金刚石:
金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石,它是一种由纯碳组成的矿物。金刚石是自然界中最坚硬的物质。金刚石的用途非常广泛,例如:工艺品、工业中的切割工具。碳可以在高温、高压下形成金刚石。
石墨: 石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体。石墨是其中一种最软的矿物,它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。
C60:
C60分子是一种由60个碳原子构成的分子,它形似足球,因此又名足球烯。(C60这种物质是由C60分子组成的,而不是由原子构成的。) C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子,它具有60个顶点和32个面,其中12个为正五边形,20个为正六边形。其相对分子质量约为720。
金刚石,石墨,碳60性质及用途比较
名称 |
金刚石 |
石墨 |
碳60 |
外观 |
纯净无色透明,正八 面体形状的晶体 |
深灰色,有金属光泽,不 透明的细鳞片状的固体, 质软,有滑腻感 |
分子型似足球状, 有金属光泽,其微晶 粉末呈黄色 |
结构模型 |
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导电性 |
几乎不导电 |
良好 |
几乎不导电 |
硬度 |
天然存在的最硬物质 |
质软 |
质脆 |
导热性 |
很差 |
良好 |
很差 |
熔点 |
很高 |
很高 |
较低 |
用途 |
钻头,刻刀,装饰品 |
电极,铅笔芯,润滑剂 |
制备新材料,新配 件,医学应用 |
区别与联系 |
金刚石、石墨,C60,,的物理性质有很大差异,原因是这些单质中碳原子的排列方式不同,但由于它们都是由碳元素组成的单质,故化学性质相同。金刚石与石墨通过化学反应可以相互转变。 |
人造金刚石:
20世纪80年代,人们发现人造金刚石在半导体制造行业具有广泛的应用前景。因为计算机芯片的基体材料—硅的导热性不好,这成为进一步提高芯片性能的难题。而金刚石在导热性方而远远超过硅(甚至超过铜和银),于是它成了芯片基体材料的最佳选择。正是这种需求推动了人造金刚石的研究。
碳纤维:
碳纤维是一种纤维状碳材料,它是将有机纤维与塑料树脂结合在一起,放在惰性气氛中,在一定压强下加强热、炭化而成的。碳纤维是一种强度比钢大,密度比铝小,比不锈钢还耐腐蚀,比耐热钢还耐高温,又能如铜那样导电,具有电学、热学和力学性能的新型材料。用碳纤维与塑料制成的复合材料,可以代替铝合金来制造飞机。制成的飞机,不仅轻巧,而且消耗动力少、推力大、噪音小。用碳纤维制电子计算机的磁盘,能提高计算机的贮存量和运算速率。用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器,机械强度高,质量小,可节省大量的燃料。总之,用碳纤维或碳纤维增强的塑料、玻璃、陶瓷和金属等材料来代替钢材和合金等,在化工、机电、造船,特别是飞机制造、宇航器材等领域中有广泛的应用。
一氧化碳的毒性:
一氧化碳进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合,进而使血红蛋白不能与氧气结合,从而引起机体组织出现缺氧,导致人体窒息死亡。因此一氧化碳具有毒性。一氧化碳是无色、无臭、无味的气体,故易于忽略而致中毒。常见于家庭居室通风差的情况下,煤炉产生的煤气或液化气管道漏气或工业生产煤气以及矿井中的一氧化碳吸入而致中毒。
一氧化碳的解毒:
轻微中毒者,应吸入大量新鲜空气或进行人工呼吸。医疗上常用静脉注射亚甲基蓝进行解毒。
定义:
化学上是指在溶液中电离时阳离子完全是氢离子的化合物。
酸的通性: (1)跟指示剂反应 紫色石蕊试液遇酸变红色无色酚酞试液遇酸不变色
(2)跟活泼金属(金属活动性顺序表中比氢强的金属)发生置换反应酸+金属=盐+氢气 例:2HCl+Fe=FeCl2+H2↑
(3)跟碱性氧化物反应酸+碱性氧化物→盐+水 3H2SO4+Fe2O3=Fe2(SO4)3+3H2O
(4)跟某些盐反应酸+盐→新酸+新盐 H2SO4+BaCl2=2HCl+BaSO4↓
(5)跟可溶性碱发生中和反应酸+碱→盐+水 2HCl+Ba(OH)2=BaCl2+2H2O
常见酸的性质: (1)
盐酸是氯化氢的水溶液,是一种混合物。纯净的盐酸是无色的液体,有刺激性气味。
工业浓盐酸因含有杂质(Fe
3+)带有黄色。浓盐酸具有挥发性,打开浓盐酸的瓶盖在瓶口
立即产生白色酸雾。这是因为从浓盐酸中挥发出来的氯化氢气体跟空气中水蒸汽接触,形
成盐酸小液滴分散在空气中形成酸雾。
(2)
硫酸是一种含氧酸,对应的酸酐是SO
3。纯净的硫酸是没有颜色、粘稠、油状的液体,不易挥发。稀H
2SO
4具有酸的通性。浓硫酸除去具有酸的通性外,还具有三大特性:
①吸水性: 浓H
2SO
4吸收水形成水合硫酸分子(H
2SO
4·nH
2O),并放出大量热,所以浓硫酸通常用作干燥剂。
②脱水剂: 浓硫酸可将有机化合物中的氢原子和氧原子按水分子的构成(H:O=2:1)夺取而使有机物脱水碳化。纸、木柴、衣服等遇浓硫酸变黑,这就是因为浓硫酸的脱水性使其碳化的缘故。
③强氧化性:
在浓硫酸溶液中大量存在的是H
2SO
4分子而不是H
+,H
2SO
4分子具强氧化性。
浓硫酸可使金属活动性顺序表氢后面的一些金属溶解,可将C、S等非金属单质氧化,而浓硫酸本身还原成SO
2。但是,冷的浓硫酸不能与较活泼的金属Fe和Al反应。原因是浓硫酸可以使Fe和Al的表面形成一层致密的氧化物薄膜,阻止了里面的金属与浓硫酸继续反应,这种现象在化学上叫钝化。由于浓硫酸有脱水性和强氧化性,我们往蔗糖上滴加浓硫酸,会看到蔗糖变黑并且体积膨胀。又由于浓硫酸有吸水性,浓盐酸有挥发性,所以,往浓盐酸中滴加浓硫酸会产生大量酸雾,可用此法制得氯化氢气体。
(3)
硝酸也是一种含氧酸,对应的酸酐是N
2O
5,而不是NO
2。
纯净的硝酸是无色的液体,具有刺激性气味,能挥发。打开浓硝酸的瓶盖在瓶口会产生白色酸雾。浓硝酸通常带黄色,而且硝酸越浓,颜色越深。这是因为硝酸具有不稳定性,光照或受热时分解产生红棕色的NO
2气体,NO
2又溶于硝酸溶液中而呈黄色。所以,实验室保存硝酸时要用棕色(避光)玻璃试剂瓶,贮存在黑暗低温的地方。硝酸又有很强的腐蚀性,保存硝酸的试剂瓶不能用橡胶塞,只能用玻璃塞。
硝酸除具有酸的通性外,不管是稀硝酸还是浓硝酸都具有强氧化性。硝酸能溶解除金和铂以外的所有金属。金属与硝酸反应时,金属被氧化成高价硝酸盐,浓硝酸还原成NO
2,稀硝酸还原成NO。但是,不管是稀硝酸还是浓硝酸,与金属反应时都没有氢气产生。较活泼的金属铁和铝可在冷浓硝酸中钝化,冷浓硝酸同样可用铝槽车和铁罐车运输和贮存。硝酸不仅能氧化金属,也可氧化C、S、P等非金属。
浓H2SO4为什么能做干燥剂:
因为浓H
2SO
4有强烈的吸水性,当它遇到水分子后,能强烈地和水分子结合,生成一系列水合物。这些水合物很稳定,不易分解,所以浓H
2SO
4是一种很好的干燥剂,能吸收多种气体中的水蒸气,实验室常用来干燥酸性或中性气体。如:CO
2,SO
2,H
2,O
2可用浓H
2SO
4干燥,但碱性气体如:NH3不能用浓H
2SO
4来干燥。
为什么浓H2SO4能用铁槽来运输:
当铁在常温下和浓H
2SO
4接触时,它的表面能生成一层致密的氧化膜,这层氧化膜能阻止浓H
2SO
4;对铁的进一步腐蚀,这种现象叫钝化。
活泼金属能置换出浓H2SO4中的氢吗?
