学本质、认识客观世界的重要途径 科学探究的一般过程 28第一单元 大家都来学化学 练习题（一） 一、基础性练习 1.如图所示，用酒精灯加热试管内物质不需要用到的仪器是（ ）。 A B C D 2. 悦悦在劳动课上进行的下列四项活动中，从物理变化和化学变化的角度 分析，与其他三项活动不同的是（ ）。 A. 用毛线织毛衣 B. 将书籍整理到书架上 C. 用彩色纸剪出花卉图案 D. 用粮食酿酒 3. 下列实验室用品的用途体现其化学性质的是（ ）。 A. 用酒精作酒精灯燃料 B. 用不锈钢制作铁架台 C. 用石墨制作电极 D. 用水配制蔗糖溶液 4. 以下实验操作正确的是（ ）。 加 热 液 量 体 取 液 体 A B C D 5. 在下图中选择适合的仪器，回答问题。 a b c d e f g h 29化学 九年级上册 （1）写出下列仪器的名称：b. ；d. ；f. ； g. 。 （2）取用固体试剂时用 ；量取 28 mL 的液体用 ；吸 取和滴加少量液体时，所用的仪器是 ；加热试管里的试剂应使 用 。（填字母） 二、拓展性练习 6. 化学实验过程中要规范操作，注意实验安全。下列有关做法中错误的是 （ ）。 A.洒在桌面上的酒精燃烧起来，立即用湿抹布或沙子扑灭 B.稀酸飞溅到皮肤上，立即用大量水冲洗 C.给玻璃仪器加热时不用预热 D.熄灭酒精灯时要用灯帽盖灭，不能用嘴吹灭 7. 探究：蜡烛燃烧时的火焰温度。 （1）提出问题：蜡烛燃烧时哪一层火焰温度最高？ （2）形成假设： 。 （3）设计并实施实验：点燃一支蜡烛，在火焰中平放一根小木条，2 秒 后取下，观察小木条各部分的燃烧情况。 （4）获取证据、分析解释和形成结论： 观察燃烧后的小木条，在下图中相应的位置涂上颜色。 实验得出的结论是：蜡烛的火焰中 （填“外焰”“内焰”或“焰 心”）的温度最高。 （5）反思评价和表达交流：从上面的探究实验可知，用酒精灯给物质加 热时应使用酒精灯火焰的 。 三、实践性练习 8. 人们通过化学变化创造新物质。访谈你的长辈，请他说说有哪些物质是 他童年时期没有见过的，这些新物质的出现给生活带来了什么便利？ 30第第二二单单元元 空气、物质的构成与组成 2.1 空气的成分 32 物物质质的的分分类类 ................................ 空气有哪些成分 32 .................... 氮气和稀有气体有用吗 35 ................ 怎样区分混合物和纯净物 36 ................................ 空气污染危害大 37 .................................... 保护大气环境 37 2.2 构成物质的微观粒子 40 微微观观视视角角 ........................................ 分子是什么 41 ........................................ 原子是什么 43 ............................ 原子的质量有多大 47 .................................... 离子怎样形成 49 2.3 辨别物质的组成 52 元元素素视视角角 ........................................ 什么是元素 52 ............ 怎样表示元素的名称和符号 54 ................................ 元素周期表简介 55 .................... 单质和化合物有何不同 55 2.4 跨学科实践活动：学习探究水的 组成的科学史并制作分子模型 58 探探究究物物质质组组成成的的一一般般思思路路化学 九年级上册 同学们在科学课程中都曾经学习过空气的常识。这一单元，我们从测 定空气成分的实验开始，认识这种和地球上生命现象息息相关的气体— 空气（air），再进一步探究物质构成与组成的奥秘。 2.1 空气的成分 物质的分类 本节聚焦 空气的成分；混合物和纯净物；空气污染的危害与防治 对于我们最熟悉的空气，柯柯和悦悦提出了以下疑问。 问题探讨 空气真清新呀！空气 科学家是怎样发现 中有哪些成分呢？ 空气的成分的？ 如何保护空气？ 空气有哪些成分 知识视窗 科学家是怎样发现空气成分的 很久以前，人们以为空气只是单一的某种物质。到了 18 世纪 70 年 代，许多科学家都曾研究过空气的成分。在这些研究工作的基础上，法 国化学家拉瓦锡（A.L. Lavoisier，1743—1794）完成了更有说服力的实 验。他用如图 2.1-2 的装置，把银白色的液态汞（水银）放在密闭的玻 璃容器中，连续加热 12 天后，发现部分汞变成红色粉末，同时容器里 32第二单元 空气、物质的构成与组成 的空气体积则减少了约 1/5，汞槽里的汞升入钟罩。他对剩余的气体进行 研究，发现这部分气体既不供给呼吸也不支持燃烧。他认为这些气体全 部都是氮气（拉丁文原意是“不能维持生命”）。于是他第一次用实验证 明了空气中有能支持燃烧的氧气（O ）和不能支持燃烧的氮气（N ）。 2 2 曲颈甑 汞 玻璃钟罩 汞槽 火炉 图图22..11--11 拉拉瓦瓦锡锡 图图22..11--22 拉拉瓦瓦锡锡研研究究空空气气成成分分所所用用的的装装置置 19 世纪末，英国的物理学家瑞利（J.W.S. Rayleigh，1842—1919）发 现从空气中分离出来的氮气的密度比用化学方法制得的纯净氮气密度 稍大，说明空气中还含有其他不支持燃烧的气体。英国化学家拉姆西 （W. Ramsay，1852—1916）经过实验和推理，终于发现了稀有气体氩（Ar）。 后来经过多位科学家的实验和探究，又进一步发现了空气中的稀有气体还 含有氦（He）、氖（Ne）、氪（Kr）、氙（Xe）等成分。 思考：图 2.1-2 的实验中，汞槽里的汞为什么会升入钟罩且升入体 积约占容器中空气体积的 1/5 ？科学家是通过什么证据推理出剩余气体 中除了氮气外还有其他成分的？ 观察活动 >>> 目的 空气中氧气含量的测定。 【实验2-1】实验装置如图 2.1-3 所示。 提示信息 红磷 水 ◆ 请在通风橱中 进行实验。 图图22..11--33 测测定定空空气气中中氧氧气气含含量量 33化学 九年级上册 实实验验操操作作 观观察察和和思思考考 实验前集气瓶里装的是什么？ 1.用记号将集气瓶的水面上方容积划分为5等份， 按图2.1-3组装好仪器，夹紧止水夹。 瓶内出现什么现象？ 2.点燃燃烧匙中的红磷，迅速插入集气瓶中，塞好 胶塞。 红磷燃烧消耗了瓶内的什么物质？ 你观察到什么现象？如何解释？ 3.反应停止后，待集气瓶冷却至室温，松开止水夹。 请你根据以上实验事实，分析得出结论： 。 讨论与交流 >>> 1. 若集气瓶内的水未上升至1/5处，可能的原因有哪些？ 2. 能否用蜡烛、木炭代替红磷进行实验？ 3. 剩余气体的主要成分是什么？ 科学家们通过许多科学实验证明：在空气的各成分中，能够支持燃烧的 气体—氧气（O ）约占空气体积的1/5；剩下不支持燃烧的气体约占4/5，其 2 成分是氮气（N ）和少量其他气体，如稀有气体、二氧化碳（CO ）和水蒸气 2 2 （H O）等。它们的体积分数如图2.1-4所示。 2 水蒸气在空气中的含量不固定，因地区和天气而异。例如阴雨天，空气 中的湿度大，水蒸气含量会大些。二氧化碳的含量也会因人类活动的影响等原 因而有所变化。 34第二单元 空气、物质的构成与组成 气气体体成成分分 占占空空气气总总体体积积的的百百分分比比//%% 氮气 78 氧气 氧气 21 氮气 稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙等） 0.94 二氧化碳 0.03 其他 0.03 图图22..11--44 空空气气成成分分示示意意图图 氮气和稀有气体有用吗 在组成空气的各种成分中，氮气含量最多，稀有气体含量很少，这些气 体都有各自的用途。要认识它们的用途，先要了解它们有什么性质，因为物质 的用途是由它们的性质决定的。 1. 氮气 氮气（nitrogen）的化学性质很稳定，常温下难与其他物质发生反应，但 在高温等条件下可与某些物质发生化学反应，用来制取对人类有用的新物质。 例如制造氮肥、染料、炸药等（如图2.1-5）。 充氮包装，保存食品 充氮灯泡 低温、常温条件下化学性质稳定 氮气 高温等条件下可参与化学反应 制取氮肥 合成染料 制造炸药 图图22..11--55 氮氮气气的的性性质质和和用用途途 35化学 九年级上册 2. 稀有气体 随着科学技术的发展，稀有气体（rare gas）的用途越来越广泛，这些用 途都与它们的性质密切相关（如图2.1-6）。 稀有气体一般不与其他物 用于 质反应，曾被称为“惰性气体”。 焊接保护气 稀有气体通电时，会发出各 种颜色的光： 用于 氦气—粉红色光 氖气—红光 氩气—蓝紫色光 霓虹灯 激光技术 氙气—特强白光 氦气是密度很小的气体，很 用于 稳定。 探空气球 图图22..11--66 稀稀有有气气体体的的用用途途 怎样区分混合物和纯净物 事实证明：空气并不是单纯的一种气体，而是有多种气体成分，如氮气、 氧气、稀有气体、二氧化碳和水蒸气等。换句话说，空气不是只由一种物质组 成的纯净物，而是由多种物质组成的混合物（如图2.1-7）。 氧气 我是空气，我是 氮气 混合物。 二氧化碳 混合 水蒸气等 稀有气体 图图22..11--77 空空气气是是混混合合物物 36第二单元 空气、物质的构成与组成 长话短说 由两种或两种以上的物质组成的，叫作混合物（mixture）；只由 一种物质组成的，叫作纯净物（pure substance）。 在生活中我们经常接触混合物，例如空气、糖水、牛奶、泥沙等。混合物 中各种成分的含量可以不是固定的，但它们各自保持着单独存在时的化学性质 （如空气中的氧气、氮气等物质保持着各自的化学性质）。而纯净物如水（H O）、 2 硫（S）、蔗糖（C H O ）等，它们都各自有着固定的组成和性质。 12 22 11 空气污染危害大 当你漫步在空气清新的原野时，会倍觉心旷神怡。然而，当你置身于人 群拥挤的室内市场或车水马龙的街道时，又可能会有一种难受、憋闷的感觉。 为什么清新的原野给人们提供洁净的空气，而喧闹的城镇常被污染的大 气包围呢？这是由于人类的活动有时会造成空气污染（air pollution），如工业 污染、交通污染、生活污染等，导致空气中含有过多的二氧化硫、一氧化碳、 氮氧化物、可吸入颗粒物等有害物质。 空气污染的危害很大，如损害人体健康，影响植物生长，损坏地面设施， 破坏文物古迹，导致地球的生态平衡失调等。 保护大气环境 防治空气污染，已经成为全球经济发展中的一项十分迫切而且意义重大 的课题。我国政府十分重视环境保护工作。 为了监测各地大气环境的质量，我国已建立了空气质量日报制度，由环境 监测部门通过电视、网络等各种媒体及时准确地向公众公布空气质量状况。空 气质量日报主要包括三项内容：首要污染物、空气质量指数和空气质量指数 级别。《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）中列入空气质量监测标准的基 本项目有颗粒物（粒径小于等于10 µm，称为PM ）、颗粒物（粒径小于等于 10 2.5 µm，称为PM ）、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳和臭氧。通过监测结果 2.5 可以确定空气质量指数。空气质量指数级别划分为6级，级别越高，空气质量 越差，见表2-1。 37化学 九年级上册 表表22--11 空空气气质质量量指指数数及及相相关关信信息息 空空气气质质量量指指数数 0~50 51~100 101~150 151~200 201~300 >300 空空气气质质量量指指数数级级别别 一级 二级 三级 四级 五级 六级 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染 空空气气质质量量指指数数类类别别 及及表表示示颜颜色色 绿色 黄色 橙色 红色 紫色 褐红色 我国政府遵照宪法关于“国家保护和改善生活环境和生态环境，防治污 染和其他公害”的精神，制定和颁布了一系列有关防治空气污染的法律法规和 国家标准。工厂的废气必须经过除尘、除污处理，达到国家规定的排放标准， 才能向空气中排放。 青少年是社会主义建设者和接班人，是国家未来的主人，应当认识到防 治空气污染是保护人类生存、保障社会发展的全球性大事，要从自己身边点点 滴滴的小事做起，从小树立保护环境的观念。 信息技术与化学实验 空气质量监测站 空气质量监测站是能够对 PM 、PM 、二氧化氮、 二氧化硫、 一氧 2.5 10 化碳、臭氧等空气污染物进行定点、连续或定时采样、测量和分析的设 施（如图 2.1-8）。同学们可以自己组装微型空气质量监测装置，编写监 测程序，测量空气中 PM 浓度、灰尘浓度、二氧化碳浓度、风速、温 2.5 度等数据。图 2.1-9 为学生自行组装的可编程类微型空气质量监测装置。 图图22..11--88 空空气气质质量量监监测测站站 图图22..11--99 微微型型空空气气质质量量监监测测装装置置 38第二单元 空气、物质的构成与组成 2.1 习 题 1.下列物质属于纯净物的是（ ）。 A.矿泉水 B.空气 C.加碘盐 D.冰水混合物 2.夏天从冰箱里拿出来的饮料，放置片刻后，饮料瓶外壁会潮湿，说明空气中 含有（ ）。 A.氮气 B. 氧气 C.水蒸气 D.二氧化碳 3.下列物质均不属于大气污染物的一组是（ ）。 A.氮气、氮氧化物 B. 氧气、二氧化硫 C.碳粉尘、一氧化碳 D. 水蒸气、氧气 4. 柯柯用如图所示装置来测定空气中氧气的含量。加热试管，红磷开始燃烧， 待红磷熄灭并冷却至室温后打开弹 注射器预装20 mL水 簧夹。下列关于该实验的说法错误 的是（ ）。 弹簧夹 A. 使 用红磷的量多或少，都不会影 响实验结果 容积50 mL B. 红 磷燃烧完后打开弹簧夹，要等 到注射器活塞不再移动才能读数 放在细沙上的红磷 C. 要 达到实验目的，试管中的红磷不能更换为木炭 D. 若 注射器中的水最终减少了10 mL，说明空气中氧气的体积分数约为20% 5.请根据空气中有关成分的特性和用途，在下表中填空。 空空气气中中成成分分的的名名称称 特特性性 对对应应用用途途 支持呼吸 供给生物呼吸 氮气 作保护气 通电会发蓝紫色的光 密度很小、 很稳定 填充气球 6.悦悦采用手持技术数字化实验（如图甲所示）测定吸入的空气和呼出气体中 氧气和二氧化碳含量的变化，打开数据采集器一段时间后向漏斗中呼气，测 得其中两种气体成分的含量变化如图乙所示。 395 4 3 2 1 时间/ s 甲甲 乙乙 % /量含 24 22 20 B线 18 16 0 50 100 150 200 250 时间/ s % /量含 化学 九年级上册 A线 0 50 100 150 200 250 （1）图乙中， （填“A线”或“B线”）是表示氧气含量变化的曲线。 （2）在实验时间为250 s时，将装置内的气体通入澄清石灰水中，可观察到 的现象是 。 7. 分析当地今年1~9月空气质量的相关信息，找出影响本地空气质量的主要污 染物。调查造成污染的主要原因，完成“让我们一起守护洁净空气”的倡议书。 2.2 构成物质的微观 微观视角 粒子 本节聚焦 分子；原子；原子结构；相对原子质量；离子；微观视角 问题探讨 《庄子》中记载： “一尺之棰，日取其 半，万世不竭。”物 质能无限地分吗？ 对于物质构成的问题，许多科学家进行过长期的探索。现代科学已经证 实：物质是由分子、原子等微观粒子构成的。下面我们先来认识分子。 40第二单元 空气、物质的构成与组成 分子是什么 链接 观察活动 >>> 目的 了解在物理变化和化学变化中分子 ◆《 物理》分子热运动、 内能或分子动理论 发生的不同改变。 【实验2-2】把香水洒在小毛巾上，抖开 小毛巾，绕实验室一周（如图2.2-1）。 好香啊！ 现象 。 问题 为什么我们与小毛巾相隔一段距 离，还能闻到香味？ 香水 解释 许多物质由叫作分子的微观粒 子构成。在本实验中，所用的香水是由酒 精分子和多种香精分子混合在一起构成的。 图图22..22--11 香香水水中中分分子子的的扩扩散散 所以，当香水的这些分子通过运动扩散到 空气中后，我们就能闻到香水的气味了。 【实验2-3】在玻璃管的两端分别放置蘸有浓盐酸和浓氨水的棉花团， 塞紧胶塞（如图 2.2-2）。 蘸有浓氨水 蘸有浓盐酸 图2.2-2 浓盐酸与浓氨水反应 现象 。 问题 为什么蘸有浓盐酸和浓氨水的棉花团并没有接触，却会在空中 生成浓浓的白烟？ 解释 盐酸中挥发出来的 氯化氢分子和氨水中挥发出来的 ＋ 氨分子运动到空中相遇，并发生 化学变化，生成氯化铵小颗粒， 图图22..22--33 氯氯化化铵铵生生成成过过程程的的分分子子模模型型图图 扩散到空中，形成白烟（如图 氨气 + 氯化氢 氯化铵 2.2-3）。 （NH ） （HCl） （NH Cl） 3 4 41化学 九年级上册 讨论 以上两个实验中所发生的变化有什么不同？与同学讨论并填 写下表。 问问题题 [[实实验验22--22 ]] [[实实验验22--33 ]] 变化中有无新物质生成？ 是物理变化还是化学变化？ 变化中分子本身有无改变 ？ 长话短说 1. 对比上述两个实验可知：由分子构成的物质，在物理变化 中，分子本身不发生改变，仍然保持该物质的化学性质；在化学变化 中，分子本身发生改变，生成化学性质与原物质不同的新物质。所以， 分子（molecule）是保持物质化学性质的一种微观粒子。 2. 分子是构成物质的一种微观粒子。不同的分子一定会构成各不 相同的物质（如图 2.2-4）。 分子 氢分子（H） 二氧化碳分子（CO） 水分子（HO） 2 2 2 聚集 构成 降温、加压 物质 氢气 干冰 水 图图22..22--44 分分子子聚聚集集构构成成物物质质 分子是构成物质的一种微观粒子。分子本身怎样构成？分子能不能分割？ 分子还可以分成更小的微观粒子，这就是原子。 42第二单元 空气、物质的构成与组成 原子是什么 原子的概念最初是由古代哲学家提出的。到了近代，科学家在实验探究 的基础上，发展出近代原子学说，并逐渐认清了原子与分子之间的关系。 现在，让我们通过化学变化的实际例子来说明这种关系。 图 2.2-5 是氧化汞受热分解实验的照片。将红色 的氧化汞粉末装在试管里加强热，结果红色粉末渐渐 变化，试管内壁上出现银光闪闪的水银；同时，还可 以收集到能支持燃烧的氧气。可见，氧化汞发生变化 了，可用文字表述为： 图图22..22--55 氧氧化化汞汞受受热热分分解解 加热 氧化汞 汞 + 氧气 （HgO） （Hg） （O ） 2 讨论与交流 >>> 1. 在化学变化中，反应物氧化汞分子发生了怎样的变化？构成氧化汞分 子的汞原子和氧原子发生了怎样的变化？ 2. 反应生成的物质—氧气和汞分别是由什么微观粒子构成的？ 从微观粒子的角度来看，这个变化是怎样发生的呢？请看图2.2-6的示意图： Hg O ＋ 氧化汞分子由氧原子 在化学变化中，氧化汞分子 由很多的汞原子直 两个氧原子结合 和汞原子构成。图中共 分解成单个的汞原子和氧原 接构成了汞。 成一个氧分子，很 有 个氧化汞分子。 子。图中共有 个汞原子， 多氧分子构成了 个氧原子。 氧气。 图图22..22--66 氧氧化化汞汞受受热热分分解解示示意意图图 通过上述分析，可以得出以下结论： （1）在化学变化中，氧化汞分子分解成为汞原子和氧原子。换句话说， 氧化汞分子是由汞原子和氧原子构成的。由此可见：分子由原子构成。 43化学 九年级上册 （2）有的物质可由原子直接构成，如金属汞是由汞原子直接构成的。 （3）汞原子和氧原子本身在化学变化中没有发生变化，只是组合方式发 生改变，它们重新组合后构成新的物质。 长话短说 1.原子（atom）是构成物质的另一种微观粒子。原子构成分子，原 子也可直接构成某些物质。 2. 在化学变化中，分子本身发生变化，而原子本身没有发生根本 变化，只是重新组合成新分子，构成新物质。所以，原子是化学变化中 的最小微观粒子。 检查站 学过前面的内容后，你知道空气中物质构成的奥秘了吗？请填写下表。 空空气气中中的的物物质质 构构成成该该物物质质的的分分子子 构构成成该该分分子子的的原原子子 氮气（N） 2 氧气（O） 2 二氧化碳（CO） 2 水蒸气（HO） 2 稀有气体[氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）等] 它们由相应的原子直接构成物质 与分子一样，原子也在不断地运动着。 原子非常小，小到在 1 cm 的长度上可以并 排约 1 亿个原子。即使是这么小的原子， 图 图22..22--77 扫扫描描隧隧道道显显微微镜镜（（SSTTMM））观观 科学家也可利用现代技术仪器观察到原子 察察到到的的石石墨墨样样品品在在纳纳米米（（nnmm））尺尺寸寸上上的的 的图像（ 如图2.2-7）。 图图像像，，每每个个黄黄色色的的小小点点代代表表一一个个碳碳原原子子 44第二单元 空气、物质的构成与组成 原子非常非常小，那么它是不是构成物质世界的最小微观粒子呢？原子内部 有什么奥秘呢？为了揭示原子内部的秘密，科学家进行了长期的科学探索。 知识视窗 科学家对原子结构的探究历程 1808 年，道尔顿（J. Dalton，1766—1844，英国）认为原子是一 个不可再分的实心球体。 1897 年，汤姆孙（J.J. Thomson，1856—1940，英国）发现了电子。 1904 年，他提出了原子的“枣糕模型”。 1911 年，卢瑟福（E. Rutherford，1871—1937，英国）提出有核原 子模型。他认为原子有一个位于原子中心的原子核，电子在四周绕着原 子核运动，像行星绕着太阳运动一样。 道尔顿模型 1913 年，玻尔（N. Bohr，1885—1962， 汤姆孙模型 丹麦）改进了卢瑟福的模型，认为电子只 卢瑟福模型 在一些特定的轨道绕核运动。 化学科学发展历程中，模型建构是化 学科学研究的基本方法。建构模型往往有 一个不断完善、不断修正的过程，以使得 玻尔模型 模型更接近实物的本质。事实上，玻尔的 理论仍有欠缺，量子力学建立之后，科学 电子云模型 家们用它作为工具来研究原子，现在的原 子结构（atomic structure）模型（电子云 图 图22..22--88 不不同同时时期期的的原原子子模模型型 模型）比玻尔模型又有很大的改进（如图 2.2-8）。 现代科学已经知道： 中子 电子 质子 1. 原子由原子核（atomic nucleus）和核外运动的电 子（electron）构成。 2. 原子核由一定数目的质子（proton）和中子 （neutron）构成。 3. 每个质子带一个单位正电荷，每个电子带一个单 图 图22..22--99 原原子子结结构构 位负电荷，中子不带电（如图2.2-9）。 示示意意图图 45化学 九年级上册 讨论与交流 >>> 观察下表列出的几种常见原子内部微观粒子的数目，从中你得到什么结论？ 表表22--22 几几种种常常见见原原子子的的构构成成 原原子子核核 核核外外 原原子子核核 核核外外 原原子子 原原子子 质质子子数数 中中子子数数 电电子子数数 质质子子数数 中中子子数数 电电子子数数 氢 1 0 1 氧 8 8 8 氦 2 2 2 钠 11 12 11 碳 6 6 6 氯 17 18 17 氮 7 7 7 铁 26 30 26 通过表2-2分析可知：同一种原子，原子核中的质子数和核外电子数相等。 因为它们所带电荷的电量相等且电性相反，故整个原子不显电性。 长话短说 质子（1个质子带1个单位正电荷）所带的正电荷数 原子核（带正电） 称为核电荷数 中子（不带电） 原子 （nuclear charge 核外电子（1个电子带1个单位负电荷） number） 核电荷数＝质子数＝核外电子数 知识视窗 用原子结构示意图表示原子结构 科学家们为了形象直观、简便地表 表示电子层以及电子 表示原子核 层上的电子数。 示原子的内部结构，设计了原子结构示 以及核内的 质子数。 意图（如图 2.2-10）。 原子核外电子排布有如下规律： ＋8 26 ＋11 281 ＋18 288 1. 原子核外第一层（从离核近的 电子层算起）最多排 2 个电子，第二层 氧 钠 氩 最多排 8 个电子。 图 图22..22--1100 原原子子结结构构示示意意图图 46第二单元 空气、物质的构成与组成 2. 最外层最多不超过 8 个电子，达到 8 个电子的惰性状态是稀有气 体的稳定结构（第一层 2 个电子为稳定结构），如氦、氖、氩等。 3. 金属原子最外层的电子一般少于 4 个，在反应中较易失去电子， 趋向于里层的稳定结构；非金属原子最外层的电子一般多于 4 个，在反 应中较易得到电子，趋向于本层的稳定结构。 原子很小，原子核更小。 如果把一个原子“放大”到 国家体育场那么大，而原子 核相应“放大”后，也只不 过是体育场中的一只蚂蚁（如 图 2.2-11）。那些比原子核还 图 图22..22--1111 原原子子与与原原子子核核相相对对大大小小的的形形象象比比较较 要小得多的电子，就在原子核外广阔的空间内做高速运动。 原子核虽然很小，但整个原子的质量几乎都集中在核上，这是因为每个 质子和中子的质量，都大约等于1个氢原子的质量，而电子的质量仅仅约等于 质子质量的1 / 1 836。那么，原子的质量又有多大呢？ 原子的质量有多大 原子虽小，但仍然具有一定的质量，而且各种原子的质量是不相同的，例 如，氢原子的质量只有1.674×10－27 kg，碳原子的质量只有1.993×10－26 kg。 一个氢原子的质量只有1.674×10－27 kg，即 如此小的数值，叫 1.674 我怎样算！ kg 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 图 图22..22--1122 原原子子的的质质量量非非常常小小 当你看到用千克表示的原子质量后，一定会觉得如此小的数值运算起来 太不方便了吧！的确如此。于是，科学家用另一种方法来衡量原子的质量。 科学家的方法是把原子核里含质子、中子各 6 个的碳原子（碳-12）的质 1.993×10－26 kg 量分为12等份，则其中一份的质量为： ＝1.661×10－27 kg。 