化学知识

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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、石墨烯和石墨炔等等。

2. 磷的同素异形体：、黑磷、紫磷。

3. 氧的同素异形体：氧气(O₂)、臭氧(O₃)、四聚氧(O₄)、红氧(O₈)。

4. 物理性质：不需要发生化学变化就能表现出来的固有属性。包括等。

5. 化学性质：是物质在发生化学反应时表现出的固有特性，其本质涉及分子或晶体化学组成的改变。如等。

二、化学反应

1. 变化：

   1. （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。

   2. （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。 。

   3. （3）物理变化和‌化学变化的本质区别在于。

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，。

5. 泡沫灭火器/水基灭火器‌：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；。

6. 二氧化碳灭火器：工作原理是通过高压气瓶内储存的二氧化碳气体作为灭火剂，喷射出后迅速降低火场温度，并隔绝氧气，从而达到灭火的目的。特别适用于等场所的火灾扑救。

三、常见非金属

1. 氢(H)：氢是宇宙中，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。

   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，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，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. 一氧化碳($Co$)：无色无味，难溶于水，的主要成分。易与。煤气中毒一般指一氧化碳中毒。

   2. 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。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。在化学实验中，可用。

   3. 石墨：又名黑铅，是碳的一种同素异形体，是最之一，深灰色，具有金属光泽，有优良的导电性，润滑性。可用于制造等。铅笔芯是用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，注意：①。②。

   4. 金刚石：俗称“金刚钻”，它是一种由碳元素组成的矿物，是石墨的同素异形体，是最的一种碳结构，是绝缘体，可用于制作等。

   5. 碳和炭：碳是指碳元素，是一个与化学的元素密切相关的概念，只用作化学用语，在表示元素和含碳的化合物时使用，如二氧化碳、碳化物、碳酸等。炭是指无恒定组成及性质的含碳的具体物质。如炭黑、木炭、活性炭、煤炭等，它们都是由碳元素组成的单质。

3. 硅(Si)：硅位于金属与非金属元素的交界处，是一种，常用于制作半导体器件、太阳能电板、光纤和集成电路。；，化学性质稳定，受热均匀，传热缓慢，是。

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：氮气的化学性质不活泼，常被用来制作。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，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，，危及生态环境。

   1. 红磷：又名赤磷，为紫红色无定形粉末，主要用于生产等。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。红磷还被用于制造和合成材料等领域。

   2. 白磷(P4)：暴露空气中在暗处产生绿色磷光和白烟。在湿空气中约40℃着火。主要用于制造等

   3. 磷化氢：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，通常呈现幽蓝色或绿色，常见于墓地、沼泽等有机物分解的环境中，俗称“”或“磷火”。

   4. 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。

   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，。密度比空气大，主要存在于中，被称为“”；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，因为复印机在工作时，内部的高压电晕放电装置会产生臭氧。

7. 硫(S)：。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，是造成的主要原因。

   2. 硫化氢($H_{2}S$)：是一种无色有剧毒的酸性气体，高浓度时无明显气味，，是许多工业过程中的副产品，例如在天然气提炼、石油炼制、废水处理和造纸工业中产生。硫化氢的密度略大于空气，可以在低洼地带聚集，形成潜在的危险区域。

8. 卤族：是位于元素周期表第ⅦA族的非金属元素，包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At）和鿬（Ts）。

   1. 氟(F)：是在普通锅的内侧表面涂覆了一层黑色的涂料，即聚。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)：。。。

   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。。

9. 稀有气体：稀有气体化学性质很不活泼，可用作。。

   1. 氦(He)：，氦气是惰性气体，不易发生化学反应。

   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“”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

