旧人教版高中化学第一册全册教案[上学期]
文档属性
| 名称 | 旧人教版高中化学第一册全册教案[上学期] |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 686.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2006-11-01 14:49:00 | ||
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文档简介
目录
TOC \o "1-2" \h \z \t "c作者,3" 第一章 卤素 5
1 氯气 6
2 氯化氢 11
3 氧化还原反应 15
4 卤族元素 18
5 实验·化学实验基本操作 24
6 实验·氯、溴、碘的性质 29
7 卤素·内容提要 31
8 单元小结 32
9 重点难点提示 33
10 教材分析 34
第二章 摩尔 反应热 35
11 摩尔 36
12 气体摩尔体积 39
13 物质的量浓度 43
14 反应热 46
15 实验·配制一定物质的量浓度的溶液 48
16 摩尔 反应热·内容提要 49
17 摩尔 反应热·单元小结 51
18 重点难点提示 52
19 教材分析 53
第三章 硫 硫酸 54
20 硫 55
21 硫的氢化物和氧化物 57
22 硫酸的工业制法——接触法 60
23 硫酸硫酸盐 64
24 离子反应离子方程式 69
25 氧族元素 72
26 硫酸的性质 硫酸根离子的检验 74
27 实验·硫酸铜晶体结晶水含量的测定 75
28 硫 硫酸·内容提要 77
29 硫 硫酸·单元小结 79
30 重点难点提示 81
31 教材分析 82
第四章 碱金属 83
32 钠 84
33 钠的化合物 87
34 碱金属元素 89
35 实验·碱金属及其化合物的性质 93
36 碱金属·内容提要 97
37 碱金属·单元小结 98
38 重点难点提示 99
39 教材分析 100
第五章 物质结构 元素周期律 101
40 原子核 102
41 原子核外电子的排布 105
42 元素周期律 109
43 元素周期表 111
44 离子键 117
45 共价键 119
46 离子晶体、分子晶体和原子晶体 124
47 实验·同周期、同主族元素性质的递变 127
48 物质结构 元素周期律·内容提要 128
49 物质结构 元素周期律·单元小结 130
50 教材分析 131
51 重点难点提示 132
第六章 氮族元素 133
52 氮 气 135
53 氨 铵盐 138
54 硝酸 143
55 氧化还原反应方程式的配平 147
56 磷 磷酸 149
57 实验·氨的制取和性质 铵离子的检验 152
58 实验·硝酸的性质 154
59 实验·实验习题 155
60 氮和磷·内容提要 156
61 氮和磷·单元小结 159
62 重点难点提示 160
63 教材分析 195
第一章 卤素 ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Special / Subject / GZHX / DGJC / G1 / D1 / )
在初中化学里我们知道氟原子和氯原子的最外电子层都有7个电子。在一百多种元素里，还有溴、碘、砹三种元素的原子结构跟氟和氯相似，在最外层都有7个电子，氟、氯、溴、碘、砹具有相似的化学性质，成为一族，称为卤族元素，简称卤素。砹在自然界里含量很少。在这章里，重点学习氯，并在认识氯的基础上，学习氟、溴、碘等。
1 氯气
一、氯气的性质
氯气（Cl2）的分子是由两个氯原子[1] ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftn1 )构成的双原子分子（图1-1）。在通常情况下，氯气呈黄绿色，压强为1.01×105Pa② ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftn2 )时，冷却到-34.6℃，变成液氯。液氯继续冷却到-101℃，变成固态氯。
氯气有毒，有剧烈的刺激性，吸入少量氯气会使鼻和喉头的粘膜受到刺激，引起胸部疼痛和咳嗽；吸入大量氯气会中毒致死。实验室里，闻氯气的时候，必须十分小心，应该用手轻轻地在瓶口扇动，仅使极少量的氯气飘进鼻孔（图1-2）。当闻其它气体的气味时，也应采取这种方法。
氯原子的最外电子层有7个电子，因而在化学反应中容易结合1个电子，使最外电子层达到8个电子的稳定结构。氯气的化学性质很活泼，它是一种活泼的非金属。
1．氯气跟金属的反应
[实验1-1]取黄豆粒大的一块钠，擦去表面的煤油，放在铺上石棉或细沙的燃烧匙里加热，等钠刚开始燃烧，就立刻连匙带钠伸进盛氯气的集气瓶里（图1－3），观察发生的现象。
钠在氯气里剧烈燃烧，并生成白色的氯化钠晶体。这个反应的化学方程式是：
氯气不但能跟钠等活泼金属直接化合，而且还能跟铜等不活泼的金属起反应。
[实验1-2]把一束细铜丝灼热后，立刻放进盛有氯气的集气瓶里（图1－4），观察发生的现象。把少量的水注入集气瓶里，用毛玻璃片把瓶口盖住，振荡。观察溶液的颜色。
可以看到红热的铜丝在氯气里燃烧起来，集气瓶里充满棕黄色的烟，这是氯化铜晶体颗粒。这个反应可以用化学方程式表示如下：
氯化铜溶解在水里，成为绿色的氯化铜溶液。溶液浓度不同时，颜色略有不同。
2．氯气跟非金属的反应
在初中化学里，我们曾做过氢气在空气中燃烧的实验，氢气还可以在氯气中燃烧。
[实验1－3]如图1－5所示，先在空气中点燃氢气，然后把导管伸入盛有氯气的集气瓶中，观察氢气在氯气中燃烧时的现象。
氢气在氯气中燃烧，发出苍白色的火焰，同时产生大量的热。燃烧后生成的气体是氯化氢气体。它在空气里易跟水蒸气结合呈现雾状。这个反应可以用化学方程式表示如下：
氯化氢溶解于水即得盐酸。
事实上，光照也能使氢气和氯气的混合气体发生反应。
[实验1－4]把新收集的一瓶氯气和一瓶氢气（氢气和氯气可以分别收集在透明或半透明的塑料制的集气瓶里），口对口地对着，抽去瓶口间的玻璃片，上下颠倒几次，使氯气和氢气充分混合。拿一瓶氯、氢混合气体做实验，用塑料片盖好，在离瓶约10cm处点燃镁条，当发生的强光照射混合气体时，可以观察到瓶里的氯气跟氢气因迅速化合而发生的爆炸，把塑料片向上弹起（图1－6）。
这样氯气和氢气的混合气体反应后，也生成氯化氢气体。
[实验1－5]把红磷放在燃烧匙里，点燃后插入盛有氯气的集气瓶里（图1－7）。观察发生的现象。
点燃的磷在氯气里继续燃烧。氯气跟磷起反应，生成三氯化磷和五氯化磷。出现的白色烟雾是三氯化磷和五氯化磷的混合物。
PCl3＋Cl2====PCl5
五氯化磷
三氯化磷是无色液体，是重要的化工原料，可用来制造许多磷的化合物，如敌百虫等多种农药。
从上面钠、铜、氢气、磷等物质在氯气中燃烧的反应可以看出，燃烧不一定要有氧气参加。任何发热发光的剧烈的化学反应，都可以叫做燃烧。
3．氯气跟水的反应
氯气溶解于水，在常温下，1体积的水能够溶解约2体积的氯气。氯气的水溶液叫做氯水。溶解的氯气能够跟水起反应，生成盐酸和次氯酸（HClO）。
Cl2＋H2O====HCl＋HClO
次氯酸
[实验1－6]当日光照射到如图1－8盛有氯水的装置时，观察发生的现象。
不久就可以看到有气泡逸出，因为次氯酸不稳定，容易分解，放出氧气。当氯水受日光照射时，次氯酸的分解加速了。
次氯酸是一种强氧化剂，能杀死水里的病菌，所以自来水常用氯气（1L水里约通入0.002g氯气）来杀菌消毒。次氯酸能使染料和有机色质褪色，可用作漂白剂。
[实验1-7]取干燥的和湿润的有色布条各一条，放在图1－9所示的装置里，观察发生的现象。
可以看到湿润的布条褪了色，干燥的布条却没有褪色。可见起漂白作用的是次氯酸。
4．氯气跟碱的反应
氯气跟碱溶液起反应，生成次氯酸盐和金属氯化物。因为次氯酸盐比次氯酸稳定，容易保存。工业上就用氯气和消石灰制成漂白粉。制漂白粉的反应可以用化学方程式简单表示如下：
2Ca（OH）2＋2Cl2=Ca（ClO）2＋CaCl2＋2H2O
次氯酸钙 氯化钙
漂白粉是次氯酸钙和氯化钙的混合物，它的有效成分是次氯酸钙。用漂白粉漂白的时候，次氯酸钙跟稀酸或空气里的二氧化碳和水蒸气反应，生成次氯酸。
Ca（ClO）2＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO
二、氯气的用途
氯气除用于消毒、制造盐酸和漂白粉外，还用于制造多种农药，制造氯仿等有机溶剂，所以氯气是一种重要的化工原料。
三、氯气的实验室制法
在实验室里，氯气可以用浓盐酸跟二氧化锰起反应来制取。
[实验1-8]像图1－10所示那样把装置连接好，检查气密性。在烧瓶里加入少量二氧化锰粉末，从分液漏斗慢慢地注入密度为1.19g／cm3的浓盐酸。缓缓加热，使反应加速，氯气就均匀地放出。用向上排空气法收集氯气，多余的氯气用氢氧化钠溶液吸收。
这个反应可以用化学方程式表示如下：
[1] ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftnref1 ) ①氯原子很小，它的原子半径，即氯分子中两个原子核间距离的一半，是0.99×10-10m。
② ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftnref2 ) 按照中华人民共和国国家标准GB 3100～3102—93《量和单位》的规定，应为101 325Pa，在这里暂用1.01×105Pa的近似值。
2 氯化氢
一、氯化氢
[实验1－9]把少量食盐放在烧瓶里（图1－11）。通过分液漏斗注入浓硫酸，同时加热。把氯化氢收集在干燥的集气瓶里。余下的氯化氢可用水吸收。
食盐跟浓硫酸起反应，不加热或稍微加热，就生成硫酸氢钠和氯化氢。
NaCl＋H2SO4（浓）=NaHSO4＋HCl↑
硫酸氢钠
在500～600℃的条件下，继续起反应而生成硫酸钠和氯化氢。
总的化学方程式可以表示如下：
氯化氢是没有颜色而有刺激性气味的气体。它易溶于水，在0℃时，1体积的水大约能溶解500体积的氯化氢。
[讨论]试比较图1－10和图1－11所示的装置有哪些不同，为什么？
观察实验1－8和实验1－9的实验装置，可以发现用来吸收多余气体的装置不同。为什么在吸收多余的氯化氢时，导管不直接插入水中呢？这是由于氯化氢在水中的溶解度很大，导管直接插入水中时，由于氯化氢的溶解，导管内压强减小，水会倒吸入导管继而倒吸入集气瓶中。在水面倒扣一个漏斗，既可以使氯化氢被充分吸收，又不会发生倒吸现象。
下面的实验，形象地说明了氯化氢极易溶解于水的性质。
[实验1－10]在干燥的圆底烧瓶里装满氯化氢，用带有玻璃管和滴管（滴管里预先吸入水）的塞子塞紧瓶口。立即倒置烧瓶，使玻璃管放进盛着石蕊溶液的烧杯里。挤压滴管的胶头，使少量水进入烧瓶。烧杯里的溶液即由玻璃管喷入烧瓶，形成美丽的喷泉（图1－12）。
二、盐酸和金属氯化物
氯化氢的水溶液呈酸性，叫做氢氯酸，习惯上叫盐酸。我们在初中化学里已经学过盐酸的性质，它能够使酸碱指示剂变色，能够跟金属活动性顺序中氢以前的金属起置换反应，能够跟碱起中和反应，能够跟盐起复分解反应。它跟金属、碱或盐的反应里，都生成金属氯化物。
金属氯化物在自然界里分布很广，也广泛地应用于日常生活中和工农业生产上。重要的金属氯化物有氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化锌等。
我们已经知道，盐酸跟硝酸银溶液反应，可以生成不溶于稀硝酸的氯化银沉淀。这一反应可用于检验盐酸。事实上，这一反应也可用于检验氯化钠、氯化钾等可溶性氯化物。
[实验1－11]在分别盛着稀盐酸、氯化钠、氯化钾溶液的试管里，各滴入几滴硝酸银溶液，观察发生什么现象。再滴入几滴稀硝酸，有什么变化？
可以看到三种溶液中都出现了白色沉淀。这种白色的氯化银沉淀，不溶于稀硝酸。
HCl＋AgNO3＝AgCl↓＋HNO3
NaCl＋AgNO3＝AgCl↓＋NaNO3
KCl＋AgNO3＝AgCl↓＋KNO3
三、反应物中有一种过量时的计算
在化学反应中，反应物之间是按化学方程式所确定的质量比进行反应的。如某反应中两种反应物的量都已给出，则应先通过计算判断两种反应物是否恰好完全反应，如不是恰好完全反应，应判断哪种反应物有剩余。然后，根据没有过剩的（即完全消耗掉的）那种反应物的量来进行计算。
[例题] 2.5g碳酸钙跟10mL20％的盐酸（密度为1.1g／cm3）充分反应后，可制得二氧化碳多少克？哪一种反应物剩余？剩余多少克？
[解] 10mL20％盐酸中含氯化氢的质量为：
10cm3×1.1g／cm3×20％=2.2g
设跟2.2g氯化氢完全反应需碳酸钙的质量为x。
2HCl＋CaCO3=CaCl2＋H2O＋CO2↑
73 100
2.2g x
所需的碳酸钙比反应物中的碳酸钙多3g-2.5g=0.5g，说明反应物中氯化氢是过量的。因此，应根据碳酸钙的量来进行计算。
设跟2.5g碳酸钙完全反应的氯化氢的质量为y，生成二氧化碳的质量为z。
2HCl＋CaCO3＝CaCl2＋H2O＋CO2↑
73 100 44
y 2.5g z
剩余氯化氢2.2g-1.8g=0.4g
答：可制得二氧化碳1.1g；反应物中氯化氢剩余0.4g。
3 氧化还原反应
我们在初中化学里，已经学习过氧化反应和还原反应。例如，在氢气还原氧化铜的反应中，氧化铜失去氧发生还原反应，氢气得到氧发生氧化反应。这两个截然相反的过程是在一个反应中同时发生的。因为在这一类反应里，有一种物质跟氧化合，必然同时有另一种物质中的氧被夺去。也就是说，有一种物质被氧化，必然有另一种物质被还原。像这样一种物质被氧化，另一种物质被还原的反应，叫做氧化还原反应。氢气使氧化铜还原的反应就是氧化还原反应。在这个反应中，氧化铜是氧化剂，氢气是还原剂，这是从得氧失氧的角度来分析氧化还原反应。
现在，再从元素化合价升降的角度来分析这个反应。
从上面的化学方程式里可以看出，氧化铜中铜的化合价由+2价变成了铜单质中的0价，铜的化合价降低了，我们说氧化铜被还原了。同时氢元素的化合价由0价变成了水中的+1价，氢的化合价升高了，我们说氢气被氧化了。
用化合价升降的观点来分析大量的氧化还原反应可以得出以下的认识：
物质所含元素化合价升高的反应就是氧化反应，物质所含元素化合价降低的反应就是还原反应。凡有元素化合价升降的化学反应就是氧化还原反应。所含元素化合价升高的物质是还原剂，所含元素化合价降低的物质是氧化剂。
用化合价升降的观点不仅能分析像氧化铜跟氢气这类有失氧和得氧关系的反应，还能分析一些没有失氧和得氧关系而发生元素化合价升降的反应。让我们来分析钠跟氯气的反应。
钠从0价升高到+1价，钠单质被氧化了；氯从0价降低到-1价，氯气被还原了。这个反应尽管没有失氧和得氧关系，但发生元素化合价的升降，因此也是氧化还原反应。在反应中钠是还原剂，而氯气是氧化剂。
为了进一步认识氧化还原反应的本质，我们再从电子得失的角度来分析钠跟氯气的反应。
钠原子的最外电子层有1个电子，氯原子的最外电子层有7个电子，当钠跟氯反应时，钠原子失去1个电子，成为钠离子。氯原子得到1个电子，成为氯离子。在这个反应中，发生了电子的转移。在下面的化学方程式里，用“e”表示电子，并用箭头表明同一元素的原子得到或失去电子的情况。
我们知道，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失电子的数目。由于电子带有负电荷，失去电子的原子就带有正电，这种元素的化合价是正价。得到电子的原子带有负电，这种元素的化合价是负价。在钠和氯气的反应过程里，钠失去1个电子，化合价从0价升高到+1价；氯得到1个电子，化合价从0价降到-1价。化合价升高是由于失去电子，升高的价数就是失去的电子数。化合价降低是由于得到电子，降低的价数也就是得到的电子数。在这类反应中，元素化合价的升或降就是由于它们的原子失去或得到电子的缘故。这样我们可以说：
物质失去电子的反应就是氧化反应，物质得到电子的反应就是还原反应。得到电子的物质是氧化剂，失去电子的物质是还原剂。
在化学方程式里，除了可以用箭头表明反应前后同一元素的原子得到或失去电子的情况外，还可以用箭头表示不同种元素的原子间得到和失去电子的情况。
但是，也有一些反应，如氯气跟氢气的反应，生成的氯化氢是共价化合物，分子里共用的电子对是偏向于氯原子而偏离于氢原子的，即在电子转移过程里，哪一种元素的原子都没有完全失去或完全得到电子，它们之间只有共用电子对的偏移。这样的反应也属于氧化还原反应。在氯气跟氢气的反应里，生成了氯化氢，共用电子对偏向于氯原子，氯元素的化合价从0价降到-1价，发生了还原反应，氯气是氧化剂；共用电子对偏离于氢原子，氢元素的化合价从0价升到+1价，发生了氧化反应，氢气是还原剂。
氧化还原反应里，电子转移（得失或偏移）和化合价升降的关系可以表示如图1－13。
图1－13氧化还原反应中电子得失、化合价变化的关系简图
根据以上分析，可以说，凡是没有电子转移，也就是没有化合价升降的反应，就不属于氧化还原反应。
在工农业生产、科学技术和日常生活里，我们经常会碰到许多氧化还原反应。所以氧化还原反应是很重要的一类化学反应。
4 卤族元素
我们已经学过氯的单质和化合物，现在学习氟、溴、碘等元素。跟氯元素相比较，它们在性质上，哪些是相似的，哪些是有所不同的？
一、卤素的原子结构和它们的单质的物理性质
卤素在自然界里都以化合态（化合物的形态）存在，它们的单质可由人工制得。卤素的单质都是双原子的分子。表1－1列出了各元素的原子结构和单质的物理性质。
从表1－1可以看出，氟、氯、溴、碘的原子的最外电子层的电子数是相同的，都是7个电子，但电子层数不同。因此，它们的原子半径都随着电子层数的增多而增大（图1－14）。它们的离子都因得到了1个电子，离子半径① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftn1 )比相应的原子半径增大了，例如，氯原子的半径为0.99×10-10m，氯离子的半径为1.81×10-10m。
从表1－1还可以看出，卤素的物理性质有较大的差别。如在常温，氟、氯是气体，溴是液体，碘是固体。它们的沸点、熔点都逐渐升高。颜色由淡黄绿色到紫黑色，逐渐转深。
[实验1－12]观察溴的颜色、状态。
由于液态溴容易挥发成溴蒸气，因此，常常在盛溴的试剂瓶里加一些水来防止溴挥发。观察盛溴的试剂瓶，下层深红棕色液体为溴，上层橙色溶液为溴水，在溴水上部的空间充满红棕色的溴蒸气。
[实验1－13]观察碘的颜色、状态和光泽。把少量的碘晶体放在烧杯里，烧杯上放盛冷水的烧瓶，稍稍加热（图1－15）。观察发生的现象。
可以观察到，碘在常压下加热，不经过熔化就直接变成紫色蒸气，蒸气遇冷，重新凝成固体（图1－15）。这种固态物质不经过转变成液态而直接变成气态的现象叫做升华。
[实验1－14]用滴管吸取1～2滴溴注入盛水的试管里，振荡，水的颜色显橙色（图1－16，Ⅰ）。再注入少量无色汽油（或苯或四氯化碳）（图1－16，Ⅱ），用力振荡，静置一会儿。观察油层和水溶液的颜色。
[实验1－15]把水、酒精各约3mL分别注入2支试管，并各投入少量的碘的晶体，振荡。比较碘在两种液体里的溶解性。把碘的水溶液注入另一空试管，再注入少量无色汽油（或苯或四氯化碳），振荡，静置一会儿，观察油层和水溶液的颜色。
可以观察到溴和碘都比较容易溶解于汽油、苯、四氯化碳、酒精等有机溶剂中。医疗上用的碘酒，就是碘的酒精溶液。
二、卤素的单质的化学性质
我们知道，氯的化学性质很活泼，它的原子的最外电子层是7个电子，在化学反应中容易得到1个电子而成为8个电子的稳定结构。氟、溴、碘的原子的最外电子层也都是7个电子，因而它们的化学性质跟氯有很大的相似性。
1．卤素都能跟金属起反应生成金属卤化物
氟、溴、碘都能像氯一样跟钠等金属起反应。自然界里，也存在着许多种的金属跟卤素的化合物，如氟化钙、氯化钠、氯化镁、溴化钾、碘化钾等等卤化物。
2．卤素都能跟氢气起反应，生成卤化氢
氟的性质比氯更活泼，氟气跟氢气的反应不需光照，在暗处就能剧烈化合，并发生爆炸。
H2＋F2＝2HF
氟化氢
溴的性质不如氯活泼，溴跟氢气的反应在达到500℃时即较慢地进行。
H2＋Br2＝2HBr
溴化氢
碘的性质比溴更不活泼，碘跟氢气的反应在不断加热条件下缓慢地进行，生成的碘化氢很不稳定，同时发生分解。
卤素也能跟磷等非金属起反应。
3．卤素跟水的反应
氟遇水发生剧烈的反应，生成氟化氢和氧气。溴跟水的反应比氯气跟水的反应更弱一些，碘跟水只有很微弱的反应。
4．卤素各单质的活动性比较
[实验1－16]把少量新制的饱和氯水分别注入盛着溴化钠溶液和碘化钾溶液的2支试管里，用力振荡后，再注入少量无色汽油（或四氯化碳）。振荡。观察油层和溶液颜色的变化。
[实验1－17]把少量溴水注入盛着碘化钾溶液的试管里，用力振荡。观察溶液颜色的变化。
溶液颜色的变化，说明氯可以把溴或碘从它们的化合物里置换出来，溴可以把碘从它的化合物中置换出来。
2NaBr＋Cl2＝2NaCl＋Br2
2KI＋Cl2＝2KCl＋I2
2KI＋Br2＝2KBr＋I2
由此可以证明，氯、溴、碘这三种元素里，氯比溴活泼，溴又比碘活泼。科学实验证明，氟的性质比氯、溴、碘更活泼，能把氯等从它们的卤化物中置换出来。
氟的性质特别活泼，它甚至还能够跟稀有气体中的氙、氪等起反应，生成氙和氪的氟化物① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftn2 )：XeF2、XeF4、XeF6、KrF2等。它们在常温下都是白色固体。
5．碘跟淀粉的反应
[实验1－18]在试管里注入少量淀粉溶液，滴入几滴碘水，溶液显示出特殊的蓝色。
碘遇淀粉变蓝色。利用碘的这个特性，可以鉴定碘的存在。
