影响环境的因素:
1.化石燃料燃烧对环境的影响
(1)化石燃料充分燃烧的条件及意义
①条件
a.充分接触氧气(或空气);b.提高氧气的浓度
②意义燃料燃烧若不充分,不仅使燃料燃烧产生的热量少、浪费资源.同时会产牛大量的CO等有害气体,污染空气。
(2)煤燃烧产生的危害及防治
①煤燃烧时的危害主要有两个方面
a.煤大量燃烧时生成的CO2易造成温室效应;
b.煤燃烧时生成的SO2、NO2等溶于水生成酸,随雨水降落,形成酸雨。
②防治
a.煤炭脱硫后燃烧;
b.将煤炭进行综合利用:
c.使用清洁能源;
d.尾气进行处理达标后排放等。
(3)汽车尾气对环境的影响及防治
①汽车用的燃料是汽油或柴油,它们燃烧会产生氧化碳、氮的氧化物、未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物、烟尘等,合称尾气。这些废气排到空气中,会对空气造成污染,损害人体健康。
②为减少汽车尾气对空气的污染,需采取:
a.改进发动机的燃烧方式,使燃烧充分;
b.使用催化净化装置,使有害气体转化为无害气体;
c.使用无铅汽油,禁止含铅物质排放;
d.加大检测汽车尾气的力度,禁止未达到环保标准的汽车上路;
e.改用压缩天然气或液化石油气或乙醇汽油作燃料。
2.化肥、农药对环境的影响
(1)化肥、农约对环境的危害
①化肥污染大气(有NH3等不良气体放出) ;污染水体(使水中N、P含节升高,富营养化) ;破坏土壤(使土壤酸化、板结)
②农药的危害:农药本身是有毒物质,在消除病虫害的同时也带来了对自然环境的污染和对人体健康的危害。
(2)合理使用化肥与农药化肥的施用要以尽量小的投入,尽量小的对环境的影响来保持尽量高的农产品产量和保障食品品质,是我国持续农业生产的主要内容。
在施用农药时,要根据有害生物的发生,发展规律,对症下药、适时用药,并按照观定的施用量、深度、次数合理混用农约和交替使用不同炎型的农药,以便充分发挥不同农药的特性,以最少量的农约获得最高的防治效果,同时又延缓或防止抗药性的产生呢,从而减少对农产品和环境的污染。
3. 其他因素
固体废弃物。工业废水,生活污水都会对环境造成影响。
环境污染和防治:
1. 水污染及防治
(1)水体污染来源
①工业污染:座水、废渣、废气《工业“三反”》。
②农业污染:化肥、农药的不合理使川。
③生活污染:含磷洗涤剂的大量使用、生活污水的任意排放等。
(2)防治措施
①工业上:通过应用新技术、新工艺减少污染物的产生,同时对污染的水体作处理使之符合排放标准。
②农业上:提们使川农家肥,合理使用化肥和农药。
③生活污水也应逐步实现欲中处理和排放。
2. 空气污染及防治
(1)空气污染物及来源:
二氧化硫:含硫燃料的燃烧
二氧化氮:汽车飞机等的尾气
一氧化碳:汽车尾气,含碳燃料的不完全燃烧
可吸入颗粒物:汽车尾气、建筑、生活等城市垃圾扩散
(2)空气污染的防治措施:
①消除污染源
②治理废气
③加强空气质量检测
④植树造林,种草
3.土壤污染及防治
(1)土壤污染的原因及危害
①土壤污染的污染源:农业生产上大量施用化肥、农药;固体废弃物如塑料薄膜;大气中的有害气体和有毒废气随雨水降落污染土壤;污水中的重金属或有毒有害物质污染土壤。
②危害:土壤污染导致严重的直接经济损失—— 农作物的污染、减产;土壤污染破坏土壤正常的生态平衡;土壤污染危害人体健康。
(2)土壤污染的防治防治土壤污染,要以生态农业建设为基础,做到以下几点:
①推广科学测土配方施肥,减少化肥使用量;
②开展农业病虫害综合防治技术,减少农药用量:
③提倡和普及使用有机肥:
④加强工业废弃物及垃圾的管理;
⑤加强对土壤的检验监测力度,制定和完善相关法规。
4.白色污染及防治
白色污染是由难降解的塑料造成的污染,而不是由白色垃圾造成的污染。
(1)白色污染的产生白色污染是指塑料废弃物给环境带来的污染。日常生活中人们使用的塑料购物袋、塑料食品包装、聚苯乙烯一次性泡沫快餐饭盒,还有农村大量使用的家用薄膜等,这些塑料均可产生白色污染。
(2)白色污染的危害塑料使用后丢弃在环境中很难降解,长期堆积会破坏土壤,污染地下水,危害海洋生物的生存,并且如果焚烧含氯塑料会产生有毒的氯化氢气体,从而对空气造成污染。