稀H
2SO
4具有酸的通性,活泼金属能置换出酸中的氢。而浓H
2SO
4和稀H
2SO
4的性质不同,活泼金属与浓H
2SO
4反应时,不能生成氢气,只能生成水和其他物质,因为它具有强氧化性。
敞口放置的浓硫酸.浓盐酸.浓硝酸的变化:
酸的名称 |
|
|
|
|
|
浓盐酸 |
挥发性 |
变小 |
不变 |
变小 |
变小 |
浓硫酸 |
挥发性 |
变小 |
不变 |
变小 |
变小 |
浓硝酸 |
吸水性 |
不变 |
变大 |
变大 |
变小 |
胃酸:在人的胃液里,HCl的溶质质最分数为0.45%— 0.6%,胃酸是由胃底腺的壁细胞分泌的。它具有以下功能:
(1)促进胃蛋白酶的催化作用,使蛋白质在人体内容易被消化,吸收;(2)使二糖类物质如蔗糖、麦芽糖水解;(3)杀菌。
酸的分类和命名
1.酸根据组成中是否含氧元素可以分为含氧酸和无氧酸。如:盐酸(HCl)属于无氧酸,硫酸(H
2SO
4)、硝酸(HNO
3)属于含氧酸。
2.酸还可以根据每个酸分子电离出的H
+个数,分为一元酸、二元酸、多元酸。如:每分子盐酸、硝酸溶于水时能电离出一个H
+,属于一元酸;每分子硫酸溶于水时能电离出两个H
+,属于二元酸。
3.无氧酸一般从前往后读作“氢某酸”。如:HCl读作氢氯酸(盐酸是其俗名),H
2S读作氢硫酸。
4.含氧酸命名时一般去掉氢、氧两种元素,读作 “某”酸。如:H
2SO
4命名时去掉氢、氧两种元素,读作硫酸,H
3PO
4读作磷酸。若同一种元素有可变价态,一般低价叫“亚某酸”。如:H
2SO
3读作亚硫酸,HNO
2读作亚硝酸。
盐的定义: 盐是指由金属离子(或钱根离子)和酸根离子构成的化合物,盐在溶液里能解离成金属离子(或钱根离子)和酸根离子。根据阳离子不同,可将盐分为钠盐、钾盐、钙盐、钱盐等,根据阴离子不同,可将盆分为硫酸盐、碳酸盐,硝酸盐等。
生活中常见的盐有:氯化钠(NaCl),碳酸钠 (Na
2CO
3)、碳酸氧钠(NaHCO
3)、碳酸钙和农业生产上应用的硫酸铜(CuSO
4)。
盐的物理性质:
(1)盐的水溶液的颜色常见的盐大多数为白色固体,其水溶液一般为无色。但是有些盐有颜色,其水溶液也有颜色。例如:胆矾(CuSO4·5H2O)为蓝色,高锰酸钾为紫黑色;含Cu2+的溶液一般为蓝色,含Fe
2+的溶液一般为浅绿色,含Fe
3+的溶液一般为黄色。
(2)盐的溶解性记忆如下钾钠硝钱溶水快(含K+,Na+,NH4+,NO
3-的盐易溶于水);硫酸盐除钡银钙(含SO
42-的盐中,Ag2SO4, CaSO4微溶,BaSO3难溶)都易溶;氯化物中银不溶(含 Cl-的盐中,AgCl不溶于水,其余一般易溶于水);碳酸盐溶钾钠钱[含CO
32-的盐,Na2CO3、(NH4)2CO3、 K2CO3易溶,Na2CO3微溶,其余难溶〕。
盐的化学性质: (1)盐+金属一另一种盐+另一种金属(置换反应),例如:Fe+CuSO4==FeSO4+Cu
规律:反应物中盐要可溶,金属活动性顺序表中前面的金属可将后面的金属从其盐溶液中置换出来(K, Ca,Na除外)。
应用:判断或验证金属活动性顺序和反应发生的先后顺序。
(2)盐+酸→另一种盐+另一种酸(复分解反应),例如;HCl+AgNO3==AgCl↓+HNO3。
规律:反应物中的酸在初中阶段一般指盐酸、硫酸、硝酸。盐是碳酸盐时可不溶,若是其他盐,则要求可溶。应用:实验室制取CO
2,CO
32-、Cl
-,SO
42-的检验。
(3)盐+碱→另一种盐+另一种碱(复分解反应)
规律:反应物都可溶,若反应物中盐不为按盐,生成物其中之一为沉淀或水。
应用:制取某种碱,例如:Ca(OH)
2+Na2CO3== CaCO3↓+2NaOH。
(4)盐+盐→另外两种盐
规律:反应物都可溶,生成物至少有一种不溶于水。
应用:检验某种离子或物质。例如:NaCl+AgNO3 =AgCl↓+NaNO3(可用于鉴定Cl
-);Na2SO4+BaCl2==BaSO4↓+2NaCl(可用与鉴定SO
