1.下列符号各表示什么意义？
（1）H，（2）2H，（3）H2，（4）2H2。
2.在下列式子里各物质名称的下面，分别写出它们的化学式。
（1）氧气+硫→二氧化硫（2）氧化汞→汞+氧气
（3）氧气+磷→五氧化二磷（4）水→氢气+氧气
3.把正确答案的序号填在括号里
（1）四氧化三铁的化学式是 [ ]。
A.4O3Fe B.O4Fe3 C.Fe4O3 D.Fe3O4
（2）NO2 的读法是 [ ]。

A.一氮化二氧 B.二氧化一氮 C.二氧化氮 D.氮氧二
（3）Ca（OH）2 的式量的计算方法是 [ ]。
A.（40+16+1）×2 B.40+（16+1）×2
C.40+16+1×2 D.40×（16+1）×2
4.计算下列物质的式量
（1）氯气（Cl2） （2）氯酸钾（KClO3）
（3）二氧化锰（MnO2） （4）硫酸铵［（NH4）2SO4］
（5）碱式碳酸铜［Cu2（OH）2CO3］
（6）蔗糖（C12H22O11）
5.计算化肥尿素［CO（NH2）2］和硫酸铵[（NH4）2SO4]中氮元素的质量
分数。这两种化肥中，哪种化肥的氮元素的质量分数大？
6.计算磁铁矿（Fe3O4）和赤铁矿（Fe2O3）中铁元素的质量分数。这两种
矿石中，哪种矿石铁元素的质量分数大？

本章小结

一、分子和原子
　　1.分子、原子都是构成物质的微粒。分子是由相同的或不同的原子构成 的。
　　2.分子是保持物质化学性质的一种微粒，在化学反应中可以再分；原子 是化学变化中的最小微粒，原子在化学反应中不能再分。
3.分子和原子的体积和质量都很小。它们的质量分别是以碳 12 原子质量
的 1/12 作标准，相比较所得的相对质量——式量和原子量来表示。
4.构成物质的微粒之间都有间隔，它们都在不断地运动。
二、原子的结构
? ?质子
?原子核?

原子?
?

?中子

?核外电子
核电荷数=质子数=核外电子数
三、物质的简单分类
? ? ?金属
? ?单质?

?纯净物?

?非金属

物质?
?
?混合物

?
?化合物

四、表示物质的符号
　　元素可用元素符号来表示。用元素符号来表示物质组成的式子叫做化学 式。
　　
复习题

1.将正确答案的序号填在括号里
（1）下列物质中， 里存在着氧分子。 [ ] A.二氧化碳 B.空气
C.水 D.氯酸钾
（2）下列说法中， 是正确的。 [ ] A.空气是一种单质
B.空气是一种化合物 C.空气是几种元素的混合物 D.空气是几种单质和几种化合物的混合物
　　（3）在某氮的氧化物里，氮元素与氧元素的质量比为 7∶16，则该氧化 物的化学式为 [ ]。
A.NO B.NO2 C.N2O D.N2O5
2.计算下列物质的式量
（1）氮气（N2） （2）氧化铁（Fe2O3）
（3）氯化铝（AlCl3） （4）硫酸铜（CuSO4）
3.根据二氧化碳的化学式计算：
（1）二氧化碳里碳元素和氧元素的质量比；
（2）二氧化碳里各元素的质量分数；
（3）11 克二氧化碳里含碳多少克；
（4）多少克二氧化碳里含有 6 克碳。
4.从 36 克水中最多能制得多少克氧气？
5.硝酸铵（NH4NO3）和碳酸氢铵（NH4HCO3）这两种化肥中，哪一种氮的
质量分数大？
6.填写下列空白
（1）氧原子核中有 8 个质子，核外有 个电子。
（2）KClO3 中氧的质量分数是 。
（3）10 克 KClO3 加热时最多能放出氧气 克。

第四章 化学方程式


　　在前几章中，谈到物质的化学变化时，常用文字表示。但是，用文字表 示化学反应写起来很麻烦，而且无法表示反应物和生成物的组成，也无法反 映出各物质间的量的关系。
　　在第三章中，我们学习了化学式，是否可以利用化学式来表示物质之间 的化学反应呢？
在这一章中，我们将着重研究这个问题。

第一节 质量守恒定律


　　在学习氧气的化学性质时，我们做了许多实验，如铁在氧气中燃烧、氯 酸钾受热分解等，在实验中观察到了各种反应现象，知道了物质经过化学反 应，可以生成新的物质。但是，并没有涉及反应物与生成物之间的质量问题。 反应物的质量同生成物的质量之间究竟有什么关系呢？反应后物质的总 质量是增加？是减少？还是不变呢？让我们通过下面几个实验来探讨一下这
些问题。
　　［实验 4－1］在底部铺有细沙的锥形瓶中，放入一粒火柴头大小的白 磷。在锥形瓶口的橡皮塞上安装一根玻璃棒,并使玻璃棒能与白磷接触。将锥 形放在托盘天平上用砝码平衡。然后，取下锥皮塞上的玻璃棒放到洒精灯火 焰上灼热后，迅速用橡皮塞将锥形瓶塞紧，并将白磷引燃。待锥形瓶冷却后， 重新放到托盘天平上，观察天平是否平衡。
　　［实验 4－2］把装有无色氢氧化钠溶液的小试管，小心地放入盛有蓝色 硫酸铜溶液的小烧杯中。将小烧杯放到托盘天平上用砝码平衡。取下小烧杯 并将其倾斜，使两种溶液混合，氢氧化钠与硫酸铜反应，生成蓝色沉淀。再 把小烧杯放到托盘天平上，观察天平是否平衡。
从这两个实验的结果可以看出，反应前后天平都是平衡的。这说明反应
前物质的总质量跟反应后物质的总质量相等。 无数实验证明，参加化学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。这个规律就叫做质量守恒定律。
　　为什么物质在发生化学反应前后，各物质的质量总和相等呢？这是因为 化学反应的过程，就是参加反应的各物质（反应物）的原子，重新组合而生 成其它物质（生成物）的过程。也就是说，在一切化学反应中，反应前后原 子的种类没有改变，原子的数目没有增减，原子的质量也没有变化。所以， 化学反应前后各物质的质量总和必然相等。

习 题

1.根据质量守恒定律解释下列问题
（1）氯酸钾受热分解后，剩余固体的质量比原反应物的质量轻。
（2）镁条在空气中燃烧后，生成物的质量比原来镁条的质量增加。
2.判断下列说法是否正确，并将错误的说法改正。
　　（1）因为“质量守恒”，所以氧气跟硫进行化合反应生成的二氧化硫中 一定含有氧气。
　　（2）物质在空气中加热发生反应后，生成物的总质量必然等于反应物的 总质量。
　　（3）细铁丝在氧气中燃烧后，生成物的质量比细铁丝的质量大，因此这 个反应不遵守质量守恒定律。
　　
第二节 化学方程式


　　对于一个化学反应，我们不仅需要知道反应条件、哪些物质参加了反应 和生成了哪些物质，还要知道各物质之间的质量关系。质量守恒定律恰好揭 示了化学反应中的反应物和生成物的质量关系。
　　根据质量守恒定律，我们可以利用物质的化学式来表示具体的化学反 应。这种用化学式来表示化学反应的式子，叫做化学方程式。如木炭在 氧气中燃烧生成二氧化碳，该反应的化学方程式为
C+O2CO2
　　这个式子不仅表明了反应物、生成物和反应条件，同时，通过式量还可 以表示各物质之间的质量关系，即各物质之间的质量比。
C + O2CO2
12∶16×2∶12+16×2
12∶ 32∶44
　　这就是说，每 12 份质量的碳跟 32 份质量的氧气完全反应，能生成 44 份质量的二氧化碳。
书写化学方程式要遵守两个原则：一是必须以客观事实为基础，绝不能
凭空设想，随意臆造事实上不存在的物质和化学反应；二是要遵守质量守恒 定律，“等号”两边各种原子的数目必须相等。
我们以磷在空气中燃烧生成五氧化二磷的反应为例，说明书写化学方程
式的具体步骤。
　　1.写出反应物和生成物的化学式：根据实验事实，在式子的左边写出反 应物的化学式，在式子的右边写出生成物的化学式，如果反应物或生成物不 止一种，就分别用加号把它们连接起来，并在式子左、右两边之间画一条短 线。P+O2—P2O5
　　2.配平化学方程式：书写化学方程式必须遵守质量守恒定律。因此，式 子左、右两边的化学式前面要配上适当的系数①，使得式子左、右两边的每 一种元素的原子总数相等。这个过程叫化学方程式的配平。只有经过配平， 才能使化学方程式反映出在化学反应中各物质的质量关系。配平化学方程式 的方法很多，在这里，只介绍一种比较简单、常用的方法——最小公倍数法。 在上面的式子里，左边的氧原子数是 2，右边的氧原子数是 5，两数的最
小公倍数是 10。因此，在 O2 前面配上系数 5，在 P2O5 前面配上系数 2。
P+5O2—2P2O5
　　式子右边的磷原子数是 4，左边的磷原子数是 1，因此，要在 P 的前面配 上系数 4。
　　　　4P+5O2—2P2O5
式子两边各元素的原子数配平后，把短线改成“等号”。
4P+5O2=2P2O5
［讨论］ 为什么写化学方程式必须遵守质量守量