从卤素的化学性质可以看出，它们有很多相似的地方，但也有差别（见表1－2）。卤素的原子，最外电子层都有7个电子，结合外来电子的能力很强，所以卤素是活泼的非金属元素。卤素容易得到电子而被还原，它们本身是强氧化剂。但是，氟、氯、溴、碘各原子的核电荷数不同、核外电子层数不同，原子的大小也都不同，各原子核对外层电子的引力也有所不同。原子的大小对非金属的活动性有很密切的关系。氟的原子较小，外层电子受到核的引力很强，它得到电子的能力也很强，单质的非金属性最活泼，所以合成的氟化氢最稳定，合成的时候反应最剧烈。碘的原子较大，最外层电子受到核的引力较弱，它得到电子的能力也较弱，非金属性也较弱，生成的碘化氢不稳定，合成的时候要吸热。氯和溴的非金属性是介乎其间的，氯比溴又活泼一些。总的看来，卤素是活泼的非金属元素，它们的活动性又随着核电荷数的增加、原子半径的增大而减弱。
三、卤素的几种化合物
1．氟化氢
氟化氢易溶于水。氟化氢也像氯化氢那样，在空气里呈现白雾。氟化氢有剧毒。
氟化氢用于雕刻玻璃，用于制造塑料、橡胶、药品等，用于制备单质氟。氟用于提炼铀。氟化氢还用于制备氟化钠等氟化物。氟化钠是一种用来杀灭地下害虫的农药。
2．溴化银和碘化银
[实验1－19]把少量硝酸银溶液分别滴入盛着溴化钠溶液和碘化钾溶液的2支试管。在盛溴化钠溶液的试管里有浅黄色的溴化银沉淀生成，在盛碘化钾溶液的试管里有黄色的碘化银沉淀生成。在2支试管里各加入少量稀硝酸，生成的溴化银、碘化银沉淀都不溶解。
NaBr＋AgNO3＝AgBr↓＋NaNO3
溴化银
KI＋AgNO3＝AgI↓＋KNO3
碘化银
溴化银和碘化银都有感光性，在光的照射下会起分解反应。例如：
照相用的感光片，就是在暗室里用溴化银的明胶凝胶，均匀地涂在胶卷或玻璃片上制成的。照相时利用溴化银有感光性的原理，使底片感光后，再用还原剂（显影剂）和定影剂处理，得到明暗程度跟实物相反的底片。使感光片通过底片曝光，再经显影和定影，就得到明暗程度跟实物一致的照片。
碘化银可用于人工降雨。使用小火箭、高射炮等工具把磨成很细粉末的碘化银发射到几千米的高空，使空气里的水蒸气凝聚成雨。
[讨论]氟、氯、溴、碘在性质上有哪些相似处和不同点？试从它们的原子结构来进行解释。
5 实验·化学实验基本操作
一、试纸的使用
在化学实验中，除使用液体指示剂以外，还可以用试纸来检验一些溶液的性质或判断某些物质是不是存在。把滤纸用某些溶液浸泡后，晾干就制得试纸。使用试纸来检验物质非常方便，操作也很简单。
试纸的种类很多，在中学化学实验室里常用的有红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸、pH试纸和淀粉碘化钾试纸等。
红色石蕊试纸遇到碱溶液时变成蓝色。蓝色石蕊试纸遇到酸溶液时变成红色。它们可以用来定性地判断溶液的碱性或酸性。pH试纸用以粗略地检验溶液的酸碱性的强弱，它的准确程度比石蕊试纸高，因此，应用范围也较广泛。pH试纸变色后，可用标准比色卡来确定溶液的pH值。淀粉碘化钾试纸用以定性地检验氧化性物质的存在，如氯水、溴水等。当有氧化性物质存在时，碘化钾中的碘离子被氧化成碘，遇到试纸中的淀粉，显示出蓝色。
在使用试纸检验溶液的性质时，一般先把一小块试纸放在表面皿或玻璃片上，用沾有待测溶液的玻璃棒点试纸的中部，试纸就会被润湿，观察是否改变颜色，由此可以判断溶液的性质。
在使用试纸检验气体的性质时，一般先用蒸馏水把试纸润湿，粘在玻璃棒的一端，用玻璃棒把试纸放到盛有待测气体的试管口附近(注意不要接触溶液)。观察试纸是否改变颜色，可以判断气体的性质。
使用试纸时要注意节约，应将试纸剪成小块，每次用一块。还应该注意，取出试纸以后，应将盛放试纸的容器盖严，以免被实验室中的一些气体沾污。
学生练习
练习试纸的使用方法。
二、托盘天平的使用
托盘天平(图1)是常用的称重器具，用于精确度不高的称量，一般能称准到0.1g(有的是0.2g)。在初中化学课本的“化学实验基本操作”中已介绍过它的使用方法。
学生练习
1．称一个小烧杯的质量。烧杯应放在托盘天平的左盘还是右盘？为什么？
2．称取2g食盐。在托盘天平的两盘各放一张同样的纸，为什么？注意当食盐的称取量只缺很少时，左手拿药匙，用右手轻拍左手手腕，小心振动药匙加足药量。
三、容量瓶的使用
容量瓶是配制准确浓度溶液的仪器。容量瓶是细颈、梨形的平底玻璃瓶(图2)。瓶口配有磨口玻璃塞或塑料塞，它的颈部刻有标线，瓶上标有温度和容量。常用的容量瓶有50mL、100mL、250mL、1000mL等几种。
容量瓶的使用方法
1．使用容量瓶前检查它是否漏水 方法如下：往瓶内加水，塞好瓶塞，用食指顶住瓶塞，另一只手托住瓶底，把瓶倒立过来，观察瓶塞周围是否有水漏出(图3)。如果不漏水，把瓶塞旋转180°后塞紧，仍把瓶倒立过来，再检验是否漏水，经检查不漏水的容量瓶才能使用。
2．配制溶液
(1)如果试样是固体，把称好的试样溶解在烧杯里；如果试样是液体，需用移液管或量筒量取移入烧杯里，然后再加少量蒸馏水，用玻璃棒搅动，使它混合均匀。
(2)把溶液从烧杯移到容量瓶里(图4)，并多次洗涤烧杯，把洗涤液也移入容量瓶，以保证溶质全部转移到容量瓶里。缓慢地加入蒸馏水，到接近标线2～3cm处，用滴管滴加蒸馏水到标线(小心操作，切勿超过标线)。
(3)盖好瓶塞，用食指顶住瓶塞，用另一只手的手指托住瓶底，把容量瓶倒转和摇动多次，使溶液混合均匀。
学生练习
练习容量瓶的使用方法(可以用水代替溶液)。
四、萃取和分液操作
1．萃取 利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从它与另一溶剂所组成的溶液里提取出来的方法，叫做萃取。萃取在生产和科学实验上用途很广。
2．分液 分液是把两种不相混溶的液体分开的操作，使用的仪器是分液漏斗。分液漏斗有圆筒形、圆球形和圆锥形(图5)等几种，容积有50mL、100mL、250mL等几种。萃取和分液有时可结合进行。
3．操作方法(萃取和分液结合进行)
(1)在溶液中加入萃取剂，用右手压住分液漏斗口部，左手握住活塞部分，把分液漏斗倒转过来用力振荡，放气(图6)。
(2)把分液漏斗放在铁架台上(图7)，静置片刻。
(3)把分液漏斗上的玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗口上的小孔，使漏斗内外空气相通，以保证漏斗里的液体能够流出。
(4)待溶液分层后打开活塞，使下层液体慢慢流出。注意不要使上层液体流出。上层液体要从分液漏斗上口倒出。
学生练习
用量筒取 10mL碘的饱和水溶液，倒入分液漏斗，然后注入 5mL煤油，振荡后，静置一会儿，溶液分成两层，下层是水层，上层是煤油层。打开活塞，用小烧杯盛接下层液体。把上层液体倒入指定容器回收。
6 实验·氯、溴、碘的性质
实验目的 1．认识氯、溴和碘以及卤化物的反应；2．认识卤素间的置换反应；3．学习萃取和分液的操作方法。
实验用品 试管、胶头滴管、分液漏斗、烧杯、量筒、玻璃棒、淀粉碘化钾试纸、淀粉试纸① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftn1 )。
氯化钠、溴化钠、碘化钾、氯水、溴水、碘水、淀粉溶液、硝酸银溶液、稀硝酸、四氯化碳。
实验步骤
1．氯水的颜色、气味 观察氯水的颜色，把贮氯水的瓶的瓶盖打开，小心地按正确操作闻氯气的气味，然后立即把瓶盖盖好。
2．碘跟淀粉的反应 在2支试管里，各加入淀粉溶液，然后向其中的一支试管里加2～3滴碘水，向另一支试管里加2～3滴碘化钾溶液。观察到了什么现象？解释发生这种现象的原因。
3．氯、溴、碘之间的置换反应
(1)用蒸馏水润湿一小块淀粉碘化钾试纸，把它粘在玻璃棒上，伸到贮氯水的瓶口附近，打开瓶盖，观察试纸是否改变颜色。
(2)混合少量碘化钾溶液和淀粉溶液，分装在2支试管里，向一支试管里加入氯水，向另一支试管里加入溴水。各有什么现象发生？解释所发生的现象。写出反应的化学方程式。
(3)在2支试管里分别加入溴化钠溶液，然后向其中一支试管里加氯水，一支试管里加碘水。各有什么现象发生？解释并写出有关反应的化学方程式。
4．金属卤化物跟硝酸银的反应 取3支试管，分别注入少量氯化钠溶液、溴化钠溶液、碘化钾溶液，然后在每支试管里各加入2～3滴硝酸银溶液。再分别向每支试管里加入少量稀硝酸。观察发生的现象，加以解释，写出有关反应的化学方程式。
5．萃取
(1)在试管里加入1滴溴水，再加5滴四氯化碳，振荡试管，静置后，观察水层和四氯化碳层颜色的变化。
(2)用量筒取10mL碘水，用淀粉试纸试验。把碘水倒入分液漏斗，然后再加3mL四氯化碳，振荡，静置后分液，用小烧杯接四氯化碳溶液，回收。再用淀粉试纸试验萃取后的碘水，和没萃取前的碘水比较① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftn2 )。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftnref1 ) 把滤纸用淀粉溶液浸泡，晾干就是淀粉试纸。这里也可以用淀粉碘化钾试纸。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftnref2 ) 如果淀粉试纸仍然变蓝，可以再萃取一次。
7 卤素·内容提要
一、卤族元素
卤族是一族非金属元素，它们的原子结构的共同特点是最外电子层都有7个电子，在化学反应中容易得到电子；差别之处是核电荷数不同，电子层数不同，原子半径也不同，由此形成了卤族元素既基本相似又有着一些差别的性质。它们的化学性质主要是强的非金属性，它们的单质都是强氧化剂。卤素中氟原子很小，非金属性很强。氯、溴、碘随着原子的增大而非金属性减弱。
二、氧化还原反应
物质失去电子（元素化合价升高）的反应是氧化反应；物质得到电子（元素化合价降低）的反应是还原反应。失去电子的物质（所含元素化合价升高的物质）是还原剂；得到电子的物质（所含元素化合价降低的物质）是氧化剂。氧化反应和还原反应必然同时发生。
8 单元小结
1．卤族元素
卤族元素的原子最外电子层上都有7个电子，性质十分相似。其中氯元素是典型代表。掌握了氯气及其化合物的性质，也就可以知道卤族元素的一些共性。现将氯气及其化合物与溴及部分化合物的相互转化关系列表如下
由于卤族元素原子核外电子层数不同，其性质也存在差异。它们呈现有规律性的变化，按核电荷增加的顺序，电子层数增多，原子半径增大，元素的非金属性减弱。
2．氧化还原反应
一般地讲，物质失去电子的反应就是氧化反应，物质得到电子的反应就是还原反应。由于某物质失去电子，必然有另一物质得到电子。所以完整地讲，应是氧化还原反应。
在某些通过共用电子对构成的共价化合物中，共用电子对会偏向于吸引电子能力较强的某种原子，这就意味着它部分得到电子，共用电子对偏离的那个原子意味着部分失去电子。
这样，概括地讲，凡是有电子转(指得、失)移(指电子对偏移)的化学反应称为氧化还原反应，其特征是有化合价升降变化，一般可表示如下：
9 重点难点提示
1．氯气的物理性质和化学性质(颜色，强氧化性，与水反应，与碱反应，漂白性及消毒)
2．氯气的实验室制法
3．氯化氢气体的物理性质(极易溶于水)
4．氯化氢气体的实验室制法。
5．卤素单质、化合物结构、性质的递变规律及原因。
6．化学与社会(氯气的毒性与防护，自来水消毒问题、漂白粉的用途及使用方法、 碘酒、碘盐、含氟牙膏等)。
7．实验操作(实践)能力(试纸的制作与使用方法，托盘天平的使用方法，萃取分液操作、卤素的检验方法等)。
8．计算技能(给出两个量，判断哪个量是不足量)。
9．体验高中化学中元素及其化合物知识的学习方法。
10 教材分析
在中学化学课本里，本章教材是系统地研究元素及其化合物知识的开始。卤素是最典型的非金属元素，通过对这些元素的学习，就会了解非金属元素的一般特征，懂得怎样判断非金属性的强弱，从而进一步认识非金属的概念。同时，通过对卤素及其化合物性质变化规律的讲述，也为学生今后学习元素周期律打下基础。
本章共分四节，包括两部分内容：第一部分为卤族元素，它是本章的主要内容；第二部分为氧化还原反应，是本章的难点。在卤族元素部分里，以氯为重点，首先详细介绍氯及其化合物，然后运用对比的方法研究氟、溴、碘等元素，概括它们原子结构的相似性和差异性以及它们在性质上的相似性和递变性。在氧化还原反应的部分里，主要介绍用化合价变化和电子转移的观点来认识氧化还原反应，并理解氧化、还原、氧化剂、还原剂等概念的实质。
本章重点：氯气和氯化氢的性质、用途和实验室制法；氧化还原反应。
本章难点：氧化还原反应。
第二章 摩尔 反应热 ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Special / Subject / GZHX / DGJC / G1 / D2 / )
摩尔是国际单位制的一种基本单位，它表示物质的量。摩尔这个单位不但应用在化学方面，而且广泛应用于其它科学研究和工农业生产等方面，用于定量地研究物质及其变化。
反应热表示化学反应中物质变化跟热能变化的关系。研究反应热对能源的开发利用、化工生产中的热能利用以及科技研究有重要意义。反应热通常是以摩尔为单位的物质在反应时热量变化的多少来衡量的。
11 摩尔
一、摩尔
我们在初中化学里，学习过原子、分子、离子等构成物质的微粒，知道单个这样的微粒是肉眼看不见的，也是难于称量的。但是，在实验室里取用的物质，不论是单质还是化合物，都是可以称量的。生产上，物质的用量当然更大，常以吨计。物质之间的反应，既是按照一定个数、肉眼看不见的原子、分子或离子来进行，而实际上又是以可称量的物质进行反应。所以，很需要把微粒跟可称量的物质联系起来。
怎样联系起来呢？就是要建立一种物质的量的基本单位，这个单位是含有同数的原子、分子、离子等等的集体。科学上，已经建立把微粒跟微粒集体联系起来的单位。那么，采取多大的集体作为物质的量的单位呢？
近年来，科学上应用12g12C(即0.012kg12C)来衡量碳原子集体。12C就是原子核里有6个质子和6个中子的碳原子。12g12C含有的碳原子数就是阿伏加德罗[1] ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftn1 )常数。阿伏加德罗常数经过实验已测得比较精确的数值。在这里，采用6.02×1023这个非常近似的数值。
摩尔是表示物质的量的单位，每摩尔物质含有阿伏加德罗常数个微粒。摩尔简称摩，符号mol。例如：
1mol碳原子含有6.02×1023个碳原子，
1mol氢原子含有6.02×1023个氢原子，
1mol氧分子含有6.02×1023个氧分子，
1mol水分子含有6.02×1023个水分子，
1mol二氧化碳分子含有6.02×1023个二氧化碳分子，
1mol氢离子含有6.02×1023个氢离子，
1mol氢氧根离子含有6.02×1023个氢氧根离子。
阿伏加德罗常数是很大的数值，但摩尔作为物质的量的单位应用极为方便。因为1mol12C的质量是12g，即为6.02×1023个碳原子的质量。由此，我们可以推算1mol任何原子的质量。
一种元素的相对原子质量(原子量)① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftn2 )是以12C的质量的1/12作为标准，其它元素原子的质量跟它相比较所得的数值，如氧的原子量是16，氢的原子量是1，铁的原子量是55.85，等等。1个碳原子的质量跟1个氧原子的质量之比是12∶16。1mol碳原子跟1mol氧原子所含有的原子数相同，都是6.02×1023。1mol碳原子是12g，那么1mol氧原子就是16g。同理，1mol任何原子的质量就是以克为单位，数值上等于该种原子的原子量。由此我们可以直接推知：
氢的原子量是1，1mol氢原子的质量是1g，
铁的原子量是55.85，1mol铁原子的质量是55.85g。
我们既然可以推算1mol任何原子的质量，同样地也可以推知，1mol任何分子的质量，就是以克为单位，数值上等于该种分子的式量。
氢气的式量是2，1mol氢气分子的质量是2g，
氧气的式量是32，1mol氧气分子的质量是32g，
二氧化碳的式量是44，1mol二氧化碳分子的质量是44g，
水的式量是18，1mol水分子的质量是18g。
我们同样也可以推知1mol离子的质量。由于电子的质量过于微小，失去或得到的电子的质量可以略去不计。
1molH+的质量是1g，
1molOH-的质量是17g，
1molCl-的质量是35.5g。
对于离子化合物，我们也可以同样推知，如1molNaCl的质量是58.5g。
总之，摩尔像一座桥梁把单个的、肉眼看不见的微粒跟很大数量的微粒集体、可称量的物质之间联系起来了。
应用摩尔来衡量物质的量，在科学技术上十分方便。如从化学反应中反应物和生成物之间的原子、分子等微粒的比值，可以直接知道它们之间物质的量之比，
C＋O2＝CO2
1mol 1mol 1mol
二、关于摩尔质量的计算
1mol物质的质量通常也叫做该物质的摩尔质量，摩尔质量的单位是“克/摩”，符号g/mol。物质的质量、摩尔质量和物质的量之间的关系可以用下式表示：
[例题1] 90g水相当于多少摩水？
[解] 水的式量是18，水的摩尔质量是18g/mol。
答：90g水相当于5mol水。
[例题2] 2.5mol铜原子的质量是多少克？
[解] 铜的原子量是63.5，铜的摩尔质量是63.5g/mol。
2．5mol铜的质量=63.5g/mol×2.5mol=158.8g
答：2.5mol铜原子的质量等于158.8g。
[例题3] 4.9g硫酸里含有多少个硫酸分子？
[解] 硫酸的式量是98，硫酸的摩尔质量是98g/mol。
4.9g硫酸的分子数=6.02×1023/mol×0.05mol
=3.01×1022
答：4.9g硫酸里含有3.01×1022个硫酸分子。
[1] ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftnref1 ) ①阿伏加德罗（A·Avogadro 1776～1856）是意大利物理学家。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftnref2 ) 中华人民共和国国家标准GB 3100～3102—93《量和单位》规定的名称是相对原子质量。此量以前称为原子量。作为过渡，在不致产生误解时，也可称为原子量。
12 气体摩尔体积
一、气体摩尔体积
对于固态或液态的物质来说，1mol各种物质的体积是不相同的。例如，20℃时，1mol铁的体积是7.1cm3，1mol铝的体积是10cm3，1mol铅的体积是18.3cm3(图2－1)；1mol水的体积是18.0cm3，1mol纯硫酸的体积是54.1cm3(图2－2)。
1mol固态或液态的物质的体积为什么不同呢？这是因为对固态或液态的物质来说，构成它们的微粒间的距离是很小的，1mol物质的体积主要决定于原子、分子或离子的大小。构成不同物质的原子、分子或离子的大小是不同的，所以1mol不同物质的体积也就有所不同。
但是，对气体来说，情况就大不相同。
我们分别计算1mol氢气、氧气和二氧化碳在标准状况① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftn1 )下的体积。氢气的摩尔质量是2.016g/mol，氧气的摩尔质量是32.00g/mol，二氧化碳的摩尔质量是44.01g/mol，同时它们的密度分别是0.0899g/L、1.429g/L和1.977g/L。这样就可以算出上述气体在标准状况时所占的体积。
从上面几个例子可以看出，在标准状况时，1mol三种气体的体积都约是22.4L。而且经过许多实验发现和证实，1mol的任何气体在标准状况下所占的体积都约是22.4L(图2－3)。
在标准状况下，1mol的任何气体所占的体积都约是22.4L，这个体积叫做气体摩尔体积。
为什么1mol的固体、液体的体积各不相同，而1mol气体在标准状况时所占的体积都相同呢？这要从气态物质的结构去找原因。气体分子在较大的空间里迅速地运动着(图2－4)。在通常情况下气态物质的体积要比它在液态或固态时大1000倍左右，这是因为气体分子间有着较大的距离。通常情况下一般气体的分子直径约是4×10-10m，分子间的平均距离约是4×10-9m，即平均距离是分子直径的10倍左右(图2－5)。
这就可以推知，气体体积主要决定于分子间的平均距离，而不像液体或固体那样，体积主要决定于分子的大小。在标准状况下，不同气体的分子间的平均距离几乎是相等的，所以任何物质的气体摩尔体积都约是22.4L/mol。
图2－5固体、液体跟气体的分子间距离比较示意图(以碘为例)
气体摩尔体积约是22.4L/mol，为什么一定要加上标准状况这个条件呢？这是因为气体的体积较大地受到温度和压强的影响。温度升高时，气体分子间的平均距离增大，温度降低时，平均距离减小；压强增大时，气体分子间的平均距离减小，压强减小时，平均距离增大。各种气体在一定温度和压强下，分子间的平均距离是相等的。在一定的温度和压强下，气体体积的大小只随分子数的多少而变化，相同的体积含有相同的分子数。这是经过生产上和科学实验的许多事实所证明的。
在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子，这就是阿伏加德罗定律。
二、关于气体摩尔体积的计算
[例题1] 5.5g氨在标准状况时体积是多少升？
[解] 氨的式量是17，氨的摩尔质量是17g/mol。
5.5g氨的体积=22.4L/mol×0.32mol=7.2L
答：5.5g氨在标准状况时的体积是7.2L。
[例题2] 在实验室里使稀盐酸跟锌起反应，在标准状况时生成3.36L氢气，计算需要多少摩的HCl和Zn。
[解] 设需要Zn的物质的量为x，需要HCl的物质的量为y。
