① 非标准状况时的气体体积数要换算成标准状况时的体积。

解度曲线。溶解度曲线上的每个点表示某温度下某溶质的溶解度。溶解度曲 线上两条曲线的交点表示在该点所示的温度下，两种物质的溶解度相同。利 用溶解度曲线，可以求得物质在不同温度下的溶解度，也可借助溶解度曲线 来进行某些物质的提纯和分离。
　　合金 一种金属与另一种（或几种）金属或非金属经过熔合而得到的具 有金属性质的物质。例如，黄铜是铜和锌的合金（含铜 67%、锌 33%）；青铜 是铜和锡的合金（含铜 78%、锡 22%）；钢和生铁是铁与非金属碳的合金。故 合金可以认为是具有金属特性的多种元素的混合物。合金在硬度、弹性、强 度、熔点等许多性能方面都优于纯金属。如：普通的焊锡就是由 67%的锡和
33%的铅组成的合金，其熔点是 180℃，低于铅和锡的熔点（铅熔点是 327℃， 锡的熔点是 232℃）。
　　合金的性质主要决定于它的组成和内部结构。其内部结构与成分金属的 性质，各成分用量之比及制备合金时的条件有密切的关系。特别是温度的控 制，对结构有很大的影响。如果把合金熔体慢慢冷却，可以得到粗晶粒的合 金；如急剧冷却（淬火），则得到细晶粒的合金。后者比前者强度较大，但 性质较脆。这种坚硬的合金在机械加工前若先加热，然后慢慢冷却（回火）， 便可使合金的脆性降低，韧性增加。
一般说来，除密度以外，合金的性质并不是它的各成分金属性质的总和。
多数合金的熔点低于组成它的任何一种成分金属的熔点。合金的硬度一般比 各成分金属的硬度都大，如在铜里加 1%的铍所生成的合金的硬度，比纯铜大
7 倍。
　　有些合金与组成它的纯金属在化学性质上也表现出很大的不同，例如铁 容易与酸反应，如果在普通钢里加入 25%左右的铬和少量的镍，就不容易跟 酸反应了，这种钢称为耐酸钢。
总之，使用不同的原料、改变这些原料用量的比例，控制合金的结晶条
件，就可制得具有各种特性的合金。现代的机器制造、飞机制造、化学工业 和原子能工业的成就，尤其是火箭、导弹、人造地球卫星、宇宙飞船的制造 成功，都与制成了各种优良性能的合金有密切的关系。
物质的结晶 晶体在溶液中形成的过程称为结晶。结晶的方法一般有 2
种：一种是蒸发溶剂法，它适用于温度对溶解度影响不大的物质。沿海地区 “晒盐”就是利用的这种方法。另一种是冷却热饱和溶液法。此法适用于温 度升高，溶解度也增加的物质。如北方地区的盐湖，夏天温度高，湖面上无 晶体出现；每到冬季，气温降低，纯碱（Na2CO3·10H2O）、芒硝（Na2SO4·10H2O）
等物质就从盐湖里析出来。在实验室里为获得较大的完整晶体，常使用缓慢 降低温度，减慢结晶速度的方法。
人们不能同时看到物质在溶液中溶解和结晶的宏观现象。但是却同时存 在着组成物质微粒在溶液中溶解与结晶的两种可逆的运动：



　　通过改变温度或减少溶剂的办法，可以使某一温度下溶质微粒的结晶速 度大于溶解的速度，这样溶质便会从溶液中结晶析出。
结晶水合物 含有结晶水的物质称为结晶水合物。常见的结晶水合物有
蓝矾（CuSO4·5H2O）、明矾（K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O）、绿矾（FeSO4·7H2O）

等。结晶水合物中的水，常以水分子形式存在。在晶体结构中水分子也占有 一定的位置，它以一定的比例存在于晶体内。当然也有些结晶水合物中的水 是没有一定比例的。如硅酸盐矿石和不溶性的金属氢氧化物。有些无水盐在 空气中可吸收水分，从而形成结晶水合物，如无水硫酸铜和氯化钙等。结晶 水合物在受热时，易失去结晶水，有显著的吸热效应。有些结晶水合物常发 生风化现象。
风化 风化是指在室温和干燥空气里，结晶水合物失去结晶水的现象。
例如，日常生活中碱块（Na2CO3·10H2O）变成碱面（Na3CO3），就是风化现
象。加热结晶水合物使它们失去结晶水的现象不叫风化，而叫失水。 由于晶体结构的特点和外界条件的影响，有的晶体只失去一部分结晶
水；有的晶体可失去全部结晶水；有的晶体先失去一部分结晶水。再逐渐失 去全部结晶水。可见风化并不一定都是失去全部结晶水。因此，有十水合碳
酸钠（Na2CO3 ·10H2O）、七水合碳酸钠（Na2CO3·7H2O）和一水合碳酸钠
（Na2CO3·H2O）的存在。
　　结晶水合物的风化与自然岩石的风化不同，前者是失去结晶水，而后者 是指岩石与空气、水、二氧化碳等物质长期作用，发生了复杂的化学反应， 造成岩石崩解和破碎的现象。
潮解 某些易溶于水的物质吸收空气中的水蒸气，在晶体表面逐渐形成
溶液或全部溶解的现象。例如氯化钙、氯化镁都很容易潮解。容易潮解的某 些晶体可用来做干燥剂如 CaCl2、NaOH 等。
　　晶体的潮解现象与某些固体表面或孔隙里所附着的湿存水不同，例如木 屑在阴雨天气里表面及空隙里附着一些水气，就不能说木屑有潮解现象。
结晶 固体物质从溶液里析出晶体的原理，常应用于生产或科研，用以
分离可溶性混合物或除去一些可溶性杂质。这种混合物的分离方法叫结晶 法。结晶法又可分结晶、重结晶（或称再结晶）和分步结晶等方法。一般地 说，将可溶性的粉末状物质经溶解、过滤、蒸发溶剂或冷却热饱和溶液分离 出晶体状态的物质叫结晶。从混有少量可溶性杂质的晶体里用多次结晶的方 法除去杂质得到纯度较高的物质叫做重结晶。如果把可溶于水的混合物利用 各种物质在一种溶剂里溶解度的不同，用结晶方法把它们分离，同时得到两
种或几种晶体，这种方法叫做分步结晶法。例如，苦卤的主要成分是 MgCl2、
NaCl，其次是 MgSO4，含量较少的是 KCl，工业上利用这四种物质的溶解度不
同，采取去水或加水，升温或降温的方法，分别使它们结晶或溶解，从而把 比较重要的 KCl 分离出来。
　　过滤 过滤是把不溶于液体的固体物质跟液体相分离的一种方法。根据 混合物中各成分的性质可采用常压过滤、减压过滤或热过滤等不同方法。中 学常用的是常压过滤的方法，即用普通玻璃漏斗做过滤器，用滤纸做过滤介 质。当将混合物进行过滤时，得到的澄清液体是滤液，留在过滤介质上面的 固体颗粒是滤渣（参看漏斗的使用、过滤）。
　　混合物的分离 在生产和生活中，接触到的很多物质大多是混合物，如 石油、粗盐等。化工生产的产品也常混有少量的杂质。为了适应各种不同的 需要，常常要把混合物里的几种物质分开，得到较为纯净的物质。这叫做混 合物的分离。混合物常用的分离方法有过滤、结晶、重结晶、蒸馏和萃取等
（参看过滤、结晶）。

萃取是利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，以一种溶剂把溶质 从另一溶剂里提取出来的方法。例如用四氯化碳萃取碘水中的碘。
　　溶液的浓度 浓度是用来表示一定量溶液中所含溶质量的多少。由于考 虑到工、农业和医药卫生等事业实际应用的方便，对溶质和溶液所采用的单 位常常不同，于是表示浓度的方法也就不同。

浓度
符号
实例
数学表达式 适用范围 质 量 浓 度

百分比浓度

%

16%食盐水
溶质（克）
浓度（%） = ×100%
溶液（克）
简单方便， 常用于工农 业。


百万分比浓度


ppm

10ppm
氯气

溶质（毫克）
浓度（ppm） = 溶液（千克） 常用于极稀 溶液，或表 示农药、大 气或水中杂 质的含量。 体 积 浓 度

体积比浓度

1 ∶ n
1 ∶ 5H2SO4
1 ∶ 3 酒精

溶质∶水=1 ∶ n 配制方便常 用于实验 室、医药卫 生。

质量百分比浓度 溶液的浓度用溶质的质量占全部溶液质量的百分比
来表示的，叫做质量百分比浓度（简称百分比浓度），其公式表示如下：
溶质质量（克）

百分比浓度（%） =

溶质质量（克） + 溶剂质量（克）

×100%




溶质质量（克）
或
溶液质量

×100%

例如，农村选种常用浓度为 16%的食盐溶液，就是每 100 克的溶液里含有 16 克食盐和 84 克的水。由于能从百分比浓度的表中直接看出溶质的多少，使用 简明，所以广泛用于工农业中（参看一定百分比浓度溶液的配制）。
体积比浓度 用两种液体体积比表示的溶液浓度，即某种液体的体积数
（或浓溶液）与水的体积数之比。例如：1∶4 的硫酸溶液，其中“1”指 1 体积的硫酸（一般指浓硫酸），“4”是指 4 体积的水。二者按此体积比混合 成的溶液就是 1∶4 的硫酸溶液。由于体积比浓度的配制比较简单，所以常用 于农药、化肥的稀释。
　　ppm 浓度 用溶质质量占全部溶液质量的百万分比来表示的浓度，也称 百万分比浓度。按法定计量单位制，1ppm 可表示为 1×10-6，或
溶质质量

ppm =

溶液质量

×10 6

例如，20℃氢氧化钙饱和溶液的百分比浓度为 0.164%，即 1640ppm。所以说 ppm 浓度适用于表示极稀溶液的浓度。例如，表示医药用针剂有效成分的含 量，用来表示水质和空气污染物的测定结果等。

　　溶液的导电性 电解质（如碱、酸、盐）的水溶液都可以导电。这是由 于在其中存在着能自由移动的离子。但是，不同电解质在不同条件下形成的 溶液，其导电能力会各不相同。溶液的导电能力又称导电性。研究和测量溶 液在不同情况下的导电性有着重要的实际意义（参看电解质、电离）。
电解质 溶于水或熔化状态下能够导电的化合物。例如，NaCl、K2SO4 、
NaOH、纯 H2SO4 等酸、碱、盐类化合物都是电解质。电解质在溶于水或熔化
状态下为什么能导电，这是因为在此条件下能电离出自由移动的离子。这个 过程可以简单表示如下：





