化学新视角_龙菲许晓编.pdf

中学化学课程资源丛书化学新视角龙菲许晓编远方出版社图书在版编目（）数据化学新视 角龙 菲，许 晓 编呼 和 浩 特：远 方 出 版 社，（重印）（中学化学课程资源丛书）化 龙许 化学青少年读物 中国版本图书馆 数据核字（）第 号中学化学课程资源丛书化学新视角编者龙菲许晓出版远方出版社社址呼和浩特市乌兰察布东路 号邮编 发行新华书店印刷廊坊市华北石油华星印务有限公司开本 印张 字数 千版次 年 月第版印次 年 月第次印刷印数 标准书号 远方版图书，版权所有，侵权必究。远方版图书，印装错误请与印刷厂退换。书书书前言化学是自然科学的重要组成部分，它是研究物质的组成、结构和性能之间的关系，以及物质转化的规律和调控手段的一门科学。今天，化学已成为材料科学、生命科学、环境科学和能源科学的重要基础，成为推进现代社会文明和科学技术进步的重要力量，并为解决人类面临的一系列危机，如能源危机、环境危机和粮食危机等，做出极其重要的贡献。作为科学教育的重要组成部分，新的化学课程倡导从学生素质的培养和社会发展的需要出发，发挥学科自身的优势，将科学探究作为课程改革的突破口，激发学生的主动性和创新意识，促使学生积极主动地去学习，使获得化学知识和技能的过程也成为理解化学、进行科学探究、联系社会生活实际和形成科学价值观的过程。化学教育是提高国民素质和培养新世纪化学人才的重要手段。为全面提高化学教育的质量，为了更好的贯彻“十一五”精神，更好的面对目前我们探讨的一系列化学方面的问题，我们特推出本套丛书。其中涉及了中学化学教育、新世纪化学动向、化学常识等多个方向，能够帮助教师在化学教学过程中形成良好的教学体系，引导学生对化学这一学科有一个更全面的了解。本套丛书集知识性与实用性于一体，是学生在学习化学知识及教师在进行引导的过程中不可或缺的一套实用工具书。在本套丛书的编写过程中，我们得到了许多化学方面的专家及学者的指导和帮助，在此表示衷心的感谢。编者书书书化 学 新 视 角目录化学初入门组成世界的物质物质在不断变化着看不见、摸不到的空气有趣的惰性气体分子量和原子量摩尔中含有多少分子质量守恒定律复杂的原子结构 元素符号的语言作用 分子式的词汇作用 方程式的语句作用 元素的化合价 物质的晶体结构 中学化学课程资源丛书 元素的同位素 奇妙的有机分子结构 变化多端的乙烯 本领高强的液晶 驯服橡胶的硫磺 化学魔术师 可治病的树皮 水泥和混凝土“水晶宫”的诞生 著名的花粉实验 可口可乐的配方 昂贵的“搅拌”威力无比的核变 敏锐的传感器 神奇的电镀技术 化汞为金“水”中闪火花 木板掉不下来了 牛奶制成的塑料 用玻璃棒点酒精灯 会变色的纸 化 学 新 视 角化学与生活 舞厅里飘起了雪花 石灰石的妙用 杀人湖的秘密 白色的“墨水”不使用水的造纸方法 尿不湿尿布 能自动消失的划粉 缓解感冒的葡萄糖锌片 能除毛的光亮剂 用番茄酿成的酒 美丽的溶洞 使人发笑的笑气 海水也能燃烧 巧克力的神奇作用 用水点燃蜡烛 搅拌的奥妙 疲倦与人的生理 碘对“聪明”的作用 氟对抵挡龋齿的作用 神奇的生物酶 中学化学课程资源丛书 第一次出现的塑料 负离子的保健作用 用于消毒的伽马射线 焰火是怎样产生的 对人有益的乳酸菌 硒与人的视力 猪肝中含有生物酶 糖精与糖精纳 空气里的阴离子 高分子吸收材料 利用指纹线索破案 如何对付锈渍 酸雨的巨大破坏作用 化学的谜团 物质在二氧化碳中的燃烧之谜 水助燃之谜 人体中的化学元素 硫是单原子分子吗 能导电却不是电解质的金属 反应物相同，反应现象不同 分子式中为何带圆点 化 学 新 视 角氧炔焰的强大功能 天平为何不平衡 火灾与灭火剂 啤酒的营养成分 遇水就分解的硫化钙 防水衣防水却透气 杀菌的氯气、高锰酸钾、食盐 物质的毒性 浓硫酸和金属反应却不放出氢气 从木屑到酒精 化学中的三馏 从棉花到炸药 从石油气到橡胶 珍珠为何会变黄 有没有水合电子 昆虫的化学武器 分子筛是什么 会“交谈”的植物 奇怪的黑兽口湖 发酵粉为何会发酵 “恶狗酒酸”之谜 中学化学课程资源丛书 “塑料王”之谜 用电写字 “一加一不等于二”硝石精里的“无翅鸟”书书书化 学 新 视 角化学初入门大千世界都是由物质组成的，它们都在不断变化着。