(3)消除白色污染的措施要解决白色污染问题,应该从以下几个方面入手:
①减少使用不必要的塑料制品,如用布袋代替塑料袋等;
②重复使用某些塑料制品,如塑料袋、塑料盒等;
③使用一些新型的、可降解的塑料,如微生物降解塑料和光降解塑料等。
④回收各种废弃塑料。
5. 三大环境问题
酸雨:
正常情况下,由于雨水中溶有空气中的CO2,故雨水的pH<7而酸雨通常指pH<5.6的雨水。煤燃烧时会排放出NO2、SO2等污染物,这些气体溶于雨水中,会形成酸雨。
(1)酸雨的危害
①使土壤酸化,肥力降低,有毒物质毒害农作物体系,杀死根毛,导敛农作物发育不良或死亡。
②酸雨杀死水中的浮游牛物,减少鱼类食物来源,破坏水生生态系统。
③酸雨污染河流、湖泊和地下水,直接或间接危害人体健康
④酸雨对森林的危害更不容忽视,酸雨淋洗植物表面,直接伤害或通过土壤间接伤害植物,促进森林衰亡。
⑤酸雨对金属、石料、水泥、木材等建筑材料均有很强的腐蚀作用,因而对铁轨、桥梁、房屋等均会造成严重损害。
(2)酸雨的防治
①尽最少用含硫燃料;
②含硫燃料经脱硫后再使用;
③除去烟气中的有害气体再排放;
④开发利用新能源。
臭氧空洞:
(1)1985年,英同科学家首次发现南极上空出现臭氧空洞。
(2)成因:人类存生产生活中向大气排放的氟氯代烃等化学物质与臭氧发生化学反应,使臭氧含量降低,大气巾的臭氧总量明显减少,存南北两极上空下降幅度最大。在南极上空.约有2000多平方千米的区域为臭氧稀薄区,科学家们形象地称之为“臭氧空洞”。
(3)危害:臭氧有吸收太阳紫外线辐射的特性,臭氧层保护地球上的生物免受紫外线的伤害。由于臭氧层巾臭氧的减少,照射到地面的紫外线增强,对地球生物圈中的生态系统和各种牛物,包括人类,都会产生不利影响。
①对人类健康的影响
a.增加皮肤癌患者人数:臭氧减少1%,皮肤癌患者人数增加4%一6%;
b.损害眼晴.增加白内障患者人数;
c.削弱免疫力+增加传染病患者人数。
②对生态系统的影响
a.农产品减产及品质下降;
b.减少渔业产量;
c.破坏森林。
(4)保护臭氧层,防止臭氧减少
①禁止使用氟利昂。
②加大宣传力度,联合国大会通过会议决定,自1985 年开始,每年的9月16日为“吲际保护臭氧层日”
温室效应:
(1)温室效应:大气中的二氧化碳气体能像温室的玻璃或塑料薄膜那样,使地面吸收的太阳光的热量不易散失.从而使全球变暖,这种现象叫温室效应。
(2)温室效应的产生
①由于人类消耗的能源急剧增加,向空气中排放了大量的二氧化碳;森林遭到破坏,使二氧化碳的吸收量减小,从而造成大气中二氧化碳的含量不断上升
②臭氧(O3)、甲烷(CH4)、氟氯代烃等也能产生温室效应。
(3)危害
①两极冰川融化,海平面上升淹没部分沿海城市,
②土地沙漠化,农业减产。
(4)防治措施
①减少使用煤、行油、天然气等化石燃料
②开发新能源,利用太阳能、风能、地热能等
③大力植树造林,严禁乱砍滥伐。
知识拓展:
1. 光化学烟雾
光化学烟雾是一种刺激性的综红色的混合型烟雾,其组成比较复杂,主要是臭氧,此外还有氮的氧化物和过氧酰基硝酸酯、高活性游离基及某些醛类和酮类等。这些物质并非某一个污染源直接排放的原始污染物质,而是由氮的氧化物和碳氢化合物等一次污染物在阳光照射下,发生光化学反应而形成的二次污染物。经过研究发现,氮的氧化物和碳氢化合物是汽车尾气的主要成分。 1970年日本东京一个区受光化学烟雾的毒害,使两万人患眼痛病,正在操场上活动的某校学生,突然害红眼和喉痛,并相继有人昏倒。1971年这种危害已扩散到神奈川县、千叶县等地。
2. 富营养化污染
富营养化污染主要指水流缓慢、更新期长的地表水体,接纳大量氮、磷、有机碳等植物营养素引起的藻类浮游生物急剧增殖的水体污染。自然界湖泊存在着富营养化现象,由贫营养一富营养一沼泽一干地,但速率很慢;而人为污染所致的富营养化,速率很快。特别是在海湾地区。在水温、盐度、日照、降雨、地形、地貌、地质等合适的条件下,细胞中含有红色色素的甲藻或者其他浮游生物大量繁殖,并在上升流的影响下聚积出现,海洋学家称为“赤潮”;如在地下水巾积累,则可称为“肥水”。富营养污染物质的来源是广泛而大量的,有生活污水(有机质、洗涤剂)、农业(化肥、农药)与工业废水、垃圾等。富营养化的显著危害有:
