（KMnO 4 ） （K 2 MnO4 ） （MnO 2 ） （O 2 ）


以上制取氧气的两个反应，都有一个共同的特点，即反应物只有一种，
而生成物却有多种。这种由一种物质生成两种或两种以上其它物质的反应， 叫做分解反应。

氧气的工业制法


　　工业上主要是利用空气为原料，先使空气液化，再分离液态空气来大量 制取氧气。


　　加热到氯酸钾熔化时，只有少量气泡缓慢地放出，带火星的木条在试管 口处时不能燃着。但当伸至接近沸腾的氯酸钾表面时，木条刚可燃着。
加热的二氧化锰不能使带火星的木条燃着。
　　当二氧化锰倒入氯酸钾里时，发生剧烈反应，放出大量气体，带火星的 木条刚伸进试管口，立即燃着起火。

　　空气是混合物，主要成分是氮气和氧气，在低温条件下加压，使空气转 变为液态空气，然后缓慢蒸发。液态氮的沸点是-196℃（77K），液态氧的沸 点是-183℃（90K），由于液态氮的沸点比液态氧的沸点低，因此首先从液态 空气里蒸发出来。剩下的主要就是淡蓝色的液态氧。为了便于贮存、运输和 使用，通常把氧气加压到 1.5×107 帕，贮存在蓝色的钢瓶里。

想一想：
·氧气的实验室制法与工业制法有什么不同？

用过氧化氢制取氧气

　　过氧化氢（H2O2）俗名双氧水，是氢和氧的另一种化合物。过氧化氢在 二氧化锰催化作用下，常温即可分解放出氧气。
　　
反应可用文字表示如下：



过氧化氢催化剂

催化剂
????

+ 氧气

（H 2 O 2 ） （H 2 O） （O2 ）


实验装置如图 2—13 所示。

（1）往锥形瓶里加入 1 药匙（约 1.5 克）二氧化锰，用少量水润湿。
（2）向分液漏斗中注入 10％过氧化氢溶液。
　　（3）将过氧化氢溶液逐滴滴入锥形瓶中，并用滴加过氧化氢的快慢控制 产生氧气的速率。可用向上排空气法收集。
用此法制取氧气，不需加热，而且十分方便。

【习题】
　　一、实验室里通常采用加热 或 的方法制取氧气。反应用 文字表示是 ， 。由于氧气不易溶于水，可采用
法收集；由于氧气的密度比空气略大，也可采用 法收集。
　　二、工业上制取氧气的原料是 ，原理是 。液态氧的沸 点比液态氮的沸点 ，因而先分离出的气态物质是 。
三、分解反应是由 生成 的反应。
　　四、在下列化学反应表示式的括号里填写物质的名称，并指出哪些属于 化合反应、分解反应。
　　
1．（ ）

加热? 氧化铜 + 水 + 二氧化碳



属于_ _ _ _ _ _ 反应

2．铁 + 氧气 ?点??燃? （ ）




属于_ _ _ _ _ _ 反应


3．过氧化氢催化剂

催化剂? 氧气 + （ ）


催化剂



属于_ _ _ _ _ _ 反应

4．（ ）催化剂 ????? 加热氯化钾 + （ ）
加热



五、将正确答案的序号填入括号里。

属于_ _ _ _ _ _ 反应

1．下列物质中，属于混合物的是 （ ）
（A）氯酸钾
（B）二氧化锰
（C）高锰酸钾受热分解后的固体剩余物
（D）加热氯酸钾和二氧化锰制取氧气后的固体剩余物。
2．二氧化锰在氯酸钾分解制取氧气的反应中，所起的作用是 （ ）
（A）增加氧气的产量
（B）提高氧气的纯度

（C）使氯酸钾在较低的温度下迅速放出氧气
（D）干燥生成的氧气
3．用向上排空气法收集氧气时，检验氧气是否收集满，应将带火星的木
条 （ ）
（A）接近集气瓶口部
（B）伸入集气瓶上部
（C）伸入集气瓶底部
（D）伸入集气瓶中部

第三节 燃烧和缓慢氧化


　　火，曾被人们当做神奇现象，看成是威猛与力量的化身，被用做驱邪伐 恶的武器。18 世纪 70 年代，拉瓦锡通过实验，发现汞、硫、磷等燃烧后质 量增加，其增加的质量恰好是所消耗的氧气的质量。从而对火（即燃烧）作 出了科学的解释：燃烧是可燃物跟空气里的氧气发生的一种发光、发热、剧 烈的氧化反应。

燃烧的条件和灭火原理

燃烧究竟需要什么条件？可通过下面两个实验进行分析。
【实验 2—9】白磷的燃烧
　　实验装置如图 2—14 所示。在一个 500 毫升的大烧杯中，倒入约 350 毫 升开水。并投入绿豆粒大的一块白磷。烧杯上盖一薄铝片。铝片两边分别放 置一小块白磷（用滤纸吸去表面水）和少量的红磷粉末。观察各有什么现象。



实验现象说明什么？
【实验 2—10】白磷在“水下”燃烧
　　装置如图 2—15 所示。大烧杯里盛约 350 毫升热水（温度在 60℃以上）， 将盛有水和一小块白磷的试管放入大烧杯的热水里，待白磷熔化成球状时， 将导气管伸至白磷的上方，从导气管缓慢通入稳定的氧气流，观察白磷是否 燃烧？


此实验现象又说明什么？ 由上述实验现象可知：
欲使可燃物燃烧，需同时具备两个条件：（1）是可燃物要与氧气接触；
（2）是要使可燃物达到或超过燃烧所需的最低温度，我们把这个最低温度叫 做着火点。
白磷的着火点很低，只有 40℃，它的熔点稍高，为 44.1℃。薄铝片上的
白磷被烧杯中热水加热达到着火点。同时，它的周围又有氧气，所以能够燃 烧；红磷的着火点是 240℃，薄铝片上的红磷尽管跟氧气接触，但是用热水 加热，温度远没有达到它的着火点，所以它不能够燃烧；热水中的白磷已经 熔化，说明温度已经高于它的着火点，这时白磷能否燃烧，只取决于它是否 跟氧气接触。所以当向热水中通入氧气时，白磷接触了氧气，立刻就燃烧起 来。
认识了燃烧的条件，就不难理解灭火的原理。可以采取两种措施来灭火：
（1）使可燃物跟空气隔绝；（2）将可燃物温度降到着火点以下。

燃烧和爆炸

可燃物燃烧的现象，主要与三个因素有关：
　　（1）可燃物本身的性质。不同物质燃烧时的现象不同，例如通常汽油比 木柴燃烧得更剧烈。
　　
　　（2）可燃物跟氧气的接触面积。接触面积越大，燃烧就越剧烈，例如通 常刨花比木块燃烧得更剧烈。
　　（3）氧气越浓，燃烧得越剧烈，例如硫在氧气里比在空气里燃烧得更剧 烈。
　　如果急速的燃烧发生在有限的空间内，就会在瞬间聚积大量的热，使气 体的体积迅速膨胀而引起爆炸。煤气站、液化石油气站、汽车加油站、炼油 厂、面粉厂、油库等地的空气中，常混有含量较大的可燃性气体或粉尘，若 遇明火，就有发生爆炸的危险。所以，在这些地区必须严禁烟火。城乡居民 要正确使用燃气灶，以防止因使用不当（漏气）引起爆炸。
　　燃放鞭炮实际是使火药在有限的空间内迅速燃烧而引起的爆炸，容易酿 成火灾，污染环境并易发生人身伤害，如炸伤、炸瞎眼睛等。特别是在人口 密集的城市，危害更大。为此北京市从 1993 年 12 月 1 日起，禁止在 8 个城 区和近郊区燃放烟花爆竹。移风易俗，利国利民。

缓慢氧化和自燃


　　并不是所有的氧化反应都像燃烧那样剧烈和发光、发热。如铁生锈虽然 是氧化反应，却进行得很缓慢，甚至在短时间内不易觉察，但这种缓慢氧化 却普遍地存在。如农家肥料的腐熟、金属表面的腐蚀等。
有时缓慢氧化会引起物质的自发燃烧。


　　水是最常用、最容易取得的灭火剂。因为它可使着火物质降温和跟空气 隔绝。
但是，跟水能发生剧烈作用的化学药品（如：钾、钠、电石等）以及比
水轻的有机溶剂（如：苯、醇、醚等）不能用水来灭火。否则，会引起更大 的火灾。

【实验 2—11】白磷的自燃
　　把少量白磷溶解在二硫化碳里，将这种溶液滴在一小块滤纸上，把滤纸 挂起，放在通风橱里，使二硫化碳逐渐挥发（见图 2—16）。



过一会儿，观察有什么现象发生？ 白磷着火的原因在于它的缓慢氧化。
　　二硫化碳是一种能够溶解白磷、极易挥发的液体，当二硫化碳从滤纸上 挥发掉以后，白磷的小颗粒就附着在滤纸上，并与空气充分接触。它在缓慢 氧化的过程中也要产生热量，这些热量的聚积，提高了白磷自身的温度。当 温度达到着火点时，白磷就会自发地燃烧起来。这种由缓慢氧化而引起的自 发燃烧叫做自燃。
　　麦秸、黍杆、柴草、废纸、煤炭、擦机器用过的棉丝等易燃物，如果大 量紧密堆放，空气不流通，缓慢氧化所产生的热量，不易散发，时间长了就 可能引起自燃，所以，应注意不要将这些易燃物堆放得太多、太久，并要保 持良好的通风和经常翻动，防止发生自燃。
　　
资料