1. 金属分类：

   1. 黑色金属：三种。
   2. 有色金属通常指除去铁和铁基合金以外的所有金属，可分为重金属、轻金属、贵金属等。
   3. 重金属：，如铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、铋、镉、汞等。
   4. 轻金属：，如铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡等。
   5. 贵金属：价格通常比常用金属昂贵，地壳丰度低，提纯困难，化学性质稳定，如金、银及铂族金属。
   6. 稀有金属：稀有轻金属，如锂、铷、铯等。
   7. 稀有难熔金属：如锆、钼、钨等。
   8. 稀有分散金属：如镓、铟、锗、铊等。
   9. 稀土金属：如钪、钇、镧系金属。
   10. 放射性金属：如镭、钫、钋及锕系元素中的铀、钍等。

2. 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。

3. 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“”，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。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，。

4. 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，为黑色。铁粉能和水、氧气反应生成氧化铁，可用作“”，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。

5. 铝(Al)：，化学性质比较活泼，能与氧气反应生成致密的，因此常用铝合金做。

6. 钙(Ca)：，是一种银白色的软金属，。钙在自然界中广泛分布，主要以碳酸盐、硫酸盐等形式存在。。

7. 锌：在五金商店买到的铁丝，上面往往镀有一种防腐的金属锌，是因为锌是一种很活泼的金属，易被氧化，氧化后形成一层致密的表层，阻止锌进一步被氧化。锌比铁活泼，会先于铁氧化，能够保护铁。

8. 不锈钢：不锈钢是不锈耐酸钢的简称，具有耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质的特点。不锈钢锃亮发光，，是因为在炼钢的过程中，加入等金属。铬、镍等金属在不锈钢表面形成一层极薄而坚固细密的稳定的氧化膜，防止氧原子的继续渗入、继续氧化。

9. 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。

10. 重金属：是指密度大于4.5g/cm³的金属，包括金、银、铜、铁、汞、铅、镉等。。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。

11. 铅(Pb)：铅是一种耐蚀的重金属材料，质软，熔点低，有毒。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。中含有铅元素，因此印刷书报不能用来包装食品。

12. 钨：钨是熔点最高的难熔金属，呈钢灰色或银白色，硬度高，常温下不受空气侵蚀，家用灯泡的灯丝都是用钨制成。

13. 铜：铜是与人类关系非常密切的有色金属，它是一种红色金属，同时也是一种绿色金属。说它是绿色金属，主要是因为它熔点较低，容易再熔、再冶炼，因而回收利用相当便宜，

14. 汞：俗称水银，是常温常压下唯一以存在的金属。，汞蒸气和汞的化合物多有剧毒。

15. 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。

16. 金属之最：

    1. 1、地壳中含量最高的金属元素：铝(含量为7.73%)。
    2. 2、人体中含量最高的金属元素：钙(含量为1.5%)。
    3. 3、目前世界年产量最高的金属：铁。
    4. 4、密度最小的金属：氢(2016年1月英国科学家在爱丁堡大学首次制成金属态氢，氢成为密度最小的金属)。
    5. 5、密度最大的金属：锇(22.48×10³㎏/m³)。
    6. 6、最硬的金属：铬(莫氏硬度约为9)。
    7. 7、最软的金属：铯(莫氏硬度约0.5)。
    8. 8、导电性最强的金属：银。
    9. 9、导热性最强的金属：银。
    10. 10、制造新型高速飞机最重要的金属：钛(被科学家称为“二十一世纪的金属”或“未来的钢铁”)。
    11. 11、海水中储量最大的放射性元素：铀(陆地铀矿的总储量约200万吨，海洋里含铀的总量高达40万万吨)。
    12. 12、含同位素最多的元素：锡(有10种稳定的同位素)。
    13. 13、含同位素最少的元素：钠(只有Na-23稳定)。
    14. 14、展性最强的金属：金(最薄的金厚度只有1/10000mm)。
    15. 15、延性最好的金属：铂(最细的铂丝直径只有1/5000mm)。
    16. 16、熔点最高的金属：钨(熔点：3410℃)。
    17. 17、熔点最低的金属：汞(熔点：-38.8℃)。
    18. 18、熔沸点相差最大的元素是镓(熔点30℃，沸点2403℃)。
    19. 19、地壳中含量最少的金属是钫(即使是在含量最高的矿石中，每吨也只有37×10-13g;地壳中的含量约为1×10-21 %)。
    20. 20、光照下最易产生电流的金属元素：铯(当其表面受到光线照射时，电子便能获得能量从表面逸出，产生光电流)。
    21. 21、金属性最强的金属：铯。
    22. 22、世界上最贵的金属：锎(每克1千万美元，比金贵50多万倍)。
    23. 23、世界上最便宜的金属：铁。
    24. 24、最易应用的超导元素：铌(把它冷却到-263.9℃的超低温时，会变成一个几乎没有电阻的超导体)。
    25. 25、最能吸收气体的金属元素：钯(1体积胶状钯能吸收氢气1200体积)。

