0. 先把"纯净"和"混在一起"分清楚
学化学之前,先要搞清楚一个基本问题:你面前的物质是"纯的"还是"混的"?
物质 = 纯净物 + 混合物。纯净物分单质(一种元素)和化合物(多种元素)。
四个核心概念
- 纯净物:只由一种物质组成。例:蒸馏水(H₂O)、氧气(O₂)、氯化钠(NaCl)
- 混合物:由两种或多种物质混在一起。例:空气、矿泉水、钢铁、果汁
- 单质:只含一种元素的纯净物。例:铁 Fe、氧气 O₂、碳 C
- 化合物:含两种或以上元素的纯净物。例:水 H₂O、二氧化碳 CO₂、氯化钠 NaCl
判断方法
先问"纯不纯?"——是一种物质还是多种物质混在一起?如果纯,再问"几种元素?"——一种元素是单质,多种元素是化合物。
记住:纯净物有固定的化学式(如 H₂O),混合物没有固定的化学式(如空气只能说 N₂ 约 78%、O₂ 约 21%)。
你来试试
- 矿泉水是纯净物还是混合物?
- 二氧化碳(CO₂)是单质还是化合物?
- 24K 金和 18K 金,哪个是纯净物?
答案
- 混合物。矿泉水里有水、矿物质、微量元素,不止一种物质。
- 化合物。含 C 和 O 两种元素,所以是化合物不是单质。
- 24K 金是纯净物(含 Au 约 99.9%)。18K 金含 75% Au 和 25% 其他金属,是混合物。
2. 原子不孤单,它们靠"化学键"连接
第一课学了分子、原子和离子,但没有回答一个关键问题:原子怎么"连"在一起变成分子的?答案就是化学键(chemical bond)。化学键是原子之间的"手牵手",主要有两种方式。
左:Na 失去电子变成 Na+,Cl 得到电子变成 Cl-,正负吸引形成离子键。右:两个 H 共享电子形成共价键。
离子键(Ionic Bond)
- 金属原子失去电子 → 变成正离子(阳离子)。例:Na → Na⁺ + e⁻
- 非金属原子得到电子 → 变成负离子(阴离子)。例:Cl + e⁻ → Cl⁻
- 正负离子靠静电吸引连在一起 → 离子键
- 例:Na⁺ 和 Cl⁻ 吸引形成 NaCl
- 特征:金属 + 非金属 → 离子化合物。熔点高,溶于水,水溶液/熔融状态能导电
共价键(Covalent Bond)
- 两个非金属原子共享电子(谁也不完全让出去)
- 例:H 和 H 共享 2 个电子 → H₂ 分子
- 例:O 和两个 H 共享电子 → H₂O 分子
- 特征:非金属 + 非金属 → 共价化合物。熔点较低,通常不导电
化学键是原子之间的"手牵手"。离子键是一方把东西交给另一方(电子转移),共价键是双方共同持有(电子共享)。记住判断方法:金属 + 非金属 → 离子键,非金属 + 非金属 → 共价键。
你来试试
- NaCl 中含有什么类型的化学键?
- H₂O 中含有什么类型的化学键?
- CO₂ 中含有什么类型的化学键?
答案
- 离子键。Na 是金属,Cl 是非金属 → 金属 + 非金属 = 离子键。
- 共价键。H 和 O 都是非金属 → 非金属 + 非金属 = 共价键。
- 共价键。C 和 O 都是非金属 → 非金属 + 非金属 = 共价键。
4. 用符号写出物质的"配方"
化学式用元素符号和数字表示物质的组成。H2O = 2个氢 + 1个氧。CO2 = 1个碳 + 2个氧。NaCl = 1个钠 + 1个氯。
化合价决定了一个原子能和几个别的原子结合。比如氧是 -2 价,氢是 +1 价,所以水是 H2O(+1x2 + (-2) = 0,正负化合价代数和为零)。
你来试试
已知铝是 +3 价,氧是 -2 价。氧化铝的化学式是什么?
答案
Al2O3。2 个铝(+3x2=+6)和 3 个氧(-2x3=-6),正负为零。
第五课:质量守恒和化学方程式
这一课是物质转化主题树第二次飞跃的核心:原子重新排列、质量守恒。看物质转化主题树。
5. 变化前后总质量不变
化学反应中,原子种类不变、数目不变、质量不变。所以反应物总质量 = 生成物总质量。这就是质量守恒定律。
化学方程式的读法:左边是反应物,右边是生成物,中间箭头表示"变成",上面写条件(点燃、加热、催化剂)。2H2 + O2 =(点燃)= 2H2O
你来试试
配平:Fe + O2 =(点燃)= Fe3O4
答案
3Fe + 2O2 =(点燃)= Fe3O4。左边 3 个铁、4 个氧 = 右边 3 个铁、4 个氧。
化学反应的四种基本类型
四种基本反应类型——给反应分类
化学反应有成千上万种,但按"原子怎么重新组合"来分,初中只需要掌握四种基本类型。
四种基本反应类型:化合(多变一)、分解(一变多)、置换(单换单)、复分解(交换成分)
判断口诀:化合多变一,分解一变多,置换单换单,复分解双交换。看反应物和生成物的种类就能判断属于哪种类型。
复分解反应的条件
复分解反应要真正发生,生成物中至少要满足一条:
- 有沉淀生成(如 BaSO₄↓)
- 有气体放出(如 CO₂↑)
- 有水生成(如中和反应 H₂O)
你来试试
- CaCO₃ =(高温)= CaO + CO₂↑ 属于哪种类型?
- Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑ 属于哪种类型?
- Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + CO₂↑ 属于哪种类型?
答案
- 分解反应。一种物质(CaCO₃)变成两种(CaO + CO₂)。
- 置换反应。单质 Zn 换出了 H₂SO₄ 中的 H。
- 复分解反应。Na₂CO₃ 和 HCl 交换成分,生成 NaCl + H₂CO₃(H₂CO₃ 不稳定分解为 H₂O + CO₂)。
第六课:空气和氧气
6. 空气的成分
空气组成:约 78% 氮气、21% 氧气、1% 其他
氧气的性质
氧气支持燃烧,供给呼吸。碳在氧气中燃烧生成 CO2,铁在氧气中燃烧生成 Fe3O4(火星四射),硫燃烧生成 SO2(蓝紫色火焰)。
电解水实验——证明水由氢和氧组成
用电流把水"拆开"
水看起来是纯净的,但它能被电流分解。电解水实验是初中化学最重要的实验之一——它直接证明了水由氢和氧两种元素组成。
电解水:正极产生氧气,负极产生氢气,体积比 1:2
电解水方程式:2H₂O =(通电)= 2H₂↑ + O₂↑。这是一个分解反应(一变多),也是证明水由氢、氧两种元素组成的直接证据。
三个关键结论
- 正极产生的气体能使带火星的木条复燃——是 O₂
- 负极产生的气体能燃烧,产生淡蓝色火焰——是 H₂
- 氢气与氧气的体积比为 2:1,说明水中氢、氧原子个数比为 2:1
你来试试
- 电解水时,与电源正极相连的电极产生什么气体?怎么检验?
- 为什么要在水中加少量稀硫酸?
答案
- 产生 O₂(氧气)。检验:带火星的木条伸入,木条复燃。
- 纯水导电性很弱,加稀硫酸是为了增强导电性,让电解更快速进行。硫酸本身不参与反应。
第七课:酸碱盐
7. 三大类化合物
酸
溶于水后产生 H+。比如盐酸 HCl、硫酸 H2SO4。酸使石蕊变红,有酸味(醋酸),能和金属反应产生氢气。
碱
溶于水后产生 OH-。比如氢氧化钠 NaOH、氢氧化钙 Ca(OH)2。碱使石蕊变蓝,有滑腻感,能和酸反应。
盐
酸碱中和的产物。比如 NaCl(食盐)、CaCO3(石灰石)、CuSO4(硫酸铜)。盐种类最多。
酸 + 碱 = 盐 + 水(中和反应)。这是酸碱盐之间最重要的反应。HCl + NaOH = NaCl + H2O
你来试试
把稀盐酸滴在石灰石上会冒气泡。这是什么气体?怎么检验?
答案
CO2(二氧化碳)。把气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊就是 CO2。CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2
第八课:溶液
8. 溶质、溶剂和溶质质量分数
溶液 = 溶质 + 溶剂。溶质质量分数 = 溶质质量 / 溶液质量 x 100%
你来试试
10g 盐溶在 90g 水中,溶质质量分数是多少?
答案
10 / (10+90) x 100% = 10%
溶解度和溶解度曲线
不同物质"溶进去"的本领不同
糖很容易溶在水里,但你能无限地加糖吗?不能——到一定程度就溶不进去了。这就是"饱和"。
饱和溶液 vs 不饱和溶液
- 饱和溶液:在一定温度下,向一定量溶剂里加入某种溶质,当溶质不能继续溶解时,得到的溶液叫饱和溶液
- 不饱和溶液:还能继续溶解溶质的溶液
- 互转方法:加溶质、蒸发溶剂、改变温度
溶解度的定义
固体的溶解度:在一定温度下,某固体物质在 100g 溶剂(通常是水)中达到饱和状态时所溶解的质量(单位:克)。
四个关键词:一定温度、100g 溶剂、饱和状态、溶质质量(克)。
溶解度曲线:KNO₃(陡升)、NaCl(缓升)、Ca(OH)₂(微降)
溶解度曲线能告诉你三件事:(1) 某温度下某物质的溶解度是多少;(2) 温度变化时溶解度怎么变;(3) 比较不同物质在同一温度下的溶解能力。
三种典型曲线
- 陡升型(如 KNO₃):温度升高,溶解度大幅增加。降温结晶。
- 缓升型(如 NaCl):温度变化对溶解度影响很小。蒸发结晶。
- 下降型(如 Ca(OH)₂):温度升高,溶解度反而降低。升温析出。
你来试试
- 20°C 时 KNO₃ 的溶解度约为 31.6g。这意味着什么?
