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作者:鄢利群/陈勇平/张国栋 当前章节:15384 字 更新时间:2026-6-22 22:42

人类对元素概念的认识经历了很长的历史过程(参看元素的发现)。

元素符号 表示元素的化学符号。通常用元素拉丁文名称的第一个字母 表示。例如,氧的拉丁文名称 Oxyge-nium,氧的元素符号 O。碳的拉丁文名 称 Carbonium,碳的元素符号 C。有些元素的拉丁文名称第一个字母相同,则 用两个字母表示,第一个字母大写,第二个字母小写。例如,铜的拉丁文名 称 Cuprum、铜的元素符号 Cu。如果第一和第二个字母都相同,则用拉丁文名 称的第三个或以后的字母作小写字母。例如,氩的拉丁文名称 Argoni-um、 氩的元素符号 Ar,银的拉丁文名称 Argentum、银的元素符号 Ag。现在通用 的元素符号是 1860 年世界各国化学工作者在卡尔斯鲁厄召开国际会议,共同 制订的国际统一的元素符号,一直沿用下来(参看“元素符号的形成”)。 元素符号不仅代表某元素的名称,还代表该元素的一个原子。例如,N 表示 氮元素和一个氮原子。元素符号前的系数,表示该元素的原子个数。例如,

5Cu 表示 5 个铜原子。

化学式 用元素符号表示物质组成的式子。化学式包括分子式、实验式(或称最简式)、结构式、示性式(或称结构简式)等。表示物质分子组成 的化学式,就是该物质的分子式,如氧气 O2、二氧化碳 CO2 等。表示组成物质的元素原子最简整数比的化学式称为实验式,如氯化钠 NaCl、五氧化二磷 P2O5 等。金属单质和某些非金属单质,用元素符号表示它们的实验式,如铁 Fe、硫 S 等。表示组成分子中各原子间结合方式的化学式称为结构式。

表示简化结构式的化学式称为示性式,如酒精 C2H5OH。

分子式 用元素符号表示物质分子组成的化学式。分子式表示每个分子 中所含元素种类和原子数目,如氨的分子式 NH3,表示每个氨分子是由 1 个 氮原子和 3 个氢原子组成。分子式前的系数表示该分子的数目,如 3O2 表示 3 个氧分子。常用 P 表示白磷,是白磷的化学式,不是它的分子式,因为每个 白磷分子是由 4 个磷原子组成,它的分子式为 P4。有些物质不是由分子组成,不能用分子式表示,如氯化钠无论是固态、液态、还是溶液里都没有 NaCl分子存在,只有钠离子和氯离子,NaCl 是它的化学式而不是分子式。

分子量 组成分子中各原子的原子量总和。根据已知分子式和原子量, 可计算出分子量,例如,甲烷的分子式为 CH4,C 的原子量是 12.011、H 的原子量是 1.008,甲烷的分子量:

12.011×1+1.008×4=16.043 和原子量一样,分子量也是相对比值,没有单位。

化学式量 化学式中各原子的原子量总和。根据已知化学式和原子量,可计算出化学式量,例如,氯酸钾的化学式为 KClO3,K 的原子量是 39.098、

Cl 的原子量是 35.453、O 的原子量是 15.999,KClO3 的式量:

39.098×1+35.453×1+15.999×3=122.548

CuSO4·5H2O 的式量应该是 CuSO4 与 5H2O 的式量的和,不要把式中的“·”

误为“×”而错算为 CuSO4 与 5H2O 的式量的乘积,CuSO4·5H2O 的式量=63.546

×1+32.066×1+15.999×4+5(1.008×2+15.999×1)=249.683。和原子量 一样,化学式量也是相对比值,没有单位。

化合价 元素之间形成化合物时,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。化合价有正价和负价,正负化合价的代数和等 于零。在离子化合物里,元素化合价的数值,是这种元素一个原子得失电子 的数目。化合价的正负与离子所带的电荷一致。例如,在形成氯化镁时,一 个镁原子失去两个电子,即镁为+2 价,一个氯原子得到一个电子,即氯为-1 价。在共价化合物里,元素化合价的数值,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。例如,在氢原子和氧原子形成水分子时,一个氧原子跟两个氢原子共用 两个电子对时,且电子对偏向氧原子,则氧为-2 价,电子对偏离氢原子, 氢为+1 价。书写化合价的价标要与离子所带的电荷加以区别,价标写在元素表示在氯化镁中镁元素为+2 价;Mg2+表示镁离子,每个镁离子带两个单位正 电荷。