　　判断某化合物是不是电解质，只凭它导电与否是不全面的，还应该考虑 它的结构与性质。例如，硫酸钡（BaSO4），由于它难溶于水（20℃在水中的 溶解度为 2.4×10-4 克），在溶液中的离子浓度很小，所以测定其溶液的导 电性就比较困难。但是已溶于水的极小部分的 BaSO4 却是完全电离的（20℃ BaSO4 饱和溶液的电离度为 97.5%）。因此，BaSO4 是电解质。铜、银、铁等 金属能导电，但它们不是电解质，因为金属与电解质导电的原因不同。
　　非电解质 溶于水和熔化状态下不能导电的化合物叫非电解质，如蔗 糖、酒精等一些有机物（参看电解质）。
电离 电解质溶于水或受热熔化，离解成自由移动离子的过程。
例如：










离子化合物（NaCl、KOH、K2SO4 等）和某些共价化合物（共用电子对偏 移程度大的如 HCl、H2SO4 等）溶于水中或在熔融状态下都能发生电离。要注 意：电离是在电解质溶于水或受热熔化时自动发生的。
电离方程式 表示电解质电离的式子，简称电离式。如： MgCl2 Mg2++2Cl-
　　　　　　　　　　　　　　NaOHNa++OH-

书写电离方程式时，要注意以下几点：
　　（1）式子左边书写化学式，表示电解质还未电离时的状态；右边书写离 子符号，表示电解质电离产生的离子。
（2）离子所带的电荷数应等于元素或原子团的化合价数。
（3）在电解质溶液中，阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电 荷总数。如：
　　


　　（4）书写电离方程式必须以事实为依据，不能臆造。酸在水溶液中电离 时产生的阳离子全部是氢离子的化合物。酸溶液具有以下 5 点性质：
（1）可以使蓝色石蕊试纸变红；
（2）与碱发生中和反应生成盐和水；
（3）与活泼金属反应生成盐和氢气；
（4）与金属氧化物反应生成盐和水；
　　（5）与盐反应生成新盐和新酸。 常见的酸都具有腐蚀性。对于酸依据其结构、成分和性质的差别，可以有不 同的分类方法：
依构成区分 ?含氧酸—H 2 SO4 、HNO 3、H 3PO 4 等
?无氧酸—盐酸（HCI）、氢硫酸（H 2S）等
? 一元酸—CHl、HNO 3 等
?

依电离出H + 离子数目区分? 二元酸—H SO

、H S等

2 4 2
?
? 多元酸—H 3 PO4 等


? 强酸—CHl、H 2 SO 4 、HNO 3等
?
依电离H + 能力大小区分? 中强酸—H PO 等
?
? 弱酸—H 2 CO 3 、H 2S等
依常温常压下的状态区分?固体酸—H 3 BO3 、H 2 SiO 3 等
?液体酸—HCl、HNO3 等


　　　　　?氧化性酸—
?

依是否具有氧化性区分?

H 2 SO4 、HNO 3、HClO等

　　　　　　?非氧化性酸—
?
? HCl、CH 3 COOH（醋酸）、H 3 PO 4 等
有时还可以根据物理性质，分为易挥发性的酸，如 HCl、HNO3 和不易挥
发的酸，如 H2SO4；受热易分解的酸，如 H2CO3，及受热不易分解的酸，如 HCl，
等等。
　　碱 在水溶液中电离时产生的阴离子全部是氢氧根（OH-）离子的化合 物。碱的通性是①一般具有涩味，对皮肤有腐蚀性；②溶液 pH 值大于 7，能 使红色石蕊试液变为蓝色，酚酞试液变为红色；③能与酸发生中和反应，生 成盐和水；④与某些非金属氧化物反应生成盐和水；⑤与某些可溶性的盐反 应生成新盐和新碱。
根据碱在水溶液中电离出氢氧根离子的能力大小，可分为强碱如 NaOH、
KOH、Ba(OH)2，和弱碱如 NH3·H2O，以及中强碱如 Ca(OH)2 等。根据碱在水

中溶解性的大小，可分为可溶性碱如 NaOH、KOH 等，难溶性碱如 Ca(OH)2、 Fe(OH)3 等及微溶性碱如 Ca(OH)2 等。
　　盐 由金属离子（或铵根离子 NH4+）与酸根离子组成的化合物。例如， NaCl、NH4NO3 等。大部分盐类是离子化合物，属于强电解质。少数盐如醋酸
铅、氯化汞等为弱电解质。盐类在水中的溶解性不同，差别很大。一般说来， 钾盐、钠盐和硝酸盐都易溶于水，而碳酸盐、磷酸盐、氢硫酸盐（硫化物） 大多不溶于水。盐可以跟某些金属发生置换反应，生成另一种盐和金属（参 看置换反应）；盐还可以与酸、碱或其它种类的盐发生复分解反应，生成新 的酸、碱和盐（参看复分解反应）。
根据盐的组成和结构的不同，一般有如下的分类：
　　（1）根据盐组成中是否含有酸式酸根或氢氧根，可分为正盐、酸式盐和 碱式盐。
正盐：组成中不含酸式酸根或氢氧根的盐，如 NaCl、Na2CO3、KNO3 等。
酸式盐：组成中含酸式酸根的盐，如 NaHCO3、KHSO4、Ca(H2PO4)2 等。
碱式盐：组成中含氢氧根的盐，如 Mg(OH)Cl、Cu2(OH)2CO3 等。
（2）按盐组成中的阳离子或阴离子的名称而定名的，如： 钠盐：NaCl、Na2CO3、Na2SO4、Na2S 等。 钾盐：K2CO3、KNO3、KCl 等。 硫酸盐：CuSO4、K2SO4、(NH4)2SO4 等。 碳酸盐：Na2CO3、K2CO3、(NH4)2CO3 等。
（3）多种阳离子与一种酸根离子组成的盐叫做复盐。如 KAl(SO4)2 等。
　　氧化物 氧与另一种元素组成的化合物。绝大多数元素都能与氧形成氧 化物，通常分为如下几类：
（1）金属氧化物（如 CaO、MgO 等）和非金属氧化物（如 CO2、SiO2、SO2
等）。
（2）碱性氧化物（如 Na2O、CaO 等）、酸性氧化物（如 SO2、P2O5 等）
和两性氧化物（如 Al2O3、ZnO 等）。
　　酸性氧化物 能与碱反应生成盐和水的氧化物，由于它们具有类似酸的 物质，因此叫做酸性氧化物。例如：
CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O
SO3＋Ca(OH)2=CaSO4＋H2O
酸性氧化物大都能够直接跟水化合而生成酸，如： SO3＋H2O＝H2SO4
CO2＋H2O=H2CO3
SiO2 是酸性氧化物但不能直接跟水反应生成酸。酸性氧化物可以跟碱性
氧化物在一定条件下反应生成含氧酸的盐。如：
SiO2＋CaOCaSiO3
这一反应在炼铁高炉和玻璃熔炉中进行，在生产上颇有意义。
　　两性氧化物 既可以跟酸反应生成盐和水，又可以跟碱反应生成盐和水 的氧化物。如 ZnO、Al2O3 等。
　　
ZnO＋2HCl=ZnCl2＋H2O ZnO＋2NaOH=Na2ZnO2＋H2O
（锌酸钠） Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O
　　　　　　　　　　　　　　（偏铝酸钠） 两性氧化物跟碱的反应，一般是指跟强碱的反应，跟弱碱不反应。
酸酐 含氧酸失去水以后的生成物。有时也把酸性氧化物叫做酸酐。
如：H2SO4SO3＋H2O
H2CO3CO2＋H2O
SO3 为 H2SO4 的酸酐，CO2 为 H2CO3 的酸酐。其它如：N2O5、SO2、P2O5、SiO2 分
别为 HNO3、H2SO3、H3PO4、H2SiO3 的酸酐。学习时需要注意：酸酐中除氧元素
以外的另一种元素的化合价必须与酸中该元素的化合价相同。例如：HNO3 中
氮的化合价为+5，其相应的酸酐一定是 N2O5，而不是 NO2，因为 NO2 中 N 的化
合价为+4，N2O5 中氮的化合价才是+5。
碱性氧化物 能够跟酸反应生成盐和水的氧化物。例如： MgO＋H2SO4＝MgSO4＋H2O CuO＋2HCl=CuCl2＋H2O
像 Li2O、Na2O、CaO、K2O 等活泼金属的氧化物能够直接跟水化合生成碱。 如：Na2O＋H2O=2NaOH
CaO＋H2O＝Ca(OH)2
K2O＋2H2O＝2KOH
有些金属氧化物如 CuO、Fe2O3、Al2O3、ZnO 等不能跟水直接化合生成相应的
碱。
碱性氧化物与酸性氧化物在一定条件下可以反应生成盐，如： MgO＋SO3MgSO4
　　金属活动性顺序 表明金属在水溶液中作为还原剂时，其活动性由强到 弱的顺序，也就是金属单质在水溶液中失去电子的能力由强到弱的顺序。
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
────────────────────── 金属活动性（金属原子失去电子的能力）由强渐弱
　　在 19 世纪初期和中期，科学家曾根据金属跟稀酸或水反应剧烈的程度， 排出过金属活动性顺序，并做过活动性强的金属从不活泼金属的盐溶液中将 不活泼金属元素置换出来的实验。今天排定的这个表，是根据现代理论修订 过的。其中“H”虽不是金属，但从得失电子的角度上看，可作为对比物。排 在“H”前面的金属，对“H”是相对活动的，它们可置换酸中的氢。排在“H” 后面的金属，活动性相对小一些，不能置换酸中的氢。金属活动性顺序表还 表明，排在前面的金属能从排在后面的金属盐溶液中将金属置换出来（参看 置换反应）。
酸碱度 溶液酸性、碱性强弱的程度，简称酸碱度。溶液的酸碱度常用
pH 值表示。通常用石蕊、酚酞等指示剂检验酸碱溶液，但只能检验溶液的酸、