12 47化学 九年级上册 以此为准，把其他原子的质量与 1.661×10－27 kg 相比较所得到的比值， 称为该原子的相对原子质量（relative atomic mass）。计算公式是： 一个该原子的质量 一个该原子的质量 相对原子质量＝ ＝ 一个碳-12原子的质量× 1 1.661×10－27 kg 12 2.657×10－26 kg 例 氧原子的相对原子质量＝ ≈16.00 1.661×10－27 kg 为了便于理解，请看图2.2-13的形象表示： 1 碳-12原子 一个碳-12原子质量的 12 氧原子的 ＝ ÷ ≈ 16 相对原子质量 氧原子 图 图22..22--1133 相相对对原原子子质质量量的的标标准准 讨论与交流 >>> 请用上述的方法计算下列三种常见微观粒子的相对原子质量或相对质量。 几几种种常常见见微微观观粒粒子子 质质量量// kkgg 相相对对原原子子质质量量//相相对对质质量量（（取取整整数数）） 铁原子 9.288×10－26 质子 1.672 6×10－27 中子 1.674 9×10－27 构成原子的微观粒子中，与质子、中子相比，电子的质量很小。根据这 些数据，结合表2-2 提供的常见原子的质子数、中子数和核外电子数，你认为 相对原子质量的数值与原子的质子数和中子数有什么关系？ 长话短说 链接 以一种碳原子（碳-12）质量的 1/12作为标准， 把其他原子的质量与这个标准相比较所得到的比 ◆ 附录Ⅰ 相对 原子质量表 值，称为这种原子的相对原子质量。 48第二单元 空气、物质的构成与组成 检查站 下列说法正确吗？如果有错，应如何改正？ 1. 一个碳原子的质量为 1.993×10－26 kg，所以碳的相对原子质量为 1.993×10－26 kg。 2. 氢的相对原子质量为 1，所以氢的原子质量为 1 g。 3. 相对原子质量和原子质量间没有相互关系。 4. 相对原子质量只是一个比值。 知识视窗 张青莲院士的贡献 中国科学院院士张青莲教授（1908—2006）是无机化 学领域的杰出专家。他对原子量（又称相对原子质量）的 测定做出了卓越贡献，于1983年当选为国际纯粹与应用 化学联合会原子量与同位素丰度委员会衔称委员。他主持 测定的铟、铱、锑、铕、铈、铒、锗、锌、钐、镝等原子 量新值被采用为国际新标准。 图 图22..22--1144 张张青青莲莲 离子怎样形成 你已经知道，原子不显电性。在化学变化中，一些原子容易失去电子， 而另一些原子则容易得到电子，当原子得到或失去核外电子从而带上电荷以 后，便转变成离子（ion）。 让我们来观察一个有核外电子得失，从而使原子变成离子的化学反应， 那就是金属钠与氯气的反应。 观察活动 >>> 目的 观察钠在氯气中燃烧 【实验2-4】把装满氯气的集气瓶倒扣于加热至 熔化的金属钠上（如图2.2-15），你观察到什么现象？ 你观察到的现象是 。 图 图22..22--1155 钠钠在在氯氯气气中中燃燃烧烧 49化学 九年级上册 [ 实验2-4 ] 中生成的白烟实际上是一种白色的固体小颗粒，它的化学名称 叫氯化钠（NaCl），就是我们日常生活中用到的食盐的主要成分。 钠原子与氯原子是怎样生成氯化钠的呢？ 我失去一个电子 当点燃的钠与氯气相遇时，氯气的分子 就稳定了！ 我得到一个电子 就稳定了！ （Cl ）分成单个的氯原子（Cl），与钠原子（Na） 2 发生了下述变化： Na 如图 2.2-16，钠原子失去 1 个电子，变 Cl 成带 1 个单位正电荷的钠离子（Na+，像这 给你吧！ 谢谢了！ 样带正电的原子叫阳离子），氯原子则得到 ＋ － 1 个电子，变成带 1 个单位负电荷的氯离子 （Cl－，像这样带负电的原子叫阴离子），阴、阳 离子相互作用结合成氯化钠（NaCl）。生成 我们结合成氯化钠了！ 的氯化钠是由数目极多的钠离子和氯离子相 互结合而构成的物质。像氯化钠这样的物质， Cl－ 是由离子构成的。由此可见：离子也是构成 Na＋ 物质的一种微观粒子。 图 图22..22--1166 氯氯化化钠钠生生成成的的示示意意图图 长话短说 物质是由微观粒子构成的 我们可以从分子、原子等微观视角认识物质。 结合 构成 分子 原 物 直接构成 子 质 得电子、失电子 构成 阴离子、阳离子 2.2 习 题 1. 我国古代诗人王安石在《梅花》中写道：“墙角数枝梅，凌寒独自开。遥知 不是雪，为有暗香来。”诗人在诗中表达的情景中蕴含的科学道理是（ ）。 A.分子很小 B. 分子可分 C.分子间有间隔 D. 分子在不断地运动 50第二单元 空气、物质的构成与组成 2.下列是悦悦在进行劳动时发现的现象及对其作出的解释，其中错误的是（ ）。 A.炒菜时闻到香味，说明分子在不断地运动 B.湿衣服晾在太阳底下干得快，说明分子运动速率与温度有关 C.用打气筒能将空气压入自行车轮胎内，说明分子之间有间隔 D.烧水至沸腾时，壶口冒白雾，说明水分子变成了其他分子 3.下列关于科学家的贡献说法正确的是（ ）。 A.道尔顿提出分子学说 B.玻尔发现了电子 C.卢瑟福提出原子结构的“电子云模型” D.张青莲主持测定了铟、铱、锑等相对原子质量的新值 4. 为了发展新能源，不少国家都建有以铀（U）为核燃料的核电站。已知一种 铀原子的原子核中质子数为92，中子数为146。下列关于该铀原子的说法正 确的是（ ）。 A.原子核外电子数为238 B.相对原子质量为92 C.原子的核电荷数为92 D.原子核外电子共带有238个单位负电荷 5.下列同组物质全都由分子构成的是（ ）。 A.氯化钠和氮气 B.水和氧气 C.汞和二氧化碳 D.氯化钠和水 6. 2020年12月嫦娥五号月球探测器圆满完成我国首次地外天体采样返回任务。 （1）嫦娥五号一共带回约 1 731 g 月球样品，主要为月壤，它包含微细的矿 物颗粒、岩石碎屑、玻璃等，月壤属于 （填“纯净物”或 “混合物”）。 （2）研究发现，月壤中存在天然的铁、金、银等矿物颗粒。根据这些金属原 子的已知信息，将表格填写完整。 名名称称 核核电电荷荷数数 质质子子数数 中中子子数数 核核外外电电子子数数 相相对对原原子子质质量量 铁原子（Fe） 26 30 56 金原子（Au） 118 79 银离子（Ag+） 47 61 108 7.已知碳-12原子的质量是 a kg，而1个氯原子的质量是 b kg，则氯的相对原 子质量是 。 51化学 九年级上册 2.3 辨别物质的组成 元素视角 本节聚焦 元素及其符号；元素周期表；单质与化合物；元素视角 问题探讨 饮用天然水特征性指标 每100 mL含量（µg/100 mL） 钙≥400 镁≥50 钾≥35 钠≥80 偏硅酸≥180 什么是元素呀？ pH（25 ℃）7.3±0.5 看！矿泉水中含有 这么多种元素呢。 如何依据元素将物 你知道元素周 质进行分类呢？ 期表吗？ 什么是元素 从前面的学习中你已经知道：许多物质是由分子构成的，而分子则由原 子构成。例如，氧分子由氧原子构成，水分子由氢原子和氧原子构成，二氧 化碳分子由碳原子和氧原子构成，这些不同分子中的氧原子的原子核内都含 有 8 个质子，即核电荷数为 8。化学上将质子数（即核电荷数）为 8 的所有 氧原子统称为氧元素。同样，将质子数为 6 的所有碳原子统称为碳元素，将 质子数为 1 的所有氢原子统称为氢元素。原来，同一类原子的原子核里都含 有相同的质子数，即核电荷数。在化学上，把具有相同核电荷数的一类原子 总称为元素（element）。 长话短说 元素是具有相同核电荷数（即核内质子数）的一类原子的总称。 元素只有种类，没有个数。 52第二单元 空气、物质的构成与组成 知识视窗 氕、氘、氚原子分别是 － － － ＋ 质子 氢元素的三种原子，图2.3-1 ＋ ＋ ＋ － 电子 是氕、氘、氚的原子结构示 中子 意图，它们有什么共同的和 氕 氘 氚 不同的特征？ 图 图22..33--11 氕氕、、氘氘、、氚氚原原子子结结构构示示意意图图 氕、氘、氚原子虽然中子数不同，但质子数相同，所以它们都属于氢 元素。 讨论与交流 >>> 在下列化学反应中，反应前后分子、原子、元素种类是否发生了变化？ 加热 点燃 氧化汞 汞 + 氧气 磷 + 氧气 五氧化二磷 （HgO） （Hg） （O ） （P） （O ） （P O ） 2 2 2 5 物质发生化学变化时，分子的种类发生了变化，而原子和元素的种类没 有变化。如氧化汞受热分解时氧化汞分子发生了变化，而汞原子和氧原子没有 变化，因此汞元素和氧元素也没有变化。 世界上的物质都是由元 氧48.60% 素组成的。物质的总数多达 几千万种，而且还在逐年增 其他1.20% 硅26.30% 氢0.76% 加，但组成它们的元素却只 镁2.00% 钾2.47% 有100余种。 钠2.74% 铝7.73% 铁4.75% 地壳里各种元素的含量 钙3.45% 差别很大，其中氧元素最多， 图 图22..33--22 地地壳壳中中各各元元素素的的质质量量分分数数①① 含量接近 50%，硅元素其次，超过1/4，加上铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢元 素，这9种元素就占了地壳总质量的98.8%，其余元素约占 1.2%（如图 2.3-2）。 ①元素在地壳中的质量分数是地壳中该元素的质量与地壳总质量之比。 地壳中氧元素的质量 例如，氧元素在地壳中的质量分数＝ ×100%＝48.60%。 地壳总质量 53化学 九年级上册 多数元素含量虽然很少，但它们的作用却不可忽视，例如碳、氮、硫、磷等 元素，都是组成生物体的基本元素，如果缺乏这些元素，生物体便无法生存 和繁衍了。 怎样表示元素的名称和符号 为了便于研究和交流，国际上用统一的字母来表示各种元素，称为元素符 号（element symbol）。元素符号采用该元素的拉丁文名称的第一个字母（大写） 来表示，如果几种元素拉丁文名称的第一个字母相同，则再加第二个乃至第三 个字母（小写）来表示（如表2-3）。 表表22--33 部部分分元元素素的的中中文文、、拉拉丁丁文文、、英英文文名名称称和和符符号号 中中文文名名称称 拉拉丁丁文文名名称称 英英文文名名称称 元元素素符符号号 氢 hydrogenium hydrogen H 氧 oxygenium oxygen O 碳 carbonium carbon C 钙 calcium calcium Ca 钴 cobaltum cobalt Co 表 2-4 列出的是一些常见元素的核电荷数、名称、元素符号和相对原子质 量（近似值）。 表表22--44 常常见见元元素素的的核核电电荷荷数数、、名名称称、、符符号号和和相相对对原原子子质质量量 核核电电 元元素素 元元素素 相相对对原原 核核电电 元元素素 元元素素 相相对对原原 核核电电 元元素素 元元素素 相相对对原原 荷荷数数 名名称称 符符号号 子子质质量量 荷荷数数 名名称称 符符号号 子子质质量量 荷荷数数 名名称称 符符号号 子子质质量量 1 氢 H 1 13 铝 Al 27 26 铁 Fe 56 2 氦 He 4 14 硅 Si 28 29 铜 Cu 64 6 碳 C 12 15 磷 P 31 30 锌 Zn 65 7 氮 N 14 16 硫 S 32 47 银 Ag 108 8 氧 O 16 17 氯 Cl 35.5 53 碘 I 127 9 氟 F 19 18 氩 Ar 40 56 钡 Ba 137 10 氖 Ne 20 19 钾 K 39 78 铂 Pt 195 11 钠 Na 23 20 钙 Ca 40 79 金 Au 197 12 镁 Mg 24 25 锰 Mn 55 80 汞 Hg 201 54第二单元 空气、物质的构成与组成 元素符号表示什么意义呢？第一，从宏观看，它表示一种元素；第二， 从微观看，它又表示一个原子。如果在元素符号的前面加上阿拉伯数字，就仅 表示某元素的若干个原子了，如“3H”表示氢元素的3个原子。 你写错了！第一个字母要大写，第二 这个元素符号表示 个字母要小写，应写作“Co”，表示钴 什么意义？ 元素，也表示一个钴原子。 图 图22..33--33 元元素素符符号号的的意意义义 元素周期表简介 世界上已知的元素有 100 多种，为了更好地认识它们的性质和用途，有 必要进行有序地分类。究竟怎样分类才更科学、更能揭示元素之间内在的规律 呢？科学家们不断努力，尤其是俄国著名化学家门捷列夫潜心研究，他发现把 元素按相对原子质量由小到大排列，元素性质会呈现周期性的变化，从而制定 了元素周期表。 元素周期表（periodic table of elements）是将元素按原子核电荷数从小到 大的顺序排列而成的，共有 7 个横行，18 个纵列。每一横行叫作一个周期， 每一纵列叫作一个族（8、9、10三个纵列共同组成一个族）。 元素周期表中用不同颜色对金属元素、非金属元素（包括稀有气体元素） 进行了区分。从汉字表示的元素名称中，你可以观察到什么规律（如 图2.3-4）？ 我们是金属元素！ 我们是非金属元素！ 金 银 铜 铁 锡 氢 氧 氮 溴 碳 硫 通常呈气态，用“气” 通 常 呈 通常呈固 我们的中文名称都有“钅”字旁 液态，用 态，用“石” 字头 “氵”旁 字旁 图 图22..33--44 元元素素的的中中文文名名称称 单质和化合物有何不同 请你比较形成以下两组纯净物的元素种数，它们之间有什么不同呢？ 55化学 九年级上册 第一组：氧气（O ）、氩气（Ar）、碳（C）、铁（Fe）、汞（Hg） 2 第二组：二氧化碳（CO ）、氨气（NH ）、氯化铵（NH Cl）、硫酸（H SO ） 2 3 4 2 4 不同点是： 。 金（ Au） 铁（ Fe） 硫（ S） 汞（ Hg） 铜（ Cu） 氯化钠（ NaCl） 胆矾（ CuSO •5HO） 明矾[KA（l SO）•12HO] 4 2 4 2 2 图 图22..33--55 几几种种单单质质和和化化合合物物 长话短说 我们可以从元素视角认识物质的分类。 由同种元素组成的纯净物叫作单质（elementary substance）。由不同 种元素组成的纯净物叫作化合物（compound）。如果化合物仅由两种元素 组成且其中一种是氧元素，则此类化合物称为氧化物（oxide）。 由于元素通常分为金属元素和非金属元素。所以，它们各自组成的单质 也分为金属单质和非金属单质。在由不同的多种元素组成的化合物中，除了氧 化物之外，还有酸、碱、盐等类别，今后会逐步学习到。 思路与方法导引 >>> 分类 根据一定的规则或特征将物质进行分组和归纳的方法称为分类法。化学 上，依据物质的组成可以对物质进行分类。如根据组成物质的种数，可以将 物质分为纯净物和混合物；再根据组成元素的种类，可以将纯净物分为单质 和化合物。 56第二单元 空气、物质的构成与组成 2.3 习 题 1. 1869年，发现了元素周期律并编制出元素周期表的科学家是（ ）。 A.道尔顿 B. 门捷列夫 C.玻尔 D.徐寿 2.化学物质与人体健康密切相关。市场上有“含碘盐”“含氟牙膏”“葡萄糖酸 锌口服液”等商品，这里的“碘、氟、锌”应理解为（ ）。 A.原子 B. 元素 C.分子 D.单质 3. 关于氧气（O ）、二氧化碳（CO ）、二氧化硫（SO ）、氧化铜（CuO）和硫 2 2 2 酸（H SO ）五种物质，下列说法正确的是（ ）。 2 4 A.都含有氧分子 B. 都含有氧元素 C.都是化合物 D. 都是氧化物 4. 我国祝融号火星车首次在火星探测到含水矿物，科学家推测火星曾经存在较 活跃的水活动。关于火星上的水，下列说法不正确的是（ ）。 A.其元素组成和地球上的水相同 B. 由水分子构成 C.属于氧化物 D. 是由氢气和氧气组成的混合物 5. 1871 年，门捷列夫预测了“类铝”—镓的存在，后来得到了 31 Ga 法国化学家布瓦博德兰证实。镓元素在元素周期表中的部分信 镓 息如右图所示，下列说法正确的是（ ）。 69.723 A.镓是金属元素 B. 镓的相对原子质量是31 C.镓的质子数为69.723 D. 镓在化学反应中容易得电子 6.查一查元素周期表，按范例填写下列各空栏。 7 10 氧 1 C 氢 1.008 11 13 17 镁 H 57化学 九年级上册 7.用符号表示或说出符号的意义。 ①铁元素 、②铁单质 、③4Fe 。 8.元素周期表是如何进入中国的？请查阅资料并和同学说一说你的收获。 2.4 跨学科实践活动： 学习 探究物质组成的 探究水的组成的科学 一般思路 史并制作分子模型 本节聚焦 探索物质组成与构成的历程；水的组成；探究物质组成的一般思 路；动手实践和动脑思考的能力；批判性思维 问题探讨 2022年，我国祝融号火星车发现火星近期水活动迹象。 科学家发现火星 水的组成和构 上有水的存在！ 成是怎样的？ 项目任务 制作分子模型，展示“水分子漫游记”的情景剧。 项目指南 ◆ 探索物质组成与构成的历程：学习科学家探索物质组成与构成的历 程，设计实验方案探究水的组成及变化。 ◆ 制作分子模型：选取适合的材料制作分子模型，拆分和组合模型演示 电解水的微观过程。 ◆ 展示“水分子漫游记”情景剧：编写、展示“水分子漫游记”情景剧。 58第二单元 空气、物质的构成与组成 项目活动 1 学习探索物质组成与构成的历程 物质是由原子、分子等微观粒子构成的。查阅资料，通过学习科学史实 可以体会科学家探索物质的组成与构成的智慧。 法国：盖－吕萨克 • 中国：阴阳说、五行说等 法国：拉瓦锡 （J.L. Gay-Lussac，1778—1850） • 古印度：朴素元素论 “分解水”获得“可燃空气” 提出气体化合体积定律 公元前10 公元前5 18世纪末 19世纪初 世纪前后 世纪前后 古希腊：德谟克利特 英国：道尔顿 意大利：阿伏伽德罗 （Democritus，约公元前460—约公元前370） 建立原子学说 （A. Avogadro，1776—1856） 创立“原子论” 提出分子学说 图 图22..44--11 科科学学家家探探索索物物质质组组成成与与构构成成的的时时间间轴轴 1781年，英国科学家普里斯特利（J.J. Priestley，1733—1804）、卡文迪 什（H. Cavendish，1731—1810）分别将“可燃空气（氢气）”与空气或“脱 燃素空气（氧气）”混合后点燃爆炸，发现有水生成。拉瓦锡听说这一发现后， 认为水不可能是由一种元素组成的。他利用自制的装置（如图2.4-2），将玻 璃曲颈甑中的蒸馏水加热，水蒸气进入用陶瓷密封的红热铁管后，在试管中 收集到了“可燃空气（氢气）”。 图 图22..44--22 铁铁和和水水蒸蒸气气的的反反应应装装置置 讨论与交流 >>> 1.拉瓦锡通过“铁和水蒸气反应”实验收集到了“可燃空气（氢气）”， 结合普里斯特利、卡文迪什的实验结果，推理得出结论：水由氢、氧两种 元素组成。你认同吗？为什么？ 2. 图 2.4-3 中道尔顿、盖－吕萨克、阿伏伽德罗对“氢气和氧气反应” 实验做出了不同的解释。你更赞成哪一位科学家的观点，为什么？他们 运用了什么方法探索物质的组成与构成？分享你的看法。 59化学 九年级上册 道尔顿 盖-吕萨克 阿伏伽德罗 建立原子学说 提出气体化合体积 提出分子学说 定律 认为物质是由原子构成 认为物质是由分子构成的，分 的，并且原子在化学变化 通过实验发现2体积氢气和 子由原子构成，提出“相同条 中不可分，氢气和氧气结 1体积氧气反应生成2体积 件下，相同体积气体含有相同 合成水的微观过程是： 水蒸气，推测： 数目分子”，推测： ＋ → ＋ → ＋ → 氢原子 氧原子 水原子 氢原子 氧原子 水原子 氢气分子 氧气分子 水分子 图 图22..44--33 三三位位科科学学家家对对““氢氢气气和和氧氧气气反反应应””实实验验做做出出的的解解释释 根据科学家的探索，下面通过实验探究水的组成。 学生实验探究 >>> 【实验2-5】水的组成及变化的探究 ● 提出问题 水由什么元素组成呢？ 方方案案一一：：水水电电解解器器 ● 设计实验 球形漏斗 1. 实验装置设计 活塞 氧气（O） 方案一、方案二是两种电解水装置， 2 氢气（H） 2 请你仔细阅读并画出方案三的简易电解水 刻度管 装置图，所需仪器如下：水槽 1 个、试管 水 2 支、胶塞 2 个（中间打孔插入电极），电 负极 电源 正极 极2个，电源1个，导线2根。 － ＋ 方方案案二二：：简简易易电电解解水水装装置置 方方案案三三：：简简易易电电解解水水装装置置 O H 2 2 废弃 小试管 矿泉 水瓶 带有两个 大头针的 水 胶塞 负极 正极 电源 － ＋ 60第二单元 空气、物质的构成与组成 2. 检验生成物的方法 根据下面的框架图，设计检验产物的方法。 生生成成物物 检检验验生生成成物物的的方方法法 用燃着的木条点燃气体，并在火焰上方罩一个干冷的烧杯，观察 氢气 到火焰为淡蓝色，烧杯内壁有小水珠出现，则证明生成的气体为 通电 氢气。 水 氧气 ● 进行实验 利用方案一的水电解器进行实验，实验步骤是：①电解水；②检验 产物，注意每一步骤的具体操作方式，观察并记录现象与数据。 ● 撰写实验报告 水的组成及变化的探究实验 姓名： 班级： 日期： 实验目的：探究水的组成及变化。 通电 实验原理：水在直流电的作用 水 氢气 + 氧气 下，会分解生成氢气和氧气： （H O） （H ） （O ） 2 2 2 实验用品：水电解器、直流电源、导线、烧杯、酒精灯、火柴、小 木条、蒸馏水、氢氧化钠溶液（或稀硫酸）等。 实实验验示示意意图图 实实验验步步骤骤 观观察察与与记记录录 电 1.取约100 mL的水于烧 解 杯中，加入少量氢氧化钠 / 水 溶液或稀硫酸①，搅拌。 ①水中加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸以增强导电性。 61化学 九年级上册 续表 实实验验示示意意图图 实实验验步步骤骤 观观察察与与记记录录 ①通电后，两个电极的表面出现的 2.打开两支刻度管的活塞， 将溶液注入电解器中至两 现象是 。 电 活塞 活塞 支刻度管充满①，关闭活塞，②电解后，连接电源负极的刻度管 解 连接直流电源。 内气体体积为 ，连接电 水 3.通电，观察并记录电极 源正极的刻度管内气体体积为 负极 正极 上和刻度管内的现象。 ，它们的比约为 4.一段时间后，停止通电。 。 电源 活塞 活塞 负极 正极 5.用燃着的木条靠近与 电源负极相连的刻度管管 ③与电源负极相连的刻度管内气 电源 口，打开活塞，在尖嘴口罩 体 ，烧杯内壁出现 一个干冷的烧杯，观察并 。 记录现象②。 检 活塞 活塞 验 产 负极 正极 物 电源 6.关闭与电源负极相连的 活塞 活塞 刻度管管口活塞。用燃着 ④与电源正极相连的刻度管内气 的木条靠近与电源正极相 体 。 连的刻度管管口，打开活 负极 正极 塞，观察并记录现象。 电源 ①刻度管内不可留有空气，以免点燃气体时造成爆炸。 ②控制活塞的开启速度，使气体缓慢放出，点燃气体时必须注意安全，防止爆炸。 62第二单元 空气、物质的构成与组成 实验结果与讨论： 1. 收集证据 正极上产生的气体是 ，负极上产生的气体是 ， V ∶ V ≈ 。 正 负 2. 分析证据 项项目目 反反应应物物 生生成成物物 物质种类 水（HO） 氢气（H） 氧气（O） 2 2 2 元素组成 氢元素（H） 氧元素（O） 3. 得出结论 根据电解水生成氢气和氧气，同时结合氢气和氧气反应生成水的实 验事实，得出水是由 组成的。 ● 反思与评价 1. 电解水和煮沸水时都有气泡产生，产生气泡的原因有何不同？ 2. 以上实验中有哪些现象和数据能够说明水不是一种元素，而是由 氢、氧两种元素组成的？ ● 表达与交流 根据这一实验，你认为探究物质的组成可以采用什么样的思路？ 思路与方法导引 >>> 探究物质组成的一般思路 探究化合物的元素组成时，根据“化学变化前后，元素的种类不会发生变 化”这一规律，若能将化合物分解为已知组成的物质，就可通过分析生成物的 元素组成来推测该化合物的组成；反之，若能用已知组成的物质合成化合物， 我们也可以通过分析反应物的元素组成来推测该化合物的组成（如图2.4-4）。 化合 分解 已知组成的物质 未知组成的物质 已知组成的物质 推测生成物的组成 推测反应物的组成 化学变化前后，元素种类不变 图2.4-4 探究物质组成的两种思路 在现代化学研究中，科学家还会借助元素分析仪、红外光谱仪、 X射线衍射仪等仪器来测定物质的组成与构成。 63化学 九年级上册 项目活动 2 制作分子模型 模型建构是化学科学研究的基本 氢原子 方法。通过模型拼装可以从微观视角 氢分子 氮分子 氧分子 认识物质的组成与构成。 （H 2 ） （N 2 ） （O 2 ） 氮原子 1.制作模型 氧原子 请你用橡皮泥或黏土等材料制作 水分子 二氧化碳分子 氨分子 （HO） （CO） （NH） 6种分子模型（如图2.4-5），各分子模 碳原子 2 2 3 图图22..44--55 分分子子模模型型 型的制作数量要求如表2-5所示。 表表22--55 分分子子模模型型的的制制作作数数量量要要求求 2个氢分子（2H） n个水分子（nHO，n≥6） 2 2 1个氮分子（N） 1个二氧化碳分子（CO） 2 2 2个氧分子（2O） 1个氨分子（NH） 2 3 2.拼装模型演示电解水的微观过程 请你将制作好的水分子模型按照方案二或三进行拼装，然后根据演示结 果画出相应的微观示意图。 以2个水分子（2HO）分解为例： 2 方方案案一一：： O H HH 拆分 组合 用用22个个水水分分子子 O O H O O ＋ 模模型型演演示示 H H H H O H H HH 2HO 2O 4H O ＋ 2H 2 2 2 方方案案二二：： 用用44个个水水分分子子 模模型型演演示示 方方案案三三：： 用用66个个水水分分子子 模模型型演演示示 讨论与交流 >>> 1. 方案一、二、三中水分子模型拆分后分别得到多少个氢原子和氧原 子？氢原子和氧原子的个数比是多少？ 64第二单元 空气、物质的构成与组成 2. 方案一、二、三中氢原子和氧原子重新组合后分别得到多少个氢分 子和氧分子？水分子、氢分子和氧分子的个数比是多少？ 3. 化学变化中原子、分子的种类和数目以及元素的种类是否发生了变 化？结合该实验说说化学变化的微观实质是什么。 最后，请你将所制作和拼 装后得到的模型进行分类，分 单质 化合物 氧化物 别放进右边的三个筐中。 项目活动 3 展示“水分子漫游记”情景剧 水在生活中无处不在，请你们演一部“水分子漫游记”情景剧，体会水 分子在变化中的经历。 