　　3.注明化学反应发生的条件：化学反应只有在一定条件下才能发生，因 此，需要在化学方程式中注明反应发生的基本条件。如把点燃、加热（常用
　　
“△”号表示）、催化剂等，写在“等号”的上方②。 如果生成物中有气体，在气体物质的化学式右边要注“↑”号；如果生
成物中有固体，在固体物质的化学式右边要注“↓”号。例如：
　　2KClO32KCl+3O2↑ CuSO4+2NaOH=Na2SO4+Cu（OH）2↓③
　　①按照中华人民共和国国家标准 GB 3100～3102-93《量和单位》中的规 定，应为化学计量数，符号为 v。
②如果有两种以上的反应条件一般把加热符号写在“等号”下边。
③这是在溶液中的反应。 但是，如果反应物和生成物中都有气体，气体生成物就不需注“↑”，
同样，如果反应物和生成物中都有固体，固体生成物也不需注“↓”。例如：
S+O2SO2
4P+5O22P2O5

习 题


　　1.在 3Fe+2O2Fe3O4 的反应中， 份质量的铁跟 份质量的 氧气反应，生成 份质量的四氧化三铁。
2.写出下列反应的化学方程式
（1）镁在氧气中燃烧，生成氧化镁
（2）硫在氧气中燃烧，生成二氧化硫
（3）氯酸钾在有催化剂及加热条件下分解，生成氯化钾和氧气。
3.配平下列化学方程式，并计算反应中各物质间的质量比。
（1）HgOHg+O2↑
（2）C2H2+O2CO2+H2O

第三节 根据化学方程式的计算


　　研究物质的化学变化，常要涉及量的计算。例如，用一定量的原料最多 可生产多少产品；生产一定量产品最少需要多少原料等。这些计算都是以化 学方程式为依据进行的。
　　我们知道，化学方程式可以表示化学反应前后物质的变化和质量关系。 根据化学方程式的计算就是从量的方面来研究物质变化的一种方法。
下面，我们用实例来说明根据化学方程式进行计算的步骤和方法。
［例题 1］3 克镁在氧气中充分燃烧，可以生成多少克氧化镁？
［解］（1）设未知量*
设：3 克镁在氧气中充分燃烧可生成氧化镁的质量为 x。
（2）写出化学方程式
2Mg+O22MgO
（3）写出有关物质的式量、已知量和未知量
2Mg+O22MgO
2×24 2（24+16）
=48 80
3 克 x
（4）列比例式，求解
　　根据化学方程式可以得知，每 48 份质量的镁可以生成 80 份质量的氧化 镁，已设 3 克镁可以生成氧化镁的质量为 x，因此，可以列出下式进行求解：
48 3克
?
80 x






（5）简明地写出答案

80×3克
x ?
48
=5 克

答：3 克镁在氧气中充分燃烧可生成氧化镁 5 克。 在实际运算过程中，［例题 1］中的有些文字可以不写，具体格式可参
照［例题 2］的方式。
　　［例题 2］在实验室中分解氯酸钾制取氧气。若制取 19.2 克氧气，需要 氯酸钾多少克？
［解］设：需要氯酸钾的质量为 x。
2KClO32KCl+3O2↑
2（39+35.5+16×3） 3（16×2）
=245 =96
x 19.2 克
245 x
?
96 19.2克
245×19.2克
x ?
96
=49

答：需要氯酸钾 49 克。


习 题

1.填写下列空白
（1）制取 4.8 克氧气，需要氯酸钾 克。
（2）3 克碳在氧气中充分燃烧，可得到 克二氧化碳。
2.15.5 克红磷在氧气中充分燃烧，可生成五氧化二磷多少克？

本章小结


　　从原子和分子的观点来看，化学反应的实质就是反应物分子破裂，所含 各原子重新组合生成新的分子。由于原子的种类、数目和质量没有变化，因 此，在化学反应前后各物质的总质量必然相等。化学方程式可以很明确地表 示出这些内容。
　　化学方程式是重要的化学用语，是学习化学的工具，必须给予足够的重 视。
这一章中的主要内容，可以利用下图联系起来。

复习题

1.填写下列空白
（1）制取 71 克五氧化二磷，需要磷 克，需要氧气 克。
　　（2）加热分解 克氯酸钾所得到氧气的质量与分解 434 克氧化汞所 得到氧气的质量相等。
2.将正确答案的序号填在括号里
（1）下列各叙述中，错误的是 [ ]。 A.化学反应前后，物质的质量总和是一样的 B.化学反应前后，元素的种类是一样的 C.化学反应前后，各种原子的总数是一样的 D.化学反应前后，物质的分子个数是一样的
（2）下列各式中，正确表示硫酸铜跟氢氧化钠反应的化学方程式是
[ ]。
A.CuSO4+2NaOH=Cu（OH）2↓+Na2SO4
B.CuSO4+NaOH=Cu（OH）2↓+Na2SO4
C.CuSO4+2NaOH=Cu（OH）2+Na2SO4↓
D.CuSO4+2NaOH=CuOH+Na2SO4
　　（3）铝在氧气中燃烧生成三氧化二铝。在这个反应中，铝、氧气、三氧 化二铝的质量比是 [ ]。
A.27∶32∶102 B.27∶24∶43
C.4∶3∶2 D.108∶96∶204
（4）3 克镁在足量的氧气中完全燃烧，可得到氧化镁 克。
[ ]
A.10 B.6 C.5 D.12
3.配平下列化学方程式
（1）C2H4+O2CO2+H2O
（2）Fe+CuSO4—FeSO4+Cu
（3）Fe2O3+COFe+CO2
（4）Na2SO4+BaCl2—NaCl+BaSO4↓
4.写出下列各反应的化学方程式
（1）甲烷（CH4）在氧气中燃烧，生成二氧化碳和水
（2）高锰酸钾（KMnO4 ）受热分解为锰酸钾（K2MnO4）、二氧化锰和氧
气。
5.计算下列反应中各物质间的质量比
（1）H2SO4+Fe=FeSO4+H2↑
（2）C2H5OH+3O22CO2+3H2O
（3）NaCl+AgNO3=NaNO3+AgCl↓
（4）CuSO4+2KOH=K2SO4+Cu（OH）2↓
　　6.把干燥、纯净的氯酸钾和二氧化锰的混合物 15.5 克装入大试管中，加 热制取氧气。待反应完全后，将试管冷却、称量，得到 10.7 克固体物质。计
　　
算制得氧气多少克？10.7 克固体物质中含有哪些物质？各多少克？

第五章 水氢


　　我们已经知道，人类须臾离不开空气。对于生命来讲，还有什么物质在 重要性方面可以与空气相比呢？大家很自然会想到水，水对于人类、动物、 植物的生存、发展是密切相关的。在这一章里，我们要学习关于水的一些知 识，并由此引出另一种物质——氢气。
　　
第一节 水是人类宝贵的自然资源


　　我们每天都要喝水，都要用水，但我们熟悉它吗？可能不少人的回答是 肯定的。果真如此吗？下面几个问题是不是每个人都能确切地回答呢？
水属于哪一类物质？它是由哪些元素组成的？ 除了供人饮用之外，水还有别的什么用途吗？ 凡是无色透明的水都能喝吗？ 水是无穷无尽的吗？
这一节以及今后化学课的学习，可以帮助大家解开这些疑团。