①促使湖泊老化;
②破坏水产资源,日本仅布磨滩1972年赤潮一次死鱼1428万尾;
③危害水源,亚硝酸盐、亚硼酸盐对人畜都有害。
3. 重金属污染
密度在5kg/m
3以上的金属统称为重金属,如金、银、铜、钳、锌、镍、钴、镉、铬和汞等。从环境污染方而昕说的蓖金膳,实际卜主要是指永、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重金属,也指具有一定毒性的一般再金属如锌、铜、钻、镍、锡等。目前最引人注意的是汞、镉、铬等重金属随废水排出时,即使浓度很小,也可能造成污染。由重金属造成的环境污染称为重金属污染。
药品的取用原则:
①使用药品时的“三不(不触、不闻、不尝昧)”源则:不能用手接触约品,不要把鼻孔凑到容器口去闻药品(特别是气体)的气味,不得尝任何药品的味道
②取用药品时注意节约原则:取用药品应严格按照实验规定的用量取用。如果没有说明用量,一般按最少量(1~2mL)取用液体,固体只需盖满试管底部即可。最大量,液体不超过容器容积的1/3,固体不超过1/2。
③用剩药品的处理原则:实验用剩的药品不能因为要 “节约”而放回原试剂瓶,这样做会污染试剂瓶中未使用的药品。因此,用剩的药品既不能放回原试剂瓶,也不能随意丢弃,更不能带出实验室,要放在指定的容器中。
药品取用对比分析:1、同体药品的取用
①取用粉末、颗粒状药品应使用药匙或纸槽,步骤:“一横、二送、三直立”,即将试管横放,用药匙或纸槽将药品送人试管底部(如下图所示),再把试管直立起来,让药品滑入试管底部。
②取用块状药品或较大的金属颗粒时应用镊子夹取,步骤:“一横、二放、三慢竖”,即先将试管(或容器) 横放,把药品放人试管(或容器)口以后(如下图所示),再把试管(或容器)慢慢竖立起来,使块状固体缓慢地滑到试管底部,防止打破试管(或容器)底。
2、液体药品的取用
①滴管吸取法:取少量液体时,可用胶头滴管吸取 (如下图所示)。
②取用较多量时,可用倾倒法。步骤:先拿下瓶塞,倒放在桌上;然后拿起试剂瓶,标签朝向手心,瓶口要紧挨着试管口,使液体缓缓倒入试管(如下图)。
3、定量取用药品
①物质的称量。使用托盘天平称量药品时:使用天平先调零,左物右码要分清,玻璃器皿、称量纸,镊子夹码手不行。即称前先将天平调平衡,称量物放在左盘,砝码放在右盘。托盘上要垫有大小一样的称量纸,如果是腐蚀性药品,要放在表面皿或蒸发皿中称量。用镊子夹取砝码,直到平衡。托盘天平只能准确到0.1克。
②液体的量取。根据被量液体的体积选择合适规格的量筒。“使用量筒先放平,量简刻度没有零,视线与凹液最低点,保持一致方可行”。
注意事项: 1、不能用手接触药品、不能直接闻气体、不能尝药品的味道。
2、块状固体:用镊子夹持,将试管平放,用镊子将块状固体放入试管中,然后慢慢将试管竖起,
使块状固体慢慢滑入试管底部,防止打破试管底
3、粉末状固体:将试管倾斜,把盛有药品的药匙或纸槽送入试管底部,然后将试管直立起来,
让药品落入底部
4、液体药品:取下瓶塞倒放在桌面上,标签握在手心里,口口相挨免外流,试管略倾便操作。
使用胶头滴管时,要两两对正,滴管竖直悬空,不能伸入其中,更不能相碰。吸液后胶头滴管不可倒置或平放,防止药液腐蚀橡胶帽。若用滴管取完液体后,可用少量清水冲洗,以备再用。滴瓶上的滴管,不可交叉使用,也不可用清水冲洗。
节约原则:没有说明药品用量时,液体药品一般取用1—2mL,固体药品一般以盖满试管底部为原则。
防污染原则:取用后多余的药品不能放回试剂瓶;胶头滴管滴加药品时,不能倒置,也不能将胶头滴
管的尖嘴伸入仪器口内。用过的药匙、镊子应该用滤纸等擦干净以备用。粉末药品应用纸条取用。
新能源: 在合理开发、综合利用化石能源的同时,积极开发氢能、核能.太阳能、生物质能(沼气)、风能、水能、地热能、潮汐能等新型能源,以应对能源危机,减轻环境污染,促进社全可持续发展.