　　　化学危险物品


化学危险物品随着化学工业的发展，品种和数量急剧增加。 化学危险物品的性质千差万别，可分为九大类，如表 2—1 所示。
表 2 — 1 化学危险物品分类
类
别 性质 实例 1 爆炸品 炸药包、手榴弹、鞭炮 2 压缩气体、液化气体 氧气瓶、液化石油气 3 易燃液体 汽油、酒精、乙醚 4 易燃固体、易自燃物质，遇水放出
易燃气体的物质 白磷、电石、硫黄、金
属钾、钠 5 氧化剂、过氧化物\氯酸钾、双氧水 6 有毒物质 农药、氰化物、砷化物



续表
类
别 性质 实例 7 腐蚀品 硝酸、浓硫酸 8 放射性物质 镭、铀 9 杂类危险物质 盐酸、硫酸

这些危险物品的主要危险性是：
（1）易燃性。接触明火，就能燃烧。有些不接触明火发生自燃。
　　（2）易爆性。除爆炸物品外，可燃气体、可燃液体蒸气、可燃粉尘的量 达到一定比例时遇火星就会爆炸。
（3）毒害性。对人畜有毒害及有腐蚀性的物品。
（4）突发性。即危险品有可能瞬间发生火灾、爆炸及毒害。 学习以上危险物品常识，加深对燃烧、爆炸、自燃等知识的了解。对防
止灾害发生，具有重要意义。

【习题】
一、通常所说的燃烧，实际上是 物质跟空气里的氧气发生的一种
的剧烈的 反应。
　　二、可燃物燃烧的条件有两个：1． ；2． 。可以采 取相应的两种措施来灭火：1． ；2． 。
　　三、自燃是由 而引起的 ；急速的燃烧发生在 内，就 会在瞬间聚积大量的热，使气体的体积 而引起爆炸。
四、物质在空气中发生燃烧、缓慢氧化、自燃的相同点是 。

第四节 化学式式量


　　我们已经知道，各种元素都可以用元素符号来表示。那么由元素组成的 各种单质和化合物，是否也可以用元素符号来表示呢？

化学式


　　纯净的水，不论是从什么地方取来的，还是用哪种方法制备的，它的化 学组成总是固定的。包括：
（1）水是由氢、氧两种元素组成的；
（2）氢、氧两种元素的质量比为 1∶8；
（3）氢、氧两种元素的原子个数比为 2∶1。 科学实验还表明，各种纯净物的化学组成都是一定的。 化学上常用元素符号来表示物质（纯净物）的组成。例如，分别用 O2 、
O3、H2O、CO2 来表示氧气、臭氧、水、二氧化碳的组成。这种用元素符号来
表示物质组成的式子叫做化学式。
从二氧化碳的化学式 CO2，我们可以知道：二氧化碳是由碳元素和氧元
素组成的，在二氧化碳分子中： 碳原子数∶氧原子数=1∶2 碳的质量：氧的质量=12∶16×2=3∶8
各种物质的化学式，都是通过实验精确测定物质的组成后，才确定下来
的。
　　有些化学式不仅能表示这种物质的组成，同时也能表示这种物质的分子 的组成，这种化学式也叫做分子式。如，水的化学式 H2O 也是水的分子式，
它表示 1 个水分子中有 2 个氢原子和 1 个氧原子。 为了简便，本书采用化学式表示物质的组成，不再区分哪些化学式也是
分子式。
1．单质的化学式的写法 单质是由同种元素组成的。金属单质和固态非金属单质一般就用元素符
号来代表它们的化学式。例如，铁单质和铝单质分别用 Fe 和 Al 表示，碳单
质用 C 表示。 稀有气体是由单原子的分子构成的，也用元素符号来表示它们的化学
式。例如，氦和氖分别用 He 和 Ne 表示。
　　有些非金属气体单质如氮气、氧气、氢气、氯气等都是由双原子的分子 构成的，因而这些单质的化学式分别用 N2、O2、H2、Cl2 表示。右下角的小数
字表示这些单质 1 个分子里所含的原子数。
2．化合物的化学式的写法 化合物是由不同种元素组成的。因而化合物的化学式的书写相对复杂一
些。首先必须知道此种化合物是由哪几种元素组成的，其次还要知道各组成 元素的原子个数之比，才能写出该化合物的化学式。知道以上事实后，就可 以先写出组成这种化合物的各元素的元素符号，然后在每种元素符号的右下 角，标明各组成元素的原子个数（如果数字是“1”，可以省略，下同）。 书写由金属元素跟非金属元素组成的化合物的化学式时，一般把非金属

的元素符号写在右方，金属的元素符号写在左方。例如，氯化钠的化学式是 NaCl，硫化镁的化学式是 MgS。书写氧化物的化学式时，一般把氧的元素符 号写在右方。例如，三氧化硫的化学式是 SO3，四氧化三铁的化学式是 Fe3O4。 应该注意的是，元素符号右下角的数字、元素符号前面的数字，化学式
前面的数字在意义上是完全不同的。例如：
N2 表示 1 个氮分子是由 2 个氮原子构成的。
2N 表示 2 个氮原子。
6N2 表示 6 个氮分子。
NH3 表示 1 个氨分子是由 1 个氮原子和 3 个氢原子构成的。
　　化合物名称的读法，应注意各组成元素的先后读出顺序。由两种元素组 成的化合物的名称，一般是从右向左读作“某化某”。
　　例如：CuO 读作氧化铜。其书写规则和读的顺序正好相反。有的物质还 要读出化学式里各种元素的原子个数。
例如：SO3 读作三氧化硫，Fe3O4 读作四氧化三铁。
表 2—2 列出了一些简单化合物的化学式及其读法。
表 2 — 2 一些简单化合物的化学式与读法
化学式 读法 化学式 读法 HCl 氯化氢 P2O5 五氧化二磷 HI 碘化氢 Al2O3 氧化铝 H2S 硫化氢 KCl 氯化钾 NO2 二氧化氮 FeCl3 氯化铁



想一想：
·下列符号各表示什么意义？
（1）H （2）2H （3）H2 （4）2H2
（5）H2O （6）2H2O

式量


　　分子式中各原子的相对原子质量的总和，就是此分子式的相对分子质 量。相对分子质量亦称为式量。


化学式中各原子的相对原子质量的总和，叫做化学式的式量。 根据化学式可以进行很多与物质组成有关的化学计算。
1．计算物质的式量
[例题 1]计算氯化钠的式量
[解]氯化钠的化学式是 NaCl
NaCl 的式量=23+35.5=58.5
[例题 2]计算五氧化二磷的式量。
[解]五氧化二磷的化学式是 P2O5
P2O5 的式量=31×2+16×5=142

2．计算组成物质的各元素的质量比
[例题 1]计算二氧化碳中碳元素和氧元素的质量比。
[解]二氧化碳的化学式是 CO2，二氧化碳中碳元素和氧元素的质量比是：
12∶16×2=3∶8
[例题 2]已知氢氧化钙的化学式是 Ca(OH)2，计算氢氧化钙中氢元素、氧
元素、钙元素的质量比。
[解]氢氧化钙中氢元素、氧元素、钙元素的质量比是：
1×2∶16×2∶40=1∶16∶20
3．计算物质中某一元素的质量分数
[例题 1]计算氯酸钾（KClO3）中氧元素的质量分数。
[解]KClO3 的式量=39+35.5+16×3=122.5
氯酸钾中氧的质量分数：



3O
KClO 3

×100% =

16×3
122.5

×100% = 39.2%



式中的“3O”表示 3 个氧原子。

　　[例题 2]计算化肥碳酸氢按（NH4HCO3）和化肥硝酸铵（NH4NO3）中氮元 素的质量分数，并比较哪种化肥氮元素的质量分数大。
[解]NH4HCO3 的式量=14+1×4+1+12+16×3=79
碳酸氢铵中氯元素的质量分数



N
NH 4 HCO 3

14
×100% = 79 ×100% = 17.7%



NH4NO3 的式量=14+1×4+14+16×3=80
硝酸铵中氮元素的质量分数：



2N
NH 4 NO3

×100% =

14×2
80

×100% = 35.0%



因为，35.0％＞17.7％。所以，硝酸铵中氮元素的质量分数大。


【习题】 一、下列符号各表示什么意义？
1．O 2．2O 3．O2 4．2O2
　　二、用符号表示：1 个氮原子 ；2 个氢原子 ；3 个二氧化碳 分子 ；4 个五氧化二磷分子 ；m 个水分子 。
　　三、写出下列物质的化学式：氩气 ；氯气 ；铜单质 ； 硅单质 ；二氧化硅 ；氯化钠 ；氯化氢 ；一氧化碳
。