答：需0.15molZn和0.30molHCl。
[例题3] 在标准状况时，0.2L的容器里所含一氧化碳的质量为0.25g，计算一氧化碳的式量。
[解] 根据气体摩尔体积可以计算出一氧化碳的摩尔质量，而摩尔质量的数值就等于它的式量。
一氧化碳的摩尔质量
=一氧化碳的密度×一氧化碳的摩尔体积
=28g/mol
一氧化碳的式量=28
答：一氧化碳的式量是28。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftnref1 ) 标准状况是指压强为101 325Pa和温度为0℃。
13 物质的量浓度
一、物质的量浓度
我们在初中化学里学习过溶液中溶质的质量分数，应用这种表示溶液浓度的方法，可以了解和计算一定质量的溶液中所含溶质的质量。但是，我们在许多场合取用溶液时，一般不是去称它的质量而是量它的体积。同时，物质起反应时，反应物和生成物各是多少摩，相互之间有一定的关系，知道一定体积溶液里含多少摩溶质，运算起来很便利。因此，物质的量浓度是生产上和科学实验上常用的一种表示溶液浓度的重要方法。
以1L溶液里含有多少摩溶质来表示溶液组成的物理量叫物质的量浓度，单位是摩每升(mol/L)。① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftn1 )
1L溶液中含有1mol的溶质，这种溶液就是物质的量浓度为1mol/L的溶液。如蔗糖的摩尔质量是342g/mol，把342g蔗糖溶解在适量水里配成1L溶液，它的物质的量浓度就是1mol/L。1L溶液中含171g蔗糖，它的物质的量浓度就是0.5mol/L。又如1mol氯化钠的质量是58.5g，把58.5g氯化钠溶解在适量水里制成1L溶液时，它的物质的量浓度就是1mol/L。1L溶液中含29.3g氯化钠，它的物质的量浓度就是0.5mol/L。
[实验2－1]在天平上称出29.3g氯化钠，把称好的氯化钠放在烧杯里，用适量蒸馏水使它完全溶解。把制得的溶液小心地注入1000mL的容量瓶(图2－6)。用蒸馏水洗涤烧杯内壁两次，把每次洗下来的水都注入容量瓶。振荡容量瓶里的溶液使混合均匀。然后缓缓地把蒸馏水直接注入容量瓶直到液面接近刻度2～3cm处。改用胶头滴管加水到瓶颈刻度的地方，使溶液的凹面正好跟刻度相平。把容量瓶塞好，反复摇匀。
这样配制成的溶液就是0.5mol/L的氯化钠溶液。
二、在物质的量浓度溶液中溶质微粒的数目
1mol任何物质的微粒数都是6.02×1023。1L1mol/L的蔗糖溶液含有6.02×1023个蔗糖分子。由此可知，对于溶质像蔗糖那样的在水里不能电离的物质来说，体积相同的同物质的量浓度的溶液都应含有相同的溶质分子数。
但是，对于溶质为离子化合物或在水里完全电离的共价化合物来说，情况就比较复杂。例如，氯化钠溶解在水里电离为Na+和Cl-。所以，1L1mol/L的NaCl溶液含有6.02×1023个Na+和6.02×1023个Cl-。同样地，1L1mol/L的NaOH溶液含有6.02×1023个Na+和6.02×1023个OH-；1L1mol/L的CaCl2溶液含有6.02×1023个Ca2+和2×6.02×1023个Cl-。又例如1L1mol/L的HCl溶液里含有6.02×1023个H+和6.02×1023个Cl-。
三、关于物质的量浓度的计算
1．已知溶质的质量和溶液的体积，计算溶液的物质的量浓度。
[例题1] 在200mL稀盐酸里溶有0.73gHCl，计算溶液的物质的量浓度。
[解] 物质的量浓度所表示的就是1L溶液中含多少摩的溶质，在这题里，就是要算出1L溶液中含多少摩的HCl。
HCl的式量是36.5，它的摩尔质量是36.5g/mol。0.73gHCl相当于：
1000mL溶液中含HCl
答：这种稀盐酸的浓度是0.1mol/L。
2．已知溶液的物质的量浓度，计算一定体积的溶液里所含溶质的质量。
[例题2] 计算配制500mL0.1mol/L的NaOH溶液所需NaOH的质量。
[解] NaOH的式量是40，它的摩尔质量是40g/mol。0.1mol的NaOH的质量=40g/mol×0.1mol=4g，500mL0.1mol/LNaOH溶液所含NaOH的质量是：
答：制备500mL0.1mol/L的NaOH溶液需2gNaOH。
3．已知起反应的两种溶液的物质的量浓度以及其中一种溶液的体积，计算另一种溶液的体积。
[例题3] 中和1L0.5mol/LNaOH溶液，需要多少升的1mol/LH2SO4溶液？
[解] 2NaOH＋H2SO4=Na2SO4＋2H2O
2mol 1mol
1L0.5mol/LNaOH溶液中含NaOH
1L×0.5mol/L＝0.5mol
中和0.5molNaOH需H2SO4
0.5mol×1/2＝0.25mol
含0.25mol的1mol/LH2SO4溶液的体积是：
答：中和1L0.5mol/LNaOH溶液需1mol/LH2SO4溶液0.25L。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftnref1 ) 按照中华人民共和国国家标准GB 3100～3102—93《量和单位》的规定，物质B（指溶质）的物质的量浓度的单位是摩每立方米（mol/m3）或摩每升（mol/L），这里用摩每升（mol/L）。
14 反应热
化学反应都伴随着能量的变化，通常表现为热量的变化。例如，木炭、氢气、甲烷等在氧气中燃烧时放出热量。化学上把放出热的化学反应叫做放热反应，上面提到的几个反应都是放热反应。还有许多化学反应在反应过程中要吸收热量，这些吸收热的化学反应叫吸热反应，例如碳跟二氧化碳的反应要吸收热量，是吸热反应。反应过程中放出或吸收的热都属于反应热。远古时代，人类的祖先守着一堆篝火，烘烤食物，寒夜取暖，这就是利用燃烧放出的热。到了近代，利用化学反应的热能的规模日益扩大了。煤炭、石油、天然气等能源不断开发出来，作为燃料和动力。现代，这些能源正以更大的规模被开发和利用着。总而言之，化学反应放出的热能对我们是极为重要的。
反应热通常是以一定量物质(用摩为单位)在反应中所放出或吸收的热量来衡量的。通过实验，测得1mol碳在氧气中燃烧成为二氧化碳，放出393.5kJ① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftn1 )的热，1mol氢气燃烧成为水蒸气，放出241.8kJ的热。
C(固)＋O2(气)＝CO2(气)＋393.5kJ
1mol 1mol 1mol
2H2(气)＋O2(气)＝2H2O(气)＋483.6kJ
2mol 1mol 2mol
上面的反应是放热的，也有一些反应是吸热的。当水蒸气跟灼热的碳接触时，发生的反应就要吸收热量。
C(固)＋H2O(气) CO(气)＋H2(气)－131.3kJ
1mol 1mol 1mol 1mol
1mol碳跟1mol水蒸气反应，吸收131.3kJ的热。
在上面几个化学方程式里，为什么要在物质的右边括弧里注明固、液、气等状态呢？我们知道，物质呈现哪一种聚集状态是跟它们含有的能量有关的。为了精确起见，要注明反应物和生成物的状态才能确定放出或吸收的热量多少。例如：
2H2(气)＋O2(气)＝2H2O(气)＋483.6kJ
2H2(气)＋O2(气)＝2H2O(液)＋571.6kJ
从上面的反应可以明显地看出，由氢气和氧气生成2mol液态水要比生成2mol水蒸气多放出88kJ的热。
放出的热量用“＋”号表示，吸收的热量用“—”号表示。这种表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式叫做热化学方程式。
应用热化学方程式可以计算生产中出现的热量的变化。在生产上，很注意化学反应所放出的热量的充分利用。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftnref1 ) 所举反应热的数据一般是指在压强为1.01×105Pa，温度为25℃的条件下所测得的数据。以下同。
15 实验·配制一定物质的量浓度的溶液
实验目的 1．初步学会配制一定物质的量浓度溶液的方法；2．初步学会容量瓶的使用和腐蚀性药品的称量。
实验用品 托盘天平、烧杯、量筒、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管、药匙。
浓盐酸(密度1.19g/cm3、溶质的质量分数37.5％)、氢氧化钠。
实验步骤
1．配制 250mL0.1mol/L盐酸② ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftn1 )
(1)计算溶质的量 根据浓盐酸密度(1.19g/cm3)、溶质的质量分数(37.5％)，计算出配制 250mL0.1mol/L盐酸需浓盐酸的体积。
(2)用量筒量取浓盐酸 用量筒量取所需的浓盐酸，沿玻璃棒倒入烧杯中。然后再加入少量水(约30mL)，用玻璃棒慢慢搅动，使其混合均匀并冷却。
(3)配制溶液 把已冷却的盐酸沿玻璃棒注入容量瓶，并用30mL水洗涤烧杯2～3次，洗涤液也注入容量瓶。振荡，使溶液混合均匀，然后继续往容量瓶中小心地加水，直到液面接近刻度2～3cm处。改用胶头滴管加水，使溶液凹面恰好与刻度相切。把容量瓶盖紧，再振荡摇匀。这样得到的溶液就是0.1mol/L盐酸。
2．配制250mL0.1mol/L的氢氧化钠溶液① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftn2 )
(1)计算溶质的量 计算出配制250mL0.1mol/L的氢氧化钠溶液所需氢氧化钠的质量。
(2)称量氢氧化钠 在托盘天平上，先称量一干燥而洁净的烧杯的质量。然后将氢氧化钠放入烧杯，再称出它们的总质量。从总质量减去烧杯的质量便等于所需的氢氧化钠的质量。
(3)配制溶液 往烧杯中加入30mL水，用玻璃棒搅动，使其溶解并冷却，然后按照配制盐酸的方法配成250mL的 0.1mol/L的氢氧化钠溶液。
把上面配成的溶液倒入指定的容器里。
② ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftnref1 ) 教师可以根据实际情况，把这个实验改为由浓氯化钠溶液配制0.1mol/L的氯化钠溶液。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftnref2 ) 这个实验也可以改为用氯化钠晶体配制0.1mol/L的氯化钠溶液。
16 摩尔 反应热·内容提要
一、摩尔
摩尔是表示物质的量的单位，每摩尔物质含有阿伏加德罗常数个微粒(分子、原子、离子等)。
二、反应热
化学上把放出热量的反应叫做放热反应，吸收热量的反应叫做吸热反应。反应过程中放出或吸收的热量都属于反应热。
热化学方程式：表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式。
17 摩尔 反应热·单元小结
物质的量与其他几种化学量的换算关系：
18 重点难点提示
(1)摩尔、摩尔质量、气体摩尔体积等概念。
(2)有关物质的量、物质质量、物质所含微粒数以及溶液的物质的量浓度之间的计算。
以物质的量为核心的基本关系：
(3)气体定律。
(4)反应热及热化学方程式。
19 教材分析
本章的摩尔、气体摩尔体积、物质的量浓度和反应热是重要的化学基本概念，在生产和科学研究中有重要的应用。学习这些概念对培养学生的化学计算技能和实验技能也有很重要的意义。
课本有计划地把有关摩尔计算的习题分散到以后的有关章节中去练习，以降低本章计算的难度。这样安排可使概念多次出现，并加强各章间的联系，便于教和学。
本章的四节内容，按知识的内在联系，可分为两部分。第一部分介绍物质的量的单位——摩尔，并由物质的量导出气体摩尔体积和物质的量浓度这两个重要概念，分别讨论了有关的计算。这样的编排有利于加深理解、巩固和运用上述概念，特别是深化了对物质的量及其单位——摩尔的理解。第二部分介绍了反应热的初步知识，主要介绍了吸热反应、放热反应和反应热等概念及热化学方程式的书写。
摩尔是中学化学教学中的一个十分重要的概念。摩尔概念贯穿于高中化学的始终，在化学计算中处于核心地位。因此，教好摩尔概念，不仅能直接帮助学生掌握好本章介绍的有关气体摩尔体积、物质的量浓度的计算，而且也为以后进一步学习有关的计算等打下基础。关于摩尔的教学，不仅是本章的重点，也是整个中学化学教学的重点之一。
化学反应常常伴随着能量的变化，而能量的变化往往以反应热的形式表现出来。研究化学反应中的热量变化，是热化学的一个重要课题。本章安排的有关反应热的内容，只涉及到热化学的一些初步知识。尽管是初步知识，但可以帮助学生了解化学反应过程中，物质的变化必然伴随着能量的变化，从而较深入地、较全面地理解化学反应的本质，并对于今后理解键能等概念，也有一定帮助。
本章编排的学生实验是有定量要求的实验，有一定的难度。做好实验对理解、巩固物质的量浓度等概念和对学生进行定量实验的基本操作训练都是很重要的。在实验过程中应注意培养学生的实验操作能力，引导学生探讨某些重要操作的原理，帮助学生分析某些实验误差的来源，从而较好地掌握实验技能。
本章重点：摩尔、气体摩尔体积和物质的量浓度的概念及有关的计算；反应热的初步知识。
本章难点：摩尔概念，关于摩尔的计算。
第三章 硫 硫酸 ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Special / Subject / GZHX / DGJC / G1 / D3 / )
硫是一种重要的非金属元素。硫的性质跟我们已经学过的氧很相似，氧(O)、硫(S)和另外三种性质相似的元素硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftn1 )，统称为氧族元素。在这一章，我们主要学习硫及其化合物的知识。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftnref1 ) 硒音x9，碲音d@，钋音p#。
20 硫
在自然界，游离态(单质形态)的天然硫(也叫自然硫，参见彩图)，存在于火山喷口附近或地壳的岩层里。由于天然硫的存在，人类从远古时代起就知道硫了。以化合态存在的硫分布很广，主要是硫化物和硫酸盐，如黄铁矿(也叫硫铁矿，FeS2)，黄铜矿(CuFeS2)，石膏(CaSO4·2H2O)，芒硝(Na2SO4·10H2O)等等(黄铁矿和石膏可见彩图)。硫的化合物也常存在于火山喷出的气体中和矿泉水里。煤和石油里都含有少量硫。硫还是某些蛋白质的组成元素，是生物生长所需要的一种元素。
一、硫的物理性质
疏通常是一种淡黄色的晶体，俗称硫黄。它的密度大约是水的两倍。硫很脆，容易研成粉末，不溶于水，微溶于酒精，容易溶于二硫化碳。硫的熔点是112.8℃，沸点是444.6℃。
二、硫的化学性质
硫的化学性质比较活泼，跟氧相似，容易跟金属、氢气和其它非金属发生反应。
1．硫跟金属的反应
[实验3－1]给盛着硫粉的大试管加热到硫沸腾产生蒸气时，用坩埚钳夹住一束擦亮的细铜丝伸入管口(图3-1)，观察发生的现象。
铜丝在硫蒸气里燃烧，生成黑色的硫化亚铜。
2Cu＋S Cu2S
[实验3-2]把约5g研细的硫粉和约5g铁粉(最好用还原铁粉)混合均匀，装在试管里。试管口略向下倾斜，轻轻振动试管，使混合物粉末紧密接触，并铺平成为一薄层，然后把试管固定在铁架台上(图3－2)。加热试管底部，看到底部药品红热后立即把酒精灯移开，观察发生的现象。
从实验可以看到，移开酒精灯以后，反应继续进行，反应物保持红热状态。这一反应是放热反应，但需要把反应物加热到一定温度，才能使反应开始发生。反应开始以后，放出的热能使反应继续进行。硫跟铁反应时生成黑色的硫化亚铁。
Fe＋S FeS
硫还能跟其它金属起反应。硫跟金属的化合物，叫做金属硫化物。
2．硫跟非金属的反应
在初中化学里，我们已经知道硫能跟氧气发生反应，生成二氧化硫，并放出大量的热。硫完全燃烧的热化学方程式是：
S(固)＋O2(气)＝SO2(气)＋296.6kJ
此外，硫还能跟其它非金属发生反应。例如，硫的蒸气能跟氢气直接化合而生成硫化氢气体：
S＋H2 H2S
三、硫的用途
硫的用途很广。硫主要用来制造硫酸。硫也是生产橡胶制品的重要原料。硫还可用于制造黑色火药、焰火、火柴等。硫又是制造某些农药(如石灰硫黄合剂)的原料。医疗上，硫还可用来制硫黄软膏医治某些皮肤病，等等。
21 硫的氢化物和氧化物
一、硫的氢化物——硫化氢
硫化氢是一种没有颜色而有臭鸡蛋气味的气体。它的密度比空气略大。硫化氢有剧毒，是一种大气污染物。空气里如果含有微量的硫化氢，就会使人感到头痛、头晕和恶心。吸入较多的硫化氢，会使人昏迷甚至死亡。因此，制取或使用硫化氢时，必须在密闭系统或通风橱中进行。
硫化氢能溶于水。在常温、常压下，1体积的水能溶解2.6体积的硫化氢。
在较高温度时，硫化氢分解成氢气和硫。
H2S H2＋S
硫化氢是一种可燃性气体。在空气充足条件下，硫化氢能完全燃烧而发生淡蓝色的火焰，并生成水和二氧化硫。
2H2S＋3O2 2H2O＋2SO2
[实验3－3]在导管口用火点燃硫化氢气体，观察完全燃烧时发生的淡蓝色火焰。然后用一个蒸发皿(或玻璃片)靠近硫化氢的火焰。观察蒸发皿底发生的现象。
我们可以看到，蒸发皿底部附有黄色的粉末。这是硫化氢不完全燃烧时析出的单质硫。
2H2S＋O2＝2H2O＋2S
如果在一个集气瓶里，使硫化氢跟二氧化硫两种气体充分混合。不久，在瓶壁上就有黄色的粉末——硫生成。
SO2＋2H2S＝2H2O＋3S
由此可见，硫化氢具有还原性。硫化氢里的硫是-2价，它能够失去电子而变成游离态的单质硫或高价硫的化合物。
硫化氢的水溶液能够使石蕊试液变为浅红色，它是一种酸，叫做氢硫酸，当这种酸受热时，硫化氢又从水里逸出。氢硫酸是一种弱酸，它具有酸的通性。
二、硫的氧化物
硫的氧化物中最重要的是二氧化硫和三氧化硫。
1．二氧化硫
二氧化硫是没有颜色而有刺激性气味的有毒气体。它的密度比空气大，容易液化(沸点是-10℃)，易溶于水，在常温、常压下，1体积水大约能溶解40体积二氧化硫。
二氧化硫是酸性氧化物，它跟水化合而生成亚硫酸(H2SO3)。
SO2＋H2O＝H2SO3
亚硫酸很不稳定，容易分解成水和二氧化硫。
H2SO3＝H2O＋SO2
这种由酸失去水以后生成的酸性氧化物叫做酸酐，因此，二氧化硫又叫做亚硫酐。
通常把向生成物方向进行的反应叫做正反应，向反应物方向进行的反应叫做逆反应。像上面这种在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，叫做可逆反应。在化学方程式里，用两个方向相反的箭头代替等号来表示可逆反应。
SO2＋H2O H2SO3
二氧化硫在适当的温度并有催化剂存在的条件下，可以被氧气氧化而生成三氧化硫。三氧化硫也可以分解而生成二氧化硫和氧气。所以，这也是一个可逆反应。
2SO2＋O2 2SO3
[实验3－4]把二氧化硫气体通入盛有品红溶液的试管里，观察品红溶液颜色的变化。把试管加热，再观察溶液发生的变化。
二氧化硫能漂白某些有色物质。工业上常用二氧化硫来漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等。二氧化硫的漂白作用是由于它能跟某些有色物质反应而生成不稳定的无色物质。这种无色物质容易分解而使有色物质恢复原来的颜色。用二氧化硫漂白过的草帽辫日久又渐渐变成黄色，就是这个缘故。此外，二氧化硫还用于杀菌消毒等。
实验室里，常用亚硫酸盐跟硫酸起反应来制二氧化硫。例如：
2．三氧化硫
三氧化硫是一种没有颜色易挥发的晶体，熔点16.8℃，沸点44.8℃。三氧化硫遇水立即起剧烈的反应而生成硫酸，同时放出大量的热。因此，三氧化硫又叫硫酐。
SO3＋H2O＝H2SO4
二氧化硫跟氧气在一定温度和催化剂的条件下，可以生成三氧化硫。
2SO2＋O2 2SO3
三氧化硫是一种酸性氧化物，它跟碱性氧化物或碱都能够起反应而生成硫酸盐。
22 硫酸的工业制法——接触法
一、接触法制造硫酸的反应原理和生产过程
工业上制造硫酸的方法有多种，接触法是其中最重要的一种。
接触法制造硫酸的反应原理是：燃烧硫或金属硫化物等原料来制取二氧化硫，使二氧化硫在适当的温度和催化剂的作用下氧化成三氧化硫，再使三氧化硫跟水化合而生成硫酸。
二氧化硫跟氧气是在催化剂的表面上接触时起反应的，接触法的名称即由此而得。
根据制造硫酸的反应原理，生产过程可以分为下述三个主要阶段：
1．二氧化硫的制取和净化
我国目前多用燃烧黄铁矿(主要成分是FeS2)的方法来制取二氧化硫。这个反应的化学方程式如下：
4FeS2＋11O2 2Fe2O3＋8SO2
要使黄铁矿充分和迅速地燃烧，工业上常把黄铁矿粉碎成细小的矿粒后，再放在一种特制的炉子里燃烧。由于矿石粉碎得较小，跟空气接触面大，燃烧充分，烧得也快。当矿粒燃烧的时候，从炉底通入强大的空气流，把矿粒吹得在炉内一定空间里剧烈翻腾，好像“沸腾着的液体”一样。因此，人们把这种炉子叫做沸腾炉(图3－3)。矿粒在这种沸腾情况下，跟空气充分接触，燃烧快，反应完全，提高了原料的利用率。
从沸腾炉里出来的气体叫做炉气，其中含有二氧化硫、氧气、氮气、水蒸气以及一些杂质，如砷、硒等的化合物和矿尘等等。杂质和矿尘都会使催化剂作用减弱或失去作用，这种现象叫做催化剂中毒。水蒸气对设备和生产也有不良影响。因此，在进行氧化反应以前，必须使炉气通过除尘(除去矿尘)、洗涤(除去砷、硒等的化合物)、干燥(除去水蒸气)等净化设备来除去这些有害物质。这样处理过的混合气体主要含有二氧化硫、氧气和氮气。
2．二氧化硫氧化成三氧化硫
把二氧化硫跟氧气的混合气体加热到一定温度(400～500℃)，再通过适当的催化剂(例如五氧化二钒等)，二氧化硫就被氧气所氧化，生成三氧化硫，同时放出大量的热。它的热化学方程式是：