碱性，而不能确切地表示溶液酸、碱性强弱的程度（参看 pH 值）。
pH 值 溶液的酸、碱性可用氢离子浓度（记作[H+]）表示，但稀溶液中
[H+]少，计算不便。因此，化学上采用氢离子浓度（[H+]）的负对数来表示， 叫做 pH 值，即 pH=-lg[H+]。pH 值的范围通常在 0—14 之间。



pH=0 表示酸度较强 pH=7 表示溶液呈中性 pH＜7 表示溶液呈酸性 pH＞7 表示溶液呈碱性
pH 值与[H+]的关系是：
pH 值越小，[H+]越大，酸的强度也越高；
pH 值越大，[H+]越小，酸的强度也越低。
　　pH 值减小一个单位，相当于[H+]增大 10 倍；pH 值增大一个单位，相当 于[H+]减小至原来的 1/10。
　　测定 pH 值最简便的方法是使用 pH 试纸。即把待测溶液滴在 pH 试纸上， 然后把试纸显示的颜色跟标准比色卡对照。这样便可知道溶液的 pH 值。如果 要精确地测定溶液的 pH 值，可以采用测量 pH 值的仪器（参看酸碱指示剂、
pH 试纸的使用）。
　　有机化合物 含碳元素的化合物（碳的氧化物、碳酸盐、碳化物除外）， 简称有机物。“有机物”的原意是来自生物体的物质。因为早期发现的有机 物都是从生物体内分离出来的。随着化学合成方法和技术的发展，“有机物” 这一名词已失去了原来的含义。
有机物的种类很多，已超过一千万种（1990 年）。其主要特点是①熔点
较低，一般在 300℃以下；②属非电解质；③大多数易燃，受热易分解；④ 多数难溶于水、易溶于乙醇、乙醚、丙酮、苯和汽油等有机溶剂；⑤反应时 副反应多，产物往往是多种物质的混合物。
最简单的有机物如甲烷（CH4），常见的有机物如乙烯、乙炔、乙醇（酒
精）、乙酸（醋酸）、乙醚、丙酮；天然高分子有机物如蛋白质、脂肪、纤 维素；合成的有机物如：塑料、合成纤维及合成橡胶等。
无机化合物 简称无机物。一般指除碳以外的各种元素的化合物（也包
括少数的含碳氧化物及碳酸盐等）。目前已发现的无机物约有 20 万种。通常 分为酸、碱、盐、氧化物以及各种金属和非金属单质。
　　标准状况和通常状况 标准状况是指温度为 0℃，压强为 1.01×105 帕的 状况。通常状况是指室温（20℃左右）和 1.01×105 帕大气压强下的状况。
　　
二、元素化合物知识


　　空气的成分 空气是具有一定组成的气体混合物，包围在地球周围，其 密度随高度的增加按指数律减少，离地面越高，空气越稀薄，逐渐向星际空 间过渡。总质量约为 5.3×1018 千克，其中 99.999％集中在离地面 80 千米以 下。由于大气的运动和地球表面的性质不同（如海洋、沙漠等），空气的成 分存在着地区性差异，但垂直方向的变化比水平方向变化要大得多。大约在
85 千米以下的大气层称均质层，其中氮气（N2）、氧气（O2）、稀有气体是
基本不变的成分，它们各自所占的体积在各高度上基本相同。二氧化碳
（CO2）、臭氧（O3）、水蒸气（H2O）和其它一些污染性气体〔如硫化氢（H2S）、
二氧化氮（NO2）、一氧化氮（NO）、一氧化碳（CO）、氨（NH3）等〕是可
变气体，受地区、气候、森林覆盖面积和工业发展状况等因素的影响，其成 分发生着不同的变化。除气体成分外，空气中悬浮着灰尘、烟尘、雾等，这 些颗粒物质受地区、天气条件的影响更大。均质层中干洁空气的平均分子量
为 28.96，其主要成分如下表，其它气体含量微少。

成分 氮气
（ N2 ） 氧气
（ O2 ） 氩气
（ Ar ） 二氧化碳
（ CO2 ） 含量（体积％） 78.084 20.948 0.934 0.033

随着工业的发展和化石燃料耗量的增加，二氧化碳和其它污染性气体的
含量将日渐增多。
　　早在 17 世纪中叶以前，人们对空气的认识还是模糊的。空气成分的发现 经历了漫长的过程（参看氮的发现、氧气的发现、稀有气体的发现）。
空气现在的成分是长期以来自然界各种变化长期作用的结果。原始的大
气是以二氧化碳、一氧化碳、氮气、氢气为主的，绿色植物出现以后，由于 光合作用，才形成以氮气和氧气为主的现代空气。
氮气 常压下为无色、无臭、无味的气体。熔点-209.86℃，沸点-195.8
℃。0℃、1 标准大气压下气体密度为 1.25 克/升，微溶于水。它是空气的主 要成分，占空气体积的 78％。氮气在自然界存在着以下循环过程：一些豆科 作物的根瘤菌把空气中的氮转化为氮的化合物，被作物吸收后形成蛋白质； 闪电使氮气和氧气反应，被雨水带入土壤形成含氮的化合物；合成氨工业将 氮气和氢气制成氨气；这些都使氮得到固定。植物从土壤中吸收氮肥转化为 蛋白质，动物食用植物又转化为动物蛋白质，动植物腐烂分解和土壤中的反 硝化细菌又使氮释放到空气中去。氮气在空气中的浓度基本不变就是上述循 环平衡的结果。空气是氮气的主要来源，工业上大量制取氮气的方法是液态 空气分馏法。基本做法是：将空气深度冷冻，使之液化，然后精馏分离，先 得到液氧，然后可得到 98％以上的液氮。将氮气以 150 大气压的压力装入钢 瓶运输使用，大量使用时可通过管道输送。氮气的化学性质不活泼，高温下 可与氧气反应；在高温、高压和催化剂作用下与氢化合；高温下还能和一些 金属形成氮化物。点燃镁条时冒出的白烟，就是氮气与镁作用的结果。氮气 主要用于合成氨，进而制成各种氮肥。还可制备氮化物、氰化物、硝酸及硝 酸盐等。利用氮气的不活泼性，可用做保护性气体，如充填灯泡和特殊要求 的车辆轮胎，食品防腐，焊接防氧化等。还可用于塑料橡胶中的发泡剂。液

氮可作冷冻剂。
稀有气体 氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）、氡
（Rn）6 种气体因为在空气中含量极少，又都是气体，故称稀有气体，属周 期表中零族元素。它们都是无色、无臭、无味的气体，微溶于水。最外层电 子数目除氦为 2 个外，其余都是 8 个，通常称这种结构为 8 电子稳定结构， 各电子层都排满了电子，各原子之间不能形成化学键，因而气体分子是由单 原子构成的，熔点和沸点都很低，化学性质不活泼，故过去又称之为惰性气 体。自 1962 年首次合成稀有气体化合物以来，至今不过几百种，主要是氙的 化合物及氪的化合物、氡的化合物，氦、氖、氩至今尚未合成出化合物。除 氡以外，都可以采用深度冷冻法由空气分离制得；氦还可以由天然气深度冷 冻提取出来；由核反应堆裂变气中可以提取氩、氙；氡可以从镭盐中提取。 稀有气体性质独特，用途广泛。五光十色的霓虹灯就是在灯管里通入稀有气 体制成的。灯管里通入氩气，通电时发出紫蓝色光；充入氦气发出粉红色光； 充入氖气发出红光。氖光灯的红光能穿透浓雾，一般用来做航空、航海的指 示灯。在石英玻璃管中充入氙气，通电后发出的光比荧光灯强几万倍，称为 “人造小太阳”，可用来做体育场、飞机场和照明灯。用氦气灌装气球、气 艇，比用氢气安全；氦气还用于航天器的液体推进剂的加压气体。液氦是最 冷的物质，可用做低温源。氦-氧混合气用于潜水作业，可避免潜水病。氦- 氖可用于气体激光器。氩-氢弧能达到 10000℃的高温，可切割高镍钢合金。 空气污染 又称大气污染。是指大气中污染物的浓度达到了有害程度的
现象。大气中污染物主要有硫化物（如 SO2、H2S）、氮的氧化物（如 NO、NO2）、
碳的氧化物（如 CO、CO2）、碳氢化合物、放射性物质、粉尘、烟尘等。另
外碳氢化合物和氮氧化合物受太阳光紫外线照射，产生光化学烟雾，为二次 污染物，其危害性更严重。大气污染对人体有直接影响，成年人每天需要十 几公斤空气，长期吸入受低浓度污染物侵袭的空气，可造成体质下降，导致 某些慢性疾病的发生。严重污染的空气进入人体，可导致呼吸道、心血管、 神经系统等疾病，甚至发生急性中毒或死亡。如果空气污染超过植物的忍耐 限度，会使植物的细胞和组织器官受到伤害，生理功能和生长发育受阻，品 质变坏，种群消失。对农作物的直接影响是产量下降，甚至颗粒不收。大气 污染还能加重对金属的腐蚀，侵蚀建筑材料，损坏艺术品，加速有机材料的 老化，粉尘等颗粒物质使高压输电线短路等。二氧化碳浓度增大，吸收地面 的热辐射，使大气温度升高，引起气候变暖，这种现象被称为“温室效应”。 大气污染物还会随雨水造成水污染和土壤污染。
　　防治空气污染 空气是地球上一切生物赖以生存的重要物质条件之 一。当前空气污染已经是地区性全球性的问题，只有从整个区域大气污染状 况出发，统一规划并综合运用各种防治措施，才可能有效地控制空气污染。 燃烧过程产生的有害物质是大气中的主要污染物，通过改变燃料组成和能源 结构，改进燃烧装置和技术，安装消烟除尘装置，发展集中供热和区域采暖， 可以改善局部地区的大气污染。对工业生产中的有害气体，可采用吸收、吸 附、催化转化等方法消除。工业粉尘可采用除尘和集尘技术和装置除掉。在 机动车上安装催化净化装置可以减少有害气体的排放。还要大力发展绿化， 植物具有美化环境、调节气候、截留粉尘、吸收大气中有害气体的功能。大 面积的绿地，可以长时间地、连续地净化空气。
氧气的物理性质 通常状况下，氧气为无色、无臭、无味的气体。熔点