几种常见的新能源:
(1)车用乙醇汽油
将乙醇液体中含有的水进一步除去,再添加适量的变性剂可形成变性燃料乙醇,将其与汽油以一定的比例混合形成乙醇汽油。酒精中不含氮、硫等元素,因此它完全燃烧后排放的尾气中污染物少,有利于保护环境,所以乙醇汽油是较清浩的能源。掺有10%乙醇的汽油燃烧可使CO排放量减少30%,碳氢化合物排放量减少10%,这种燃料不仅可以节省石油资源和有效地减少汽车尾气的污染,还可以促进农业生产。目前在我国的一城市正在逐步推广使用乙醇汽油。
(2)氢能
①氢气作为未来理想能源的优点
a.氢气的来源广泛,可以由水制得。
b.氢气燃烧的热值比化石燃料高(如下图).大约是汽油热值的二倍。
c.最突出的优点是燃烧产物是水,不污染环境因此氢能源具有广阔的开发前景。
②氢气的性质
a.氢气的物理性质:通常情况下,氢气是无色、无味的气体,难溶于水,密度是0.089g/L,比空气密度小,是最轻的气体。
b.氢气的化学性质:氢气的可燃性:纯净的氢气在空气中能安静地燃烧,这个反应的化学方程式为2H2+O22H2O,现象为:产生淡监色火焰,放山热量氢气的还原性:氢气在加热条下,能跟某些金属氧化物反应,夺取金属氧化物中的O,因此,氢气具有还原性,即能使金属的氧化物失去O而还原为金属,氢气是一种重要的还原剂。
如氢气还原氧化铜:H2+CuOCu+H2O
现象:黑色固体粉末逐渐变为红色,试管内壁有水珠产生。
③氢能源的开发
a. 电解水的方法:消耗电量太多,成本高,不经济,不能大规模地制取氢气。
b. 理想的制氢方法:寻找合适的光分解催化剂,使水在太阳光的照射下分解产生氢气、
④氢气的储存:由于氢气是一种易燃易爆的气体,难液化,储存和运输不方便也不安全。如何储存氢气是氢能源开发研究的又一关键问题。目前,人们发现某些金属合金如Ti—Fe、Ti—Mn、La—Ni等具有储氢功能。其中La—Ni合金在常温、0.152MPa下就能放出氢气,已用于氢能汽车和燃料电池中氢气的储存,新型储氢型合金材料的研制和实际应用对氢能源开发具有重要意义
(3)生物质能
指太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽用之不竭,是一种可再生能源。通常包括木材,森林废弃物,农业废弃物,水生植物,油料植物,工业有机废弃物,动物粪便等。具有可再生性、低污染性、分布广泛、总量丰富等特性。
①沼气是有机物质在厌氧条件下经过微生物发酵而生成的一种可燃性气体,其主要成分是CH4。
②沼气的制取
把秸秆、杂草、人类粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵,就可以产生甲烷。如图:
③发展沼气的意义:解决农村生活的燃料问题,提高农家肥的肥效。减少污染物的排放,保护环境。
(4)其他的新能源
随着社会对能量的需求量越来越大,化学反应提供的能量已经不能满足人类的需求。目前,人们正在开发和利用的新能源有太阳能、核能、风能、水能、地热能和潮汐能等。
①太阳能:地球上最根本的能源是太阳能。太阳能的利用一是通过集热器进行光热转换,如太阳能热水器.二是通过光电池直接转化为电能,如太阳能电池
②核能:来源于原子核的变化,这类变化叫核反应。核反应过程中由于原子核的变化,而伴随着巨大的能量变化,所以核能也叫原子能。
③风能:利用风力进行发电、扬帆助航等技术,也是一种可以再生的清洁能源
④地热能:地壳深处的温度比地面高得多,利用地下热量也时进行发电
⑤海洋能:在地球与长阳、月亮等的相互作用下海水不停地运动。站在海滩上,可以看到滚滚海浪,在其中蕴藏着潮汐能、波浪能、温差能,这些能量总称海洋能。
沼气与天然气的区别:沼气和天然气的主要成分一样,都是CH4,但沼气并不是天然气。天然气是化石能源,属于不可再生能源,沼气是可再生能源。
节能: (1)解决人类能源短缺的途径
①节约能源;
②开发利用新能源,
(2)节约能源的途径
①充分燃烧燃料:如使煤粉碎或气化后燃烧;
②充分利用热能:如综合利用;
③变废物为能源:如沼气。
(3)节能标志
中国节能标志由“energy”的第一个字母e构成一个圆形图案,中间包含了一个变形的汉字“节”.寓意为 “节能”。缺口的外圆又构成“China”的第1个字母 “C”.“节”的上半部分简化成一段古长城的形状,与下半部构成一个烽火台的图案,一起象征着中国。“节” 的下部又是“能”的汉语拼音第1个字母“N”,整个图案中包含了中英文,有利于与国际接轨。
可燃冰: 可燃冰是甲烷水合物,外观像冰。它由甲烷分子和水分子组成,还含有少量二氧化碳等其他气体。可燃冰在低温高压条件下形成,1体积可燃冰可储载100 一200倍体积的甲烷气体,具有能量高、热值大等优点。目前发现的可燃冰储量大约是化石燃料总和的2 倍,它将成为替代化石燃料的新能源。但是,可燃冰埋藏于海底的岩石中,目前开采在技术上还存在很大困难。如果在开采时甲烷气体大量泄漏到大气中,造成的温室效应将比二氧化碳更加严重。