四、写出下列化学式所表示的物质名称：
ZnS ；SO3 ；PCl5 ；KCl ；NO2 。
五、将正确答案的序号填写在括号里。
1．下列物质的化学式，书写错误的是 （ ）
（A）N2（氮气）
（B）He2(氦气）
（C）H2S（硫化氢）
（D）KClO3（氯酸钾）
2．“2H”表示 （ ）
（A）两个氢元素
（B）两个氢原子
（C）两个氢分子
（D）一个氢分子
　　3．下列符号中，既能表示一种元素，又能表示该元素的一个原子，还能 表示一种单质的是 （ ）
（A）C
（B）H2O
（C）N2
（D）CO
4．在 n 个 SO2 分子和 n 个 CO2 分子中，含有相同数目的是 （ ）
（A）氧分子
（B）氧元素
（C）氧原子
（D）氧元素的质量分数
5．某物质的化学式为 R(OH)2，式量为 58，则 R 的式量为 （ ）
（A）24
（B）24 克
（C）40
　（D）40 克 六、计算下列物质的式量：
硫酸 （ H2SO4 ） ；氯酸钾 （ KClO3 ） ；氢氧化钙
[Ca(OH)2] 。
七、根据化学式，计算下列物质中各元素的质量比：（1）氯化钙（CaCl2）
（2）氢氧化铜[Cu(OH)2]
八、有一种氮肥，可能是硫酸铵[(NH4)2SO4]或是硝酸铵（NH4NO3），通
过实验知道它的氮元素的质量分数为 21.2％，问是哪一种氮肥？（请通过计 算回答）

第五节 化合价


　　从前面的学习中已经知道，最外电子层未达到稳定结构的原子，均有达 到稳定结构的倾向，这就是不同元素的原子间能够结合形成化合物的根本原 因。
　　根据物质的组成不同，可把化合物分为离子化合物和共价化合物两大 类。

离子化合物和共价化合物

离子化合物

【实验 2—12】钠和氯气的反应
　　装置如图 2—17 所示。将一小块金属钠，放在盖氯气瓶的玻璃片边缘上， 用木锉将金属钠锉成钠屑，落入氯气瓶里，观察现象。


生成的白色粉末，经检验知道是氯化钠（NaCl）。 反应可用文字表示如下：


钠 + 氯气—→氯化钠

（Na）（Cl

） （NaCl）



钠和氯是怎样形成氯化钠的呢？
　　因为钠原子的最外电子层上只有 1 个电子，很容易失去；氯原子的最外 电子层上有 7 个电子，容易得到 1 个电子。即当钠和氯化合时，钠原子最外 层上的 1 个电子转移到氯原子的最外电子层上去（见图 2—18）。使它们的 最外电子层都达到 8 个电子的稳定结构。


　　钠原子因失去 1 个电子而变成带有 1 个单位正电荷的钠微粒（用 Na+表 示）。
　　氯原子因得到 1 个电子而变成带有 1 个单位负电荷的氯微粒（用 Cl-表 示）。
这种带电的原子（或原子团）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（Cl-）。 像氯化钠这种由阴、阳离子相互作用而构成的化合物叫做离子化合物。
一般活泼非金属（如氟、氧、氯、溴等）和活泼金属（如钾、钙、钠、镁等） 相互化合时，它们的原子很容易发生得、失电子变成阴、阳离子，形成离子 化合物。

共价化合物

【实验 2—13】氢气在氯气里燃烧
从贮气瓶中引出纯净的氢气，在导气管的管口处点燃，然后把导管慢慢

伸进盛有氯气的集气瓶中（见图 2—19）。观察现象。瓶口有大量白雾生成， 这是由于氢气和氯气反应生成的氯化氢（HCl）和空气里的水蒸气作用而形成 的。

反应可用文字表示如下：



氢气 + 氯气

点燃? 氯化氢

（H 2 ）（Cl2 ） （HCl）


氢和氯是怎样形成氯化氢的呢？
　　氢和氯都是非金属元素。不仅氯原子容易获得 1 个电子形成最外层为 8 个电子的稳定结构，而且氢原子也能够获得 1 个电子形成最外层为 2 个电子 的稳定结构。这两种元素的原子获得电子的难易程度相差不大。因此，在起 化学反应时，双方都难以把对方的电子完全夺取过来。结果双方各以最外电 子层的 1 个电子组成 1 个电子对，这个电子对为氢、氯两个原子所共用，为 两个原子核所吸引，形成氯化氢分子（见图 2—20）。从而使双方的最外电 子层都达到稳定的结构。


　　当然，在氯化氢分子里，由于氯原子吸引电子的能力比氢原子要强一些， 共用电子对会稍稍偏向氯原子一方，使氯原子一方略显负电性，而氢原子一 方略显正电性，但是，氯化氢整个分子是呈电中性的。
像氯化氢这样以共用电子对形成分子的化合物叫做共价化合物。如水、
二氧化碳、二氧化硫、五氧化二磷等都是共价化合物。

化合价


　　我们已经理解，在氢和氯化合生成氯化氢时，氢和氯的原子个数比为什 么是 1∶1。同样不难理解，当氢和氧按原子个数比 2∶1 化合成水分子时， 两种原子的最外电子层也都达到稳定结构（见图 2—21）。


　　大量事实表明，元素之间相互化合时，其原子个数比都有确定的数值。 表 2—3 为几种物质组成元素的原子个数之比。
表 2 — 3 几种物质组成元素的原子个数比
化学式 某元素原子
数∶氢原子数 化学式 某元素原子数∶
氯原子数 HCl 1 ∶ 1 NaCl 1 ∶ 1 H2O 1 ∶ 2 MgCl2 1 ∶ 2 NH3 1 ∶ 3 AlCl3 1 ∶ 3 CH4 1 ∶ 4 CCl4 1 ∶ 4

我们把一种元素一定数目的原子和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或失 电子的数目。失电子的原子带正电，这种元素的化合价是正价；得电子的原 子带负电，这种元素的化合价是负价。如氯化钠中，钠为+1 价，氯为-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和其它 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，哪种元素就为负价；电子对偏离哪种原子，哪种
元素就为正价。如氯化氢中，氢为+1 价，氯为-1 价。 在离子化合物里，其得、失电子的总数是相等的；在共价化合物里，共
用电子对“偏向”和“偏离”的数目也是相等的，所以，不论在离子化合物 还是在共价化合物里，其正负化合价的代数和都为零。这就是书写化学式所 依据的法则。
　　由于元素的化合价表明形成化合物时一个原子能和其它原子相结合的数 目，因此，在单质分子里，元素的化合价为零。
在化合物里，氢通常显+1 价，氧通常显-2 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（如 CO2）里，另一非金属元素（如
C）通常显正价。 许多元素具有可变的化合价，这是由于这些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不同所致。例如铁可显+2、+3 价。氮可显-3、
+1、+2、+3、+4、+5 价等。 常见元素的化合价见表 2—4。
表 2 — 4 常见元素的化合价
元 素
名称
钾
钠
银
钙
镁
钡
锌
铜
铁
铝
锰 元素
符号
K
Na
Ag
Ca
Mg
Ba
Zn
Cu
Fe
Al
Mn 常见的化合价


+1
+1
+1
+2
+2
+2
+2
+1 ，+2
+2 ，+3
+3
+2 ，+4 ，+6 ，+7 元素
名称
氢
氟
氯
溴
碘
氧
硫
碳
硅
氮
磷 元素
符号
H
F
Cl
Br
I
O
S
C
Si
N
P 常见的化合价


+1
-1
-1 ，+1 ，+5 ，+7
-1
-1
-2
-2 ，+4 ，+6
+2 ，+4
+4
-3 ，+2 ，+4 ，+5
-3 ，+3 ，+5

[例题 1]标出下列物质中各元素的化合价
氯化钙 金属钙 氢氧化钾
[解]先写出各物质的化学式 CaCl2 Ca KOH
然后在各化学式元素符号的正上方标出相应的化合价



+2 ?1 0

? 1 ? 2 ?1

Ca Cl2

Ca K O H

　　需要特别指出的是，离子表示的方式与标化合价的方式不相同。如钙离 子表示成 Ca2+，右上方的“2+”表示一个钙离子带 2 个单位正电荷；而氯化


? 2
钙Ca Cl2 中，正上方的“ + 2”表示钙在氯化钙里显 + 2价。


想一想：
·为什么在氯化钙中钙的化合价为+2，而在金属钙中钙的化合价却是零？
[例题 2]计算 Fe(OH)3 中各元素化合价的代数和。
[解]先标出 Fe(OH)3 中各元素的化合价


?3 -2 +1
Fe ( OH ) 3


根据化合物中各元素化合价的代数和列出下式：
(+3)×1+(-2)×3+(+1)×3=+3-6+3=0
Fe(OH)3 各元素化合价的代数和为零。

化合价和化学式


化合价和化学式之间，有着密切的联系。 根据物质的化学式，可以求出元素的化合价；根据元素的化合价，也可
以写出已知物质的化学式。
[例题 1]试确定高锰酸钾中锰元素的化合价。
[解]先写出高锰酸钾的化学式 KMnO4
　　查表可知，钾元素为+1 价，氧元素为-2 价，而锰元素有+2、+4、+6、+7 等化合价。
由于在任何化合物里正负化合价的代数和均为零，由此可求出锰的化合
价。
设锰的化合价为 X (+1)+X+(-2)×4=0
X=+8-1=+7
答：在高锰酸钾里，锰元素的化合价是+7。