一、水在自然界的存在


　　水在地球上分布很广，江河、湖泊和海洋约占地球表面积的 3/4。从太 空观察，地球是一个美丽的、蔚蓝色的星球，难怪有人说把地球称为水球更 合适一些（见封里彩图）。不仅如此，在地层里、大气中以及动植物的体内 都含有大量的水。例如，人体含水约占人体质量的 2/3，鱼体含水达 70％～
80％，某些蔬菜含水甚至达 90％以上。

选 学 水对生物体的重要作用

　　水不仅是动植物体的组成成分，而且在它们的生理活动中，也起着重要 作用。以人为例来说，食物要靠唾液、胃液消化，然后由血浆、组织液、淋 巴液来吸收、运送、处理。水在人体内还起着调节体温、溶解食物、排泄废 物等作用。人体内的水需要不断补充，一个人平均每天要补充（2.5～4）升 水。
植物依靠光合作用制造养料，通过呼吸作用提供能量。在这两种作用过
程中，都有水参加。植物所需的其它养分，也必须溶解在水中才能被吸收并 运输到植物体的各部分。因此，满足植物对水分的需要是植物正常生长的十 分重要的条件。

二、水与工、农业


　　农业生产和工业生产都离不开水。世界上用于农业的淡水占人类消耗淡 水总量的 60％～80％。工业上要用大量水来洗涤、溶解、加热或冷却，并用 水作原料来制造化肥等产品，在动力工业上，水力发电在总发电量中占有一 定比率。在交通运输上，内河及海洋航运发挥了巨大的作用。



三、保护水资源


　　水对于人类生活、工农业生产都具有重要意义。没有水，就不可能有生 机勃勃的地球。很久以来，人们认为水是取之不尽，用之不竭的。这种想法
　　
不仅没有事实根据，而且也是有害的。虽然地球上的总水量很大，但是淡水 资源却不充裕，地面淡水量还不到总水量的 1％，而且分布很不均匀。有的 科学家曾这样预言：“水，不久将成为一个深刻的社会危机。”近年来，我 国许多省、市相继发生缺水的危机。水资源不足，将严重影响经济的发展。 水可以造福人类，但水被污染后却会给人类造成灾难。工业生产中的废
渣 、 废 水 、 废 气 和 生 活 污 水 的 任 意 59 排放；农业生产中施用的农药、化肥随雨水流入河中，都会使水受到污染。 受到污染的水含有这样或那样的毒物或病菌，食用后会使人中毒、致病，甚 至会使人死亡。工农业生产用了被污染的水，常常会降低产品的质量，甚至 损害人类的健康。因此，需要采取各种措施来预防和消除对水源的污染，保 护和改善水质。例如，加强对水质的监测，工业三废要经过处理后再排放。 农业上要合理使用化肥和农药等。
　　随着经济的发展，人口的增长和人民生活水平的提高，水资源短缺和水 被污染的问题日益突出，因此合理地开发利用和保护水资源是一项长期的、 重要的而且十分艰巨的任务。每一个人都应关心水、爱惜水、保护水，树立 起节约用水光荣的好风尚。

习 题


　　1.初三学生的平均体重为（40～50）千克，试计算每人平均含水多少千 克？
2.如果一个水龙头每秒钟滴水 2 滴，平均 20 滴水为 1 毫升，试计算一昼
夜漏水多少。
　　3.观察你家或学校的周围有没有浪费水、污染水的现象，你有什么办法 解决吗？你知道有哪些治理污染有成效的事例吗？
　　
第二节 水的组成


　　水是由哪些元素组成的？它属于纯净物还是混合物？它是单质还是化合 物？
　　纯净的水是没有颜色、没有气味、没有味道的液体。水的凝固点是 0℃， 沸点是 100℃，4℃时密度最大，为 1 克/厘米 3。水结冰时体积膨胀，所以冰 的密度小于水的密度，能浮在水面上。
水是由哪些元素组成的呢？ 为了揭开水的秘密，我们进行如下实验。
　　〔实验 5－1〕在一个盛有水①的水槽中倒立两支盛满水的试管（如图 5-3 所示），接通直流电源，观察电极上和试管内有什么现象发生。


　　我们可以看到，通电后，电极上出现了气泡，通电一段时间以后，两支 试管内都收集了不少的气体。与电源正极相连的试管内的气体体积小，与电 源负极相连的试管内的气体体积大，它们的体积比大约为 1∶2。
通电以后，产生的气体是什么呢？是水蒸气吗？让我们来检验一下。
　　〔实验 5－2〕切断图 5-3 装置的电源，在水下用拇指堵住试管口，把气 体体积小的试管取出，直立后松开拇指，立即把带有火星的木条伸入试管， 观察木条是否燃烧。
用同样的方法取出另一支试管，用火点燃，观察试管内的气体能不能燃
烧。
　　由于试管内气体量很少，这两个实验必须仔细观察才行。我们看到，放 入第一支试管里的带火星的木条燃烧了。根据第二章所学过的知识，可以判 定这种气体是氧气。那么第二支试管里的气体是什么呢？从实验可以看到， 它能够燃烧，出现淡蓝色火焰（如果气体的量很少，可能发生轻微的爆鸣现 象）。这种气体是氢气。
我们从上面的实验知道，水在直流电的作用下，分解成氢气和氧气，这
说明水是由氢、氧两种元素组成的，水是一种化合物。这个反应可用化学方 程式表示如下：
2H2O 2H2↑＋O2↑ 科学研究证明，当水分子分解时，生成了氢原子和氧原子，2 个氢原子
结合成 1 个氢分子，很多氢分子聚集成氢气；2 个氧原子结合成 1 个氧分子，
很多氧分子聚集成氧气。这个实验也验证了第三章学过的这个结论：在化学 反应里，分子可以分成原子，而原子却不能再分。
根据精确的实验测定，每个水分子是由 2 个氢原子
①为了增强水的导电性，可加入少量硫酸或氢氧化钠。
　　图 5-3 通电分解水的简易装置和 1 个氧原子构成的，因而水的化学式是 H2O。
这个反应还可以用图式形象地表示如下：

图 5-4 水分子分解示意图
〔例题〕 实验测得通电分解水时所得到的氢气和氧气的体积比约为 2∶
1，已知在标准状况下氢气的密度是 0.0899 克/升，氧气的密度为 1.429 克/

升。试计算水中氢元素和氧元素的质量比。
〔解〕 通电分解水时所产生的氢气与氧气的质量比 为：0.0899×2∶1.429×1，约等于 1∶8。 答：水中氢元素与氧元素的质量比约为 1∶8。

习 题

1.下列说法是否正确？为什么？
（1）通电分解水时生成氢气和氧气，因此水是由氢气和氧气组成的。
（2）每个水分子由 2 个氢原子和 1 个氧原子构成。
（3）海水是无色透明的，它是一种纯净物。
2.将正确答案的序号填在括号里
（1）纯净的水是 。 [ ] A.没有颜色、没有气味、没有味道的液体
B.单质 C.化合物 D.混合物
（2）水中氢元素和氧元素的质量比为 。 [ ] A.2∶1 B.1∶2 C.1∶16 D.1∶8
（3）通电分解水时，得到了 9.6 克氧气，则同时得到氢气 。
[ ] A.9.6 克 B.19.2 克 C.1.2 克 D.2 克
3.在自然界中，水常以哪几种状态存在？

第三节 氢气的实验室制法


　　在通电分解水的实验中，产生了两种气体，其中之一是氢气。为什么叫 氢气呢？这是由于在相同条件下，体积相等的各种气体中，这种气体最轻， 中文名称为“氢”。
通电分解水能够产生氢气，但这要耗用电能，成本高。工业上常用天然
气〔主要成分是甲烷（CH4）〕或水煤气〔一氧化碳（CO）和氢气（H2）的混
合气体〕等做原料来制备氢气。?