-218.4℃；沸点-182.96℃。在标准状况下（0℃，大气压强为 1.013×105 帕） 气体密度为 1.429 克/升，比空气略重。微溶于水，0℃氧气压强为 1.013×
105 帕时，1 升水能溶解 49 毫升的氧气，这是水中生物生存的保证。在大气 压强为 1.013×105 帕时，降低气体温度，到沸点时，开始变为淡蓝色液体， 称为“液氧”，在熔点时“液氧”变成雪花状的淡蓝色固体。
　　氧气的化学性质 氧气的化学性质比较活泼，除某些稀有气体外的所有 化学元素都能与氧气在一定条件下直接或间接地化合，生成相应的氧化物。 在日常生活中的很多现象，如铁生锈；铝制品表面致密氧化膜的形成；以及 发生在动物体内的呼吸作用都是常温下这些物质与氧气作用的结果。
①
4Fe＋3O2 潮湿的空气= 2Fe2O3
4Al＋3O2 = 2Al2O3
C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O
在点燃或加热的条件下，氧气可以和某些金属单质反应，生成相应的金属氧 化物。
3Fe＋2O2 Fe3O4
2Mg＋O22MgO 还可以和某些非金属单质反应，生成相应的非金属氧化物。
C＋O2CO2
2C＋O2（不足）2CO
S＋O2SO2
4P＋5O22P2O5
　　　　　　　　　　　　　Si＋O2SiO2 氧气和某些可燃性气体在常温下反应极慢（如 O2 和 H2 的混合气体可以几年不 反应），但这类混合气体一经点燃则会发生猛烈爆炸。
2H2＋O22H2O（氢氧爆鸣气）
CH4＋2O2CO2＋2H2O（天然气爆炸）
乙炔（C2H2 俗名电石气）在氧气里燃烧的火焰——氧炔焰温度可达 3000℃，
可以用来焊接（“气焊”）或割断金属（“气割”）。
2C2H2＋5O24CO2＋2H2O
（参看氧气的用途）
　　氧气的用途 氧气是动植物维持生命和燃烧过程必需的气体，人类和动 物的生存依赖氧气。危重病人要进行输氧抢救、空间技术、潜水和登山活动 都需用氧气。除此之外，氧气在化工、冶金和航空技术上具有广泛用途。① 在化学工业中是一种重要的氧化剂，用于水煤气的生产，炔类的部分氧化等。
②炼钢时吹入高纯氧，可去除碳、硫、磷等杂质，加快冶炼速度，提高钢产 量和质量。③和乙炔或氢气一起获得高温火焰，用以切割和焊接金属。④液 氧是现代火箭推进剂的一种氧化剂，还可制液氧炸药用于采矿爆破。⑤在环 境保护中用于污水的生物化学处理。
氧气的实验室制法 将某些含氧化合物加热分解是实验室制取氧气的


① 铁锈的主要成分是 Fe2O3·xH2O。

主要方法。常用的含氧化合物为氯酸钾或高锰酸钾。用高锰酸钾制氧气的方 法简便、安全，但是原料的价格较高，利用率低，高锰酸钾分解时化合态的 氧元素没有全部转化成游离态的氧元素（即氧气）：
2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑①
用氯酸钾分解制氧气，如果单独加热氯酸钾，到 356℃才熔化，400℃才开始 缓慢分解放出氧气。为了加快氯酸钾的分解速度和降低分解温度，常常需要 加入二氧化锰作催化剂：













当实验室用氯酸钾制氧气而没有二氧化锰时，可用少量的高锰酸钾代替。在 反应中高锰酸钾分解产物二氧化锰（见化学方程式①）可以在氯酸钾的分解 反应中（见化学方程式②）起催化剂作用。实验室制取氧气的装置如图。由 于氧气不易溶于水，可用排水法收集；由于氧气的密度大于空气，可用向上 排气法收集。验满的方法是：将带火星的木条接近集气瓶口，若木条复燃， 证明集气瓶里已充满氧气。
另外，在实验室还可用其它化学反应制取氧气，如过氧化氢分解：
　　　　　　　　　　　　　2H2O22H2O＋O2↑ 过氧化钠（Na2O2）与水反应也可得到 O2。过氧化钠等过氧化物是市场上“氧 立得”中产生氧气的主要物质。
　　氧气的工业制法 工业上大规模生产氧气广泛采用液态空气分馏法。首 先使空气通过过滤器除去尘埃等固体杂质，进入压缩机压缩，再经过分子筛 净化器除去水蒸气和二氧化碳等杂质气体。在这里分子筛可使氮气、氧气等 较小分子通过，起到筛选分子的作用。然后进行冷却、降压，当温度降至—
170℃左右时，空气开始部分液化进入精馏塔，根据空气中各气体的不同沸点
进行分馏。液态氧的沸点比液态氮的沸点高，两者相比液氮更易气化。经多 步分馏可以得到 99％以上的纯氧，同时得到氮气和提取稀有气体的原料。这 种方法工艺复杂。如果需用纯度不高的氧气，可用分子筛吸附法分离空气， 制得氧气。特定的分子筛对氮的吸附能力比氧大，当空气通过分子筛床后， 流出的气体含氧量较高，经多次吸附可得含氧 70～80％的气体。这种方法是 常温操作，循环周期短，易于实现自动化。另外，如需高纯度氧气，可采用 电解水法生产，此法成本高，只适于小型生产。从空气中分离出的氧气，一 般是加压贮存在天蓝色的钢瓶中，以供工业、医疗或其它方面使用。
　　水的物理性质 纯净的水是无色、无味的透明液体。在 1 标准大气压 下，水的凝固点（熔点）为 0.00℃，沸点为 100.00℃。水的密度比较特殊，
在 0℃～4℃之间随着温度的升高密度不是减小而是增大，0℃时为 0.999841 克/厘米 3，到 4℃时达到最大值为 1.000000 克/厘米 3，4℃以后和一般物质 一样随温度升高而逐渐减小（20℃为 0.998203克/厘米 3；100℃时为0.958354

克/厘米 3）。水的这一性质使其广泛用于住宅的采暖，散热后的冷水密度大， 可以对热源处的热水形成压力，形成自动循环。0℃冰的密度为 0.91671 克/ 厘米 3，比同温度水的密度还小，因而水结冰时体积膨胀，这种膨胀力很大， 可以冻裂水管和汽车发动机水箱，这就是冬天的夜晚汽车要放掉冷却水的原 因。在河水或湖水中，结成的冰浮在水面上，可使冰下的水温处于比较稳定 状态，保证了水中生物的生存。水的这种密度特性是水分子的排列结构造成 的。冰的结构中，每个水分子皆以四面体顶角的方向被另外四个水分子所包 围，形成一种很不紧凑的架状结构，因此冰的密度较小。冰熔化时，这种结 构被拆散，水分子趋于密集，使水的密度增大。4℃后，随温度的升高，水分 子振动加剧，水分子间距离增大，水的密度变小。水的这些性质是使用高纯 水测定的，天然水中或多或少地含有某些杂质，其性质和高纯水比较会略有
差异。
水的组成 水是由氢元素和氧元素组成的，这一结论可由电解水的实验 证明。用铂电极在水中（为了增强导电性可加入少量稀硫酸）通入直流电， 用试管以排水法收集两电极产生的气体，可见与电源负极相连的试管内气体 体积大，与电源正极相连的试管内气体体积小。其体积比约为 2∶1。体积较 大的气体能燃烧，是氢气；体积较小的气体可使带火星的木条复燃，是氧气。 根据电解水得到的氢气、氧气体积比为 2∶1 的实验事实，可推导出水的化学 式，推导过程如下：


体积比： 2 ∶ 1
质量比：2×0.09 克/升 1×1.429 克/升
　　　　　＝0.18 ＝1.429 化 简： 1 ∶ 8
　　　　　
原子个数比： 1 ∶
1

8 ＝2 ∶1
16

经实验测定水的式量为 18，所以水的化学式为 H2O，由此证明，每个水分子
是由两个氢原子和一个氧原子构成的。 在古代，人们一直把水看成是构成宇宙万物的基本物质原素之一，虽然
人类为了生存很早就对河水、雨水等进行了观察研究，但一直到 1783 年英国
化学家卡文迪许把氢气和氧气放在一玻璃球里，通电合成了水，才推翻了水 是化学元素的说法。
水和人类的关系 水对人类的生存和人类社会发展具有重要的意义。水
是生命产生、存在、发展繁殖的基本前提。地球上现有约 13.9 亿立方公里的 水，以液态、固态和气态分布于地面、地下和大气中，其中地面水形成了河 流、湖泊、沼泽、海洋、冰川、积雪等水体。人体中含水量平均占人体重的
60％以上，某些蔬菜的含量达 90％以上。水是生物体维持新陈代谢的一种介 质。
　　水是一种宝贵的自然资源。农业上灌溉田地，保证人类食物的来源；工 业生产上作为原料用水，产品处理用水，加热和冷却用水，洗涤用水等，具 有多方面用途。水运是现代世界主要的运输形式之一。水力发电使人类得到 大量的能源；从河、湖、海洋中还可以获取大量的动植物和提取重要的矿物 原料。当然，洪水泛滥也会对人们生活生产造成严重危害。
　　
　　随着世界经济的发展和人口的增长，水资源已日趋短缺。虽然地球上的 总水量很大，但是淡水资源却不充足。便于取用的淡水仅占地球总水量的 0.2
％左右，而且分布不均匀。因此水短缺可能会造成深刻的社会危机。长期以 来人类兴建了大量的水利工程，加强对水的开发利用，防治水害，充分发挥 水资源的综合效益。同时，水的污染和防治问题，也日益受到世界各国的重 视。
　　水的污染 天然水包括河流、湖泊、海洋和地下水，这些水通常是不纯 净的。来源不同的水其感官状态、化学成分、物理化学性能及水中生物组成 也都不同。这些不属于水的污染。人类活动排放的污染物使水的物理、化学 性质或生物组成发生变化，降低了水的使用价值，这种现象称为水的污染。 例如：①生活污水、饲养场污水、医院污水常含有各种病原体，造成的水污 染可引起痢疾、伤寒、霍乱、肝炎、血吸虫等多种疾病。②生活污水、食品 加工和造纸等工业废水中含有可被微生物分解的有机物质，分解过程中消耗 氧气，造成水中溶解的氧减少，影响鱼类和水生生物生长；水中溶解氧耗尽 后，还会产生硫化氢等有毒气体。③某些工业废水中含有较多的氮、磷等植 物所需的营养物质，排入湖泊、河口等水流缓慢的水里，会引起藻类和浮游 生物迅速繁殖，使水中溶解氧下降，水质恶化，使鱼类和其它生物大量死亡。
④化工厂、电镀厂等排放的废水中常含有铬、汞、铅、镉、砷、氰化物、酚
类及苯类化合物和一些酸、碱、盐等化学污染物，在日本水污染引起的有机 汞中毒和镉中毒，曾造成震惊世界的“水俣病”（1）和“骨痛病”。苯和酚 类化合物还有致癌作用。⑤石油及其制品对海洋的污染已成为世界性的严重 问题，飘浮在水面上的油膜，隔绝了大气与海水的气液交换，导致海水缺氧， 影响海洋绿色植物的光合作用；石油沾污在海洋动物皮毛和海鸟羽毛上，使 其丧失活动能力；石油粘附在鱼鳃上，可使鱼窒息死亡。
防治水污染 水是与人类息息相关的宝贵资源，防治水污染已成为人们
日益关心的重大问题。在防治水污染方面应注意：①加强水资源的管理我国
1984 年和 1988 年分别颁布了《水污染防治法》和《中华人民共和国水法》， 使我国在开发利用水资源和防治水污染方面走上了以法治水的新阶段。②提 高水的利用率工业用水中一般冷却用水占 70％以上，有的炼油厂冷却用水占
90％以上，将这部分水和污水分开，循环使用，将大大减少水的污染，便于
净化处理。③减少和限制有毒废水的排放工业要改革工艺，开展综合利用。 废水的排放量和排放浓度要符合规定的标准。④加强污水的净化处理污水净 化是把废水中的有毒、有害的物质分离出去，或者将其转化为无毒、无害物 质。根据所贪污染物种类的不同，污水的净化方法有物理处理法、化学处理 法和生物处理法，实际工作中这几种方法常常综合使用。根据处理后水质的 情况，可用于农田灌溉，工业冷却用水和洗涤用水等。
　　氢气的物理性质 在通常情况下，氢气是一种无色、无臭、无味的气体， 熔点-259.14℃，沸点-252.8℃。在标准状况下（0℃，大气压强为 1.013×
105 帕），气体的密度为 0.0899 克/升，跟同体积的空气相比，约为空气质量
的 1/14，是最轻的气体。难溶于水，0℃、氢气压强为 1.013×105 帕时，1 体积水中能溶解 0.0214 体积的氢气。在大气压强为 1.013×105 帕，温度为
-252.8℃时，氢气变成无色液体。在-259.14℃时，能变为雪状固体。液态氢 通常称为“液氢”，有超导性质。
氢气的化学性质 在常温下，氢气的化学性质是稳定的。在点燃或加热