燃料电池: 燃料电池是一种化学电池,它将物质发生化学反应时释放出的能量直接转变为电能。燃料电池与普通化学电池不一样,它工作时需要外界连续地向其供给燃料和氧化剂。正是由于它是把燃料进行化学反应释放出的能量变为电能输出,所以被称为燃料电池-- 燃料电池在结构上与蓄电池相似,由正极、负极和电解液组成.两极多是由钦、镍等惰性微孔材料制成,它们确利于气体燃料及空气或氧气通过,但不参与化学反应。以氢氧燃料电池为例,电池工作时,从负极将氢气输送进去,从正极将氧气输送进去,氢气和氧气在电池内部发生电化学反应,使燃料的化学能转变为电能。除了氢气,甲烷、煤气等也可作为燃料电池的燃料。目前。已研制成功铝空气燃料电池,它是用纯铝作负极,空气作正极,铝空气电池可以代替汽油提供汽车动力,这种电池还能用于收音机、照明设备、野营炊具、野外作业工具等。燃料电池具有能量转化率高,对环境污染小,工作时安静且无机械磨损等许多优点,在汽车、通信等许多方面得到了应用。
氢能源循环体系:
下图是一种最理想的氧能源循环体系,太阳能和水是用之不竭的,而且价格低廉。极需研究的是寻找合适的光分解催化剂,它能在光照下使水的分解速率加快。当然,氢发电机的反应器和燃料电池也是需要研究的领域。实现这一良性循环.将使人类可以各取所需地消耗电能。
太阳能的利用方式:日前太阳能的利用方式是光热转换和光电转换两种方式。
(1)光热转换方式
太阳能的热利用是通过集热器进行光热转化的,集热器也就是太阳能热水器。它的板芯由涂了吸热材料的铜片制成,封装存玻璃钢外壳中。铜片只是导热体,进行光热转化的是吸热涂层,这是特殊的有机高分子化合物。封装材料也很讲究,既要有高透光率,又要有良好的绝热性:随涂层、材料、封装技术和热水器的结构设计等不同,终端使用温岌较低的在200℃以下,可供生活热水、取暖等;中等温在存200~800℃之间,可供烹调、工业用热等;高温的可达800℃以上。可以供发电站使用。20世纪70年代石油危机之后,这类热水器曾有蓬勃发展,特别是在美国、以色列、日本、澳人利亚等国家,安装家用太阳能热水器的件它很多 (1()%~35%)。20世纪80年在美国已建成若干示范性的太阳能热发电站,用特殊的抛物面反光镜聚集热量获得高温蒸汽送到发电机进行发电。
(2)光电转换方式
太阳能也可通过光电池直接变成电能,这就是太阳能电池。其具有安全可靠、无噪、无污染、:不需燃料、无需架设输电网、规模可大叫可小等优点,但需要占用较大的面积。因此比较适合阳光充足的边远地区的农牧民或边防部队使用。已有使用价值的光电池种类不少.如多晶硅(Si蜥)、单晶硅(掺入少量硼、砷)、碲化镉 (cdTe)、础化铜钢(culnSe)等都是制造光电池的半导体材料,它们能吸收光子使电子定向流动而形成电流光电池应用范围很广,大的可用于微波中继站、卫星地面站、农村电话系统,小的可用于太阳能手表、太阳能计算器、太阳能充电器等,这些产品已有广大市场。
有关能源的几种常见概念:
(1)一级和二级能源
一级能源是直接开采或直接被利用的能源.如煤、石油、天然气、水能等
二级能源是由一级能源转化产生的能源,如水电、火电、酒精等汽油、柴油等石油产品都是由石油分馏产生的,因此属于二级能源
(2)绿色能源和清洁能源
绿色能是指对环境无影或影响很小的能源:如:电能、光能、潮汐能、氢能等
清洁能源是指使用时不产生污染环境的物质,但产物排放过多会对环境有影响的能源,如乙醇、甲烷等燃料燃烧产生的CO
2,空气中CO
2过多会产生温室效应
(3)可再生能源和不可再生能源
通过大自燃的循环可不断转化的能源称为可再生能源。如水能、氢能、乙醇等,要通过几百万年才能形成的能源、用一点少一点,这样的能源称为不可再生能源.如化石燃料
(4)化学能、物理能、核能
化学能:通过化学反应中获得的能量,如化石燃料和其他燃料燃烧产生的能量。
物理能:不通过化学反应直接获得的能量.如水能、地热能、潮汐能、风能。
核能:通过原子核变化获得的能量,如原子弹、氢弹爆炸释放的能量,核反应堆中产生的能量。
离子的定义:
带电的原子或原子团叫离子。
离子的分类:阳离子:带正电荷的原子或原子团,如:K
+、NH
4+ 阴离子:带负电荷的原子或原子团,如:Cl
-、SO
42-。
离子的形成(以Na+、Cl-的形成为例) :①钠在氯气中燃烧生成氯化钠:2Na+Cl
22NaCl。钠与氯气反应时,每个钠原子失去1个电子形成钠离子(Na
+),每个氯原子得到1个电子形成氯离子(Cl
-),Na
+与Cl
-由于静电作用而结合成化合物氯化钠(NaCl)
②从原子结构示意图分析Na
+,Cl
-的形成过程:
离子的表示方法——离子符号在元素符号的右上角用“+”,“-”号表示离子的电性,数字表示离子所带的电荷,先写数字后写正负号,当数字为1 时,省略不谢。如Na
+,Cl
-,Mg