2SO2(气)＋O2(气) 2SO3(气)＋196.6kJ
工业上二氧化硫氧化成三氧化硫的反应是在接触室(或叫转化器，见图3－3)里进行的。在两层催化剂中间装有一个热交换器，用来把反应时生成的热，传递给进入接触室的需要预热的混合气体，并冷却反应后生成的气体。像这样传递热量的过程就是化学工业上常用的热交换过程。
经过热交换器，为二氧化硫的接触氧化和三氧化硫的吸收创造了有利条件。
热交换器是化学工业里广泛应用的热交换设备，它有各种形式。多数热交换器的内部，装有许多平行的管道或蛇管，以扩大传热面，提高换热效果。一种流体在管道里流动，另一种流体在管道外流动。两种流体通过管壁进行热交换，热的流体得到冷却，冷的流体得到加热。
根据使用目的的不同，热交换器可以用作冷却器、加热器、冷凝器和汽化器等，以及在反应过程里调节流体温度、利用余热等。
图3－4是常见的一种热交换器① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftn1 )。
3．三氧化硫的吸收和硫酸的生成
从接触室出来的气体，主要是三氧化硫和氮气以及剩余的未起反应的氧气和二氧化硫。
三氧化硫跟水化合生成硫酸，同时放出大量的热。
SO3＋H2O＝H2SO4
硫酸虽然是三氧化硫跟水化合而制得的，但工业上不是直接用水或稀硫酸来吸收三氧化硫的。因为用水或稀硫酸作吸收剂时，容易形成酸雾，吸收速度慢，不利于吸收三氧化硫。为了尽可能把三氧化硫吸收干净，并在吸收过程中不形成酸雾，工业上是用98.3％的硫酸来吸收三氧化硫的。
吸收过程是在吸收塔(图3－3)里进行的。在吸收塔里，三氧化硫从塔的下部通入，98.3％的硫酸从塔顶喷下，供稀释用硫酸从塔底放出。98.3％的硫酸吸收三氧化硫后浓度增大，可用水或稀硫酸稀释，制得各种浓度的硫酸。
从吸收塔上部导出的没有起反应的氧气和少量的二氧化硫，以及氮气等气体，工业上叫做尾气。由于尾气中含有二氧化硫，如果直接排入大气，会造成环境污染，所以在尾气排入大气之前，必须经回收、净化处理，防止二氧化硫污染空气并充分利用原料。
二、环境保护
大气、土地、水、矿产、森林、生物以及风景游览区、自然保护区、生活居住区等构成了人类生存的环境。
人类在漫长的历史进程中，不断改造自然，使生活和劳动条件得到改善，同时也带来对环境不同程度的污染和破坏，被污染和破坏了的环境反过来又影响人类的生产和生活，并直接威胁着人类的健康和生存。因此，可以说，保护环境就是保护人类自身。
环境污染主要包括大气污染、水污染、土壤污染、食品污染等。此外，还包括固体废弃物、放射性、噪声等污染。
我们已经知道，在接触法制硫酸的尾气中，含有少量的二氧化硫。二氧化硫是污染大气的主要有害物质之一。人吸入二氧化硫，会发生呼吸道疾病。浓度高达一定程度时，会使人死亡。如果二氧化硫和空气中的飘尘① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftn2 )接触，或跟氮的氧化物接触，会部分地被氧化成三氧化硫，危害就更严重了。硫的氧化物能直接伤害植物叶片，浓度高时，会使植物枯死。降水时，硫的氧化物以及所形成的硫酸和硫酸盐随雨雪降到地面，这就是所谓的“酸雨”。酸雨可以使湖泊水质酸化，毒害鱼类和其它水生生物；使土壤酸化、破坏农田、损害农作物、森林；酸雨还会腐蚀建筑物、金属制品、名胜古迹等。
除硫酸厂的尾气中含有二氧化硫以外，大量的二氧化硫来源于煤和石油的燃烧、金属矿石的冶炼等。另外，粉尘① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftn3 )、煤烟、氮的氧化物、碳的氧化物、碳氢化合物等也是污染大气的有害物质。
消除大气污染的主要方法之一是减少污染物的排放，例如，硫酸厂、化工厂、冶炼厂等的尾气在排放前进行回收处理，对城市中机动车的排气加以限制等。
水和土壤也是环境的重要组成部分。工业废水、生活污水、城市垃圾和工业废渣等固体废弃物中不同程度地含有酸、碱、盐等无机物，汞、镉、铅等重金属的化合物，油脂、石油等有机物，这些都会污染水和土壤。农业生产中用未经处理的污水灌溉、不合理地使用农药、化肥等也会造成对水和土壤的污染。过去长期大量使用的有机氯农药(如六六六、滴滴涕等)会造成农作物、畜产品中农药残留，现已停止生产和控制使用。水和土壤的污染直接影响人类的各种主要食物来源，如粮食、蔬菜、水果、油料、禽畜、鱼类、水产品等，因而会严重危害人类的生活和健康。
防止水和土壤污染的根本途径是控制有害物的排放。工业三废(废气、废水、废渣)要经净化处理，回收有用成分后再排放，要不断提高综合治理水平。农业生产上要控制化学农药的使用和合理施用化肥等。
环境污染是一个十分复杂的问题，它涉及天空、陆地、海洋、河流，直接影响千家万户每一个人，环境污染造成的恶果还会影响到子孙后代，关系到人类的延续和发展。因此引起了世界各国人民的高度重视。同时，我们也应认识到，环境污染不是不可征服的。随着科学技术的发展和人类认识的提高，只要认真对待，加强环境保护工作，切实采取有效措施，就一定能克服、解决环境污染问题。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftnref1 ) 课文里用楷体排印的材料是选学内容。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftnref2 ) 飘尘是指燃料和其它物质燃烧时产生的粒状飘浮物。飘尘的颗粒直径很小，不易沉降，能长时间飘浮在大气中。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftnref3 ) 粉尘是指煤、矿石等固体物料在运输、筛分、粉碎、加料、卸料等机械处理过程中产生的或是由风扬起的灰尘等。
23 硫酸硫酸盐
一、硫酸
1．硫酸的性质
硫酸在水溶液里很容易电离生成氢离子① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftn1 )。
硫酸除了具有酸的通性以外，还具有一些特性。
98.3％的硫酸的沸点是338℃。硫酸是一种难挥发的酸。
浓硫酸具有强烈的吸水性、脱水性和氧化性。我们在初中已经学习了浓硫酸的吸水性和脱水性，现在进一步研究它的氧化性。
在常温下，浓硫酸跟某些金属如铁、铝等接触，能够使金属表面生成一薄层致密的氧化物保护膜① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftn2 )，阻止内部金属继续跟硫酸起反应。因此，浓硫酸可以用铁或铝的容器贮存。但是，在受热的情况下，浓硫酸不仅能够跟铁、铝等起反应，而且能够跟绝大多数金属起反应。
[实验3－5]在试管里放入一块铜片，注入少量浓硫酸，给试管加热。观察试管里所起的变化。用润湿的蓝色石蕊试纸放在试管口检验所放出的气体。观察试纸颜色的变化。把试管里的溶液倒在盛着少量水的另1支试管里，使溶液稀释，观察溶液的颜色。
从上面的实验可以知道，浓硫酸跟金属的反应一般不放出氢气。这个反应的生成物，除该金属的硫酸盐外，一般还有水和二氧化硫。浓硫酸跟铜起反应的化学方程式如下：
2H2SO4(浓)＋Cu CuSO4＋2H2O＋SO2↑
在这个反应里，浓硫酸氧化了铜(铜从0价升高到+2价)，它本身被还原成二氧化硫(硫从+6价降低到+4价)。浓硫酸是氧化剂，铜是还原剂。
当加热时，浓硫酸还能够跟一些非金属起氧化还原反应。例如，把浓硫酸跟木炭一起放在试管里，并给试管加热，木炭里的碳就被氧化成二氧化碳，而硫酸被还原为二氧化硫。
2H2SO4(浓)＋C CO2↑＋2H2O＋2SO2↑
在这个反应里，浓硫酸是氧化剂，碳是还原剂。
由此可见，浓硫酸是强氧化剂，它具有强氧化性。
2．硫酸的用途
硫酸是化学工业中最重要的产品之一。根据硫酸的各种不同的性质，硫酸在工业上和实验室里具有十分广泛的用途。在化学肥料工业上，利用硫酸跟磷矿粉起反应可制得过磷酸钙等磷肥；利用它跟氨或氨水的反应可制得氮肥硫酸铵。在金属加工和金属制品进行电镀以前，可以利用硫酸跟金属氧化物起反应的性质来除去金属表面的氧化物。利用硫酸能跟金属或金属氧化物起反应的性质可以制出许多有实用价值的硫酸盐，如硫酸铜、硫酸亚铁，等等。硫酸是一种高沸点酸，可以用它来制取各种挥发性酸。硫酸还用于精炼石油，制造炸药、农药、染料，等等。
在化学实验室里，硫酸是一种常用的试剂。利用浓硫酸的吸水作用，通常也把它用作干燥剂。
二、硫酸盐
硫酸盐的种类很多，有的在实际应用上很有价值。在初中化学里已经学过一些重要的硫酸盐，如硫酸铜、硫酸铵等。现在，我们再来认识几种重要的硫酸盐。
1．硫酸钙(CaSO4)
硫酸钙是白色固体。带两个分子结晶水的硫酸钙，叫做石膏(CaSO4·2H2O)。石膏在自然界以石膏矿大量存在。给石膏加热到150～170℃时，石膏就失去所含大部分结晶水而变成熟石膏(2CaSO4·H2O)。熟石膏跟水混合成糊状物后很快凝固，重新变成石膏。人们利用这种性质，通常把石膏用来制造各种模型。医疗上用它来作石膏绷带。水泥厂也要用石膏来调节水泥的凝结时间。
2．硫酸锌(ZnSO4)
带七个分子结晶水的硫酸锌(ZnSO4·7H2O)，是无色的晶体，俗称皓矾。医疗上用作收敛剂，可使有机体组织收缩，减少腺体的分泌；在铁路施工上用它的溶液来浸枕木，是木材的防腐剂；在印染工业上用它能使染料固着于纤维上，是一种媒染剂。硫酸锌又可用于制造白色颜料(锌钡白等)。
3．硫酸钡(BaSO4)
硫酸钡可作白色颜料。天然产的硫酸钡叫做重晶石。重晶石是制造其它钡盐的原料。硫酸钡不溶于水，也不溶于酸。利用这种性质以及不容易被X射线透过的性质，医疗上常用硫酸钡作X射线透视肠胃的内服药剂，俗称“钡餐”。
三、硫酸根离子的检验
硫酸和硫酸盐溶于水时都会产生硫酸根离子。可以利用硫酸钡的不溶性来检验硫酸根离子的存在。
[实验3-6]在分别盛着硫酸、硫酸钠、碳酸钠溶液的试管里，各滴入少量氯化钡溶液，在3支试管里都有白色沉淀生成。等沉淀下沉，倒去上面的溶液，再各注入少量盐酸或稀硝酸，振荡试管，观察有什么现象？
在硫酸或硫酸钠的溶液里加入氯化钡溶液，就生成白色的硫酸钡沉淀。
BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl
BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl
在碳酸钠的溶液里加入氯化钡溶液，也生成白色沉淀，这是碳酸钡沉淀。
BaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl
从上面的实验还可以看到，白色硫酸钡既不溶于水，也不溶于盐酸或稀硝酸，但白色碳酸钡能够溶于盐酸或稀硝酸。
BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2↑
BaCO3+2HNO3=Ba(NO3)2+H2O+CO2↑
许多不溶于水的钡盐(如磷酸钡)也跟碳酸钡一样，能溶于盐酸或稀硝酸。
由此可见，用可溶性钡盐溶液和盐酸(或稀硝酸)可以检验硫酸根离子
电子课文·硫酸硫酸盐·习 题
1．选择题：
(1)在常温下，下列物质可盛放在铁制容器或铝制容器中的是 [ ]
A．盐酸
B．稀硫酸
C．浓硫酸
D．硫酸铜溶液
(2)浓硫酸能与C、S等非金属反应，因为它是 [ ]
A．强氧化剂
B．不挥发性酸
C．强酸
D．脱水剂
(3)下列物质久置在敞口的容器中，质量会增加的是 [ ]
A．浓盐酸
B．浓硫酸
C．碳酸钠晶体
D．氯化钠
(4)在通常情况下能大量共存，并且都能用浓硫酸干燥的一组气体是 [ ]
A．SO2、H2S、O2
B．CO、H2、Cl2
C．HBr、H2、Cl2
D．HCl、CO2、N2
2．下列现象反映了硫酸的哪些性质？
(1)把浓硫酸滴入放在蒸发皿里的蔗糖(C12H22O11)上，蔗糖就炭化变黑。
(2)把浓硫酸露置空气里，质量会增加。
(3)把锌粒放入稀硫酸里，会产生氢气。
(4)把铜片放入浓硫酸里并加热，会产生二氧化硫。
3．写出下列硫及其化合物间转化反应的化学方程式。
4．到现在为止，你已经知道，在实验室里利用硫酸跟其它物质起反应，可以制出哪几种气体来？写出它们的化学方程式。
5．为什么石膏可以用来制造各种模型，以及医疗上用来作石膏绷带？
6．怎样鉴别硫酸钡和碳酸钡？写出有关反应的化学方程式。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftnref1 ) 严格地说，硫酸在水的作用下，两个氢离子是分步电离的，即先电离出第一个氢离子，再电离出第二个氢离子。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftnref2 ) 这种现象叫做金属的钝化。
24 离子反应离子方程式
一、离子反应离子方程式
在初中化学里，我们已经学过，有些化合物溶于水后就电离成为离子。这些化合物在溶液里所起的反应实质上是离子之间的反应，这样的反应属于离子反应。
前面所讲的盐酸或氯化钠溶液跟硝酸银溶液所起的反应，以及硫酸或硫酸钠溶液跟氯化钡溶液所起的反应，都是在溶液里的离子反应。现在我们分析一下硫酸钠溶液跟氯化钡溶液起反应的情况。
硫酸钠溶液跟氯化钡溶液起反应，生成氯化钠和白色的硫酸钡沉淀。
BaCl2+Na2SO4=2NaCl+BaSO4↓
如把在溶液中电离的物质写成离子的形式，把难溶的物质、难电离的物质或气体用化学式来表示，可写成下式：
成难溶于水的BaSO4沉淀，溶液里的Ba2+和SO42-迅速减少，反应向右进行。
从上式还可以看出，反应前后Na+和Cl-没有变化，把它们从方程式中删去，可写成下式：
Ba2++SO42-=BaSO4↓
上式表明，硫酸钠溶液跟氯化钡溶液起反应，实际参加反应的离子是Ba2+和SO42-。这种用实际参加反应的离子的符号来表示离子反应的式子叫做离子方程式。
许多可溶性钡盐跟硫酸或可溶性硫酸盐之间都会发生同样的化学反应：Ba2+跟SO42-结合生成BaSO4沉淀，都可以用上述离子方程式来表示。
由此可见，离子方程式跟一般化学方程式不同。离子方程式不仅表示一定物质间的某个反应，而且表示了所有同一类型的离子反应。
怎样书写离子方程式呢？我们以硝酸钡溶液跟硫酸钠溶液的反应为例，说明书写离子方程式的步骤。
第一步，写出反应的化学方程式：
Ba(NO3)2 +Na2SO4=BaSO4↓+2NaNO3
第二步，把易溶于水、易电离的物质写成离子形式；难溶的物质或难电离的物质(例如水)以及气体等仍用化学式表示，上述化学方程式可改写成：
Ba2++2NO3-+2Na++SO42-=BaSO4↓+2Na++2NO3-
第三步，删去方程式两边不参加反应的离子。
Ba2++SO42-=BaSO4↓
第四步，检查离子方程式两边各元素的原子个数和电荷数是否相等。
二、离子反应发生的条件
我们已学习的复分解反应，实质上是两种反应物在溶液中相互交换离子的反应。这类离子反应发生的条件是：
1．生成难溶的物质 例如，硝酸银溶液跟氯化钠溶液起反应，就是Ag+跟Cl-结合而生成白色的氯化银沉淀，溶液里的Ag+和Cl-迅速减少，反应向右进行。
AgNO3+NaCl= NaNO3+AgCl↓
离子方程式是：Ag++Cl-=AgCl↓
氯化银不溶解于稀硝酸。因此，用可溶性银盐溶液和稀硝酸可以检验氯离子(Cl-)的存在。
2．生成难电离的物质(如水)例如，硫酸跟氢氧化钠溶液起反应，就是酸里的H+跟碱里的OH-结合而生成难电离的水，溶液里的H+和OH-迅速减少，反应向右进行。
H2SO4+2NaOH= Na2SO4+2H2O
离子方程式是：H++OH-=H2O
这个离子方程式说明酸跟碱起中和反应的实质是H+和OH-结合成H2O的反应。
3．生成挥发性的物质 例如，碳酸钠溶液跟盐酸起反应时，CO32-跟H+结合而生成H2CO3，H2CO3不稳定，分解成水和二氧化碳气体，溶液里的H+和CO32-迅速减少，反应向右进行。
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
离子方程式是：CO32-+2H+=H2O+CO2↑
凡具备上述条件之一，这类离子反应就能发生。
如果把氯化钠溶液跟硝酸钙溶液混合在一起，它们之间是否发生离子反应呢？
现在，我们来分析一下氯化钠溶液跟硝酸钙溶液混合后溶液里的情况。
2NaCl+2Ca(NO3)2=2NaNO3+CaCl2
2Na++2Cl-+Ca2++2NO3-=2Na++2NO3-+Ca2++2Cl-
从上式可以看出，方程式的等号前后都是同样的四种离子，这四种离子混合后没有起反应而生成沉淀或气体或难电离的物质(如水)，也就是说，没有发生离子反应。
离子反应除上面讲的以离子互换形式进行的复分解反应外，还有其它类型的反应，例如，有离子参加的置换反应，等等。
例1：Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
离子方程式是：Zn+2H+ =Zn2++H2↑
例2：Cl2+2KI=2KCl+I2
离子方程式是：Cl2+2I-=2Cl-+I2
25 氧族元素
氧和硫是氧族元素里具有代表性的元素。
氧族元素tbjx0183_0090_0[1] ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftn1 )里的硒、碲也跟硫一样，都能跟氢生成气态的化合物。它们的氢化物的水溶液都显酸性，在氢化物里，它们都显-2价。
除了氧以外，硫、硒、碲都有二氧化物和三氧化物，在三氧化物里显示出它们的最高化合价：＋6。这些氧化物对应的水化物都是酸。
二氧化物 对应的水化物 三氧化物 对应的水化物
SO2 H2SO3 SO3 H2SO4
SeO2 H2SeO3 SeO3 H2SeO4
TeO2 H2TeO3 TeO3 H2TeO4② ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftn2 )
氧族元素跟大多数金属都能直接化合。
氧族元素性质的相似是由于它们的原子的电子层结构很相似，这族元素的原子的最外电子层都各有6个电子。在化学反应里，氧族元素的原子都容易从其它原子获得2个电子，从而生成-2价的化合物；它们的原子最外电子层的6个或4个电子一般也可以发生偏移，生成+6价或+4价的化合物。
除了上述相似的性质外，这四种元素的单质在物理性质和化学性质方面也有一定的差别。
从表3-1可以看出，氧、硫、硒、碲的单质的物理性质随核电荷数的增大而起着变化。它们的熔点、沸点随着核电荷数的增大而逐渐升高，它们的密度随着核电荷数的增大而逐渐加大。此外，硫不能导电，硒是半导体，而碲却能够导电。
氧、硫、硒、碲的单质的化学性质也随着核电荷数的增加而起变化。这四种单质跟氢气化合的时候，氧气跟氢气的反应最容易，也最剧烈，生成的化合物也最稳定，硫或硒跟氢气只有在较高的温度下才能够化合，而碲通常不能够跟氢气直接化合，生成的化合物也最不稳定。这类元素(除氧外)的含氧酸的酸性一般也是随核电荷数的增加而逐渐减弱。
氧、硫、硒、碲等元素的性质的差异和递变跟它们的原子结构有关。随着核电荷数的增加，这些元素的原子的电子层数增多，原子半径增大(图3-6)。它们的离子都因得到了2个电子，离子半径也比相应的原子半径增大了。例如，硫原子的半径为1.02×10-10m，硫离子的半径为 1.84×10-10m。
由于原子半径的增大超过核电荷数的增加对电子吸引的影响，因此，核对外层电子的引力逐渐减弱，使原子获得电子的能力依次减弱，失去电子的倾向依次增强，也就是说，随着核电荷数的增加，氧、硫、硒、碲等元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
[1] ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftnref1 ) ① 氧族元素里的钋在地壳里是一种非常稀少的元素，在本节中不讨论它的性质。
② ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftnref2 ) 严格地说，碲酸通常以H6TeO6和（H2TeO4）n两种形式存在。
26 硫酸的性质 硫酸根离子的检验
实验目的 1．认识硫酸的特性；2．学习检验硫酸根离子的方法。
实验用品 试管、玻璃棒、酒精灯、玻璃片。
浓硫酸、盐酸、氯化钡溶液、硫酸钠溶液、碳酸钠溶液、铜片。
实验步骤
1．浓硫酸的特性
(1)浓硫酸的稀释 取一试管，往其中注入约 5mL蒸馏水，然后小心地沿试管壁倒入约 1mL浓硫酸。轻轻振荡后，用手触摸试管外壁，有什么感觉？这溶液留作下面实验使用。
(2)浓硫酸的脱水性 用玻璃棒蘸取浓硫酸在纸(下面垫上玻璃片)上写字，观察字迹的变化。
(3)在一试管中加入一小片铜片，并倒入实验(1)制得的稀硫酸3mL，观察有没有反应发生。在酒精灯上加热片刻，有没有反应发生？为什么？
(4)在另一试管中放入一小片铜片，并倒入2mL浓硫酸，在酒精灯上小心加热(注意试管口不要对着任何人)，并用润湿的蓝色石蕊试纸在试管口(注意不要触及试管口)检验所生成的气体。观察有什么现象发生。片刻后，停止加热，待试管中液体冷却后，把这些溶液沿试管壁倒入另一盛有5mL水的试管中，观察溶液的颜色。解释这些现象。
2．硫酸根离子的检验
(1)在盛有稀硫酸溶液的试管里，滴加少量的氯化钡溶液，有什么现象发生？再向该试管中加入少量盐酸，有没有变化？
(2)在2支试管中，分别加入少量硫酸钠溶液和碳酸钠溶液，并分别滴入少量氯化钡溶液，注意观察发生的现象。再向试管中分别加入少量盐酸，看到有什么现象发生？解释这些现象。
写出它们反应的化学方程式和离子方程式。
27 实验·硫酸铜晶体结晶水含量的测定