想一想：
·在 KMnO4 分解后的生成物 K2MnO4 中，锰元素的化合价是几？
　　[例题 2]已知氮有多种氧化物，写出氮的化合价分别为+1、+5 的两种氧 化物的化学式。
[解]（1）写出+1 价氮的氧化物的化学式。
　　①先写出组成化合物的两种元素的符号，把正价的写在左边，负价的写 在右边，在元素符号上方标出化合价


+1 -2
NO


②求出两种元素化合价绝对值的最小公倍数：2
③求出各元素的原子数。



最小公倍数
正价（或负价）的绝对值
N： 2 = 2 O： 2 = 1

? 原子数

1 2


④把原子数标在相应的元素符号的右下角即得化学式 N2O（俗称“笑
气”）。
⑤检验各元素正负化合价的代数和是否为零。 (+1)×2+(-2)×1=+2-2=0
（2）写出+5 价氮的氧化物的化学式。


+ 5 - 2

+5 - 2
NO


两种元素化合价的最小公倍数为 10。


N： 10 = 2 O： 10 = 5
5 2


化学式为：N2O5

　　N2O 对神经有奇异的作用，吸入极少量时，便能发生狂笑，所以俗名为 笑气。也使人对疼痛感觉麻木，故曾用做麻醉剂。


　　需要指出的是：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；而各种物质化学式的确定，只能来自对各种物质组成的 实验测定，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】 一、填空题。
1．A、B 两种元素的原子结构示意图分别是和当 A 单
质和 B 单质化合时，一个 A 原子 一个电子，成为 （填入阴或阳） 离子，离子符号为 ；一个 B 原子 一个电子，成为 离子（填 入阴或阳），离子符号为 。生成物的化学式是 ，它属于
化合物。
2．氯化氢是化合物，氯原子和氢原子通过 结合在一起。
3．氯酸钾的化学式是 ，其中氧元素是 价，钾元素是

价，氯元素是 价。
4．写出铁元素二价和三价氯化物的化学式。 二、标出下列物质中各元素的化合价： SO3，AlCl3，NaOH，Fe2O3，Cl2
三、计算下列物质中各元素化合价的代数和： SiO2，Al2O3，Ca(OH)2

本章小结

一、氧气的性质、用途和制法
1．物理性质 在通常状况下，氧气是一种没有颜色、没有气味的气体。在标准状况下
其密度是 1.429 克／升。
不易溶于水。在室温时，1 升水大约只溶 30 毫升氧气。
2．化学性质



（1）和非金属反应 ? ?
（C、S、P等） ? ?

?安静燃烧
?



( 若在有限

? ? 剧烈氧化?

（2）和金属反应（ ? ? ?

的空间进行)

?氧化反应?

?急速燃烧 ??????? 爆炸

Fe、Mg、Al、Cu等）? ?


引起自燃

（3）和化合物反应（乙 ?

? ?
缓慢氧化

? ?
炔、酒精等） ? ?

?
?金属生锈、呼吸作用等



3．用途
（1）供给呼吸：如潜水、登山、航天、医疗等
（2）支持燃烧：如炼钢、炼铁、火箭发射等
（3）反应放热：如气焊、火力发电等
4．制法 工业制法：使空气液化，再分离液态空气


? 二氧化锰

?氯酸钾 ?? ? ??? 氯化钾 + 氧气（MnO

催化剂、催化作用）

实验室制法? 加热 2
?
高锰酸钾 加热? 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气




二、化合反应和分解反应
化合反应：A+B—→AB 分解反应：AB—→A+B 三、离子化合物和共价化合物


四、化学式和化合价
1．化学式：用元素符号来表示物质组成的式子。 根据化学式进行与物质组成有关的计算。
　　2．化合价：一种元素一定数目的原子和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。
在化合物里，正负化合价的代数和为零。
3．化学式和化合价的关系 根据化合物的化学式，可以求出元素的化合价；根据元素的化合价，也
可以写出已知化合物的化学式。

复习题

【A 组】

一、将正确答案的序号填入括号里
1．下列物质中存在氧分子的是 （ ）
（A）高锰酸钾
（B）四氧化三铁
（C）液氧
（D）二氧化锰
2．下列变化的反应物中氧元素全部转变为单质的是 （ ）
（A）分离液态空气制取氧气
（B）加热氯酸钾与二氧化锰混合物
（C）木炭在空气中燃烧
（D）加热高锰酸钾
3．下列计算式中，正确的是 （ ）
（A）2CO2 的式量总和为：2×12+16×2=56
（B）2Ca(OH)2 的式量总和为：2×40+(16+1)×2=114
（C）(NH4)2SO4 的式量为：14×1×4×2+32+16×4=208
（D）2H2O 的式量总和为：2×(1×2+16)=36
4．某物质的化学式为 R(OH)3，式量为 78，则 R 的相对原子质量为
（ ）
（A）24
（B）27
（C）56
（D）40

二、填空题。
1．2N 表示 ；Cl2 表示 ；
3SO3 表示 ；2S2-表示 。
2．实验室里采用加热氯酸钾的方法制取氧气时，二氧化锰是 剂，
起 作用。在反应前后二氧化锰的 和 都没有改变。
　　3．实验室里，用排空气法收集氧气，为了检验瓶中氧气是否充满，所用 的方法是 ，若有 的现象，就说明氧气已经充满。这一做法的 依据是 。
　　4．某元素的原子结构示意图是，该元素原子核内有 个质 子，最外层上有 个电子。当该元素的单质在一定条件下和氧气化合时， 生成物的化学式是 ，写出这个反应的文字表示式 。
三、图 2—22 是实验室制取氧气的装置。

1．写出图中有标号的仪器名称：
A ，B ，C ，D ，E 。
2．指出装置图中的错误
① ，② ，③ ，④ 。

【B 组】

一、计算下列物质的式量。
1．硝酸(HNO3)2．硫酸钡(BaSO4)
3．碳酸氢铵(NH4HCO3)4．磷酸二氢钙[Ca(H2PO4]2]
二、根据三氧化硫的化学式计算：
1．三氧化硫里硫元素和氧元素的质量比；
2．三氧化硫里各元素的质量分数；
3．16 克三氧化硫里含硫多少克；
4．多少克三氧化硫里含 8 克硫。 三、用加热氯酸钾的方法制取氧气，如在氯酸钾中掺加少量高锰酸钾，
反应速率能否加快？为什么？
四、在化学式为 HnROm 的化合物中，其 R 的化合价为+7n 对吗？为什么？
五、若 x 克(NH4)2SO4 和 3 克 NH4NO3 所含的氮元素质量相等，则 x 为
克。

第三章 氢气

本章要点

·氢气的性质、用途、实验室制法
·置换反应
·氧化反应和还原反应
·质量守恒定律
·化学方程式及其配平
·根据化学方程式的计算


　　氢气对于我们并不陌生。它是电解水的产物之一，也是最轻的气体。在 节日里，飘游在空中五颜六色的气球以及气象探空气球等，里面所充灌的气 体就是氢气。氢气在燃烧时能放出大量的热而且还不会污染环境，所以是一 种理想的燃料。

　　　　　　　　第一节 氢气的性质和用途 氢气的性质
　　　　　　　氢气的物理性质


取一瓶氢气，观察氢气的颜色、状态，闻其气味。 通常状况下，氢气是没有颜色、没有气味的气体。盛满氢气的集气瓶瓶
口应朝下放置（见图 3—1），这是因为氢气比空气轻。



标准状况下，氢气的密度为 0.0899 克／升，是所有气体中密度最小的。 在压强为 1.01×105 帕时，无色液态氢的沸点为-252.80℃（20.20K），
雪状固态氢的熔点为-259.14℃（13.86K）。
氢气难溶于水。标准状况下，1 升水中仅能溶解 20 毫升的氢气。

氢气的化学性质

【实验 3—1】氢气在空气中燃烧
1．氢气的可燃性 点燃纯净氢气，然后将一只干燥的冷烧杯罩在火焰上方，如图 3—2 所
示。观察火焰的颜色，烧杯内壁有什么现象？用手触摸烧杯壁有什么感觉？


纯净的氢气在空气中点燃时，发出轻微的“噗”声，然后安静地燃烧。 这个反应可用文字表示如下：

氢气 +

点燃
氧气 ???