人类认识化合价有个历史过程,英国化学家弗兰克兰于 1852 年根据许多化学实验事实,提出原子价的概念。德国化学家凯库勒于 1856 年从研究大量 有机化合物的结构中,提出碳原子四价的学说。1868 年威克尔汉斯建议氢为1 价、氧为 2 价、氮为 3 价等。进入 20 世纪,人们对原子结构的认识逐渐深入,进而发现了化合价的本质。

质量守恒定律 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,这个规律叫做质量守恒定律。物质在发生化学变化时, 都遵守此定律,因为化学反应的全过程,正是参加了反应的各反应物的原子 重新组合成为各生成物的过程。即在一切化学反应中,反应前后原子的种类 不会改变,原子的数目也没有增减,而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。例如:在实验室制取氧气的反应中:反应前 反应后 结论

2KClO3

2KCl+3O2↑

原子种类 K Cl O

K Cl O

各 3 种

原子个数 2 个 2 个 6 个

相等

总质量 2×39+2×35.5+6×16 2×39+2×35.5+6×16

=245 =245 相等 注意:①质量总和相等所说的“质量”,限指参加了化学反应的那部分物质 的质量。

②反应前后原子种类、数目相等,而分子总数不一定相等。

1756 年俄国化学家罗蒙诺索夫(M.V.Lomonosov,1711—1765)在重复 波义耳煅烧金属的实验时,首次发现质量守恒定律。他同样用密闭的容器煅 烧金属,所不同的是煅烧完全后,不开启容器盖就进行称量,结果发现尽管 金属已经被烧成灰烬,但是煅烧后质量并无变化。18 年后(1774 年),法国化学家拉瓦锡精确地研究了氧化汞的分解与合成反应中 HgO、O2、Hg 三者的质量,他将 45 份重的 HgO 加热分解,恰好得到了 41.5 份重的 Hg 和 3.5 份重 的 O2。这一结果说明,化学反应中反应物与生成物的质量总和是相等的,反 应前后,各元素的质量保持不变。在这里,拉瓦锡再次证明了质量守恒定律, 以准确的实验数据,使质量守恒定律赢得了普遍的承认。这个定律揭示了化 学反应中的质量关系,成为书写化学方程式和根据化学方程式进行计算的理 论依据。

化学方程式 用化学式或分子式表示化学反应的式子。又叫化学反应 式,简称反应式。化学方程式表示客观存在着的化学反应,所以不能任意编 造,并且化学方程式一定符合质量守恒定律,即等号两边各种原子的数目必 须相等,不符合以上两点的化学方程式就是错误的,例如:

2Na+CuSO4 Na2SO4+Cu

此反应客观上不存在

化学式 MgO2 不正确



Mg+O2MgO2

Fe2O3+CO2Fe+2CO2↑

等号两边各种原子的数目不相等(配平有错误),反应物中有气体 CO, 生成物的 CO2 气体不应标“↑”。

欲正确书写化学方程式,必须切实理解化学方程式表示的意义,例如:表示:

①水在通电的条件下,分解生成氧气和氢气。

②每 2 个水分子分解生成 2 个氢分子和 1 个氧分子。

③反应中各物质之间的质量比

2×18 2×2 32

即每 36 份质量的水,分解生成 4 份质量的氢气和 32 份质量的氧气。

化学方程式的配平 在化学方程式各化学式的前面配上适当的系数,使 式子左、右两边每一种元素的原子总数相等。这个过程叫做化学方程式配平。 配平的化学方程式符合质量守恒定律,正确表现反应物和生成物各物质之间 的质量比,为化学计算提供准确的关系式、关系量。配平方法有多种:(1)观察法观察反应物及生成物的化学式,找出比较复杂的一种,推求 其它化学式的系数。如:Fe2(SO4)3+NaOH—Fe(OH)3+Na2SO4

Fe2(SO4)3 所含原子数最多、最复杂,其中三个 SO4 进入 Na2SO4,每个 Na2SO4

含有一个 SO4,所以 Na2SO4 系数为 3;2 个铁原子 Fe 需进入 2 个 Fe(OH)3,所

以 Fe(OH)3 系数为 2,这样就得到:

Fe2(SO4)3+NaOH—2Fe(OH)3+3Na2SO4

接下去确定 NaOH 的系数,2Fe(OH)3 中有 6 个 OH,3Na2SO4 中有 6 个 Na,所以在 NaOH 前填上系数 6,得到: Fe2(SO4)3+6NaOH—2Fe(OH)3+3Na2SO4

