化学知识

一、物质的性质

1. 碳的同素异形体：金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管、石墨烯和石墨炔磷的同素异形体：白磷和红磷; 氧的同素异形体：氧气、臭氧、四聚氧、红氧。

2. 物理性质：颜色、气味、状态、熔点、沸点、硬度、导电性、导热性、延展性、溶解性、密度、质量、挥发性、吸附性、磁性等都属于物质的物理性质。

3. 化学性质：可燃性、稳定性、酸性、碱性、氧化性、还原性、助燃性、腐蚀性、毒性、脱水性等都属于物质的化学性质。

4. 金刚石：是最为坚固的一种碳结构，是绝缘体，用作钻头材料等。石墨具有优良的导电性能可以作为润滑剂，制作铅笔、电极等。石墨导电，金刚石不导电。

5. 氮气：氮气的化学性质不活泼，常被用来制作防腐剂以及汽车安全气囊，也用作瓜果、食品、灯泡填充气。

6. 汞：俗称水银，是常温常压下唯一以液态存在的金属。汞常温下即可蒸发，汞蒸气和汞的化合物多有剧毒。

7. 甲烷：是最简单的有机物，是天然气，沼气，坑气，瓦斯气等的主要成分。

8. 天然气水合物：又被称作“可燃冰”。可燃冰属于清洁能源，被西方学者称为“21 世纪能源”或'未来新能源”。

9. 乙醇：俗称酒精。医疗上常用体积分数为 70%~75% 的乙醇作消毒剂等。体积分数99.5% 以上的酒精称为无水酒精。

10. 甲醛：易溶于水和乙醇。甲醛的水溶液，俗称福尔马林。

11. 红磷白磷具体用途：

    1. 红磷主要用于生产火柴、农药和烟幕弹等。它还可以在军事上用作烟雾剂，用于制造焰火时产生浓厚的白烟。红磷还被用于制造磷肥和合成材料等领域。

    2. 白磷主要用于制造磷酸、燃烧弹和灭火剂等

二、化学反应

1. 变化：

   1. 物理变化：位置、体积、形状、温度、压强的变化，以及气态、液态、固态间相互转化等都属于物理变化。 ‌汽油挥发、碗摔碎、冰糖敲碎‌、焰色反应、人工降雨‌属于物理变化

   2. 化学变化：指物质在变化过程中有新物质生成。化学变化涉及到分子内部的‌原子重组，或者分子间的化学反应导致新分子的形成。 铁生锈、燃烧等属于化学变化。化学变化中常伴有发光、发热、变色、生成沉淀物等。

   3. 物理变化和‌化学变化的本质区别在于是否有新物质生成。

2. 反应类型：化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应是化学反应的四种基本反应类型

3. 放热反应：包括燃烧反应、中和反应、金属氧化反应、铝热反应等。

4. 干粉灭火器：适用于易燃、可燃液体、气体及带电设备的初起火灾，不能扑救金属燃烧火灾。

5. 泡沫灭火器：适用于扑救油类火灾，不能扑救醇、酯、醚、酮等水溶性可燃、易燃液体物质火灾;也不能扑救带电设备的火灾。

三、常见非金属元素

1. 氢(H)：氢是宇宙中含量最多的元素，也是元素周期表的第一个元素，在自然界中存在的同位素有氕、氘、氚。

   1. 氕：符号为H，核中只有一个质子。

   2. 氘：重氢，符号为D，核中有一个中子。少量存在于天然水中，常用于核反应，并在化学和生物学的研究工作中作示踪原子。

   3. 氚：超重氢，符号为T，核中有两个中子。带有放射性，会发生B衰变，其半衰期为12.43年。自然界中存在极微，主要用于热核反应。

2. 碳(C)：碳是组成化合物种类最多的元素，也是构成细胞最基本的元素，在人体细胞干重中占比最多。

   1. 石墨($C$)：石墨是碳的一种同素异形体，为灰黑色，不透明固体。石墨可用作抗剂、润滑剂，还可用于制造电极、电刷、干电池、石墨纤维等。铅笔的笔芯是用石墨和粘土按一定比例混合制成的，H代表黏土，表示铅笔芯的硬度，B代表石墨，表示铅笔芯的颜色深度和质软程度。铅笔不含铅。

   2. 一氧化碳($Co$)：无色无味，难溶于水，人工煤气的主要成分。易与血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，使血红蛋白丧失携氧能力，造成组织室息，严重时死亡。煤气中毒一般指一氧化碳中毒。