（H 2 ） （O 2 ） （H 2 O）


由实验可知，纯净的氢气在空气中点燃能安静燃烧，如果把氢气与空气
混合后点燃，情况会怎样呢？
【实验 3—2】氢气和空气混合，点燃爆炸
　　取两个 125 毫升的集气瓶，使一个瓶集满氢气，和另一个空瓶（内有空 气）的瓶口隔玻璃片对准，如图 3—3 所示。抽去玻璃片，把两瓶口对紧，上 下翻转几次，使氢气和空气充分混合，分别用玻璃片盖住，取其中一瓶混合 气体，用毛巾包住抽去玻璃片点燃，观察所发生的现象。


　　将氢气和空气的混合气点燃时立即有爆鸣声，瓶内喷出的气流往往可将 灯焰熄灭。
　　实验测定，空气里氢气的体积分数若达到 4.1％～75％时，点燃就会发 生爆炸，这个范围叫氢气在空气中的爆炸界限。因此在点燃氢气前必须先检 验氢气的纯度。
许多可燃气体和氢气相似，在空气里都有爆炸界限。表 3—1 列出几种可
燃性气体在空气中的爆炸界限。
表 3 — 1 几种可燃性气体在空气中的爆炸界限
可燃性气体 爆炸界限 氢气（ H2 ） 4.1 ％～ 75.0 ％ 一氧化碳（ CO ） 12.5 ％～ 75.0 ％ 甲烷（ CH4 ） 5.0 ％～ 15.0 ％ 乙烷（ C2H6 ） 3.4 ％～ 12.5 ％ 乙炔（ C2H2 ） 2.5 ％～ 80.0 ％ 丙烷（ C3H8 ）（液化石油气的主要成分） 2.4 ％～ 9.5 ％

纯净的氢气在空气里燃烧时，能放出大量的热，每千克氢气燃烧放热 1.2
×105 千焦，此热量大约是等质量汽油燃烧放热的三倍。

想一想：
·根据氢气和氧气反应能放出大量热，推断氢气有哪些用途？
2．氢气的还原性 氢气能剧烈地和游离态的氧起反应，是否也能和化合态的氧起反应？

【实验 3—3】氢气还原氧化铜
　　在干燥洁净的试管底部铺一层黑色的氧化铜粉末，管口稍向下倾斜，固 定在铁架台上，如图 3—4 所示。


　　检验氢气纯度后，将通氢气的导管插入到氧化铜的上方，通入氢气排净 试管里的空气。
点燃酒精灯，对氧化铜加热，观察氧化铜颜色的变化和试管口的内壁上

发生的现象。 待氧化铜变色后，停止加热，继续通氢气直至试管冷却到室温。 这个反应可用文字表示如下：



氢气 +

氧化铜

加热
??? 铜 + 水

（H 2 ） （CuO） （Cu）（H 2 O）


想一想：
·为什么把试管口略向下倾斜？
·为什么要先通氢气，待试管中的空气排净后再给氧化铜加热？
　　·反应完毕后，为什么要先停止加热，然后继续通入氢气直到试管冷却 到室温？
　　除氧化铜外，氢气在加热的条件下还能和一些其它金属氧化物反应。如 氧化铅。
　　实验装置如图 3—5 所示，取少量氧化铅粉末，用水调成糊状，涂在试管 内壁，烘干。操作步骤同实验 3—3，观察氧化铅颜色的变化和试管口的内壁 上发生的现象。
反应可用文字表示如下：



氢气 +

氧化铅

加热? 加热铅 + 水

（H 2 ） （PbO） （Pb） （H 2 O）


通过以上两个反应可以看出：在加热的条件下，氢气能够夺取氧化铜、
氧化铅里的氧，并和氧结合成水。所以，这个反应对氢气来说是氧化反应。 氧化铜和氧化铅在反应过程中失去氧，变成铜和铅，这种含氧化合物失
去氧的反应叫还原反应。
　　在同一个反应中，一种物质夺取氧发生氧化反应，必有另一种物质失去 氧发生还原反应。



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。 氧化铜、氧化铅能够供给氧，氧化铜、氧化铅具有氧化性，是氧化剂。 氧气能够夺取氧，氢气具有还原性，是还原剂。

想一想：
·根据氢气的还原性，试推断氢气有哪些用途？ 常温下，氢气的化学性质较稳定，但在加热条件下，氢气的化学性质活
泼，除能和氧气、氯气及某些金属氧化物反应外，还能与氮气等物质发生化 学反应。

氢气的主要用途

如图 3—6 所示。




氢能源


　　地球上的煤、石油等矿物燃料资源是有限的。随着长时间的不断开采和 使用，现有的资源必然会逐渐枯竭，而且这些燃料对环境有严重污染。所以， 科技界正在寻找新的能源。氢能源就是其中之一。
　　氢是理想的燃料，燃烧时放出大量热，反应产物只有水，没有灰渣和废 气，不会污染环境。1976 年成立的国际氢能协会，主要研究氢的发生、储存 和利用。目前，液氢已用作发射火箭的燃料。此外，氢气亦可用做氢能汽车 的燃料。在 1980 年，我国已研制出第一辆氢能汽车。
　　由于目前生产氢气燃料的成本太高。所以，设法寻找降低氢气成本的新 方法已经成为当前世界各国的研究课题。
　　科学家正在探索研究的方法很多。例如随着太阳能研究的深入以及现代 科学技术的进步，认为利用太阳能从水里提取氢的前景是十分诱人的。
　　前不久，科学家发现，水在催化剂和光敏剂的作用下，经过阳光照射， 也会发生光化学反应，生成氢气和氧气。关键是寻找适宜的催化剂和光敏剂。 化学家找到了二氧化钛和某些含钌的化合物，都可以担当这个角色。目前还 在继续探索之中。
最近，科学家又研究出一种用红纤毛杆菌和淀粉制氢的方法，为人类获
取氢能开辟了新路，红纤毛杆菌每消耗一千克淀粉，就能产生 5000 升氢气， 成本较为便宜。
绿色能源的设想更为诱人，科学家发现，有一种蓝绿色的藻类，在一定
的光照、温度条件下进行光合作用产生氢气，这又是一个惊人的科学新发现。 总之，氢能的利用是可行的，但在技术方面还没有完全突破。估计到公
元 2000 年，氢能将达到全部能量供应的约 5％。展望未来，氢能具有无限广
阔美好的前景。


【习题】 一、填空题。
1．下列氢气的各种用途是利用了氢气的哪些性质？
（1）用做探空气球 。
（2）用做火箭燃料 。
（3）焊接金属 。
（4）从三氧化钨冶炼金属钨 。
　　2．标准状况下 17.89 克氢气的体积应该是 升（氢气在标准状况下 的密度是 0.0899 克／升）。
3．用氢气还原氧化铜的实验中，有以下几步操作：
（1）给试管中的氧化铜加热；
（2）检验产生氢气的纯度；
（3）向盛有氧化铜的试管中通入氢气；
（4）停止向试管通入氢气；
（5）停止给试管加热。

正确操作顺序的号码是
二、判断题。
1．氢气和氧化铜反应生成铜和水，是因为氢气发生了还原反应。
（ ）
2．氢气和空气的混合物遇明火，一定发生爆炸。 （ ） 三、简答题。
1．氢气在一定条件下与三氧化钨反应，可用文字表示如下：



三氧化钨 + 氢气加热

加热
???

钨 + 水

（WO 3 ） （H 2 ） （W）（H 2 O）


试分析在上述反应中，哪种物质发生氧化反应？哪种物质发生还原反
应？
2．如何鉴别氢气和氧气？

第二节 氢气的实验室制法


制取原理


　　氢的发现是科学家用锌、铁等金属和稀硫酸反应开始的，现在实验室里 制取少量的氢气，仍然是用金属锌和稀硫酸反应的方法。
[实验 3—4]锌和稀硫酸反应
　　取几粒锌放在试管里，然后加入 5 毫升稀硫酸，用点燃的火柴放在试管 口（见图 3—7），观察所发生的现象。待反应完毕后，取试管中的上层清液
2 毫升，置于蒸发皿（玻璃制）里微微加热，蒸干。在蒸发皿里能看到什么 物质？

实验现象说明有氢气产生。蒸发皿里留下的白色固体应是硫酸锌
（ZnSO4）。
这个反应可用文字表示如下：


锌 + 硫酸—→ 硫酸锌 + 氢气
（Zn）（H 2SO 4 ）（ZnSO 4 ） （H 2 ）


制取装置


实验室里制取少量氢气时，可用图 3—8 所示的简易实验装置。 将锌粒放在有孔的塑料板上，不和稀硫酸接触。 需要氢气时，就把橡皮导管上的止水夹打开，稀硫酸即从长颈漏斗中流
下，和锌粒接触，发生反应，产生的氢气从导气管中导出。
　　不需要氢气时，就将止水夹夹紧，试管里氢气的压强增大，把稀硫酸压 回到长颈漏斗里，使试管中稀硫酸的液面下降，和锌粒不再接触，反应即可 停止。
根据氢气难溶于水，比空气轻的性质，收集氢气时，可用排水集气法（见
图 3—8A）或向下排空气法（见图 3—8B）。


　　为了避免氢气向空气中扩散，充满氢气的集气瓶要用玻璃片盖好，并使 瓶口向下放置（见图 3—8C）。

验纯方法


　　由于氢气是易爆性气体，为了保证安全，在点燃氢气前必须检验氢气的 纯度。
[实验 3—5]氢气纯度的检验
检验氢气的纯度用图 3—9 所示的方法。


　　用排水或向下排空气法收集一试管氢气，用拇指堵住试管口移向酒精灯 点燃，若发出轻微的“噗”声，证明氢气已经纯净，若发出尖锐的爆鸣声，
　　
说明氢气还不纯，需要再收集氢气重新检验，直至纯净为止。 工业上所需的大量氢气，主要是采用分离①水煤气的方法，或是用②天
然气（或石油气）在催化剂作用下和水反应的方法来制取。