最后把“—”改成“=”,标明 Fe(OH)3↓。

(2)单数变双数法如:

C2H2+O2—CO2+H2O

首先找出左、右两边出现次数较多,并且一边为单数,另一边为双数的 原子—氧原子。由于氧分子是双原子分子 O2,生成物里氧原子总数必然是双①

数,所以 H2O 的系数应该是 2(系数应该是最简正整数比),如下式中C2H2+O2—CO2+2H2O

所示:

由于 2H2O 中氢原子个数是 C2H2 的 2 倍,所以 C2H2 系数为 2,如下式中②所示:2C2H2+O2—CO2+2H2O

② ①

又由于 2C2H2 中碳原子个数为 CO2 的 4 倍,所以 CO2 系数为 4,如下式中③所示:

2C2H2+O2—4CO2+2H2O

② ③ ①

最后配单质 O2 的系数,由于生成物里所含氧原子总数为 10,所以反应物 O2

的系数是 5,如下式中④所示:

2C2H2+5O2—4CO2+2H2O

② ④ ③ ① 核算式子两边,每一种元素的原子总数已经相等,把反应条件,等号、状态 符号↑填齐,化学方程式已配平。

(3)求最小公倍数法例如:

KClO3—KCl+O2

式中 K、Cl、O 各出现一次,只有氧原子数两边不等,左边 3 个,右边 2 个, 所以应从氧原子入手来开始配平。由于 3 和 2 的最小公倍数是 6,6 与 KClO3 中氧原子个数 3 之比为 2,所以 KClO3 系数应为 2。又由于 6 跟 O2 的氧原子个 数 2 之比为 3,所以 O2 系数应为 3。配平后的化学方程式为:2KClO32KCl+3O2↑

① 由于 2H2O 中氢原子个数是 C2H2 的 2 倍,所以 C2H2 系

化合反应 两种或两种以上的物质生成一种物质的反应。是化学反应基 本类型之一。常见的化合反应有:

(1)非金属单质和非金属单质化合。例如:

4P+5O22P2O5

H2+Cl22HCl

(2)金属单质和非金属单质化合。例如:

2Na+Cl22NaCl

2Cu+O22CuO

3Fe+2O2Fe3O4

(3)氧化物和非金属化合。例如:

2CO+O22CO2

CO2+C2CO

(4)碱性氧化物和水化合生成碱。例如: CaO+H2O Ca(OH)2

(5)酸性氧化物和水化合生成酸。例如: CO2+H2O H2CO3

P2O5+H2O(冷水) 2HPO3

偏磷酸 P2O5+3H2O(热水) 2H3PO4

磷酸

(6)碱性氧化物和酸性氧化物化合生成含氧酸盐例如:

CaO+SiO2CaSiO3

(7)氨和酸化合生成铵盐。例如:

NH3+HCl NH4Cl(8)其它。例如:

CaCO3+H2O+CO2 Ca(HCO3)2

化合反应中有的属于氧化还原反应,如:

CO2+C2CO

有的是非氧化还原反应。如:

CaO+H2O Ca(OH)2

反应条件有的是加热、有的是点燃、有的是高温,由反应物的性质决定, 不可以混用。

分解反应 一种物质生成两种或两种以上其它物质的反应。是化学反应 的基本类型之一。氧化物、酸、碱、盐等类物质大都可以发生分解反应。常 见的分解反应有:

(1)氧化物分解成单质。例如:

2HgO2Hg+O2↑

(2)大多数碳酸盐在不同温度下受热可以分解。例如: CaCO3CaO+CO2↑Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O 碱式碳酸铜

(3)不稳定的盐分解制取单质。例如:

2KClO32KCl+3O2↑

2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑

(4)难溶性碱分解制取碱性氧化物。例如: Cu(OH)2H2O+CuO

2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O

(5)含氧酸分解得到酸性氧化物。例如: H2CO3 H2O+CO2↑ H2SO3

H2O+SO2↑

(6)结晶水合物分解。例如: CuSO4·5H2OCuSO4+5H2O

发生分解反应的化合物是在一定条件下性质比较不稳定的物质,分解后 生成较稳定的物质。分解反应的发生需要能量,一般需要在加热、通电等条 件下进行。

置换反应 一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应。是化学反应基本类型之一,置换是指组成单质的元素代换出化合物里 的某种元素,常见的置换反应有:(1)干态置换在加热或高温条件下固体与固态或固体与气体发生的置换反应。例如:

多用于冶炼金属。

CuO+H2Cu+H2O

2CuO+C2Cu+CO2↑

(2)湿态置换在水溶液中进行的置换反应。例如:

①金属跟酸的置换,是金属原子与酸溶液中氢离子之间的反应。如: Zn+2HCl ZnCl2+H2↑2Al+3H2SO4(稀) Al2(SO4)3+3H2↑

②金属跟盐溶液的置换,是金属原子跟盐溶液中较不活动金属的阳离子 发生置换。如:

Cu+Hg(NO3)2 Hg+Cu(NO3)2

湿态置换遵守金属活动性顺序。

(参看金属活动性顺序)

复分解反应 两种化合物互相交换成分生成另外两种化合物的反应。是 化学反应基本类型之一。从微观看,互相交换的成分是离子,因此参加交换 的两种化合物主要是电解质酸、碱、盐。由于电解质在水溶液中能电离出自 由离子,所以交换离子需要在水溶液中发生,而交换的结果必然有离子结合 生成新的化合物而从溶液中减少。常见的复分解反应有盐跟酸、盐跟碱,盐 跟盐、酸跟盐之间的反应。但不是任意两种电解质都可以发生复分解反应。 在溶液中复分解反应发生的条件是:①生成物中有沉淀析出、气体放出或有水等难电离的物质生成。例如:

将KNO 3 溶液滴入NaCl溶液中,只是Na

+ 、Cl - 、K +

、NO - 4种离子简单混

合,不发生反应。而将 AgNO3 溶液滴入 NaCl 溶液中,有白色沉淀产生—4 种 离子中 Ag+和 Cl-结合成 AgCl 沉淀,从溶液中析出,留在溶液中的 Na+和 NO3- 生成另一种物质 NaNO3,则此反应能够发生。②盐和盐,盐和碱之间反应, 反应物双方均应是溶液,酸跟碱、酸跟盐反应时,反应物一方应是溶液。例 如:Fe(OH)3+3HCl FeCl3+3H2O

不溶物 水溶液

此反应可以发生。特例:

①碳酸盐跟酸反应是复分解反应。例如: Na2CO3+H2SO4 Na2SO4+H2O+CO2↑这整体反应包含两个反应,一个是复分解反应: Na2CO3+H2SO4 Na2SO4+H2CO3

另一个是分解反应:



H2CO3 H2O+CO2↑

由于第一步是复分解反应,而碳酸分解从属于第一步反应,所以整个反应还 应认为是复分解反应。

②酸性氧化物跟碱的反应。如:

CO2+2NaOH Na2CO3+H2O

虽然是两种化合物生成另外两种化合物,但不是直接交换离子,因此一般认 为它不属于复分解反应。

③微溶的物质如 Ca(OH)2、MgCO3、CaSO4、Ag2SO4 等参加反应,当生成难溶的物质时,反应能够发生。例如:

MgSO4+Ca(OH)2 Mg(OH)2↓+CaSO4

微溶 难溶 CaSO4+Na2CO3 CaCO3↓+Na2SO4 微溶 难溶

反之,如果反应物是难溶物,生成物是微溶物,则反应不能发生。如: Mg(OH)2+CaCl2≠Ca(OH)2+MgCl2

难溶 微溶

④变价元素的化合物,在复分解反应前后价态不变。

中和反应 酸和碱互相交换成分,生成盐和水的反应。 例如:

Cu(OH)2+2HNO3 Cu(NO3)2+2H2O

反应中OH - 和H + 结合成难电离的H O分子,Cu 2+ 和NO - 构成Cu(NO ) ,可

2 3 3 2

见中和反应属于复分解反应。注意以下几点:

①酸和碱不一定都能发生中和反应,如 Cu(OH)2 和 H2CO3 基本上不发生反应。

②生成盐和水的反应不一定都是中和反应,如:

SO2+Ca(OH)2 CaSO3↓+H2O 因为 SO2 不是酸,所以此反应不能称为中和反应。

③中和反应若进行完全,则生成正盐,若进行不完全,则生成酸式盐或 碱式盐,如:Cu(OH)2+HCl Cu(OH)Cl+H2O

碱式氯化铜

NaOH+H2SO4 NaHSO4+H2O

硫酸氢钠

④中和与中性不能混淆。酸和碱完全中和,反应后所得的溶液不一定是 中性溶液,可以呈中性、酸性或碱性,视盐的组成而定。如:NaOH+HCl NaCl+H2O

强酸强碱盐

得到中性溶液。

得到碱性溶液。



NaOH+CH3COOH CH3COONa+H2O

醋酸 强碱弱酸盐

NH3·H2O+HCl NH4Cl+H2O

强酸弱碱盐

得到酸性溶液。 中和反应在工农业生产和科学实验中应用广泛,如用它来制造肥皂、精炼石油、改良土壤、洗涤油污等。从广义看,加入某物质使酸或碱的酸性或碱性削弱,也可以叫做中和,如加纯碱(Na2CO3,属于盐类)使酸的酸性减弱或消失,也是中和反应。