内容：“水分子漫游记”情景剧 时间：5分钟 主角：水分子 形式：现场表演/视频展示 提示：在进行展示前，每个小组需要以“水分子”为主角编写故事大纲。 小组成员可以通过头脑风暴，充分挖掘生活中见过的水的状态、运动途径及 变化情况（漫游地点尽量含自然环境、动植物体内），写好剧本后，小组成 员共同制作道具，分配角色并做好预演或拍摄。 情情景景11：： 情情景景22：： 情情景景33：： 阳光照在湖面上，湖 云里的冰晶落下，到半空变 水被树根吸入，随着导管到了叶肉细 水蒸发…… 成水珠，下雨了…… 胞里，和二氧化碳变成…… 小组现场表演，我 有创意！我们组拍视频， 用水分子头箍做 就用之前做的分子模型 道具。 做主角。 项目反思 最后，请你对自己在制作模型、展示“水分子漫游记”情景剧等活动中的 表现进行反思与评价：你的表现如何？有哪些收获？还有哪些需要改进的地方？ 65化学 九年级上册 2.4 习 题 1. 除了电解水之外，下列实验或事实能验证水的组成的是（ ）。 A. 水受热变成水蒸气，质量不变 B. 水受热变成水蒸气，体积变大 C. 蜡烛燃烧，生成水 D. 氢气燃烧，生成水 2. 电解水实验装置如右图所示，下列说法正确的是 活塞 活塞 （ ）。 b a A. a管的气体可以使带火星的木条复燃 B. b管的气体燃烧产生淡蓝色火焰 负极 正极 C. 保持水化学性质的最小微观粒子是氢原子和氧原子 D. 在水中加入少量硫酸或氢氧化钠以增强导电性 － 电源 ＋ 3. 1800 年，英国化学家尼科尔森和卡莱尔用伏打电池首次进行电解水的实验， 在两个电极分别收集到氢气和氧气。下列说法正确的是（ ）。 A. 这个实验说明水是由氢气和氧气组成 B. 两极收集的气体质量比是2∶1 C. 该实验可推测水是由氢元素和氧元素组成的 D. 这个化学变化中，最小的微观粒子是水分子 4. 下面是有关水的组成与构成的描述，请判断对错。 （1）水由氢、氧两种元素组成。（ ） （2）水分子中含有3个原子。（ ） （3）水分子中氢原子和氧原子的个数比为2∶1 。（ ） （4）1个水分子中含有10个质子。（ ） （5）水分子中含有氢原子和氧原子。（ ） （6）水是由2个氢元素和1个氧元素组成的。（ ） 5. 阅读下列材料并回答问题。 在漫长的一段时间内，人们认为水是组成世间万物的一种元素。 【材料1】18世纪，普里斯特利用锌和稀硫酸制得“可燃空气”，将其与空气 混合点燃，容器内壁上出现了水雾。该“可燃空气”是 。 66第二单元 空气、物质的构成与组成 【材料 2】1781 年，卡文迪什证实了普里斯特利的发现，并用纯氧代替空气 进行实验，证明生成的液体确实是水，并得出“水是一个结合物而不是简单 元素”的结论。他用纯氧代替空气的原因是 。 【材料 3】1783 年，拉瓦锡跟踪并改进实验，将水蒸气通过灼热的铁管，一 段时间后，在出口处收集到一种可燃性气体，水的质量减少，铁管的质量增 加，经验证铁转化成了四氧化三铁（Fe O ）。至此，水不是单一元素，“水 3 4 是由 两种元素组成的”的观点得到了公认。 【材料 4】1800 年，尼科尔森和卡莱尔通过用伏打电池在常温下对水进行通 电分解，得到氢气和氧气，再次确认了水的组成。 【分析讨论】 （1）科学家利用“合成”“分解”的思想证明了水的组成。下列实验主要利 用“合成”思想的是（ ）。 A. 氢气在氧气中燃烧 B. 拉瓦锡铁管实验 C. 水的通电分解 （2）请补充电解水时，分子分解、原子重组的过程。 氧原子 通电 氢原子 精要回放 物物质质的的组组成成与与构构成成 物物质质的的分分类类 氧化物 宏观 元素 混合物 组成 如： 一类原子的总称 如：空气 化合物 物质 原子 如： 其他化合物 得电子、 纯净物 构成 微观 构成 失电子 如：氧气 单质 分解 如： 分子 离子 物质具有多样性，根据物质（如水、 多角度看物质，宏观上，物质由元素组成； 空气等）的组成特点，可以将其分为 微观上，物质由分子、原子或离子构成。 不同类别。 67化学 九年级上册 练习题（二） 一、基础性练习 1. 某城市某日空气质量指数级别为二级。下列情况对空气质量指数级别不 会产生影响的是（ ）。 A.用氢气作燃料 B. 焚烧垃圾 C.汽车排放的尾气 D. 用煤和石油作燃料 2.下图是表示气体微观粒子的示意图，图中“ ”和“ ”分别表示不同的 原子，那么其中表示纯净物的是（ ）。 A. B. C. D. 3.下列各组物质，按混合物、化合物、单质顺序排列的是（ ）。 A.冰水共存物、食盐水、氮气 B.五氧化二磷、双氧水、红磷 C.洁净的空气、二氧化碳、液态氧 D.氧化镁、酒精、水银 4.分子与原子的主要区别是（ ）。 A.分子比原子大 B. 分子运动速率比原子运动速率慢 C.分子不参加化学反应而原子参加化学反应 D.在化学反应中分子可分而原子不可分 5.下列事实及对这些事实的解释，二者不相符合的是（ ）。 A.汽油挥发—分子体积变大 B.夏天钢轨之间的缝隙变小—原子之间有间隔 C.糖是甜的，醋是酸的—不同分子性质不同 D.电解水制取氢气和氧气—分子在化学反应中可以再分 6.在化学反应中一定没有发生变化的是（ ）。 A.原子的种类 B.分子的种类 C.物质的种类 D.分子的数量 7. 稀土是具有战略意义的国家资源。已知铕是稀土中的一种很珍贵的元素， 它的核电荷数为 63，相对原子质量为 152。关于铕元素的下列说法正确 的是（ ）。 A.原子核内质子数为63 B. 原子的核电荷数为152 C.原子核外电子数为152 D. 原子质量为152 68第二单元 空气、物质的构成与组成 8.下列关于相对原子质量的说法正确的是（ ）。 A.相对原子质量的单位一般都是克 B.与其他原子的质量相比较的数值 C.一个原子的真实质量 D.与一种碳原子质量的1/12相比较所得的数值 9. 氯化钠是由钠离子和氯离子构成的。已知钠离子（Na+）的原子核中质子 数为11，中子数为12，下列有关Na+的说法正确的是（ ）。 A.原子核外电子数为11 B. 它带1个单位正电荷 C.原子核内的正电荷数为10 D.在化学反应中很活泼 10. 说出符号的意义或用符号表示。 （1）Hg表示 ，还表示 ，也可表示 。 （2）3H+表示 ；Cl表示 、 。 （3）2个氮原子 。 二、拓展性练习 11. 某兴趣小组探究分子的特性时做了以下实验。 盖子 酒精 颜色均匀 浓 的混合液 红墨水 氨 水 浓氨水无色酚酞溶液 水 无色酚酞溶液 热水 无色酚酞溶液 开始时 一段时间后 A B C D E F 实验一 实验二 提示信息：已知氨水可使无色酚酞溶液变红。 （1）实验一：一段时间后，能观察到B、D试管中的无色酚酞溶液均变为 色，F 试管的作用是 。B、D试管中先出现颜色变化的 是D试管，由此可得出温度对微观粒子运动速率的影响是 。 （2）实验二：先在一支试管中装一部分红墨水，再在液面上注满酒精（缓 缓注入），加盖密封后静置，一段时间后再观察，现象如图所示。该实 验现象可以说明的分子性质有：① ；② 。 69化学 九年级上册 12. 18 世纪 70 年代，拉瓦锡第一次用实验证明了空气中含有氧气（O ）和 2 氮气（N ），这两种气体中， 在空气中的含量更多，其用途有 2 。已知氮气和氧气在放电的条件下可以转 化为一氧化氮（NO），请完成该反应的微观示意图。 氮原子 ＋ 放电 氧原子 氮分子 氧分子 一氧化氮分子 三、实践性练习 13. 仿照水的电解实验的思路，通过蜡烛燃烧实验，探究石蜡的元素组成， 并完成下表中的实验报告。 实实验验目目的的 探究石蜡的元素组成 假设1：石蜡中含有 元素 建建立立假假设设 假设2：石蜡中含有碳元素 实实验验器器材材和和药药品品 蜡烛、火柴、烧杯、澄清石灰水 验证假设1的实验步骤： 点燃蜡烛，用一个干冷的烧杯罩在火焰上方，观察现象。 实验现象： 实验结论： 设设计计并并实实施施实实验验 验证假设2的实验步骤： 点燃蜡烛，用一个 烧杯罩在火焰上方，观察现象。 实验现象： 实验结论： 70第第三三单单元元 维持生命的物质——氧气、水 3.1 氧气的性质和用途 72 归归纳纳 ........................ 氧气有哪些物理性质 72 ........................ 氧气有哪些化学性质 72 .................................... 氧气有何应用 74 3.2 氧气的制取 77 对对比比实实验验 .................................... 实验室制氧气 77 ........................................ 工业制氧气 85 3.3 燃烧条件与灭火原理 88 控控制制变变量量 ................................ 物质燃烧的条件 88 ............................ 灭火依据什么原理 90 ................................ 爆炸与防爆安全 93 3.4 水资源 96 可可持持续续发发展展 .................................... 人类离不开水 96 ........................................ 珍惜水资源 97 ................................ 水污染及其防治 98 3.5 跨学科实践活动：水的净化 与自制净水器 100 混混合合物物分分离离的的一一般般思思路路与与方方法法化学 九年级上册 空气组成中与我们关系最密切的是氧气，人们曾把它叫作“养气”，而水 被称为“生命之源”。氧气和水都是人类生命不可缺少的物质，学习本单元以 后，你会对它们有更多的认识。 3.1 氧气的性质和用途 归纳 本节聚焦 氧气的物理性质、化学性质和用途；化合反应；性质决定用途； 归纳 问题探讨 潜水、登山时为什么 通常要带上氧气瓶？ 氧气有哪些性质？ 氧气有哪些物理性质 在通常状况下，氧气（oxygen）是一种无色、无气味的气体，当温度降 至－183 ℃ 时，凝结为淡蓝色的液体，再降至－218 ℃ 时，凝固为淡蓝色、 雪花状的固体。氧气的密度比空气略大，在 0 ℃、101.3 kPa 下，它的密度是 1.429 g•L－1。常温时，氧气不易溶于水，1 L水只能溶解30 mL氧气，水中生 物就是靠溶解在水中的氧气呼吸的。 氧气有哪些化学性质 请观察老师演示的以下实验。 72第三单元 维持生命的物质——氧气、水 观察活动 >>> 目的 观察不同物质在氧气中燃烧的实验。 【实验3-1】取两块形状、大小相同的木炭， 用坩埚钳夹住，在酒精灯火焰上点燃后，分别伸 入充满空气和氧气的集气瓶中，观察现象（如图 3.1-1a）。 a 【实验3-2】在两支燃烧匙里各放等量的适 量硫粉，加热直至燃烧后，分别伸入充满空气和 氧气的集气瓶中，观察现象（如图 3.1-1b）（瓶 底预先放置少量水，该实验请在通风橱中进行）。 【实验3-3】用两把坩埚钳各夹住末端系完 全相同的火柴杆的螺旋状铁丝，在酒精灯点燃火 b 柴杆至其快烧尽时，分别伸入充满空气和氧气的 集气瓶中，观察现象（瓶底预先装有少量水或铺 少量细沙）（如图 3.1-1c）。 请你对比上述实验，观察相关物质在空气 c 和氧气中燃烧的不同现象，填写下表。 c 图 图33..11--11 木木炭炭（（aa））、、硫硫粉粉（（bb））、、 铁铁丝丝（（cc））分分别别在在空空气气（（左左瓶瓶）） 及及氧氧气气（（右右瓶瓶））中中的的燃燃烧烧现现象象 燃燃烧烧时时出出现现的的现现象象 编编号号 反反应应前前的的物物质质 反反应应后后生生成成的的新新物物质质 在空气中 在氧气中 [实验3-1 ] 二氧化碳（CO） 2 [实验3-2 ] 二氧化硫（SO） 2 [实验3-3 ] 四氧化三铁（FeO） 3 4 上述变化可以用文字表达式表示。例如在 [ 实验 3-1 ] 中的变化可表示为： 点燃 碳 + 氧气 二氧化碳 （C） （O ） （CO ） 2 2 73化学 九年级上册 请你尝试书写其他两个变化的文字表达式： [ 实验 3-2 ] 。 [ 实验 3-3 ] 。 讨论与交流 >>> 1. 同一物质在氧气中燃烧和在空气中燃烧的剧烈程度不同，是由什么原 因引起的？ 2.你认为氧气的化学性质活泼吗？ 3.从反应物和生成物种类的角度，归纳上面三个实验的共同点。 思路与方法导引 >>> 归纳 归纳是人们在解决化学问题中经常使用的一种科学推理方法。物质在化 学变化中遵循着一定的规律，为了寻找这些规律，科学家常常采用归纳的方 法，它需要以大量的实验事实为基础。如 [ 实验 3-1、3-2、3-3 ] 中的碳、硫、 铁可与氧气发生反应，大量的实验证明氧气可以和很多物质发生反应，因此 可归纳出氧气是一种化学性质比较活泼的气体。 很显然，物质在氧气中燃烧比在空气中燃烧剧烈得多，例如带火星的木条 在氧气中可以复燃，我们常利用这一性质来检验氧气。物质与氧发生的反应属 于氧化反应（oxidation reaction）。物质在氧气或空气中燃烧是快速进行的剧烈 的氧化反应，例如蜡烛、酒精等物质的燃烧。另外，有的氧化反应进行比较缓慢， 称为缓慢氧化（slow oxidation），例如金属生锈、呼吸作用等。 [实验3-1、3-2、3-3 ]都属于氧化反应，且都是由两种物质生成另一种物 质的反应，属于化合反应（combination reaction）。但有些氧化反应，例如蜡烛 燃烧，生成二氧化碳和水，则不属于化合反应。 氧气有何应用 由于氧气性质活泼，所以很多物质容易与氧气发生氧化反应，这正是氧 气应用广泛的原因（如图3.1-2）。 74第三单元 维持生命的物质——氧气、水 炼钢 供给呼吸 缓慢 剧烈 氧化 氧化 气割气焊 氧气 发酵 图图33..11--22 氧氧气气的的应应用用 支持燃烧 长话短说 1. 氧气是一种化学性质比较活泼的气体，能够与许多物质发生反 应，因此，在生活、生产中氧气有广泛的应用。 2.归纳是化学科学研究中常用的一种方法。 3. 碳、硫、铁与氧气的反应都是由两种物质反应生成另一种物质。 这类由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应叫作化合反应。 3.1 习 题 1.下列关于氧气物理性质的描述，不正确的是（ ）。 A.通常状况下，氧气是无色、无味的气体 B.氧气的密度比空气略大 C.液态氧是无色的，固态氧是淡蓝色的 D.鱼能在水中生存，说明氧气可以溶解于水 75化学 九年级上册 2.以下有关物质在氧气中燃烧现象的叙述，正确的是（ ）。 A.碳在氧气中燃烧时，伴有蓝色火焰和火星四射 B.铁丝在氧气中燃烧有红色固体生成 C.物质在氧气中燃烧都会发光发热，产生火焰 D.碳、硫等物质在氧气中燃烧比在空气中燃烧剧烈 3.有三瓶无色无味的气体，分别是氧气、空气、二氧化碳，区分它们的最佳方 法是（ ）。 A.测定气体的密度 B. 闻气味 C.分别滴入澄清石灰水，振荡 D.伸入燃着的木条 4.硫与氧气的反应可以用文字表达式表示，例如： 点燃 硫 ＋ 氧气 二氧化硫 （S） （O ） （SO ） 2 2 请参照上例，根据提供的信息写出以下反应的文字表达式。 （1）铁（Fe）在氧气中燃烧生成四氧化三铁（Fe O ）。 3 4 。 （2）磷（P）在氧气中燃烧生成五氧化二磷（P O ）。 2 5 。 （3）镁（Mg）在氧气中燃烧生成氧化镁（MgO）。 。 （4）甲烷（CH ）在氧气中燃烧生成二氧化碳（CO ）和水（H O）。 4 2 2 。 上述反应属于化合反应的是 （填序号，下同），属于氧化反 应的是 。 5. 分析 [ 实验 3-1、3-2、3-3 ] 中碳、硫、铁在氧气和在空气中燃烧产生不同现 象的原因，归纳影响化学反应剧烈程度的因素。 6.市场上有一些装食品的包装袋内充满了气体，形状看上去好像一个小“枕头”。 （1）你认为充入气体的作用是什么？ （2）袋内充的是什么气体呢？柯柯认为可能是氮气（N ），悦悦 2 认为可能是氧气（O ）。你认为谁的猜想更合理？请说明理由。 2 76第三单元 维持生命的物质——氧气、水 3.2 氧气的制取 对比实验 本节聚焦 氧气的实验室制法；催化剂；分解反应；对比实验 问题探讨 实验室是如何制取氧气的？ 我国航天员在空间站需要的 氧气也是这样制取的吗？ 实验室制氧气 实验室常用某些物质分解的方法制得氧气。例如，加热分解高锰酸钾制 取氧气。这一反应的文字表达式是： 加热 高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 （KMnO ） （K MnO ） （MnO ） （O ） 4 2 4 2 2 学生实验探究 >>> 目的 学习实验室制取氧气的方法，并验证氧气的化学性质。 【实验3-4】 ● 提出问题 实验室用高锰酸钾制取氧气的装置是怎么样的？实验过程中应注 意哪些操作？ ● 设计实验 实验室制取气体的装置由发生装置和收集装置两部分组成。 77化学 九年级上册 发生装置 加热高锰酸钾固体制取氧气应该选用图 3.2-1 装置中的哪种安装方 式？说说你的理由。 甲 乙 图图33..22--11 发发生生装装置置 收集装置 图 3.2-2 的收集装置中能用于收集氧气的是 ，为 什么？ 甲 乙 丙 排水法 向上排空气法 向下排空气法 图图33..22--22 收收集集装装置置 请设计氧气的制取装置，在下面方框中画出装置图。 78第三单元 维持生命的物质——氧气、水 操作指引 >>> 实验开始前，先来学习仪器的简单连接操作（如图 3.2-3）。 仪器的连接 ① 将玻璃管口用水润湿，稍 ② 将玻璃管口用水润湿，对准 ③ 手拿容器(切勿抵桌面)，将 用力将玻璃管插入胶皮管。 胶塞的孔稍用力转动插入。 胶塞慢慢转动旋进容器口。 图图33..22--33 仪仪器器的的连连接接 ● 进行实验 请按照制取氧气的实验装置图（如图 3.2-4），准备好实验用品和仪器， 并组装装置。 完成组装后，按照图 3.2-5 的步骤实施实验。边实验边思考，边观察 边记录。 高锰酸钾 试管 棉花 图图33..22--44 加加热热高高锰锰酸酸钾钾制制氧氧气气 a.检查气密性 b.装试剂 c.固定装置 79化学 九年级上册 d.加热试管，收集气体 e.撤离导管，停止加热 f.验证氧气的化学性质 g.整理归位 图图33..22--55 加加热热高高锰锰酸酸钾钾制制氧氧气气的的实实验验步步骤骤 ● 反思评价 1. 采用排水法或向上排空气法收集氧气，如何判断气体是否集满？ 2. 如果采用向上排空气法收集，实验步骤有何不同？ 3. 实验结束后，反思实验前的准备、实验过程中的安全注意事项、 实验后的清洁卫生情况。 ● 撰写实验报告 氧气的实验室制取和性质检验 姓名： 班级： 日期： 实验目的：学习实验室制取氧气的方法，并验证氧气的化学性质。 实验原理： 加热 高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 （KMnO ） （K MnO ） （MnO ） （O ） 4 2 4 2 2 80第三单元 维持生命的物质——氧气、水 实验用品： 。 实验记录： 实实验验内内容容与与步步骤骤 现现象象与与结结论论 ▲观察到 1.检查气密性：将导管伸入水中，手握试管，观察水中导管口 ，则说明装置的 的现象（如图3.2-5a）。 气密性良好。 2.装试剂：在试管中加入________，在试管口放入一团棉花， 塞上胶塞（如图3.2-5b）。 3.固定装置：试管口略向下倾斜，固定在铁架台上。将盛满水 的集气瓶倒立在盛有水的水槽内，要求瓶内没有气泡。垫高酒 精灯至适当位置，将导管伸入水槽中（如图3.2-5c）。 4.加热试管，收集气体：点燃酒精灯，先使酒精灯火焰在试管▲开始加热时，观察到水槽中 下方来回移动，再用外焰集中加热盛试剂的部位。导管口开始 ，加热片刻后，观察到 有气泡放出时，不宜立即收集，当气泡连续并比较均匀地放出的现象是 。 时，再把导管口伸入集气瓶中集气（如图3.2-5d）。集满后，在当观察到 ， 水中盖好玻璃片，取出集气瓶，正放在桌上。 说明集气瓶中氧气已经集满。 5.撤离导管，停止加热：先将导管从水槽中移出，再熄灭酒精 灯（如图3.2-5e）。 ▲木炭在空气中加热，观察到 6.验证氧气的化学性质：用坩埚钳夹一小块木炭，先在空气中加 ，伸入氧气瓶中， 热至红热，再伸入所收集的氧气瓶中，观察（如图3.2-5f）。 观察到 。 7.整理归位：试剂归位，清洗仪器，整理实验台（如图3.2-5g）。 ● 分析与讨论 1. 装试剂后，为什么要在试管口放一团棉花？ 2. 若收集到的氧气不纯，你认为可能的原因有哪些？ 3. 若在实验过程中出现试管炸裂，你认为可能的原因有哪些？ ● 实验反思 1. 实验室制取氧气的装置包括发生装置和收集装置，它们的组装顺 序是从下到上、从左往右。请问拆卸装置的顺序是怎样的？ 81化学 九年级上册 2. 从反应物、生成物、反应条件、排水集气操作等方面，归纳实验 室用高锰酸钾制取氧气的注意事项。 实验室还常用分解过氧化氢的方法制得氧气。 观察活动 >>> 目的 观察过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 （如图 3.2-6）。 【实验 3-5】用浓度为 10% 的过氧化氢溶液和 二氧化锰完成下列实验。 （1）用量筒量取 4 mL 的过氧化氢溶液加入试 管中，将带火星的木条伸进试管内，结果怎样？ （1） （2） （2）取少量二氧化锰装入另一试管中，将带火 星的木条伸进试管内，结果怎样？ （3）再取少量二氧化锰于第三支试管中，再量 取 4 mL 过氧化氢溶液加入，将带火星的木条伸进 试管内，有什么现象发生？ （4）待实验（3）的试管内的液体不再放出气 （3） （4） 图 图33..22--66 过过氧氧化化氢氢分分 泡时，重新加入 4 mL 过氧化氢溶液，再将带火星 解解实实验验示示意意图图 的木条伸进试管内，又有什么现象发生？ 请将你观察到的上述实验现象填入下表，并作出推断。 项项目目 观观察察到到的的现现象象 推推断断 （1） （2） （3） （4） 结论 82第三单元 维持生命的物质——氧气、水 讨论与交流 >>> 1.比较上述几个实验，过氧化氢在什么条件下更容易分解放出氧气？ 2. 上述 [ 实验 3-5 ]（4）可以重复多次，而且若在实验前准确称出二氧化 锰的质量，实验后将二氧化锰回收、干燥、再称量，发现它的质量没有改变。 根据这个事实，你对二氧化锰所起的作用有什么看法？ 思路与方法导引 >>> 对比实验 对比实验是指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析， 来探究各种因素与实验对象的关系。每次只能改变一个因素，除了改变的那 个因素外，其他因素应该保持一样。如 [ 实验 3-5 ]（1）和（3）中产生氧气 的速率不同，在这一组实验中，除了有无二氧化锰外，过氧化氢溶液的浓度 和体积均相同。通过对实验结果的比较分析，可以知道二氧化锰能加速过氧 化氢溶液的分解，这样的实验方法称为对比实验。 以上实验事实表明：在有二氧化锰存在的条件下，过氧化氢能更快地分 解产生氧气。二氧化锰能促进过氧化氢分解，但它的质量在反应前后没有改变， 说明它本身没有分解。 化学上把这种在化学反应中能改变其他物质的反应速率，而本身的质量 和化学性质在化学反应前后没有发生变化的物质叫作催化剂（catalyst）。催化 剂所起的作用称为催化作用。 过氧化氢在二氧化锰催化下产生氧气，这个变化的文字表达式是： 二氧化锰 过氧化氢 水 + 氧气 （H O ） （H O） （O ） 2 2 2 2 此外，实验室还用在二氧化锰催化作用下加热氯酸钾的方法制取氧气， 文字表达式是： 二氧化锰 氯酸钾 氯化钾 + 氧气 加热 （KClO ） （KCl） （O ） 3 2 83化学 九年级上册 检查站 现在你已经学习了三种实验室制取氧气的方法，请完善下表。回顾用 高锰酸钾制取氧气的实验装置，设计一套用氯酸钾制取氧气的装置。 反反应应物物 反反应应 氧氧气气的的 反反应应原原理理 状状态态 条条件件 性性质质 固体 加热 氧气 溶于水，且不与 水反应。 氧气的密度比空 气略 。 氯酸钾制取氧气的实验装置图 讨论与交流 >>> 1. 请比较：实验室制取氧气的三种反应中，除了生成物都有氧气之外， 还有什么其他共同之处？ 2. 与上节所学的化合反应对比，本节所学的三种制取氧气的化学反应有 什么不同特点？ 长话短说 由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应，叫作分解反应 （decomposition reaction）。 84第三单元 维持生命的物质——氧气、水 工业制氧气 实验室制取氧气的方法不适合工业生产的要求。 工业上制备大量氧气时， 需要考虑成本是否便宜，原料是否容易获得，生产对环境有无负面影响等。从 这些角度考虑，利用空气中丰富的氧气资源是很划算的，如果能把氧气与氮气 分开，不仅能得到较纯净的氧气，还能得到较纯净的氮气。 怎样才能将空气中的氧气和氮气分离开呢？请你参考图3.2-7作出回答，然 后再阅读“知识视窗”。 t / ℃ 100 50 氮气 0 －50 我的沸点比你 －100 －150 低，我先汽化了， －200 再见！ －250 液态氧 图图33..22--77 空空气气中中氮氮气气、、氧氧气气分分离离原原理理的的简简析析 知识视窗 从空气中分离氧气 液化空气制氧气是工业上常用的方法。已知液氮的沸点是－196 ℃，液 氧的沸点是－183 ℃，所以当空气液化后，适当升温到－196 ℃至－183 ℃ 之间，液氮即汽化为氮气，而剩下的主要就是液氧了。为了常温贮存、运 输和使用，工厂将液态氧汽化成为氧气，用150倍大气压强的气压加以压 缩后，贮存于钢瓶里。你如果在医院或气焊的工厂里，看到外壳漆蓝色的 钢瓶，那就是氧气瓶。 利用膜分离技术富集空气中的氧气，是近年来出现的新方法。在一定 压力下，让空气通过具有氧气富集功能的薄膜，反复进行多级分离，便可 得到含氧气90%以上的富氧空气，它在医疗、化工、炼钢、发酵等方面都 有广泛的应用。 85化学 九年级上册 3.2 习 题 1. 过氧化氢溶液俗称双氧水。向一定浓度的过氧化氢溶液中加一些二氧化锰， 立即产生氧气，下列说法正确的是（ ）。 A.过氧化氢中含有水和氧气 B.过氧化氢使二氧化锰分解产生氧气 C.反应物有过氧化氢和二氧化锰，不属于分解反应 D.二氧化锰促进过氧化氢分解生成氧气和水 2.