实验目的 1．学习测定晶体里结晶水含量的方法；2．初步学会使用天平称量的技能。
实验用品 托盘天平(或物理天平)、研钵、玻璃棒、三脚架、泥三角、瓷坩
TOC \o "1-2" \h \z \t "c作者,3" 第一章 卤素 5
1 氯气 6
2 氯化氢 11
3 氧化还原反应 15
4 卤族元素 18
5 实验·化学实验基本操作 24
6 实验·氯、溴、碘的性质 29
7 卤素·内容提要 31
8 单元小结 32
9 重点难点提示 33
10 教材分析 34
第二章 摩尔 反应热 35
11 摩尔 36
12 气体摩尔体积 39
13 物质的量浓度 43
14 反应热 46
15 实验·配制一定物质的量浓度的溶液 48
16 摩尔 反应热·内容提要 49
17 摩尔 反应热·单元小结 51
18 重点难点提示 52
19 教材分析 53
第三章 硫 硫酸 54
20 硫 55
21 硫的氢化物和氧化物 57
22 硫酸的工业制法——接触法 60
23 硫酸硫酸盐 64
24 离子反应离子方程式 69
25 氧族元素 72
26 硫酸的性质 硫酸根离子的检验 74
27 实验·硫酸铜晶体结晶水含量的测定 75
28 硫 硫酸·内容提要 77
29 硫 硫酸·单元小结 79
30 重点难点提示 81
31 教材分析 82
第四章 碱金属 83
32 钠 84
33 钠的化合物 87
34 碱金属元素 89
35 实验·碱金属及其化合物的性质 93
36 碱金属·内容提要 97
37 碱金属·单元小结 98
38 重点难点提示 99
39 教材分析 100
第五章 物质结构 元素周期律 101
40 原子核 102
41 原子核外电子的排布 105
42 元素周期律 109
43 元素周期表 111
44 离子键 117
45 共价键 119
46 离子晶体、分子晶体和原子晶体 124
47 实验·同周期、同主族元素性质的递变 127
48 物质结构 元素周期律·内容提要 128
49 物质结构 元素周期律·单元小结 130
50 教材分析 131
51 重点难点提示 132
第六章 氮族元素 133
52 氮 气 135
53 氨 铵盐 138
54 硝酸 143
55 氧化还原反应方程式的配平 147
56 磷 磷酸 149
57 实验·氨的制取和性质 铵离子的检验 152
58 实验·硝酸的性质 154
59 实验·实验习题 155
60 氮和磷·内容提要 156
61 氮和磷·单元小结 159
62 重点难点提示 160
63 教材分析 195
第一章 卤素 ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Special / Subject / GZHX / DGJC / G1 / D1 / )
在初中化学里我们知道氟原子和氯原子的最外电子层都有7个电子。在一百多种元素里，还有溴、碘、砹三种元素的原子结构跟氟和氯相似，在最外层都有7个电子，氟、氯、溴、碘、砹具有相似的化学性质，成为一族，称为卤族元素，简称卤素。砹在自然界里含量很少。在这章里，重点学习氯，并在认识氯的基础上，学习氟、溴、碘等。
1 氯气
一、氯气的性质
氯气（Cl2）的分子是由两个氯原子[1] ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftn1 )构成的双原子分子（图1-1）。在通常情况下，氯气呈黄绿色，压强为1.01×105Pa② ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftn2 )时，冷却到-34.6℃，变成液氯。液氯继续冷却到-101℃，变成固态氯。
氯气有毒，有剧烈的刺激性，吸入少量氯气会使鼻和喉头的粘膜受到刺激，引起胸部疼痛和咳嗽；吸入大量氯气会中毒致死。实验室里，闻氯气的时候，必须十分小心，应该用手轻轻地在瓶口扇动，仅使极少量的氯气飘进鼻孔（图1-2）。当闻其它气体的气味时，也应采取这种方法。
氯原子的最外电子层有7个电子，因而在化学反应中容易结合1个电子，使最外电子层达到8个电子的稳定结构。氯气的化学性质很活泼，它是一种活泼的非金属。
1．氯气跟金属的反应
[实验1-1]取黄豆粒大的一块钠，擦去表面的煤油，放在铺上石棉或细沙的燃烧匙里加热，等钠刚开始燃烧，就立刻连匙带钠伸进盛氯气的集气瓶里（图1－3），观察发生的现象。
钠在氯气里剧烈燃烧，并生成白色的氯化钠晶体。这个反应的化学方程式是：
氯气不但能跟钠等活泼金属直接化合，而且还能跟铜等不活泼的金属起反应。
[实验1-2]把一束细铜丝灼热后，立刻放进盛有氯气的集气瓶里（图1－4），观察发生的现象。把少量的水注入集气瓶里，用毛玻璃片把瓶口盖住，振荡。观察溶液的颜色。
可以看到红热的铜丝在氯气里燃烧起来，集气瓶里充满棕黄色的烟，这是氯化铜晶体颗粒。这个反应可以用化学方程式表示如下：
氯化铜溶解在水里，成为绿色的氯化铜溶液。溶液浓度不同时，颜色略有不同。
2．氯气跟非金属的反应
在初中化学里，我们曾做过氢气在空气中燃烧的实验，氢气还可以在氯气中燃烧。
[实验1－3]如图1－5所示，先在空气中点燃氢气，然后把导管伸入盛有氯气的集气瓶中，观察氢气在氯气中燃烧时的现象。
氢气在氯气中燃烧，发出苍白色的火焰，同时产生大量的热。燃烧后生成的气体是氯化氢气体。它在空气里易跟水蒸气结合呈现雾状。这个反应可以用化学方程式表示如下：
氯化氢溶解于水即得盐酸。
事实上，光照也能使氢气和氯气的混合气体发生反应。
[实验1－4]把新收集的一瓶氯气和一瓶氢气（氢气和氯气可以分别收集在透明或半透明的塑料制的集气瓶里），口对口地对着，抽去瓶口间的玻璃片，上下颠倒几次，使氯气和氢气充分混合。拿一瓶氯、氢混合气体做实验，用塑料片盖好，在离瓶约10cm处点燃镁条，当发生的强光照射混合气体时，可以观察到瓶里的氯气跟氢气因迅速化合而发生的爆炸，把塑料片向上弹起（图1－6）。
这样氯气和氢气的混合气体反应后，也生成氯化氢气体。
[实验1－5]把红磷放在燃烧匙里，点燃后插入盛有氯气的集气瓶里（图1－7）。观察发生的现象。
点燃的磷在氯气里继续燃烧。氯气跟磷起反应，生成三氯化磷和五氯化磷。出现的白色烟雾是三氯化磷和五氯化磷的混合物。
PCl3＋Cl2====PCl5
五氯化磷
三氯化磷是无色液体，是重要的化工原料，可用来制造许多磷的化合物，如敌百虫等多种农药。
从上面钠、铜、氢气、磷等物质在氯气中燃烧的反应可以看出，燃烧不一定要有氧气参加。任何发热发光的剧烈的化学反应，都可以叫做燃烧。
3．氯气跟水的反应
氯气溶解于水，在常温下，1体积的水能够溶解约2体积的氯气。氯气的水溶液叫做氯水。溶解的氯气能够跟水起反应，生成盐酸和次氯酸（HClO）。
Cl2＋H2O====HCl＋HClO
次氯酸
[实验1－6]当日光照射到如图1－8盛有氯水的装置时，观察发生的现象。
不久就可以看到有气泡逸出，因为次氯酸不稳定，容易分解，放出氧气。当氯水受日光照射时，次氯酸的分解加速了。
次氯酸是一种强氧化剂，能杀死水里的病菌，所以自来水常用氯气（1L水里约通入0.002g氯气）来杀菌消毒。次氯酸能使染料和有机色质褪色，可用作漂白剂。
[实验1-7]取干燥的和湿润的有色布条各一条，放在图1－9所示的装置里，观察发生的现象。
可以看到湿润的布条褪了色，干燥的布条却没有褪色。可见起漂白作用的是次氯酸。
4．氯气跟碱的反应
氯气跟碱溶液起反应，生成次氯酸盐和金属氯化物。因为次氯酸盐比次氯酸稳定，容易保存。工业上就用氯气和消石灰制成漂白粉。制漂白粉的反应可以用化学方程式简单表示如下：
2Ca（OH）2＋2Cl2=Ca（ClO）2＋CaCl2＋2H2O
次氯酸钙 氯化钙
漂白粉是次氯酸钙和氯化钙的混合物，它的有效成分是次氯酸钙。用漂白粉漂白的时候，次氯酸钙跟稀酸或空气里的二氧化碳和水蒸气反应，生成次氯酸。
Ca（ClO）2＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO
二、氯气的用途
氯气除用于消毒、制造盐酸和漂白粉外，还用于制造多种农药，制造氯仿等有机溶剂，所以氯气是一种重要的化工原料。
三、氯气的实验室制法
在实验室里，氯气可以用浓盐酸跟二氧化锰起反应来制取。
[实验1-8]像图1－10所示那样把装置连接好，检查气密性。在烧瓶里加入少量二氧化锰粉末，从分液漏斗慢慢地注入密度为1.19g／cm3的浓盐酸。缓缓加热，使反应加速，氯气就均匀地放出。用向上排空气法收集氯气，多余的氯气用氢氧化钠溶液吸收。
这个反应可以用化学方程式表示如下：
[1] ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftnref1 ) ①氯原子很小，它的原子半径，即氯分子中两个原子核间距离的一半，是0.99×10-10m。
② ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftnref2 ) 按照中华人民共和国国家标准GB 3100～3102—93《量和单位》的规定，应为101 325Pa，在这里暂用1.01×105Pa的近似值。
2 氯化氢
一、氯化氢
[实验1－9]把少量食盐放在烧瓶里（图1－11）。通过分液漏斗注入浓硫酸，同时加热。把氯化氢收集在干燥的集气瓶里。余下的氯化氢可用水吸收。
食盐跟浓硫酸起反应，不加热或稍微加热，就生成硫酸氢钠和氯化氢。
NaCl＋H2SO4（浓）=NaHSO4＋HCl↑
硫酸氢钠
在500～600℃的条件下，继续起反应而生成硫酸钠和氯化氢。
总的化学方程式可以表示如下：
氯化氢是没有颜色而有刺激性气味的气体。它易溶于水，在0℃时，1体积的水大约能溶解500体积的氯化氢。
[讨论]试比较图1－10和图1－11所示的装置有哪些不同，为什么？
观察实验1－8和实验1－9的实验装置，可以发现用来吸收多余气体的装置不同。为什么在吸收多余的氯化氢时，导管不直接插入水中呢？这是由于氯化氢在水中的溶解度很大，导管直接插入水中时，由于氯化氢的溶解，导管内压强减小，水会倒吸入导管继而倒吸入集气瓶中。在水面倒扣一个漏斗，既可以使氯化氢被充分吸收，又不会发生倒吸现象。
下面的实验，形象地说明了氯化氢极易溶解于水的性质。
[实验1－10]在干燥的圆底烧瓶里装满氯化氢，用带有玻璃管和滴管（滴管里预先吸入水）的塞子塞紧瓶口。立即倒置烧瓶，使玻璃管放进盛着石蕊溶液的烧杯里。挤压滴管的胶头，使少量水进入烧瓶。烧杯里的溶液即由玻璃管喷入烧瓶，形成美丽的喷泉（图1－12）。
二、盐酸和金属氯化物
氯化氢的水溶液呈酸性，叫做氢氯酸，习惯上叫盐酸。我们在初中化学里已经学过盐酸的性质，它能够使酸碱指示剂变色，能够跟金属活动性顺序中氢以前的金属起置换反应，能够跟碱起中和反应，能够跟盐起复分解反应。它跟金属、碱或盐的反应里，都生成金属氯化物。
金属氯化物在自然界里分布很广，也广泛地应用于日常生活中和工农业生产上。重要的金属氯化物有氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化锌等。
我们已经知道，盐酸跟硝酸银溶液反应，可以生成不溶于稀硝酸的氯化银沉淀。这一反应可用于检验盐酸。事实上，这一反应也可用于检验氯化钠、氯化钾等可溶性氯化物。
[实验1－11]在分别盛着稀盐酸、氯化钠、氯化钾溶液的试管里，各滴入几滴硝酸银溶液，观察发生什么现象。再滴入几滴稀硝酸，有什么变化？
可以看到三种溶液中都出现了白色沉淀。这种白色的氯化银沉淀，不溶于稀硝酸。
HCl＋AgNO3＝AgCl↓＋HNO3
NaCl＋AgNO3＝AgCl↓＋NaNO3
KCl＋AgNO3＝AgCl↓＋KNO3
三、反应物中有一种过量时的计算
在化学反应中，反应物之间是按化学方程式所确定的质量比进行反应的。如某反应中两种反应物的量都已给出，则应先通过计算判断两种反应物是否恰好完全反应，如不是恰好完全反应，应判断哪种反应物有剩余。然后，根据没有过剩的（即完全消耗掉的）那种反应物的量来进行计算。
[例题] 2.5g碳酸钙跟10mL20％的盐酸（密度为1.1g／cm3）充分反应后，可制得二氧化碳多少克？哪一种反应物剩余？剩余多少克？
[解] 10mL20％盐酸中含氯化氢的质量为：
10cm3×1.1g／cm3×20％=2.2g
设跟2.2g氯化氢完全反应需碳酸钙的质量为x。
2HCl＋CaCO3=CaCl2＋H2O＋CO2↑
73 100
2.2g x
所需的碳酸钙比反应物中的碳酸钙多3g-2.5g=0.5g，说明反应物中氯化氢是过量的。因此，应根据碳酸钙的量来进行计算。
设跟2.5g碳酸钙完全反应的氯化氢的质量为y，生成二氧化碳的质量为z。
2HCl＋CaCO3＝CaCl2＋H2O＋CO2↑
73 100 44
y 2.5g z
剩余氯化氢2.2g-1.8g=0.4g
答：可制得二氧化碳1.1g；反应物中氯化氢剩余0.4g。
3 氧化还原反应
我们在初中化学里，已经学习过氧化反应和还原反应。例如，在氢气还原氧化铜的反应中，氧化铜失去氧发生还原反应，氢气得到氧发生氧化反应。这两个截然相反的过程是在一个反应中同时发生的。因为在这一类反应里，有一种物质跟氧化合，必然同时有另一种物质中的氧被夺去。也就是说，有一种物质被氧化，必然有另一种物质被还原。像这样一种物质被氧化，另一种物质被还原的反应，叫做氧化还原反应。氢气使氧化铜还原的反应就是氧化还原反应。在这个反应中，氧化铜是氧化剂，氢气是还原剂，这是从得氧失氧的角度来分析氧化还原反应。
现在，再从元素化合价升降的角度来分析这个反应。
从上面的化学方程式里可以看出，氧化铜中铜的化合价由+2价变成了铜单质中的0价，铜的化合价降低了，我们说氧化铜被还原了。同时氢元素的化合价由0价变成了水中的+1价，氢的化合价升高了，我们说氢气被氧化了。
用化合价升降的观点来分析大量的氧化还原反应可以得出以下的认识：
物质所含元素化合价升高的反应就是氧化反应，物质所含元素化合价降低的反应就是还原反应。凡有元素化合价升降的化学反应就是氧化还原反应。所含元素化合价升高的物质是还原剂，所含元素化合价降低的物质是氧化剂。
用化合价升降的观点不仅能分析像氧化铜跟氢气这类有失氧和得氧关系的反应，还能分析一些没有失氧和得氧关系而发生元素化合价升降的反应。让我们来分析钠跟氯气的反应。
钠从0价升高到+1价，钠单质被氧化了；氯从0价降低到-1价，氯气被还原了。这个反应尽管没有失氧和得氧关系，但发生元素化合价的升降，因此也是氧化还原反应。在反应中钠是还原剂，而氯气是氧化剂。
为了进一步认识氧化还原反应的本质，我们再从电子得失的角度来分析钠跟氯气的反应。
钠原子的最外电子层有1个电子，氯原子的最外电子层有7个电子，当钠跟氯反应时，钠原子失去1个电子，成为钠离子。氯原子得到1个电子，成为氯离子。在这个反应中，发生了电子的转移。在下面的化学方程式里，用“e”表示电子，并用箭头表明同一元素的原子得到或失去电子的情况。
我们知道，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失电子的数目。由于电子带有负电荷，失去电子的原子就带有正电，这种元素的化合价是正价。得到电子的原子带有负电，这种元素的化合价是负价。在钠和氯气的反应过程里，钠失去1个电子，化合价从0价升高到+1价；氯得到1个电子，化合价从0价降到-1价。化合价升高是由于失去电子，升高的价数就是失去的电子数。化合价降低是由于得到电子，降低的价数也就是得到的电子数。在这类反应中，元素化合价的升或降就是由于它们的原子失去或得到电子的缘故。这样我们可以说：
物质失去电子的反应就是氧化反应，物质得到电子的反应就是还原反应。得到电子的物质是氧化剂，失去电子的物质是还原剂。
在化学方程式里，除了可以用箭头表明反应前后同一元素的原子得到或失去电子的情况外，还可以用箭头表示不同种元素的原子间得到和失去电子的情况。
但是，也有一些反应，如氯气跟氢气的反应，生成的氯化氢是共价化合物，分子里共用的电子对是偏向于氯原子而偏离于氢原子的，即在电子转移过程里，哪一种元素的原子都没有完全失去或完全得到电子，它们之间只有共用电子对的偏移。这样的反应也属于氧化还原反应。在氯气跟氢气的反应里，生成了氯化氢，共用电子对偏向于氯原子，氯元素的化合价从0价降到-1价，发生了还原反应，氯气是氧化剂；共用电子对偏离于氢原子，氢元素的化合价从0价升到+1价，发生了氧化反应，氢气是还原剂。
氧化还原反应里，电子转移（得失或偏移）和化合价升降的关系可以表示如图1－13。
图1－13氧化还原反应中电子得失、化合价变化的关系简图
根据以上分析，可以说，凡是没有电子转移，也就是没有化合价升降的反应，就不属于氧化还原反应。
在工农业生产、科学技术和日常生活里，我们经常会碰到许多氧化还原反应。所以氧化还原反应是很重要的一类化学反应。
4 卤族元素
我们已经学过氯的单质和化合物，现在学习氟、溴、碘等元素。跟氯元素相比较，它们在性质上，哪些是相似的，哪些是有所不同的？
一、卤素的原子结构和它们的单质的物理性质
卤素在自然界里都以化合态（化合物的形态）存在，它们的单质可由人工制得。卤素的单质都是双原子的分子。表1－1列出了各元素的原子结构和单质的物理性质。
从表1－1可以看出，氟、氯、溴、碘的原子的最外电子层的电子数是相同的，都是7个电子，但电子层数不同。因此，它们的原子半径都随着电子层数的增多而增大（图1－14）。它们的离子都因得到了1个电子，离子半径① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftn1 )比相应的原子半径增大了，例如，氯原子的半径为0.99×10-10m，氯离子的半径为1.81×10-10m。
从表1－1还可以看出，卤素的物理性质有较大的差别。如在常温，氟、氯是气体，溴是液体，碘是固体。它们的沸点、熔点都逐渐升高。颜色由淡黄绿色到紫黑色，逐渐转深。
[实验1－12]观察溴的颜色、状态。
由于液态溴容易挥发成溴蒸气，因此，常常在盛溴的试剂瓶里加一些水来防止溴挥发。观察盛溴的试剂瓶，下层深红棕色液体为溴，上层橙色溶液为溴水，在溴水上部的空间充满红棕色的溴蒸气。
[实验1－13]观察碘的颜色、状态和光泽。把少量的碘晶体放在烧杯里，烧杯上放盛冷水的烧瓶，稍稍加热（图1－15）。观察发生的现象。
可以观察到，碘在常压下加热，不经过熔化就直接变成紫色蒸气，蒸气遇冷，重新凝成固体（图1－15）。这种固态物质不经过转变成液态而直接变成气态的现象叫做升华。
[实验1－14]用滴管吸取1～2滴溴注入盛水的试管里，振荡，水的颜色显橙色（图1－16，Ⅰ）。再注入少量无色汽油（或苯或四氯化碳）（图1－16，Ⅱ），用力振荡，静置一会儿。观察油层和水溶液的颜色。
[实验1－15]把水、酒精各约3mL分别注入2支试管，并各投入少量的碘的晶体，振荡。比较碘在两种液体里的溶解性。把碘的水溶液注入另一空试管，再注入少量无色汽油（或苯或四氯化碳），振荡，静置一会儿，观察油层和水溶液的颜色。
可以观察到溴和碘都比较容易溶解于汽油、苯、四氯化碳、酒精等有机溶剂中。医疗上用的碘酒，就是碘的酒精溶液。
二、卤素的单质的化学性质
我们知道，氯的化学性质很活泼，它的原子的最外电子层是7个电子，在化学反应中容易得到1个电子而成为8个电子的稳定结构。氟、溴、碘的原子的最外电子层也都是7个电子，因而它们的化学性质跟氯有很大的相似性。
1．卤素都能跟金属起反应生成金属卤化物
氟、溴、碘都能像氯一样跟钠等金属起反应。自然界里，也存在着许多种的金属跟卤素的化合物，如氟化钙、氯化钠、氯化镁、溴化钾、碘化钾等等卤化物。
2．卤素都能跟氢气起反应，生成卤化氢
氟的性质比氯更活泼，氟气跟氢气的反应不需光照，在暗处就能剧烈化合，并发生爆炸。
H2＋F2＝2HF
氟化氢
溴的性质不如氯活泼，溴跟氢气的反应在达到500℃时即较慢地进行。
H2＋Br2＝2HBr
溴化氢
碘的性质比溴更不活泼，碘跟氢气的反应在不断加热条件下缓慢地进行，生成的碘化氢很不稳定，同时发生分解。
卤素也能跟磷等非金属起反应。
3．卤素跟水的反应
氟遇水发生剧烈的反应，生成氟化氢和氧气。溴跟水的反应比氯气跟水的反应更弱一些，碘跟水只有很微弱的反应。
4．卤素各单质的活动性比较
[实验1－16]把少量新制的饱和氯水分别注入盛着溴化钠溶液和碘化钾溶液的2支试管里，用力振荡后，再注入少量无色汽油（或四氯化碳）。振荡。观察油层和溶液颜色的变化。
[实验1－17]把少量溴水注入盛着碘化钾溶液的试管里，用力振荡。观察溶液颜色的变化。
溶液颜色的变化，说明氯可以把溴或碘从它们的化合物里置换出来，溴可以把碘从它的化合物中置换出来。
2NaBr＋Cl2＝2NaCl＋Br2
2KI＋Cl2＝2KCl＋I2
2KI＋Br2＝2KBr＋I2
由此可以证明，氯、溴、碘这三种元素里，氯比溴活泼，溴又比碘活泼。科学实验证明，氟的性质比氯、溴、碘更活泼，能把氯等从它们的卤化物中置换出来。
氟的性质特别活泼，它甚至还能够跟稀有气体中的氙、氪等起反应，生成氙和氪的氟化物① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftn2 )：XeF2、XeF4、XeF6、KrF2等。它们在常温下都是白色固体。
5．碘跟淀粉的反应
[实验1－18]在试管里注入少量淀粉溶液，滴入几滴碘水，溶液显示出特殊的蓝色。
碘遇淀粉变蓝色。利用碘的这个特性，可以鉴定碘的存在。
从卤素的化学性质可以看出，它们有很多相似的地方，但也有差别（见表1－2）。卤素的原子，最外电子层都有7个电子，结合外来电子的能力很强，所以卤素是活泼的非金属元素。卤素容易得到电子而被还原，它们本身是强氧化剂。但是，氟、氯、溴、碘各原子的核电荷数不同、核外电子层数不同，原子的大小也都不同，各原子核对外层电子的引力也有所不同。原子的大小对非金属的活动性有很密切的关系。氟的原子较小，外层电子受到核的引力很强，它得到电子的能力也很强，单质的非金属性最活泼，所以合成的氟化氢最稳定，合成的时候反应最剧烈。碘的原子较大，最外层电子受到核的引力较弱，它得到电子的能力也较弱，非金属性也较弱，生成的碘化氢不稳定，合成的时候要吸热。氯和溴的非金属性是介乎其间的，氯比溴又活泼一些。总的看来，卤素是活泼的非金属元素，它们的活动性又随着核电荷数的增加、原子半径的增大而减弱。