自我们认识、了解化学元素开始，来认识物质世界的奥秘吧。我们可以通过化学符号去认识化学现象，去了解化学中的“同父异母”现象以及“孪生兄弟”同位素等。更有趣的是，化学中也有孙悟空式的“人物”，千变万化，神奇万千。组成世界的物质大千世界，林林总总。从人们日常所需的生活用品，到人们赖以进行生产的生产资料；从大自然的树木、花草、鸟兽到岩石、高山、大海；从地球上的万物到茫茫宇宙中的太阳、月亮和星球都是由物质组成的。这些形形色色的物质，都是由分子、原子等微粒构成的。例如水是由水分子构成；汞是由汞原子构成。假如杯中学化学课程资源丛书 子里装的水没有其他物质，我们就称这种水为纯净物。实际上，天然水中常常溶解有少量的各种盐类，还有病菌和其他杂质，所以是不纯净的。这种由不同成分组成的物质，称为混合物。混合物没有固定的组成，也没有固定性质。在我们周围存在的绝大多数天然物质都是复杂的混合物，像泥土、花岗石、海水等。纯净物中，有的是由同种元素组成，再也不能发生分解反应，这种纯净物被称为单质。如果纯净物是由几种不同元素化合而成的，则称为化合物，它们在一定条件下，能够发生分解反应。如水在电流的作用下，可以分解出氢气和氧气。我们说水是化合物，氢气和氧气都是单质。单质又可以分为金属和非金属两大类，氢气和氧气是非金属；金、银、铜、铁、铝等是金属。物质在不断变化着自然界的物质时时刻刻都在发生变化。自人类学会制造和使用工具之后，自然界的变化就更迅速更广泛了。现在我们使用的每样东西，几乎都是从无用或不大有用的原始状态，转变成外观完全不同而又颇为有用的状态。桌子是用木材做的；茶杯是用瓷土烧制的；纸张是用竹、木、麻、化 学 新 视 角草造的自然界中物质所发生的种种变化，在化学家眼里，可以分成两类。一类是物质的组成、性质、特征都在改变的，这种变化称为化学变化。例如，绿叶变黄；氧和氢化合成水；铁生锈；铜在硝酸中溶解；汽油在发动机内燃烧；由铁矿石炼铁等。另一类是在变化中不产生新的物质，仅仅改变它的物理性质的，称为物理变化。例如空气中的水蒸气凝结成雨、雪、冰雹；海水结晶出食盐；将木材变成家具；铁熔化等。每次化学变化都产生一种（或一种以上的）新物质，有些是我们需要的，有些是我们不需要的，甚至是有害的。例如从矿石中提炼金属，各种金属可以再加工成金属制品；从原油裂解得到各种烯烃有机物，再通过各种化学反应，可以制成塑料合成纤维、药物和合成橡胶等。成千上万种化学制品，极大地丰富了人们的生活。但是，每一次化学变化带来的副作用，也是令人担忧的，特别是人们关心的环境污染问题。例如，煤的燃烧产生二氧化碳、二氧化硫；汽油的燃烧产生一氧化碳、氮氧化物，这些有害气体的产生会造成大气污染。还有农药的残留物、肥料流失到江河；家庭垃圾、工业的废弃物等堆积如山等造成的污染。由此可见，人类在应用化学变化为自己造福的同时，也隐藏着祸害的根源。不过，随着化学工业的发展，人们可中学化学课程资源丛书 以更多更有效地控制化学变化，多产有利于人类环境的物质，减少有害的副产物或废物。看不见、摸不到的空气生活在地球上的生物，都需要空气作为必要的生活基础。然而，空气又是什么呢？空气中有很多的成分，其中以氧气和氮气最多。就体积而言，氧气约占空气的，氮气约占，此外还有少量水蒸气、二氧化碳、氪、氖、氦、氩气、臭氧等。空气是一种混合气体，漫布在地球的周围，与人类的生命活动有着密切的联系。例如，如果空气中的二氧化碳比例增加，就会使地球表面的气温升高，出现“温室效应”，造成气候反常等影响。据科学家预测，到 年，地球气温将比现在高！这将使南极的冰层融化，引起海平面上升，最终导致全球性洪水泛滥，后果不堪设想。因此，科学家正在研究百年以前，甚至古代的空气成分，以寻求空气中二氧化碳增加的原因。