实验室用高锰酸钾制取氧气的主要步骤有：①固定装置、②装入试剂、③加 热、④检查装置的气密性、⑤用排水法收集。其正确操作顺序是（ ）。 A.①②③④⑤ B. ②③①④⑤ C.④②①③⑤ D. ④①②⑤③ 3. 在下列各个变化中，属于物理变化的是 ；属于分解反应的是 ； 属于化合反应的是 。（填序号） ①磷在空气中燃烧 ②分离液态空气制氧气 ③向过氧化氢溶液中加入二氧化锰，得到水和氧气 ④加热高锰酸钾制氧气 ⑤我国航天员在空间站通过电解水获取氧气 4.除二氧化锰外，碎瓷片和红砖小颗粒也可作为氯酸钾制氧气的催化剂。悦悦 想探究哪一种催化剂可使氯酸钾分解速度更快，完成了下列的实验。 发生装置 水 A B 86第三单元 维持生命的物质——氧气、水 （1）悦悦选取 （填“A”或“B”）方式安装发生装置，并设计一组对照实验， 制取、收集氧气，测量反应速率。 （2）实验过程中，悦悦记录如下数据。 编编号号 氯氯酸酸钾钾质质量量// gg 催催化化剂剂种种类类 催催化化剂剂质质量量//gg 收收集集氧氧气气的的平平均均速速率率//（（mmLL••mmiinn－－11）） 1 0.6 无 0 11.8 2 0.6 二氧化锰 0.2 28.2 3 0.6 碎瓷片 0.2 49.1 4 0.6 红砖小颗粒 0.2 28.3 ①该实验研究了催化剂的 对氯酸钾分解生成氧气速率的影响。 ②对比上述实验， 催化氯酸钾分解的速率最快。 5.调查家用制氧机、鱼缸增氧剂等生活中常见的获得氧气的途径，分析它们的 制氧原理。 问问题题的的提提出出 是如何产生氧气的？ 调调查查的的方方法法 结结果果的的分分析析 87化学 九年级上册 3.3 燃烧条件与灭火 控制变量 原理 本节聚焦 燃烧三条件；灭火的原理；爆炸；控制变量 问题探讨 小面积的失火为 什么可以用湿布 盖灭？ 消毒酒精喷雾遇 到明火为什么可 能会引发火灾甚 至发生爆炸？ 燃烧是最早被人类利用的化学反应之一。通过控制物质的燃烧，能让化 学反应更好地为人类服务。 物质燃烧的条件 酒精可以燃烧，在前面你也进行过木炭、硫、铁丝等物质的燃烧实验。 那么物质燃烧需要哪些条件呢？ 学生实验探究 >>> ● 提出问题 物质燃烧需要哪些条件？ ● 形成假设 假设 1：物质燃烧需要有可燃物。 假设 2：物质燃烧需要 ，理由是 。 假设 3：物质燃烧需要 ，理由是 。 88第三单元 维持生命的物质——氧气、水 ● 实验验证 实验用品：酒精灯、坩埚钳、三脚架、陶土网、小石块、火柴、细沙。 假假设设 实实验验内内容容与与步步骤骤 实实验验现现象象 实实验验结结论论 选择的用品1是 【实验3-6】请从小石块、 ，现象是 物质燃烧 火柴、细沙中选择两种 ；物质燃烧需要有 需要有可 用品，用坩埚钳夹持， 选择的用品2是 可燃物。 燃物 分别放在酒精灯火焰上 ，现象是 加热。 。 【实验3-7】取三个火柴头，火柴头A放在 （1）对比火柴 实验台的陶土网上，火柴头B和C放在三 火柴头A产生的现象 头 A 和 B， 得 脚架的陶土网上，且火柴头C用细沙覆盖。是 物质燃烧 出 的 结 论 是 用酒精灯加热B与C的中间位置，观察 ； 需要 现象。 火柴头B产生的现象 ； 火柴头C 是 （2）对比火柴 火柴头B ； 头 B 和 C， 得 火柴头C产生的现象 出 的 结 论 是 火柴头A 是 。 。 讨论与交流 >>> （1）说说你在[ 实验3-6 ] 中选择用品的理由。 （2）实验结论中的条件是否要同时具备才会发生燃烧？如果缺少其中一 个条件会怎样？请尝试用上面的实验现象证明你的观点。 （3）影响燃烧的条件有多个，在设计实验探究其中一个时，其他几个条 件需要怎样设计？ 温 度 达 气 到 比较上述实验，可以得出物质燃烧需要三个缺一不 氧 着 火 可的条件（如图3.3-1）： 点 （1）物质本身是可燃物； 可燃物 （2）可燃物接触氧气或空气； 图图33..33--11 ““火火三三角角”” 89化学 九年级上册 （3）温度达到可燃物的着火点（fire point，可燃物燃烧必须达到的最低 温度）。 着火点与可燃物的种类、状态，以及大气压强等因素有关。 表表33--11 常常见见可可燃燃物物的的着着火火点点（（通通常常状状况况下下）） 可可燃燃物物 白磷 红磷 硫 木材 木炭 无烟煤 着着火火点点//℃℃ 40 240 260 250~330 320~370 700~750 思路与方法导引 >>> 控制变量 在科学实验过程中，有许多因素（变量）会影响实验结果，如“物质燃 烧需要哪些条件”的实验中，物质是否可燃、是否与氧气（或空气）接触、 温度是否达到着火点等都会影响实验结果。在研究这类含多因素（多变量） 的问题时，每一次只改变其中的一个因素，控制其余几个因素不变，从而研 究被改变的这个因素对实验结果的影响，最后再综合分析。这就是科学研究 中常使用的方法—控制变量。 可燃物虽然着火点各不相同，但燃烧时都有共同的特征，那就是发光、放 热，而火焰则是可燃气体或可燃物汽化燃烧时的现象。 在通常情况下，燃烧（combustion）是可燃物与氧气发生的一种发光、放 热的剧烈氧化反应。然而，有些氧化反应并不像燃烧那么剧烈，如金属生锈、 动植物呼吸、食物腐烂、堆肥腐熟等，它们是缓慢氧化反应，这类反应也会放 热。如果缓慢氧化产生的热量没有及时散开，造成热量积累，最终使温度达到 可燃物的着火点时，便会发生自动燃烧。这种由缓慢氧化引起的自动燃烧叫作 自燃（spontaneous ignition）。有人把这种现象叫作“天火”，显然是不懂科学 的迷信说法。 灭火依据什么原理 当你知道燃烧的条件以后，会自然地联想到：如果控制燃烧的条件，使 燃烧反应停止，就能够灭火。 90第三单元 维持生命的物质——氧气、水 讨论与交流 >>> 图3.3-2中灭火实例所依据的原理是什么？ a b c d 图图33..33--22 灭灭火火 灭灭火火实实例例 能能灭灭火火的的主主要要原原因因 a.住宅失火，消防队员用高压水龙头向燃烧的火舌喷水。 b.实验时不慎滴在实验台上的少量酒精燃烧，立即用湿布盖住燃着的 酒精。 c.炒菜时油锅中的油不慎着火，迅速用锅盖盖熄。 d.扑灭森林火灾时，救火人员将大火蔓延线路前的一片树木砍掉，放火 烧去那片草地，形成隔离带。 从上述实例分析可知，灭火的原理是： 第一，燃烧物与其他可燃物隔离或清除掉可燃物； 第二，使燃烧物隔绝空气（或氧气）； 第三，使燃烧物的温度降至着火点以下。 请你思考：是否只要具备其中一项便可灭火？为什么？ 人们在社会生产、生活中，不仅要利用燃烧为人类造福，也要学习防火、 灭火、失火自救等知识和方法；了解灭火器材的灭火原理及适用范围，学习其 使用方法；要防止发生火灾，避免或减少火灾带来的破坏和灾难。在山林密布 的野外活动时，要特别注意严防山火。 91化学 九年级上册 请你阅读图 3.3-3，列举在家居生活和野外活动中应该注意的防火安全 措施。 火柴、打火机要 放在儿童拿不到 的安全地方 燃气式 热水器 机身禁 止装在 浴室内 煤气开关， 记住火灾报警 用毕即关 电话：119 电插座不要 超负荷使用 禁止吸烟 禁止烟火禁止燃放鞭炮禁止带火种 图图33..33--33 注注意意防防火火，，保保证证安安全全 知识视窗 表表33--22 几几种种灭灭火火器器的的灭灭火火原原理理和和适适用用范范围围 类类型型 泡沫 泡泡沫沫 二氧化碳 二二 氧氧 干粉 干干粉粉 化化 灭火器 灭火器 碳碳 灭火器 喷射带水渍泡沫的二氧化 由压缩的二氧化碳吹出小苏 灭灭火火 液态二氧化碳喷出后汽化，能 碳，在燃烧物表面形成隔绝 打粉，受热分解产生二氧化 原原理理 降温和隔绝空气。 空气的水膜。 碳灭火。 适适用用 用于扑灭木材、棉布及可燃 用于扑灭图书、档案、贵重设 可用于扑灭一般火灾及油、 范范围围 油的失火。 备、精密仪器发生的火灾。 气燃火。 检查站 一旦发现下列险情，你应该采取什么措施 ? （1）电线老化短路起火。 （2）石油气泄漏着火。 （3）家中有人不慎引燃棉被。 （4）废纸篓起火。 （5）在集体活动、娱乐场所中遇到火灾险情。 92第三单元 维持生命的物质——氧气、水 爆炸与防爆安全 大家知道面粉厂和加油站等都挂有“严禁烟火”的警示牌，为什么呢？ 这是由于细小的面粉或汽油蒸气等易燃物与空气接触很充分，当它被引燃时， 会急速燃烧，从而在短暂的时间里聚积大量的热，在有限的空间内使气体的体 积迅速膨胀，引发爆炸。这些易爆的可燃物在空气中达到一定的含量，遇到明 火就会爆炸，这个能发生爆炸的含量范围，叫作爆炸极限（explosion limit）。 爆炸会给人类带来巨大的灾难和损失，但在受到控制的条件下，它也可 以为人类服务（如图3.3-4）。 定向爆破拆除楼房 隧道掘进爆破 图图33..33--44 利利用用爆爆炸炸为为人人类类服服务务 长话短说 1. 燃烧有三个缺一不可的条件：有可燃物、有空气（氧气）、温度 达到着火点。控制燃烧条件可以达到防火、灭火和防止爆炸的目的。 2.在研究多因素问题时，应该用控制变量法设计实验。 3.自燃是缓慢氧化引起的。 4.注意防止爆炸造成的灾害。 知识视窗 注意易燃、易爆危险品的安全 易燃和易爆物（如硫黄、白磷、酒精、 汽油、煤气、炸药等）极易燃烧，甚至 引发爆炸，容易造成人员伤亡、财产损 爆炸品 易燃固体 失。因此，存放、保管、运输、使用这 图 图33..33--55 危危险险品品安安全全警警示示图图标标 93化学 九年级上册 类危险品时，都要格外小心，严格遵守有关规定，确保安全（如表3-3）。 表表33--33 易易燃燃、、易易爆爆粉粉尘尘和和气气体体爆爆炸炸极极限限 易易燃燃物物 爆爆炸炸极极限限 易易燃燃物物 爆爆炸炸极极限限 面粉 9.7 g•m－3 天然气（甲烷） 5%～15% 煤粉 35 g•m－3 石油气（丁烷） 1.9%～8.5% 氢气 4%～74% 一氧化碳 12.5%～74% 注：可燃气体用其在空气中的体积分数（%）表示。 在线学习 ◆ 请访问国家消防救援局网站或各省消防救援总队网站的科普专栏，查找关于家庭防火 的知识和自救方法，设计一份图文并茂的“家庭消防安全指南”，并发布在班级公众号 等网络平台上。 3.3 习 题 1.剧场的装修需要使用许多吸音材料，如泡沫塑料、海绵等，它们遇明火非常 容易燃烧，会产生大量的浓烟。下列有关说法错误的是（ ）。 A.泡沫塑料、海绵是可燃物 B.泡沫塑料、海绵的着火点很高 C.产生的浓烟中含大量有毒气体 D.着火时应尽快用湿布捂住口鼻，撤向安全处 2.下列说法正确的是（ ）。 A.爆炸都是由剧烈燃烧引起的 B.火灾都可用水扑灭 C.可燃物燃烧都需要温度达到着火点 D.缓慢氧化都会引发自燃 3.下列做法正确的是（ ）。 A.逃离火场时，用湿毛巾捂住口鼻，俯身前行 B.室内失火时，立即打开所有门窗 C.发现厨房内天然气泄漏，立即打开抽油烟机排气 D.电器着火时，迅速用水灭火 94第三单元 维持生命的物质——氧气、水 4. 油灯是古代重要的照明工具，右图 灯芯 油 的“省油灯”是我国劳动人民的智慧 水 发明，下列说法不正确的是（ ）。 A.灯油是可燃物 “省油灯” B.燃烧放出的热量会加速灯油的蒸发 “省油灯” 内部结构 C. 夹 层中的水可以降低灯油的温度，减少挥发 D.用嘴吹灭油灯，是利用隔绝空气的原理来灭火 5. 公路上，一辆满载的货车由于紧急刹车，轮胎忽然燃烧起来。司机撤离驾驶 室时迅速熄火并切断汽车的油路开关，赶来的救援人员一边使用灭火器和水 枪灭火，一边设法将车上的易燃物品转移，短时间内就扑灭了火灾，避免了 更危险的情况发生。请回答以下问题。 （1）结合燃烧的条件分析为什么轮胎会着火。 （2）司机和救援人员采取了哪些措施灭火，依据的原理是什么？ 6.化学老师设计了以下的实验装置进行物质燃烧条件的验证实验，装置如下图。 瘪气球 物物质质 试管中的白磷 试管中的红磷 水中的白磷 80 ℃水 实实验验现现象象 燃烧 无变化 无变化 白磷 红磷 （1）对比两支试管中的实验现象，可以说明物质燃烧需要 。 （2）对比 ，说明物质燃烧需要与氧气接触。 （3）该实验能不能验证物质燃烧的三个条件？说说你的理由。 （4）请你尝试用身边的常见物品，设计一个实验方案，验证物质燃烧的条件。 实验用品： 。 实实验验步步骤骤 实实验验现现象象 实实验验结结论论 95化学 九年级上册 3.4 水资源 可持续发展 本节聚焦 水的重要性；珍惜和保护水资源；可持续发展 问题探讨 与世界人均淡水资 有时水龙头没 源占有量相比，我 拧紧，白白流掉 国淡水资源人均占 的水多可惜呀。 有量的情况如何？ 人类离不开水 虽然人类居住的星球被称为地球，但事实上 人类生活在“水球”上（如图 3.4-1），地球表面的 71% 被水覆盖，这就是江、河、湖、海等。各种生 物体内都含有大量的水（water）。水约占人体质 量的 60%，成人每天需要补充 1.5~1.7 L 水。水分 图 图33..44--11 从从太太空空拍拍摄摄的的照照片片 不足，会口渴，严重缺水皮肤会起皱，甚至意识模 来来看看，，地地球球实实在在像像个个““水水球球”” 糊乃至死亡。水中生物含水量更大。（如图3.4-2） 60% 人体约60% 鱼约70%~80% 水母约95% 图图33..44--22 生生物物体体的的含含水水量量 水有许多用途，人类的生产和生活离不开水。请看下表列举的事例。 96第三单元 维持生命的物质——氧气、水 1.工业上 要用水洗涤、溶解、加热或冷却物质。下面是每生产1 t物质所需水的量： 石化和化工用品：需水约0.6~38 t 钢：需水约3.6~7 t 纸：需水约15~85 t 食品：需水约1.8~90 t 人造纤维：需水约10~130 t 2.农业上 我国农业用水量约占用水总量的2/3。 3.生活中 日常用水较多的事例： 。 珍惜水资源 地球上各种形态的水总储量约为1.39×1018 m3，但人类所能利用的淡水仅 约为总储量的0.009%，主要是河水、淡水湖泊水和浅层地表水。 目前全球有 36 亿人每年至少有一个月面临着供水不足的情况，预计到 2050年该人数将增至50多亿。 我国淡水资源总量约为2.8×1012 m3,居世界第6位。但人均占有量仅为世 界人均占有量的 1/4，地域分布也不均匀，在西北、华北等部分地区，人均占 有量更低。 一定要十分珍惜宝贵的水资源，节约用水。 2%冰川 1%淡水 97%海水 图图33..44--33 地地球球水水资资源源的的分分布布 检查站 节约用水是每一位公民应遵守的公德。在日常生活中，经常会看到一些 浪费水的现象，如水龙头滴水、跑水等。如果按一个水龙头每秒滴2滴水， 平均每20滴水为1 mL来计算，一个水龙头一昼夜将流失水的体积为 L。 97化学 九年级上册 水污染及其防治 人类不仅面临淡水资源紧缺的问题，而且面临水污染（water pollution） 的危害（如图3.4-4）。 未经处理的工业和生活污水任意排放 垃圾填埋 农药和化肥不合理施用 轮船漏油 图图33..44--44 水水的的污污染染 工业生产的废渣、废液、废气和生活污水的任 链接 意排放，城镇垃圾的随处堆积、填埋，船舶的漏油， ◆《 科学》或《生物学》 农药、化肥的不合理施用，都会造成水污染。 水体富营养化 被污染的水含有有毒物质和细菌、病毒等，不 能作饮用水源，也不能用于灌溉。食用污染水域中 养殖的生物，会对人体健康不利。水体富营养化， 也会影响人类的生态环境。因此，水体污染加剧了 相关地区水资源的危机。 我国政府极其重视水污染问题，制定和颁布了 《中华人民共和国水法》和《中华人民共和国水污 98第三单元 维持生命的物质——氧气、水 染防治法》等，成立专门机构，开展多项工作，如各地兴建污水处理厂（如图 3.4-5）等，防治水污染。严禁向江河湖海排污，工厂废水必须经过净化处理， 达到排污标准，才准排放，着力打好碧水保卫战。 在线学习 ◆ 请你用“污水处理”等关键词， 上网搜索我国污水处理的现状， 了解污水处理的技术及流程。 图图33..44--55 污污水水处处理理厂厂 党的二十大报告提出：统筹水资源、水环境、水生态治理，推动重要江 河湖库生态保护治理，基本消除城市黑臭水体。作为中学生，要爱护水资源， 保护水资源，合理利用化学知识，推动人与自然和谐共处，促进社会可持续 发展。 长话短说 生命离不开水，地球上的淡水资源很有限，我们要节约用水，防止 水污染。 3.4 习 题 1.节约用水和保护水资源是每个公民应尽的责任和义务。下列认识和做法与此 不相符的是（ ）。 A.淡水资源丰富，所以淡水可以取之不尽、用之不竭 B.带走没有喝完的瓶装矿泉水 C.利用喷灌和滴灌技术灌溉园林 D.洗菜、洗衣、淘米的水用来冲厕所 2.为了防止水的污染，下列各项措施中可以采用的是（ ）。 ①抑制水中所有动植物的生长 ②不任意排放工业废水 ③禁止使用农药和化肥 ④生活污水经过净化处理后再排放 A.①② B. ②③ C.①④ D.②④ 99化学 九年级上册 3. 3 月 22 日是“世界水日”，请你根据今年的“世界 水日”宣传主题拟写一条宣传口号： 。 4. 请查阅“水效标识”相关资料，录制一个 2 分钟 的科普小视频，帮助消费者了解水效高的用水产品 （例如淋浴器、洗衣机、马桶等）。 3.5 跨学科实践活动：水的 混合物分离的 净化与自制净水器 一般思路与方法 本节聚焦 水的净化；自制净水器；混合物分离的一般思路与方法；合作探究； 化学与健康 问题探讨 合作探究小组制作了一个简易净水器，柯柯和悦悦对净水器展开了讨论。 简易净水器与家用 如何制作简 净水器的构造与功 易净水器？ 能有何不同？ 简易净水器 家用净水器 项目任务 制作简易净水器并完成水的净化。 100第三单元 维持生命的物质——氧气、水 项目指南 ◆ 学会水的净化方法：探究净化水的常用方法，形成混合物分离的一般 思路与方法。 ◆ 自制净水器：设计、制作、测试、优化简易净水器，完成水的净化。 ◆ 展示交流：展示自制净水器及其净水效果，小组评价。 项目活动 1 认识水的净化方法 观察活动 >>> 目的 使用目测法和显微镜法观察浑浊的天然水。 1. 取约 100 mL 浑浊的天然水置于烧杯中，用肉眼观察水中存在的杂 质（如图 3.5-1）。（注：使用新鲜提取或冷藏保存 6 小时内的天然水进行 观察） 2. 取几滴烧杯中的天然水，制作临时装片并用光学显微镜观察天然 水中还有哪些杂质（如图 3.5-2）。 图图33..55--11 浑浑浊浊的的天天然然水水 图图33..55--22 显显微微镜镜下下浑浑浊浊的的天天然然水水（（倍倍数数1100××4400）） 浑浊的天然水中杂质可以分为哪几类？如何除去水中的杂质？ 天然水中含有泥沙、腐殖质、藻类、浮渣等难溶物，还有对人体有害 的离子、色素等可溶性杂质以及细菌等微生物，需要净化处理后才能饮用和 使用。常用的净水方法有：沉淀法、过滤法和吸附法。实验室中也常用这三 种方法实现混合物的分离。 观察活动 >>> 目的 学习水的净化方法。 101化学 九年级上册 1. 沉淀法 链接 【实验3-8】 取一个 100 mL 的烧 ◆ ①《科学》分离食盐和沙、铁屑 杯，加入约70 mL浑浊的天然水。 与木屑；②《化学》第三单元3.2 （1）静置数分钟后观察烧杯上层 从空气中分离氧气，利用物质 和底层的水，记录现象： 性质的差异进行混合物的分离。 。 （2）把少量硫酸铝 [Al (SO ) ] 或明矾加入烧杯中，搅拌后，继续观 2 4 3 察变化，记录现象： 。 2. 过滤法 【实验 3-9】 （1）取一张圆形滤 纸对折两次，打开成圆锥形放入漏斗 内，滤纸边缘略低于漏斗口，用手压 紧，并用水润湿，组装实验仪器（如 图 3.5-3）。 （2）把 [ 实验 3-8 ] 中经硫酸铝 或明矾沉淀后的水沿玻璃棒缓慢倒进 漏斗中，用烧杯收集滤液。 图图33..55--33 过过滤滤装装置置的的安安装装和和过过滤滤 操作指引 >>> 一贴：滤纸紧贴在漏斗内壁上。 提示信息 二低：滤纸边缘低于漏斗口，液 面低于滤纸边缘。 ◆ 除滤纸外，小卵石、细沙、粗沙、 三靠：盛液烧杯口紧靠在倾斜的 棉花、纱布等也能用于过滤直径 大小不同的杂质。 玻璃棒中部，玻璃棒斜靠在三层滤纸 一边，漏斗下端紧靠接液烧杯内壁。 ①烧杯中得到的滤液与过滤前的水相比，有何不同？ ②过滤是利用 性差异将 态和 态的混合物 分离。 102第三单元 维持生命的物质——氧气、水 观察活动 >>> 3. 吸附法 【实验3-10】取 [ 实验 3-9 ] 中滤液约 50 mL 提示信息 置于烧杯中，再加入少量活性炭（或木炭）振 ◆ 活性炭、木炭使用前 荡，静置数分钟，记录现象： 要用清水进行清洗。 。 【实验3-11】用显微镜分别观察 [ 实验 3-8 、3-9、3-10 ] 净化后的水， 记录实验现象。 通过以上实验可知，沉淀法使水中密度较大的颗粒物质沉降，过滤法除 去 ，吸附法除去 ，剩余 杂质未去除。 讨论与交流 >>> 1. 自来水的生产过程可用图 3.5-4 表示，请完成下面表格的填写。 絮凝剂 格栅 反应沉淀池 过滤池 活性炭 天然水 吸附池 消毒剂 配水泵 清水池 用户 图图33..55--44 自自来来水水生生产产过过程程示示意意图图 流流程程 格格栅栅 絮絮凝凝剂剂 过过滤滤池池 活活性性炭炭 消消毒毒剂剂 作用 杀菌消毒 103化学 九年级上册 2.自来水厂净化处理过的水能够直接饮用吗？ 自来水厂能除去天然水中大多数杂质，但是水体中对人体有害的离子， 以及加氯消毒过程中残留的含氯物质（余氯）是不能被完全除去的，同时 输水管道中也难免有些不洁物质和致病细菌，因此不宜直接饮用自来水， 应将自来水煮沸后再饮用，或使用市售家用净水器（如图 3.5-5）进行二次 滤水。大多数国家都有对应的生活饮用水卫生标准，只有通过水质检测， 满足生活饮用水卫生标准的水才能饮用。 中间层 进水口 活性炭 出水口 最外层 最内层 折叠膜 超滤膜 a.横向过滤家用净水器 细菌、胶体等有害物质 折叠膜 自来水 净化 烧结活性炭 方向 超滤膜壁 水分子 净化水 净化 膜壁上微孔 自来水 方向 b.横向过滤（由外到内） 进水口 100 μm不锈钢滤网层 椰壳活性炭过滤层 生物膜及阻垢过滤层 5 μm微滤膜过滤层 出水口 c.纵向过滤（由上到下） 图图33..55--55 市市售售家家用用净净水水器器 知识视窗 >>> 生活饮用水卫生标准 2022年3月15日，国家市场监督管理总局与国家标准化管理委员会联合 发布了《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2022），以强制性国家标准形式对 104第三单元 维持生命的物质——氧气、水 97项水质指标作出了限值规定，涉及饮用水中与人体健康相关的多种因素， 明确规定了我国饮用水的水质标准。水质是水体质量的简称。生活饮用水 的卫生要求是：感官性状良好（无色、透明、无异味、无异臭及无肉眼可 见物）、流行病学上安全（无病原微生物和寄生虫卵）、化学组成对人无害 （无有害的化学物质和放射性物质）。常见的水质常规指标主要有浑浊度、 肉眼可见物、pH（酸碱度）、总硬度等。 项目活动 2 设计与制作净水器 应急情况下，我们可以利用生活中常见的物品，使用学过的净水方法， 制作简易的净水器，对自然界中的水进行初步净化，满足生活需要。 实践活动 >>> 自制净水器需综合考虑各层材料的种类与厚度、填料顺序、容器规 格（大小、形状）等因素，合理设置进水与出水方向，以提高净水效率； 同时还需要根据成本调整材料厚度、填料层数、材料种类等。 1. 方案设计 柯柯和悦悦等同学设计了方案一的装置。请你利用该装置，测试并 记录净水效果。 实验用品：20 mL 浑浊的天然水、可进行组装的不同规格的实验盒、 石英砂、小卵石、活性炭、纱布、蓬松棉、导管。 方方案案一一 净净水水效效果果 进水口 4.7 cm 2 cm石英砂 净化 20 mL水用时： s 纱布 4 cm小卵石 回收水的体积： mL 浑浊度： 4 cm活性炭 颜色： 蓬松棉 气味： 出水口 105化学 九年级上册 请你思考，改变哪一种因素（如填料的厚度、顺序等）可以提升方 案一的净水效果。完成方案二的设计，测试并记录净水效果。 方方案案二二 净净水水效效果果 净化 20 mL水用时： s 回收水的体积： mL 浑浊度： 颜色： 气味： 讨论与交流 >>> （1）方案一与方案二 相同，但 不同。 （2）对比方案一与方案二的净水效果的数据或描述（如时间、回收水 量、浑浊度、颜色、气味等），你能得出什么结论？ （3）你认为还有哪些措施（如串联装置）可以提升净水效果？ 实践活动 >>> 请你与小组成员合作，选择下列合适材料，设计并画出简易净水器方 案图。（要求：可净化100 mL浑浊的天然水） 净水器方案图： 可选择的材料：塑料瓶、剪刀、棉花、活 性炭、细石英砂（粒径：0.5~1 mm）、粗 石英砂（粒径：3~4 mm）、小卵石（粒径： 4~8 mm）、纱布等。 请注明材料的种类、厚度、进水口、出水 口等。 106第三单元 维持生命的物质——氧气、水 附参考材料成本： 物物品品 石英砂 小卵石 纱布 活性炭 塑料瓶 …… 实实物物图图 单单价价 2.76元/千克 7.6元/千克 3.5元/卷 56元/千克 1元/个 …… 2. 作品制作 根据方案图，小组合作制作净水器。制作前，请洗净所用材料；制作 时，根据进水口的方向选择填料先后顺序，同时注意节约环保、安全使用 刀具；制作后，注意桌面与周边环境卫生，及时清理垃圾。 项目活动 3 测试并优化净水器 实践活动 >>> 取 100 mL 有颜色的浑浊的天然水，慢慢注入自己小组制作的净水器 中，注意不要让水溢出，记录净水效果。 净净化化110000 mmLL水水用用时时 回回收收水水的的体体积积 浑浑浊浊度度 颜颜色色 气气味味 （1）对比其他小组不同的净水器，分析净水效果存在差异的原因。 （2）根据以上净水效果，不断优化自己小组的净水器并美化其外观。 思路与方法导引 >>> 混合物分离的一般思路与方法 混合物分离是利用混合物中不同组分的性质差异，选择合适的方法 将杂质分离。其主要步骤有：分析混合物成分、比较物质性质差异、明 确分离方法。利用物质溶解性的不同进行物质分离是常用的分离思路， 过滤是其中常用的分离方法。 分析混合物成分 比较物质性质差异 明确分离方法 107化学 九年级上册 项目活动 4 展示与评价净水器 实践活动 >>> 1. 展示净水器：展示前请给小组净水器产品设计名字与商标，撰写 一份说明书（如图 3.5-6）。展示时每个小组派出一名组员，介绍并展示 净水器，特别说明净水器设计的优点与特色。 