选学 氢气的发现

　　16 世纪中叶到 17 世纪，一些科学家发现了金属跟酸起反应产生一种可 燃性气体，但由于当时科学技术水平很低，人们并不认识它是一种元素的单 质，只把它当成一种可燃性的空气。直到 1766 年英国科学家卡文迪许才确认 氢气跟空气不同，并测定氢气的密度是空气密度的 1/14.38。他在 1781 年又 进一步指出，氢气在空气中燃烧生成水。1783 年拉瓦锡重做了实验，证明水 是氢燃烧以后的唯一产物。1787 年拉瓦锡给它命名为氢（拉丁文原意是成水 元素），并确认它是一种元素。在我国人们原先称之为轻气，后定名为氢。

一、氢气的实验室制法

在实验室里常用锌和稀硫酸反应来制取氢气。
　　〔实验 5－3〕在试管里放几粒锌粒，加 5 毫升稀硫酸，用燃着的木条放 在试管口（图 5-5，Ⅰ），观察发生的现象。等到反应完毕，把试管里的液 体倒入蒸发皿里，小心加热，使液体蒸发（图 5-5，Ⅱ）。冷却后在蒸发皿 里能看到什么物质？

图 5-6 排水法收集氢气


图 5-7 向下排空气法收集氢气 Ⅰ.扭开活塞的情形Ⅱ.关闭活塞的情形


图 5-8 启普发生器 从实验可以看到，锌跟稀硫酸反应放出的气体可以燃烧，这是氢气。试
管里的液体经蒸发，冷却后，蒸发皿里留下的白色固态物质叫做硫酸锌
（ZnSO4）①。这个反应的化学方程式是：
Zn＋H2SO4（稀）=ZnSO4＋H2↑
　　为了收集制得的氢气，可以在试管口上加一个带有导管的橡皮塞，用排 水法收集（如图 5-6），也可以用向下排空气法收集氢气（如图 5-7）。为了 防止氢气向空气中逸散，充满氢气的容器应盖好并把口向下放置。
　　
选学

启普发生器

实验室里制取较多的氢气时常用启普发生器。启普发生器由球形漏斗
（1）、容器（2）和导气管（3）三部分组成（如图 5-8）。最初使用时，把 锌粒由容器（2）上的插导气管的出口加入，稀硫酸由球形漏斗口加入。使用 时扭开导气管活塞，酸液由球形漏斗流到容器（2）的底部，再上升到中部跟 锌粒接触而发生反应，产生的氢气从导气管放出。不用时关闭导气管上的活 塞，容器内氢气压强加大，把酸液压回球形漏斗，使酸液与锌粒脱离接触， 反应即自行停止。使用启普发生器制取氢气十分方便，可以随时使反应发生 或停止。

二、置换反应


　　制取氢气时，还可以用盐酸代替硫酸，也可用镁或铁代替锌。反应中除 生成氢气外，还生成另外一种物质。这几个反应，可以分别用化学方程式表 示如下：
Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑
Mg＋H2SO4（稀）=MgSO4＋H2↑
Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑
　　①硫酸锌晶体是无色的，但在这种实验条件下，只能得到细小的白色粉 末。

让我们来分析这几个反应。这几个反应有一个共同点，都是一种金属（Zn
或 Mg 或 Fe）跟一种化合物（H2SO4 或 HCl）起反应，生成一种单质（H2）和
另一种化合物（ZnSO4 或 MgSO4 或 FeCl2）。这类反应跟以前学过的化合反应
和分解反应不同。这种由一种单质跟一种化合物起反应，生成另一种单质 和另一种化合物的反应叫做置换反应。
硫酸分子里 1 个硫原子和 4 个氧原子结合而成的 SO4 部分，在反应前后
没有变化，只是在反应前跟氢原子结合，反应后跟锌原子（或镁原子）结合。 通常把硫酸分子里的 SO4 部分叫做硫酸根。它在许多化学反应里，作为一个 整体参加反应，好像一个原子一样。这样的原子集团叫做原子团。硝酸钠
（NaNO3）中的硝酸根（NO3），氯酸钾（KClO3）中的氯酸根（ClO3）都是原
子团。
〔讨论〕置换反应和化合反应、分解反应有哪些区别？如果用 A＋B
→AB 表示化合反应，用 AB→A＋B 表示分解反应，那么如何用字母来表 示置换反应？

习题

1.填写下列空白
（1）在实验室中制取氢气时，反应物为 可以用 法收集氢

气，还可以用 用集气瓶暂时贮存氢气时，瓶口应向 放置。
　　（2）置换反应是 的反 应。
2.将正确答案的序号填在括号里
（1）实验室制取氢气时，可选用的试剂是 [ ]。 A.氯酸钾和二氧化锰 B.锌片和稀硫酸
C.空气 D.高锰酸钾
（2）实验室制取氢气时，不需选用的仪器有 [ ]。 A.试管 B.酒精灯
C.带孔橡皮塞 D.导管
　　3.写出下列反应的化学方程式，并指出是分解反应、化合反应还是置换 反应。65
（1）碳＋氧气二氧化碳
（2）铁＋硫酸（稀）→硫酸亚铁＋氢气
（3）氢氧化铜氧化铜＋水
　　4.在实验室中用 3.7 克锌跟足量的盐酸反应，可制得氢气和氯化锌各多 少克？
5.在实验室中需要 5 克氧气进行实验。若用电解水的方法制取这些氧
气，需消耗水多少克？同时可得到氢气多少克？
　　6.用锌和稀硫酸反应制取氢气，如需标准状况下的氢气 1.12 升，至少需 要锌多少克？（标准状况下氢气的密度为 0.0899 克/升）
　　
第四节 气的性质和用途


　　在自然界中，以单质形式存在的氢很少，氢主要存在于化合物中。在水 的成分里，按质量计算，氢约占 11％。一切生物的细胞组织成分里都含有氢 元素。石油、天然气、煤等中也含有氢元素。

选学 宇宙中氢的含量
在临近地面的空气中，氢的含量极少，氢在地壳里的质量分数也不到 1
％。但是，在整个宇宙中，氢是含量最多的一种元素。它广泛存在于星体和 星际的气体中，例如，在太阳周围的气体中，按原子数的比值计算，氢占 80
％多。

一、氢气的性质


　　1.氢气的物理性质在通常状况下，氢气是一种没有颜色、没有气味的气 体。在压强为 101 千帕、温度为-252℃（21K）时，能变成无色液体，在-259
℃（14K）时，能变为雪状固体。它难溶于水。
　　我们已经知道，在相同条件下氢气是密度最小的气体。除了已知可用向 下排空气法收集氢气外，还可以用什么方法证明氢气比同体积的空气轻呢？
〔实验 5-4〕装置如图 5-9 所示。球形干燥管里装*有碱石灰干燥剂。导
管口蘸些肥皂水①，控制氢气流速，吹出肥皂泡。当肥皂泡吹到足够大时， 轻轻摆动导管，让肥皂泡脱离管口，这时可以观察到什么现象？
从上面的实验可以看到，肥皂泡迅速上升。这说明氢气比同体积的空气
轻。根据这一性质，人们常用氢气填充气球（见封面彩图）。在标准状况下，
1 升氢气的质量是 0.0899 克，约是同体积的空气的 1/14。这就是可以用向下 排空气法收集氢气的原因。
2.氢气的化学性质
　　氢气在常温下性质稳定，但在点燃或加热等条件下，能够跟许多物质发 生化学反应。
（1）氢气的可燃性
　　〔实验 5-5〕 在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，观察火焰的颜色。然 后在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯（图 5-10），过一会儿，观察烧杯壁上 有什么现象发生。
　　我们可以看到，纯净的氢气在空气里安静地燃烧，产生淡蓝色的火焰③。 用烧杯罩在火焰的上方时，烧杯壁上有水珠生成，接触烧杯的手能感到发烫。 氢气在空气里燃烧，实际上是氢气跟空气里的氧气发生了化合反应，生
成了水并放出大量的热。这个反应的化学方程式是：
　　　　2H2＋O22H2O
如果氢气不纯，混有空气（或氧气），点燃时会怎样呢？
　　〔实验 5-6〕取一个一端开口，另一端钻有小孔的*纸筒（或塑料筒等）， 用纸团堵住小孔，用向下排空气法收集氢气，使纸筒内充满氢气（图 5-11，
　　
Ⅰ）。把氢气发生装置移开，拿掉堵小孔的纸团，用燃着的木条在小孔处点 火,注意有什么现象发生。（做这个实验时，人要离得远些，注意安全。）