氧化反应 反应物跟氧发生反应。氧化反应又叫氧化作用或被氧化。例 如:

2H2+O2 2H2O

2CO+O22CO2

反应物 H2、CO 中氢原子和碳原子分别跟氧分子中的氧原子结合,发生了氧化

反应,H2 和 CO 被氧化。又如:

H2+CuOH2O+Cu

CO+CuOCO2+Cu

反应中 H2、CO 同样被氧化,只是氧原子来自 CuO 中的化合态氧。氧化反应中被氧化的物质(H2、CO)在等号的左边,能结合氧,叫还原剂,所以 H2、CO是还原剂。具有可以做还原剂的性质,叫还原性,H2、CO 具有还原性。常见的还原剂有金属单质,如 Mg、Cu、Fe;非金属单质,如 C、S、P 及低价的化 合物如 CO 等。还原剂得氧发生氧化反应以后,生成的物质叫氧化产物。如 H2 发生氧化反应后的产物是 H2O,CO 的氧化产物是 CO2 等。物质跟氧发生的氧 化反应,分为剧烈氧化和缓慢氧化两类(参看燃烧、缓慢氧化)。

还原反应 含氧化合物里的氧被夺去的反应。又叫被还原。参看氧化反 应的例子,O2 和 CuO 失去氧,发生了还原反应。由于 O2 和 CuO 在反应中供给 其它物质以氧原子,使其它物质(如 H2、CO)发生氧化反应,所以叫氧化剂。

像 O2、CuO 这样的物质具有可以做氧化剂的性质叫具有氧化性。氧化反应与 还原反应同时发生在同一个化学反应中(参看氧化与还原)。

氧化与还原 分析下列反应

Fe2O3 失去氧—被还原—是氧化剂—有氧化性。 CO 得到氧—被氧化—是还原剂—有还原性。

从以上分析中可以看出,同一反应中,两种反应物一种得氧,必然有另一种失氧,即一种反应物被氧化,必然有另一种反应物被还原。所以,氧化与还 原必定同时发生,相互依存。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。从失氧得氧的观点分析这类反应,是人们对 氧化还原反应的初步认识。在这个基础上,人们可以把化学反应分为氧化还 原反应和非氧化还原反应两大类。

催化剂 在化学反应里能改变其它物质的化学反应速度,而本身的质量 和化学性质在化学反应前后都没有变化的物质,叫催化剂或称触媒。例如:2KClO32KCl+3O2↑

KClO3 在加热到较高温度时,能够分解放出 O2,而在较低的温度下不能分解放氧。加入一定量 MnO2 后,KClO3 在较低温度时就能够迅速地分解出 O2,待反应完全以后,将剩余的固体(KCl、MnO2 混合物)溶解、过滤(KCl、KClO3

溶于水、MnO2 难溶于水),洗涤、干燥,得到 MnO2,测定其质量与化学性质,发现都不改变。MnO2 本身受热在较低温度时,不能放出 O2(加热到 535℃时分解放出 O2),但能改变 KClO3 的分解速度,做这一反应的催化剂(MnO2 还有其它用途,如制取氯气时做反应物等)。催化剂改变化学反应速度,包含 加速和减慢两层意思。使反应加快的催化剂叫做正催化剂,减慢反应的叫负 催化剂(缓化剂或抑制剂)。催化剂对化学反应速度的影响很大,有的可使 反应速度加快达几百万倍以上。不同性质的催化剂只能加速某一特定的反 应,或某一类型的反应过程,如 MnO2 不能对所有的化学反应起催化作用,只 是对 KClO3、H2O2(过氧化氢)的分解反应起催化作用。同一个反应可以使用 不同的催化剂,但效果强弱不同,如 NaCl、Fe2O3、MgO、CuO、粘土等对 KClO3 也有催化作用,只是效果比 MnO2 差。催化剂在现代化学工业中地位极其重 要,几乎半数以上的化工生产过程都采用催化剂,以提高生产效率,或使用 负催化剂,减慢对人类有害的化学反应。

