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初中化学竞赛辅导用书
第一篇走进化学世界
知识网络
一、什么是化学?
1、化学研究对象是物质,是研究物质的变化规律的自然科学,即研究物质可能变成何种物质以及如何合成新的物质。
组成(宏观)
2、研究思路
变化规律
性质
物质
结构(微观)
化学是研究物质的_______、______、_______及_________的自然科学。
二、物质变化规律研究方法
1、研究物质的组成、结构、性质
物质的组成不同,性质不同;物质的微观结构不同,性质不同;物质的性质不同,化学变化规律也不同。
2、分类研究。
性质相似的物质归结为同类物质,同类物质,组成或结构相似。
三、物质的分类
四、物质的变化、性质和用途
五、化学仪器及功能
1、从材质分
(1)玻璃仪器
漏斗长颈漏斗分液漏斗酒精灯锥形瓶烧杯集气瓶试管
滴瓶广口瓶量筒胶头滴管水槽平底烧瓶圆底烧瓶
(2)铁质仪器
坩埚钳燃烧匙镊子铁架台试管刷
(3)陶瓷质
蒸发皿坩埚
(4)塑料、木质类
药匙(塑料)试管夹(木质)
2、从功能分
(1)反应容器:
锥形瓶烧杯集气瓶试管广口瓶平底烧瓶圆底烧瓶燃烧匙
蒸发皿坩埚
(2)试剂瓶:
广口瓶:
盛放固体药品
细口瓶:
盛放液体药品
集气瓶:
暂时盛放气体
(3)加热仪器:
酒精灯
(4)受热仪器:
直接加热仪器:
试管、蒸发皿、坩埚、燃烧匙
间接加热仪器:
烧杯、烧瓶、锥形瓶
不可加热仪器:
量筒、集气瓶、漏斗
(5)称量仪器:
称量固体质量:
托盘天平精确度读数0.1g;电子天平,精确度读数0.01g
量取液体体积:
量筒。
精确度读数:
0.1ml
(6)药品取用仪器:
镊子:
取块状固体或大颗粒状固体
药匙:
粉末状药品
胶头滴管:
少量液体
(7)夹持和固定仪器:
试管夹、铁架台(铁圈、铁夹)、坩埚钳
(8)添加或分离液体仪器:
漏斗:
添加酒精、过滤
分液漏斗:
添加液体、分离液体混合物
长颈漏斗:
添加液体
(9)其他辅助仪器:
玻璃棒:
过滤时:
引流液体;
蒸发时:
搅拌,使受热均匀,防止液体飞溅
溶解时:
搅拌,加速溶解
转移药品:
测pH值蘸取液体,蒸发皿中固体转移
石棉网:
可使不能直接受热仪器(如烧杯)均匀受热,防止炸裂;可放置加热或高温后仪器,防止直接放到桌面使桌面烫坏;
六、注意事项
化学实验是进行科学探究的重要手段,在进行科学探究是必须学习基本的实验技能。
化学实验探究活动必须具备的基本实验技能包括药品取用,对物质进行加热,仪器连接、过滤和蒸发,以期洗涤等。
1.三不原则:
不用手接触药品;不嘴尝药品;不用鼻子直接闻药品。
2.药品取用原则:
节约原则。
不说明用量时,固体只需盖满试管底部,液体药品取1~2ml。
3.实验后药品处理:
用剩药品放入指定容器回收,废液放入废液缸中。
4.称量固体注意事项:
不可直接将药品放在托盘上称量,放在干燥的纸上称量,易潮解
的药品或具有腐蚀性的药品放在玻璃容器中称量。
5.胶头滴管用注意事项:
胶头滴管取液时,先挤后吸,将空气赶出,再放入液体中吸取
液体。
取液后滴管,应保持悬直,滴加时放置在容器口上方,滴液后滴管清洗干净
放在滴管架上。
6.酒精灯使用注意事项:
禁止向燃着的酒精灯添加酒精;
添加酒精的量不可超过2/3,不少于1/4;
禁止用燃着的酒精灯去点另一只酒精灯;
熄灭酒精灯用灯帽盖灭,不可吹灭;
酒精灯不小心碰翻,引起洒出酒精燃烧,可用湿抹布扑灭;
加热时,用酒精灯的外焰加热;
给试管中固体加热时,试管口略微下倾,防止冷凝液体流向试管底,使试管炸裂;药品要平铺,以增大受热面积;
给试管内液体加热时,液体的量不可超过1/3,试管口上倾与桌面成45°并不时移动,