置换反应

除金属锌外，一些其它金属也能和稀硫酸反应生成氢气，如：镁、铁等。

①水煤气的主要成分是氢气和一氧化碳。
②天然气的主要成分是甲烷（CH4）。制氢的化学反应为：



甲烷 +

水 —→ 二氧化碳

+ 氢气

（CH

） （H O） （CO

） （H ）

4 2 2 2


镁 + 硫酸 —→ 硫酸镁 + 氢气
（Mg）（H 2SO 4 ） （MgSO4 ） （H 2 ）
铁 + 硫酸 —→ 硫酸亚铁 + 氢气
（Fe）（H 2SO 4 ） （FeSO4 ） （H 2 ）


这些反应和分解反应、化合反应不同，它们都是由一种单质和一种化合
物起反应，生成另一种单质和另一种化合物，这类反应叫做置换反应。 实验室制氢气的反应就是利用金属跟酸发生的置换反应。

原子团

　　在一些金属和稀硫酸的反应中，硫酸分子中的（SO4）部分在反应前后并 没有变化，作为一个整体参加反应，就好像一个原子一样，这样的原子集团 在化学上叫做原子团。
如：硫酸（H2SO4）中的（SO4）。
硝酸（HNO3）中的（NO3）。
氢氧化钠（NaOH）中的（OH）。 氯酸钾（KClO3）中的（ClO3）。
都是原子团。 原子团的化合价是根据组成原子团的各种元素化合价的代数和来确定
的。
如：硫酸（H2SO4）中硫酸根（SO4）的化合价。


?6 ? 2
原子团中各元素的化合价：S O 4 ，所以，SO4 的化合价为：
- 2
+ 6 + （ - 2×4） = -2（即为S O4 ）


常见原子团的化合价（表 3—2）。

表 3 — 2 常见原子团的化合价
名称 氢氧根 硫酸根 硝酸根 碳酸根 磷酸根 铵根 化合价 ?1
OH ?2
SO4 ?1
NO3 ?2
CO3 ?3
PO4 ?1
NH 4



选学


一、氢气的发现史

氢气的存在，很早就有人注意了。16 世纪，瑞士医药学家帕拉塞斯
（P．A．Paracelsus，1493～1541）指出：“把铁屑投在硫酸里时，有气体 发生出来，就像旋风一样腾空而起”。这种气体可以燃烧，称之为“可燃性 空气”。这种气体显然是氢气。但当时他并没意识到这是一种新的物质。
　　1766 年英国化学家卡文迪许（H．Cavendish，1731～1810）用铁屑或锌 作用于盐酸或稀硫酸制得了这种“可燃性空气”，并用排水集气法收集起来， 研究了它的性质。指出，这种“可燃性空气”不能供给动物呼吸，把它和空 气混合点燃会发生爆炸，并测定出它的密度。1781 年卡文迪许进一步指出这 种“可燃性空气”燃烧的产物是水。1783 年拉瓦锡重做了实验，证明水是这 种“可燃性空气”燃烧的唯一产物，并明确指出“可燃性空气”是一种元素， 命名为“水之源”，它的拉丁文名称 Hydrogenium，氢的名称即由此而来。 中文的氢字取“轻”的偏旁“”把它放在“气”字里面构成，意思是很轻 的气体。




二、启普发生器


　　实验室制取较多量的氢气时，常用启普发生器。它的构造如图 3—10 所 示，是由球形漏斗 1、容器 2 和导气管 3 三部分组成的。使用如图 3—11 所 示。先将锌粒由带有导气管的球形容器口加入，竖直，加上塞子，将稀硫酸 由球形漏斗注入，浸没锌粒，发生反应产生的氢气从打开活塞的导气管导出。 使用完毕关闭导气管的活塞，此时由于容器内氢气的压强变大，将酸液重新 压回到球形漏斗中，使锌粒跟酸液脱离接触，反应停止。需要更换酸液时， 可将反应后的废液从容器 2 下部的出口排出。这种装置易于控制反应，操作 方便。


【习题】 一、判断题：正确的在括号内打“√”，错误的打“×”。
1．欲收集纯净的氢气，应当采用排水集气法。 （ ） 2．凡有单质参加的反应，都是置换反应。 （ ） 　　二、在下列物质中，凡含有原子团的，在它的化学式下面相应部位划一 横线，并标出原子团的化合价。
MgO CaCO3 NaNO3 CuSO4 Ca(OH)2

三、分别指出下列反应的类型。

铜 + 氧气

加热? 氧化铜

锌 + 硫酸—→硫酸锌 + 氢气


氢氧化铜

加热? 氧化铜 + 水

四、简答题
1．实验室用右图实验装置制取和收集氢气，指出其中的错误。
① 。
② 。
③ 。
④ 。
2．简述检验氢气纯度的方法。

第三节 质量守恒定律


　　在化学反应中生成了新物质，反应前后物质的种类发生变化。那么物质 的总质量是否发生变化呢？反应后新物质的总质量相对反应前反应物的总质 量是增加了，减少了，还是保持不变呢？
下面通过实验来探讨这个问题。
[实验 3—6]氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液反应前后总质量的测定
　　把盛有无色氢氧化钠溶液的短试管，小心地放入盛有蓝色硫酸铜溶液的 锥形瓶里，加好塞子。如图 3—12 所示，再将锥形瓶放在托盘天平上，调节 砝码使天平的两边平衡，取下锥形瓶，倾斜之，让试管中的溶液流入瓶内， 两种溶液接触后立即反应生成浅蓝色沉淀，再把锥形瓶放到托盘天平上，观 察天平是否能保持平衡？
　　从上面的实验可以看出，经过化学反应后，天平两边仍然保持平衡，说 明反应前物质的质量总和与反应后物质的质量总和相等。
　　无数的实验证明，参加化学反应的各反应物质量的总和等于反应后各生 成物质量的总和，这个规律叫做质量守恒定律。



想一想：
　　·铁器生锈，质量增加，木炭燃烧成灰，质量减少，这与质量守恒定律 矛盾吗？为什么？
·加热 49.0 克氯酸钾使其完全分解，生成 29.8 克氯化钾，同时能生成
多少克氧气？ 为什么化学反应前后各物质的质量总和会相等呢？
这是因为化学反应的过程是构成反应物的各种原子重新组合生成新物质
的过程。也就是说一切化学反应，反应前后原子的种类和数目都没有改变， 各原子的质量也没改变，因此参加化学反应前各种物质的质量总和与反应后 生成的各种物质的质量总和必然相等。


【习题】 一、下列说法是否正确？为什么？
1．一支蜡烛燃烧时逐渐“消失”了，这个反应不符合质量守恒定律。
2．大块矿石粉碎成小块其质量不变，这种变化符合质量守恒定律。
3．镁带在空气中燃烧后，生成的氧化镁的质量一定大于镁带的质量。 二、碱式碳酸铜受热后能分解成氧化铜、水和二氧化碳三种物质。设有
22.1 克碱式碳酸铜受热全部分解后，得到氧化铜 15.9 克，水 1.8 克，问生 成二氧化碳多少克？

第四节 化学方程式及其配平

化学方程式及其含义

前面曾用文字表示化学反应，如：

碳 + 氧气

点燃? 二氧化碳

这种表示式只能表示哪些物质发生了反应，生成了什么物质。但不能反 映出化学变化过程各物质之间的质量关系，而且不简明、不便于学习和交流 等，因此根据质量守恒定律，采用反应物和生成物的化学式来表示化学反应。
如：

C + O 点燃? CO




这种用化学式来表示化学反应的式子叫做化学方程式。它是国际通用的
化学用语。化学方程式可以反映化学反应中“质”和“量”两方面的含义， 如：



C + O 2

点燃
?? ? ??

CO 2

1×12 1×(16×2) 1×(12 + 16×2)


质量比 12∶32∶44
　　“质”的含义：碳和氧气在点燃的条件下发生化学反应，生成二氧化碳。 “量”的含义：每 12 份质量的碳与 32 份质量的氧气反应，生成 44 份质 量的二氧化碳，质量比为 12∶32∶44；每 1 个碳原子与 1 个氧分子反应，生
成 1 个二氧化碳分子。

化学方程式的书写


书写化学方程式要注意遵守两个原则： 第一，以化学反应事实为依据。
第二，符合质量守恒定律，即反应前后原子的种类必须相同，原子的数
目必须相等。 书写化学方程式的主要步骤是：
1．根据实验事实确定反应物和生成物。 把反应物的化学式写在左边，生成物的化学式写在右边，中间用箭号相
连，若反应物或生成物不止一种，则用“+”号连接。如磷在空气中燃烧：


P + O 2 ???? P2 O5


2．配平化学方程式
在各反应物和生成物的化学式前面配上适当的数字，使反应前后每一种

元素的原子总数相等，此过程叫做化学方程式的配平。配平化学方程式有很 多种方法，常用的是奇偶数原子关系配平法。其步骤如下：
（1）找出配平的关键原子。 即：原子的个数较多，且在反应式两边是一单一双的原子。对磷在空气
中燃烧的反应来说，磷原子很容易配平。氧原子个数较多，且在反应式两边 是一单一双，所以氧原子是配平的关键原子。