催化作用 催化剂在化学反应里所起的作用,叫催化作用。(参看催化 剂)

燃烧 可燃物跟空气中的氧气发生的剧烈的发光、放热的氧化反应。不同物质燃烧时产生不同的现象,如 H2、CO 等气态的可燃物,汽油、酒精等易挥发的液态物质,S、P、石蜡等固态物质受热时,能气化成蒸气状态,它们 燃烧时都有火焰。有些物质如铁等燃烧只有火花,而没有火焰。乙炔等含碳 量高的物质燃烧,供氧不足时产生大量黑烟。同一物质在空气中燃烧的现象也不相同。如纯净的氢气可产生平静的燃烧;混有一定量氧气的氢气点燃后 会发生爆炸。空气中混有可燃性蒸气或粉尘,如汽油、煤粉、面粉、甲烷等, 遇火星就能发生爆炸。爆炸是由于急速燃烧发生在有限的空间里,而且燃烧 产生大量气体物质受热剧烈膨胀而造成的。若急速燃烧发生在相对很大的空 间里,只会发生爆鸣而不致爆炸。燃烧、爆鸣、爆炸都是剧烈的氧化反应, 只是条件不同而产生的不同现象(参看燃烧的条件)。没有氧气参加也可以 引起燃烧,如 H2 在 Cl2 中燃烧、Mg 条在 CO2 中燃烧等。

燃烧的条件 可燃物跟空气里的氧气发生氧化反应时,是否有燃烧现象 决定于可燃物的温度是否达到了着火点。燃烧的剧烈程度决定于可燃物跟氧 气的接触面积的大小、氧气充足的程度和可燃物的性质。一般说来,接触面 越大,燃烧越迅速;氧气越充足,燃烧越剧烈。

灭火原理 根据燃烧的条件可以导出灭火的原理。灭火的一般方法是将 可燃物跟空气隔绝。例如:万一酒精灯的酒精洒在桌面上燃烧起来,应立刻 用湿抹布、或砂子盖灭,或用灭火器扑救。衣服着火时,应立刻用湿布压灭 火焰。敞口容器中物质着火,可以设法把口盖住,以隔绝空气。灭火的另一 种方法是将可燃物的温度降低到着火点以下,一般是用泼水来达到这个目 的。在扑救化学火灾时应注意:①能跟水发生剧烈化学反应的物质,如金属 钠、钾、钙、镁、铝粉、电石、五氧化二磷、过氧化氢等着火,不能用水扑 救,这些物质小范围的燃烧,可以用砂盖灭。②比水轻的有机溶剂如苯、汽 油、酒精、乙醚、丙酮等着火,若错用水去扑灭,会扩大燃烧面积,酿成更大的灾害。应用砂土或泡沫灭火器去扑灭。比水重又不溶于水的物质,如 CS2

等着火,可用水扑灭。日常生活、生产和做化学实验时应注意防火。如做加 热或燃烧的实验时,要严格遵守操作规程;使用汽油、酒精等易挥发、易燃 物质时,要防止其蒸气逸散,实验之前要认真检查,以保证装置严密不漏气。 绝对不能在燃烧的火焰附近添加易燃溶剂。如应绝对禁止向燃着的酒精灯里 添加酒精。平时应注意了解灭火器的类型和使用范围,掌握防火灭火的知识。

缓慢氧化 如呼吸、金属锈蚀、食物腐败、农家肥料的腐熟等都属于缓慢氧化的过程。这类氧化进行得很缓慢,不发光,只是缓慢地放热。缓慢氧 化可以自发地转变为剧烈氧化——自燃。缓慢氧化放出的热量,可以加以利 用。如农业生产上的高温堆肥,以及把未经腐熟的牛粪、马粪、猪厩肥等埋 在温室的土层下,使其缓慢氧化,放出的热能使土壤温度升高,从而促进蔬 菜的生长、发育。

自燃 物质在缓慢氧化的过程中,产生的热量如果不能及时散失,就会越积越多,引起物质的温度升高,一旦温度达到了这种物质的着火点,不经 点火也会引起自发的燃烧。这种由缓慢氧化而引起的自发燃烧叫做自燃。如 稻草堆、擦过机器的油棉纱、煤炭等可燃物堆放不合理,空气不流通,缓慢 氧化产生的热不能及时散失,就会引起自燃。为防止自燃现象发生,堆放的 可燃物要经常翻动,加强通风,以降低温度。