   3. 二氧化碳($C{O}_2$)：无色无味，能溶于水生成碳酸。其密度比空气大。二氧化碳在常压下-56.6℃时凝结为固态，称为干冰。舞台上常用干冰升华时吸收热量的原理，使空气中水蒸气液化为小液滴，制造仙气缭绕的效果。液态的二氧化碳的性质特殊，可以用于萃取植物中的有机物。在化学实验中，可用澄清石灰水检验二氧化碳气体。

3. 硅(Si)：硅位于金属与非金属元素的交界处，是一种半导体材料，常用于制作半导体器件、太阳能电板、光纤和集成电路。玻璃的主要化学成分是二氧化硅($Si{O}_2$)；砂锅的主要成分是硅酸盐，化学性质稳定，受热均匀，传热缓慢，是热煮中药的首选。

4. 氮(N)：氮是空气中最多的元素，在自然界中存在十分广泛，在生物体内亦有极大作用，是组成氨基酸的基本元素之一，也是农作物肥料三要素之一。

   1. 氮气($N_2$)：氮气是空气的主要成分，化学性质不活泼，常温下很难与其他物质发生反应，所以常用来制作防腐剂以及汽车安全气囊。非真空食品袋内的气体通常是二氧化碳或氮气。

   2. 氧化亚氮($N_{2}O$)：氧化亚氮，又称笑气，在室温下稳定，有轻微麻醉作用，并能致人发笑。

5. 磷(P)：磷本身并无危害，但含有氮、磷等营养盐类的城市工业废水和生活污水大量排入排放到河流湖泊中去以后，会使水质富营养化，出现赤潮现象，危及生态环境。

   1. 磷化氢：“鬼火”就是“磷火”，多于夏季干燥天气出现在农村的坟墓间。人的骨头里含有磷元素，尸体腐烂后经过变化，会生成磷化氢，磷化的燃点很低，可以自燃。

   2. 五氧化二磷：运动场上，发令枪打响时，会产生一股白烟，其主要成分是五氧化二磷。

6. 氧(O)：氧是人体、海洋和地壳中含量最多的元素。

   1. 臭氧($O_3$)：又称为超氧，是氧气的一种同素异形体，化学性质非常活泼，氧化性比氧气更强，作为氧化剂其助燃作用更强。密度比空气大，主要存在于臭氧层中，被称为“地球上生物的保护伞”；但是过量的臭氧被吸入人体会引发头晕、胸闷等症状，在复印店时间呆久以后容易恶心头痛。

7. 硫(S)：纯净的硫是黄色晶体，又称做硫磺、硫黄。单质硫不溶于水，微溶于乙醇，易溶于二硫化碳。在空气中燃烧放热，有淡蓝色火焰，生成一种无色有刺激性气味的气体(二氧化硫)。

   1. 二氧化硫($S{O}_2$)：无色气体，有强烈刺激性气味，是大气主要污染物之一。大气中的二氧化硫遇到雨水会生成亚硫酸，是造成酸雨和土壤酸化的主要原因。

8. 卤族：

   1. 氟(F)：不粘锅是在普通锅的内侧表面涂覆了一层黑色的涂料，即聚四氟乙烯，俗称“特氟龙”。氟利昂是一种制冷剂，可以破坏大气臭氧层，促进温室效应，已限制使用。

   2. 氯(Cl)：漂白粉主要成分为次氯酸钙和氯化钙。自来水是经漂白粉消毒处理过的，消毒后次酸钙会有一定的残留。次氯酸化合物有一定的毒性，不能直接养鱼。可以将自来水用日光照射或放置两三天再用来养鱼。氯气是一种黄绿色有强烈刺激性气味的气体，可溶解在水中。有剧毒，可侵袭呼吸道粘膜引发水肿，严重时可致死。

   3. 碘(I)：单质碘呈紫黑色品体，易升华，升华后易凝华，有毒性和腐蚀性。单质(I)和碘化钾(KI)的酒精溶液即碘酒，是常用的消毒剂。淀粉遇碘单质会变成蓝紫色。

9. 稀有气体：稀有气体化学性质很不活泼，可用作焊接金属时的保护气。

   1. 氦(He)：家用节能灯中充入的气体是氦气，氦气是惰性气体，不易发生化学反应。稀有气体通电会发出彩光，目前已发现或合成七种，分别是是氦(He，通电呈粉红色)、氖(Ne，通电呈红色)、氩(Ar，通电呈蓝紫色)、氪(Kr，通电呈蓝绿色)、氙(Xe，通电呈亮白色)、氡(Rn，具有放射性)、气奥(Og，具有放射性)。