的条件下，氢气很容易和多种物质发生化学反应。纯净的氢气在点燃时，可 安静燃烧，发出淡蓝色火焰，放出热量，有水生成。若在火焰上罩一干冷的 烧杯，可在烧杯壁上见到水珠。
2H2+O22H2O
把点燃氢气的导管伸入盛满氯气的集气瓶中，氢气继续燃烧，发出苍白色火 焰，放出热量，生成无色有刺激性气味的气体。该气体遇空气中的水蒸气呈 雾状，溶于水得盐酸。
H2+Cl2 2HCl
氢气不但能在氧气里燃烧，而且也能在氯气里燃烧，可见氢气具有可燃性。 注意，在点燃氢气之前，一定要先检验氢气的纯度，因为不纯的氢气点燃时 可能发生爆炸。实验测定，氢气中混入空气，在体积百分比为 H2：空气=74.2：
25.8～4：96 的范围内，点燃时都会发生爆炸①。氢气不但能跟氧单质反应， 也能跟某些化合物里的氧发生反应。例如：将氢气通过灼热的氧化铜，可得 到红色的金属铜，同时有水生成。
　　H2+CuOCu+H2O
在这个反应里，氢气夺取了氧化铜中的氧，生成了水；氧化铜失去了氧，被 还原成红色的铜，证明，氢气具有还原性，是很好的还原剂，氢气还可以还 原其它一些金属氧化物，如三氧化钨（WO3）、；四氧化三铁（Fe3O4）、氧 化铅（PbO）、氧化锌（ZnO）等。
　　氢气的用途 氢气是最轻的气体，最常见的用途是充填氢气球和氢气飞 艇。其实氢气还是重要的化工原料。如：氢气和氮气在高温、高压、催化剂 存在下可直接合成氨气，目前，全世界生产的氢气约有 2/3 用于合成氨工业。 在石油工业上许多工艺过程需用氢气，如加氢裂化、加氢精制、加氢脱硫、 催化加氢等。氢气在氯气中燃烧生成氯化氢，用水吸收得到重要的化工原料
——盐酸。氢气在氧气中燃烧的火焰——氢氧焰可达 3000℃高温，可用于熔
融和切割金属。氢气和一氧化碳的合成气，净化后经加压和催化可以合成甲 醇。在食品工业上，氢气用于动植物油脂的硬化，制人造奶油和脆化奶油等。 在冶金工业中，利用氢气的还原性提炼贵重金属。氢气还可以提供防止氧化 的还原气氛。随着新技术的发展，氢气的应用将更为广泛和重要。氢气是最 理想的无污染燃料，液氢还有希望成为动力火箭的推进剂。
氢气的实验室制法 很多活泼金属可置换出酸中的氢，生成氢气。实验
室就是利用这一原理来制取氢气的。所谓活泼金属是指在金属活动性顺序表 中（参看金属活动性顺序）排在氢以前的金属，如 Mg、Al、Zn、Fe 等；酸指 的是稀盐酸和稀硫酸。实验室最常用的是锌粒与盐酸或稀硫酸反应制取氢 气。
Zn+2HCl（稀）=ZnCl2+H2↑
Zn+H2SO4（稀）=ZnSO4+H2↑
这种方法反应速度适中，操作简便。欲制备纯净的氢气，一般选用锌跟稀硫 酸反应，因为盐酸有挥发性，生成的氢气易混入氯化氢气体而不纯净。制取 少量氢气时可采用简易的气体发生装置（见图）。由于氢气难溶于水和密度 小，可用排水法收集，也可用向下排气法收集。实验室需制取较大量氢气时， 可使用启普发生器（参看启普发生器）。


氢气的工业制法 氢气是一种重要的工业气体。工业上制取氢气，依据 原料、设备和成本情况，以及对氢气纯度的要求，可分别采取以下多种方法 制取。①电解法将直流电通过铂电极（或其它惰性材料）通入水中，在负极 可以得到氢气，纯度高达 99.5～99.8%：


氯碱工业电解饱和食盐水制氯气和烧碱时，也同时得到副产品氢气：


②水煤气转化法 将水蒸气通过炽热的焦碳层制得水煤气：


然后将水煤气跟水蒸气混合，以氧化铁为催化剂，使水煤气中的 CO 转化为 CO2：

二氧化碳溶于水，通过加压水洗即得到较纯净的氢气。③烃类裂解法 碳氢 化合物经过高温裂解，裂解气中含有大量氢气，经过低温冷冻系统，可得到
90%的氢气。如甲烷裂解：

④烃类蒸气转化法碳氢化合物在高温和催化剂的作用下与水蒸气作用，可以 得到主要含氢气和一氧化碳的一种混合气体，例如：




用分子筛吸附法或水煤气转化法除去 CO，可得到纯净的氢气。天然气、油田 气和炼厂气（石油炼制厂的副产气体）等都可用烃类裂解法和烃类蒸气转化 法得到氢气。
　　氢能源 一种正在研究中的新能源。能源是人类社会活动的源泉。以石 油和煤为主的现代能源系统，由于资源的分布过于集中和日趋枯竭，正在发 生深刻的能源危机。目前，世界各国都在大力探索新的能源，如太阳能、潮 汐能、地热能、核能等。为使这些新能源有效、方便地得到利用，还要有与 之相适应的二次能源。氢能源就是一种理想的二次能源，它有许多优点：① 氢燃烧的发热量高，每千克氢气燃烧可产生约 143000 千焦的热量，大约是相 同质量汽油燃烧热的 3 倍。燃烧温度区域宽，适应于多种用途。②燃烧产物 是水，无毒，不污染环境，而且是自然循环，不破坏资源，是一种清洁的燃 料。③制取氢气的原料是水，资源丰富，燃烧后又生成水，自然循环快。④
　　
可做太阳能、电能、核能的蓄存介质。⑤用途广泛，液氢可以作为发射火箭 的燃料，用氢作燃料的汽车、飞机也在试运行。目前用氢作燃料主要问题是 成本太高和氢气本身的储存。将来有可能通过核能和太阳能等直接（或间接） 分解水来制取氢气，储氢合金（能吸附氢气的金属或合金）已得到开发利用。 启普发生器的构造和原理 启普发生器是实验室常用的一种制备气体 的装置，以荷兰人 P.J.启普的姓命名。启普发生器由葫芦状球形容器 1、球 形漏斗 2 和导气管 3 三部分组成（见图）。它可以使反应随时发生和停止， 可以控制气流速度，使用方便。它是常温下利用块状固体跟液体起反应制取 气体的典型装置。如制备氢气、二氧化碳、硫化氢等气体都可使用启普发生 器。但固体成粉末状、固体与液体相遇而溶解、或能产生高温的反应均不能 用此装置。启普发生器是利用容器内气体压力的变化进行工作的。使用前， 从球形容器上部的导管口加入块状固体，停留在容器中部，液体从球形漏斗 加入，停留在球形容器下部和球形漏斗中（见图Ⅱ关闭活塞时情形）。使用 时，打开活塞，容器内压强降低，酸液从球形漏斗流下，液体与固体接触（见 图Ⅰ扭开活塞时情形），发生反应，产生的气体从导管排出。关闭活塞，中 止反应，容器内产生的气体压力增大，将液体压回球形漏斗，使液体与固体 脱离接触，反应即自行停止。使用启普发生器的操作方法及注意事项参看启
普发生器的使用。


石墨 灰黑色不透明晶体，有金属光泽，密度为 2.25 克/厘米 3，3850
℃升华。质软，莫氏硬度 1.5；有润滑性，手摸有滑腻感；有良好的导电、 导热性。石墨化学性质不活泼，在空气中加热到 690℃时生成 CO2。常温时与
化学试剂不反应，加热时能被浓硝酸、浓硫酸、高氯酸、高锰酸钾等强氧化 剂氧化（生成石墨酸）。石墨有很多重要用途：石墨粉可制作黑色颜料和耐 高温的固体润滑剂，和粘土按一定比例混合可制成不同硬度的铅笔芯；根据 其导电性和耐高温性，还大量用于制造电极、电刷、坩埚、高温炉发热体、 密封圈、冶金模具等；石墨还用于原子反应堆的慢化剂和反射层材料；以一 定方法制成的纤维状石墨叫碳纤维，强度极大，可用于飞机、火箭、导弹和 人造卫星的零部件。金刚石和石墨同是碳的同素异形体，由于石墨晶体中， 碳原子以六角形环状平面形成层状结构，使得其物理性质和金刚石有极大的 差别。
　　金刚石 无色透明的晶体；熔点 4000℃（63 大气压下）；密度为 3.51 克/厘米 3；对光折射率高，透明度好，对光的色散作用特别强，经过琢磨后 可制成极高贵的装饰品——钻石。金刚石是自然界中硬度最大的物质，硬度
为 10000 千克力/毫米 2，在莫氏硬度标度法中规定硬度最大的金刚石为 10。 含有杂质的金刚石为棕黑色，主要用于制造钻头，做切割金属或玻璃的工具。