三、卤素的几种化合物
1．氟化氢
氟化氢易溶于水。氟化氢也像氯化氢那样，在空气里呈现白雾。氟化氢有剧毒。
氟化氢用于雕刻玻璃，用于制造塑料、橡胶、药品等，用于制备单质氟。氟用于提炼铀。氟化氢还用于制备氟化钠等氟化物。氟化钠是一种用来杀灭地下害虫的农药。
2．溴化银和碘化银
[实验1－19]把少量硝酸银溶液分别滴入盛着溴化钠溶液和碘化钾溶液的2支试管。在盛溴化钠溶液的试管里有浅黄色的溴化银沉淀生成，在盛碘化钾溶液的试管里有黄色的碘化银沉淀生成。在2支试管里各加入少量稀硝酸，生成的溴化银、碘化银沉淀都不溶解。
NaBr＋AgNO3＝AgBr↓＋NaNO3
溴化银
KI＋AgNO3＝AgI↓＋KNO3
碘化银
溴化银和碘化银都有感光性，在光的照射下会起分解反应。例如：
照相用的感光片，就是在暗室里用溴化银的明胶凝胶，均匀地涂在胶卷或玻璃片上制成的。照相时利用溴化银有感光性的原理，使底片感光后，再用还原剂（显影剂）和定影剂处理，得到明暗程度跟实物相反的底片。使感光片通过底片曝光，再经显影和定影，就得到明暗程度跟实物一致的照片。
碘化银可用于人工降雨。使用小火箭、高射炮等工具把磨成很细粉末的碘化银发射到几千米的高空，使空气里的水蒸气凝聚成雨。
[讨论]氟、氯、溴、碘在性质上有哪些相似处和不同点？试从它们的原子结构来进行解释。
5 实验·化学实验基本操作
一、试纸的使用
在化学实验中，除使用液体指示剂以外，还可以用试纸来检验一些溶液的性质或判断某些物质是不是存在。把滤纸用某些溶液浸泡后，晾干就制得试纸。使用试纸来检验物质非常方便，操作也很简单。
试纸的种类很多，在中学化学实验室里常用的有红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸、pH试纸和淀粉碘化钾试纸等。
红色石蕊试纸遇到碱溶液时变成蓝色。蓝色石蕊试纸遇到酸溶液时变成红色。它们可以用来定性地判断溶液的碱性或酸性。pH试纸用以粗略地检验溶液的酸碱性的强弱，它的准确程度比石蕊试纸高，因此，应用范围也较广泛。pH试纸变色后，可用标准比色卡来确定溶液的pH值。淀粉碘化钾试纸用以定性地检验氧化性物质的存在，如氯水、溴水等。当有氧化性物质存在时，碘化钾中的碘离子被氧化成碘，遇到试纸中的淀粉，显示出蓝色。
在使用试纸检验溶液的性质时，一般先把一小块试纸放在表面皿或玻璃片上，用沾有待测溶液的玻璃棒点试纸的中部，试纸就会被润湿，观察是否改变颜色，由此可以判断溶液的性质。
在使用试纸检验气体的性质时，一般先用蒸馏水把试纸润湿，粘在玻璃棒的一端，用玻璃棒把试纸放到盛有待测气体的试管口附近(注意不要接触溶液)。观察试纸是否改变颜色，可以判断气体的性质。
使用试纸时要注意节约，应将试纸剪成小块，每次用一块。还应该注意，取出试纸以后，应将盛放试纸的容器盖严，以免被实验室中的一些气体沾污。
学生练习
练习试纸的使用方法。
二、托盘天平的使用
托盘天平(图1)是常用的称重器具，用于精确度不高的称量，一般能称准到0.1g(有的是0.2g)。在初中化学课本的“化学实验基本操作”中已介绍过它的使用方法。
学生练习
1．称一个小烧杯的质量。烧杯应放在托盘天平的左盘还是右盘？为什么？
2．称取2g食盐。在托盘天平的两盘各放一张同样的纸，为什么？注意当食盐的称取量只缺很少时，左手拿药匙，用右手轻拍左手手腕，小心振动药匙加足药量。
三、容量瓶的使用
容量瓶是配制准确浓度溶液的仪器。容量瓶是细颈、梨形的平底玻璃瓶(图2)。瓶口配有磨口玻璃塞或塑料塞，它的颈部刻有标线，瓶上标有温度和容量。常用的容量瓶有50mL、100mL、250mL、1000mL等几种。
容量瓶的使用方法
1．使用容量瓶前检查它是否漏水 方法如下：往瓶内加水，塞好瓶塞，用食指顶住瓶塞，另一只手托住瓶底，把瓶倒立过来，观察瓶塞周围是否有水漏出(图3)。如果不漏水，把瓶塞旋转180°后塞紧，仍把瓶倒立过来，再检验是否漏水，经检查不漏水的容量瓶才能使用。
2．配制溶液
(1)如果试样是固体，把称好的试样溶解在烧杯里；如果试样是液体，需用移液管或量筒量取移入烧杯里，然后再加少量蒸馏水，用玻璃棒搅动，使它混合均匀。
(2)把溶液从烧杯移到容量瓶里(图4)，并多次洗涤烧杯，把洗涤液也移入容量瓶，以保证溶质全部转移到容量瓶里。缓慢地加入蒸馏水，到接近标线2～3cm处，用滴管滴加蒸馏水到标线(小心操作，切勿超过标线)。
(3)盖好瓶塞，用食指顶住瓶塞，用另一只手的手指托住瓶底，把容量瓶倒转和摇动多次，使溶液混合均匀。
学生练习
练习容量瓶的使用方法(可以用水代替溶液)。
四、萃取和分液操作
1．萃取 利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从它与另一溶剂所组成的溶液里提取出来的方法，叫做萃取。萃取在生产和科学实验上用途很广。
2．分液 分液是把两种不相混溶的液体分开的操作，使用的仪器是分液漏斗。分液漏斗有圆筒形、圆球形和圆锥形(图5)等几种，容积有50mL、100mL、250mL等几种。萃取和分液有时可结合进行。
3．操作方法(萃取和分液结合进行)
(1)在溶液中加入萃取剂，用右手压住分液漏斗口部，左手握住活塞部分，把分液漏斗倒转过来用力振荡，放气(图6)。
(2)把分液漏斗放在铁架台上(图7)，静置片刻。
(3)把分液漏斗上的玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗口上的小孔，使漏斗内外空气相通，以保证漏斗里的液体能够流出。
(4)待溶液分层后打开活塞，使下层液体慢慢流出。注意不要使上层液体流出。上层液体要从分液漏斗上口倒出。
学生练习
用量筒取 10mL碘的饱和水溶液，倒入分液漏斗，然后注入 5mL煤油，振荡后，静置一会儿，溶液分成两层，下层是水层，上层是煤油层。打开活塞，用小烧杯盛接下层液体。把上层液体倒入指定容器回收。
6 实验·氯、溴、碘的性质
实验目的 1．认识氯、溴和碘以及卤化物的反应；2．认识卤素间的置换反应；3．学习萃取和分液的操作方法。
实验用品 试管、胶头滴管、分液漏斗、烧杯、量筒、玻璃棒、淀粉碘化钾试纸、淀粉试纸① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftn1 )。
氯化钠、溴化钠、碘化钾、氯水、溴水、碘水、淀粉溶液、硝酸银溶液、稀硝酸、四氯化碳。
实验步骤
1．氯水的颜色、气味 观察氯水的颜色，把贮氯水的瓶的瓶盖打开，小心地按正确操作闻氯气的气味，然后立即把瓶盖盖好。
2．碘跟淀粉的反应 在2支试管里，各加入淀粉溶液，然后向其中的一支试管里加2～3滴碘水，向另一支试管里加2～3滴碘化钾溶液。观察到了什么现象？解释发生这种现象的原因。
3．氯、溴、碘之间的置换反应
(1)用蒸馏水润湿一小块淀粉碘化钾试纸，把它粘在玻璃棒上，伸到贮氯水的瓶口附近，打开瓶盖，观察试纸是否改变颜色。
(2)混合少量碘化钾溶液和淀粉溶液，分装在2支试管里，向一支试管里加入氯水，向另一支试管里加入溴水。各有什么现象发生？解释所发生的现象。写出反应的化学方程式。
(3)在2支试管里分别加入溴化钠溶液，然后向其中一支试管里加氯水，一支试管里加碘水。各有什么现象发生？解释并写出有关反应的化学方程式。
4．金属卤化物跟硝酸银的反应 取3支试管，分别注入少量氯化钠溶液、溴化钠溶液、碘化钾溶液，然后在每支试管里各加入2～3滴硝酸银溶液。再分别向每支试管里加入少量稀硝酸。观察发生的现象，加以解释，写出有关反应的化学方程式。
5．萃取
(1)在试管里加入1滴溴水，再加5滴四氯化碳，振荡试管，静置后，观察水层和四氯化碳层颜色的变化。
(2)用量筒取10mL碘水，用淀粉试纸试验。把碘水倒入分液漏斗，然后再加3mL四氯化碳，振荡，静置后分液，用小烧杯接四氯化碳溶液，回收。再用淀粉试纸试验萃取后的碘水，和没萃取前的碘水比较① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftn2 )。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftnref1 ) 把滤纸用淀粉溶液浸泡，晾干就是淀粉试纸。这里也可以用淀粉碘化钾试纸。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D1 / " \l "_ftnref2 ) 如果淀粉试纸仍然变蓝，可以再萃取一次。
7 卤素·内容提要
一、卤族元素
卤族是一族非金属元素，它们的原子结构的共同特点是最外电子层都有7个电子，在化学反应中容易得到电子；差别之处是核电荷数不同，电子层数不同，原子半径也不同，由此形成了卤族元素既基本相似又有着一些差别的性质。它们的化学性质主要是强的非金属性，它们的单质都是强氧化剂。卤素中氟原子很小，非金属性很强。氯、溴、碘随着原子的增大而非金属性减弱。
二、氧化还原反应
物质失去电子（元素化合价升高）的反应是氧化反应；物质得到电子（元素化合价降低）的反应是还原反应。失去电子的物质（所含元素化合价升高的物质）是还原剂；得到电子的物质（所含元素化合价降低的物质）是氧化剂。氧化反应和还原反应必然同时发生。
8 单元小结
1．卤族元素
卤族元素的原子最外电子层上都有7个电子，性质十分相似。其中氯元素是典型代表。掌握了氯气及其化合物的性质，也就可以知道卤族元素的一些共性。现将氯气及其化合物与溴及部分化合物的相互转化关系列表如下
由于卤族元素原子核外电子层数不同，其性质也存在差异。它们呈现有规律性的变化，按核电荷增加的顺序，电子层数增多，原子半径增大，元素的非金属性减弱。
2．氧化还原反应
一般地讲，物质失去电子的反应就是氧化反应，物质得到电子的反应就是还原反应。由于某物质失去电子，必然有另一物质得到电子。所以完整地讲，应是氧化还原反应。
在某些通过共用电子对构成的共价化合物中，共用电子对会偏向于吸引电子能力较强的某种原子，这就意味着它部分得到电子，共用电子对偏离的那个原子意味着部分失去电子。
这样，概括地讲，凡是有电子转(指得、失)移(指电子对偏移)的化学反应称为氧化还原反应，其特征是有化合价升降变化，一般可表示如下：
9 重点难点提示
1．氯气的物理性质和化学性质(颜色，强氧化性，与水反应，与碱反应，漂白性及消毒)
2．氯气的实验室制法
3．氯化氢气体的物理性质(极易溶于水)
4．氯化氢气体的实验室制法。
5．卤素单质、化合物结构、性质的递变规律及原因。
6．化学与社会(氯气的毒性与防护，自来水消毒问题、漂白粉的用途及使用方法、 碘酒、碘盐、含氟牙膏等)。
7．实验操作(实践)能力(试纸的制作与使用方法，托盘天平的使用方法，萃取分液操作、卤素的检验方法等)。
8．计算技能(给出两个量，判断哪个量是不足量)。
9．体验高中化学中元素及其化合物知识的学习方法。
10 教材分析
在中学化学课本里，本章教材是系统地研究元素及其化合物知识的开始。卤素是最典型的非金属元素，通过对这些元素的学习，就会了解非金属元素的一般特征，懂得怎样判断非金属性的强弱，从而进一步认识非金属的概念。同时，通过对卤素及其化合物性质变化规律的讲述，也为学生今后学习元素周期律打下基础。
本章共分四节，包括两部分内容：第一部分为卤族元素，它是本章的主要内容；第二部分为氧化还原反应，是本章的难点。在卤族元素部分里，以氯为重点，首先详细介绍氯及其化合物，然后运用对比的方法研究氟、溴、碘等元素，概括它们原子结构的相似性和差异性以及它们在性质上的相似性和递变性。在氧化还原反应的部分里，主要介绍用化合价变化和电子转移的观点来认识氧化还原反应，并理解氧化、还原、氧化剂、还原剂等概念的实质。
本章重点：氯气和氯化氢的性质、用途和实验室制法；氧化还原反应。
本章难点：氧化还原反应。
第二章 摩尔 反应热 ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Special / Subject / GZHX / DGJC / G1 / D2 / )
摩尔是国际单位制的一种基本单位，它表示物质的量。摩尔这个单位不但应用在化学方面，而且广泛应用于其它科学研究和工农业生产等方面，用于定量地研究物质及其变化。
反应热表示化学反应中物质变化跟热能变化的关系。研究反应热对能源的开发利用、化工生产中的热能利用以及科技研究有重要意义。反应热通常是以摩尔为单位的物质在反应时热量变化的多少来衡量的。
11 摩尔
一、摩尔
我们在初中化学里，学习过原子、分子、离子等构成物质的微粒，知道单个这样的微粒是肉眼看不见的，也是难于称量的。但是，在实验室里取用的物质，不论是单质还是化合物，都是可以称量的。生产上，物质的用量当然更大，常以吨计。物质之间的反应，既是按照一定个数、肉眼看不见的原子、分子或离子来进行，而实际上又是以可称量的物质进行反应。所以，很需要把微粒跟可称量的物质联系起来。
怎样联系起来呢？就是要建立一种物质的量的基本单位，这个单位是含有同数的原子、分子、离子等等的集体。科学上，已经建立把微粒跟微粒集体联系起来的单位。那么，采取多大的集体作为物质的量的单位呢？
近年来，科学上应用12g12C(即0.012kg12C)来衡量碳原子集体。12C就是原子核里有6个质子和6个中子的碳原子。12g12C含有的碳原子数就是阿伏加德罗[1] ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftn1 )常数。阿伏加德罗常数经过实验已测得比较精确的数值。在这里，采用6.02×1023这个非常近似的数值。
摩尔是表示物质的量的单位，每摩尔物质含有阿伏加德罗常数个微粒。摩尔简称摩，符号mol。例如：
1mol碳原子含有6.02×1023个碳原子，
1mol氢原子含有6.02×1023个氢原子，
1mol氧分子含有6.02×1023个氧分子，
1mol水分子含有6.02×1023个水分子，
1mol二氧化碳分子含有6.02×1023个二氧化碳分子，
1mol氢离子含有6.02×1023个氢离子，
1mol氢氧根离子含有6.02×1023个氢氧根离子。
阿伏加德罗常数是很大的数值，但摩尔作为物质的量的单位应用极为方便。因为1mol12C的质量是12g，即为6.02×1023个碳原子的质量。由此，我们可以推算1mol任何原子的质量。
一种元素的相对原子质量(原子量)① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftn2 )是以12C的质量的1/12作为标准，其它元素原子的质量跟它相比较所得的数值，如氧的原子量是16，氢的原子量是1，铁的原子量是55.85，等等。1个碳原子的质量跟1个氧原子的质量之比是12∶16。1mol碳原子跟1mol氧原子所含有的原子数相同，都是6.02×1023。1mol碳原子是12g，那么1mol氧原子就是16g。同理，1mol任何原子的质量就是以克为单位，数值上等于该种原子的原子量。由此我们可以直接推知：
氢的原子量是1，1mol氢原子的质量是1g，
铁的原子量是55.85，1mol铁原子的质量是55.85g。
我们既然可以推算1mol任何原子的质量，同样地也可以推知，1mol任何分子的质量，就是以克为单位，数值上等于该种分子的式量。
氢气的式量是2，1mol氢气分子的质量是2g，
氧气的式量是32，1mol氧气分子的质量是32g，
二氧化碳的式量是44，1mol二氧化碳分子的质量是44g，
水的式量是18，1mol水分子的质量是18g。
我们同样也可以推知1mol离子的质量。由于电子的质量过于微小，失去或得到的电子的质量可以略去不计。
1molH+的质量是1g，
1molOH-的质量是17g，
1molCl-的质量是35.5g。
对于离子化合物，我们也可以同样推知，如1molNaCl的质量是58.5g。
总之，摩尔像一座桥梁把单个的、肉眼看不见的微粒跟很大数量的微粒集体、可称量的物质之间联系起来了。
应用摩尔来衡量物质的量，在科学技术上十分方便。如从化学反应中反应物和生成物之间的原子、分子等微粒的比值，可以直接知道它们之间物质的量之比，
C＋O2＝CO2
1mol 1mol 1mol
二、关于摩尔质量的计算
1mol物质的质量通常也叫做该物质的摩尔质量，摩尔质量的单位是“克/摩”，符号g/mol。物质的质量、摩尔质量和物质的量之间的关系可以用下式表示：
[例题1] 90g水相当于多少摩水？
[解] 水的式量是18，水的摩尔质量是18g/mol。
答：90g水相当于5mol水。
[例题2] 2.5mol铜原子的质量是多少克？
[解] 铜的原子量是63.5，铜的摩尔质量是63.5g/mol。
2．5mol铜的质量=63.5g/mol×2.5mol=158.8g
答：2.5mol铜原子的质量等于158.8g。
[例题3] 4.9g硫酸里含有多少个硫酸分子？
[解] 硫酸的式量是98，硫酸的摩尔质量是98g/mol。
4.9g硫酸的分子数=6.02×1023/mol×0.05mol
=3.01×1022
答：4.9g硫酸里含有3.01×1022个硫酸分子。
[1] ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftnref1 ) ①阿伏加德罗（A·Avogadro 1776～1856）是意大利物理学家。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftnref2 ) 中华人民共和国国家标准GB 3100～3102—93《量和单位》规定的名称是相对原子质量。此量以前称为原子量。作为过渡，在不致产生误解时，也可称为原子量。
12 气体摩尔体积
一、气体摩尔体积
对于固态或液态的物质来说，1mol各种物质的体积是不相同的。例如，20℃时，1mol铁的体积是7.1cm3，1mol铝的体积是10cm3，1mol铅的体积是18.3cm3(图2－1)；1mol水的体积是18.0cm3，1mol纯硫酸的体积是54.1cm3(图2－2)。
1mol固态或液态的物质的体积为什么不同呢？这是因为对固态或液态的物质来说，构成它们的微粒间的距离是很小的，1mol物质的体积主要决定于原子、分子或离子的大小。构成不同物质的原子、分子或离子的大小是不同的，所以1mol不同物质的体积也就有所不同。
但是，对气体来说，情况就大不相同。
我们分别计算1mol氢气、氧气和二氧化碳在标准状况① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftn1 )下的体积。氢气的摩尔质量是2.016g/mol，氧气的摩尔质量是32.00g/mol，二氧化碳的摩尔质量是44.01g/mol，同时它们的密度分别是0.0899g/L、1.429g/L和1.977g/L。这样就可以算出上述气体在标准状况时所占的体积。
从上面几个例子可以看出，在标准状况时，1mol三种气体的体积都约是22.4L。而且经过许多实验发现和证实，1mol的任何气体在标准状况下所占的体积都约是22.4L(图2－3)。
在标准状况下，1mol的任何气体所占的体积都约是22.4L，这个体积叫做气体摩尔体积。
为什么1mol的固体、液体的体积各不相同，而1mol气体在标准状况时所占的体积都相同呢？这要从气态物质的结构去找原因。气体分子在较大的空间里迅速地运动着(图2－4)。在通常情况下气态物质的体积要比它在液态或固态时大1000倍左右，这是因为气体分子间有着较大的距离。通常情况下一般气体的分子直径约是4×10-10m，分子间的平均距离约是4×10-9m，即平均距离是分子直径的10倍左右(图2－5)。
这就可以推知，气体体积主要决定于分子间的平均距离，而不像液体或固体那样，体积主要决定于分子的大小。在标准状况下，不同气体的分子间的平均距离几乎是相等的，所以任何物质的气体摩尔体积都约是22.4L/mol。
图2－5固体、液体跟气体的分子间距离比较示意图(以碘为例)
气体摩尔体积约是22.4L/mol，为什么一定要加上标准状况这个条件呢？这是因为气体的体积较大地受到温度和压强的影响。温度升高时，气体分子间的平均距离增大，温度降低时，平均距离减小；压强增大时，气体分子间的平均距离减小，压强减小时，平均距离增大。各种气体在一定温度和压强下，分子间的平均距离是相等的。在一定的温度和压强下，气体体积的大小只随分子数的多少而变化，相同的体积含有相同的分子数。这是经过生产上和科学实验的许多事实所证明的。
在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子，这就是阿伏加德罗定律。
二、关于气体摩尔体积的计算
[例题1] 5.5g氨在标准状况时体积是多少升？
[解] 氨的式量是17，氨的摩尔质量是17g/mol。
5.5g氨的体积=22.4L/mol×0.32mol=7.2L
答：5.5g氨在标准状况时的体积是7.2L。
[例题2] 在实验室里使稀盐酸跟锌起反应，在标准状况时生成3.36L氢气，计算需要多少摩的HCl和Zn。
[解] 设需要Zn的物质的量为x，需要HCl的物质的量为y。
答：需0.15molZn和0.30molHCl。
[例题3] 在标准状况时，0.2L的容器里所含一氧化碳的质量为0.25g，计算一氧化碳的式量。
[解] 根据气体摩尔体积可以计算出一氧化碳的摩尔质量，而摩尔质量的数值就等于它的式量。
一氧化碳的摩尔质量
=一氧化碳的密度×一氧化碳的摩尔体积
=28g/mol