图 5-9 氢气流吹肥皂泡

图 5-10 氢气在空气中燃烧
　　①此实验如果用洗衣粉或洗涤剂溶液代替肥皂水，再加少量甘油，效果 也很好。
②氢气在玻璃导管口燃烧时，火焰常略带黄色。
图 5-11 氢气的燃烧及氢气与空气混合气的爆炸 我们可以看到，刚点燃时，氢气安静地燃烧（图 5-11，Ⅱ），过一小会
儿，突然听到“砰”的一声响，爆炸的气浪把纸筒高高掀起（图 5-11，Ⅲ）。 点燃前，纸筒内是纯净的氢气，拿掉小孔上的纸团后，氢气从小孔逸出， 遇火燃烧。随着氢气的消耗，空气不断从纸筒底部进入筒内，筒内的气体变 成了氢气和空气的混合物。这种混合气体遇火发生了爆炸。让我们思考一下， 同样是氢气跟空气中的氧气发生反应，为什么纯净的氢气能安静地燃烧，而 混合气体却发生爆炸呢？这是因为当纯净的氢气燃烧时，它的分子只在导管 口（或小孔处）跟氧气分子接触并发生反应，那里氢气分子少，接触的氧气 分子也少，所以，产生的热量也小，而且很快就散失在空气中。但在混合气 体里却是大量的氢气分子跟氧气分子充分接触，点燃后二者迅速反应，在极 短的时间内放出大量的热，气体体积在一个受限制的空间内急剧膨胀，就发 生爆炸。这个反应在广口的容器内进行，气体冲出容器，激动空气，只发生 爆鸣，没有什么危险。如果反应在密闭的或容积大而口小的容器内进行，气
体不能排出或来不及排出，就会炸破容器，发生危险。
　　实验测定，空气里如果混入氢气的体积达到总体积的 4％～74.2％，点 燃时就会发生爆炸。这个范围叫做氢气的爆炸极限。实际上，任何可燃气体 或可燃的粉尘如果跟空气充分混合，遇火时都有可能发生爆炸。因此，当可 燃性气体（如氢气、液化石油气、煤气等）发生泄漏时，应杜绝一切火源、 火星，以防发生爆炸。
正是由于这个原因，我们在使用氢气时，要特别注意安全。点燃氢气
前，一定要检验氢气的纯度。
　　〔实验 5-7〕用排水法收集一试管氢气，用拇指堵住，移近火焰，移开 拇指点火（图 5-12），如果听到尖锐的爆鸣声，就表明氢气不纯，需要再收 集，再检验，直到响声很小，才表明氢气已纯净。如果用向下排空气法收集 氢气，经检验不纯而需要再检验时，应该用拇指堵住试管口一会儿，然后再 收集氢气检验纯度，否则会发生危险，为什么①？
（2）氢气跟氧化铜的反应 氢气不但能跟氧单质起反应，而且能跟某些氧化物里的氧起反应。这是
氢气的另一个重要化学性质。现在用氢气跟氧化铜（CuO）的反应为例来说明。
　　〔实验 5-8〕 在干燥的硬质试管底部铺一层黑色的氧化铜，管口微向下 倾斜（图 5-13）。通入氢气，过一会儿再给氧化铜加热。注意观察黑色的氧 化铜有什么变化，管口有什么生成。反应完成后停止加热，还要继续通入氢
　　
气，直到试管冷却。为什么？ 黑色氧化铜逐渐变为光亮的红色的铜，同时管口有水滴生成。这就是说，
氢气夺取了氧化铜里的氧，跟它化合成水，氧化铜失去了氧，变成红色的金 属铜。
CuO＋H2Cu＋H2O
　　在这个反应里，氧化铜失去了氧而变成铜单质，我们说氧化铜被还原。 这种含氧化合物里的氧被夺去的反应，叫做还原反应。氢气是使氧化铜还原 为铜的物质，它具有还原性，是还原剂。氢气跟氧化铜里的氧起反应生成了 水，发生了氧化反应。
Ⅰ.用拇指堵住集满Ⅱ.靠近火焰移开 氢气的试管口拇指点火
图 5-12 检验氢气纯度的操作 图 5-13 氢气还原氧化铜
①因为刚检验过纯度的试管内，氢气火焰可能还没有熄灭，如果立刻就
用这个试管去收集氢气，氢气火焰可能会点燃氢气发生器里尚混有空气的氢 气，使氢气发生器发生爆炸。用拇指堵住试管口一会儿，就使试管内未熄灭 的氢气火焰因缺氧气而熄灭。



选学 氧化还原反应

在氢气跟氧化铜的反应中，从氧化铜来说，它发生了还原反应，但是从 氢气来说，它跟氧化铜里的氧起反应生成了水，发生了氧化反应。这两个相 反的过程是在一个反应里同时发生的，可以表示如下：





　　在这个反应中，氢气跟氧化铜里的氧化合生成水，同时，必然是氧化铜 里的氧被夺走生成铜。也就是说，氢气被氧化，氧化铜被还原。像这样一种 物质被氧化，同时另一种物质被还原的反应叫做氧化还原反应。氢气跟氧化 铜的反应就是氧化还原反应。在这个反应中，氢气是还原剂，氧化铜是氧化 剂。

二、氢气的用途

氢气有许多有用的性质，所以有广泛的用途（图 5-14）。



选学


氢能源


　　氢气作为燃料有许多其它燃料所不及的优点。首先，石油、煤、天然气 等资源是有限的，而氢气可以用水作原料来制取，有广泛的来源。其次，氢 气燃烧时放热多，放出的热量约为同质量的汽油的三倍。第三，氢燃料的最 大优点是它燃烧后的产物是水，不污染环境。
　　发展氢能源需要解决如何廉价、大量地制备氢气及如何安全贮存、运输 氢气等问题。怎样发展、利用氢能源是许多科学家正致力研究的领域。我国 近年来在这方面的研究工作也取得了可喜的进展。

家庭小实验

设计并动手做一个小实验，证明蜡烛的成分里含有氢。

习题

1.列表比较氢气和氧气的物理性质和化学性质。
2.将正确答案的序号填在括号里
（1）下列物质中，属于纯净物的是 [ ]。 A.空气 B.水 C.氢气 D.用氯酸钾和二氧化锰制氧气后的剩余物
（2）下列反应中，属于置换反应的是 [ ]。
A.Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑
B.2Al（OH）3Al2O3＋3H2O
C.S＋O2SO2
D.2H2＋O22H2O
（3）下列物质中，由氢分子组成的物质是 [ ]。 A.硫酸 B.水 C.氢气 D.盐酸
（4）在用氢气还原氧化铜的实验中，进行如下操作：①加热②停止加热
③通入氢气④停止通氢气，下列操作顺序中正确的是 [ ]。


A.③、①、②、④ B.③、①、④、② C.①、③、②、④ D.①、③、④、②
　　3.一个学生在检验氢气纯度的时候，把收集了氢气的试管管口向上（没 堵口）移近火焰，结果没有爆鸣声，他判断氢气已经纯净了。另一个学生进 行检验时听到了尖锐的爆鸣声，他未采取任何措施，打算马上就用这支试管 去收集氢气，进行第二次检验。他们的操作方法有没有不正确的地方？第一 个学生的判断有没有错误？
4.氢单质的哪些性质使它具有下列用途？
（1）充灌探空气球，（2）焊接金属，（3）驱动火箭，（4）冶炼金属。
5.用氢气还原 7.95 克氧化铜，可得到铜多少克？
6.水中氢元素的质量分数是多少？如果用通电分解水的方法制取氢气 5

克，有多少克水被分解？同时产生多少克氧气？
　　7.用氢气还原氧化铜制得 5 克铜。计算有多少克氢气参加了反应？这些 氢气在标准状况下的体积是多少升？（在标准状况下，氢气的密度是 0.0899 克/升）
　　
本章小结


一、水和氢


二、化学反应类型
对于已经学过的化学反应，可以分为以下三类： 化合反应：A＋B=AB
分解反应：AB=A＋B 置换反应：A＋BC=AC＋B


复习题


1.写出下列物质的化学式 氧气、氢气、锌、铁、盐酸、硫酸、三氧化硫、氯酸钾。
2.右图表示通电分解水的简易装置。试填写下列空白。
　　（1）与 A 试管相连接的是电池的 极。A 试管中产生的是 气， 检验该气体的方法是 。
（2）B 试管中产生的是 气，检验该气体的方法是
。
（3）用 V 表示气体的体积，则 VA∶VB 约等于 ∶ 。
（4）写出通电分解水的化学方程式： 。 从化学方程式可知，通电分解水生成的 A 气体和 B 气体之间的分子个数
比为 ，质量比为 。
3.将正确答案的序号填在括号里
（1）下列气体中，既能用排水法收集，又能用向下排空气法收集的是
[ ]。
A.水蒸气 B.氧气 C.氢气
（2）氢气不同于其它气体的最显著特点是 [ ]。 A.无色无味 B.难溶于水
C.可以燃烧 D.密度最小
（3）能把水变成氢气和氧气的反应是 [ ]。 A.氢气燃烧 B.通电分解水
C.氢气跟氧化铜反应 D.把水煮沸
（4）氢气可以用来冶炼钨、钼等金属，这是因为氢气具有下列性质中的
[ ]。
A.可燃性 B.还原性 C.密度小于空气 D.难溶于水
（5）氧化铜跟氢气反应，生成 0.9 克水，则被氧化的氢气质量为（）。
A.2 克 B.1 克 C.0.01 克 D.0.1 克
　　4.实验室制氢气并使氢气跟灼热的氧化铜反应有以下主要实验步骤。请 按正确顺序排列序号 。
A.检查氢气发生装置的气密性。
B.向氢气发生装置里加药品。 C.给试管中的氧化铜加热。 D.停止加热。 E.向装有氧化铜的试管通入氢气。 F.停止通入氢气。 G.检验氢气纯度。
　　5.写出下列反应的化学方程式，并指出该反应是化合反应、分解反应还 是置换反应。
（1）氢气在氧气里燃烧。
（2）通电分解水。
（3）镁跟盐酸反应。