天然金刚石很难得到，工业上使用的金刚石大多是人造的。将石墨加热到
2000℃，在 1×106 千帕压强下，可以得到人造金刚石的微小晶体。金刚石晶 体中，每个碳原子最外层的 4 个电子以四面体的顶角方向直接与另外的 4 个 碳原子以共用电子对的方式结合，晶体内没有自由电子。金刚石不导电，在 室温下与所有的化学试剂都不反应，但在空气或氧气中加热到 780℃左右会 燃烧生成二氧化碳。在隔绝空气的条件下加热到 1000℃会转变成石墨。
无定形碳 指木炭、焦炭、骨炭、糖炭、活性炭和炭黑等。除骨炭含碳
在 10%左右以外，其余主要成分都是单质碳。煤炭是天然存在的无定形碳， 其中含有一些由碳、氢、氮等组成的化合物。所谓无定形碳，并不是指这些 物质存在的形状，而是指其内部结构。实际上它们的内部结构并不是真正的 无定形体，而是具有和石墨一样结构的晶体，只是由碳原子六角形环状平面 形成的层状结构零乱而不规则，晶体形成有缺陷，而且晶粒微小，含有少量 杂质。现将上述几种无定形碳的主要制法和用途列表如下：
名称 制备原料 制备条件 用途
木炭 木材、坚果壳 隔绝空气干馏 燃料、制黑火药、吸附剂
焦炭 煤 隔绝空气干馏 燃 料、冶 金还原 剂、生 产 水煤气
骨炭 脱脂骨头 隔绝空气碳化 脱色剂、止泻解毒剂 糖炭 糖 隔绝空气热分解 吸附剂

活性炭 木炭、坚果壳 和水蒸气或金属盐 加热

吸 附脱色 、净化 剂、制 防 毒面具

炭黑 气态碳氢化合物 不完全燃烧 制油墨、墨汁、橡胶填料



碳的化学性质 金刚石和石墨是同素异形体，具有相似的化学性质。在
常温下，碳的化学性质比较稳定，受日光照射或跟空气、水分接触都不起变 化，也不跟一般的氧化剂发生化学反应。在埋木桩之前，把埋入地下的一段 表面用火微微烧焦，还可以延缓腐烂。碳在氧气或空气里充分燃烧时生成二 氧化碳；氧气不足、燃烧不充分时生成一氧化碳，同时放出大量的热：
C+O2CO2
　　　　　　　　　　　　2C+O2（不足）2CO 碳在高温时可以和硫、氟等非金属化合：
C+2SCS2
C+2F2CF4
碳有还原性，在较高温度下能夺取某些含氧化合物里的氧：
C+2CuO2Cu+CO2
3C+2Fe2O34Fe+3CO2
C+H2OCO+H2
C+CO22CO 碳还可以和某些金属和非金属单质及它们的氧化物在 2000℃的高温下反应

生成各种碳化物。如：碳化钙（CaC2）、碳化硅（SiC）、碳化钨（WC）等。 CaC2 是生产乙炔的原料；SiC 俗称金刚砂，是常用的磨料；WC 耐高温、高硬 度，用于作高速切削材料和特殊结构材料。
　　二氧化碳的物理性质 在通常状况下是一种无色、无臭、无味的气体。 能溶于水，溶解度为 0.1449 克/100 克水（25℃）。在 20℃时，将二氧化碳 加压到 5.9×106 帕即可变成无色液体，常压缩在钢瓶中贮存。在-56.6℃、
5.27×105 帕时变为固体。液态二氧化碳减压迅速蒸发时，一部分气化吸热， 另一部分骤冷变成雪状固体。将雪状固体压缩，成为冰状固体，俗称“干冰”。 “干冰”在 1.01×105 帕、-78.5℃时可直接升华变成气体。二氧化碳比空气 重，在标准状况下密度为 1.977 克/升，约是空气的 1.5 倍。二氧化碳无毒， 但不能供给动物呼吸，是一种窒息性气体。在空气中通常含量为 0.03%（体 积），若含量达到 10%时，就会使人呼吸逐渐停止，最后窒息死亡。枯井、 地窖、地洞底部一般二氧化碳的浓度较高，所以在进入之前，应先用灯火试 验，如灯火熄灭或燃烧减弱，就不能贸然进入，以免发生危险。
二氧化碳的化学性质 二氧化碳表现的化学性质非常常见。CO2 能溶于
水并与水反应生成碳酸，使紫色石蕊试液变成红色： CO2+H2O=H2CO3
H2CO3 又是一种不稳定的酸，易分解重新释放出 CO2
H2CO3=CO2↑+H2O
CO2 为酸性氧化物，易与碱性氧化物反应生成相应的碳酸盐：
CO2+Na2O=Na2CO3
CO2 与碱反应生成相应的碳酸盐和水：
CO2+Ba(OH)2=BaCO3↓+H2O
CO2 可使澄清的石灰水变浑浊，此反应常用于检验 CO2 的存在：
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
CO2 与碱作用还可能生成酸式碳酸盐：
2CO2（过量）+Ca(OH)2=Ca(HCO3)2
CO2+NH3+H2O=NH4HCO3
CO2 中碳为+4 价，可被某些强还原剂还原，如与赤热的碳作用还原成 CO，与
活泼金属作用被还原成碳：
CO2+C2CO CO2+2Mg2MgO+C
绿色植物的光合作用，把 CO2 和 H2O 合成碳水化合物：



二氧化碳的用途 一般条件下，二氧化碳不支持燃烧且比空气重，将二 氧化碳覆盖在燃着的物体表面，可使物体跟空气隔绝而停止燃烧，因此二氧 化碳可用来灭火，是常用的灭火剂（参看灭火器）。在化学工业上，二氧化 碳是一种重要的原料，大量用于生产纯碱（Na2CO3）、小苏打（NaHCO3）、 尿素[CO(NH2)2]、碳酸氢铵（NH4HCO3）、颜料铅白[Pb(OH)2·2PbCO3]等。在
　　
轻工业上，生产碳酸饮料、啤酒、汽水等都需要二氧化碳。在现代化仓库里 常充入二氧化碳，防止粮食虫蛀和蔬菜腐烂，延长保存期。固态的二氧化碳 即“干冰”，主要用作致冷剂，用飞机在高空喷撒“干冰”，可以使空气中 水蒸气冷凝，形成人工降雨；在实验室里，“干冰”与乙醚等易挥发液体混 合，可以提供-77℃左右的低温浴。“干冰”还可以做食品速冻保鲜剂。在农 业上，温室里直接施用二氧化碳作肥料，利用植物根部吸收二氧化碳，可以 增进植物的光合作用，促进农作物生长，增加产量。在自然界，二氧化碳保 证了绿色植物进行光合作用和海洋中浮游植物呼吸的需要。
　　灭火器 一般指装有灭火剂的消防器材。常用的灭火剂为二氧化碳或能 产生二氧化碳的物质。因为二氧化碳不支持燃烧，又比空气重，能够覆盖在 燃着的物体表面，隔绝空气，使火熄灭。常见的灭火器有：①泡沫灭火器灭 火器内分别装有硫酸铝溶液和碳酸氢钠溶液，使用时将灭火器倒置，两种溶 液混合发生下列化学反应：
Al2(SO4)3+6NaHCO3=2Al(OH)3↓+3Na2SO4+6CO2↑
产生的大量二氧化碳气体带着泡沫喷到燃烧物表面，达到灭火的目的。泡沫 是用甘草或皂角制取的液体产生的。②干粉灭火器 灭火器内装有碳酸氢钠 固体和二氧化碳压缩气体，并有防潮剂和增润剂。使用时打开拉环，压缩气 体即可把干粉喷出，干粉盖住燃烧的火焰，并受热分解放出二氧化碳气体， 使火熄灭。
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O③
　　二氧化碳灭火器 直接将液态二氧化碳装入特制的钢瓶里，使用时打开 阀门，二氧化碳迅速气化喷出灭火。泡沫灭火器适用于一般物质引起的火灾； 干粉灭火器和二氧化碳灭火器适用于液体物质、电器、电石等引起的火灾。 除此之外，还有 1211 灭火剂（CF2ClBr 液化气体）等。灭火器应放在合适的 固定位置，由专人负责管理，定期检查完好情况，以防万一。灭火器一经开 启使用，必须重新更换或补充灭火剂。
　　二氧化碳的实验室制法 实验室里常用石灰石或大理石（主要成分 CaCO3）跟稀盐酸反应制取 CO2：
CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
在这个反应中，不能将 HCl 换成稀 H2SO4。因为 CaCO3 跟稀 H2SO4 反应产生 CO2
的同时生成 CaSO4，而 CaSO4 微溶于水，随着反应的进行，会在 CaCO3 的表面
形成一层 CaSO4 沉淀，阻止 CaCO3 与酸的接触，使反应速度逐渐减慢，最后导
致反应停止。由于制取 CO2 的反应是固液之间反应，不需加热，因此可以使
用启普发生器或其它类似的简易装置（见图）。











