v1.0 可编辑可修改 11 初 中化学竞赛辅导 第一部分基本概念和基本原理 （一）物质的分类 离子化合物：由阴、阳离子相互作用而构成的化合物叫离子化合物。某些碱性氧化物，如 Na2O 、K2O，常见的盐类如NaCl、KF，常见的碱，如NaOH等都属于离子化合物。 共价化合物： 不同元素的原子间以共用电子对形成分子的化合物是共价化合物。例如氯化氢 (HCl) 、水 (H2O)等。 （二）物质的组成及结构 原子结构与元素性质的关系 (1) 质子数决定了元素的种类和原子核外电子数。 (2)质子数与核外电子数是否相等，决定该元素的微粒是原子还是离子。 (3) 原子最外电子层电子的数目与元素的化学性质关系密切。 (4)稀有 ( 惰性 ) 气体元素的原子最外层是8个电子 ( 氦是 2 个) 的稳定结构， 化学性质较稳定， 一般条件下不与其它物质发生化学反应。 (5) 金属元素的原子最外电子层上的电子一般少于4 个，在化学反应中易失去最外层电子， 使次外层成为最外层达到稳定结构。 (6)非金属元素的原子最外电子层上的电子数一般多于4 个，在化学反应中易得到电子，使 最外层达到稳定结构。 离子： 带电的原子或原子团。 (1) 带正电荷的离子叫做阳离子( 核电荷数核外电子数) ； 带负电荷的离子叫做阴离子(核电 荷数核外电子数) 。 (2)原子在化学反应中得失电子的数目即阴阳离子所带电荷数。例如钠原子在反应中失去最 外层的一个电子成为带一个单位正电荷的阳离子(Na +) ，氯原子在反应中得到一个电子使最 外层达到8 个电子的稳定结构，形成带一个单位负电荷的阴离子(Cl -) 。 （三）物质的变化和性质 化合反应： 两种或两种以上物质生成另一种物质的反应。 分解反应： 由一种物质生成两种或两种以上其它物质的反应。 置换反应： 由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。 氧化反应 :物质跟氧发生的化学反应叫做氧化反应。 还原反应： 含氧化合物里的氧被夺去的反应。 燃烧： 可燃物质与空气里的氧气发生的发光放热的剧烈的化学反应。（燃烧的条件和灭火的 措施） 爆炸： 可燃物在有限的空间里发生急剧的燃烧。 缓慢氧化： 物质进行的缓慢氧化，不象燃烧那样剧烈，但也放出热量。例如呼吸作用，动植 物的腐败等。剧烈氧化有燃烧和爆炸。 v1.0 可编辑可修改 22 自燃： 由缓慢氧化而引起的自发燃烧。 （四）化学用语 原子结构示意图：表示原子核， 核内有 8 个质子。 弧线表示电子层，弧线上的 数字表示该层的电子数。 第二部分元素化合物知识（一） 空气的成分：按体积计算空气中的氮气约占78% ，氧气约占21% ，稀有气体及其它成分约占 1% ，许多科学家都做过研究空气成分的实验，具有代表性的人物是舍勒、普利斯特里和拉瓦 锡。稀有气体的用途很广，根据稀有气体的性质，它被应用于生产和科学研究等方面。 空气的污染和防止：煤燃烧产生的烟，( 含 SO2) 、石油化工厂排放的废气、汽车排出车的尾 气( 含 NO2等) 形成的烟雾会造成空气的污染，有害燃烧的污染、空气的污染、环境污染及其 危害， 由于大气中二氧化硫和二氧化氮的含量过高，遇水便形成了酸雨，应采取各种措施控 制污染， 保护环境， 注意大气环境保护，特别要注意防止居室中的空气污染，要保护臭氧层。 氧气的物理性质：通常状态下氧气是无色、无味的气体， 不易溶解水在标准状况下氧气密度 是 L，比空气略大；降低温度氧气可变为淡蓝色液体雪花状淡蓝色固体. 氧气的化学性质：氧气是一种化学性质比较活泼的气体，它可以与金属、非金属、 化合物等 多种物质发生氧化反应，反应剧烈程度因条件不同而异，可表现为缓慢氧化、燃烧、 爆炸等， 反应中放出大量的热。(1) 氧气与非金属反应木炭在氧气里剧烈燃烧，发出白光， 生成无 色、无气味能使澄清石灰水变浑浊的气体；硫在氧气里剧烈燃烧，产生明亮的蓝紫色火 焰，生成无色、 有刺激性气味的气体；磷白磷可以与空气中的氧气发生缓慢氧化, 达到着 火点 (40 ) 时, 引起自燃： 白磷或红磷在氧气中燃烧，生成大量白烟； 氢气在氧气中燃烧， 产生淡蓝色火焰，罩一干冷烧杯在火焰上方，烧杯中有水雾。 (2) 氧气与金属反应镁在空 气中或在氧气中剧烈燃烧，发出耀眼白光，生成白色粉末状物质；铁红热的铁丝在氧气 中燃烧， 火星四射， 生成黑色固体物质。(3) 氧气与化合物反应一氧化碳在氧气中燃烧产 生蓝色火焰，产生使澄清石灰水变浑浊的气体；乙炔(C2H2) 在氧气中燃烧产生明亮火焰， 氧炔焰温度可达3000；甲烷 ( 沼气 ) 在氧气中燃烧产生使石灰水变浑浊的气体和水； 蜡烛在氧气中剧烈燃烧生成二氧化碳和水。 氧气的用途：(1) 供呼吸； (2) 治金工业：富氧炼钢炼铁提高炉温，加速治炼过程；(3) “氧 炔焰”用于气焊、气割。液氧可用于液氧炸药，宇宙火箭发动机作支持燃烧用。 氧气的制法：(1) 实验室制法：加热氯酸钾和二氧化锰的混合物（MnO2为催化剂）或加热高 锰酸钾。 (2) 工业制法：根据氧气、氮气沸点不同，分离液态空气得到氧气。 水的污染和防治：工业生产中的废渣、废气和城市生活用水的任意排放、农业生产中农药、 化肥的任意施用，都会造成水的污染。应采取各种措施清除对水的污染，保证生活和生产用 水的清洁。水是人类宝贵的自然资源，水对生物体有重要作用。 v1.0 可编辑可修改 33 水的性质： (1) 物理性质：通常状况下水是无色、无气味，没有味道的液体。凝固点是0， 沸点是100， 4时密度最大为1g/cm 3，水结冰时体积膨胀，密度小于水的密度，所以冰 浮在水面上。(2) 化学性质：通电水可分解水通常作为溶剂、可溶解多种物质。 水的组成： (1) 电解水实验得到氢气和氧气，证明水是由氢、氧两种元素组成的。(2 ）科学 实验证明： 每个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的，因此水的组成中氢原子与氧原 子的个数比是21。 氢气的性质： (1) 氢气的物理性质通常是无色, 无气味的气体 , 难溶于水降温可成为无色液体、 雪状固体，在标准状况下氢气密度是L，是自然界最轻的气体。氢气是由英国化学家卡文 迪许发现的，见氢气的发现史。(2) 氢气化学性质常温下氢气性质稳定，但在加热或点燃条 件下能与多种物质发生反应。可燃性：a纯净的氢气在氧气中安静燃烧，发出淡蓝色火 焰。 b点燃氢气和氧气的混合气( 或氢气不纯 ) 可发生爆炸c. 纯净的氢气在氯气中燃烧，发 出苍白色火焰， 产生无色， 有刺激性气味气体，该气体遇空气中水蒸气产生白雾。还原性： 氢气能夺取某些氧化物里的氧，使含氧化合物发生还原反应，氢气做还原剂。 氢气的用途：(1) 充灌氢气球 (2) 作还原剂，冶炼高纯度金属等(3) 合成氯化氢制盐酸等重要 化工产品 (4) 液氢作火箭燃料；燃烧时放出大量的热,不污染空气等，是理想的能源， 称作氢 能源。 氢气的制法：实验室制法：锌粒和稀硫酸或盐酸 金刚石： 无色透明正八面体状固体。人们怎样知道金刚石的组成的经琢磨能折射，散射光线， 作装饰品，硬度大，用于作钻头，玻璃刀等。熔点高是电的不良导体。 石墨： 深灰色有金属光泽不透明细鳞片状固体，质软而滑腻，用作润滑剂，铅笔芯等。熔点 高，用于制作石墨坩埚。电的良导体，用作干电池电极，高温电炉电极等。不溶于水和一般 的溶剂。 无定形碳： 炭黑：黑色粉末，用作黑色颜料、墨汁、橡胶添加剂等。活性炭：黑色多孔性颗 粒或粉末，有吸附性用作防毒面具，净化水、脱色剂等。焦炭：深灰色、多孔性坚硬固体， 用于冶炼金属。木炭：灰黑色多孔状固体，做燃料、制黑火药、食品工业吸附剂等。 碳的化学性质：常温下，碳的化学性质不活泼，随着温度的升高，活动性增强，在高温下碳 能与多种物质起反应。(1) 与氧气和非金属反应碳的各种单质均能在空气中燃烧，因条件不 同产物而异。(2) 还原性：一定条件下碳可以与多种氧化物反应，夺取含氧化合物中的氧， 有还原性，是冶金工业的重要还原剂。 