   2. 氙(Xe)：在石英管中冲入氙气制成的灯，所产生的能量远超常规荧光灯的光能，可提高光线色温值和显色指数，光色接近白昼的太阳光芒，有“人造小太阳“”之称。

10. 空气(混合物)：氮气（78%）、氧气（21%）、稀有气体（0.94%）、二氧化碳（0.03%）、其他气体及杂质（0.03%）

四、常见金属元素

1. 镁(Mg)：镁是银白色有金属光泽的粉末，不溶于水、碱液，溶于酸。镁粉燃烧时会放出明亮的光可用于制造照明弹。

2. 钛(Ti)：钛由于其稳定的化学性质，良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度的特性，被誉为“太空金属”，在航空航天、武器装备、能源、化工、冶金、建筑和交通等领域应用前景广阔。钛合金是以钛元素为基础加入其他元素熔合而成的合金，无毒、质轻、耐热、强度高且具有优良的生物相容性，是非常理想的医用金属材料，可用作人体的植入物，也可用于制造飞机、火箭的结构件。

3. 铁(Fe)：铁是日常生活中应用最广泛的金属。纯铁为银白色，有金属光泽，铁粉为黑色。铁粉能和水、氧气反应生成氧化铁，可用作“双吸剂”，防止食品受氧化。

   1. 钢：是对含碳量质量百分比介于0.02%至 2.04%之间的铁合金的统称，是用量最大、用途最广的合金，可分为碳素钢和合金钢。

   2. 不锈钢：多指含铬(Cr)量在12%-30%的合金钢。铬与低含碳量相配合，可显示出明显的耐腐蚀性和耐热性，从而保护钢材本身免受外界环境中的空气(尤指氧气)、水、某些酸、碱的氧化腐蚀。

4. 铝(Al)：地壳中含量最多的金属元素，化学性质比较活泼，能与氧气反应生成致密的氧化膜，因此常用铝合金做门窗材料。铝能够被用作电线、航空材料。

5. 钙(Ca)：人体中含量最多的金属元素，是一种银白色的软金属，暴露在空气中会变成灰白色。钙在自然界中广泛分布，主要以碳酸盐、硫酸盐等形式存在。人体中99%的钙存在于骨骼中，钙摄入量低可能会导致骨质疏松等问题。

6. 铜(Cu)：青铜是纯铜加入锌与镍以外的金属(如锡、铅或铝)所产生的合金，是金属冶铸史上最早出现的合金。古时青铜器埋在土里后颜色因氧化而呈青灰，故名青铜。

7. 重金属：误食重金属盐后，可通过尽快补充蛋白质(牛奶、豆浆、鸡蛋等)来缓解中毒症状。食物中的蛋白质会和重金属离子发生作用，减轻重金属对人体的伤害。

   1. 汞(Hg)：汞，俗称水银，在常温常压下以液态存在，是熔点最低的金属，易挥发，其蒸气和化合物多有剧毒。传统的玻璃式体温计就是利用了水银的热胀冷缩来测量体温。

   2. 铅(Pb)：铅是一种耐蚀的重金属材料，质软，熔点低，有毒。手摇爆米花机的端盖采用可压缩的铅作为密封，在加热过程中，铅会渗透到爆米花中，因此吃太多爆米花容易引起铅中毒。印刷书报的油墨中含有铅元素，因此印刷书报不能用来包装食品。

8. 焰色反应：利用焰色反应，在烟花中加入特定金属元素，能使焰火更加绚丽多彩。焰色反应是物质原子内部电子能级的改变，不涉及物质结构和化学性质的改变，并未生成新物质，是物理变化。