防止局部温度过高,引起暴沸,液体冲出试管;
给试管加热,均需要预热,防止受热不均引起炸裂,受热后的试管不可立即冷水冲
洗,可放在石棉网上冷却
七、仪器的连接和装置气密性的检查
1.仪器的连接(从下往上,从左往右),装置原则上在一条直线上
2.装置气密性的检查:
将导管末端放入水中,再用手握住试管外壁(如图A),若导管口冒气泡,则气密性良好;将导管末端放入水中(如图B),若导管内液面低于导管外液面,则气密性良好。
3.有长颈漏斗或分液漏斗的装置气密性检查(如图C)
有长颈漏斗或分液漏斗装置的气密性检查方法注水法,用弹簧夹
夹紧橡皮连接管,再向长颈漏斗(或分液漏斗)中注入水,若
长颈漏斗中液体无法再注入容器中(即漏斗下端管内液面不下降
则气密性良好。
4.多功能瓶气密性检查(如图D)
多功能瓶气密性检查,可先向广口瓶中放入水浸没长导管口,再向右拉动注射器,若长导管口有气泡冒出,则气密性良好;若向左推动注射器,广口瓶中水进入长导管,则气密性好。
仪器操作
一、测量容器--量筒
量取液体体积时,量筒必须放平稳。
视线与刻度线及量筒内液体凹液面的最低点保持水平。
量筒不能用来加热,不能用作反应容器。
量程为10毫升的量筒,一般只能读到0.1毫升。
二、称量器--托盘天平(粗略称量,最高精确到0.1g。
)、电子天平(精确到0.01g)
注意点:
1、先调整零点
2、称量物和砝码的位置为“左物右码”。
3、称量物不能直接放在托盘上。
一般药品称量时,在两边托盘中各放一张大小、质量相同的纸,在纸上称量。
潮湿的或具有腐蚀性的药品(如氢氧化钠),放在加盖的玻璃器皿(如小烧杯、表面皿)中称量。
4、砝码用镊子夹取。
添加砝码时,先加质量大的砝码,后加质量小的砝码(先大后小)
5、称量结束后,应使游码归零。
砝码放回砝码盒。
四、加热器皿--酒精灯
1、酒精灯的使用要注意“三不”:
不可向燃着的酒精灯内添加酒精;
用火柴从侧面点燃酒精灯,不可用燃着的酒精灯直接点燃另一盏酒精灯;
熄灭酒精灯应用灯帽盖熄,不可吹熄。
2、酒精灯内的酒精量不可超过酒精灯容积的2/3也不应少于1/4。
3、酒精灯的火焰分为三层,外焰、内焰、焰心。
用酒精灯的外焰加热物体。
4、如果酒精灯在燃烧时不慎翻倒,酒精在实验台上燃烧时,应及时用沙子盖灭或用湿抹布扑灭火焰,不能用水冲。
五、固定(夹持)器--铁夹、试管夹(夹口均有海绵或橡胶)
铁夹夹持试管的位置应在试管口近1/3处。
试管夹的长柄,不要把拇指按在短柄上。
试管夹夹持试管时,应将试管夹从试管底部往上套;夹持部位在距试管口近1/3处;用手拿住
六、分离物质及加液的仪器--漏斗、长颈漏斗
过滤时,应使漏斗下端管口与承接烧杯内壁紧靠,以免滤液飞溅。
长颈漏斗的下端管口要插入液面以下,以防止生成的气体从长颈漏斗口逸出。
化学实验基本操作
一、药品的取用
1、药品的存放:
一般固体药品放在广口瓶中,液体药品放在细口瓶中(少量的液体药品可放在滴瓶中),
金属钠存放在煤油中,白磷存放在水中
2、药品取用的总原则
取用量:
按实验所需取用药品。
如没有说明用量,应取最少量,固体以盖满试管底部为宜,
液体以1~2mL为宜。
多取的试剂不可放回原瓶,也不可乱丢,更不能带出实验室,应放在指定的容器内。
“三不”:
任何药品不能用手拿、舌尝、或直接用鼻闻试剂(如需嗅闻气体的气味,应用手在瓶口轻轻扇动,仅使极少量的气体进入鼻孔)
3、固体药品的取用
粉末状及小粒状药品:
用药匙或V形纸槽
块状及条状药品:
用镊子夹取
4、液体药品的取用
液体试剂的倾注法:
取下瓶盖,倒放在桌上,(以免药品被污染)。
标签应向着手心,(以免残留液流下而腐蚀标签)。
拿起试剂瓶,将瓶口紧靠试管口边缘,缓缓地注入试剂,倾注完毕,盖上瓶盖,标签向外,放回原处。