42-)
几种常见盐的性质及用途比较如下表:
|
氯化钠 |
碳酸钠 |
碳酸氢钠 |
碳酸钙 |
硫酸铜 |
化学式 |
NaCl |
Na2CO3 |
NaHCO3 |
CaCO3 |
CuSO4 |
俗称 |
食盐 |
纯碱、苏打 |
小苏打 |
—— |
—— |
物理性质 |
白色固体,易溶于水。水溶液有咸味,溶解度受温度影响小 |
白色固体,易溶于水 |
白色固体,易溶于水 |
白色固体,不溶于水 |
白色固体,易溶于水,溶液为蓝色,有毒 |
化学性质 |
水溶液显中性 AgNO3+NaCl==AgCl↓+NaNO3 |
水溶液显碱性 Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑ Na2CO3+Ca(OH)2==CaCO3↓+2NaOH |
水溶液显碱性 NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑ |
CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑ |
CuSO4+5H2O==CuSO4·5H2O CuSO4+Fe==FeSO4+Cu CuSO4+2NaOH==Cu(OH)2↓+Na2SO4 |
用途 |
作调味品和防腐剂,医疗上配置生理盐水。重要的化工原料 |
制烧碱,广泛用于玻璃、纺织、造纸等工业 |
焙制糕点的发酵粉的主要成分,医疗上治疗胃酸过多 |
实验室制取CO2,重要的建筑材料,制补钙剂 |
农业上配制波尔多液,实验室中用作水的检验试剂,精炼铜 |
易错点:①“食盐是盐是对的,但“盐就是食盐”是错误的,化学中的“盐”指的是一类物质。
②石灰石和大理石的主要成分是碳酸钙,它们是混合物,而碳酸钙是纯净物。
③日常生活中还有一种盐叫亚硝酸钠,工业用盐中常含有亚硝酸钠,是一种自色粉末,有咸味,对人体有害,常用作防腐保鲜剂。
④CuSO
4是一种白色固体,溶于水后形成蓝色的CuSO
4溶液,从CuSO
4溶液中结品析出的晶体不是硫酸铜,而是硫酸铜晶休,化学式为CuSO
4·5H
2O,俗称胆矾或蓝矾,是一种蓝色固体。硫酸铜与水结合也能形成胆矾,颜色由白色变为蓝色.利用这种特性常用硫酸铜固体在化学实验中作检验水的试剂。
盐的命名: (1)只有两种元素组成的盐,读作“某化某”,如 NaCl读作氯化钠,AgI读作碘化银。
(2)构成中含有酸根的,读作“某酸某”。如Na
2CO
3、ZnSO
4、AgNO
3、KMnO
4、KClO
3分别读作:碳酸钠、硫酸锌、硝酸银、高锰酸钾、氯酸钾。
(3)含铵根的化合物,读作“某化铵”或“某酸铵”。如NH
4Cl、(NH
4)
2SO
4读作:氯化铵、硫酸铵。
(4)其他:Cu
2(OH)
2CO
3读作“碱式碳酸铜”, NaHSO
4读作“硫酸氢钠”, NaHCO
3读作“碳酸氢钠”。
风化:风化是指结晶水合物在室温和干燥的条件下失去结晶水的现象,这种变化属于化学反应。如 Na
2CO
3·10H
2O==Na
2CO
3+10H
2O;CaSO
4·2H
2O ==CaSO
4+2H
2O。
侯氏制碱法:我国化工专家侯德榜于1938-1940年用了三年时间,成功研制出联合制碱法,后来命名为“侯氏联合制碱法”。其主要原理是:
NH
3+CO
2+H
2O== NH
4HCO
3 NH
4HCO
3+NaCl ==NaHCO
3↓+NH
4CI
2NaHCO
3==Na
2CO
3+H
2O+CO
2↑
(1)NH
3与H
2O,CO
2反应生成NH
4HCO
3。
(2)NH
4HCO
3与NaCl反应生成NaHCO
3沉淀。主要原因是NaHCO
3的溶解度较小。
(3)在第(2)点中过滤后的滤液中加入NaCl,由于 NH
4CI在低温时溶解度非常低,使NH
4Cl结晶析出,可做氮肥。
(4)加热NaHCO
3得到Na
2CO
3.