净水100 mL仅需53 s 回收水量达89 mL 滤液不浑浊、无颜色、无气味 进水口 4.7 cm 4 cm小卵石 4 cm粗石英砂 纱布 4 cm细石英砂 主要功能：过滤、吸附 4 cm活性炭 主要优点：净水成本低 蓬松棉 圆柱形塑料瓶 净水时间短 出水口 净水效果好 图图33..55--66 净净水水器器说说明明书书 2. 评价净水器：请各小组从净水效果、过滤速率、制作工艺等角度进 行自评与互评。根据展示的自制净水器、撰写的说明书及展示现场演说的 108第三单元 维持生命的物质——氧气、水 效果，颁发“班级净水器合格认证证书”“班级净水器优秀证书”，同时为 表彰创新设计，颁发“班级外观设计专利证书”“班级发明专利证书”。 3. 改进净水器：对比其他小组的产品，分析自己小组产品的问题， 进一步改进净水器。 调查与交流 >>> （1）对比自己小组的净水器和常见家用净水器，分析二者构造和净 水效果差异，查阅资料了解家用净水器常使用的反渗透（RO）膜的作用， 思考如何改进和提高自己小组净水器的净水效果。 （2）调查你所在社区净水器的使用情况，了解居民健康饮水、节约 用水的情况，撰写调查报告。 3.5 习 题 1.下图是《天工开物》中记载的甘蔗制作红糖的主要步骤，属于过滤操作的是 （ ）。 A.削蔗去杂 B. 石辘碎蔗 C.渣汁分离 D.热锅熬糖 2. 净化水的方法有：①过滤、②加明矾吸附沉降、③活性炭吸附、④消毒杀菌。要 将混有泥沙的天然水净化成生活用的自来水，应选用的方法和顺序为（ ）。 A.①②③④ B. ②④①③ C.②①③④ D.①③②④ 3.我国不少地方所饮用的水来自河水。河水中常含有泥沙、悬浮物和细菌等杂 质，饮用前要进行净化处理。请根据自来水厂的净水过程，回答以下有关净 化处理河水的问题。 （1）为了除去较大颗粒、悬浮物杂质，需要进行的操作是 。 （2）为了杀菌消毒，自来水厂采取的措施是 。 （3）净化河水时加明矾的作用是 。 109化学 九年级上册 （4）经处理后得到的澄清透明的水是纯净物还是混合物？ ， 其原因是 。 4.研究小组制作了两个简易净水器，设计图如下所示，请回答下列问题。 （1）二者 不同，使得二者净水效果有何不同？ 。 （2）同样净化50 mL浑浊的天然水，从跨学科的角度（如物理中的压强）思考， 哪个净水器更容易操作，为什么？ 。 进水口 出水口 蓬松棉 蓬松棉 4 cm小卵石 4 cm活性炭 纱布 4 cm石英砂 纱布 4 cm石英砂 4 cm活性炭 4 cm小卵石 蓬松棉 蓬松棉 圆柱形塑料瓶 圆柱形塑料瓶 出水口 进水口 5.市售家用净水器通常经过四级过滤，其原理如下所示，请为前三步选择合适 的材料，将其序号填入框中。 进水口 出水口 ③ ①反渗透（RO）膜（去除重金属离子、细菌等） ②颗粒活性炭 ③后置活性炭（进一步改善口感） ④PP棉（去除泥沙、铁锈等大颗粒） 6.请你设计实验方案，帮助柯柯从实验室加热氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧 气后的固体混合物中回收二氧化锰。（氯酸钾、氯化钾易溶于水，二氧化锰 不溶于水） 110第三单元 维持生命的物质——氧气、水 精要回放 一、氧气—多角度认识物质 通常状况下为无色、无味气体， 物理性质 密度比空气 ， 溶 于水 性质 认 比较活泼 化学性质 识 决定 反映 能与许多物质发生氧化反应 认 物 识 质 氧 的 供给呼吸、炼钢、气割气焊、 气 用途 角 发酵、支持燃烧 度 工业制法 分离液态空气 制法 实验室制法 实验室制取氧气 反应原理 制取装置 实验步骤 发生装置 收集装置 ① 检查 → 装药品→固定 二氧化锰 ②过氧化氢 水+氧气 装置→制取气 体→收集气体 二氧化锰 ③氯酸钾 氯化钾+氧气 加热 →验满 固固加热 二、燃烧与灭火—认识化学反应的一些角度 分解反应：可表示为 ，一种生成多种 反应类型 化合反应：可表示为 ，多种生成一种 化 学 反 反应现象 、放热 应 燃烧 剧烈氧化 氧 可燃物与 接触 化 反应条件 反 温度达到着火点 缓慢氧化 应 控制 破坏 反应调控 灭火 111化学 九年级上册 三、水资源—物质分离的一般思路与方法 咸水多，淡水少 水资源现状 分布不均匀，人均量少 生 水资源 命 节约用水 爱护水资源 之 防治水体污染 源 方法 水 水的净化 利用物质 性差异 原理 分离可溶物和难溶物 物质分离的一般思路与方法 分析混合物成分 比较物质性质差异 明确分离方法 练习题（三） 一、基础性练习 1.下列叙述中，正确的是（ ）。 A.氧气不能溶于水 B. 氧气的密度比空气小 C.氧气在地球上的含量最高 D.液态氧是淡蓝色的液体 2.下列有关氧气的说法不正确的是（ ）。 A. 木 炭在氧气中能燃烧，说明氧气具有助燃性 B.物质在氧气中燃烧的反应一定是化合反应 C.铁丝在氧气中燃烧时火星四射，放出大量的热 D.动植物的新陈代谢、金属器皿的锈蚀等变化过程都需要氧气的参与 3. 在烧烤活动中柯柯负责生火，下列对他的做法的分析，不合理的是（ ）。 A.将大块的木炭砸成小块—增大可燃物与空气的接触面积，燃烧更充分 B.用废报纸引燃木炭—使温度升高到木炭的着火点 112第三单元 维持生命的物质——氧气、水 C.不时向烧烤炉中扇风—加速二氧化碳扩散 D.烧烤结束后，用水浇灭炭火—降低可燃物的温度 4. 下列物质中，含有氧分子的是 ，含有氧元素的是 ，属 于混合物的是 ，属于纯净物的是 ，属于 化合物的是 ，属于氧化物的是 ， 属于单质的是 。（填序号） ①二氧化碳 ②水 ③高锰酸钾 ④二氧化锰 ⑤氧气 ⑥空气 ⑦氨气 ⑧氯化钠 5. 下列微观示意图中，“ ”和“ ”分别代表不同元素的原子，各图所表 示的物质中属于混合物的是 ，属于化合物的是 ，属于 单质的是 。（填序号） A B C D E 6.下图是有关氧气的知识网络图（反应条件部分省略），用化学用语回答下 列问题。 （1）物质①是一种紫黑色固体，该物质是 。 （2）物质②分解生成氧气反应的文字表达式是 。 （3）生成物质③的反应属于 （填基本反应类型）。 （4）生成物质④的反应现象是 。 二氧化锰 ＋碳（C） 二氧化碳（CO） （MnO） 2 过氧化氢（HO） 2 2 2 ＋硫（S） 氧 二氧化硫（SO） 2 物质① 气 ＋磷（P） 二氧化锰 （O） 物质③ 2 （MnO） 物质② 2 ＋铁（Fe） 物质④ 113化学 九年级上册 7.实验室中，利用下列装置可以制取某些气体，请回答下列问题。 ② ① A B C D （1）写出带标号的仪器的名称：① 、② 。 （2）向气体发生装置内加入试剂前，应该进行的操作是 。 （3）实验室若用高锰酸钾制取氧气，选择的发生装置是 。若用 排空气法收集氧气，检验氧气是否集满的方法是 。 8.水是人类赖以生存的自然资源。 （1）下列有关保护水资源的说法正确的是（ ）。 A.生活污水可直接排放 B.工业上对污染的水体进行处理，使之符合排放标准后再排放 C.农药、化肥的施用会造成水体污染，应该禁止施用 （2）如图是水厂利用水库中的水生产自来水的主要流程，请回答下列问题。 絮凝剂 消毒剂 水库 沉淀池 A池 吸附池 清水池 配水泵 用户 ① A 池中通过 （填操作名称）除去水中的固体杂质，实验室进 行此操作时，下列做法错误的是 （填序号）。 A.玻璃棒下端要靠在三层滤纸处 B.漏斗下端要紧靠烧杯内壁 C.液面高于滤纸边缘 ② 吸附池中利用 （填物质名称）除去水体中的色素和异味。 ③ 把清水池中的水进一步净化，得到自来水的方法是 。 （3）如果地震灾区大范围停水，为防止灾区疾病传染，须对临时水源的水 进行如下处理后才能饮用。下列净水步骤合理的顺序为 （填序号）。 ①加热煮沸 ②投药消毒 ③过滤 ④沉淀 114第三单元 维持生命的物质——氧气、水 二、拓展性练习 9. 火柴是化学实验室的必备用品，常见的火柴头中含有以下 4 种物质：氯 酸钾、二氧化锰、红磷、硫黄。 （1）点燃火柴时，能闻到一股刺激性气味，还有白烟生成，并放出热量。 请根据这些现象写出相应的化学反应文字表达式。 序序号号 现现象象 文文字字表表达达式式 ① 闻到一股刺激性气味 ② （2）火柴头中的氯酸钾和二氧化锰有什么作用？ （3）点燃火柴时，需要将火柴头在火柴盒的涂层上摩擦，这样做的原因 是什么？ （4）从环保的角度说说，火柴的生产和使用存在哪些不足，提出你的改 进建议。 10.“江河湖海”是地球上水资源的重要组成部分。 （1）许多海域的海水都遭受到了不同程度的污染，下列行为会造成海水 污染的有（ ）。（多选题） A.工业废水的直接排放 B.沿海居民生活污水的任意排放 C.海轮原油的泄漏 （2）海水淡化可缓解淡水资源匮乏的问 水蒸气 题。如右图是一种太阳能海水淡化装置的 淡水 淡水 示意图。 水变成水蒸气的过程中，不发 海水 生变化的是 （填序号）。（多选题） A B A.分子质量 B. 分子种类 C.分子间隔 （3）电解水实验揭示了水的组成。如右图实验中得到 水 氢气的试管是 （填“A”或“B”）。 － ＋ 115化学 九年级上册 三、实践性练习 11. 请任选一项，开展调查与交流实践活动。 （1）你家的节约用水状况。 看看你家的自来水收费单，注意其收费项目及阶梯水价的计算方式，记 录每个月的用水总量，估算一下每月每人用多少自来水，提出可能的节 约用水措施，并评估其效果，撰写“我家的节约用水状况”调查报告并 进行交流。 （2）你的家乡存在缺水问题吗？ 查阅当地资料，或向有关政府部门咨询，了解你家乡的水资源状况。 （3）你知道我国正在兴建的“南水北调”工程吗？ 请你收集资料，就这一工程的意义、方案及其对有关地区生态环境的影 响等撰写报告。 （4）调查本校教学楼内灭火设备的配置情况，如灭火器的数量、类型、 放置地点、有效期限、维护等；了解灭火器的使用方法，并在老师指导 下进行一次使用灭火器灭火的实践练习。 将搜集到的相关信息记录下来，在课后以调查报告（格式可参考下文）、 图片、视频、展板、公众号、网页等形式展示，与更多的人分享。 调查报告 日期： 地点： 调查对象： 【调查目的】 。 【调查任务】 。 【调查方式】 。 【调查结果与讨论】 。 116第第四四单单元元 化学式与化学方程式 4.1 化学式 118 宏宏观观与与微微观观、、定定性性与与定定量量相相结结合合的的视视角角 ............ 怎样表示物质的组成与构成 118 .................... 怎样书写单质的化学式 120 ................ 怎样书写化合物的化学式 120 .................... 怎样读化合物的化学式 123 ................ 怎样根据化学式进行计算 123 4.2 质量守恒定律 126 定定量量视视角角 4.3 化学方程式 131 质质量量关关系系、、比比例例关关系系的的应应用用 ............................ 什么是化学方程式 131 ........................ 怎样书写化学方程式 132 ........ 怎样根据化学方程式进行计算 134化学 九年级上册 宏观与微观、定性与定量 4.1 化学式 相结合的视角 本节聚焦 化合价；化学式的含义、写法及计算；宏观与微观；定性与定量 问题探讨 H表示氢元素、O 标签上“H O”这个 2 表示氧元素，数字 符号有什么含义？ “2”表示什么呢？ 怎样表示物质的组成与构成 从微观的视角看，大多数物质由分子构成，分子由原子构成；有的物质 也可以由原子或离子直接构成。从宏观的视角看，所有的物质都是由一定的元 素组成的。那么怎样用通用的式子来表示物质的组成呢？ 国际上用元素符号和数字的组合来表示物质组成的式子，叫作化学式 （chemical formula）。由于每种纯净物质的组成是固定不变的，所以表示每种 物质组成的化学式只有一个。例如，水和过氧化氢都由氢元素和氧元素组成， 它们组成的元素种类虽然都是氢和氧，但分子中的原子个数不一样，H O 和 2 H O 代表了两种不同的物质。 2 2 由离子或原子直接构成的化合物不存在一个个的分子，其化学式表示了 该物质中各元素原子数的最简比（如图 4.1-1）。由分子构成的物质的化学式， 又叫分子式，为简便起见，我们在课本上都统一称化学式，不使用分子式的 叫法。 118第四单元 化学式与化学方程式 宏观 微观 符号 水 HO 2 金刚石 C Cl－ Na＋ 氯化钠 NaCl 图图44..11--11 物物质质的的组组成成、、构构成成和和化化学学式式的的关关系系 讨论与交流 >>> 你能从上述化学式表示物质组成与构成的方法中，总结出化学式的含义吗？ 化学式可以从宏观和微观的视角表示物质的组成与构成。从宏观视角看， 化学式表示某种纯净物和它所含的元素种类；从微观视角看，对于由分子构 成的物质，还表示该物质的一个分子及构成该分子的原子种类及其个数。 如图4.1-2中“H O”从宏观、微观的视角可以表示各种含义。 2 表示水这种 物质。 表示1个水分子。 H O 宏观 微观 2 表示1个水分子由2 表示水由氢元素 O 个氢原子和1个氧原 和氧元素组成。 H H 子构成。 图图44..11--22 水水的的化化学学式式的的含含义义 119化学 九年级上册 如果要表示 2 个以上的分子，可在化学式前面加上相应的数字。例如， 2H O 表示 2 个水分子，4O 表示 4 个氧分子。化学式前加了数字后，仅表示 2 2 微观的含义。 怎样书写单质的化学式 要写出单质的化学式，首先要通过实验确定单质的组成与构成，然后再 按国际通用规则书写。 由单原子构成的单质，化学式用相应的元素符号表示。金属单质的化学 式，习惯上用元素符号表示，例如：镁（Mg）、铜（Cu）、汞（Hg）。 由分子构成的单质的化学式，要在相应的元素符号的右下角写出分子中 所含原子的数目。例如：氧气（O ）、氯气（Cl ）、氮气（N ）、臭氧（O ）。 2 2 2 3 怎样书写化合物的化学式 要写出化合物的化学式，除了要知道化合物含有哪些元素外，还要知道 元素的化合价。 1.元素的化合价 在由不同元素组成的化合物中，各元素的原子个数比都有确定的数值（如 图4.1-3）。例如： 不同元素组成的化合物：HCl H O NH 2 3 分子中的原子的个数比：1 ： 1 2 ： 1 1 ： 3 ＋1 ＋1 H H 我要2个氢原子， 我们都有各自的 形成HO。 化合价。 －2 2 O ＋1 ＋1 H ＋1 ＋1 我要1个氢原子， 我们各取 H H H 我要3个氢 形成HCl。 所需！ 原子，形成 C －1 l － N 3 NH 3 。 图图44..11--33 元元素素的的化化合合价价特特性性 120第四单元 化学式与化学方程式 可以看出，不同元素组成化合物时，它们的原子个数比是不同的，显示 了这些元素的某种特性，即元素的化合价（valence）。化学上用化合价来确定 化合物中原子或离子之间相互结合的数目。应当明确的是： （1）化合价有正价和负价，金属与非金属形成化合物时，金属元素显正价， 非金属元素显负价。 （2）氢元素通常显＋1 价，氧元素通常显－2 价，许多非金属元素与氧元 素形成化合物时，则显正价。 （3）部分元素可显不同的化合价。 （4）有一些化合物，常常含有带电的原子团，叫作根，它们常作为一个 整体参加反应，如氢氧化钠（NaOH）中的氢氧根（OH－）、硫酸（H SO ）中 2 4 的硫酸根（SO2－），它们既可分开计算每种元素的化合价，也可合并计算总的 4 化合价。 （5）化合物中各元素正负化合价代数和为0。由于化合价是元素形成化合 物时才表现出来的性质，因此，在单质中元素的化合价为0。 表4-1列出了部分常见元素或原子团的化合价。 表表44--11 部部分分常常见见元元素素或或原原子子团团的的化化合合价价 元元素素或或原原子子团团 元元素素或或原原子子 元元素素或或原原子子 元元素素或或原原子子 常常见见化化合合价价 常常见见化化合合价价 的的名名称称 团团的的符符号号 团团的的名名称称 团团的的符符号号 氢 H ＋1 氯 Cl －1，＋1，＋5，＋7 钠 Na ＋1 氧 O －2 钾 K ＋1 硫 S －2，＋4，＋6 银 Ag ＋1 氮 N －3，＋2，＋3，＋4，＋5 镁 Mg ＋2 磷 P －3，＋3，＋5 钙 Ca ＋2 碳 C ＋2，＋4 钡 Ba ＋2 氢氧根 OH－ －1 铁 Fe ＋2，＋3 铵根 NH＋ ＋1 4 锌 Zn ＋2 硝酸根 NO－ －1 3 铜 Cu ＋1，＋2 硫酸根 SO2－ －2 4 铝 Al ＋3 碳酸根 CO2－ －2 3 锰 Mn ＋2，＋4，＋6，＋7 121化学 九年级上册 2.化合价和化学式 化合价和化学式密切相关，一方面，根据化合价可以写出化学式；另一 方面，根据化学式可以求出元素的化合价。 首先，根据化合价写出化学式。 例 1 按下表所列的步骤，明确书写水的化学式的方法，进而练习书写氧 化铝的化学式。 步步骤骤 写写出出水水的的化化学学式式 练练习习：：请请写写出出氧氧化化铝铝的的化化学学式式 1.写出组成化合物的元素符 号，一般来说，正价元素居左， H O 负价元素居右。 ＋1 －2 2.标出有关元素的化合价。 H O 3.根据化合物中各种元素化 因为2×（＋1）＋1×（－2）＝0， 合价代数和等于零的原则， 所以氢的原子数为2，氧的原子数为1。 确定各元素的原子数目。 4.写出化学式。 HO 2 其次，根据化学式求元素的化合价。 例 2 已知氧化铁的化学式为 Fe O ，其中氧元素为－2 价，求氧化铁中 2 3 铁元素的化合价。 解：根据化合物中各元素的正负化合价代数和为 0 的原则，设铁的化合 价为x，列式： 2·x＋3×（－2）＝0 ＋6 x＝ ＝＋3 故 2 答：在氧化铁（Fe O ）中，铁元素的化合价为＋3。 2 3 请你求出五氧化二磷（P O ）中磷元素的化合价：________。 2 5 还可以根据化合物中各元素的正负化合价代数和为 0 的原则，求出多于 两种元素组成的化合物中某元素的化合价。 请你再求出H SO 中硫元素的化合价：________。 2 4 122第四单元 化学式与化学方程式 怎样读化合物的化学式 由两种元素组成的化合物化学式的读法，通常规定为从右到左读作“某 化某”，如KCl（氯化钾）、CaO（氧化钙）。 有时，还要读出化学式中各元素的原子个数，如SO（二氧化硫）、P O（五 2 2 5 氧化二磷）、CO（一氧化碳）、CO （二氧化碳）。 2 含有原子团的化合物，要读出原子团的名称，如 Ca(OH) （氢氧化钙）、 2 Na SO （硫酸钠）、NH Cl（氯化铵）、(NH ) CO （碳酸铵）。 2 4 4 4 2 3 怎样根据化学式进行计算 1.计算相对分子质量 化学式中各原子的相对原子质量总和，叫作相对分子质量（relative molecular mass）。和相对原子质量一样，相对分子质量也是比值，是相对质量。 例3 水（H O）的相对分子质量＝1×2＋16＝18 2 请练习：碳酸氢铵（NH HCO ）的相对分子质量＝ 。 4 3 2.计算化合物中各元素的质量比 化学式可以从定性和定量的视角，明确地表示出物质所含的元素种类及 各元素的原子个数最简比，因而可以利用化学式计算组成化合物中各元素的质 量比。 例4 计算H O中氢元素和氧元素的质量比。 2 解：在H O中，氢和氧的原子个数比为2 ： 1，则 2 氢元素的质量：氧元素的质量＝（1×2）： 16＝1 ： 8。 请练习：H SO 中各元素的质量比为： 。 2 4 3.计算化合物中某一元素的质量分数 根据化学式，可通过相对分子质量和某一元素的相对原子质量及原子个 数，计算化合物中该元素的质量分数（mass fraction），即该元素的质量与组成 化合物的各元素质量总和之比。 123化学 九年级上册 例5 计算水（H O）中氧元素的质量分数。 2 解：水中氧元素的质量分数 氧元素的相对原子质量×氧原子的个数 ＝ ×100% 水的相对分子质量 16×1 ＝ ×100% 18 ＝88.9% 答：水中氧元素的质量分数为88.9%。 由此可见，化合物中某元素的质量分数就是该元素占有的相对质量与化 合物的相对分子质量之比，计算公式为： 该元素的相对原子质量×该原子的个数 某元素的质量分数＝ ×100% 化合物的相对分子质量 长话短说 化学式可以从宏观和微观的视角表示物质的组成与构成，也可以从 定性和定量的视角表示物质所含元素的种类和质量关系。 4.1 习 题 1.下列物质的化学式正确的是（ ）。 A.氦气：He B.氧化铁：FeO 2 C.氧化铝：Al O D. 碳酸钠：NaCO 2 3 3 2.次氯酸是常见的消毒剂，含有氢、氯、氧三种元素，其中氯元素的化合价为 ＋1价，则次氯酸的化学式为（ ）。 A. HCl B. HClO C. HClO D. HClO 3 4 3. 常用药材金银花的有效成分之一绿原酸（化学式为C H O ）具有抗菌、抗 16 18 9 病毒等作用。下列关于绿原酸的说法正确的是（ ）。 A.碳、氧元素的质量比为16 ： 9 B.相对分子质量为258 g C.由3种元素组成 D. 由43个原子构成 124第四单元 化学式与化学方程式 4.吸烟危害健康。吸烟时会吸入多种有害气体，其中有一种是氧化物，它所含 的氧元素与另一种元素的质量比为4 ： 3，这种气体是（ ）。 A. CO B. NO C. CO D. SO 2 2 5.根据下列微观粒子图示，写出相应的化学符号。 —H — O — C （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） 6.青少年多饮用牛奶可以保证钙元素的足量摄入，帮助骨骼良好发育。牛奶中 的钙元素主要以磷酸钙 [Ca (PO ) ] 的形式存在。某品牌纯牛奶的标签如图 3 4 2 所示，请回答下列问题。 产品类别：灭菌乳 配料：生牛乳 营养成分表 项目 每100 mL 营养素参考值% 能量 266 kJ 3% 蛋白质 3.2 g 5% 脂肪 3.5 g 6% 碳水化合物 4.8 g 2% 钠 60 mg 3% 钙 100 mg 12% （1）磷酸钙中磷元素的化合价为 。 （2）磷酸钙的相对分子质量为 。 （3）磷酸钙中钙元素的质量分数为 。 （4）该牛奶中的钙元素约60%来自磷酸钙，请根据标签计算100 mL 该牛奶 中的磷酸钙质量。（结果保留到0.01 g） （5）中国营养学会推荐 11~17 岁青少年每日应摄入不低于 1 000 mg 的钙， 如果全部由这种牛奶提供，每人每天需要喝多少毫升？ （6）根据（5）的计算结果，你觉得这样摄入钙的方式合理吗？请调查了解生 活中其他富含钙元素的食物，并就如何合理摄入足量的钙提出自己的建议。 7. 化学式“NaHCO ”表示一种常见物质，它由钠离子和碳酸氢根离子构成， 3 请读出这个化学式，再找找看哪些生活物品中含有它。 125化学 九年级上册 4.2 质量守恒定律 定量视角 本节聚焦 质量守恒定律及其微观本质；运用质量守恒定律解释实验现象；定 量视角 问题探讨 HgO HgO 曲颈甑 空气 Hg Hg Hg 火炉 火炉 金属加热后质量增加了 反应前后物质的总质量相等 玻意耳的实验 拉瓦锡的实验 玻意耳（R. Boyle，1627—1691，英国）的实验结果是金属加热后质量增 加了。而同样的实验，拉瓦锡的结果是反应前后物质总质量相等。在化学反应 中，物质的种类发生了变化，那么物质的总质量究竟有没有变化呢？请你通过 实验进行探究。 探究活动 >>> ● 提出问题 物质发生化学变化的前后，参加反应的各物质的质量总和会等于生成 的各物质的质量总和吗？ ● 形成假设 参加反应的各物质的质量总和会 （填“大于”“等于”或“小 于”）生成的各物质的质量总和，并说出你的理由： 。 ● 设计与实施实验 下列四组化学实验供同学们进行比较： 126第四单元 化学式与化学方程式 图 图44..22--11 双双氧氧水水分分 图 图44..22--22 双双氧氧水水分分 图 图44..22--33 硫硫酸酸铜铜和和 图 图44..22--44 硫硫酸酸铜铜和和 解解的的敞敞口口体体系系 解解的的密密闭闭体体系系 氢氢氧氧化化钠钠反反应应的的敞敞 氢氢氧氧化化钠钠反反应应的的密密 口口体体系系 闭闭体体系系 【实验4-1】如图 4.2-1 装置，锥形瓶中装入少量二氧化锰粉末，将一 支量程为 5 mL 的装有 3 mL 过氧化氢溶液（3%）的注射器针头插入胶塞， 另将一支注射器的针头（无针筒）插入胶塞，使瓶内与大气相通。实验时， 推压注射器活塞至 1 mL 刻度处，观察实验现象，记录数据。 【实验4-2】如图 4.2-2 装置，锥形瓶中装入少量二氧化锰粉末，将一 支量程为 5 mL 的装有 3 mL 过氧化氢溶液（3%）的注射器针头插入胶塞。 推压注射器活塞至 1 mL 刻度处，观察实验现象，记录数据。 【实验4-3】如图 4.2-3 装置，锥形瓶中装入 5 mL 硫酸铜溶液，将一 支量程为 5 mL 的装有 3 mL 氢氧化钠溶液的注射器针头插入胶塞，再插 入一支无针筒的针头（同 [ 实验 4-1]）。推压注射器活塞至 1 mL 刻度处， 观察实验现象，记录数据。 【实验4-4】如图 4.2-4 装置，锥形瓶中装入 5 mL 硫酸铜溶液，将一 支量程为 5 mL 的装有 3 mL 氢氧化钠溶液的注射器针头插入胶塞。推压注 射器活塞至 1 mL 刻度处，观察实验现象，记录数据。 ● 实验结果 将上述实验的现象和称量的数据记录在下表中。 实实验验 反反应应前前称称 反反应应后后称称 实实验验序序号号 反反应应原原理理 现现象象 量量的的数数据据 量量的的数数据据 [实验4-1] 二氧化锰 过氧化氢 水 + 氧气 （H O ） （H O） （O ） [实验4-2] 2 2 2 2 127化学 九年级上册 续表 实实验验 反反应应前前称称 反反应应后后称称 实实验验序序号号 反反应应原原理理 现现象象 量量的的数数据据 量量的的数数据据 [实验4-3] 氢氧化钠 + 硫酸铜 → 硫酸钠 + 氢氧化铜 （NaOH）（CuSO ）（Na SO ）[Cu(OH) ] [实验4-4] 4 2 4 2 讨论与交流 >>> 请大家比较上述实验得到的数据，并研讨三个问题： 1. 为什么 [ 实验 4-1 ] 和 [ 实验 4-2 ] 发生的都是同一个反应，电子天平 的示数前者减小而后者不变？ 2. 请你思考应当以哪些实验为依据来探究化学反应前后物质质量总和的 关系，能从中得到什么结论。 