2+,O
2-。
原子团: ①有一些物质如Ca(OH)
2,CaCO
3等,它们中的一些原子集团如OH
-、CO
32-,常作为一个整体参加反应,这样的原子集团,叫做原子团,又叫做根。
②命名:原子团不能独立稳定地存在,它是物质 “分子”组成的一部分。
初中化学中的原子团除铵根 (NH
4+)在化学式前面部分外,其他原子团在化学式的后一部分一般命名“xx根”,
如下面画线部分为原子团:
NH4Cl(铵根)Na
2CO3(碳酸根)K
2SO4(硫酸根)Na
OH(氢氧根)K
NO3(硝酸根)K
MnO4(高锰酸根)K
2MnO4(锰酸根)K
ClO3(氯酸根)
NH4NO3(铵根,硝酸根)
其他原子团有:SO
32-(亚硫酸根)、NO
2-(亚硝酸根),HSO
3-(亚硫酸氢根),H
2PO
4-(磷酸二氢根)等。
关系式:阳离子所带正电荷数=原子失去电子数=质子数-核外电子数
阴离子所带负电荷数=原子得到电子数=核外电子数-质子数
概念:用元素符号和数字的组合表示物质组成的式子,叫做化学式。如可用O2,H2O,MgO分别表示氧气、水、氧化镁的化学式。
对概念的理解: (1)混合物不能用化学式表示,只有纯净物才能用化学式表示。
(2)每一种纯净物只有一个化学式,但一个化学式有可能用来表示不同的物质。如氧气的化学式是O
2,没有别的式子再能表示氧气;P既是红磷的化学式,也是白磷的化学式。
(3)纯净物的化学式不能臆造,化学式可通过以下途径确定:
①科学家通过进行精确的定量实验,测定纯净物中各元素的质量比,再经计算得出。
②已经确定存在的物质可根据化合价写出。
书写规则: 1.单质化学式的写法:
首先写出组成单质的元素符号,再在元素符号右下角用数字写出构成一个单质分子的原子个数。稀有气体是由原子直接构成的,通常就用元素符号来表示它们的化学式。金属单质和固态非金属单质的结构比较复杂,习惯上也用元素符号来表示它们的化学式。
2.化合物化学式的写法:
首先按正前负后的顺序写出组成化合物的所有元素符号,然后在每种元素符号的右下角用数字写出每个化合物分子中该元素的原子个数。一定顺序通常是指:氧元素与另一元素组成的化合物,一般要把氧元素符号写在右边;氢元素与另一元素组成的化合物,一般要把氢元素符号写在左边;金属元素、氢元素与非金属元素组成的化合物,一般要把非金属元素符号写在右边。直接由离子构成的化合物,其化学式常用其离子最简单整数比表示。
化学式的读法:一般是从右向左叫做“某化某”,如“CuO”叫氧化铜。当一个分子中原子个数不止一个时,还要指出一个分子里元素的原子个数,如“P
2O
5”叫五氧化二磷。有带酸的原子团要读成“某酸某”如“CuSO
4”叫硫酸铜,还有的要读“氢氧化某”,如“NaOH”叫氢氧化钠。“氢氧化某”是碱类物质,电离出来的负电荷只有氢氧根离子。
化学式的意义:(1)
由分子构成的物质
|
|
化学式的含义 |
以H2O为例 |
质的含义 |
宏观 |
①表示一种物质 ②表示物质的元素组成 |
①表示水 ②表示水是由氢、氧两种元素组成的 |
微观 |
①表示物质的一个分子 ②表示组成物质每个分子的原子种类和数目 ③表示物质的一个分子中的原子总数 |
①表示一个水分子 ②表示一个水分子是由两个氧原子和一个氧原子构成的 ③表示一个水分子中含有三个原子 |
量的含义 |
①表示物质的相对分子质量 ②表示组成物质的各元素的质量比 ③表示物质中各元素的质量分数 |
①H2O的相对分子质R =18 ②H2O中氢元素和氧元素质量比为1:8 ③H2O中氢元素的质量分数=100%=11.1% |
(2)
由原子构成的物质(以Cu为例) 宏观:
表示该物质:铜
表示该物质由什么元素组成:铜由铜元素组成
微观:表示该物质的一个原子—一个铜原子。
化学式和化合价的关系:
(1)根据化学式求化合价
①已知物质的化学式,根据化合价中各元素的正负化合价代数和为0的原则确定元素的化合价。
标出已知、未知化合价:
列出式子求解:(+1)×2+x×1+(-2)×3=0 x=+4
②根据化合价原则,判断化学式的正误,如判断化学式KCO3是否正确
标出元素或原子团的化合价
计算正负化合价代数和是否为0:(+1)×1+(-2)×1=-1≠0,所以给出的化学式是错误的,正确的为K2CO3。
③根据化合价原则,计算原子团中某元素的化合价,如计算NH4+中氮元素的化合价和H2PO4-(磷酸二氢根)中磷元素的化合价。
由于NH4+带一个单位的正电荷,不是电中性的,因此各元素的化合价代数和不为多,而是等于+1. 设氮元素的化合价为x
x+(+1)×4=+1 x=-3
所以在NH4+中,氮元素的化合价为-3. 同理H2PO4-带一个单位的负电荷、不是电中性的、因此各元素的化合价代数和不为零,而是-1.
设磷元素的化合价为y
(+1)×2+y+(-2)×4=-1 y=+5 所以在H2PO4-中磷元素的化合价为+5.