- 从 80°C 降温到 20°C,KNO₃ 和 NaCl 哪个析出的晶体更多?
答案
- 20°C 时,100g 水中最多能溶解 31.6g KNO₃ 达到饱和。
- KNO₃ 析出更多。因为 KNO₃ 的溶解度随温度下降大幅减少(陡升型),而 NaCl 几乎不变。
第九课:碳和碳的氧化物
碳是化学中最特殊的元素——它能和自己连成链、连成环,组成几千万种化合物。
9. 碳的三种形态和两种氧化物
碳的同素异形体
- 金刚石——最硬的天然物质,每个碳原子和 4 个碳原子相连(正四面体)
- 石墨——软、能导电,碳原子排成层状,层与层之间可以滑动
- C60——60 个碳原子组成球形(足球烯)
同一种元素,不同排列方式,性质完全不同。结构决定性质。
CO2 vs CO
| CO2(二氧化碳) | CO(一氧化碳) |
| 碳的化合价 | +4 | +2 |
| 性质 | 不助燃、不燃烧、使石灰水变浑浊 | 可燃、有毒(和血红蛋白结合) |
| 用途 | 灭火、温室大棚、碳酸饮料 | 冶炼金属(还原剂) |
| 检验 | 通入澄清石灰水变浑浊 | 点燃后火焰蓝色,产物只有 CO2 |
你来试试
为什么冬天在密闭房间里烧煤会中毒?是什么气体?
答案
煤不完全燃烧产生 CO(一氧化碳)。CO 和血液中的血红蛋白结合,使血红蛋白无法运输氧气,导致缺氧中毒。
第十课:金属活动性顺序
不是所有金属都一样活泼。钾钙钠镁铝锌铁锡铅氢铜汞银铂金——从活泼到不活泼。
10. 谁能把谁从盐里"挤"出来
活泼金属能把不活泼金属从它的盐溶液中置换出来。比如铁钉浸入硫酸铜溶液,表面会出现红色的铜——铁把铜置换了。
金属活动性顺序:左边的金属能从右边金属的盐溶液中置换出右边金属
两条规则
- 排在氢前面的金属能和稀酸反应产生氢气(排在氢后面的不行)
- 排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来
你来试试
把铁钉放进硫酸铜溶液(蓝色),铁钉表面会出现什么颜色?为什么?
答案
出现红色(铜)。铁比铜活泼,Fe 把 Cu 从 CuSO4 中置换出来:Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
第十一课:氧化还原反应
11. 得氧和失氧 -> 得电子和失电子
初中最早用"得氧=氧化,失氧=还原"理解。但其实本质是电子转移:失去电子=被氧化,得到电子=被还原。
口诀:升失氧、降得还。化合价升高 = 失去电子 = 被氧化。化合价降低 = 得到电子 = 被还原。
例子
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu。铁从 0 价变 +2 价(化合价升高,被氧化)。铜从 +2 价变 0 价(化合价降低,被还原)。
你来试试
C + 2CuO =(高温)= 2Cu + CO2。碳被氧化还是被还原?铜呢?
答案
碳从 0 变 +4(升高,被氧化)。铜从 +2 变 0(降低,被还原)。
第十二课:水的净化
12. 从河水到自来水
净水步骤
- 沉淀——加明矾让悬浮物沉降
- 过滤——除去不溶性杂质
- 吸附——活性炭吸附异味和色素
- 消毒——加氯气杀灭细菌
- 蒸馏——得到纯净水(最彻底的净化方法)
硬水和软水
含较多钙镁离子的水叫硬水(壶底有水垢)。煮沸可以降低硬度。肥皂在硬水中不起泡,在软水中起泡多——这是检验硬水软水的简单方法。
第十三课:化学实验基本操作
13. 实验是化学的眼睛
取用药品
固体:用药匙或纸槽送入试管底部。液体:瓶塞倒放,标签朝手心,试管倾斜,口对口倒入。
加热
试管口不能对着人。先预热(来回移动),再集中加热。给液体加热时试管口向上倾斜 45 度。
过滤
一贴二低三靠:滤纸贴壁,液面低于滤纸边缘,玻璃棒靠在滤纸三层处。
验满
验满 CO2:燃着的木条放在瓶口,熄灭就满了。验满 O2:带火星的木条放在瓶口,复燃就满了。
1
水 H2O 由哪几种元素组成?一个水分子含几个原子?
5
20g 盐溶在 80g 水中,溶质质量分数是多少?
1
H 和 O 两种元素。3 个原子(2H + 1O)。
6
铁和空气中的氧气、水反应生成铁锈。防锈:涂油漆、镀层、保持干燥。
下一步:初中化学过关后,高中化学会深入到原子结构、化学键的本质、反应热、速率、平衡和有机化学。进入
高中化学:结构与原理。