优点:保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,提高了食盐的利用率,NH
4Cl可做氮肥,同时无氨碱法副产物CaCl
2毁占耕田的问题。
定义:
判断溶液中阴阳离子的存在情况。
几种常见离子的检验
离子 |
所用试剂 |
方法 |
现象 |
化学方程式 |
Cl- |
AgNO3溶液和稀HNO3 |
将AgNO3溶液滴入待测液中,再加稀HNO3 |
生成白色沉淀.且不溶于稀HNO3 |
AgNO3+NaCl==AgCl↓+NaNO3 |
SO42- |
BaCl2溶液和稀盐酸 |
将稀盐酸滴入待测液中,再加BaCl2溶液 |
滴加稀盐酸无现象,滴加 BaCl2溶液生成白色沉淀,且沉淀不溶于稀盐酸 |
BaCl2+Na2SO4==BaSO4↓+ +2NaCl |
CO32- |
盐酸(或HNO3) 和澄清石灰水 |
向待测液中加入盐酸(或HNO3).将产生的气体通入澄清石灰水中 |
产生无色无味的气体,此气体能使澄清的石灰水变浑浊 |
Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+ CO2↑ CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O |
OH- |
酚酞试液、紫色石蕊试液或红色石蕊试纸 |
①将酚酞试液滴入待测液中 ②将紫色石蕊试液滴入待测液中 ③将待测液滴在红色石蕊试纸上 |
①溶液变红 ②溶液变蓝 ③红色石蕊试纸变蓝 |
—— |
H+ |
紫色石蕊试液或蓝色石蕊试纸 |
①将紫色石蕊试液滴入待测液中 ②将待测液滴在蓝色石蕊试纸上 |
①溶液变红 ②蓝色石蕊试纸变红 |
—— |
NH4+ |
浓NaOH溶液 |
将浓NaOH溶液加入待测液中,加热,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口(或用玻璃棒蘸浓盐酸置于试管口) |
放出有刺激性气味的气体,该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝(或遇到浓盐酸产生大量白烟) |
NH4Cl+NaOHNaCl+H2O+NH3↑ |
Cu2+ |
NaOH溶液 |
将NaOH溶液加入待测液中 |
生成蓝色沉淀 |
CuSO4+2NaOH==Cu(OH)2↓ |
Fe3+ |
NaOH溶液 |
将NaOH溶液加入待测液中 |
生成蓝色沉淀 |
FeCl3+3NaOH==Fe(OH)3↓+3NaCl |
常见酸、碱、盐的检验:
物质 |
检验方法 |
实验现象 |
典型化学式 |
硫酸及可溶性硫酸盐 |
取少量待检验溶液于试管中 (1)滴入紫色石蕊试液 (2)滴人稀盐酸和BaCl2溶液[或 Ba(NO3)2溶液] |
(1)溶液变红 (2)加入稀盐酸无明显现象,再加入BaCl2溶液有自色沉淀生成 |
H2SO4+BaCl2==BaSO4↓+2HCl Na2SO4+Ba(NO3)2==BaSO4↓+2NaNO3 |
盐酸及可溶性盐酸盐 |
取少量待检验溶液于试管中 (1)滴入紫色石蕊试液 (2)滴人AgNO3溶液和稀硝酸 |
(1)溶液变红 (2)有白色沉淀生成,且该沉淀不溶于稀硝酸 |
HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3 NaCl+AgNO3==AgCl↓+NaNO3 |
碳酸盐及碳酸氢盐 |
取少量待检验溶液于试管中 (1)加稀盐酸或稀硝酸 (2)将生成的气体通入澄清的石灰水中。 |
有气体生成,且该气体使澄清的石灰水变浑浊 |
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ |
铵盐 |
将铵盐与碱混合共热 |
有刺激性气味气体生成 |
NH4Cl+NaOHNaCl+NH3↑+H2O |
检验中的干扰和排除
在物质的检验过程中,由于待检物质中混有杂质、选用试剂不当或试剂不纯,包括仪器不清净、操作有误等.都会对检验造成干扰,应当予以排除。如鉴定CO
32- 和SO
42-共存时,我们不应该选用硝酸银试剂,而应选用硝酸钡或氯化钡试剂。再如,当CO
32-和SO
42-共存时,我们要检验出SO
42-,则应先加盐酸酸化,排除CO
32-离了的干扰后,再用氯化钡试剂进行检验。
检验结果的分析和判断
根据检验过程中所观察到的观象确定试样中存在哪些离子,必须把可能存在的离子全部考虑到,再根据每步检验的现象,肯定或否定某些离子的存在,逐步缩小范围,最终得出正确的结论。