液体试剂的滴加法:
滴管的使用:
a、先赶出滴管中的空气,后吸取试剂
b、滴入试剂时,滴管要保持垂直悬于容器口上方滴加
c、使用过程中,始终保持橡胶乳头在上,以免被试剂腐蚀
d、滴管用毕,立即用水洗涤干净(滴瓶上的滴管除外)
e、胶头滴管使用时千万不能伸入容器中或与器壁接触,否则会造成试剂污染
二、连接仪器装置及装置气密性检查
装置气密性检查:
先将导管的一端浸入水中,用手紧贴容器外壁,稍停片刻,若导管
口有气泡冒出,松开手掌,导管口部有水柱上升,稍停片刻,水柱并不回落,就说明
装置不漏气。
三、物质的加热
1、加热固体时,试管口应略下倾斜,试管受热时先均匀受热,再集中加热。
2、加热液体时,液体体积不超过试管容积的1/3,加热时使试管与桌面约成450角,受热时,先使试管均匀受热,然后给试管里的液体的中下部加热,并且不时地上下移动试管,为了避免伤人,加热时切不可将试管口对着自己或他人。
四、过滤操作注意事项:
“一贴二低三靠”
“一贴”:
滤纸紧贴漏斗的内壁(不留气泡,防止纸破裂)
“二低”:
(1)滤纸的边缘低于漏斗口
(2)漏斗内的液面低于滤纸的边缘
“三靠”:
(1)漏斗下端的管口紧靠烧杯内壁
(2)用玻璃棒引流时,玻璃棒下端轻靠在三层滤纸的一边
(3)用玻璃棒引流时,烧杯尖嘴紧靠玻璃棒中部
过滤后,滤液仍然浑浊的可能原因有:
承接滤液的烧杯不干净
倾倒液体时液面高于滤纸边缘
滤纸破损
五、蒸发注意点:
1、在加热过程中,用玻璃棒不断搅拌
(作用:
受热均匀,防止由于局部温度过高,造成液滴飞溅)
2、当液体接近蒸干(或出现较多量固体)时停止加热,利用余热将剩余水分蒸发掉,以避免固体因受热而迸溅出来。
3、热的蒸发皿要用坩埚钳夹取,热的蒸发皿如需立即放在实验台上,要垫上石棉网。
六、仪器的洗涤:
1、废渣、废液倒入废物缸中,有用的物质倒入指定的容器中
2、玻璃仪器洗涤干净的标准:
玻璃仪器上附着的水,既不聚成水滴,也不成股流下
3、玻璃仪器中附有油脂:
先用热的纯碱(Na2CO3)溶液或洗衣粉洗涤,再用水冲洗。
4、玻璃仪器附有难溶于水的碱、碱性氧化物、碳酸盐:
先用稀盐酸溶解,再用水冲洗。
5、仪器洗干净后,不能乱放,试管洗涤干净后,要倒插在试管架上晾干。
第二篇物质的组成与构成
知识框架
任何物质宏观上都是由元素组成,微观上是微粒构成。
组成物质的元素不同,性质可能不同,构成物质的微粒不同,性质也不同。
元素是具有相同核电荷数的同一类原子的总称,宏观和微观是统一的,研究物质,既要研究物质的宏观组成,又要研究物质的微观构成。
一、直接构成物质的微粒有三种:
分子、原子、离子。
1.分子、原子、离子、物质之间的关系
大部分物质由分子构成,金属单质和稀有气体都是由原子直接构成,碱、盐和大部分金属氧化物都是由离子构成。
①分子、原子、离子、物质之间的关系(如下图1)
图1
②分子、原子关系模示
若以“”表示氢原子,以“”表示氧原子,则氢分子的图示为“”,水分子的图示为“”
③分子、原子与物质关系模示(若以“”表示氢原子,以“”表示氧原子,以“”表示铜原子)
氢气H2(分子构成)水H2O(分子构成)铜单质Cu(原子直接构成)
④分子结构示意图
乙醇(化学式:
C2H5OH)分子结构示意图苯(C6H6)分子结构示意图
CCO
二、物质的性质、物质的变化与分子、原子的关系
1.物质的性质与分子、原子关系
物质的性质与构成的微粒有关。
物质的某些物理性质(如状态、熔点、沸点、密度、硬度等)是由大量分子(由分子构成的物质)聚集在一起才体现出来的性质,单个分子无法体现;物质的化学性质是由构成物质的微粒来体现,绝大多数物质是由分子构成,所以分子是保持物质化学性质的一种微粒。