3. 如何从化学反应的微观角度进行解释？ 过氧化氢 （ ） 氧气 二氧化锰 ＋ （ ） （ ） （O） 2 为什么参加化学反应的物质，反应前后质量总和会保持不变呢？这可以 从化学反应的微观角度解释：物质发生化学反应时，只是反应物的原子重新组 合，生成新物质，反应前后原子的种类和数目都没有改变。因此，化学反应前 后各物质的质量总和必定相等。 在化学反应中，参加反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物 质的质量总和，这就是质量守恒定律（law of conservation of mass）。质量守恒 定律是经许多事实证明了的基本规律。 讨论与交流 >>> 请你运用质量守恒定律讨论化学实验过程中出现质量变化的问题。 为了验证质量守恒定律，某同学在电子天平上放一块陶土网，并在陶土 网上放一段经过砂纸打磨过的镁条，称量。然后点燃镁条，将生成的白色固 128第四单元 化学式与化学方程式 体全部收集在陶土网上，冷却后再称量，发现质量比实验前的质量增大了。 如何解释反应前后质量不相等的现象？如果是你，如何设计用镁条燃烧实验 来验证质量守恒定律？ 长话短说 质量守恒定律 我们可以从定量视角认识化学变化。在化学反应中，参加反应的 各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。 原因是化学变化中原子种类（元素）不变、原子数目不变、原子 质量不变（“三不变”）。 4.2 习 题 1.下列实验能够直接用于验证质量守恒定律的是（ ）。 Mg 乙醇 过氧化氢（HO） 氢氧化钠（NaOH） 2 2 （CHOH） 溶液 溶液 2 5 二氧化锰 硫酸铜（CuSO） HO 4 2 （MnO） 溶液 2 A B C D 2.下列叙述完全符合质量守恒定律的是（ ）。 A.水结成冰前后，质量保持不变 B. 10 g氯化钠完全溶解于90 g水中，得到100 g氯化钠溶液 C. 3 mL水完全电解可生成2 mL 氢气和1 mL氧气 D. 1.2 g碳与3.2 g氧气恰好完全反应可生成4.4 g二氧化碳 光能 3. 绿色植物的光合作用为：CO ＋ H O 葡萄糖＋ O ，由此推知葡萄 2 2 叶绿体 2 糖（ ）。 A.一定含碳、氢、氧元素 B.一定含碳、氢元素，不含氧元素 C.一定含碳、氢元素，可能含氧元素 D.无法确定 129化学 九年级上册 4. 已知反应 A ＋ B C ＋ D，且 A 与 B 参加反应的质量比为 4 ： 3，若反 应后生成C和D共2.8 g，则消耗的反应物B的质量为（ ）。 A. 1.2 g B. 1.6 g C. 0.3 g D. 0.9 g 5.红磷在氧气中燃烧后生成五氧化二磷，文字表达式是： 点燃 磷 + 氧气 五氧化二磷 （P） （O ） （P O ） 2 2 5 据此，下列说法中正确的是（ ）。 ①该反应属于化合反应 ②生成物是氧化物 ③反应遵守质量守恒定律 ④反应前后分子和原子种类都不变 ⑤分子在化学变化中可以再分，而原子 不能再分 A.①②③⑤ B.①②④⑤ C.①③④⑤ D.①②③④⑤ 6. 科学家模仿光合作用，利用太阳能制造化学燃料。下图为 CO 光催化转化 2 为CH 的微观示意图，下列说法正确的是（ ）。 4 —氢原子 催化剂 ＋ ＋ —氧原子 光 —碳原子 甲 乙 丙 丁 A.反应物都是化合物 B.该反应属于分解反应 C.参加反应的甲、乙质量之和等于生成的丙、丁质量之和 D.反应前后原子的数目会发生改变 7. 实验证明，34 g 过氧化氢完全分解生成 16 g 氧气和 18 g 水，请从宏观和微 观的角度分析，该反应前后： （1）肯定不会改变的是 。 （2）肯定会改变的是 。 8. 有人认为，选用合适的催化剂，通过化学变化可以直接把水变成汽油，从而 缓解能源紧缺问题。你是否赞成这一观点？请结合质量守恒定律，谈谈你的 看法。 130第四单元 化学式与化学方程式 质量关系、比例关 4.3 化学方程式 系的应用 本节聚焦 化学方程式的含义、书写及其计算；质量关系；比例关系 问题探讨 这个化学反应有没 What do these 有一个国际通用的 words mean? 表达方式？ 什么是化学方程式 在前面，我们用文字表示化学反应，例如： 点燃 碳 + 氧气 二氧化碳 这种式子只能表示哪些物质发生反应，生成了什么物质，但不能表示反 应过程的质量关系，而且不简明，不利于国际交流。因此化学家们采用国际通 用的化学式来表示化学反应。例如，上述反应可表示为： 点燃 C + O CO 2 2 这种用化学式表示化学反应的式子，叫作化学方程式（chemical equation），又叫反应方程式，简称反应式。其中，参加反应的物质，叫作反应 物（reactant）；化学反应后产生的物质，叫作生成物（product）。 131化学 九年级上册 化学方程式有什么意义呢？ 首先，从定性视角认识，化学方程式表明了反应物、生成物和反应条件。 例如，上面列出的反应，表示反应物是碳和氧气，生成物是二氧化碳，反应 条件为“点燃”。 其次，从定量视角认识，微观上化学方程式表示了反应中构成各物质的 微观粒子间的数量关系，宏观上表示质量关系。仍以上述反应为例： 点燃 C + O CO 2 2 构成各物质的微观粒子： 两个氧原子构成 两个氧原子和一个碳原子构成 一个碳原子 一个氧分子 一个二氧化碳分子 相对分子（原子）质量： 12 2×16 12＋2×16 质量关系： 12 ： 32 ： 44 很明显，每 12 份质量的碳与 32 份质量的氧气恰好完全反应，生成 44 份 质量的二氧化碳，这符合质量守恒定律。 因此，化学方程式给我们提供了认识化学反应的多个视角，即从物质变 化、反应条件、定量关系（质量关系、比例关系）等角度进行认识。 讨论与交流 >>> 链接 ①根据电解水的化学方程式： 通电 ◆《 化学》第 2H O 2H ↑+ O ↑，说出该反应式可以表示哪 2 2 2 二单元 2.4 些含义。 [实验2-5 ] ②你认为书写化学方程式的依据是什么？ 水的组成及 变化的探究 怎样书写化学方程式 书写化学方程式要遵循两个原则：一是以科学实验的事实为根据，写出 反应物和生成物的化学式，以及反应条件；二是以质量守恒定律为根据，等号 两边各种原子的种类和数目必须相同。 132第四单元 化学式与化学方程式 现在，请你进行化学方程式的书写练习。 步步骤骤 示示例例 请请练练习习 1.根据实验事实，在左、右 点燃 点燃 磷+ 氧气 五氧化二磷 铝+ 氧气 氧化铝 两边分别写反应物和生成 P + O P O 物的化学式。 2 2 5 2.根据质量守恒定律进行 配平，即在有关化学式前配 上适当的化学计量数，使反 4P + 5O 2P O 2 2 5 应前后各元素的原子个数 相等。 3.标明反应条件和生成物 点燃 4P + 5O 2P O 状态。 2 2 5 要保证所写的化学方程式遵循质量守恒定律，关键在于掌握正确的配平 方法。图4.3-1为你介绍常见的最小公倍数法。 在线学习 左边写反应物化学式，右边写生成物化学式 轻松学习化学方程式 P + O P O 2 2 5 ◆ 将化学物质的名称制作成 配平 化学纸牌（如图4.3-2）， 通过物质之间的反应， 4P + 5O 2P O 2 2 5 可以让你轻松学习化学 标明反应条件 方程式。一边游戏，一 点燃 4P + 5O 2P O 2 2 5 边记忆化学方程式，很 说明：右边是5个O原子，左边是2个O原子，最小公倍数是 方便，也很有效。你想 10。故PO 前配2，O 前配5，因而P前配4。 试试吗？请你上网搜索 2 5 2 图图44..33--11 化化学学方方程程式式的的配配平平 相关教程，体验化学游 另外，在第三个步骤中，如果反应物中没有 戏学习的魅力。 气体，而生成物有气体，则后者用“↑”号标明； 溶液中的反应，如果反应物中没有难溶物质，而 在生成物中有沉淀，则后者用“↓”号标明。例如： △ 2KMnO K MnO + MnO + O ↑ 4 2 4 2 2 图 图44..33--22 用用于于学学习习化化学学 2NaOH + CuSO Na SO + Cu(OH) ↓ 方方程程式式的的化化学学纸纸牌牌 4 2 4 2 133化学 九年级上册 长话短说 化学方程式是用化学式表示化学反应的式子，可以表示反应中的质 量关系、比例关系。 书写时要根据事实并注意配平，适当标明反应条件和生成物状态。 表表44--22 化化学学方方程程式式所所用用符符号号 符符号号 ＋＋ △△ ↑↑ ↓↓ 意意义义 与、和或跟 反应生成 加热 该生成物是气体 该生成物是沉淀 检查站 1. 写出 KClO 在 MnO 催化下加热分解成 KCl 和 O 的化学方程式： 3 2 2 。 2. 在化学方程式 2XY ＋ Y 2Z 中，代号 Z 的化学式是（ ）。 2 2 A. XY B. XY C. X Y D. XY 2 2 3 怎样根据化学方程式进行计算 既然化学方程式不仅能表明反应物的质量总和与生成物质量总和相等的 规律，而且还能表示各反应物与生成物之间的质量关系，你便可以根据化学方 程式进行一系列的化学计算，从质量关系与比例关系的角度探究化学变化。例 如，计算投入一定质量的原料（反应物），可以生产多少产品（生成物），或反 过来计算要生产一定质量的产品，应投放多少原料等。值得注意的是，按化学 方程式的反应物或生成物进行计算时都必须是纯净物的质量。 1.根据反应物的质量求生成物的质量 例 1 在实验室中，将含有 13.6 g 过氧化氢的溶液与少量二氧化锰混合， 求过氧化氢完全分解生成的氧气质量是多少。 134第四单元 化学式与化学方程式 解题步骤 书写格式 （1）设未知量 解：设生成氧气的质量为 x。 MnO （2）确定根据，即写出化学方程式 2H O 2 2H O＋O ↑ 2 2 2 2 （3）找相关量，即列出与计算相关的量 2×34 32 13.6 g x 2×34 13 .6 g ＝ （4）列比例式 32 x 32×13.6 g x＝ ＝6.4 g （5）求未知量 2×34 （6）回答问题 答：可生成6.4 g氧气。 2.根据生成物的质量求反应物的质量 例 2 用加热氯酸钾与少量二氧化锰混合物的方法，制得氧气 9.6 g，求 被分解的氯酸钾的质量是多少。 解题步骤 练习解答 （1）设未知量 （2）写反应式 （3）找相关量 （4）列比例式 （5）求未知量 （6）回答问题 3.反应物（或生成物）之间质量互求 例3 工业上高温煅烧石灰石（按 CaCO 纯净物计算），可制得生石灰（按 3 CaO 纯净物计算），同时会产生大量的二氧化碳。试计算每制得 100 t 氧化钙 的同时会产生二氧化碳多少吨。 135化学 九年级上册 解题步骤 练习解答 （1）设未知量 （2）写反应式 （3）找相关量 （4）列比例式 （5）求未知量 （6）回答问题 4.3 习 题 点燃 1.下列关于化学方程式4Al＋3O 2Al O 的叙述中，正确的是（ ）。 2 2 3 A.读作铝加氧气等于氧化铝 B.表示氧化铝分解生成铝和氧气 C.表示4个铝和3个氧气在点燃的条件下生成2个氧化铝 D. 表 示每 108 份质量的铝恰好与 96 份质量的氧气完全反应，生成 204 份质 量的氧化铝 2.下列化学方程式书写正确的是（ ）。 点燃 燃烧 A. C＋O CO B. Mg ＋O MgO 2 2 2 2 加热 C. S＋O ↑ SO ↑ D. 4Fe ＋3O 2Fe O 2 2 2 2 3 3. 长征二号 F 遥十四运载火箭使用四氧化二氮（N O ）和偏二甲肼（C H N ） 2 4 2 8 2 点燃 作推进剂，有关反应的化学方程式为 C H N ＋ 2N O 2CO ＋ 3X ＋ 2 8 2 2 4 2 4H O，X的化学式是 。 2 4.配平下列化学方程式。 （1）P＋O P O （2）P O ＋H O H PO 2 2 5 2 5 2 3 4 高温 点燃 （3）C＋CO CO （4）CH OH＋O CO ＋H O 2 3 2 2 2 5.写出下列反应的化学方程式，计算反应中各物质的质量比。 （1）氢气在氧气中燃烧，生成水。 （2）氧化汞受热分解生成汞和氧气。 （3）氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液反应，生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠溶液。 136第四单元 化学式与化学方程式 6. 2021 年 9 月，我国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的人工合成。其过程 为：在催化剂的作用下，将二氧化碳和氢气转化为甲醇（CH OH）和水， 3 再经过复杂的反应将甲醇转化为淀粉。若制取 1.6 kg 甲醇，需要多少千克 二氧化碳？ 7. 大量植树造林是缓解气候变暖的有效方法，若一棵树一天能吸收12 kg 的二 氧化碳，那么一棵树一年（按 365 天计算）可吸收多少吨含碳质量分数为 80%的煤完全燃烧生成的二氧化碳？ 8. 学校实验室要购买高锰酸钾完成氧气的制取与性质实验。有300 名学生参 加该实验，每组 2 人且需制取 4 瓶氧气（集气瓶容积为 500 mL）。请你帮助 实验员完成下列购买高锰酸钾的预算单，并写出计算过程。（氧气的密度为 1.43 g•L－1） 药药品品名名称称 单单价价//（（元元 ••kkgg－－11）） 购购买买数数量量// kkgg 总总价价//元元 高锰酸钾 330 精要回放 定性 物质A＋物质B 物质C＋物质D 宏 观 反应物的总质量 生成物的总质量 质量守恒定律 MnO 微 认 2 ＋ 观 依 表 识 据 示 化 学 MnO 符 反 2H O 2 2H O ＋ O ↑ 号 化学方程式 应 2 2 2 2 的 角 化学计量数比 2 ： 2 ： 1 化学式 化合价 度 化学计量数 × 定量 2×34 2×18 1×32 相对分子质量 相对分子 质量 质量比 17 ： 9 ： 8 137化学 九年级上册 练习题（四） 一、基础性练习 1. 臭氧是由氧元素组成的一种单质，每个分子中含有 3 个原子，下列化学 式能表示3个臭氧分子的是（ ）。 A. O B. 3O C. O3＋ D. 3O 3 3 2.下列各组含氯物质中，氯元素化合价相同的一组是（ ）。 A. Cl HCl B. NaCl HClO 2 C. ClO NaClO D. KClO Ca(ClO ) 2 2 3 3 2 3. 前面学习了几种用化学原理制氧气的方法，这些方法用化学方程式表示 如下，正确的是（ ）。 MnO A. H O 2 H O＋O ↑ 2 2 2 2 B. 2KMnO K MnO ＋MnO ＋O ↑ 4 2 4 2 2 MnO 2 C. 2KClO 2KCl＋3O ↑ 3 △ 2 通电 D. 2H O 2H ＋O 2 2 2 4. 2021 年 12 月 9 日，“天宫课堂”第一课 主要成分 上，太空教师王亚平做了一个有趣的实 维生素C（C H O ） 6 8 6 验：把泡腾片放进水球中，产生了许多欢 碳酸氢钠（NaHCO ） 3 柠檬酸（C H O ） 乐的小气泡。如图是有关“泡腾片”成分 6 8 7 的相关信息，则实验中产生的气体不可能 是（ ）。 A. N B. CO C. O D. CH 2 2 2 4 5.化学研究小组为探究口罩中熔喷布的元素组成，将4.2 g该熔喷布在氧气 中完全燃烧，生成5.4 g水和13.2 g二氧化碳，由此推知熔喷布（ ）。 A.一定含碳、氢、氧元素 B.一定含碳、氢元素，不含氧元素 C.一定含碳、氢元素，可能含氧元素 D.无法确定 138第四单元 化学式与化学方程式 6.根据前面所学内容，写出下列反应的化学方程式。 （1）为延长白炽灯的使用寿命，灯泡内常放入极少量的红磷： 。 （2）燃放含硫黄的烟花爆竹时，会产生一种刺激性的气味： 。 （3）点燃木炭为烧烤做准备： 。 （4）照明弹发出强光是因为镁粉被点燃，在空气中燃烧： 。 （5）某金属在氧气中燃烧，现象为剧烈燃烧，火星四射： 。 （6）液体加固体在常温下制氧气： 。 （7）用某白色固体制氧气： 。 （8）用某紫黑色固体制氧气： 。 点燃 7. 某有机物燃烧的化学方程式是 2C H ＋ 5O 4CO ＋ yH O，则 x y 2 2 2 x＝ ，y＝ 。 8.某实验室需用氧气做实验，现将26.5 g氯酸钾与3.5 g二氧化锰的混合物 加热一定时间后，冷却称量剩余固体为20.4 g，请回答： （1）制得氧气质量为 g。 （2）剩余固体中存在哪些物质？各为多少？ 二、拓展性练习 9. 2022 年 4 月 16 日，神舟十三号载人飞船成功返回地面，圆满完成任务。 氧气、水、食物等是维持航天员在空间站生存的必需物质。为提高物质 的利用率，目前空间站通过以下途径实现物质循环利用。 甲烷 二氧化碳 （CH） 4 水蒸气 ① 呼出 气体 部分冷凝 一定条件 氢气 电解 航天员 水 尿液净化 氢燃料电池 氧气 139化学 九年级上册 （1）由图可知，目前空间站通过物质循环获得水的途径共有 条。其 中氢燃料电池提供水的反应的化学方程式为 ，同 时将 能转化为 能，为飞船提供能量。 （2）空间站获得氧气的原理是 （用化学方程式表示）。 （3）“萨巴蒂尔反应器”可以将核心舱内水电解产生的氢气和航天员呼出 的二氧化碳，在一定条件下转化为甲烷和水，如图中反应①所示。据测 算，正常情况下一位航天员一天呼出的二氧化碳质量约为 1.1 kg，若这 些二氧化碳全部与氢气反应，则可生成多少千克水？ 10. 某同学把 1.8 g 不纯的过氧化钙样品（杂质不与水反应）加入盛有足量 水的烧杯中，发生了反应：2CaO ＋ 2H O 2Ca(OH) ＋ O ↑， 2 2 2 2 完全反应后，生成了0.224 L氧气（密度为1.43 g· L－1）。请计算： （1）生成氧气的质量（精确到0.01 g）。 （2）该样品中过氧化钙的质量分数。 11. 19 世纪末，人们已经知道将食盐水电解可制得氢氧化钠、氯气和氢 气，这种方法可制得很纯的氢氧化钠，反应的化学方程式为 2NaCl ＋ 通电 2H O 2NaOH ＋ Cl ↑＋ H ↑；所得的 H 和 Cl 可以用于制造用 2 2 2 2 2 点燃 途广泛的HCl：Cl ＋H 2HCl。 2 2 请回答下列问题。 （1）从理论上计算，1 170 kg 食盐（按 NaCl 的纯物质计算）能生产氢 氧化钠、氯气和氢气各多少千克？ （2）利用（1）中所得的氯气和氢气能否制得 730 kg 氯化氢？不用化 学方程式也能直接准确地算出来，为什么？ 三、实践性练习 12. 利用生活中的物品组装反应装置，利用小苏打和白醋的反应证明质量守 恒定律，并将你的实验过程录制成视频与同学分享。 140第第五五单单元元 燃料与二氧化碳 5.1 氢气 142 绿绿色色环环保保理理念念 ........................................ 最轻的气体 142 .................................... 最洁净的燃料 143 ........................................ 理想的燃料 144 5.2 碳 146 性性质质决决定定用用途途 ............................ 多种多样的碳单质 147 ................................ 碳燃烧生成什么 149 5.3 二氧化碳 152 实实验验室室制制取取气气体体的的方方法法 ........................ 二氧化碳有什么性质 153 ................ 实验室怎样制取二氧化碳 155 二氧化碳对人类生活和环境有何影响 ............................................................ 160 ................ 自然界的碳循环和氧循环 162 5.4 化石燃料 166 资资源源的的综综合合利利用用 ................................ 什么是化石燃料 166 ............ 化石燃料燃烧对环境的影响 168 ........................ 化石燃料的综合利用 168化学 九年级上册 早在几十万年前，人类的祖先就开始利用燃料的燃烧来取暖和获得熟食。 从古至今，燃料都与我们的生活及社会发展密切相关。那么，常见的燃料有哪 些呢？它们各有什么特点呢？ 5.1 氢气 绿色环保理念 本节聚焦 氢气的性质；氢气的燃烧；绿色环保理念 问题探讨 你知道吗？氢气在我们的日常生活中很少用作燃 料，2022 年北京冬奥会主火炬（如图 5.1-1）使用氢 气作燃料是因为它有什么独特的优点呢？ 图 图55..11--11 北北京京冬冬奥奥会会主主火火炬炬 氢气究竟有哪些特别的性质呢？ 请你观察一个有 趣的实验。 观察活动 >>> 目的 知道氢气的性质。 【实验 5-1】 操操作作 现现象象 性性质质推推断断 用氢气流吹肥皂泡 用燃着的木条点燃肥皂泡 最轻的气体 从氢气肥皂泡迅速上升的现象（如图 5.1-2），便 知道氢气（hydrogen）是一种密度比空气小的气体。 经过科学实验的测定，已知在 25 ℃、101.3 kPa（常 干燥剂 H 2 温常压）下，氢气的密度只有 0.090 g•L–1，是同条件 图图55..11--22 氢氢气气肥肥皂皂泡泡 142第五单元 燃料与二氧化碳 下空气密度的 2/29，氧气密度的 1/16，是物质世界里最轻的气体。氢气无色、 无气味、难溶于水，常压下，温度降至－253 ℃时，变成无色液体，进一步降 至－259 ℃时，变成雪花状的白色固体。 最洁净的燃料 用燃着的木条接触氢气肥皂泡时，会发现它可以着火燃烧，这说明氢气 是一种可燃气体。那么，氢气的燃烧产物是什么呢？ 观察活动 >>> 目的 观察氢气的燃烧现象。 【实验5-2】在带尖嘴的金属导管口点燃纯净的 4 4 氢气（如图5.1-3），观察火焰的颜色。把一个冷而 干燥的烧杯罩在火焰上方，观察现象。 氢气在空气中燃烧，火焰为 色；罩在 火焰上方的烧杯内壁上有 ；手触烧杯，感 觉 。 图图55..11--33 氢氢气气燃燃烧烧 氢气在空气中燃烧，实际上是与空气中的氧 气发生反应，生成水并放出热量。因此，氢气是 链接 不产生污染物的洁净燃料。 ◆《 化学》第二单元2.4 点燃 [实验2-5 ]水的组成 2H + O 2H O 2 2 2 及变化的探究 通过这个实验，你对水的元素组成有哪些再 认识？ 为什么在进行点燃氢气的实验时，要强调氢气必须纯净呢？这样做的目 4 4 的是什么？请再观察一个有趣的爆鸣实验。 观察活动 >>> 目的 知道氢气与空气混合后遇明火易发生爆炸，从而明确可燃性气体的 安全使用方法。 143化学 九年级上册 【实验 5-3】如图 5.1-4，取一个无盖、底部 钻一小孔的塑料（纸）杯，用纸团堵住小孔，杯 口朝下，通入氢气，使杯中的气体为氢气和空气 的混合气。在安全的地方，去掉堵孔纸团，用燃 H 2 着的木条在小孔处点火（为安全起见，点火时人 图 图55..11--44 点点燃燃氢氢气气和和空空气气的的 要离远一些），观察到的现象是 混混合合物物 。 链接 原来，氢气是易爆气体，具有相当宽的爆炸 极限（体积分数：4%~74%）。因此，在使用氢气时， ◆《 化学》第三单元3.3 爆炸与防爆安全 要特别注意安全。点燃氢气前，一定要验纯。 观察活动 >>> 目的 学习氢气验纯的方法。 【实验5-4】如图 5.1-5，用拇指堵住收集了氢 气的小试管的管口，使试管口稍向下倾斜，接近 酒精灯火焰，再移开拇指点火。若听到尖锐的爆 鸣声，表明氢气不纯，用拇指按住试管口一会儿， 使氢气燃烧的火焰熄灭，再收集氢气，重复上述操 a b 作。若听到轻微的“噗”声，说明氢气已纯净。 图图55..11--55 氢氢气气验验纯纯 理想的燃料 氢气燃烧时，能与空气中的氧气化合生成水，同时放出大量的热。这 热量有多大呢？据测定，氢气的热值为 1.4×105 kJ•kg－1，而汽油的热值为 4.6×104 kJ•kg－1（请计算：氢气的热值为汽油的多少倍）。此外，氢气可以通 过水分解得到，原料易得。由此可见，氢气的确是难能可贵的既洁净又高能的 理想燃料。 144第五单元 燃料与二氧化碳 在国家加快绿色发展、大力支持新能源建设方针的推动下，我国在氢气 制造、贮存、运输、应用等方面，已取得重大突破，氢能源在许多领域的应用 正在迅速发展。液氢早已应用于火箭、导弹和航天飞机等领域，近年来氢燃料 在汽车、奥运火炬等方面也得到了应用，充分体现了绿色环保理念。 长话短说 1.氢气有可燃性，点燃氢气前要验纯。 2.氢气燃烧的热值高，产物是水，因此氢气是高能和洁净的理想燃料。 5.1 习 题 1. 点燃氢气必须验纯的原因是（ ）。 A. 氢气的着火点很低 B. 氢气燃烧时会产生大量的热 C. 氢气点燃后产生的水蒸气体积比氢气大 D. 氢气与空气混合后，若其含量在爆炸极限范围内，点燃会发生爆炸 2. 在通常状况下，不能用于鉴别氢气和氧气的方法是（ ）。 A. 分别吹肥皂泡 B. 分别将燃着的木条接触气体 C. 分别将带火星的木条伸入气体 D. 分别观察颜色、状态、气味 3. 氢气是一种理想新能源，但目前还没有得到普遍应用，主要原因是（ ）。 A. 水资源受到严重污染 B. 制备氢气耗能大、成本高 C. 氢气燃烧的产物对环境有影响 D. 燃烧时产生的热量低于同质量其他燃料 4. 2021 和2022年，我国使用长征五号B运载火箭，在海南文昌航天发射场先 后成功发射天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱。长征五号 B 运载火箭 使用了液氢液氧发动机，以液氢为燃料。关于这种燃料，下列说法不合理的 145化学 九年级上册 是（ ）。 A. 不产生污染 B. 燃烧时火焰是红色的 C. 产生相同的热量和推力需要的质量更小 D. 我国在氢气制造、贮存、运输、应用等方面，已取得重大突破 5. 氢燃料电池汽车通过巧妙的设计，使反应2H + O ══2H O不需点燃即可 2 2 2 进行，将化学能转变为电能。下列有关说法正确的是（ ） 。 A. 该反应是吸热反应 B. 氢燃料电池汽车属于绿色环保汽车 C. 2 g 氢气和 1 g 氧气反应生成3 g水 D. 