一氧化碳的式量=28
答：一氧化碳的式量是28。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftnref1 ) 标准状况是指压强为101 325Pa和温度为0℃。
13 物质的量浓度
一、物质的量浓度
我们在初中化学里学习过溶液中溶质的质量分数，应用这种表示溶液浓度的方法，可以了解和计算一定质量的溶液中所含溶质的质量。但是，我们在许多场合取用溶液时，一般不是去称它的质量而是量它的体积。同时，物质起反应时，反应物和生成物各是多少摩，相互之间有一定的关系，知道一定体积溶液里含多少摩溶质，运算起来很便利。因此，物质的量浓度是生产上和科学实验上常用的一种表示溶液浓度的重要方法。
以1L溶液里含有多少摩溶质来表示溶液组成的物理量叫物质的量浓度，单位是摩每升(mol/L)。① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftn1 )
1L溶液中含有1mol的溶质，这种溶液就是物质的量浓度为1mol/L的溶液。如蔗糖的摩尔质量是342g/mol，把342g蔗糖溶解在适量水里配成1L溶液，它的物质的量浓度就是1mol/L。1L溶液中含171g蔗糖，它的物质的量浓度就是0.5mol/L。又如1mol氯化钠的质量是58.5g，把58.5g氯化钠溶解在适量水里制成1L溶液时，它的物质的量浓度就是1mol/L。1L溶液中含29.3g氯化钠，它的物质的量浓度就是0.5mol/L。
[实验2－1]在天平上称出29.3g氯化钠，把称好的氯化钠放在烧杯里，用适量蒸馏水使它完全溶解。把制得的溶液小心地注入1000mL的容量瓶(图2－6)。用蒸馏水洗涤烧杯内壁两次，把每次洗下来的水都注入容量瓶。振荡容量瓶里的溶液使混合均匀。然后缓缓地把蒸馏水直接注入容量瓶直到液面接近刻度2～3cm处。改用胶头滴管加水到瓶颈刻度的地方，使溶液的凹面正好跟刻度相平。把容量瓶塞好，反复摇匀。
这样配制成的溶液就是0.5mol/L的氯化钠溶液。
二、在物质的量浓度溶液中溶质微粒的数目
1mol任何物质的微粒数都是6.02×1023。1L1mol/L的蔗糖溶液含有6.02×1023个蔗糖分子。由此可知，对于溶质像蔗糖那样的在水里不能电离的物质来说，体积相同的同物质的量浓度的溶液都应含有相同的溶质分子数。
但是，对于溶质为离子化合物或在水里完全电离的共价化合物来说，情况就比较复杂。例如，氯化钠溶解在水里电离为Na+和Cl-。所以，1L1mol/L的NaCl溶液含有6.02×1023个Na+和6.02×1023个Cl-。同样地，1L1mol/L的NaOH溶液含有6.02×1023个Na+和6.02×1023个OH-；1L1mol/L的CaCl2溶液含有6.02×1023个Ca2+和2×6.02×1023个Cl-。又例如1L1mol/L的HCl溶液里含有6.02×1023个H+和6.02×1023个Cl-。
三、关于物质的量浓度的计算
1．已知溶质的质量和溶液的体积，计算溶液的物质的量浓度。
[例题1] 在200mL稀盐酸里溶有0.73gHCl，计算溶液的物质的量浓度。
[解] 物质的量浓度所表示的就是1L溶液中含多少摩的溶质，在这题里，就是要算出1L溶液中含多少摩的HCl。
HCl的式量是36.5，它的摩尔质量是36.5g/mol。0.73gHCl相当于：
1000mL溶液中含HCl
答：这种稀盐酸的浓度是0.1mol/L。
2．已知溶液的物质的量浓度，计算一定体积的溶液里所含溶质的质量。
[例题2] 计算配制500mL0.1mol/L的NaOH溶液所需NaOH的质量。
[解] NaOH的式量是40，它的摩尔质量是40g/mol。0.1mol的NaOH的质量=40g/mol×0.1mol=4g，500mL0.1mol/LNaOH溶液所含NaOH的质量是：
答：制备500mL0.1mol/L的NaOH溶液需2gNaOH。
3．已知起反应的两种溶液的物质的量浓度以及其中一种溶液的体积，计算另一种溶液的体积。
[例题3] 中和1L0.5mol/LNaOH溶液，需要多少升的1mol/LH2SO4溶液？
[解] 2NaOH＋H2SO4=Na2SO4＋2H2O
2mol 1mol
1L0.5mol/LNaOH溶液中含NaOH
1L×0.5mol/L＝0.5mol
中和0.5molNaOH需H2SO4
0.5mol×1/2＝0.25mol
含0.25mol的1mol/LH2SO4溶液的体积是：
答：中和1L0.5mol/LNaOH溶液需1mol/LH2SO4溶液0.25L。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftnref1 ) 按照中华人民共和国国家标准GB 3100～3102—93《量和单位》的规定，物质B（指溶质）的物质的量浓度的单位是摩每立方米（mol/m3）或摩每升（mol/L），这里用摩每升（mol/L）。
14 反应热
化学反应都伴随着能量的变化，通常表现为热量的变化。例如，木炭、氢气、甲烷等在氧气中燃烧时放出热量。化学上把放出热的化学反应叫做放热反应，上面提到的几个反应都是放热反应。还有许多化学反应在反应过程中要吸收热量，这些吸收热的化学反应叫吸热反应，例如碳跟二氧化碳的反应要吸收热量，是吸热反应。反应过程中放出或吸收的热都属于反应热。远古时代，人类的祖先守着一堆篝火，烘烤食物，寒夜取暖，这就是利用燃烧放出的热。到了近代，利用化学反应的热能的规模日益扩大了。煤炭、石油、天然气等能源不断开发出来，作为燃料和动力。现代，这些能源正以更大的规模被开发和利用着。总而言之，化学反应放出的热能对我们是极为重要的。
反应热通常是以一定量物质(用摩为单位)在反应中所放出或吸收的热量来衡量的。通过实验，测得1mol碳在氧气中燃烧成为二氧化碳，放出393.5kJ① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftn1 )的热，1mol氢气燃烧成为水蒸气，放出241.8kJ的热。
C(固)＋O2(气)＝CO2(气)＋393.5kJ
1mol 1mol 1mol
2H2(气)＋O2(气)＝2H2O(气)＋483.6kJ
2mol 1mol 2mol
上面的反应是放热的，也有一些反应是吸热的。当水蒸气跟灼热的碳接触时，发生的反应就要吸收热量。
C(固)＋H2O(气) CO(气)＋H2(气)－131.3kJ
1mol 1mol 1mol 1mol
1mol碳跟1mol水蒸气反应，吸收131.3kJ的热。
在上面几个化学方程式里，为什么要在物质的右边括弧里注明固、液、气等状态呢？我们知道，物质呈现哪一种聚集状态是跟它们含有的能量有关的。为了精确起见，要注明反应物和生成物的状态才能确定放出或吸收的热量多少。例如：
2H2(气)＋O2(气)＝2H2O(气)＋483.6kJ
2H2(气)＋O2(气)＝2H2O(液)＋571.6kJ
从上面的反应可以明显地看出，由氢气和氧气生成2mol液态水要比生成2mol水蒸气多放出88kJ的热。
放出的热量用“＋”号表示，吸收的热量用“—”号表示。这种表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式叫做热化学方程式。
应用热化学方程式可以计算生产中出现的热量的变化。在生产上，很注意化学反应所放出的热量的充分利用。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftnref1 ) 所举反应热的数据一般是指在压强为1.01×105Pa，温度为25℃的条件下所测得的数据。以下同。
15 实验·配制一定物质的量浓度的溶液
实验目的 1．初步学会配制一定物质的量浓度溶液的方法；2．初步学会容量瓶的使用和腐蚀性药品的称量。
实验用品 托盘天平、烧杯、量筒、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管、药匙。
浓盐酸(密度1.19g/cm3、溶质的质量分数37.5％)、氢氧化钠。
实验步骤
1．配制 250mL0.1mol/L盐酸② ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftn1 )
(1)计算溶质的量 根据浓盐酸密度(1.19g/cm3)、溶质的质量分数(37.5％)，计算出配制 250mL0.1mol/L盐酸需浓盐酸的体积。
(2)用量筒量取浓盐酸 用量筒量取所需的浓盐酸，沿玻璃棒倒入烧杯中。然后再加入少量水(约30mL)，用玻璃棒慢慢搅动，使其混合均匀并冷却。
(3)配制溶液 把已冷却的盐酸沿玻璃棒注入容量瓶，并用30mL水洗涤烧杯2～3次，洗涤液也注入容量瓶。振荡，使溶液混合均匀，然后继续往容量瓶中小心地加水，直到液面接近刻度2～3cm处。改用胶头滴管加水，使溶液凹面恰好与刻度相切。把容量瓶盖紧，再振荡摇匀。这样得到的溶液就是0.1mol/L盐酸。
2．配制250mL0.1mol/L的氢氧化钠溶液① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftn2 )
(1)计算溶质的量 计算出配制250mL0.1mol/L的氢氧化钠溶液所需氢氧化钠的质量。
(2)称量氢氧化钠 在托盘天平上，先称量一干燥而洁净的烧杯的质量。然后将氢氧化钠放入烧杯，再称出它们的总质量。从总质量减去烧杯的质量便等于所需的氢氧化钠的质量。
(3)配制溶液 往烧杯中加入30mL水，用玻璃棒搅动，使其溶解并冷却，然后按照配制盐酸的方法配成250mL的 0.1mol/L的氢氧化钠溶液。
把上面配成的溶液倒入指定的容器里。
② ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftnref1 ) 教师可以根据实际情况，把这个实验改为由浓氯化钠溶液配制0.1mol/L的氯化钠溶液。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D2 / " \l "_ftnref2 ) 这个实验也可以改为用氯化钠晶体配制0.1mol/L的氯化钠溶液。
16 摩尔 反应热·内容提要
一、摩尔
摩尔是表示物质的量的单位，每摩尔物质含有阿伏加德罗常数个微粒(分子、原子、离子等)。
二、反应热
化学上把放出热量的反应叫做放热反应，吸收热量的反应叫做吸热反应。反应过程中放出或吸收的热量都属于反应热。
热化学方程式：表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式。
17 摩尔 反应热·单元小结
物质的量与其他几种化学量的换算关系：
18 重点难点提示
(1)摩尔、摩尔质量、气体摩尔体积等概念。
(2)有关物质的量、物质质量、物质所含微粒数以及溶液的物质的量浓度之间的计算。
以物质的量为核心的基本关系：
(3)气体定律。
(4)反应热及热化学方程式。
19 教材分析
本章的摩尔、气体摩尔体积、物质的量浓度和反应热是重要的化学基本概念，在生产和科学研究中有重要的应用。学习这些概念对培养学生的化学计算技能和实验技能也有很重要的意义。
课本有计划地把有关摩尔计算的习题分散到以后的有关章节中去练习，以降低本章计算的难度。这样安排可使概念多次出现，并加强各章间的联系，便于教和学。
本章的四节内容，按知识的内在联系，可分为两部分。第一部分介绍物质的量的单位——摩尔，并由物质的量导出气体摩尔体积和物质的量浓度这两个重要概念，分别讨论了有关的计算。这样的编排有利于加深理解、巩固和运用上述概念，特别是深化了对物质的量及其单位——摩尔的理解。第二部分介绍了反应热的初步知识，主要介绍了吸热反应、放热反应和反应热等概念及热化学方程式的书写。
摩尔是中学化学教学中的一个十分重要的概念。摩尔概念贯穿于高中化学的始终，在化学计算中处于核心地位。因此，教好摩尔概念，不仅能直接帮助学生掌握好本章介绍的有关气体摩尔体积、物质的量浓度的计算，而且也为以后进一步学习有关的计算等打下基础。关于摩尔的教学，不仅是本章的重点，也是整个中学化学教学的重点之一。
化学反应常常伴随着能量的变化，而能量的变化往往以反应热的形式表现出来。研究化学反应中的热量变化，是热化学的一个重要课题。本章安排的有关反应热的内容，只涉及到热化学的一些初步知识。尽管是初步知识，但可以帮助学生了解化学反应过程中，物质的变化必然伴随着能量的变化，从而较深入地、较全面地理解化学反应的本质，并对于今后理解键能等概念，也有一定帮助。
本章编排的学生实验是有定量要求的实验，有一定的难度。做好实验对理解、巩固物质的量浓度等概念和对学生进行定量实验的基本操作训练都是很重要的。在实验过程中应注意培养学生的实验操作能力，引导学生探讨某些重要操作的原理，帮助学生分析某些实验误差的来源，从而较好地掌握实验技能。
本章重点：摩尔、气体摩尔体积和物质的量浓度的概念及有关的计算；反应热的初步知识。
本章难点：摩尔概念，关于摩尔的计算。
第三章 硫 硫酸 ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Special / Subject / GZHX / DGJC / G1 / D3 / )
硫是一种重要的非金属元素。硫的性质跟我们已经学过的氧很相似，氧(O)、硫(S)和另外三种性质相似的元素硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftn1 )，统称为氧族元素。在这一章，我们主要学习硫及其化合物的知识。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftnref1 ) 硒音x9，碲音d@，钋音p#。
20 硫
在自然界，游离态(单质形态)的天然硫(也叫自然硫，参见彩图)，存在于火山喷口附近或地壳的岩层里。由于天然硫的存在，人类从远古时代起就知道硫了。以化合态存在的硫分布很广，主要是硫化物和硫酸盐，如黄铁矿(也叫硫铁矿，FeS2)，黄铜矿(CuFeS2)，石膏(CaSO4·2H2O)，芒硝(Na2SO4·10H2O)等等(黄铁矿和石膏可见彩图)。硫的化合物也常存在于火山喷出的气体中和矿泉水里。煤和石油里都含有少量硫。硫还是某些蛋白质的组成元素，是生物生长所需要的一种元素。
一、硫的物理性质
疏通常是一种淡黄色的晶体，俗称硫黄。它的密度大约是水的两倍。硫很脆，容易研成粉末，不溶于水，微溶于酒精，容易溶于二硫化碳。硫的熔点是112.8℃，沸点是444.6℃。
二、硫的化学性质
硫的化学性质比较活泼，跟氧相似，容易跟金属、氢气和其它非金属发生反应。
1．硫跟金属的反应
[实验3－1]给盛着硫粉的大试管加热到硫沸腾产生蒸气时，用坩埚钳夹住一束擦亮的细铜丝伸入管口(图3-1)，观察发生的现象。
铜丝在硫蒸气里燃烧，生成黑色的硫化亚铜。
2Cu＋S Cu2S
[实验3-2]把约5g研细的硫粉和约5g铁粉(最好用还原铁粉)混合均匀，装在试管里。试管口略向下倾斜，轻轻振动试管，使混合物粉末紧密接触，并铺平成为一薄层，然后把试管固定在铁架台上(图3－2)。加热试管底部，看到底部药品红热后立即把酒精灯移开，观察发生的现象。
从实验可以看到，移开酒精灯以后，反应继续进行，反应物保持红热状态。这一反应是放热反应，但需要把反应物加热到一定温度，才能使反应开始发生。反应开始以后，放出的热能使反应继续进行。硫跟铁反应时生成黑色的硫化亚铁。
Fe＋S FeS
硫还能跟其它金属起反应。硫跟金属的化合物，叫做金属硫化物。
2．硫跟非金属的反应
在初中化学里，我们已经知道硫能跟氧气发生反应，生成二氧化硫，并放出大量的热。硫完全燃烧的热化学方程式是：
S(固)＋O2(气)＝SO2(气)＋296.6kJ
此外，硫还能跟其它非金属发生反应。例如，硫的蒸气能跟氢气直接化合而生成硫化氢气体：
S＋H2 H2S
三、硫的用途
硫的用途很广。硫主要用来制造硫酸。硫也是生产橡胶制品的重要原料。硫还可用于制造黑色火药、焰火、火柴等。硫又是制造某些农药(如石灰硫黄合剂)的原料。医疗上，硫还可用来制硫黄软膏医治某些皮肤病，等等。
21 硫的氢化物和氧化物
一、硫的氢化物——硫化氢
硫化氢是一种没有颜色而有臭鸡蛋气味的气体。它的密度比空气略大。硫化氢有剧毒，是一种大气污染物。空气里如果含有微量的硫化氢，就会使人感到头痛、头晕和恶心。吸入较多的硫化氢，会使人昏迷甚至死亡。因此，制取或使用硫化氢时，必须在密闭系统或通风橱中进行。
硫化氢能溶于水。在常温、常压下，1体积的水能溶解2.6体积的硫化氢。
在较高温度时，硫化氢分解成氢气和硫。
H2S H2＋S
硫化氢是一种可燃性气体。在空气充足条件下，硫化氢能完全燃烧而发生淡蓝色的火焰，并生成水和二氧化硫。
2H2S＋3O2 2H2O＋2SO2
[实验3－3]在导管口用火点燃硫化氢气体，观察完全燃烧时发生的淡蓝色火焰。然后用一个蒸发皿(或玻璃片)靠近硫化氢的火焰。观察蒸发皿底发生的现象。
我们可以看到，蒸发皿底部附有黄色的粉末。这是硫化氢不完全燃烧时析出的单质硫。
2H2S＋O2＝2H2O＋2S
如果在一个集气瓶里，使硫化氢跟二氧化硫两种气体充分混合。不久，在瓶壁上就有黄色的粉末——硫生成。
SO2＋2H2S＝2H2O＋3S
由此可见，硫化氢具有还原性。硫化氢里的硫是-2价，它能够失去电子而变成游离态的单质硫或高价硫的化合物。
硫化氢的水溶液能够使石蕊试液变为浅红色，它是一种酸，叫做氢硫酸，当这种酸受热时，硫化氢又从水里逸出。氢硫酸是一种弱酸，它具有酸的通性。
二、硫的氧化物
硫的氧化物中最重要的是二氧化硫和三氧化硫。
1．二氧化硫
二氧化硫是没有颜色而有刺激性气味的有毒气体。它的密度比空气大，容易液化(沸点是-10℃)，易溶于水，在常温、常压下，1体积水大约能溶解40体积二氧化硫。
二氧化硫是酸性氧化物，它跟水化合而生成亚硫酸(H2SO3)。
SO2＋H2O＝H2SO3
亚硫酸很不稳定，容易分解成水和二氧化硫。
H2SO3＝H2O＋SO2
这种由酸失去水以后生成的酸性氧化物叫做酸酐，因此，二氧化硫又叫做亚硫酐。
通常把向生成物方向进行的反应叫做正反应，向反应物方向进行的反应叫做逆反应。像上面这种在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，叫做可逆反应。在化学方程式里，用两个方向相反的箭头代替等号来表示可逆反应。
SO2＋H2O H2SO3
二氧化硫在适当的温度并有催化剂存在的条件下，可以被氧气氧化而生成三氧化硫。三氧化硫也可以分解而生成二氧化硫和氧气。所以，这也是一个可逆反应。
2SO2＋O2 2SO3
[实验3－4]把二氧化硫气体通入盛有品红溶液的试管里，观察品红溶液颜色的变化。把试管加热，再观察溶液发生的变化。
二氧化硫能漂白某些有色物质。工业上常用二氧化硫来漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等。二氧化硫的漂白作用是由于它能跟某些有色物质反应而生成不稳定的无色物质。这种无色物质容易分解而使有色物质恢复原来的颜色。用二氧化硫漂白过的草帽辫日久又渐渐变成黄色，就是这个缘故。此外，二氧化硫还用于杀菌消毒等。
实验室里，常用亚硫酸盐跟硫酸起反应来制二氧化硫。例如：
2．三氧化硫
三氧化硫是一种没有颜色易挥发的晶体，熔点16.8℃，沸点44.8℃。三氧化硫遇水立即起剧烈的反应而生成硫酸，同时放出大量的热。因此，三氧化硫又叫硫酐。
SO3＋H2O＝H2SO4
二氧化硫跟氧气在一定温度和催化剂的条件下，可以生成三氧化硫。
2SO2＋O2 2SO3
三氧化硫是一种酸性氧化物，它跟碱性氧化物或碱都能够起反应而生成硫酸盐。
22 硫酸的工业制法——接触法
一、接触法制造硫酸的反应原理和生产过程
工业上制造硫酸的方法有多种，接触法是其中最重要的一种。
接触法制造硫酸的反应原理是：燃烧硫或金属硫化物等原料来制取二氧化硫，使二氧化硫在适当的温度和催化剂的作用下氧化成三氧化硫，再使三氧化硫跟水化合而生成硫酸。
二氧化硫跟氧气是在催化剂的表面上接触时起反应的，接触法的名称即由此而得。
根据制造硫酸的反应原理，生产过程可以分为下述三个主要阶段：
1．二氧化硫的制取和净化
我国目前多用燃烧黄铁矿(主要成分是FeS2)的方法来制取二氧化硫。这个反应的化学方程式如下：
4FeS2＋11O2 2Fe2O3＋8SO2
要使黄铁矿充分和迅速地燃烧，工业上常把黄铁矿粉碎成细小的矿粒后，再放在一种特制的炉子里燃烧。由于矿石粉碎得较小，跟空气接触面大，燃烧充分，烧得也快。当矿粒燃烧的时候，从炉底通入强大的空气流，把矿粒吹得在炉内一定空间里剧烈翻腾，好像“沸腾着的液体”一样。因此，人们把这种炉子叫做沸腾炉(图3－3)。矿粒在这种沸腾情况下，跟空气充分接触，燃烧快，反应完全，提高了原料的利用率。
从沸腾炉里出来的气体叫做炉气，其中含有二氧化硫、氧气、氮气、水蒸气以及一些杂质，如砷、硒等的化合物和矿尘等等。杂质和矿尘都会使催化剂作用减弱或失去作用，这种现象叫做催化剂中毒。水蒸气对设备和生产也有不良影响。因此，在进行氧化反应以前，必须使炉气通过除尘(除去矿尘)、洗涤(除去砷、硒等的化合物)、干燥(除去水蒸气)等净化设备来除去这些有害物质。这样处理过的混合气体主要含有二氧化硫、氧气和氮气。
2．二氧化硫氧化成三氧化硫
把二氧化硫跟氧气的混合气体加热到一定温度(400～500℃)，再通过适当的催化剂(例如五氧化二钒等)，二氧化硫就被氧气所氧化，生成三氧化硫，同时放出大量的热。它的热化学方程式是：
2SO2(气)＋O2(气) 2SO3(气)＋196.6kJ
工业上二氧化硫氧化成三氧化硫的反应是在接触室(或叫转化器，见图3－3)里进行的。在两层催化剂中间装有一个热交换器，用来把反应时生成的热，传递给进入接触室的需要预热的混合气体，并冷却反应后生成的气体。像这样传递热量的过程就是化学工业上常用的热交换过程。