由于 CO2 能溶于水，不能用排水法收集；CO2 比空气重，可用向上排气法

收集。用燃着的火柴接近集气瓶口，如果火焰熄灭，则证明 CO2 气体已经充 满。
　　一氧化碳的物理性质 在通常状况下，一氧化碳是无色、无臭、无味、 有毒的气体，熔点-199℃，沸点-191.5℃。标准状况下气体密度为 1.25 克/ 升，和空气密度（标准状况下 1.293 克/升）相差很小，这也是容易发生煤气 中毒的因素之一。它为中性气体，不溶于酸或碱的溶液，难溶于水，通常情 况下 1 体积水仅能溶解约 0.023 体积的一氧化碳，25℃时溶解度为 0.0026 克/100 克水。
　　一氧化碳的毒性 一氧化碳俗称煤气，是一种剧毒气体，它的毒性主要 是破坏人体的输氧功能。氧气是生命活动正常进行的保证。人体吸入氧气后 是靠血液输送的，血液中的血红蛋白和氧结合，生成氧合血红蛋白随血液输 送到全身各组织细胞，供人体新陈代谢。当有一氧化碳被吸入肺内时，一氧 化碳进入血液与血红蛋白结合，生成碳氧血红蛋白，一氧化碳与血红蛋白的 结合力是氧气的 210 倍，而且结合后不易解离，即使是很少量的一氧化碳进 入血液，也能和大量的血红蛋白结合。同时，由于碳氧血红蛋白的存在，妨 碍氧合血红蛋白的合成和正常解离，使血液输氧功能不能正常发挥作用，造 成人体全身组织细胞缺氧而产生中毒现象。一氧化碳的中毒程度，主要与空 气中一氧化碳浓度和接触时间有关。空气中一氧化碳浓度达到 10ppm
（1ppm=10-6）就会使人中毒；当浓度为 0.02%时，2～3 小时内出现中毒症状；
浓度为 0.08%，2 小时可使人昏迷；如浓度达到 1%，人在两分钟内就可能死 亡。
煤气中毒 即一氧化碳中毒。碳和其它有机化合物燃烧不完全时都能产
生一氧化碳。一氧化碳是无色无味的剧毒气体（参看一氧化碳的毒性），空 气中一旦混入一氧化碳气体，就会被人体不知不觉吸入肺里，人吸入一氧化 碳后，会发生头晕、头痛、恶心、疲劳等中毒症状，严重时危害中枢神经， 引起窒息、死亡。最常见的煤气中毒起因是用煤炉取暖。冬天天气寒冷，经 常是门窗紧闭，如果室内煤炉不安烟筒，或者烟筒被煤灰或其它异物堵塞， 使煤燃烧产生的一氧化碳扩散到房间里，都极易造成煤气中毒。随着人们生 活水平的提高，燃气热水器逐渐普及，如果燃气热水器安装在卫生间内，使 用时空气不流通，燃气热水器燃烧时产生的一氧化碳也会造成煤气中毒。汽 车排出的尾气中含有大量的一氧化碳，安装空调的汽车是靠发动机使空调器 工作的，停驶的小卧车长时间开着空调，一旦有一氧化碳进入车内，也会造 成中毒。吃火锅时，使用的木炭燃烧也会产生一氧化碳，如果房间内空气不 流通，同样会造成煤气中毒。饭后火锅放在室内，火锅内的剩余木炭不能及 时熄灭，有时更危险。上述可能造成煤气中毒的情况，都有导致死亡事故的 事例。预防煤气中毒的关键，一是防止一氧化碳泄漏在室内或其它有人员活 动的较小空间内，二是注意通风，三是克服麻痹大意思想。用煤炉取暖一定 要安装烟筒，最好还要安装风斗；燃气热水器要分室安装，注意开窗通风。 对于煤气中毒的病人，应马上抬到空气新鲜的地方，冬天要注意保暖。如果 呼吸已经停止，应立即进行人工呼吸和采取其它抢救措施。并尽快送往医院 治疗。那些备有高压氧舱的医院对救治煤气中毒的病人更为有利。
　　一氧化碳的化学性质 一氧化碳分子中碳元素的化合价是+2，能进一 步被氧化成+4 价，从而使一氧化碳具有可燃性和还原性。一氧化碳能够在空 气中或氧气中燃烧，生成二氧化碳：
　　
　　　　　　　　　　　　　2CO+O22CO2 燃烧时发出蓝色的火焰，放出大量的热。因此一氧化碳可以作为气体燃料。 一氧化碳作为还原剂，高温时能将许多金属氧化物还原成金属单质，因此常 用于金属的冶炼。如：将黑色的氧化铜还原成红色的金属铜，将氧化锌还原 成金属锌：
CO+CuOCu+CO2
　　　　　　　　　　　　　　　　　　CO+ZnOZn+CO2
在炼铁炉中可发生多步还原反应： CO+3Fe2O32Fe3O4+CO2
Fe3O4+CO3FeO+CO2
　　　　　　　　　　　　　　FeO+COFe+CO2 一氧化碳还有一个重要性质：在加热和加压的条件下，它能和一些金属单质 发生反应，生成分子化合物。如 Ni(CO) （四羰基镍）①、Fe(CO) （五羰基铁）
等，这些物质都不稳定，加热时立即分解成相应的金属和一氧化碳，这是提 纯金属和制得纯一氧化碳的方法之一。
碳酸钙 化学式 CaCO3。自然界广泛存在的石灰石、大理石、方解石、
冰洲石、白垩以及珍珠、珊瑚等主要成分都是碳酸钙。将二氧化碳通入石灰 水中，用可溶性碳酸盐与石灰水反应，或用可溶性碳酸盐溶液与可溶性钙盐 溶液反应，都可以得到碳酸钙的沉淀。
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH
Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl
碳酸钙是一种白色晶体或粉末状固体，难溶于水(25℃溶解度为 6.9×10-4 克
/100 克水)，易溶于酸。实验室常常利用碳酸钙跟酸反应制取二氧化碳： CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
把碳酸钙加热到 825℃左右可发生分解反应，生成氧化钙和二氧化碳。工业 上就是利用这一反应将石灰石转化为生石灰（主要成分氧化钙）：
　　　　　　CaCO3CaO+CO2↑
碳酸钙能溶于含有二氧化碳的水中，生成可溶性的碳酸氢钙： CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2
石灰岩地区长期被含有二氧化碳的雨水侵蚀，就形成了溶洞。碳酸氢钙水溶 液受热或压强突然变小时，溶解的碳酸氢钙就会分解，放出二氧化碳，重新 形成碳酸钙：
Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2↑+H2O
石灰岩溶洞里奇特的钟乳石、石笋、石柱等就是这样形成的（参看岩洞的形 成）。
石灰和石灰石的用途 石灰和石灰石大量用做建筑材料，也是许多工 业的重要原料。石灰石可直接加工成石料和烧制成生石灰。石灰有生石灰和 熟石灰。生石灰的主要成分是 CaO，一般呈块状，纯的为白色，含有杂质时



① 羰，音 tāng。羰基是由碳、氧构成的基（原子团）。

为淡灰色或淡黄色。生石灰吸潮或加水就成为消石灰，消石灰也叫熟石灰， 它的主要成分是 Ca(OH)2。熟石灰经调配成石灰浆、石灰膏、石灰砂浆等， 用做涂装材料和砖瓦粘合剂。水泥是由石灰石和粘土等混合，经高温煅烧制 得。玻璃由石灰石、石英砂、纯碱等混合，经高温熔融制得。炼铁用石灰石 作熔剂，除去脉石。炼钢用生石灰做造渣材料，除去硫、磷等有害杂质。电 石（主要成分是 CaC2）是生石灰与焦炭在电炉里反应制得。纯碱是用石灰石、 食盐、氨等原料经过多步反应制得（索尔维法）。利用消石灰和纯碱反应制 成烧碱（苛化法）。利用纯净的消石灰和氯气反应制得漂白粉。利用石灰石 的化学加工制成氯化钙、硝酸钙、亚硫酸钙等重要钙盐。消石灰能除去水的 暂时硬性，用作硬水软化剂。石灰石加工制成较纯的粉状碳酸钙，用做橡胶、 塑料、纸张、牙膏、化妆品等的填充料。石灰与烧碱制成的碱石灰，用做二 氧化碳的吸收剂。生石灰用做干燥剂和消毒剂。农业上，用生石灰配制石灰 硫磺合剂、波尔多液等农药。土壤中施用熟石灰可中和土壤的酸性、改善土 壤的结构、供给植物所需的钙素。用石灰浆刷树干，可保护树木。
　　硬水 溶有较多钙盐和镁盐的天然水。在硬水中，钙、镁常以碳酸盐、 酸式碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐和氯化物的形式存在。如果硬水中的钙和镁主 要以酸式碳酸盐的形式存在，就称为暂时硬水，这种水经煮沸能分解成碳酸 盐沉淀而除去硬性。如果硬水中的钙和镁主要以硫酸盐、硝酸盐和氯化物的 形式存在，则称为永久硬水，这种水不能用煮沸法除去硬性。硬水的钙盐和 镁盐能与肥皂发生化学反应，降低肥皂的去污能力。如锅炉内使用硬水，会 在锅炉内壁结成水垢，阻碍了管道传热，多消耗燃料，缩短锅炉使用寿命。 甚至会引起锅炉爆炸。通常用硬度表示硬水中的含盐量，把每升水中含相当
于 10 毫克 CaO 称为 1 度。一般地下水（如井水、泉水）硬度较大，地表水（如
河水、湖水）硬度较小。生活饮用水的硬度要求小于 25 度。许多工业部门、 科研单位常用化学药剂（如石灰、纯碱等）或离子交换剂软化硬水，把硬水 中的钙盐和镁盐降低或使之消失而变成软水。
岩洞的形成 岩洞又称溶洞或洞穴。岩洞是由于天然水流经可溶性岩石
（如石灰岩、白云岩等）与它们发生化学反应而使岩石溶解所形成的地下空 间。例如，含 CaCO3 的石灰岩跟 CO2 和水反应变成 Ca(HCO3)2，使石灰岩溶解，
化学方程式为：
CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2
如溶有 Ca(HCO3)2 的水从溶洞顶部流下，因温度、压力的变化 Ca(HCO3)2 发生
分解反应使 CaCO3 以沉积物形式析出。化学方程式为：
Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2↑+H2O
开始以小突起附着在洞顶，以后逐渐向下增长具有同心圆状结构而形成钟乳 石。如从岩洞底部向上生成的 CaCO3 沉积物则形成石笋。
甲烷 分子式为 CH4。广泛存在于自然界。如地下深层的天然气、煤矿
坑道里的坑气（瓦斯）、池沼底部的沼气等。甲烷是无色、无味的气体，比 空气轻，在标准状况下密度为 0.717 克/升、熔点-182℃、沸点-164℃，难溶 于水，易溶于乙醇和乙醚。甲烷是可燃性气体，完全燃烧生成二氧化碳和水， 并放出大量的热。与空气能形成爆炸性混合物，爆炸极限为 5.3～15.4%（体 积）。甲烷不完全燃烧生成炭黑和水：

　　　　　　　　　　　　　　CH4+O2C+2H2O 甲烷隔绝空气加热到 1200℃能分解生成炭黑和氢气：


甲烷在 1500℃的高温下部分氧化或受热分解，可以得到重要的有机合成原料
——乙炔（C2H2）

甲烷在高温和催化剂存在时与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气的混合物。称 为“合成气”，可以用来合成甲醇、氨等。