④根据化合价原则,确定物质按化合价的排序。如H2S,S,SO2,H2SO4四种物质中均含有硫元素,并且硫元素的化合价在四种物质中分别为:-2,0, +4,+6,故这四种物质是按硫元素的化合价由低到高的顺序排列的。
(2)根据化合价写化学式
根据化合物中化合价的代数和等于0的原则,已知元素的化合价可以推求实际存在物质的化学式,主要方法有两种:
①最小公倍数法
|
步骤 |
举例 |
写 |
一般把正价元素的符号(或原子团)写在左边,负价元素的符号(或原子团)写在右边,并把化合价写在元素符号(或原子团)的正上方 |
、 |
求 |
求出两种元素化合价绝对位的最小公倍数,然后求出每种元素的原子个数= |
因为|-2|×|+3|=6,所以Al原子个数为6/3=2,O原子个数=6/2=3 |
标 |
将原子个数写在相应元素符号的正下角 |
Al2O3 |
验 |
检验各种元素正负化合价的代数和是否为0,确定化学式的正确性 |
(+3)×2+(-2)×3=0,所以该化学式正确。 |
②交叉法
|
步骤 |
例1 硫酸铜 |
例2 氧化钙 |
排列 |
分析名称,确定元素符号(或原子团)的顺序 |
铝 硫酸根 Al SO4 |
钙 氧 Ca O |
标价 |
标上化合价 |
、 |
、 |
约简 |
将化合价的绝对值约成最简整数比 |
、 |
、 |
交叉 |
将整数交叉写在元素符号(或原子团)的右下角 |
|
|
检验 |
根据正负化合价代数和是否为0,检验正误 |
(+3)×2+(-2)×3=0 |
(+2)+(-2)=0 |
确定化学式的几种方法:1. 根据化合价规则确定化学式
例1:若A元素的化合价为+m,B元素的化合价为-n,已知m与n都为质数,求A,B两元素化合后的物质的化学式。
解析:由题意知正、负化合价的最小公倍数为m ·n,A的原子个数为(m·n)/m=n,B的原子个数为 (m·n)/n=m
答案:所求化学式为AnBm.
2. 根据质量守恒定律确定化学式
例2:根据反应方程式2XY+Y2==2Z,确定Z 的化学式
解析:根据质量守恒定律,反应前后原子种类不变,原子数目没有增减,反应前有两个X原子,四个Y原子,则两个Z分子含有两个X原子和四个Y原子。
答案:z的化学式为XY2
3. 利用原子结构特征确定化学式
例3:X元素的原子核外有17个电子,Y元素的原子最外层有2个电子,求X、Y两元素所形成的化合物的化学式。
解析:X元素的原子核外有17个电子,Y元素的原子最外层有2个电子,X原子易得1个电子,Y原子易失2个电子,根据电子得失相等可求化合物的化学式为YX2
4.利用元素质量比确定化学式:
例4:有一氮的氧化物,氮、氧两元素的质量比为7: 4,求此氧化物的化学式。
解析:设此氧化物的化学式为NxOy,根据xN:yO =7:4 得14x:16y=7:4,即x:y=2:1。
答案:所求氧化物的化学式为N2O。
5. 利用化学式中所含原子数、电子数确定化学式
例5:某氮氧化合物分子中含有3个原子,23个电子,求此化合物的化学式。
解析:设此化合物的化学式为NxOy,则
x+y=3
7x+8y=23
解得x=1,y=2
答案:所求化学式NO
2。
利用化学式的变形比较元素的原子个数:例:质量相等的SO
2和SO
3分子中,所含氧原子的个数比为?
解析:SO
2的相对分子质量为64,SO
3的相对分子质量为80,二者的最小公倍数是320,二者相对分子质量相等时物质的质量相同,转化为分子个数SO
2 为320/64=5,SO
3为320/80=4,即5SO
2与4SO
3质量相同,所以含氧原子的个数比为(5×2):(4×3)=10:12=5:6。
四、利用守恒法进行化学式计算:
例:由Na2S、Na2SO3、Na2SO4三种物质构成的混合物中,硫元素的质量分数为32%,则混合物中氧元素的质量分数为?
解析:在Na2S,Na2SO3,Na2SO4中,钠原子与硫原子的个数比是恒定的,都是2:1,因而混合物中钠、硫元素的质量比(或质量分数比)也是恒定的。设混合物中钠元素的质量分数为x,可建立如下关系式。
Na ——S
46 32
x 32%
46/32=x/32%
解得x=46%
混合物中氧元素的质量分数为1-32%-46%=22%。
利用平均值法判断混合物的组成找出混合物中各组分的平均值(包括平均相对原子质量、平均相对分子质量、平均质量、平均质量分数等),再根据数学上的平均值原理,此平均值总是介于组成中对应值的最大值与最小值之间,由此对混合物的组分进行推理判断。
例:某气休可能由初中化学中常见的一种或多种气体组成,经测定其中只含C,O两种元素,其质量比为3:8,则该气体可能是?