五、酸、碱和盐

1. 浓盐酸：有刺激性气味，无色液体，一般用于金属除锈，制造氯化物、药物等。

2. NaOH 氢氧化钠：又叫烧碱、火碱、苛性钠，白色固体(颗粒)，极易溶于水（溶解放热），在空气中容易潮解，强腐蚀性。固体干燥剂。

3. Mg(OH)2 氢氧化钠：白色无定形粉末或无色六方柱晶体，溶于稀酸和铵盐溶液，几乎不溶于水。口服有中和胃酸的作用。

4. Ca(OH)2 氢氧化钙：又叫熟石灰、消石灰，白色粉末，微溶于水，弱腐蚀性。建筑材料石灰浆。

5. NaCL：俗称食盐，可用于食用，消除积雪，作防腐剂等。

6. Na2CO3 碳酸钠：纯碱，用于玻璃、造纸、纺织、洗涤、食品工业等。

7. 化学肥料（氮肥、钾肥、磷肥）

   1. 氮肥：缺氮导致叶黄。生物固氮：豆科植物的根瘤菌将氮气转化为含氮的化合物而吸收。

   2. 钾肥：缺钾会导致叶尖发黄。草木灰：农村最常用钾肥（主要成分为 K2CO3），呈碱性。

   3. 磷肥：缺磷会导致生长迟缓，产量降低，根系不发达。（不能与碱性物质混合施用，如草木灰、熟石灰）

六、有机化合物

1. 甲烷：甲烷($C{H}_4$)是最简单的有机物，无色无味，与适量空气混合后即会燃烧。是天然气、沼气和可燃冰的主要成分。

2. 甲醛：甲醛又称蚁醛，是一种无色，有强烈刺激性气味的气体，挥发性强，易溶于水和乙醇。甲醛可以通过人体呼吸道及皮肤接触引发呼吸道炎症和皮肤炎症。福尔马林即甲醛的水溶液，一般含有 37~40%甲醛，8~15%甲醇(用于防止甲醛聚合)。外观无色透明，有强烈的刺激性气味，呈弱酸性。具有防腐、消毒和漂白的功能。

3. 乙醇：乙醇，俗称酒精，在常温常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，它的水溶液具有特殊、令人愉快的香味，并略带刺激。

   1. 医用酒精：医用酒精主要指体积浓度为 75% 左右的乙醇(一般用于杀菌)，也包括医学上使用广泛的其他浓度乙醇(如 95% 乙醇，一般用于器消毒)。

   2. 饮用酒：车辆驾驶人员每百毫升血液中的酒精含量大于或者等于20毫克且小于 80 毫克为饮酒驾车；每百毫升血液中的酒精含量大于或者等于80毫克为醉酒驾车。乙醇对肌体的组织器官有直接毒害作用，对乙醇最敏感的器官是肝脏。酒精在人体内的分解代谢主要依靠乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶。醉酒后不可立刻洗澡。醉酒后不可饮浓茶。

   3. 酿酒：酿酒主要是靠原料本身含有的糖类物质（如淀粉）在酵母或细菌等微生物的作用下产生酒精的。用淀粉酿制白酒的过程为：淀粉一麦芽糖一葡萄糖一酒精。酒的芳香气味来自乙酸乙酯。

七、化学与资源

1. 煤：是一种可燃的黑色或棕黑色沉积岩。煤主要是由碳、氢、氧、、硫和磷等元素组成的高分子有机化合物。煤有褐煤、烟煤、无烟煤三类。

2. 石油：是一种粘稠的、深褐色液体，主要成分是各种烷烃、环烃、芳香烃的混合物。密度一般比水小，可溶于多种有机溶剂，不溶于水，不导电，被用来作为燃油和汽油。汽油制备的主要步骤：原油开采、原油预处理、原油蒸馏、催化裂化、吸收和解吸、汽油精制、汽油调和以及成品储存与运输。

3. 天然气：是以烃为主体的混合气体的统称，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性。易溶于石油而难溶于水。主要用作燃料。

4. 汽油标号越高，辛烷值越高，表示抗爆性也就越好。

八、化学与生活

1. 对人体有害的添加剂：吊白块、苏丹红、三聚氰胺、瘦肉精。

2. 制作豆腐时点卤用的石膏主要成分为硫酸钙。

3. 碘酒能使淀粉变成蓝黑色。

4. 运动场上，发令员使用的发令枪打响时，会产生一股白烟，其主要成分是五氧化二磷。

5. 石灰岩简称灰岩，是以方解石为主要成分的碳酸盐岩。石灰岩是生产水泥的主要材料。

6. 稀土(rare earth)有“工业维生素”的美称，稀土不是一种元素，而是化学元素周期表中17种金属元素的简称。

7. 隐形飞机机身材料和涂层对雷达发射的电磁波具有良好的吸收作用，并且机身特殊的形状也减弱电磁波的反射，防止被雷达发现。

8. 鳄鱼流泪的原因是鳄鱼的肾脏发育不完全，需要靠眼睛附近的腺体排除盐分。

9. 碘盐的储存和食用：盛放碘盐的器皿的应为棕色遮光的瓶罐；应放在阴凉，干燥处避免受日光直射和吸潮；存放时间不宜过长。

10. 石棉是天然纤维状的硅质矿物的泛称，具有高度的耐火性、耐热性，能够在高温环境下保持其物理和化学性质的稳定，这使得它成为隔热和保温的理想材料。