二氧化碳的性质：二氧化碳是大气中含量最多的温室气体，近年来二氧化碳剧增产生“温室 效应”是当前全球共同关注的环境问题的热点之一。(1) 物理性质：通常为无色的气体，在 标准状况下密度是L，能溶于水，在加压降温条件下可变为无色液体, 雪状固体 - 干冰 (2) 化学性质： 不支持燃烧和不供给呼吸是二氧化碳的重要性质，除此以外因为二氧化碳是酸性 氧化物 , 具有酸性氧化物的性质.与水反应生成碳酸，碳酸可使石蕊试液由紫色变为红色， v1.0 可编辑可修改 44 但由于碳酸不稳定，红色很快消失。与石灰水( 碱溶液 ) 反应。 二氧化碳的用途：(1) 灭火。灭火器种类很多，常见的灭火器有泡沫灭火器和鸭舌式二氧化 碳灭火器。 (2) 干冰作致冷剂， 冷藏食品， 人工降雨等。 (3) 重要的化工原料，用于制纯碱等。 二氧化碳的制法：(1) 实验室制法：大理石或石灰石和稀盐酸。(2) 工业制法： 高温下煅烧石 灰石制取生石灰时的副产品是二氧化碳。 一氧化碳的性质：1、物理性质： 无色、 无气味的气体， 在标准状况下密度是L，难溶于水。 2、化学性质： (1) 可燃性： 一氧化碳可在空气中燃烧，发出蓝色火焰， 产物是二氧化碳。(2) 还原性：一氧化碳能夺取含氧化合物中的氧，有还原性。与CuO反应，与Fe2O3反应 ( 炼 铁炉里的反应) (3)毒性：吸进肺里与血液中的血红蛋白化合，使人因缺氧而死亡。 一氧化碳的用途：(1) 多种气体燃料的主要成分。(2) 冶金工业上重要的还原剂。 碳酸钙性质：大理石、石灰石、白垩等天燃矿物的主要成分是碳酸钙。(1) 物理性质：白色 固体，不溶于水。(2) 化学性质：碳酸钙是由钙离子和碳酸根(CO3 2- ) 离子构成的化合物，因 此它与其它含有碳酸根的碳酸盐一样具有共同的性质，主要是： 与酸反应产生使石灰水变浑 浊的气体二氧化碳，这是鉴定碳酸根离子的最简便的方法。石灰岩层里不溶性碳酸钙和溶 有二氧化碳的水作用能转化成碳酸氢钙，溶有碳酸氢钙的水也可析出碳酸钙，这就是溶洞的 形成原因。 碳酸钙的用途：(1) 重要的建筑材料(2) 烧制水泥的主要成分(3) 高温煅烧生产生石灰( 氧化 钙) 甲烷： 甲烷通常称沼气，煤矿矿坑、池沼、地层内均可产生以甲烷为主要成分的沼气。甲烷 是最简单的有机物。甲烷的性质：(1) 无色、无味的气体，比空气轻，极难溶于水。(2) 在充 足的氧气中燃烧，火焰呈淡蓝色。点燃甲烷与氧气或甲烷与空气的混合物会发生爆炸。 酒精： 学名乙醇，化学式是C2H5OH ，它是无色，具有特殊气味的液体，易挥发，能与水以任 意比例互溶，是常用的有机溶剂。酒精在空气中易燃烧，放出大量热，生成水和二氧化碳。 因此酒精常做为燃料。用高梁、玉米等作原料，经过发酵、再进行蒸馏，可制得酒精。工业 酒精含有少量甲醇(CH3OH)，甲醇是无色易挥发的液体，有酒的气味，易燃烧，产物也是二 氧化碳和水。甲醇有毒，饮后使人眼睛失明，大量饮用会使人死亡。 醋酸： 学名乙酸，化学式是CH3COOH ，食用醋中约含乙酸35% ，故又称为醋酸。醋酸是一 种有强烈刺激性气味的无色液体，易溶于水和酒精，当温度低于时，醋酸凝结成像冰一样 的晶体，无水醋酸又称冰醋酸。醋酸对皮肤有腐蚀作用，能使紫色石蕊试液变红。 煤和石油： 煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大矿物燃料，是重要的能源。煤是由 有机物和无机物所组成的复杂混合物，主要含有碳元素，此外还含有少量的氢、氮、硫、氧 等元素，以及无机矿物质。为合理使用能源、保护环境，应加强煤的综合利用。石油是一种 粘稠状液体，通常显黑色或深棕色，常有绿色或蓝色荧光，有特殊气味，不溶于水，密度比 水稍小，没有固定的熔点和沸点。主要含有碳和氢元素，还含有少量的硫、氧、氮等元素， v1.0 可编辑可修改 55 是一种混合物。石油炼制后可得到多种产品，这些产品是三大合成材料的原料。三大合成材 料和网球用具。有机化合物的应用非常广泛，它在工农业、国防交通运输、建筑