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 氢氧化镁：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 氯化钠：是食盐的主要成分；‌可用于消除积雪，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. 生石灰、熟石灰和石膏：

   1. （1）生石灰：化学式：CaO，主要成分为氧化钙，通常制法为将主要成分为碳酸钙的天然岩石，在高温下煅烧可以获得生石灰。。
   2. （2）熟石灰：化学式Ca(OH)2，又称为消石灰，主要成分为氢氧化钙。是一种白色粉末状固体。加入水后，呈上下两层，上层水溶液称作澄清石灰水，下层悬浊液称作石灰乳或石灰浆。。
   3. （3）石膏：主要化学成分为硫酸钙(CaSO4)的水合物。石膏是一种用途广泛的工业材料和建筑材料。可用于水泥缓凝剂、石膏建筑制品、模型制作、医用食品添加剂、硫酸生产、纸张填料、油漆填料等。

8. 化学肥料（氮肥、钾肥、磷肥）

   1. （1）氮肥：。生物固氮是指。

   2. （2）钾肥：。农村最常用钾肥是（主要成分为 K2CO3），呈碱性。

   3. （3）磷肥：。（，如草木灰、熟石灰）

9. 酸碱检测：

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。是等的主要成分。

2. 甲醇：($C{H}_{3}OH$)，因在干馏木材中首次发现，故又称“木醇”或“木精”。是无色有酒精气味易挥发的液体。。

3. 甲醛：又名蚁醛，易溶于水和乙醇，甲醛的水溶液(35%～40%)，俗称。因此甲醛可用作消毒剂和防腐剂，也可用于制备酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、乌洛托品、季戊四醇等多种产品。。

4. 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。乙醇的用途很广，可用乙醇制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料、消毒剂等。

   1. 医用酒精：医用酒精主要指体积浓度为左右的乙醇(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)。浓度为 以上的酒精称为。

   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；。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。。

   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。

5. 天然气水合物：是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“”。天然气水合物甲烷含量占，燃烧污染比煤、石油、天然气都小得多，而且储量丰富，全球储量足够人类使用1000年，因而被各国视为未来石油天然气的替代能源。可燃冰属于清洁能源，被西方学者称为。

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. 烟：是大量固体小颗粒分散到空气中形成的，它属于固体，如磷在空气中燃烧，产生的大量白烟就是五氧化二磷的固体小颗粒。

3. 雾：是大量小液滴分散到空气中形成的，它属于液体。比如，打开浓盐酸的瓶盖，会发现在瓶口上方出现白雾，这些白雾就是盐酸的小液滴。

4. 浑浊和混浊：浑浊是由于沉淀或沉积物而混浊不清。混浊是水、空气等含有杂质，不清洁，不明澈。

5. 温室气体：温室气体指的是大气中能吸收地面反射的太阳辐射，并重新发射辐射的一些气体。地球的大气中重要的温室气体包括下列数种：等。（由于水蒸气及臭氧的时空分布变化较大，因此在进行减量措施规划时，一般都不将这两种气体纳入考虑）

6. 制作豆腐时点卤用的石膏主要成分为硫酸钙。

7. 碘酒能使淀粉变成蓝黑色。

8. 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。

9. 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。

10. 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。

11. 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。

12. 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。

13. 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。

14. 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。