金刚石和石墨都是由碳原子直接构成,所以保持金刚石和石墨的化学性质的微粒都是碳原子,它们化学性质相同,冰和水都是由水分子构成,都是由水分子来保持化学性质,所以冰和水的化学性质相同。
2.物质的变化与分子、原子的关系
(1)物理变化本质。
物理变化中,构成物质的分子种类不变,只是分子间间隙改变。
物理变化模示图(水沸腾变成水蒸气))
(2)化学变化本质。
化学变化中,由分子构成的物质,分子先分成原子,原子再重新组合,形成新的分子,从而形成新的物质。
所以原子是化学变化中最小的微粒。
化学变化模示图(水通电生成氧气和氢气)
水氧气氢气
三、原子的结构
1.原子是可分的。
原子由原子核和核外电子构成,原子核处于原子中心,又是由质子和中子构成(氢原子无中子);电子绕核高速旋转。
2.构成原子微粒带电荷情况。
原子不显电性。
其中原子核带正电荷,核外电子带负电荷,正负电荷总数相等,所以原子呈电中性。
质子带正电荷,中子不带电,每个质子带一个单位正电荷,每一个电子带一个单位负电荷,所以,在原子中:
核电荷数=质子数=电子数
3.原子中构成微粒体积、质量关系。
原子核处于原子中心,体积几乎忽略不计;电子绕核高速旋转,体积和质量都很小,都可忽略不计,原子几乎是中空的,所以原子质量几乎集中在原子核上,而原子核中一个质子质量略等于一个中子质量,所以质子和中子总数越大,原子质量越大。
四、原子序数与核外电子数
1.构成物质的原子根据其核内质子数,可将其排列成一序列,每一种原子对应一个原子序
数,该序数又等于其核外电子数。
2.1~20号原子顺序表
原子序数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
原子符号
H
He
Li(锂)
Be(铍)
B(硼)
C
N
O
F
Ne
原子序数
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
原子符号
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
五、原子的质量与相对原子质量
1.相对原子质量。
原子质量很小,如一个碳原子质量为1.993×10-26千克。
在一些科学计算和比较中,通常不以原子实际质量进行计算或比较,而以相对原子质量进行一些计算和比较。
相对原子质量:
是以一种碳原子(核内6个质子、6个中子)质量的1/12为标准,其它原子质量与其比值就是该原子的相对原子质量。
例:
设碳原子质量为A千克,氧原子质量为B千克,则氧原子的相对原子质量M的计算式为:
2.相对原子质量、原子质量数、质子数和中子数关系
相对原子质量的整数值(近似值)叫原子质量数。
下表是一些原子质量数、质子数、中子数及电子数的关系。
原子(X)
质子数(Z)
中子数(N)
电子数(e)
原子质量数(A)
H
1
0
1
1
O
8
8
8
16
C
6
6
6
12
Na
11
12
11
23
Fe
26
30
26
56
原子质量数=质子数+中子数
原子中质子数不一定等于中子数
质子数=电子数
3.原子表示方法(A表示原子质量数,Z表示原子质子数,X表示原子)
例:
氧原子(8个质子,8个中子,质量数为16)
六、核外电子排布
1.核外电子排布规律
(1)分层排布规律。
核外电子是分层运动,即分层排布,离核近的电子速度慢,能量小;
(2)能量最低原则。
电子总是尽量排满内层再排外层;每层最多排2n2个电子,第一层n=1,第七层,n=7,以此类推;电子层由内到外依次为k、L、M、N、O、P、Q层。
(3)最外层不超过8个电子,次外层不超过18个电子。
2.一些原子核外电子排布情况
一些非金属原子电子排布情况(如下表2)
原子