（4）氢气通过灼热的氧化铜。
（5）在空气中点燃硫。
（6）加热氯酸钾和二氧化锰的混合物。
（7）铁跟稀硫酸起反应。
　　6.有人设计了实验室制取氢气的简易装置（见下图），哪种是正确的， 哪种是错误的？为什么？

7.分别计算下列物质中氢元素的质量分数。 H2O、NaOH、H2SO4、HCl、NH3
　　8.用锌跟稀硫酸反应制取氢气。如制取 0.4 克氢气，需锌粒多少克？如 改用通电分解水的方法制取氢气，有多少克水被分解？同时产生多少克氧 气？9.用氢气还原 3.18 克氧化铜，最多可制取多少克铜？至少需要消耗标准 状况下的氢气（密度为 0.0899 克/升）多少毫升？
　　
第六章 核外电子排布的 初步知识 化合价


　　在这一章，我们要学习原子核外电子排布的初步知识，以及在发生化学 反应时，参加反应的各原子核外的电子是怎样作用的。
　　
第一节 核外电子排布的初步知识


　　我们已经知道，原子是由原子核和电子构成的，原子核的体积很小，仅 占原子体积的几千亿分之一，电子在核外的空间里作高速的运动。那么，电 子是怎样排布在核外空间的呢？
氢原子核外只有一个电子，比较简单。 在含有多个电子的原子里，电子的能量并不相同。能量低的，通常在离
核近的区域运动。能量高的，通常在离核远的区域运动。为了便于说明问题， 通常就用电子层来表明运动着的电子离核远近的不同。把能量最低、离核最 近的叫第一层，能量稍高、离核稍远的叫第二层，由里往外依次类推，叫第 三、四、五、六、七层。这样，电子就可以看作是在能量不同的电子层上运 动的。


　　核外电子的分层运动，又叫核外电子的分层排布。知道了原子的核电荷 数和电子的排布以后，我们可以画出原子结构示意图。图 6-1 是氢原子、氧 原子的原子结构示意图。表示原子核内有 1 个质子，弧线表示电子层，弧 线上的数字表示该电子层上的电子数。
经科学研究证明，核电荷数从 1 到 18 的元素的原子结构示意图如图 6-
2。

图 6-2 部分元素原子的原子结构示意图
从图 6-2 可以看出，稀有气体元素、金属元素和非金 属元素的原子最外层的电子数目都各有特点：
1.稀有气体元素，原子的最外层都有 8 个电子（氦是 2 个）。稀有气体
元素也曾叫过惰性气体元素，它们的化学性质比较稳定，一般不跟其它物质 发生化学反应。通常认为这种最外层有 8 个电子（最外层是第一层时有 2 个 电子）的结构，是一种稳定结构。这里所说的稳定是相对的，而不是绝对的。
2.金属元素，像钠、镁、铝等，它们原子的最外层电子的数目一般少于
4 个。
　　3.非金属元素，像氟、氯、硫、磷、碳等，它们原子的最外层电子的数 目一般多于或等于 4 个。
在化学反应中，金属元素的原子比较容易失去最外层电子而使次外层变
成最外层，通常达到 8 个电子的稳定结构；非金属元素的原子比较容易获得 电子，也使最外层通常达到 8 个电子的稳定结构。所以，元素的性质，特别 是化学性质，跟它的原子的最外层电子数目关系非常密切。
习题


　　1.电子在原子核外的空间作高速的运动，在一个多电子原子里，为什么 有的电子离核较近，有些电子离核较远？
2.填写下列空白
（1）某元素的原子结构示意图如右，该原子的核电荷数为 ，核外
有 个电子层，第二层上有 个电子，最外电子层上有 个电 子。在化学反应中，这种原子容易 电子。
（2）金属元素的原子最外层电子数目一般 4 个，在化学反应中，

金属原子一般较易 电子。
　　（3）稀有气体元素的原子最外电子层有 个电子（氦有 个电 子）。稀有气体元素又称为惰性气体元素，它们的化学性质比较 。
　　
第二节 离子化合物和共价化合物


　　我们学习了元素的原子核外电子排布和原子最外层电子数目与元素化学 性质关系密切的初步知识，这对于我们了解不同元素的原子是怎样形成化合 物的很有帮助。下面仅作一些简单介绍。

一、离子化合物


　　我们已经知道，钠是金属元素，氯是非金属元素。钠和氯的单质都很容 易跟别的物质发生化学反应。它们互相起化学反应时，生成化合物氯化钠。 从钠和氯的原子结构看，纳原子的最外电子层有 1 个电子，容易失去， 氯原子的最外电子层有 7 个电子，容易得到 1 个电子，从而使最外层都达到
8 个电子的稳定结构。所以当钠跟氯反应时，气态钠原子的最外电子层的 1 个电子转移到气态氯原子最外电子层上去，这样，两个原子的最外电子层都 成了 8 个电子的稳定结构，如图 6-3 所示。
　　在这个过程中，钠原子因失去 1 个电子而带上了 1 个单位的正电荷；氯 原子因得到 1 个电子而带上了 1 个单位的负电荷。这种带电的原子叫做离子。 带正电的离子叫做阳离子，如钠离子（Na＋）；带负电的离子叫做阴离子， 如氯离子（Clˉ）。这两种带有相反电荷的离子之间相互作用，就形成化合 物氯化钠。它呈电中性。
这一反应的化学方程式为：
2Na＋Cl2 2NaCl
　　在通常情况下，氯化钠是固体。像氯化钠这种由阴、阳离子相互作用而 构成的化合物，就是离子化合物。如氯化钾（KCl），氯化镁（MgCl2），氯 化钙（CaCl2），氟化钙（CaF2）等都是离子化合物。带电的原子团也叫离子，
如硫酸根离子，氢氧根离子（OHˉ）等。硫酸锌（ZnSO4），碳酸钠
（Na2CO3）、氢氧化钠（NaOH）等也是离子化合物。

二、共价化合物


　　在氢气的实验室制法一节中，我们曾经讲到盐酸，它的化学式是 HCl。 盐酸是氯化氢气体的水溶液。氢气跟氯气化合可以生成氯化氢气体。
　　氯和氢都是非金属元素，不仅氯原子很容易获得 1 个电子形成最外层 8 个电子的稳定结构，而且氢原子也容易获得 1 个电子形成最外层 2 个电子的 稳定结构。这两种元素的原子获得电子难易的程度相差不大，所以都未能把 对方的电子夺取过来。两种元素的原子相互作用的结果是双方各以最外层 1 个电子组成一个电子对，这个电子对为两个原子所共用，在两个原子核外的 空间运动，从而使双方最外层都达到稳定结构。这种电子对，叫共用电子对。 共用电子对受两个核的共同吸引，使两个原子形成化合物的分子。在氯化氢 分子里，由于氯原子对于电子对的吸引力比氢原子的稍强一些，所以电子对 偏向氯原子一方，因此氯原子一方略显负电性，氢原子一方略显正电性，但 作为分子整体仍呈电中性。
这一反应的化学方程式为：

H2＋Cl22HCl
　　像氯化氢这样以共用电子对形成分子的化合物，叫共价化合物。如水、 二氧化碳等都是共价化合物。

习题


　　填写下列空白（1）钠跟氯气反应时，钠原子 1 个电子，成为 ， 氯原子 1 个电子，成为 。这两种离子相互作用而构成的氯化钠属于
化合物。（2）水是 化合物，水分子中的氢原子和氧原子之间以
形成分子。