经过热交换器，为二氧化硫的接触氧化和三氧化硫的吸收创造了有利条件。
热交换器是化学工业里广泛应用的热交换设备，它有各种形式。多数热交换器的内部，装有许多平行的管道或蛇管，以扩大传热面，提高换热效果。一种流体在管道里流动，另一种流体在管道外流动。两种流体通过管壁进行热交换，热的流体得到冷却，冷的流体得到加热。
根据使用目的的不同，热交换器可以用作冷却器、加热器、冷凝器和汽化器等，以及在反应过程里调节流体温度、利用余热等。
图3－4是常见的一种热交换器① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftn1 )。
3．三氧化硫的吸收和硫酸的生成
从接触室出来的气体，主要是三氧化硫和氮气以及剩余的未起反应的氧气和二氧化硫。
三氧化硫跟水化合生成硫酸，同时放出大量的热。
SO3＋H2O＝H2SO4
硫酸虽然是三氧化硫跟水化合而制得的，但工业上不是直接用水或稀硫酸来吸收三氧化硫的。因为用水或稀硫酸作吸收剂时，容易形成酸雾，吸收速度慢，不利于吸收三氧化硫。为了尽可能把三氧化硫吸收干净，并在吸收过程中不形成酸雾，工业上是用98.3％的硫酸来吸收三氧化硫的。
吸收过程是在吸收塔(图3－3)里进行的。在吸收塔里，三氧化硫从塔的下部通入，98.3％的硫酸从塔顶喷下，供稀释用硫酸从塔底放出。98.3％的硫酸吸收三氧化硫后浓度增大，可用水或稀硫酸稀释，制得各种浓度的硫酸。
从吸收塔上部导出的没有起反应的氧气和少量的二氧化硫，以及氮气等气体，工业上叫做尾气。由于尾气中含有二氧化硫，如果直接排入大气，会造成环境污染，所以在尾气排入大气之前，必须经回收、净化处理，防止二氧化硫污染空气并充分利用原料。
二、环境保护
大气、土地、水、矿产、森林、生物以及风景游览区、自然保护区、生活居住区等构成了人类生存的环境。
人类在漫长的历史进程中，不断改造自然，使生活和劳动条件得到改善，同时也带来对环境不同程度的污染和破坏，被污染和破坏了的环境反过来又影响人类的生产和生活，并直接威胁着人类的健康和生存。因此，可以说，保护环境就是保护人类自身。
环境污染主要包括大气污染、水污染、土壤污染、食品污染等。此外，还包括固体废弃物、放射性、噪声等污染。
我们已经知道，在接触法制硫酸的尾气中，含有少量的二氧化硫。二氧化硫是污染大气的主要有害物质之一。人吸入二氧化硫，会发生呼吸道疾病。浓度高达一定程度时，会使人死亡。如果二氧化硫和空气中的飘尘① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftn2 )接触，或跟氮的氧化物接触，会部分地被氧化成三氧化硫，危害就更严重了。硫的氧化物能直接伤害植物叶片，浓度高时，会使植物枯死。降水时，硫的氧化物以及所形成的硫酸和硫酸盐随雨雪降到地面，这就是所谓的“酸雨”。酸雨可以使湖泊水质酸化，毒害鱼类和其它水生生物；使土壤酸化、破坏农田、损害农作物、森林；酸雨还会腐蚀建筑物、金属制品、名胜古迹等。
除硫酸厂的尾气中含有二氧化硫以外，大量的二氧化硫来源于煤和石油的燃烧、金属矿石的冶炼等。另外，粉尘① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftn3 )、煤烟、氮的氧化物、碳的氧化物、碳氢化合物等也是污染大气的有害物质。
消除大气污染的主要方法之一是减少污染物的排放，例如，硫酸厂、化工厂、冶炼厂等的尾气在排放前进行回收处理，对城市中机动车的排气加以限制等。
水和土壤也是环境的重要组成部分。工业废水、生活污水、城市垃圾和工业废渣等固体废弃物中不同程度地含有酸、碱、盐等无机物，汞、镉、铅等重金属的化合物，油脂、石油等有机物，这些都会污染水和土壤。农业生产中用未经处理的污水灌溉、不合理地使用农药、化肥等也会造成对水和土壤的污染。过去长期大量使用的有机氯农药(如六六六、滴滴涕等)会造成农作物、畜产品中农药残留，现已停止生产和控制使用。水和土壤的污染直接影响人类的各种主要食物来源，如粮食、蔬菜、水果、油料、禽畜、鱼类、水产品等，因而会严重危害人类的生活和健康。
防止水和土壤污染的根本途径是控制有害物的排放。工业三废(废气、废水、废渣)要经净化处理，回收有用成分后再排放，要不断提高综合治理水平。农业生产上要控制化学农药的使用和合理施用化肥等。
环境污染是一个十分复杂的问题，它涉及天空、陆地、海洋、河流，直接影响千家万户每一个人，环境污染造成的恶果还会影响到子孙后代，关系到人类的延续和发展。因此引起了世界各国人民的高度重视。同时，我们也应认识到，环境污染不是不可征服的。随着科学技术的发展和人类认识的提高，只要认真对待，加强环境保护工作，切实采取有效措施，就一定能克服、解决环境污染问题。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftnref1 ) 课文里用楷体排印的材料是选学内容。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftnref2 ) 飘尘是指燃料和其它物质燃烧时产生的粒状飘浮物。飘尘的颗粒直径很小，不易沉降，能长时间飘浮在大气中。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftnref3 ) 粉尘是指煤、矿石等固体物料在运输、筛分、粉碎、加料、卸料等机械处理过程中产生的或是由风扬起的灰尘等。
23 硫酸硫酸盐
一、硫酸
1．硫酸的性质
硫酸在水溶液里很容易电离生成氢离子① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftn1 )。
硫酸除了具有酸的通性以外，还具有一些特性。
98.3％的硫酸的沸点是338℃。硫酸是一种难挥发的酸。
浓硫酸具有强烈的吸水性、脱水性和氧化性。我们在初中已经学习了浓硫酸的吸水性和脱水性，现在进一步研究它的氧化性。
在常温下，浓硫酸跟某些金属如铁、铝等接触，能够使金属表面生成一薄层致密的氧化物保护膜① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftn2 )，阻止内部金属继续跟硫酸起反应。因此，浓硫酸可以用铁或铝的容器贮存。但是，在受热的情况下，浓硫酸不仅能够跟铁、铝等起反应，而且能够跟绝大多数金属起反应。
[实验3－5]在试管里放入一块铜片，注入少量浓硫酸，给试管加热。观察试管里所起的变化。用润湿的蓝色石蕊试纸放在试管口检验所放出的气体。观察试纸颜色的变化。把试管里的溶液倒在盛着少量水的另1支试管里，使溶液稀释，观察溶液的颜色。
从上面的实验可以知道，浓硫酸跟金属的反应一般不放出氢气。这个反应的生成物，除该金属的硫酸盐外，一般还有水和二氧化硫。浓硫酸跟铜起反应的化学方程式如下：
2H2SO4(浓)＋Cu CuSO4＋2H2O＋SO2↑
在这个反应里，浓硫酸氧化了铜(铜从0价升高到+2价)，它本身被还原成二氧化硫(硫从+6价降低到+4价)。浓硫酸是氧化剂，铜是还原剂。
当加热时，浓硫酸还能够跟一些非金属起氧化还原反应。例如，把浓硫酸跟木炭一起放在试管里，并给试管加热，木炭里的碳就被氧化成二氧化碳，而硫酸被还原为二氧化硫。
2H2SO4(浓)＋C CO2↑＋2H2O＋2SO2↑
在这个反应里，浓硫酸是氧化剂，碳是还原剂。
由此可见，浓硫酸是强氧化剂，它具有强氧化性。
2．硫酸的用途
硫酸是化学工业中最重要的产品之一。根据硫酸的各种不同的性质，硫酸在工业上和实验室里具有十分广泛的用途。在化学肥料工业上，利用硫酸跟磷矿粉起反应可制得过磷酸钙等磷肥；利用它跟氨或氨水的反应可制得氮肥硫酸铵。在金属加工和金属制品进行电镀以前，可以利用硫酸跟金属氧化物起反应的性质来除去金属表面的氧化物。利用硫酸能跟金属或金属氧化物起反应的性质可以制出许多有实用价值的硫酸盐，如硫酸铜、硫酸亚铁，等等。硫酸是一种高沸点酸，可以用它来制取各种挥发性酸。硫酸还用于精炼石油，制造炸药、农药、染料，等等。
在化学实验室里，硫酸是一种常用的试剂。利用浓硫酸的吸水作用，通常也把它用作干燥剂。
二、硫酸盐
硫酸盐的种类很多，有的在实际应用上很有价值。在初中化学里已经学过一些重要的硫酸盐，如硫酸铜、硫酸铵等。现在，我们再来认识几种重要的硫酸盐。
1．硫酸钙(CaSO4)
硫酸钙是白色固体。带两个分子结晶水的硫酸钙，叫做石膏(CaSO4·2H2O)。石膏在自然界以石膏矿大量存在。给石膏加热到150～170℃时，石膏就失去所含大部分结晶水而变成熟石膏(2CaSO4·H2O)。熟石膏跟水混合成糊状物后很快凝固，重新变成石膏。人们利用这种性质，通常把石膏用来制造各种模型。医疗上用它来作石膏绷带。水泥厂也要用石膏来调节水泥的凝结时间。
2．硫酸锌(ZnSO4)
带七个分子结晶水的硫酸锌(ZnSO4·7H2O)，是无色的晶体，俗称皓矾。医疗上用作收敛剂，可使有机体组织收缩，减少腺体的分泌；在铁路施工上用它的溶液来浸枕木，是木材的防腐剂；在印染工业上用它能使染料固着于纤维上，是一种媒染剂。硫酸锌又可用于制造白色颜料(锌钡白等)。
3．硫酸钡(BaSO4)
硫酸钡可作白色颜料。天然产的硫酸钡叫做重晶石。重晶石是制造其它钡盐的原料。硫酸钡不溶于水，也不溶于酸。利用这种性质以及不容易被X射线透过的性质，医疗上常用硫酸钡作X射线透视肠胃的内服药剂，俗称“钡餐”。
三、硫酸根离子的检验
硫酸和硫酸盐溶于水时都会产生硫酸根离子。可以利用硫酸钡的不溶性来检验硫酸根离子的存在。
[实验3-6]在分别盛着硫酸、硫酸钠、碳酸钠溶液的试管里，各滴入少量氯化钡溶液，在3支试管里都有白色沉淀生成。等沉淀下沉，倒去上面的溶液，再各注入少量盐酸或稀硝酸，振荡试管，观察有什么现象？
在硫酸或硫酸钠的溶液里加入氯化钡溶液，就生成白色的硫酸钡沉淀。
BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl
BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl
在碳酸钠的溶液里加入氯化钡溶液，也生成白色沉淀，这是碳酸钡沉淀。
BaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl
从上面的实验还可以看到，白色硫酸钡既不溶于水，也不溶于盐酸或稀硝酸，但白色碳酸钡能够溶于盐酸或稀硝酸。
BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2↑
BaCO3+2HNO3=Ba(NO3)2+H2O+CO2↑
许多不溶于水的钡盐(如磷酸钡)也跟碳酸钡一样，能溶于盐酸或稀硝酸。
由此可见，用可溶性钡盐溶液和盐酸(或稀硝酸)可以检验硫酸根离子
电子课文·硫酸硫酸盐·习 题
1．选择题：
(1)在常温下，下列物质可盛放在铁制容器或铝制容器中的是 [ ]
A．盐酸
B．稀硫酸
C．浓硫酸
D．硫酸铜溶液
(2)浓硫酸能与C、S等非金属反应，因为它是 [ ]
A．强氧化剂
B．不挥发性酸
C．强酸
D．脱水剂
(3)下列物质久置在敞口的容器中，质量会增加的是 [ ]
A．浓盐酸
B．浓硫酸
C．碳酸钠晶体
D．氯化钠
(4)在通常情况下能大量共存，并且都能用浓硫酸干燥的一组气体是 [ ]
A．SO2、H2S、O2
B．CO、H2、Cl2
C．HBr、H2、Cl2
D．HCl、CO2、N2
2．下列现象反映了硫酸的哪些性质？
(1)把浓硫酸滴入放在蒸发皿里的蔗糖(C12H22O11)上，蔗糖就炭化变黑。
(2)把浓硫酸露置空气里，质量会增加。
(3)把锌粒放入稀硫酸里，会产生氢气。
(4)把铜片放入浓硫酸里并加热，会产生二氧化硫。
3．写出下列硫及其化合物间转化反应的化学方程式。
4．到现在为止，你已经知道，在实验室里利用硫酸跟其它物质起反应，可以制出哪几种气体来？写出它们的化学方程式。
5．为什么石膏可以用来制造各种模型，以及医疗上用来作石膏绷带？
6．怎样鉴别硫酸钡和碳酸钡？写出有关反应的化学方程式。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftnref1 ) 严格地说，硫酸在水的作用下，两个氢离子是分步电离的，即先电离出第一个氢离子，再电离出第二个氢离子。
① ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftnref2 ) 这种现象叫做金属的钝化。
24 离子反应离子方程式
一、离子反应离子方程式
在初中化学里，我们已经学过，有些化合物溶于水后就电离成为离子。这些化合物在溶液里所起的反应实质上是离子之间的反应，这样的反应属于离子反应。
前面所讲的盐酸或氯化钠溶液跟硝酸银溶液所起的反应，以及硫酸或硫酸钠溶液跟氯化钡溶液所起的反应，都是在溶液里的离子反应。现在我们分析一下硫酸钠溶液跟氯化钡溶液起反应的情况。
硫酸钠溶液跟氯化钡溶液起反应，生成氯化钠和白色的硫酸钡沉淀。
BaCl2+Na2SO4=2NaCl+BaSO4↓
如把在溶液中电离的物质写成离子的形式，把难溶的物质、难电离的物质或气体用化学式来表示，可写成下式：
成难溶于水的BaSO4沉淀，溶液里的Ba2+和SO42-迅速减少，反应向右进行。
从上式还可以看出，反应前后Na+和Cl-没有变化，把它们从方程式中删去，可写成下式：
Ba2++SO42-=BaSO4↓
上式表明，硫酸钠溶液跟氯化钡溶液起反应，实际参加反应的离子是Ba2+和SO42-。这种用实际参加反应的离子的符号来表示离子反应的式子叫做离子方程式。
许多可溶性钡盐跟硫酸或可溶性硫酸盐之间都会发生同样的化学反应：Ba2+跟SO42-结合生成BaSO4沉淀，都可以用上述离子方程式来表示。
由此可见，离子方程式跟一般化学方程式不同。离子方程式不仅表示一定物质间的某个反应，而且表示了所有同一类型的离子反应。
怎样书写离子方程式呢？我们以硝酸钡溶液跟硫酸钠溶液的反应为例，说明书写离子方程式的步骤。
第一步，写出反应的化学方程式：
Ba(NO3)2 +Na2SO4=BaSO4↓+2NaNO3
第二步，把易溶于水、易电离的物质写成离子形式；难溶的物质或难电离的物质(例如水)以及气体等仍用化学式表示，上述化学方程式可改写成：
Ba2++2NO3-+2Na++SO42-=BaSO4↓+2Na++2NO3-
第三步，删去方程式两边不参加反应的离子。
Ba2++SO42-=BaSO4↓
第四步，检查离子方程式两边各元素的原子个数和电荷数是否相等。
二、离子反应发生的条件
我们已学习的复分解反应，实质上是两种反应物在溶液中相互交换离子的反应。这类离子反应发生的条件是：
1．生成难溶的物质 例如，硝酸银溶液跟氯化钠溶液起反应，就是Ag+跟Cl-结合而生成白色的氯化银沉淀，溶液里的Ag+和Cl-迅速减少，反应向右进行。
AgNO3+NaCl= NaNO3+AgCl↓
离子方程式是：Ag++Cl-=AgCl↓
氯化银不溶解于稀硝酸。因此，用可溶性银盐溶液和稀硝酸可以检验氯离子(Cl-)的存在。
2．生成难电离的物质(如水)例如，硫酸跟氢氧化钠溶液起反应，就是酸里的H+跟碱里的OH-结合而生成难电离的水，溶液里的H+和OH-迅速减少，反应向右进行。
H2SO4+2NaOH= Na2SO4+2H2O
离子方程式是：H++OH-=H2O
这个离子方程式说明酸跟碱起中和反应的实质是H+和OH-结合成H2O的反应。
3．生成挥发性的物质 例如，碳酸钠溶液跟盐酸起反应时，CO32-跟H+结合而生成H2CO3，H2CO3不稳定，分解成水和二氧化碳气体，溶液里的H+和CO32-迅速减少，反应向右进行。
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
离子方程式是：CO32-+2H+=H2O+CO2↑
凡具备上述条件之一，这类离子反应就能发生。
如果把氯化钠溶液跟硝酸钙溶液混合在一起，它们之间是否发生离子反应呢？
现在，我们来分析一下氯化钠溶液跟硝酸钙溶液混合后溶液里的情况。
2NaCl+2Ca(NO3)2=2NaNO3+CaCl2
2Na++2Cl-+Ca2++2NO3-=2Na++2NO3-+Ca2++2Cl-
从上式可以看出，方程式的等号前后都是同样的四种离子，这四种离子混合后没有起反应而生成沉淀或气体或难电离的物质(如水)，也就是说，没有发生离子反应。
离子反应除上面讲的以离子互换形式进行的复分解反应外，还有其它类型的反应，例如，有离子参加的置换反应，等等。
例1：Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
离子方程式是：Zn+2H+ =Zn2++H2↑
例2：Cl2+2KI=2KCl+I2
离子方程式是：Cl2+2I-=2Cl-+I2
25 氧族元素
氧和硫是氧族元素里具有代表性的元素。
氧族元素tbjx0183_0090_0[1] ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftn1 )里的硒、碲也跟硫一样，都能跟氢生成气态的化合物。它们的氢化物的水溶液都显酸性，在氢化物里，它们都显-2价。
除了氧以外，硫、硒、碲都有二氧化物和三氧化物，在三氧化物里显示出它们的最高化合价：＋6。这些氧化物对应的水化物都是酸。
二氧化物 对应的水化物 三氧化物 对应的水化物
SO2 H2SO3 SO3 H2SO4
SeO2 H2SeO3 SeO3 H2SeO4
TeO2 H2TeO3 TeO3 H2TeO4② ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftn2 )
氧族元素跟大多数金属都能直接化合。
氧族元素性质的相似是由于它们的原子的电子层结构很相似，这族元素的原子的最外电子层都各有6个电子。在化学反应里，氧族元素的原子都容易从其它原子获得2个电子，从而生成-2价的化合物；它们的原子最外电子层的6个或4个电子一般也可以发生偏移，生成+6价或+4价的化合物。
除了上述相似的性质外，这四种元素的单质在物理性质和化学性质方面也有一定的差别。
从表3-1可以看出，氧、硫、硒、碲的单质的物理性质随核电荷数的增大而起着变化。它们的熔点、沸点随着核电荷数的增大而逐渐升高，它们的密度随着核电荷数的增大而逐渐加大。此外，硫不能导电，硒是半导体，而碲却能够导电。
氧、硫、硒、碲的单质的化学性质也随着核电荷数的增加而起变化。这四种单质跟氢气化合的时候，氧气跟氢气的反应最容易，也最剧烈，生成的化合物也最稳定，硫或硒跟氢气只有在较高的温度下才能够化合，而碲通常不能够跟氢气直接化合，生成的化合物也最不稳定。这类元素(除氧外)的含氧酸的酸性一般也是随核电荷数的增加而逐渐减弱。
氧、硫、硒、碲等元素的性质的差异和递变跟它们的原子结构有关。随着核电荷数的增加，这些元素的原子的电子层数增多，原子半径增大(图3-6)。它们的离子都因得到了2个电子，离子半径也比相应的原子半径增大了。例如，硫原子的半径为1.02×10-10m，硫离子的半径为 1.84×10-10m。
由于原子半径的增大超过核电荷数的增加对电子吸引的影响，因此，核对外层电子的引力逐渐减弱，使原子获得电子的能力依次减弱，失去电子的倾向依次增强，也就是说，随着核电荷数的增加，氧、硫、硒、碲等元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
[1] ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftnref1 ) ① 氧族元素里的钋在地壳里是一种非常稀少的元素，在本节中不讨论它的性质。
② ( http: / / 61.142.67.5:8080 / Resource / GZ / GZHX / DGJC / G1 / D3 / " \l "_ftnref2 ) 严格地说，碲酸通常以H6TeO6和（H2TeO4）n两种形式存在。
26 硫酸的性质 硫酸根离子的检验
实验目的 1．认识硫酸的特性；2．学习检验硫酸根离子的方法。
实验用品 试管、玻璃棒、酒精灯、玻璃片。
浓硫酸、盐酸、氯化钡溶液、硫酸钠溶液、碳酸钠溶液、铜片。
实验步骤
1．浓硫酸的特性
(1)浓硫酸的稀释 取一试管，往其中注入约 5mL蒸馏水，然后小心地沿试管壁倒入约 1mL浓硫酸。轻轻振荡后，用手触摸试管外壁，有什么感觉？这溶液留作下面实验使用。
(2)浓硫酸的脱水性 用玻璃棒蘸取浓硫酸在纸(下面垫上玻璃片)上写字，观察字迹的变化。
(3)在一试管中加入一小片铜片，并倒入实验(1)制得的稀硫酸3mL，观察有没有反应发生。在酒精灯上加热片刻，有没有反应发生？为什么？
(4)在另一试管中放入一小片铜片，并倒入2mL浓硫酸，在酒精灯上小心加热(注意试管口不要对着任何人)，并用润湿的蓝色石蕊试纸在试管口(注意不要触及试管口)检验所生成的气体。观察有什么现象发生。片刻后，停止加热，待试管中液体冷却后，把这些溶液沿试管壁倒入另一盛有5mL水的试管中，观察溶液的颜色。解释这些现象。
2．硫酸根离子的检验
(1)在盛有稀硫酸溶液的试管里，滴加少量的氯化钡溶液，有什么现象发生？再向该试管中加入少量盐酸，有没有变化？
(2)在2支试管中，分别加入少量硫酸钠溶液和碳酸钠溶液，并分别滴入少量氯化钡溶液，注意观察发生的现象。再向试管中分别加入少量盐酸，看到有什么现象发生？解释这些现象。
写出它们反应的化学方程式和离子方程式。
27 实验·硫酸铜晶体结晶水含量的测定
实验目的 1．学习测定晶体里结晶水含量的方法；2．初步学会使用天平称量的技能。
实验用品 托盘天平(或物理天平)、研钵、玻璃棒、三脚架、泥三角、瓷坩
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