P + O 2 —→P2 O 5


（2）在含单数关键原子的化学式前配数字 2，将单数变成双数。

P + O 2 —→2P2 O 5


（3）由已确定的化学式前面的数字推出其它化学式前面的数字。
由 P2O5 前面的数字是 2 可知，反应式左边的氧原子总数为 10，磷原子总
数为 4。所以，反应式左边 O2 前应配数字 5，P 前应配数字 4。
4P+5O2—→2P2O5
（4）检查。确认反应式两边各种元素的原子总数相等。
4P+5O2—→2P2O5
化学方程式的反应物和生成物的中间，除了用箭号表示外，亦可用等号 “=”来表示。如：
4P+5O2=2P2O5
但无论是用箭号或是等号，书写化学方程式都要配平。


　　3．注明反应条件和某些生成物的状态符号。如果反应是在加热、点燃或 有催化剂等条件下进行的，需将这些条件分别写在箭号的上部和下部。若有 加热等两种以上的条件，一般把加热符号“△”写在箭号的下方。
如果有气体生成，则在气态物质化学式的右边标出“↑”符号，如果反
应在溶液中进行，应在生成的沉淀物化学式的右边标出“↓”符号。例如：
2H + O ? 点燃 ? 2H O
2KClO ? 催化剂 ? △2KCl + 3O ↑
CO2 + Ca(OH)2 —→CaCO 3 ↓ + H 2 O


想一想：
·下列符号在化学方程式中，各表示什么含义？


符号 + → △ ↑ ↓ 含义


【习题】

一、指出下列化学方程式中的错误，并加以改正。
1．氯酸钾受热分解生成氯化钾和氧气
KClO3KCl+O2↑
2．硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铜和硫酸钠 CuSO4+NaOH—→CuOH+NaSO4
二、配平下列反应的化学方程式。
1．Fe+O2Fe3O4
2．N2+H2 NH3
3．H2O2 H2O+O2
4．Fe2(SO4)3+NaOH—→Fe(OH)3↓+Na2SO4
三、写出下列反应的化学方程式，指出反应类型。
1．锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气
2．氢气在氧气里燃烧生成水
3．氢气还原三氧化钨（WO3）生成钨和水
4．电解水生成氢气和氧气 四、计算下列反应中各反应物、生成物之间的质量比。
1．2KClO32KCl+3O2↑
2．Na2CO3+Ca(OH)2—→CaCO3↓+2NaOH

第五节 根据化学方程式的计算


　　化学方程式能表示化学反应前后各种物质的质量关系。根据这种关系则 可计算用一定数量的反应物能制备多少生成物？或制备一定数量的生成物需 要多少反应物？
现举例说明根据化学方程式进行计算的步骤和方法。
　　[例题 1]实验室里用加热分解氯酸钾的方法制取氧气，若使 5.8 克氯酸 钾完全分解，问能产生多少克氧气？
解：设能生成氧气的质量为 x。
　　1．写出这个反应的正确的化学方程式，并根据化学方程式算出已知物和 待求物的式量，分别写在化学方程式相对应的化学式下面。
2KClO32KCl+3O2↑
2×122.5 3×32
　　2．将题中所给的已知质量（5.8 克）和所求质量（设为 x）写在化学方 程式相应物质的式量下面，上下对齐，单位一致。
2KClO32KCl+3O2↑
2×122.5 3×32
5.8 克 x
3．列比例式，解未知质量



2×122.5
5.8克

3×32
=
x

5.8克×3×32
x =
2×122.5


= 2.3克



4．简要写出答案
答：5.8 克氯酸钾完全分解能产生 2.3 克氧气。 根据化学方程式表示的质量比和已知一种反应物或生成物的质量，就可
以计算另一种反应物或生成物的质量。
需要注意的是：
（1）化学方程式必须配平。
（2）有关物质的式量必须正确。
（3）列比例式进行计算时，同一种物质的计量单位必须一致。
　　[例题 2]标准状况下，氢气的密度是 0.09 克／升，要充满体积为 4 升的 氢气球，需要多少克锌与足量的稀硫酸反应？
　　分析：此题需要根据锌和稀硫酸的反应式，及锌和氢气的质量进行计算。 首先应将氢气的体积换算成质量。
解：氢气的质量：0.09 克／升×4 升=0.36 克 设制取 0.36 克氢气所需锌的质量为 x
依题意 Zn+H2SO4—→ZnSO4+H2↑
65 2
x 0.36 克



65
列比例式： =
x

2
0.36克


解之，得：x =

65×0.36克
2


= 11.7克



答：标准状况下制取 4 升氢气需 11.7 克锌和稀硫酸反应。

【习题】
一、3.1 克磷在氧气中完全燃烧，可生成多少克五氧化二磷？ 二、多少克铁全部和氧气化合后，才能生成 23.2 克四氧化三铁？ 三、将干燥的氯酸钾和二氧化锰的混合物 31 克加热到质量不再减少为
止，冷却后称得剩余固体为 21.4 克。求生成多少克氧气？原混合物里有多少 克氯酸钾？

本章小结

一、氢气的实验室制法、性质和用途


? ?
? ?
? ?原理：金属和酸发生置换反应
? ?
?实验室制法 ?Zn + H 2SO 4 →ZnSO 4 + H 2 ↑
? ? ?排水集气法
? ?收集方法
?
? ? ?向下排空气法
?
? ? ?没有颜色、没有气味的气体
? ? ?
? ?物理性质 ?难溶于水
? ? ?氢气是最轻的气体
? ?
氢气?性质 ? ? ? 点燃

? ? ?

?2H 2 + O 2 ?? ?? 2H 2 O

? ? ?可燃性?

化学性质 ?

?H + Cl

?点燃 ? 2HCl

? ? ? 2 2 ? ?
? ?

? ??
?

?还原性：CuO + H

??△? Cu + H O

?用途：充气球、燃料、冶炼金属、制盐酸
?
? ? ? ? ?
??


二、置换反应 一种单质和一种化合物起反应，生成另一种单质和另一种化合物，叫做
置换反应。 三、氧化反应和还原反应
同一反应中，一种物质夺取氧发生氧化反应，另一种物质失去氧发生还

原反应。 四、质量守恒定律
参加化学反应的各反应物质量的总和等于反应后各生成物质量的总和。 五、化学方程式
用化学式来表示化学反应的式子
1．书写原则：（1）以实验事实为依据（2）遵守质量守恒定律
　　2．表示意义：（1）表示某个化学反应（2）表示参加反应的各反应物和 各生成物之间的量的关系，包括质量、微粒数。
　　3．书写步骤：（1）根据实验事实，确定反应物和生成物，中间用箭号 相连（2）配平化学方程式
六、根据化学方程式的计算 根据化学方程式中表示的各物质的质量比，已知其中一种反应物或生成
物的质量，可以计算其它反应物或生成物的质量。 在计算时应注意以下几点：
1．化学方程式必须配平。
2．有关物质的式量必须正确。
3．同一种物质的计量单位必须一致。

复习题

【A 组】

一、把氧气和氢气的实验室制法的有关内容填入下表中的相应位置。
制取气体
项目 氧气 氢气 化学方程式 反应类型 气体发生装置的
主要实验仪器 装置中应该注意
的事项 试管口应
否则 长颈漏斗下端应
之下，否则 集气法

二、在 3H2+Fe2O3 2Fe+3H1O 反应中，发生氧化反应的物质是 ，
发生还原反应的物质是 。 是氧化剂， 是还原剂。 三、判断下列说法是否正确，正确的在括号中打“√”，错误的在括号
中打“×”。
1．原子团在化学反应里，可作为一个整体参加反应，好像一个原子一样。
（ ） 2．Na2SO4 中的 Na2 和 SO4 都是原子团。 （ ）
3．在加热的条件下，氢气跟黑色氧化铜反应的实验操作是：先加热然后
通入氢气，实验完毕后应先停止通氢气，然后停止加热。 （ ）
4．点燃氢气前必须检验氢气的纯度，否则容易发生爆炸。

（ ）
　　5．在天平的两个托盘上各放一个等质量的烧杯，分别加等质量的水和稀 硫酸，并投入等质量的锌粒，过一段时间，天平仍然保持平衡。 （ ）
　　6．根据质量守恒定律，20 克碳和 40 克氧气反应，一定生成 60 克二氧 化碳。 （ ）
　　四、下列物质中，若含有原子团，标出它们的化合价，并在化学式的相 关部分下面划一横线。
CO2 H2SO4 CaCl2 KNO3 Na2CO3
五、配平下列化学方程式 CO+Fe2O3CO2+Fe
HgOHg+O2↑ Fe+O2Fe3O4
Fe+Cl2FeCl3
Fe+H2OFe3O4+H2
Cu+AgNO3—→Ag+Cu(NO3)2
　　六、实验室用锌和稀硫酸反应制氢气，在制得 0.4 克氢气的同时，消耗 锌多少克？

【B 组】

一、写出下列反应的化学方程式。
1．将铜插入硝酸汞[Hg(NO3)2]溶液中，生成硝酸铜和汞。
2．硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液混合，生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠。
3．电石气（乙炔 C2H2）在空气里燃烧，生成二氧化碳和水。
二、用化学方程式完成下列转化，并注明反应类型。 H2SO4—→H2—→H2O—→H2—→HCl
三、填空题。
1．某物质的化学式为 MCl3（M 代表一种元素，不是元素符号），式量为
162.5，则 M 的相对原子质量为 。
　　2．某金属 M（代表一种元素）4.48 克，与足量稀硫酸反应产生 0.16 克 氢气，同时生成 MSO4，则 MSO4 的式量为 。
四、碳酸钙和盐酸反应的化学方程式为： CaCO3+2HCl—→CaCl2+H2O+CO2↑
现用 180 克碳酸钙和足量盐酸反应，生成二氧化碳多少克？