电子总数
第一层
第二层
第三层
第四层
H
1
1
O
8
2
6
Cl
17
2
8
7
一些金属原子电子排布情况(如下表3)
原子
电子总数
第一层
第二层
第三层
第四层
Na
11
2
8
1
Mg
12
2
8
2
Al
13
2
8
3
K
19
2
8
8
1
Ca
20
2
8
8
2
一些稀有气体原子电子排布情况(如下表4)
原子
电子总数
第一层
第二层
第三层
第四层
He
2
2
Ne
10
2
8
Ar
18
2
8
8
Kr
36
2
8
18
8
3.原子结构示意图
示例1:
氧原子结构示意图
其中,表示原子核内有8个质子,表示电子层及该层上电子数
示例2:
钠原子结构示意图
4.原子结构与原子稳定性(活泼性关系)
(1)稀有气体原子最外层一般为8个电子(氦原子为2个),稀有气体原子一般不发生化学变化,很稳定。
最外层为8个电子的结构为稳定结构,不容易发生变化。
(2)金属原子最外层电子数一般小于4,不稳定,在变化中,一般失去最外层电子,使次外层电子成为最外层,从而达到8个电子稳定结构。
(3)非金属原子最外层电子一般大于或等于4个,小于8个,不稳定。
在化学变化中,一般得到电子或共用电子,使最外层电子数达到8个电子的稳定结构。
(4)最外层电子数相同的,性质相似,核外电子结构完全相同的微粒,性质非常相似或相同。
5.电子式
电子式是在元素符号周围用“·”或“×”表示该元素原子(或离子)的最外层电子数。
示例:
氧原子电子式为:
氧离子电子式为:
6.原子和原子团关系
原子团是多个邻近原子组成的原子集团。
是半稳定结构,还需得失电子或共用电子才能达
到稳定结构。
故原子团不能单独组成物质,需要重新组合。
7.离子和原子的关系
(1)离子是带电的原子或原子集团。
带正电荷的是阳离子,带负电荷的是阴离子。
(2)离子结构示意图:
氧离子结构示意图,镁离子结构示意图
(3)离子符号表示方法:
氧离子:
O2-镁离子:
Mg2+钠离子:
Na+氢氧根离子:
OH-
七、.元素
1.元素的定义:
元素是具有相同核电荷数的同一类原子的总称。
示例:
氢元素是指原子核内质子数为1的微粒总称,这种微粒有四种:
一类氢原子
H
D(重氢)
T(超重氢)
H+
质子数
1
1
1
1
中子数
0
1
2
0
电子数
1
1
1
0
2.元素与原子的关系比表
元素
原子
概念
核电荷数相同的同一类原子总称
化学变化中最小的微粒
区别
只讲种类,不讲个数
既讲种类,又讲个数
应用
用于描述物质的宏观组成。
如水是由氢、氧两种元素组成。
描述物质微粒的微观构成。
如一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成
3.元素周期表
科学家们将元素按原子序数及原子核电荷数科学有序地排列起来,这样得到的表就称之为元素周期表。
(1)元素周期表的结构(七横十八纵)
横(行)——周期,等于其电子层数;纵(列)――族,等于其最外层电子数。
示例:
氧,电子层数为2,最外层电子数为6,处于第二周期,第六主族。
(2)元素周期律
将元素根据电子层数分别排成横行,再根据最外层电子数依次从1排到8,即会反复出现从金属元素排到稀有气体元素的规律,这种规律叫元素周期律
(3)元素周期表的应用
周期相近、族相同的元素性质相近。
锂、钠、钾周期(电子层)分别相差1,族(最外侧概念电子数)相同,它们的性质相近。
硫和氧最外层电子数相同即属于同族元素,所以它们性质相似。
练习:
1、请写出1~20号原子结构示意图
2、书写下表中离子的符号和结构示意图
离子
氢离子
硫离子
钾离子
钙离子
铝离子
氯离子
氟离子
符号
结构示意图
3、背诵:
1~20号元素名称及符号