反应前后元素种类和化合价均不变 5.2 碳 性质决定用途 本节聚焦 碳的单质；碳的燃烧；一氧化碳；性质决定用途 碳（carbon）是组成生命的最基本元素（地球上的生物体内都含有碳元素）， 也是给人类社会提供能源和材料的主要元素。许多含碳的物质早就被人类用作 燃料，直到现代，以碳元素为主要成分的天然气（natural gas）、煤（coal）和 石油（petroleum），仍然是人类社会最常用的燃料。 问题探讨 你知道碳燃烧生成 碳有好几种性质差别很大的单质，它 什么吗？ 们的用途和性质有什么关系？ 煤气中毒是怎 么回事？ 146第五单元 燃料与二氧化碳 多种多样的碳单质 碳有多种不同的单质，体现了物质的多样性。 晶莹剔透、价格昂贵的钻石是用金刚石（diamond） 切割而成的。我们从小使用的铅笔，里面的笔芯是 灰黑色的，因为其中含有石墨（graphite）。金刚石 和石墨（如图 5.2-1）这两种外观差别极大的物质 实际上都是碳的单质。 图 图55..22--11 切切割割过过的的金金刚刚石石（（上上）） 下表列出了金刚石和石墨的几种常见用途，你 和和未未经经加加工工的的石石墨墨（（下下）） 能推测出这两种单质有什么不同的特性吗？ 金金刚刚石石和和石石墨墨的的应应用用 特特性性推推断断 玻璃刀的刀头上镶一小粒金刚石，用来切割 玻璃。 干电池 石墨可以作为电极芯（图示为检测石墨电极 芯的导电性）。 电极芯 铅笔芯是用石墨粉和黏土混合制成的。比较 6H和 6B铅笔的软硬性能（提示：6B铅笔 芯含较多石墨粉，6H铅笔芯含较多黏土）。 金刚石无色透明，是自然界中最硬的物质，可以用来做磨料、地质勘探 的钻头和玻璃刀的刀头。金刚石经过切割加工后，折光性强，光彩夺目，还可 以做成贵重的装饰品。 石墨为灰黑色，有金属光泽，质软而滑腻，能导电、导热，耐高温，可 用于制铅笔芯，做高温润滑剂、电极和熔炼金属的坩埚（石墨坩埚）。 人类还用到主要成分为碳单质、内部结构不规则的多种无定形碳 147化学 九年级上册 （amorphous carbon），如焦炭、木炭、活性炭、炭黑等，其中焦炭、木炭是冶 金和生活的常用燃料。这些无定形碳都具有疏松多孔的结构，具有相当强的吸 附能力。活性炭吸附能力较强，可用于防毒口罩的滤毒层、防毒面具的滤毒罐、 净水过滤器的吸附材料，在制糖工业中的白糖脱色工艺、化学合成中的除杂操 作等方面也都有广泛应用。炭黑在常温时非常稳定，是中国文房四宝之“墨” 的主要成分之一。用墨汁所绘的画和书写的字经久不变色。 近几十年来，科学家还先后发现富勒烯、石墨烯等其他碳单质，它们在 材料科学、电子工业等方面有广阔的应用前景。 知识视窗 碳单质的研究进展 金刚石和石墨存在于自然界中，很早就被人类发现和利用。它们内 部碳原子的排列方式不同，因此性质、用途迥异。金刚石中每个碳原 子都与 4 个其他碳原子结合，形成正四面体，进而扩展为牢固的三维结 构（如图 5.2-2a）。石墨中每个碳原子与 3 个其他碳原子结合，从而形 成正六边形，扩展成为二维平面层状结构，层与层之间容易滑动（如 图 5.2-2b）。 1985 年，结构类似于足球的笼状 C 被发现，掀起新型碳单质研究 60 的热潮（如图 5.2-2c）。因为与富勒的薄壳球形建筑相似，C 和 C 、C 60 50 70 等类似碳单质被统称为富勒烯。1991 年发现的碳纳米管可看作是由片 层结构的石墨卷成的无缝中空纳米级圆管（单壁）或多层同轴圆管（多 壁），两端可以由富勒烯半球闭合而成（如图 5.2-2d）。2004 年，科学家 用特殊胶带将石墨层层剥离，得到无色透明的单层石墨，称为石墨烯（如 图 5.2-2e）。石墨烯是目前世界上最薄、最坚韧的纳米材料，导电、导热 性能优异，可用于发展新一代电子元件。我国已成为全球石墨烯研究和 产业化最活跃的国家之一。 石墨炔是由中国化学家在2010年首次合成的，具有不同于石墨的片 层状结构，有多种结构类型，有可能成为电子器件领域最重要的材料（如 图5.2-2f）。 148第五单元 燃料与二氧化碳 a.金刚石 b.石墨 c. C 60 d.碳纳米管（单壁） e.石墨烯 f.一种石墨炔 图图55..22--22 不不同同碳碳单单质质的的结结构构 讨论与交流 >>> 金刚石和石墨的组成、结构和它们的性质有什么关系呢？ 碳燃烧生成什么 我们为什么能确定特性迥然不同的金刚石、石墨等都是由碳元素组成的 单质呢？一个重要的证据是它们的燃烧产物都是碳的氧化物。 其实，在常温条件下，碳单质的化学性质是非常稳定的。中国古代的水 墨画经久不变色就是实证。但在高温条件下，各种碳单质都会发生燃烧。 请回忆，你在实验室里做过的木炭在氧气瓶中燃烧的实验。 碳燃烧时有什么现象？ 。 燃烧的产物是什么？ 。 在氧气供给充分的环境下，碳的燃烧是完全燃烧（complete combustion）， 燃烧产物是二氧化碳，燃烧的热值为3.28×104 kJ•kg–1。 149化学 九年级上册 点燃 链接 C + O CO 2 2 但是，如果氧气供给不足，会有什么不同呢？ ◆《 化学》第三单元3.1 你或许看过新闻报道：冬天，人们在室内烤 [实验3-1 ] 火取暖，由于不注意通风，室内的人不知不觉昏 迷过去，甚至丧失生命，这就是煤气中毒事故。 链接 “罪魁祸首”就是一氧化碳（carbon monoxide） （煤气的主要成分）！ ◆《 生物学》或《科学》 原来，氧气供给不足时，碳的燃烧是不完全 血红蛋白与一氧化碳 燃烧（incomplete combustion），产物是一氧化碳， 1 kg 碳不完全燃烧产生的热量为 9.21×103 kJ，只 1 有碳完全燃烧产生热量的 。 在线学习 3.6 点燃 ◆ 请用“煤气中毒”“一 2C + O （不足） 2CO 2 氧化碳中毒”等关键 此外，在高温条件下，炽热的碳可以使二氧 词，上网搜索有关报 化碳转变为一氧化碳，这是个吸热反应。 道，了解发生中毒事 高温 C + CO 2CO 件的原因、中毒后的 2 一氧化碳是无色、无气味、难溶于水的气体。 主要症状、抢救的注 一氧化碳易燃，燃烧时产生蓝色火焰。 意事项等。 点燃 2CO + O 2CO 2 2 在通风不良的室内，因氧气不足，含碳燃料燃烧时容易产生一氧化碳。 一氧化碳是有毒的气体，它跟血液中血红蛋白结合的能力比氧气强二百多 倍，会使血液失去输氧能力，出现中毒现象。所以，在室内使用含碳燃料时， 要保证有充分的通风措施，确保安全。 讨论与交流 >>> 同学们冬天外出研学，在屋里用炭炉生火取暖 （如图5.2-3）。柯柯在炭炉进风口扇风。悦悦准备关 上窗子，说可以保暖，又放盆水在炉边，说可以防 图 图55..22--33 炭炭炉炉 150第五单元 燃料与二氧化碳 止煤气中毒。烧木炭时在进风口扇风有什么作用？蓝色火焰是直接由炭燃烧产生 的吗？悦悦的做法对吗？ 长话短说 1.物质的性质决定用途，根据物质的用途也可以推知相关的性质。 2. 碳有金刚石、石墨等多种单质。它们组成相同，但结构和性质不 同，具有不同的用途。 3.碳完全燃烧的产物是二氧化碳，不完全燃烧的产物是一氧化碳。 4.一氧化碳和二氧化碳能相互转化。 5.2 习 题 1. 有关金刚石和石墨的下列说法正确的是（ ）。 A. 都很软，可做润滑剂 B. 碳原子的排列方式相同 C. 完全燃烧后的产物都是二氧化碳 D. 都是由碳元素组成的物质，故性质相同 2. 下列说法错误的是（ ）。 A. 璀璨夺目的钻石是由碳原子构成的 B. 长期未用而难开启的锁，可在锁孔中加入少量铅笔芯粉末作润滑剂 C. 铅笔芯主要是用铅和少量炭粉制成的 D. 活性炭可用作防毒面具的滤毒剂 3. 有关碳的燃烧，下列说法错误的是（ ）。 A. 凡是含碳的物质都能燃烧 B. 碳燃烧的产物是氧化物 C. 碳的几种单质都能燃烧 D. 一氧化碳也能燃烧 4. 请从①石墨、②活性炭、③金刚石、④氢气、⑤氧气、⑥炭黑中，选取相应 物质的序号填空。 151化学 九年级上册 （1）最清洁的燃料是 。 （2）用于冰箱除异味的是 。 （3）自然界中最硬的是 。 （4）用于急救病人的气体是 。 （5）可做干电池电极的是 。 （6）做耐高温润滑剂的是 。 （7）做油墨用的是 。 5. 根据含碳物质的演变填答。 （1）分别写出碳的两种氧化物的化学式并标出碳元素的化合价。 ① ； ② 。 （2）写出右图中转化关系的化学方程式。 ① ； 二氧化碳 ① ② ； ③ ； 碳 ③ ④ ④ 。 ② 一氧化碳 实验室制取气体的 5.3 二氧化碳 方法 本节聚焦 二氧化碳的性质和实验室制法；实验室制取气体的方法；自然界中 的碳循环和氧循环 大多数燃料都含有碳元素，含碳燃料在燃烧时都会产生二氧化碳。二氧 化碳对生态环境具有重要影响。 问题探讨 二氧化碳怎样参与自然 二氧化碳为什么 界的碳循环和氧循环？ 可以用来灭火？ 实验室的二氧化碳是怎 么制取的？ 152第五单元 燃料与二氧化碳 二氧化碳有什么性质 通常情况下，二氧化碳（carbon dioxide）是无色、无气味的气体。在加 压和降温条件下，二氧化碳可以转变为液体，还可以进一步凝固为俗称干冰的 白色固体。干冰容易升华，即由固体直接转化为气体，并吸收大量热量。 为了认识二氧化碳还有哪些重要的性质，请你在老师的指导下进行实验 探究。 学生实验探究 >>> 目的 认识二氧化碳的物理性质和化学性质。 ● 实验与证据 【实验5-5】如图 5.3-1，在大烧杯中放置一个铁皮架，架上固定两支 点燃的蜡烛，将一瓶二氧化碳向烧杯内倾倒。 CO 现现象象（（证证据据）） CCOO 性性质质推推断断 2 22 玻璃片 （1） （2） 图图55..33--11 倾倾倒倒二二氧氧化化碳碳 【实验5-6】依次进行以下各步操作： （1） 往集满二氧化碳的软质塑料瓶中注入约 1/3 的蒸馏水，立即旋 紧瓶盖，充分振荡，观察现象。 （2） 取瓶内液体数毫升于试管中，滴加紫色石蕊溶液，振荡，有什么现象？ （3） 再将上述试管加热，又有什么现象？ 步步骤骤 现现象象（（证证据据）） CCOO 性性质质推推断断 22 水 （1） 二氧化碳 153化学 九年级上册 续表 步步骤骤 现现象象（（证证据据）） CCOO 性性质质推推断断 22 （2） （3） 【实验5-7】如图 5.3-2 所示，将注射器中的纯 净二氧化碳气体通入盛有澄清石灰水（氢氧化钙溶 液）的烧杯中，观察现象。 CO 现现象象（（证证据据）） CCOO 性性质质推推断断 2 22 澄清石灰水 图 图55..33--22 往往澄澄清清石石灰灰水水 中中通通入入二二氧氧化化碳碳 ● 解释与结论 通过上述实验活动，可知二氧化碳具有以下性质： 提示信息 1. 密度大于空气，不可燃，且不支持燃烧。 ◆ 紫色石蕊溶液在酸 2. 可溶于水，与水反应生成碳酸（H CO ），使 2 3 性条件下显红色。 紫色石蕊溶液变红。 CO + H O H CO 2 2 2 3 碳酸不稳定，容易发生分解，受热时分解生成 的 CO 气体逸出，溶液又变成紫色。 2 H CO H O + CO ↑ 2 3 2 2 154第五单元 燃料与二氧化碳 3. 与氢氧化钙 [Ca(OH) ] 反应生成白色的碳酸钙（CaCO ）沉淀。 2 3 CO + Ca(OH) CaCO ↓ + H O 2 2 3 2 二氧化碳与澄清石灰水的反应现象明显，常用来检验二氧化碳气体。 ● 表达与交流 请你分析一下，上述实验与证据，哪些与二氧化碳的物理性质有关？哪 些与二氧化碳的化学性质有关？ 实验室怎样制取二氧化碳 碳燃烧可以得到二氧化碳，但是这种方法难以收集到纯净的二氧化碳。 实验室常用稀盐酸与块状大理石或石灰石（主要成分是碳酸钙）在常温下反应 来制取二氧化碳。这个反应的原理，可以用化学方程式表示： CaCO + 2HCl CaCl + H O + CO ↑ 3 2 2 2 这个反应实际上包含了连续发生的两个反应。首先，碳酸钙与盐酸发生 反应： CaCO + 2HCl CaCl + H CO 3 2 2 3 然后，碳酸不稳定，分解产生二氧化碳： H CO H O + CO ↑ 2 3 2 2 碳酸钠、稀硫酸也是实验室中常见的试剂，可以用碳酸钠和稀盐酸或者 是碳酸钙和稀硫酸反应来制取二氧化碳吗？实验室还有粉末状的碳酸钙试剂， 用它来制取二氧化碳，效果会怎么样呢？ 观察活动 >>> 目的 认识实验室制备二氧化碳应选用的试剂。 【实验5-8】如图 5.3-3 所示，在 6 支试管中分别加入相同质量的块状大 理石、碳酸钠、粉末状碳酸钙，再分别加入等量的稀盐酸和稀硫酸，观察 现象并加以比较，分析用什么试剂制备二氧化碳效果最好。 155化学 九年级上册 稀盐酸 稀硫酸 稀盐酸 稀硫酸 稀盐酸 稀硫酸 粉 块 末 状 状 大 碳 碳 理 酸 酸 石 钠 钙 图图55..33--33 不不同同试试剂剂反反应应制制备备二二氧氧化化碳碳 学生实验探究 >>> 目的 学习二氧化碳的实验室制取与检验。 【实验5-9】 ● 提出问题 实验室制取二氧化碳的发生装置和收集装置如何设计？仪器的连接 顺序和实验操作是怎样的？如何进行气体检验？ ● 设计实验 通过制取氧气你已经知道实验室制取气体的装置包括两部分—发 生装置和收集装置，选择什么装置与多种因素有关，对比氧气的制取装 置，请你对二氧化碳制取装置作出假设，填入下表相应栏中。 1. 设计装置 制制取取OO 制制取取CCOO 22 22 原原料料和和状状态态 是是否否加加热热 装装置置选选用用 原原料料和和状状态态 是是否否加加热热 装装置置选选用用 气气体体 KMnO 固体 需加热 固体加热 发发生生 4 装装置置 HO 溶液和 2 2 不需加热 固液常温 MnO 固体 2 密密度度与与空空气气 气气体体 是是否否溶溶于于水水 装装置置选选用用 密密度度与与空空气气比比较较 是是否否溶溶于于水水 装装置置选选用用 比比较较 收收集集 向上排气 装装置置 大于空气 不易溶于水 或排水法 注： 比较某气体的相对分子质量与空气的平均相对分子质量（29），即可判断该气 体与空气密度的相对大小。 156第五单元 燃料与二氧化碳 2. 选择与组装仪器 根据上面的分析，在图 5.3-4 所列仪器中，选择适当的仪器（也可 另选仪器），组装成制取二氧化碳的发生装置和收集装置，你能在下面的 框中画出不同的装置方案图吗？ 试管 集气瓶 锥形瓶 烧杯 广口瓶 酒精灯 水槽 双孔塞 ① ② ③ 量筒 长颈漏斗 漏斗 铁架台 分液漏斗 具塞导管 图图55..33--44 制制气气备备用用仪仪器器 方方案案一一 方方案案二二 方方案案三三 ………… 请思考：图 5.3-4 中哪些仪器在不同组合中均用不到？为什么？ 4 4 4 ● 进行实验 通过你的认真分析，选用最简单的仪器，组装成制取二氧化碳气体 的装置，制取并检验该气体。进行实验要经历以下步骤（如图 5.3-5）： ①检查装置气密性—②加入试剂—③收集气体—④进行验满—⑤检 验气体。每一步骤的具体操作方式应当是怎样的呢？ 157化学 九年级上册 ① ② ③ ④ ⑤ 图图55..33--55 制制取取并并检检验验二二氧氧化化碳碳 ● 反思评价 对比不同的装置方案，评价各自的优缺点，反思有什么可以改进的地方。 ● 撰写实验报告 二氧化碳的制取 姓名： 班级： 日期： 实验目的： 实验原理： 实验用品： 实验装置图： 158第五单元 燃料与二氧化碳 实验记录： 实实验验内内容容与与步步骤骤 现现象象 1.检查装置气密性：将导管伸入水中，手握试管，观察水中导管口的 现象。 2.加入试剂：打开胶塞，按操作要求在试管中加入适量 ， 倒入6 mL ，迅速盖好胶塞。 3.收集气体：将试管固定在 上，用 法收集气体。 4. 进行验满：用 靠近集气瓶口，检验气体是否集满。 5. 检验气体：往集气瓶中滴加适量澄清石灰水。 ● 分析讨论 1. 为什么实验室可以用上面的气体发生装置和收集装置来制取二氧化 碳气体？ 。 2. 为什么可以用步骤 4 的方法检验二氧化碳是否集满？ 。 ● 实验反思 1. 比较实验室制取二氧化碳的发生装置和收集装置与制取氧气的有 何不同。为什么会有不同？ 2. 实验结束后，反思实验前的准备、实验中的小组合作和安全注意 事项、实验后的清洁卫生情况。 思路与方法导引 >>> 实验室制取气体的方法 实验室制取气体须选择合适的试剂，要求保证安全、操作方便、反应速 率适中，并兼顾环保、经济性。制取气体的装置包含气体发生装置和收集装置， 有时还需要气体净化装置和尾气处理装置。各装置中具体仪器的选择需要考虑 反应物的聚集状态（固体或液体）、反应条件（加热或不加热）、气体产物的性 质（比空气重或轻、是否溶于水、是否与水反应、是否有毒或污染空气）等因素。 159化学 九年级上册 选择仪器后，要按照先下后上、先左后右的顺序组装仪器，并检查装置 的气密性。加入试剂时，先加固体试剂，后加液体试剂，最后点燃酒精灯（如 果需要加热的话）。使用排水集气法收集气体时，为防止水倒吸，实验结束 时需要先将气体导管从水中移出，再停止加热。拆卸仪器的顺序一般与组装 顺序相反。 二氧化碳对人类生活和环境有何影响 学习了二氧化碳的物理性质和化学性质之后，就 链接 不难认识二氧化碳与人类生活和环境的密切关系了。 ◆《 生物学》 光合作 二氧化碳用途广泛（如图5.3-6），可以作为化工原 用的反应物和产物 料，用于制造纯碱、化肥等。灭火器产生的二氧化碳可 用于灭火。干冰升华时，吸收大量的热，因此可作为制冷剂，用于食品的保鲜运 输，或者血浆、疫苗等特殊物品的低温运输，也可用于人工增雨。二氧化碳是绿 色植物进行光合作用的基本原料，是保证人类氧气和食物循环供给的重要物质。 适当增加蔬菜种植大棚中二氧化碳的浓度，对提高蔬菜产量具有很大的作用。 化工产品 灭火 人工增雨 光合作用 大棚种植 图图55..33--66 二二氧氧化化碳碳的的广广泛泛用用途途 虽然二氧化碳没有毒性，但它不能供给呼吸，所以人在二氧化碳浓度偏 高的环境中，会感到气闷、头痛乃至窒息死亡。更为严重的问题是，随着全 球经济发展和人口的快速增长，含碳燃料消耗激增，森林遭受破坏，大气中 160第五单元 燃料与二氧化碳 二氧化碳含量持续上升，产生了越来越严重的温室效应，因此导致的以全球 性气候变暖为主要特征的生态危机，已成为人类共同面临的严峻挑战。 我国采取了一系列有力措施推动绿色低碳发展。党的二十大报告提出要 “积极稳妥推进碳达峰碳中和”，为推进“双碳”工作提供了根本遵循，对全 面建设社会主义现代化国家、促进中华民族永续发展和构建人类命运共同体 都具有重要意义。 知识视窗 温室效应、 碳达峰和碳中和 地球近地层大气中的水蒸气或二氧化碳就像温室的玻璃或塑料膜一 样，让阳光可以透过，又能吸收地表的红外线辐射，阻止地表热量向外散 发，起保温的作用，这种自然的温室效应（greenhouse effect）对于生物体 正常活动是必需的。但是，自工业革命以来含碳燃料使用量快速增加，二 氧化碳、甲烷、一氧化二氮（N O）、氟氯代烷（商品名为氟利昂）等温室 2 气体大量排放，增强了温室效应（如图5.3-7）。各种温室气体中，二氧化 碳约占75%，是引起温室效应的主要气体。 地面 地面 大气吸收 大气吸收 太阳辐射 太阳辐射 辐射 辐射 地面吸收 地面吸收 大气逆辐射 大气逆辐射 增强 大气 温室气体增加 图图55..33--77 温温室室效效应应 这种由人类活动引起的温室效应加剧，使地球的气温上升，导致冰 川融化、海平面升高，危及沿海城市；引起气候反常，土地变成沙漠， 生态环境恶化，生物物种减少，人类健康受到损害。 161化学 九年级上册 为了人类共同的福祉，要将碳达峰和碳中和纳入生态文明建设整体 和经济社会发展的全局。碳达峰是指在某一时间点，二氧化碳的排放量 不再增长而达到峰值，其后逐渐减少。碳中和是指在一定时期内，人为 排放的二氧化碳或温室气体总量，通过植树造林和节能减排等方式加以 吸收或抵消，达到相对的零排放。 自然界的碳循环和氧循环 碳元素在自然界中的含量比较少，但含碳的化合物种类却是所有元素中 最多的。地球上的生物都含有碳元素，而碳元素在自然界的生物圈、大气圈、 水圈、岩石圈不断交换，形成碳循环，维持地球上的碳含量守恒。碳在自然界 中的循环变化，对于生态环境有极为重要的意义。二氧化碳含有碳元素和氧元 素，在自然界的碳循环和氧循环中都起到了非常重要的作用。动植物的呼吸、 含碳燃料的燃烧都消耗氧气，产生二氧化碳；绿色植物和水中的藻类则通过光 合作用吸收二氧化碳，放出氧气。 图5.3-8、5.3-9是自然界的氧循环和碳循环示意图，不过碳循环图中演变 线上没有箭头，请你根据已学的知识，在图中演变线上补加箭头，以正确表示 碳循环中各种变化的相互关系，并列出大气中二氧化碳气体产生和消耗的途径。 大气中的O O 2 2 O 2 O O 2 2 燃烧 光合作用 CO O O 陆地植物 2 2 2 HO 2 吸收海水中 光合 的氧气 作用 泥炭 微生物 煤 化石燃料 浮游植物 水中动物 碳酸盐 石油、天然气 沉积 图图55..33--88 自自然然界界的的氧氧循循环环 162第五单元 燃料与二氧化碳 大气中的CO 2 燃烧 光合作用 CO 陆地植物 2 HO 2 光合 作用 微生物 泥炭 煤 化石燃料 浮游植物 水中动物 碳酸盐 石油、天然气 沉积 图图55..33--99 自自然然界界的的碳碳循循环环 大气中CO 产生途径： 2 CO 消耗途径： 2 讨论与交流 >>> 1.空气中的二氧化碳会越来越多，氧气会越来越少吗？ 2. 请同学们组织一次实现双碳目标的主题活动，就它的必要性、可行性、 实施现状展开讨论，并提出具体建议。 长话短说 1.二氧化碳在通常状况下是无色、无气味的气体；密度约为空气的 1.5倍；能溶于水（常温常压下体积比为1 ： 0.76），与水反应生成碳酸； 一般不支持燃烧；能使澄清石灰水变浑浊。 2.实验室常用石灰石或大理石与稀盐酸在常温条件下反应制取二氧 化碳。 3. 二氧化碳在自然界的碳循环和氧循环中都起到了非常重要的作用。 163化学 九年级上册 5.3 习 题 1. 将分别充满以下气体的四支试管倒立在水槽中，试管内水位上升最高的是 （ ）。 A. O B. H C. CO D. CO 2 2 2 2. 常见气体的实验室发生装置或收集装置如图所示，有关说法正确的是（ ）。 a b c d 水 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ A. 装 置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均可作为固液不加热制取气体的发生装置，其中装置Ⅰ 的优点是可以控制反应速率 B. 装 置Ⅳ可作为加热固体制气体的发生装置，试管口略向下倾斜是为了防 止水槽中的水倒吸使试管炸裂 C. 若 用装置Ⅴ收集 CO 或 O ，气体应从 a 端通入，这是因为 CO 和 O 的 2 2 2 2 密度都比空气的大 D. 若 用装置Ⅵ收集 H 或 O ，气体应从 c 端通入，该收集方法的优点是收集 2 2 的气体较纯净 3. 柯柯为制取二氧化碳设计了如图装置，悦悦发现其中有 好几处错误，你也能找到错误之处吗？ 4. 比较二氧化碳和一氧化碳的性质，填写下表。 氧氧化化物物 化化学学式式 能能否否与与水水反反应应生生成成酸酸 能能否否使使澄澄清清石石灰灰水水变变浑浑浊浊 能能否否燃燃烧烧 有有无无毒毒性性 二氧化碳 一氧化碳 5. 请写出实现下列转化的八个反应的 （4） （1） （2） （5） 化学方程式。 C CO CO H CO 2 2 3 （3） （6） （7）（8） CaCO 3 164第五单元 燃料与二氧化碳 （1） ； （2） ； （3） ； （4） ； （5） ； （6） ； （7） ； （8） 。 6. 二氧化碳的物理或化学性质与其功用或危害（序号 A~G）密切相关，请将 有关序号填入表中适当位置，使其与二氧化碳的性质相符。 A. 制冷剂 B. 人工增雨 C. 舞台云雾 D. 二氧化碳灭火器 E. 化肥、化工产品 F. 大棚内做气体肥料 G. 温室效应加剧冰山融化 CCOO 的的性性质质 功功用用或或危危害害 22 干冰升华吸热 与氨水反应生成铵态氮肥 通常条件下CO 不支持燃烧 2 大气中CO 的含量增加，地表热量不易散发 2 绿色植物在阳光照射下，把CO 和HO转化为糖并放出氧气 2 2 7. 作为关心人类命运的负责任大国，我国提出 2060 年前实现碳中和的目标。 请结合已学知识回答以下问题。 （1）转化利用二氧化碳是实现碳中和的重要途径。我国科学家开发了将二氧 化碳转化为淀粉的技术，其中的一步是使二氧化碳与氢气在催化剂作用下转 变为甲醇（CH OH）和水，请写出该步反应的化学方程式： 3 。 （2）实现碳中和需要每一个人的努力，人们生活中的许多做法都能减少大气 中 CO 的含量。请在下表中补充一个能减少大气中 CO 含量的做法，并解 2 2 释原因。 措措施施 能能减减少少大大气气中中CCOO 含含量量的的原原因因 22 ①植树造林 通过光合作用吸收大气中的CO 2 ②节约用电 减少化石燃料燃烧发电向大气中排放的CO 2 ③ 8. 参照图5.3-9的内容，创编一个科学小品：“分子精灵”—二氧化碳飘游记。 165化学 九年级上册 5.4 化石燃料 资源的综合利用 本节聚焦 化石燃料；化石燃料的燃烧对环境的影响；化石燃料的综合利用 人类的活动离不开能源，当今社会，最主要的能源是化石燃料（fossil fuel）。 问题探讨 你家烹饪使用什么燃料？祖父 摩托车、汽车、轮船、飞机等 辈和父辈还用过什么燃料？ 交通工具使用什么燃料？ 你家附近有餐馆、食堂、 西部大开发战略中有 供热锅炉、热电厂、冶炼 “西气东输”工程，其 厂、瓷窑、砖窑吗？它们 中的“气”是指什么呢？ 使用什么燃料？ 什么是化石燃料 上述问题所 地下高温 黑色的“金子” 涉及的燃料有煤、 高压 复杂的有机物与 煤 煤 无机物的混合物 煤油、汽油、柴 油、石油气、天 古代森林植物枯萎 洁净的气体燃料 天然气 然气等，其中石 主要成分为CH（甲烷） 沙泥深埋 4 油气、汽油、煤 高温高压 天然气 海洋 石油 工业的“血液” 油、柴油都来自 水 多种碳氢化合物 石油 石油。人们常说 古代海洋动植物死亡 的混合物 的化石燃料，指 图图55..44--11 化化石石燃燃料料的的形形成成 的就是煤、石油和天然气，它们都是由古代生物的遗骸在地层深处高温、 高压的条件下经过一系列复杂变化而形成的（如图 5.4-1）。 166第五单元 燃料与二氧化碳 化石燃料是古代生物留下来的珍贵遗产，不能再生。我国的煤炭储量 占世界第四位，却是全球最大的煤炭生产国、消费国和进口国。