第四章 溶液

本章要点

·悬浊液、乳浊液、溶液
·饱和溶液与不饱和溶液
·溶解性和溶解度
·物质的结晶
·关于溶解度的计算
·溶质的质量分数及其计算


　　日常生活中，我们经常接触到许多液体物质。无色透明的自来水、食盐 水、蔗糖水、棕黑色的酱油、乳白色的牛奶；在食品店里，各种各样的饮料 和酒类，晶莹透亮，琳琅满目。
液体物质是不是都可以叫溶液呢？

　　　　　　　　　　第一节 什么是溶液 溶液
[实验 4—1]几种物质在水里的溶解
　　取 4 支大试管，各注入 10 毫升水，然后分别加入少量黄土、植物油、蔗 糖和高锰酸钾，振荡，观察发生的现象。静置一会儿，又有什么变化（见图
4—1）？


　　加入黄土的试管，振荡后，液体呈黄褐色浑浊状态；静置一会儿，黄色 泥土又渐渐沉降在试管底部，上层液体则变得澄清。
加入植物油的试管，经振荡后，液体呈白色乳浊状态；静置一会儿，液
体上部逐渐浮起油层，下层水则渐渐变得澄清。 加入蔗糖的试管，经振荡后，蔗糖溶解，液体仍为无色透明状态；静置
后，不分层，也无固体蔗糖析出。
　　加入高锰酸钾的试管，振荡后，高锰酸钾溶解，液体呈鲜艳的紫色；静 置后，不分层，也无固体高锰酸钾析出。
这是为什么？ 大家知道，黄土、植物油是不能溶于水的，振荡试管时，它们被分散成
黄土的小颗粒或植物油的小液滴悬浮于水中，这些小颗粒或小液滴是许多分
子的集合体，其直径约在 10-7～10-3 米之间。静置的时候，这些小颗粒或小 液滴能聚集成较大的颗粒或液滴，于是便看到了泥土沉降或油水分层的现 象。而蔗糖、高锰酸钾放进水中以后，虽然也被分散成微粒，但这种微粒是 单个分子或离子，其直径在 10-9 米以下，比起黄土的小颗粒或植物油的小液 滴要小得多，这种微粒是肉眼不能直接看到的，它们均匀地分散在水分子中 间，被水分子包围着（因此这种微粒严格地说是水合分子或水合离子），从 而形成了均一、透明而稳定的混合物。
化学上把由不溶性的固体小颗粒悬浮于液体中所形成的混合物叫悬浊

液，如泥浆水等。由不溶性的液体小液滴分散于液体中所形成的混合物叫乳 浊液，如牛奶、豆浆等。悬浊液和乳浊液又统称为浊液。像蔗糖水、食盐水 那些由一种或一种以上的物质分散到另一种物质里所形成的均一而稳定的混 合物叫溶液。
表 4 — 1 溶液、浊液的组成及其特征
溶液 悬浊液 乳浊液 组成 某种物质分散到
另一种物质里所形 成的均一而稳定的 混合物 固体小颗粒悬浮
在液体里所形成的 混合物 液体小液滴悬浮
在另一种液体里所 形成的混合物 微粒状态
和大小 分子或离子，直径
小于 10-9 米 许多分子的集合
体，直径约在 10-
7 ～ 10-3 米之间 许多分子的集合
体，直径约在 10-
7 ～ 10-3 米之间 主要特征 均一、稳定，静置
后不沉降、不分层 浑浊、不稳定，
静置后沉降 浑浊、不稳定，
静置后分层 物质类别 混合物 混合物 混合物 实例 食盐水、糖水、碘
酒 泥水、灰浆 牛奶、乳化油

溶液、浊液与人类的生产、生活有密切关系。化学肥料必须溶解在土壤
里的水中，形成溶液，才能被农作物吸收。在使用不溶于水的农药时，常把 农药配成悬浊液或乳浊液，均匀地喷洒在农作物的枝叶上，以提高药效，节 约农药。人体所需要的各种营养物质，经过咀嚼、消化，大部分在体内形成 溶液，再通过血液循环，输送到身体的各个器官和组织。

溶质和溶剂


　　在溶液中，被溶解的物质叫溶质，能溶解其它物质的物质叫溶剂。溶质 可以是固体（如蔗糖水中的蔗糖），也可以是液体（如酒类中的酒精）或气 体（如汽水中的二氧化碳）。水是最常用的溶剂，水溶液是应用最广泛的溶 液。除了水以外，汽油、酒精、苯、四氯化碳、丙酮等也可以作溶剂。例如 碘酒就是碘的酒精溶液①。把白磷溶解在二硫化碳里，所得溶液叫白磷的二 硫化碳溶液，不以水作溶剂的溶液统称为非水溶液。如果没有特别指明溶剂 的名称，通常所说的溶液就是指某物质的水溶液。

①为了使碘易溶于酒精，还加入少量碘化钾（KI）。

资料

非水溶液的用途


　　非水溶液在生产、生活和科学研究中都有广泛应用。例如人们用碘酒消 毒杀菌，防止伤口感染。用乙醚等溶剂从热带植物芦荟中提取芦荟素，从黄
　　
瓜中提取黄瓜油等。化学试剂厂、酒厂、药厂常用“珂酊”胶液密封瓶口。 “珂酊”是纤维素硝酸酯溶解在酒精和乙醚的混合溶剂中所形成的胶 状溶液。尼龙制品粘合剂，可用绵纶-6 的碎丝溶解在氯仿和苯酚的混合溶剂 中制成。将天然橡胶溶解于苯中而制成的 5％的橡胶苯溶液常用于修补自行
车内胎。 酒精是一种常见的非水溶剂，化学实验室用的酚酞试液就是酚酞的酒精
溶液。家庭使用的花露水是药物、香精的酒精溶液。由于酒精对油污有较强 的溶解能力，因此可用做家用音响中精密部件的清洁剂。
　　非水溶剂大部分是低沸点、易着火的有机物，容易挥发，使用时必须注 意防火安全。


【习题】 一、下列说法哪种正确，哪种错误，为什么？
1．凡是均匀、透明、澄清的液体都是溶液。
　　2．一种或一种以上的物质以分子或离子状态分散到另一种物质里，形成 的均一、稳定的混合物，叫做溶液。
3．溶液的特征之一是“均一”，即溶液各处的浓稀一样，性质相同。
　　4．溶液的另一特征是“稳定”，即温度不变、溶剂不减少时，溶质不会 分离出来。
5．均一和稳定是溶液与浊液的主要区别。
6．溶液和浊液都是混合物。 二、下列哪种情况形成溶液，哪种情况形成悬浊液，哪种情况形成乳浊
液？为什么？
1．把花生油放进水里振荡；
2．把细砂土放进水里振荡；
3．石灰水中通入少量二氧化碳；
4．锌与适量硫酸反应后的液体。

第二节 饱和溶液与不饱和溶液

饱和溶液与不饱和溶液


　　生活经验告诉我们，蔗糖虽然易溶于水，但是溶解的量不是无限的。比 如在一杯水里放进蔗糖，不是放多少都能溶解的，当蔗糖水中溶解的蔗糖达 到一定量时，再放进蔗糖就不能再继续溶解了。有什么办法可以使蔗糖继续 溶解呢？一般有两种方法：
1．增加水量。毫无疑义，水越多，溶解的蔗糖越多；
　　2．升高温度。比如通过加热使溶液温度升高，蔗糖溶解的量便会增加。 因此，我们在讨论某种溶质在某种溶剂里溶解的量时，必需限定“温度” 和“溶剂量”这两个条件。化学上把在一定温度下和一定量的溶剂中，所溶 解的溶质不能再溶解了，这时的溶液叫做这种溶质的饱和溶液，如果这种溶 质还能继续溶解，就是不饱和溶液。通过上面讨论，很容易理解：升高温度， 饱和溶液可以转化为不饱和溶液；增加溶剂量，饱和溶液也可以转化为不饱 和溶液。在相反条件下，不饱和溶液也可以转化为饱和溶液。这种相互转化
的关系，可以表示为：

　　可见，饱和溶液与不饱和溶液是相对的，有条件的。当温度或溶剂量改 变时，可以相互转化。
饱和溶液不一定是浓溶液。例如 20℃时，100 克水只能溶解 0.0013 克碳
酸钙，这种溶液虽然很稀，但却是饱和溶液。同样还是在 20℃的温度下，100 克水最多能溶解 192 克硝酸铵，如果把 180 克硝酸铵溶解在 100 克水中，这 种溶液应该说是很浓的，但却是不饱和溶液。所以不要把“饱和溶液”与“浓 溶液”、“不饱和溶液”与“稀溶液”混为一谈。当然，对同一种溶质的溶 液来说，在相同温度下，饱和溶液比不饱和溶液要浓。