第三节 化合价


　　我们已经知道，在钠跟氯起反应生成氯化钠、氢跟氯起反应生成氯化氢 这两个反应里，反应物原子个数比都是 1∶1；同样不难理解，在镁跟氯反应 生成氯化镁、氧跟氢反应生成水这两个反应里，反应物原子个数比都是 1∶
2。如果不是这个数目比，就不能使离子化合物中的阴阳离子和共价化合物分 子中原子的最外电子层成为稳定结构，也就不能形成稳定的化合物。因此元 素之间相互化合时，其原子个数比都有确定的数值。我们把一种元素一定数 目的原子跟其它元素一定数目的原子化合的性质，叫做这种元素的化合价。 化合价有正价和负价。
　　在离子化合物里，元素化合价的数值，就是这种元素的一个原子得失电 子的数目，化合价的正负与离子所带电荷一致。例如，在氯化钠里，1 个钠 原子失去 1 个电子，即钠为＋1 价，1 个氯原子得到 1 个电子，即氯为-1 价。 在氯化镁里，1 个镁原子失去 2 个电子，镁为＋2 价；而 1 个氯原子还是得到
1 个电子，氯仍为-1 价。在共价化合物里，元素化合价的数值，就是这种元 素的一个原子跟其它元素的原子形成的共用电子对的数目。化合价的正负由 电子对的偏移来决定。电子对偏向哪种原子，哪种原子就为负价；电子对偏 离哪种原子，哪种原子就为正价。例如，在氯化氢里，电子对偏向氯原子， 氯为-1 价，电子对偏离氢原子，氢为+1 价。在水里，氧为-2 价，氢为+1 价。 在化合物里，氧通常显-2 价，氢通常显+1 价；金属元素通常显正价，非 金属元素通常显负价（但在非金属氧化物里，氧显负价，另一种非金属元素
显正价）。在化合物里，正负化合价的代数和为零。
　　许多元素的原子在不同条件下得失电子（或形成共用电子对）的数目可 以不同，因此显示出可变的化合价。例如铁可显+2、+3 价，硫可显-2、+4、
+6 价等。
　　元素的化合价是在形成化合物时表现出来的一种性质，因此，在单质分 子里，元素的化合价为零。
常见元素的化合价见表 6－1。
表 6 － 1 常见元素的化合价表
元素
名称 元素
符号 常见的化合价 元素
名称 元素
符号 常见的化合价 钾
钠
银
钙
镁
钡
锌
铜
铁
铝
锰 K
Na
ag
Ca
Mg
Ba
Zn
Cu
Fe
Al
Mn +1
+1
+1
+2
+2
+2
+2
+1 ，+2
+2 ，+3
+3
+2 ，+4 ，+6 ，+7 氢
氟
氯
氧
硫
碳
硅
氮
磷 H
F
Cl
O
S
C
Si
N
P +1
-1
-1 ，+1 ，+5 ，+7
-2
-2 ，+4 ，+6
+2 ，+4 ，
+4
-3 ，+2 ，+4 ，+5
-3 ，+3 ，+5
　　不仅元素表现出一定的化合价，某些原子团也表现出一定的化合价。如 硫酸锌里，锌为+2 价，硫酸根为-2 价；又如氢氧化钙里，钙为+2 价，氢氧 根为-1 价。
　　化合价和化学式之间有密切的联系，根据物质的化学式，可以求出元素 的化合价。同样，运用化合价知识，可以正确地写出物质的化学式。
[例题 1]标出下列物质中各元素的化合价。 氯化锌 金属锌 氢氧化钠
[解]先写出各物质的化学式。

然后在各化学式元素符号的正上方标出相应的化合价 Zn+2Cl2-1Zn0Na+1Oh-2+1
应该注意的是，标化合价的方式与离子表示方式不同，如锌离子写成
Zn2+，而氯化锌中+2 价的锌表示为。
[例题 2]试确定氯酸钾中氯元素的化合价。
[解]先写出氯酸钾的化学式。
KClO3
查表 6－1 可知钾元素为+1 价，氧元素为-2 价，而 氯元素有-1、+1、+5、+7 等化合价。由于在化合物 里，正负化合价的代数和为 0，可以求出氯的化合价。 设氯的化合价为 x。
1+x+（-2）×3=0
　　　　　　　　　　　x=6-1=+5 答：在氯酸钾里，氯元素的化合价为+5。
[例题 3]已知磷有两种氧化物，其中磷的化合价
分别为+3 和+5，写出这两种磷的氧化物的化学式。
[解]（1）写出+3 价磷的氧化物的化学式。
①先写出组成化合物的元素符号，一般把正价的写 在左边，负价的写在右边。把化合价注在元素符号上方。


②求出两种元素化合价绝对值的最小公倍数：6
③求各元素的原子数

最小公倍数 正价?或负价?的绝对值 ? 原子数


P∶ 6 = 2 O∶ 6 = 3
3 2
④把原子数标在相应的元素符号的右下角，即得化学式。P2O3
⑤检验各元素正负化合价的代数和是否为零，如不等于零，化学式不正 确。
（2）写出+5 价磷的氧化物的化学式。
两种元素化合价的最小公倍数为

10P∶ 10 = 2 O∶ 10 = 5
5 2
化学式为 P2O5 应该注意的是，只有确实知道有某种化合物存在，才能根
据元素的化合价写出它的化学式。切不可应用化合价任意写出实际上不存在 的物质的化学式。

习题


　　1.填写下列空白（1）在化合物里，氢元素的化合价通常为 价，氧 元素的化合价通常为 价。金属元素在化合物中通常显 价，非金 属元素在跟金属或氢元素化合时，通常显 价。
（2）在单质里，元素的化合价为 。
（3）在化合物里，元素的正负化合价的代数和为 。
2.标出下列物质中各元素的化合价。
SiO2 MgO SO3 CO2 K2O
AgCl Cu H2 NaOH O2
23.下列说法是否正确？为什么？
（1）在 H2S 中，氢的化合价为+1 价，硫为-2 价。
（2）金属显正价，非金属显负价。
（3）一种元素只能表现一种化合价。
　　4.已知在下列化合物中氢为+1 价，氧为-2 价，试判断其它元素的化合 价。
Na2O Cu（OH）2 WO3 H2SO4 HCl
5.已知氢氧根为-1 价，试确定下列化合物中金属元素的化合价。 KOHMg（OH）2 Zn（OH）2 Al（OH）3
Fe（OH）2 Fe（OH）3
6.试确定下列化合物中酸根的化合价（金属元素的化合价可查表 6－
1）。
Mg（NO3）2 BaSO4 Al2（SO4）3 Na3PO4 KClO K2 MnO4。

　　　　　　　　　　　　　　　本章小结

一、核外电子排布的初步知识


　　电子在原子核外是分层排布的，可以用原子结构示意图来表示排布情 况。
元素的化学性质跟它的原子的最外层电子数目关系非常密切。


二、离子化合物和共价化合物 离子化合物是由阴、阳离子相互作用而构成的化合物。 共价化合物是以共用电子对形成分子的化合物。

三、化合价
　　一种元素一定数目的原子跟其它元素一定数目的原子化合的性质，叫做 这种元素的化合价。化合价有正价和负价。在化合物里，正负化合价的代数 和为零。
　　
复习题


1.填表

　　2.把下表中正价元素和负价元素所组成的化合物的化学式，填在相应的 空格内。

3.将正确答案的序号填在括号里
（1）元素的化学性质跟它的原子的 关系非常密切。
[ ]
A.核外电子层数 B.最外层电子数 C.核内中子数 D.原子量
（2）下列说法中不正确的是 。 [ ] A.金属元素原子的最外层电子数目一般少于 4 个。 B.非金属元素的原子一般比较容易获得电子。 C.稀有气体元素原子的最外层都有 8 个电子。 D.单质的化合价为 0。
（3）下列化合物中含有+7 价元素的是 。 [ ]
A.KClO4 B.K2MnO4
C.KClO3 D.H3PO4
（4）下列化学式中，不正确的是 。 [ ] A.ZnSO4 B.ZnO C.CO2 D.AlO2
　　4.对于化合反应、分解反应、置换反应，分别写出每种反应的两个化学 方程式。
5.3.25 克锌跟足量稀硫酸反应，生成多少克氢气？这些氢气在标准状况
下的体积是多少升（标准状况下氢气的密度是 0.0899 克/升）？假设生成的 氢气全部参加反应，可以还原多少克氧化铜？