解析:由题给条件知,该气体只含C,O两种元素,而这两种元素组成的气体可能是CO2、CO,O2。CO2中C,O两种元素的质量比是3:8,CO中C,O两种元素的质量比是3:4,O2中C,O两种元素的质量比是0 (因C的质量为0)。题中给出该气体中C,O两种元素的质量比是3:8,故符合题意的气体组成为:CO2或 CO,O2或CO,O2,CO2。
利用关系式法解题技巧:
关系式法是根据化学式所包含的各种比例关系,找出已知量之间的比例关系,直接列比例式进行计算的方法。
例: 多少克(NH4)2SO4与42.4g尿素CO(NH2)2所含的氮元素质量相等?
设与42.4g尿素中所含氮元素质量相等的(NH4)2SO4的质量为x
(NH4)2SO4——2N——CO(NH2)2
132 60
x 42.4g
132/x=60/42.4g
x=93.28
化学式前和化学式中数字的含义:①化学式前面的数字表示粒子(原子、分子)数目;
②离子符号前的数字表示离子的数目;
③化学式石一下角的数字表示该粒子中对应原子或原子团的数目;
④离子符号右上角的数字表示该离子所带电荷数。
化合价的定义: 一种元素一定数目的原子跟其他元素一定数目的原子相化合的性质,叫做这种元素的化合价。化合价有正价、负价之分,如在H2O中,氢原子与氧原子的个数比为2:1,H为+1价,0为-2价;在MgCl
2中,镁原子与氯原子的个数比为1:2,Mg为+2价,Cl为-1价。
化合价的意义:
化合价反映元素的原子之间相互化合时的数日,是元素的一种性质。因此,强调化合价时,一定要指明元素。
化合价的表示方法:
通常在元素符一号或原子团的正上方用+n或-n表示,“+”“-”在前,数值在后。“1”不能省略。例如
.
化合价的一般规律:
(1)化合价有正价和负价;
(2)金属元素跟非金属元素化合时,金属元素显正价,非金属元素显负价,如MgCl2中Mg为+2价,Cl为-1价;非金属元素和氧元素形成化合物时,非金属元素通常显正价,氧元素通常显-2价,如SO2中S为+4价,O为-2价;
(3)一些元素在不同物质中可显不同的化合价,如KMnO4、K2MnO4中锰元素的化合价分别为+7,+6价;
(4)化合物中,各元素正、负化合价代数和为0;
(5)因为化合价是元素的原子在形成化合物时才表现出来的一种性质,所以单质中元素的化合价为0;
(6)原子团不能独立存在,只是化合物的一个组成部分,所以原子团的化合价由各元素的正、负化合价的代数和算出,原子团的化合价一定不为0。
化合价与最外层电子数的关系:
(1)金属元素的化合价数值一般等于它的最外层电子数。
(2)非金属元素的最高正价数值等于它的最外层电子数(O、F除外),最低负价数值等于8减去最外层电子数。
化合价符号与离子符号的比较
|
元素化合价的符号 |
离子符号 |
概念不同 |
表示元素原子所显化合价的数值和正负的符号 |
表示带电原子(或原子团)所带电荷的电性核电荷量的符号 |
位置不同 |
化合价写在元素符号或原子团的正上方 |
所带电荷写在元素符合(或原子团)的右上角。 |
前后不同 |
正负号在前,数字在后 |
数字在前,正负号在后 |
省略不同 |
化合价为+1或-1价时,数字1不能省略 |
带一个单位正电荷或负电荷时,“1”不能省略不写 |
一些常见元素和根的化合价:
元素和根的名称 |
元素和根的符号 |
常见的化合价 |
元素和根的名称 |
元素和根的符号 |
常见的化合价 |
钾 |
K |
+1 |
氯 |
Cl |
-1、+1、+5、+7 |
钠 |
Na |
+1 |
溴 |
Br |
-1 |
银 |
Ag |
+1 |
氧 |
O |
-2 |
钙 |
Ca |
+2 |
硫 |
S |
-2、+4、+6 |
镁 |
Mg |
+2 |
碳 |
C |
+2、+4 |
钡 |
Ba |
+2 |
硅 |
Si |
+4 |
铜 |
Cu |
+1、+2 |
氮 |
N |
-3、+2、+3、+4、+5 |
铁 |
Fe |
+2、+3 |
磷 |
P |
-3、+3、+5 |
铝 |
Al |
+3 |
氢氧根 |
OH- |
-1 |
锰 |
Mn |
+2、+4、+6、+7 |
硝酸根 |
NO3- |
-1 |
锌 |
Zn |
+2 |
硫酸根 |
SO42- |
-2 |
氢 |
H |
+1 |
碳酸根 |
CO32- |
-2 |
氟 |
F |
-1 |
铵根 |
NH4+ |
+1 |
记忆口诀:常见元素的化合价口诀
(1)一价钾、钠、银、氢、氟,二价钙、镁、钡和锌,铝价正三氧负二,以上价态要记真。铜一二来铁二三,碳硅二四要记全,硫显负二正四六,负三正五氮和磷,氯价最常显负一,还有正价一五七,锰显正价二四六,最高价数也是七。
(2)常见原子团的化合价口诀
一价铵根氢氧根,另有硝酸氯酸根。二价硫酸碳酸根,勿忘一个锰酸根。三价只有磷酸根。除了铵根皆为负,常写常用能记住。