根据科学家研究，亿万年前，地球上的空气成分同现代空气差不多，只是各种气体所占的比例有些差别。据报道，美国科学家通过琥珀中的气泡，测定出 万年前的空气化 学 新 视 角中的含氧量高达；万年前的空气中含氧量和现代空气含氧量差不多。从其他的“古代气体”中还得知，古代空气非常纯净，不含任何有害杂质。科学家已经证实，现代空气污染的主要原因是工业生产中释放的大量废气。由于煤燃料的大量消耗，空气中二氧化硫、悬浮颗粒物、氮氧化合物、一氧化碳等有害杂质含量增加，就会给人类带来灾难性的危害。年 月的伦敦烟雾事件，四天中死亡人数比常年同期约多 人。事件发生的一星期内，支气管炎、冠心病、肺结核和心脏衰弱病患者的死亡人数分别为事件前一周同类死亡人数的 倍、倍、倍和 倍。肺炎、肺癌、流感及其他呼吸道疾病患者的死亡率都成倍增加。空气是人类赖以生存的重要物质。人类应该使空气保持清洁、纯净、新鲜，只有在清新的空气中，人们才能愉快地工作、学习和生活。有趣的惰性气体在气体家族里，有一类气体以“懒惰”出名，所以人们把它们叫作惰性气体，如氦（）、氖（）、氩（）、氙（）。年月 日，英国化学家拉姆赛和物理学家瑞中学化学课程资源丛书 利在一次会议上报告说，他们发现了一种性质奇特的新元素。这种元素以气体状态存在，对于任何最活泼的物质它都无动于衷，不与之反应，因此，给它取名叫氩，意思就是“懒惰”。之后，人们又发现了几种元素，也有类似的性质，它们像是元素中的“隐士”，基本上不同其他元素进行化学反应。这究竟是什么原因呢？原来，除了氦原子是以个电子为稳定结构以外，其他惰性气体的原子最外层都有个电子的稳定结构。那时的化学理论认为，具有这种结构的元素，是不能发生化学反应的。所以，化学家下结论说，惰性气体元素不可能形成化合物。年，英国年轻化学家巴特列特在进行铂族金属和氟反应的实验时，意外地得到了一种深红色的固体，经过分析才知道它是六氟铂酸氧的化合物（），并从这个化合物中看到这样一个现象：已经达到个电子稳定结构的氧分子居然能失去一个电子，形成阳离子，而氧是很难失去电子的，它的第一电离能（也就是原子失去电子的困难程度）比氙的第一电离能还大些。那么，惰性元素氙是否也能形成阳离子呢？而且六氟化铂是一种强氧化剂，如果让六氟化铂同氙作用，又会怎样呢？巴特列特按照合成六氟铂酸氧的方法，在常温下把六氟化铂蒸气和过量氙气混合，结果得到了六氟铂酸氙的橙化 学 新 视 角黄色固体。这是世界上第一个惰性气体化合物。接着，氙的氟化物、氯化物、氧化物也相继问世，而且，氟化氡、二氟化氩等惰性气体化合物已有数百种之多。惰性气体化合物的合成成功，给了科学家又一次启示：科学是无止境的，今天的真理，明天很可能变成谬误。只有勇于探索，人们才能永远站在真理一边。分子量和原子量所谓分子量是指分子内各原子的原子量的总和。如二氧化硫的分子量是：。需要说明的是，原子量是相对质量，所以分子量也是相对质量，也没有单位。分子量是单质或化合物以分子形式存在时的相对质量。离子型化合物和直接由原子构成的物质，因为它们一般不存在单个的分子，所以也无所谓分子量。但可以用它们的化学式来计算它的式量。例如，（二氧化硅）的式量是 。国际上有关原子量的标准，经过多次改变才得以确定。化学上最早曾采用天然氧 作为原子量的标准。年发现，自然界里的氧含有、三种同位素，因此用天然氧 作为原子量的标准就显得不够准确。随后物理中学化学课程资源丛书 界改用 等于 作为原子量的标准。由于标准不同，出现了物理和化学两种不同的原子量，容易引起混乱。因而到 年月，国际上才正式决定采用 的质量的 作为原子量的标准。用 作为原子量的标准，可以把物理和化学原子量统一起来，而且这样求得的原子量跟原来化学原子量相差很小（相差不到十万分之四）。摩尔中含有多少分子根据 年第 届国际计量大会批准的，国际计量委员会于 年提出的摩尔定义指出：“摩尔是物质的量，该物体中所包含的结构粒子数跟 千克碳 的原子数目相等。”在使用摩尔时应指明结构粒子，它可以是原子、分子、离子、电子以及