第七章 碳


　　碳和碳的化合物可以说是化学世界里最庞大的家族，它们有多达千万左 右的成员。刻划玻璃用的金刚石，写字用的铅笔芯，制汽水用的二氧化碳， 制水泥用的石灰石以及煤、石油、甲烷（通常也称为沼气）、酒精、醋酸、 糖、蛋白质、塑料、纤维、橡胶等都是碳和碳的化合物，它们在国民经济和 我们的日常生活里占有很重要的地位。在这一章里，我们将学习碳、二氧化 碳、一氧化碳、碳酸钙等。其中，二氧化碳的化学性质和实验室制法，以及 一氧化碳的化学性质是这一章的学习重点。
　　
第一节 碳的几种单质


　　以单质形式存在的碳有金刚石和石墨，还有无定形碳如木炭、活性炭、 焦炭和炭黑等。

一、金刚石


　　在窗上安装玻璃时，常常需要把玻璃按照一定的大小裁下来。这时可用 玻璃刀一划，再用双手一掰，玻璃马上就会被裁成两半。如果你见过玻璃刀， 就会发现在玻璃刀的头上镶有一个小颗粒，它就是金刚石。从金刚石能用来 裁玻璃的事实，就可推测金刚石一定很硬。事实上，金刚石是天然存在的最 硬的物质。
　　纯净的金刚石是一种无色透明的、正八面体形状的固体，含有杂质的金 刚石带棕、黑等颜色。天然采集到的金刚石并不带闪烁光泽，需要经过仔细 琢磨成许多面后，才成为璀灿夺目的装饰品——钻石。
　　坚硬是金刚石最重要的性质。利用这个性质，除可用金刚石划玻璃外， 还可用它切割大理石，加工坚硬的金属，把它装在钻探机的钻头上，钻凿坚 硬的岩层等。

二、石墨


　　石墨是一种深灰色的有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。我们写字用 的铅笔芯就是用不同比率的石墨粉末和粘土粉末混合而制成的。铅笔芯在纸 上划过，会留下深灰色的痕迹，这说明石墨很软。石墨是最软的矿物之一。
[实验 7－1]把一根石墨电极或铅笔芯和导线连接在一起（图 7－2），接
通电源后，灯泡是否发亮？



　　灯泡亮了，这说明石墨能导电。石墨具有优良的导电性能，可以用来作 电极。干电池中的电极就是用粘合剂把石墨粉末粘合而制成的。
如果从铅笔芯上削下一些粉末，用手摸一下，有滑腻的感觉。石墨的这
个性质决定了它可以被用作润滑剂。有些在高温下工作的机器，就用石墨粉 作润滑剂，这除了应用石墨粉的润滑性外，还应用了它的熔点高、能耐高温 的性质。
　　金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，为什么它们的物理性质有这么 大的差异呢？经过研究后知道，这是因为在金刚石和石墨里碳原子的排列不 同，因此，它们的物理性质有这么大的差异。

选学 铅笔上的 H 或 B

　　我们画画用的铅笔，常用“6B”的；写字用的铅笔，常用“HB”的；而 制图用的铅笔，常用“6H”的。“B”是英文“Black”（黑）的第一个字母，
　　
在铅笔中表示“软”；“H”是英文“Hard”（硬）的第一个字母，在铅笔中 表示“硬”。“6B”铅笔最软，“6H”铅笔最硬，“HB”铅笔则软硬适中。 铅笔为什么有软和硬的差别呢？这是由于石墨太软，光用石墨做笔芯，既易 断又易磨损，因此，生产上常在石墨粉末中掺进一些粘土粉末以增加硬度。 粘土掺得愈多，铅笔就愈硬；粘土掺得愈少，铅笔就愈软。

三、无定形碳


　　通常称为无定形碳的有木炭、焦炭、活性炭、炭黑等。下面以木炭为例 加以介绍。
　　木炭对于我们并不陌生。我国南方有些地方冬天有时用木炭来取暖，画 家也常用木炭来写生。仔细观察木炭，可以看到木炭是一种灰黑色的多孔性 固体，燃烧时，产生的烟很少，火焰很小。用 X 射线研究，可以知道木炭主 要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的，活性炭、焦炭、炭黑等也具有类 似的构成。
　　[实验 7-2]在火上烘烤几小块木炭（或活性炭），放冷。把木炭（或活 性炭）投入充满红棕色二氧化氮气体的集气瓶里。用瓶塞塞住瓶口，摇动瓶 子，观察，集气瓶里气体颜色有什么变化？


　　[实验 7-3]在盛有半瓶水的小锥形瓶里，加入一*滴红墨水，使水略显红 色。投入几块烘烤过的木炭（或活性炭），轻轻振荡，观察水溶液颜色有什 么变化？
从实验可以看到红棕色的二氧化氮气体和水的红色变浅或消失了。这是
因为木炭具有吸附能力，能把大量的气体或染料等小微粒吸在它的表面。


　　木炭为什么具有吸附能力呢？这可以从它的结构上来找原因。木炭具有 疏松多孔的结构，它是由木材在隔绝空气的条件下加强热制得的。在显微镜 下观察木材，可以看到有很多细管道。木材变成木炭后，这些管道仍然存在。 木炭的管道愈多，跟气体或溶液接触的表面积就愈大，吸附能力就愈强。利 用木炭的这个性质，可以用它来吸附一些食品和工业产品里的色素，也可以 用它吸附有臭味的物质。活性炭的吸附能力比木炭还要强，防毒面具里的滤 毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的。此外，焦炭常用于冶金工业，例如冶炼 生铁就需要大量焦炭。炭黑常用于制造墨、油墨、油漆、鞋油和颜料等。把 炭黑加到橡胶里，能够增加轮胎等制品的耐磨性。

　选学 C60 分子

　　近年来，科学家们发现，除金刚石、石墨外，还有一些新的以单质形式 存在的碳。其中，发现较早并已在研究中取得重要进展的是 C60。分子。
C60 分子是一种由 60 个碳原子构成的分子，它形似足球，如图 7-5，球
面由 12 个五边形和 20 个六边形构成。这种足球状结构的碳分子很稳定。


目前，人们对 C60 分子的结构和反应的认识正在不断深入，它应用于材
料科学、超导体等方面的研究正在进行中。我国在这方面已取得许多成就。

家庭小实验


　　1.试用铅笔芯粉末作润滑剂，加入锁孔，来打开因长期未用而难于打开 的铁锁。

2.参考右边装置图，做一个简易的净水器。

习题

1.填写下列空白
（1）由碳元素所形成的单质主要有 。
　　（2）金刚石可装在钻探机的钻头上，是由于 ；石墨可做铅笔芯， 是由于 ，可做润滑剂，是由于 ，可做电极，是由于 ；活 性炭可做防毒面具的滤毒剂，是由于 。

2.金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是 。
[ ]
A.金刚石不含杂质，而石墨含有杂质 B.金刚石是单质，而石墨是化合物 C.金刚石和石墨里碳原子的排列不同 D.金刚石和石墨是由不同种元素组成的
3.如右图所示，向盛有二氧化氮气体的集气瓶里投入几小块木炭，为什
么红棕色消失，而漏斗中液面上升？
4.木炭为什么具有吸附能力？

第二节 单质碳的化学性质


　　我国古代用墨书写或绘制的字画，虽年深日久仍不变色，可见在常温下， 碳的化学性质是不活泼的。碳受日光照射或跟空气、水分接触，都不容易起 变化。但是，随着温度的升高，碳的活动性大大增强。在高温下，碳能够跟 很多物质起反应。
一、碳跟氧气的反应 我们在学习氧气的性质时已经知道，木炭可以跟氧气发生氧化反应。 当碳在氧气或空气里充分燃烧时，生成二氧化碳，同时放出大量的热。
　　　　C+O2CO2
当碳燃烧不充分的时候，生成一氧化碳，同时也放出热。
2C+O22CO
　　上述这两个反应，在以煤为燃料的厨房里也经常发生。煤的主要成分是 碳。当空气充足、炉火很旺时，煤燃烧充分，主要生成二氧化碳；当空气不 充足、炉火不旺时，煤燃烧不充分，生成较多量的一氧化碳。
[讨论]怎样证明金刚石和石墨都是由碳元素组成的？