吸热反应 化学反应都伴随着热的吸收或放出。氧化汞分解放出氧气的 反应,从开始到结束始终需要加热。如果在实验进行中撤走热源,反应就会 停止。这类需要从外界吸收热量方可完成的化学反应叫做吸热反应。有的物 质如木炭或铁丝,在氧气里燃烧,开始都需要把反应物预热,然后再放入氧 气里,才能发生剧烈反应。预热仅仅是为了引发反应,一旦反应开始就不需 要外界再提供热量了。引发反应需要的“热”和反应过程中需“吸收的热”

是两回事,二者不能混淆。

放热反应 化学上把放出热量的化学反应叫做放热反应。例如,镁或硫 在氧气里燃烧;当点燃引发反应后,离开热原,反应仍继续进行,并能放出 大量的热。可燃物的燃烧就是放热反应。放热反应对于人类的生活和生产具 有巨大的意义,人类主要是利用煤、石油、天然气等可燃物的燃烧放热来获 得热能的。(参看吸热反应)。

爆炸 粉末或气态的可燃物与空气(或其它具有氧化性的物质)充分混 合或大面积地接触,温度达到着火点,便会发生急速燃烧。这种急速燃烧若 发生在有限的空间里,则在很短的时间内便会产生并积聚大量的热,导致温 度、压强剧烈升高,气态生成物的体积骤然膨胀,从而引起爆炸。氢气与氧 气或氯气,以及甲烷、一氧化碳、酒精、汽油的蒸气按一定量的比例与氧气 或空气混合,经点燃也会发生爆炸。煤粉、面粉厂以及汽车库、公共汽车内 都应“严禁烟火”。这是因为在这些地方的空气里常常混有可燃物质的细小 颗粒或蒸气,接触到火星就有发生爆炸的危险。化学上的爆炸都是由于化学 反应引起的。(参看爆炸极限),但生活中的爆炸现象并不都是由于化学反 应造成的。例如,汽车轮胎充气过多,受热受压引起的“爆炸”就属于物理 变化。

爆炸极限 当可燃气体、可燃液体的蒸气(或可燃粉尘)与空气混合并达到一定浓度时,遇到火源就会发生爆炸。这个能够发生爆炸的浓度范围, 叫做爆炸极限,通常用可燃气体、蒸气或粉尘在空气中的体积百分比来表示。 在“发生爆炸的浓度范围”内,有一个最低的爆炸浓度叫爆炸下限;还有一 个最高的爆炸浓度叫爆炸上限。只有在这两个浓度之间,才有爆炸的危险。 如果可燃气体、蒸气或粉尘在空气中的浓度低于爆炸下限,遇到明火,既不 会爆炸,也不会燃烧;高于爆炸极限,遇到明火,虽然不会爆炸,但接触空 气却能燃烧。因为低于爆炸下限时,空气所占的比例很大,可燃物质的浓度 不够;高于上限时,则含大量的可燃物质,而空气量却不足。

了解各种可燃气体、蒸气或粉尘的爆炸极限,对于做好防火、防爆工作具有重要的意义。可燃物质危险性的大小,主要取决于爆炸极限幅度的宽窄。 幅度越宽,其危险性就越大。例如:乙炔的爆炸极限是 2.5~80%;乙烷的爆 炸极限是 3.22~12.45%。两者相比,乙炔的危险性比乙烷大 8.4 倍。因此, 在生产和使用这类物质时,就要特别注意防止“跑、冒、滴、漏”,注意设 备的密闭性,严防空气进入,同时还要注意安全操作。(参看爆炸)。

易燃物 通常是指在环境温度下即能着火的液体或固体,或是在空气中易挥发、扩散和燃烧的物质。易燃的液体主要是有机溶剂,如乙醇、乙醚、 丙酮、二硫化碳、苯、甲苯、汽油等。它们极易挥发或气化,遇到明火即燃 烧。易燃的固体,如无机物中的硫磺、红磷、镁粉和铝粉等。此外,还有遇 水易燃烧的物质,如金属钾、钠、钙和电石等。因此,易燃物存放时应注意 采取低温、通风、远离火种等措施。长期不用时,应将其密封保存,妥善保 管。

易爆物 易爆物是指具有猛烈爆炸性的物质。这样的物质当受到高热、 摩擦、冲击或与其它物质接触发生作用后能在瞬间发生剧烈反应,产生大量 的热和气体,并且由于气体的体积迅速膨胀而引起爆炸。一些强氧化剂如过氧化物(H2O2、Na2O2、BaO2 等),强氧化性的含氧酸,如高氯酸及强氧化性的含氧酸盐(硝酸盐、氯酸盐、重铬酸盐、高锰酸盐),当受热被撞击或混入还原性物质时,就可能引起爆炸。因此,存放这些物质时,不能与可燃物 或还原性物质放在一起,而且存放处应阴凉通风。