我国煤炭 资源呈现“北多南少”“西多东少”的区域特征，石油和天然气的蕴藏量相 对较少。新中国成立后，我国政府十分重视石油资源的勘探和开发，在以 李四光和王进喜为代表的科学家和产业工人的努力下，建立了大庆、胜利、 中原、塔里木、大港等油田，也开发了渤海油田、东海油田、南海油田等 海上油田。我国早在汉代就开始利用天然气进行盐卤生产活动，是世界上 最早利用天然气的国家。新疆的天然气通过“西气东输”管道向上海输送 （如图 5.4-2），供应沿线各地的工业用气和居民生活用气，取代部分煤炭和 燃油，改善大气环境，提高生 活质量。然而，由于我国化石 燃料的资源有限，而且人口众 多，对燃料的需求量非常大， 相当部分的化石燃料需依靠进 口，因此我们必须特别注意资 源的节约和有效利用。 图图55..44--22 西西气气东东输输 知识视窗 可燃冰 可燃冰是以甲烷为主的天然气与水在高压 低温条件下形成的类冰状结晶物质，分布于深海 或陆域永久冻土中。燃烧 1 m3 的可燃冰，相当 于燃烧 164 m3的天然气所释放的能量。2017 年， 我国在南海北部神狐海域试采可燃冰成功，成为 世界上首个稳定开采这种能源的国家。可燃冰的 图图55..44--33 燃燃烧烧的的可可燃燃冰冰 燃烧（如图 5.4-3）产物为二氧化碳和水： 点燃 CH + 2O CO + 2H O 4 2 2 2 167化学 九年级上册 化石燃料燃烧对环境的影响 化石燃料及其加工的产品，在燃烧过程中会产生各种废气、废渣及余热， 污染、破坏地球的生态环境（如图5.4-4）。 使温室效应加剧 CO 2 酸雨 SO 2 CO 2 C C O O 2 N N O O 2 SO 2 炼铁 煤炉 尾气排放 炉渣固体废物污染 余热污染水源，导致生物死亡 煤的燃烧 图图55..44--44 化化石石燃燃料料燃燃烧烧对对环环境境的的危危害害 天然气主要成分为甲烷，容易完全燃烧，几乎不产生硫氧化物和氮氧化 物，相对于煤和石油制品，对大气的污染较轻，在这个意义上天然气也可称 为“清洁能源”。 导致雾霾等空气污染问题的原因主要是煤的燃烧。煤的燃烧效率低，燃 烧生成多种污染性气体（如 SO 、NO 等），煤灰粉尘会诱发肺病，未燃尽的 2 2 煤还容易导致CO 中毒及火灾。近年来，我国大力开展煤改电工程项目，把以 煤炭为燃料的传统锅炉更换成电锅炉，有效地治理了大气污染。 化石燃料的综合利用 通过前面的学习可知：一方面，化石燃料不能再生，十分宝贵；另一方面， 燃烧化石燃料，不仅造成环境污染，而且造成资源浪费。因此，我们要走可持 续发展的道路，综合利用化石燃料资源。 1.煤的综合利用 将煤隔绝空气加强热称为煤的干馏或焦化，煤的干馏可以得到多种多 样的产品（如图 5.4-5）。焦炉煤气的成分主要有 H 、CH 、CO 等，是一种 2 4 168第五单元 燃料与二氧化碳 较为经济、洁净、燃烧效率高的燃料。此外，煤还可以通过一定的方法转 化成汽油、乙醇和气体燃料。 焦炉煤气（H、CH、CO） 2 4 煤焦油 焦炭 煤 化肥 炸药 油墨 农药 塑料 炼铁 图图55..44--55 煤煤的的干干馏馏产产物物及及其其应应用用 2.石油的综合利用 人们一般不直接用石油做燃料，而是利用其中各组分的沸点不同，加热 蒸馏而分离，称为分馏。分馏得到的各种产品，有的是化工原料，有的是工业 生产、交通运输和人们生活使用的燃料（如图5.4-6）。 石油气 合成橡胶 汽油 塑料 洗涤剂 航空煤油 石 沸 点 油 柴油 由 医药 石油 低 到 制品 合成纤维 炼 润滑油 高 制 重油 石蜡 溶剂（油漆用） 化肥 农药 沥青 防冻剂 图图55..44--66 石石油油分分馏馏的的产产品品 图图55..44--77 石石油油综综合合利利用用的的产产品品 169化学 九年级上册 石油分馏出来的某些成分，经催化、加热分解等化学变化，生成气态的 碳氢化合物，可以进一步制造合成纤维、橡胶、塑料、化肥、农药、溶剂、洗 涤剂、医药制品等各种产品（如图5.4-7）。 长话短说 1.煤、石油、天然气等化石燃料仍然是目前最主要的燃料来源，但 是它们不可再生，而且对生态环境不利，应当逐步减少使用。 2.化石燃料是资源宝库，可以转变成各种各样的生产、生活物品。 5.4 习 题 1. 下列说法错误的是（ ）。 A.化石燃料都含有碳元素 B.化石燃料的燃烧产物都只有CO 和H O 2 2 C.化石燃料燃烧为人类提供能量，也给环境带来污染 D.化石燃料是古代生物遗骸经地层深处高温、高压复杂变化而形成的 2. 下列化石燃料及产品的加工和利用，不属于化学反应的是（ ）。 A. 石油分馏 B. 煤的干馏 C. 天然气燃烧 D. 石油分解 3. 碳和氢元素组成的物质完全燃烧时，碳元素转化成二氧化碳，氢元素转化成 水。管道煤气的主要成分是 H 、CH 和 CO，请书写它们各自完全燃烧的化 2 4 学方程式。 4.由化石能源直接制备的氢气称为灰氢，由化石能源制备且对反应排放的二氧 化碳进行了捕集封存的氢气称为蓝氢，使用可再生能源转化成的电能分解水 制备的氢气称为绿氢。从这三种制氢方式对环境产生的影响角度，解释为什 么北京冬奥会火炬使用蓝氢和绿氢，而没有用价格更便宜的灰氢。 170第五单元 燃料与二氧化碳 5. 下图是碳资源转化与循环利用的示意图。下列说法正确的有（ ）。（多 选题） CO 2 ⑥ ⑤ ④ ① ② 燃料及化工产品 ⑦ ③ 煤、石油等 秸秆等 化石能源 生物质 A. 环 节①表示化石能源的直接燃烧，该做法会引发酸雨等环境问题 B. 环节②可以表示植物的呼吸作用 C. 利用秸秆生产酒精燃料，属于环节③ D. 环节⑤表示直接燃烧秸秆，该做法对空气质量没有影响 E. 环节①⑤比环节③④⑦更符合“低碳”理念 F. 我国科学家以二氧化碳为原料合成淀粉、甲醇等物质，属于环节⑥ 6. 天然气在很多地区已取代煤成为家庭的主要燃料。 （1）天然气的主要成分CH 完全燃烧的化学方程式是 。 4 （2）计算1 g CH 完全燃烧产生CO 的质量（精确到0.01 g)，填入下表中。 4 2 （3）从下表数据分析，与煤相比，用天然气作燃料的优点是 。 物物质质 11 gg物物质质完完全全燃燃烧烧产产生生CCOO 的的质质量量 11 gg物物质质完完全全燃燃烧烧放放出出的的热热量量 22 CH （ ） 56 kJ 4 C 3.67 g 33 kJ 171化学 九年级上册 精要回放 无色、无气味、最轻的气体，难溶于水 氢气 点燃 可燃性，洁净高能燃料：2H ＋O 2H O 2 2 2 石墨、金刚石、石墨烯、富勒烯、石墨炔 点燃 碳单质 完全燃烧： C＋O CO 2 2 点燃 燃 不完全燃烧：2C＋O 2CO 2 料 与 二氧化碳是无色、无气味、密度大于空气的气体，可溶于水： 二 氧 CO ＋H O H CO 2 2 2 3 化 碳 与石灰水反应：CO ＋Ca(OH) CaCO ↓＋H O 2 2 3 2 碳的氧化物 CO 制备：CaCO ＋2HCl CaCl ＋H O＋CO ↑ 2 3 2 2 2 一氧化碳是有毒、无色、无气味、难溶于水的气体，有可燃性： 点燃 2CO＋O 2CO 2 2 煤、石油、天然气，综合利用 化石燃料 化石燃料的燃烧对环境、气候的影响 练习题（五） 一、基础性练习 1. 下列物质与空气混合，接触到明火，有发生爆炸危险的是（ ）。 ①氢气 ②汽油蒸气 ③面粉尘 ④棉尘 ⑤天然气 A. ① B. ①②⑤ C. ①②③⑤ D. ①②③④⑤ 2. 煤如果不完全燃烧，则排放出的有毒气体是（ ）。 A. SO B. CO 2 C. SO 和CO D. CO 和CO 2 2 172第五单元 燃料与二氧化碳 3. 下列有关二氧化碳的说法中，正确的是（ ）。 A. 干冰用于人工降雨 B. 二氧化碳气体通入紫色石蕊溶液中，溶液变蓝 C. 用块状石灰石和稀硫酸迅速制备大量二氧化碳 D. 将燃着的木条伸入集气瓶中，火焰立即熄灭，证明瓶内气体是二氧化碳 4. 用下列方法鉴别二氧化碳和氢气，其中不可取的是（ ）。 A. 分别检验气体的可燃性 B. 分别通入澄清石灰水中 C. 分别填充气球放飞 D. 观察两种气体的颜色、气味 5. 鉴别CO、O 、CO 三种气体，最简便的方法是（ ）。 2 2 A. 用燃着的木条分别接触导出的气体 B. 将气体分别通入澄清石灰水中 C. 将气体分别通入紫色石蕊溶液中 D. 检验三种气体的溶解性 6. 关于碳循环和氧循环，下列说法不正确的是（ ）。 A. 碳循环和氧循环分别是指二氧化碳和氧气的循环 B. 碳循环和氧循环过程中均发生了化学变化 C. 绿色植物的生长过程，既涉及碳循环，又涉及氧循环 D. 碳循环和氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定 7. 下列物质属于单质的是 ，属于化合物的是 ， 属于混合物的是 。（填序号） ①石油 ②石墨 ③木炭 ④干冰 ⑤可燃冰 ⑥煤气 ⑦甲烷 ⑧煤 ⑨天然气 二、拓展性练习 8. 使用打火机或其他气体燃烧器时，是“先点火，后放气”，还是“先放气， 后点火”？为什么？ 173化学 九年级上册 9. 有一瓶气体，由氢气、二氧化碳、一氧化碳、甲烷中的一种或几种组成。 用它进行以下实验： （1）将该气体通过足量澄清石灰水，未见出现浑浊。 （2）在导管口将该气体点燃，该气体安静燃烧，火焰呈蓝色。用一个冷 而干燥的烧杯罩在火焰上，烧杯壁上出现水珠；把烧杯迅速倒转过来， 注入少量澄清石灰水，石灰水变浑浊。用化学式填空回答问题。 A. 该气体中一定没有 。 B. 该气体的组成可能是(有几种可能就填几种，可不填满)： ① ； ② ； ③ ； ④ 。 10. 根据下列框图简答。 A C O B 2 F 点燃 D E 已知：A、B、C、D、E都由两种元素组成；A、B、C含有同一种元素； A、C、D、E 含有同一种元素；B 是广泛应用的清洁能源；D、E 所含 元素种类相同；F含有A~E的所有元素。 试推断各物质的化学式：A. ，B. ， C. ，D. ，E. ，F. 。 11. 四位同学设计了四套制取和收集二氧化碳的装置。 可上下移动的铜丝 装固体的 铜网兜 A B C D （1）请你对这几套装置进行交流评价。其中可能收集不到二氧化碳气体 174第五单元 燃料与二氧化碳 的装置是 ；能够使反应随时停止和发生的装置是 。（填序号） （2）请填写气体发生和收集装置的选择依据。 发生装置： ；收集装置： 。 12. 欲制备 224 L CO （按标准状况计算，CO 密度为 1.964 g•L－1），至少 2 2 需要多少含杂质20%的石灰石与足量稀盐酸反应？ 13. 同温同压下，相同体积的任何气体含有相同的分子数。请你回答下列 问题。 （1）将同温同压、相同体积的 CO 和 CH 混合，所得混合气体中， 4 碳、氢、氧元素的原子个数比为 ，碳、氢、氧元素的质量比 为 （化成最简整数比）。 （2）“西气东输”工程将我国西部的天然气通过管道输送到东部。原先 使用煤气（主要成分为 CO）的用户在改用天然气（主要成分为CH ）时， 4 需对燃气灶加以改造。 ①请分别写出CO 和CH 完全燃烧的化学方程式： 4 、 。 ②等体积的两种气体， 完全燃烧需要的氧气更多。 ③燃气灶是由灶体、进气管（进 CO 或者 CH ）、进风管（进空气）、开 4 关等部件组成。改造后进风管的直径应当比之前的 。 三、实践性练习 14. 古代人们就发现，木材脱水炭化可以形成木炭，用作燃料、吸附剂等。 唐代诗人白居易曾在《卖炭翁》中记述过“伐薪烧炭南山中”。请进行 如下实践活动。 （1）调查木炭在过去和现在的制造和使用情况。 （2）以火柴梗、牙签或干枯细树枝等为原料，用锡箔包裹，使用家中的 电炉或煤气灶等加热设备自制木炭，并详细记录实验过程。 （3）在空气中分别点燃炭化前后的火柴梗、牙签或干枯细树枝，比较燃 烧情况。 175化学 九年级上册 （4）在两个大小相同的锥形瓶中均加入半瓶水和一滴红墨水，摇匀。在 其中的一瓶溶液中加入几块新制的小木炭，另一瓶溶液中加入和木炭体 积相仿的小石墨块。分别轻轻振荡，观察现象有什么不同，并进行解释。 15. 低碳生活既是一种生活方式，又是一种可持续发展的环保责任。请你设 计一个家庭节能减排、低碳生活方案，并号召你的家庭成员一起从小事 做起，逐步养成环保习惯。 16. 汽水（碳酸饮料）是在饮料中充入二氧化碳做成的，有的人喜欢用它来 消暑解热。请你用家庭和超市常见的食品原料和器材自制汽水。 176附 录 附 录 附录 Ⅰ 相对原子质量表 （按照元素符号的字母次序排列） 元元素素 元元素素 元元素素 相相对对原原子子质质量量 相相对对原原子子质质量量 相相对对原原子子质质量量 符符号号 名名称称 符符号号 名名称称 符符号号 名名称称 Ac 锕 [227] Ge 锗 72.630(8) Po 钋 [209] Ag 银 107.8682(2) H 氢 [1.00784，1.00811] Pr 镨 140.90766(1) Al 铝 26.9815384(3) He 氦 4.002602(2) Pt 铂 195.084(9) Am 镅 [243] Hf 铪 178.486(6) Pu 钚 [244] Ar 氩 [39.792，39.963] Hg 汞 200.592(3) Ra 镭 [226] As 砷 74.921595(6) Ho 钬 164.930329(5) Rb 铷 85.4678(3) At 砹 [210] Hs [269] Re 铼 186.207(1) Au 金 196.966570(4) I 碘 126.90447(3) Rf [267] B 硼 [10.806，10.821] In 铟 114.818(1) Rg [282] Ba 钡 137.327(7) Ir 铱 192.217(2) Rh 铑 102.90549(2) Be 铍 9.0121831(5) K 钾 39.0983(1) Rn 氡 [222] Bh [270] Kr 氪 83.798(2) Ru 钌 101.07(2) Bi 铋 208.98040(1) La 镧 138.90547(7) S 硫 [32.059，32.076] Bk 锫 [247] Li 锂 [6.938，6.997] Sb 锑 121.760(1) Br 溴 [79.901，79.907] Lr 铹 [262] Sc 钪 44.955907(4) C 碳 [12.0096，12.0116] Lu 镥 174.9668(1) Se 硒 78.971(8) Ca 钙 40.078(4) Lv [293] Sg [269] Cd 镉 112.414(4) Mc 镆 [290] Si 硅 [28.084，28.086] Ce 铈 140.116(1) Md 钔 [258] Sm 钐 150.36(2) Cf 锎 [251] Mg 镁 [24.304，24.307] Sn 锡 118.710(7) Cl 氯 [35.446，35.457] Mn 锰 54.938043(2) Sr 锶 87.62(1) Cm 锔 [247] Mo 钼 95.95(1) Ta 钽 180.94788(2) Cn [285] Mt [277] Tb 铽 158.925354(7) Co 钴 58.933194(3) N 氮 [14.00643，14.00728] Tc 锝 [97] Cr 铬 51.9961(6) Na 钠 22. 98976928(2) Te 碲 127.60(3) Cs 铯 132.90545196(6) Nb 铌 92.90637(1) Th 钍 232.0377(4) Cu 铜 63.546(3) Nd 钕 144.242(3) Ti 钛 47.867(1) Db [268] Ne 氖 20.1797(6) Tl 铊 [204.382，204.385] Ds [281] Nh [286] Tm 铥 168.934219(5) Dy 镝 162.500(1) Ni 镍 58.6934(4) Ts [294] Er 铒 167.259(3) No 锘 [259] U 铀 238.02891(3) Es 锿 [252] Np 镎 [237] V 钒 50.9415(1) Eu 铕 151.964(1) O 氧 [15.99903，15.99977] W 钨 183.84(1) F 氟 18.998403162(5) Og [294] Xe 氙 131.293(6) Fe 铁 55.845(2) Os 锇 190.23(3) Y 钇 88.905838(2) Fl [290] P 磷 30.973761998(5) Yb 镱 173.045(10) Fm 镄 [257] Pa 镤 231.03588(1) Zn 锌 65.38(2) Fr 钫 [223] Pb 铅 [206.14，207.94] Zr 锆 91.224(2) Ga 镓 69.723(1) Pd 钯 106.42(1) Gd 钆 157.25(3) Pm 钷 [145] 说明：1.本表引自国际“标准相对原子质量”，以12C＝12为基准。 2.加方括号的为放射性元素的半衰期最长的同位素的质量数。 3.小括号内的数字代表相对原子质量末位数的不确定度。 4. [a，b]表示该元素依据其同位素丰度变化，相对原子质量的数值区间。 177化学 九年级上册 附录 Ⅱ 部分化学名词汉英索引 （Index） B 化学反应 chemical reaction 19 化学方程式 chemical equation 131 爆炸极限 explosion limit 93 化学式 chemical formula 118 不完全燃烧 incomplete combustion 150 化学性质 chemical property 21 C 缓慢氧化 slow oxidation 74 纯净物 pure substance 37 混合物 mixture 37 催化剂 catalyst 83 J D 金刚石 diamond 147 单质 elementary substance 56 K 氮气 nitrogen 35 科学探究 science inquiry 22 电子 electron 45 空气 air 32 E 空气污染 air pollution 37 二氧化碳 carbon dioxide 153 L F 离子 ion 49 反应物 reactant 131 M 分解反应 decomposition reaction 84 煤 coal 146 分子 molecule 42 Q H 氢气 hydrogen 142 核电荷数 nuclear charge number 46 R 化合反应 combination reaction 74 燃烧 combustion 90 化合价 valence 121 S 化合物 compound 56 化石燃料 fossil fuel 166 生成物 product 131 化学变化 chemical change 19 石墨 graphite 147 178附 录 石油 petroleum 146 Y 水 water 96 氧化反应 oxidation reaction 74 水污染 water pollution 98 氧化物 oxide 56 氧气 oxygen 72 T 一氧化碳 carbon monoxide 150 碳 carbon 146 元素 element 52 天然气 natural gas 146 元素符号 element symbol 54 元素周期表 periodic table of W elements 55 完全燃烧 complete combustion 149 原子 atom 44 原子核 atomic nucleus 45 温室效应 greenhouse effect 161 原子结构 atomic structure 45 无定形碳 amorphous carbon 147 Z 物理变化 physical change 17 着火点 fire point 90 物理性质 physical property 21 质量分数 mass fraction 123 X 质量守恒定律 law of conservation of mass 128 稀有气体 rare gas 36 质子 proton 45 相对分子质量 relative molecular mass 123 中子 neutron 45 相对原子质量 relative atomic mass 48 自燃 spontaneous ignition 90 179表期周素元 Ⅲ 录附 0 AI 期周 2 1 eH H 氦 氢 1 6200.4 AⅦ AⅥ AⅤ AⅣ AⅢ 数序子原 62 AⅡ 800.1 eF 01 9 8 7 6 5 号符素元 4 3 eN F O N C B 铁 eB iL 氖 氟 氧 氮 碳 硼 称名文中素元 铍 锂 2 081.02 899.81 999.51 700.41 110.21 18.01 量质子原对相 548.55 2210.9 49.6 81 71 61 51 41 31 21 11 rA lC S P iS lA gM aN 氩 氯 硫 磷 硅 铝 镁 钠 3 BⅡ BⅠ Ⅷ BⅦ BⅥ BⅤ BⅣ BⅢ 59.93 54.53 60.23 479.03 580.82 289.62 503.42 099.22 63 53 43 33 23 13 03 92 82 72 62 52 42 32 22 12 02 91 rK rB eS sA eG aG nZ uC iN oC eF nM rC V iT cS aC K 氪 溴 硒 砷 锗 镓 锌 铜 镍 钴 铁 锰 铬 钒 钛 钪 钙 钾 4 897.38 409.97 179.87 229.47 036.27 327.96 83.56 645.36 396.85 339.85 548.55 839.45 699.15 249.05 768.74 659.44 870.04 890.93 45 35 25 15 05 94 84 74 64 54 44 34 24 14 04 93 83 73 eX I eT bS nS nI dC gA dP hR uR cT oM bN rZ Y rS bR 氙 碘 碲 锑 锡 铟 镉 银 钯 铑 钌 锝 钼 铌 锆 钇 锶 铷 5 92.131 09.621 06.721 67.121 17.811 28.411 14.211 78.701 24.601 19.201 70.101 ]79[ 59.59 609.29 422.19 609.88 26.78 864.58 68 58 48 38 28 18 08 97 87 77 67 57 47 37 27 17—75 65 55 nR tA oP iB bP lT gH uA tP rI sO eR W aT fH aB sC 氡 砹 钋 铋 铅 铊 汞 金 铂 铱 锇 铼 钨 钽 铪 系 镧 钡 铯 6 ]222[ ]012[ ]902[ 89.802 2.702 83.402 95.002 79.691 80.591 22.291 32.091 12.681 48.381 59.081 94.871 33.731 19.231 811 711 611 511 411 311 211 111 011 901 801 701 601 501 401301—98 88 78 gO sT vL cM lF hN nC gR sD tM sH hB gS bD fR aR rF 镆 系 锕 镭 钫 7 ]492[ ]492[ ]392[ ]092[ ]092[ ]682[ ]582[ ]282[ ]182[ ]772[ ]962[ ]072[ ]962[ ]862[ ]762[ ]622[ ]322[ 17 07 96 86 76 66 56 46 36 26 16 06 95 85 75 uL bY mT rE oH yD bT dG uE mS mP dN rP eC aL 镥 镱 铥 铒 钬 镝 铽 钆 铕 钐 钷 钕 镨 铈 镧 素元系镧 79.471 50.371 39.861 62.761 39.461 05.261 39.851 52.751 69.151 63.051 ]541[ 42.441 19.041 21.041 19.831 301 201 101 001 99 89 79 69 59 49 39 29 19 09 98 rL oN dM mF sE fC kB mC mA uP pN U aP hT cA 铹 锘 钔 镄 锿 锎 锫 锔 镅 钚 镎 铀 镤 钍 锕 素元系锕 ]262[ ]952[ ]852[ ]752[ ]252[ ]152[ ]742[ ]742[ ]342[ ]442[ ]732[ 30.832 40.132 40.232 ]722[ 化学 九年级上册 180后 记 《义务教育教科书 化学》包含上、下两册，由中国科学院院士、 北京师范大学教授方维海担任编写顾问，华南师范大学教授钱扬义担 任主编。 本教科书依据教育部《义务教育化学课程标准（2022 年版）》开 展修订，由科学出版社和广东教育出版社组织编写、试教试用及编辑 出版工作。 本教科书的编写团队还包括吴建中、唐云波、袁益娴、莫璇、刘 国豪、郭艳艳、 罗柳珊、朱文蕾、朱庆、刘俊来、刘娜、沈淑鑫。 在教科书的编写和修订过程中，江琳才（原主编）、戢明、刘恒、 姜淼、何冰、尹团结、唐海鹰等专家提供了宝贵的修改意见和专业指 导，对此表示衷心感谢。同时，河南、内蒙古、福建、广东、四川、 陕西、甘肃等地的相关单位在教科书的试教试用工作中给予了大力支 持，在此表达由衷的感激。最后，对所有在教科书编写、出版过程中 付出努力并提供帮助的编审人员、社会同仁、各界朋友，一并表示最 诚挚的谢意！ 我们努力通过多种渠道与本教科书直接或间接引用文献、资料的 作者进行联系，如有未联系到的作者，恳请您致电我们，以便支付稿费。 欢迎使用本教科书的广大师生提出宝贵意见，并通过以下方式与 我们联系，我们将根据各方的反馈意见不断修订，持续推进教科书的 完善、创新和进步。 科科学学出出版版社社联联系系方方式式 电 话：010-64033371、010-64033445 邮 箱：kxbhx@cspm.com.cn 广广东东教教育育出出版版社社联联系系方方式式 电 话：020-87613102 邮 箱：gjs-quality@nfcb.com.cn