甲烷除作气体燃料外，还是重要的化工原料。工业上甲烷主要来源于天然气、 焦炉气、石油裂解气等。实验室用无水醋酸钠和碱石灰共热制得：



　　天然气 蕴藏在地层深处的可燃性气体。主要成分是甲烷，根据不同的 地质条件，还含有不同数量的乙烷、丙烷、丁烷等，并含有二氧化碳、氮、 氢、硫化氢、氦等气体；天然气一般分三类：甲烷含量高，约占 80～90%较 难液化的一类，称为干气或贫气；甲烷含量约占 60～70%，还有较多的乙烷、 丙烷、丁烷等，较易液化的一类，称为湿气或富气；与石油共生的天然气， 主要成分是甲烷，乙烷，丙烷和丁烷，称为油田气或石油气。天然气是一种 重要的能源，主要用做城市煤气和工业燃料。天然气也是重要的化工原料， 主要用于制氮肥、甲醇、四氯化碳、二硫化碳、硝基甲烷、氢氰酸、炭黑等。 有时也用于提取氦气。
沼气 沉积在池沼底部的有机物残体，在隔绝空气的条件下，由于嫌气
性微生物的作用所形成的可燃性气体。沼气是多种气体的混合气，主要成分
是 CH4，约占 50～70%，还有 CO2、N2、H2、H2S、NH3 等。沼气是一种生物能，
在农村利用农业废弃有机物（如秸秆、杂草）、人畜粪便、污水、垃圾等原 料，在建造的沼气池内，经过沤化（发酵）生产沼气。沼气含可燃性 CH4 ， 可作煤气使用，热值约为 19.6～29.4MJ/m3①，还可以使用沼气点灯照明。产 量大的沼气，经过净化脱 CO2、H2S 后可作动力燃料。经发酵后排出的料液可 用于饲料和浸种；沉渣中氮、磷、钾含量较高可作肥料。
酒精 学名乙醇，化学式为 C2H5OH。酒精是无色透明易挥发的液体，有
醇香、辛辣味，熔点-117.3℃、沸点 78.5℃、密度 0.7893 克/厘米 3（20℃）， 易溶于水及许多有机溶剂。工业酒精含乙醇约为 95%（体积），如与新烧制 的生石灰混合，加热蒸馏能得到含乙醇 99.5%以上的无水酒精。各种饮料酒 中都含有酒精，饮酒能醉人，饮用过量会引起中毒。酒精与水的体积百分率 商业上常用“度”表示。酒精能燃烧，完全燃烧生成 CO2 和 H2O，并放出热量， 酒精蒸气与空气能形成爆炸混合物。


① m 是 106 的符号。

　　　　　　　　　　　C2H5OH+3O22CO2+3H2O 工业上生产酒精的方法有两类：一类是用含淀粉的农产品（谷物、薯类等） 为原料，用发酵法酿酒，制得的酒有芬芳醇香味，饮料用酒常用此法；另一 类是用从石油裂解气中提取的乙烯（C2H4）为原料，在一定条件下与水化合 制成酒精：



该法原料充足、成本低廉、节约粮食、发展很快。占总产量约 50%左右的酒 精，用做有机溶剂，广泛用于医药、涂料、油脂、化妆品等方面。酒精可作 内燃机和实验室的燃料。75%酒精（体积%，卫生酒精）有强杀菌作风，用做 消毒剂。经过精制的酒精，可制造饮料。酒精也是重要的化工原料。如制醋 酸、乙醚、乙酸乙酯等。
甲醇 化学式为 CH3OH。最早从木材干馏得到故又称木醇或木精。甲醇
是无色有酒精气味易挥发的液体。熔点-93.9℃、沸点 64.7℃、密度 0.7914 克/厘米 3（20℃）、能溶于水和许多有机溶剂。甲醇有毒，误饮 5～10 毫升 能双目失明，大量饮用会导致死亡。禁酒的国家，把甲醇掺入酒精中成变性 酒精，使其不能饮用。甲醇易燃，其蒸气与空气能形成爆炸混合物，甲醇完 全燃烧生成二氧化碳和水蒸气，同时放出热量：
　2CH3OH+3O22CO2+4H2O
工业上用一氧化碳和氢气的混合气（合成气）在一定的条件下制备甲醇：



甲醇可用做溶剂和燃料，也是一种化工原料，主要用于生产甲醛（HCHO）：



醋酸 学名乙酸，化学式为 CH3COOH。醋酸是无色、有刺激性酸味的液 体，熔点 16.6℃、沸点 117.87℃、密度为 1.0492 克/厘米 3（20℃）。纯醋 酸在 16.6℃以下能结合成冰状固体，又称冰醋酸。醋酸易溶于水及许多有机 溶剂。醋酸有强烈的腐蚀性，它的水溶液有弱酸性，能跟许多活泼金属、碱 性氧化物、碱等反应生成醋酸盐。某些醋酸盐如醋酸锰、醋酸铝可用做染色 工业的媒染剂。工业上生产醋酸有两类方法：一类是以粮食或酒为原料，用 发酵法酿醋，食用醋常用此法。食用醋除含 3～6%的醋酸，还含有其它有机 酸、蛋白质等。另一类是用石油裂解气提取的乙烯（C2H4）或丁烷（C4H10 ） 为原料，在一定条件下氧化成醋酸。醋酸是重要的有机化工原料，用于生产 醋酸纤维、喷漆溶剂、香料、染料、医药等。
　　肥皂 通常指能溶于水的高级脂肪酸的钠盐或钾盐。肥皂是用精炼过的 油脂（除去油脂中的杂质）跟烧碱溶液经皂化反应而成；也可用高级脂肪酸 跟苛性碱（或 Na2CO3、K2CO3）经中和反应制成。为了增加去污效果及适应各 种洗涤需要，还加入多种填料，如松香、水玻璃、陶土、香精、着色剂、消 毒剂、漂白剂等。肥皂主要用做民用或工业用的洗涤剂，它在软水中有良好 的去污作用，但在硬水中洗涤效果很差，在酸性介质中会完全失去洗涤能力。 常用洗涤剂 具有去污能力的物质称为洗涤剂。常用洗涤剂包括肥皂和合成
　　
洗涤剂。洗涤剂的作用主要是改变水的表面活性、降低水的表面张力，洗涤 剂与衣物上的污垢发生亲合作用，使污垢能从衣物上分离出来。可简单表示 为：
织物·污垢+洗涤剂→织物+污垢·洗涤剂
　　　　　　　　　　（脏的衣服） （脏的洗涤剂） 常用洗涤剂的主要成分是表面活性剂。如肥皂中的高级脂肪酸钠、家用洗衣 粉中的烷基苯磺酸钠等。合成洗涤剂中的表面活性剂，多数是用石油化工产 品为原料制成，再配以各种助剂（如三磷酸钠、硅酸钠、碳酸钠、硫酸钠等） 和填料（如增白剂、酶化剂、颜料、香料等），即可得到商品合成洗涤剂。 合成洗涤剂的去污作用不受硬水的影响，有的还适用于含盐或酸的水溶液。
　　糖 食用糖和糖制品的统称。如白糖、冰糖、酥糖、花生糖等。食用糖 的种类很多，有蔗糖、葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖等。一般所说的糖是指 的蔗糖。蔗糖是人类重要的食物之一，给人体提供热量。每千克蔗糖含热量 约为 18 千焦（kJ）。甘蔗和甜菜中含蔗糖量很高（甘蔗约 12～18%，甜菜约
15～20%）。工业上用甘蔗或甜菜为原料，经过提汁（甘蔗一般用压榨机压出 糖汁，甜菜一般用水溶取蔗糖）、清净（除去非糖分杂质）、蒸发、结晶、 分蜜（利用离心力把糖膏中的晶体与母液分离）、干燥等工序制出食糖。由 于加工的粗细程度和方法不同，可得到粗糖、精糖、赤砂糖（表面带糖蜜呈 棕红色纯度较低的糖，俗称红糖）、白砂糖、绵白糖、冰糖等多种产品。
脂肪 甘油和脂肪酸所构成的酯。是生物体内储存能量的一种物质，在
代谢过程中提供的热量比糖类和蛋白质约高一倍。是食用油的主要成分。如 牛油、猪油、奶油等。脂肪在常温下是固体，受热后逐渐软化变成液体，比 水轻，难溶于水，易溶于汽油、乙醚、苯等有机溶剂。脂肪除供食用外，工 业上用做制造肥皂、脂肪酸和甘油的原料。
蛋白质 由多种氨基酸结合而成的有机高分子化合物。是主要的生命基
础物质之一，它广泛地存在于生物体内。动物的皮、肉、血、乳、毛、鬃、 蹄、角；植物的各种器官：酶、激素、病毒等主要成分都是蛋白质。许多蛋 白质在加热、受紫外线照射或与酸、碱、重金属盐（如铅盐、铜盐、汞盐） 等化学试剂作用时，性质会发生变化，使蛋白质的溶解度降低而凝结、失去 它原有的生理功能。例如，高温消毒灭菌、人误服重金属盐中毒。蛋白质是 人和动物的重要营养物质。在工业上利用动物的毛和蚕丝作纺织原料，利用 动物皮鞣制革，利用动物胶制感光片，利用牛奶提取的酪素制酪素塑料等。 蛋白质的结构很复杂，1965 年 9 月中国科学家从氨基酸人工合成具有生理活 性的蛋白质——结晶牛胰岛素。
　　塑料 一类可塑性材料。由合成树脂加入（或不加）各种添加物（如稳 定剂、增塑剂、抗氧剂、润滑剂、填充剂等）经过成型加工处理得到的各种 材料和制品。合成树脂外观似天然树脂，是由石油化工产品制成的有机高分 子化合物。塑料根据受热后性能变化可分为热塑性和热固性两类。前者在受 热软化后能反复塑制，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等；后者受 热后不能软化，不能反复塑制，如酚醛树脂、脲醛树脂等。塑料有许多独特 的优点，应用很广：①质轻、强度高，可代替木材、水泥、砖瓦作建筑材料。
②绝缘性好，可作电线、电缆等绝缘材料。③耐化学腐蚀，可制作化工设备。
④耐磨性强，有消声减震作用，可代替金属制造轴承和齿轮，能在无润滑剂 的条件下高速运转。⑤易加工成型、易着色，采用不同的原料和不同的加工