溶质 被溶剂所溶解的物质叫做溶质。溶质可以是气体、固体和液体, 如食盐水中的食盐、汽水中的二氧化碳和稀硫酸中的硫酸,都可以称它们为 该溶液的溶质。通常溶质的微粒直径小于 10-9 米,在溶液中呈分子或离子状 态,它可以透过滤纸和半透膜。

溶剂 能溶解溶质的物质叫溶剂。常见的溶剂为水。其它如酒精、丙酮 等均称为有机溶剂。如果溶剂和溶质都是液体时,可以认为量多者为溶剂, 量少的物质为溶质,例如 95 份酒精与 5 份水配成的溶液,可以看成是水溶在 酒精里,溶剂为酒精,溶质为水。

溶液 溶液是由溶质和溶剂组成。通常是指由一种或一种以上物质,它 们以分子或离子状态分散到另一种物质里形成的均一的、稳定的混合物称为 溶液。常见的溶液为液态。这里说的“均一”是指溶液中各部分浓稀都一样、 性质都相同;“稳定”是指外界条件不变时,溶质和溶剂不会分离,就是不 会产生分层或沉淀的现象。“均一”和“稳定”是溶液的主要外观特征。

溶解过程 物质在水里的溶解实际上包含着两种变化的过程:一种是溶 质的微粒(分子或离子)在溶剂分子(水溶液中即指水分子)的作用下,克 服了相互的作用力,向水里扩散的过程,这是物理变化的过程;另一种是, 溶质的微粒(分子或离子)和水分子作用形成水合分子或水合离子的过程, 这是化学变化的过程。这两种过程是同时存在的。溶质微粒在溶剂(水)里 依靠水合和扩散作用,离开了溶质本体,均匀地扩散到水分子间,从而逐渐 溶解。溶质微粒的水合和扩散过程,我们用肉眼是难以观察的,但可以依靠 实验来证实。另外溶质微粒在水中扩散时需要吸收热量,使溶液的温度降低。 而溶质微粒和水分子结合成水合分子或水合离子时将放出热量,使溶液的温 度升高。

一种物质溶解在水里,究竟是温度升高还是降低,取决于溶解过程中两种过程所吸收或放出的热量多少。用 Q 吸代表溶质微粒扩散所吸收的热量,用 Q 放代表溶质微粒水合时放出的热量。若:

Q 吸>Q 放 溶液温度下降

Q 吸<Q 放 溶液温度升高

Q 吸≈Q 放 溶液温度无明显变化

溶质溶解过程的热量变化,我们可以用仪器测得。

饱和溶液和不饱和溶液 在一定温度下,一定量的溶剂里不能继续溶 解某种溶质的溶液,叫做这种溶质的饱和溶液。如还能继续溶解某种溶质的 溶液,就叫做这种溶质的不饱和溶液。例如,在一定温度下,有晶体析出后 剩余的溶液一定是饱和溶液。如果加入溶剂或者改变温度,原析出的晶体此 时又被溶解了,则这时的溶液一定是不饱和溶液。

饱和溶液和不饱和溶液在温度和溶剂量改变时是可以互变的。对大多数 饱和溶液来说有如下的变化:溶解度 物质溶解与否,溶解能力的大小,一方面决定于物质的本性; 另一方面也与外界条件如温度、压强、溶剂种类等有关。在相同条件下,有些物质易于溶解,而有些物质则难于溶解,即不同物质在同一溶剂里溶解能 力不同。通常把某一物质溶解在另一物质里的能力称为溶解性。例如,糖易 溶于水,而油脂难溶于水,就是它们对水的溶解性不同。溶解度是溶解性的 定量表示。

固体物质的溶解度是指在一定的温度下,某物质在 100 克溶剂里达到饱 和状态时所溶解的克数。在未注明的情况下,通常溶解度指的是物质在水里 的溶解度。如 20℃时,食盐的溶解度是 36 克,氯化钾的溶解度是 34 克。这 些数据可以说明 20℃时,食盐和氯化钾在 100 克水里最大的溶解量分别为 36 克和 34 克;也说明在此温度下,食盐在水中比氯化钾的溶解能力强。人们常 根据室温(20℃)时溶解度的大小对物质溶解难易进行分类,如下表:溶解度(克)

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