甲烷的化学式 甲烷的化学公式

一、走进化学世界

1. 化学变化：生成了其它物质的变。

2. 物理变化：没有生成其它物质的变化。

3. 物理性质：不需要发生化学变化就表现出来的性质，如:颜色、状态、密度、气味、熔点、沸点、硬度、水溶性等。

4. 化学性质：物质在化学变化中表现出来的性质，如:可燃性、助燃性、氧化性、还原性、酸碱性、稳定性等。

5. 常用仪器及使用方法

① 用于加热的仪器：试管、烧杯、蒸发皿、燃烧匙。

② 测容器：量筒（视线与量筒内液体凹液面的最低点保持水平）。

③ 称量器：托盘天平（左物右码）。

④ 加热器皿：酒精灯。

⑤ 分离物质及加液的仪器：漏斗、长颈漏斗、分液漏斗。

6. 化学实验基本操作

二、空气

1. 组成：N2：78%、O2：21%、稀有气体：0.94%、CO2：0.03%，其它气体与杂质 0.03%。

2. 空气中氧气的测定（原理：压强差）

（1） 可燃物要求：足量且产物是固体，红磷。

（2） 装置要求：气密性良好 操作要求：冷却到室温后打开弹簧夹。

（3） 现象：放热，有大量白烟产生，打开弹簧夹后，广口瓶内液面上升约1/5体积。

（4） 结论：O2约占空气体积的1/5。

（5） 探究：

① 液面上升小于1/5原因：

装置漏气，红磷量不足，未冷却完全。

② 能否用铁、镁代替红磷？

不能，原因：铁不能在空气中燃烧，镁会与N2、CO2反应。

③ 能否用碳、硫代替红磷？

不能，原因：产物是气体，不能产生压强差。

3. 氧气的性质和制备

（1）氧气的化学性质：支持燃烧，供给呼吸。

• 铁在氧气中燃烧烧集气瓶中放少量水或细砂的目的：防止溅落的高温熔化物炸裂瓶底。
• 硫在氧气中燃烧集气瓶中放入少量水的目的：吸收SO2，防止其污染空气。

（2）氧气的制备：

① 工业制氧气——分离液态空气法（原理：液氮和液氧的沸点不同，物理变化）

② 实验室制氧气原理：

a. 气体制取与收集装置的选择

发生装置：固固加热型、固液不加热型 （根据反应物的状态和反应条件）

收集装置：根据气体的密度、溶解性。

b. 制取氧气的操作步骤（以高锰酸钾制取氧气并用排水法收集为例）

查—装—定—点—收—离—熄。

c. 催化剂（触媒）：在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质。（一变两不变）。

4. 常见气体的用途：

（1）氧气：供呼吸 （如潜水、医疗急救）。

支持燃烧 （如燃料燃烧、炼钢、气焊）。

（2）氮气：保护气（化性不活泼）、重要原料（硝酸、化肥）、液氮冷冻。

（3）稀有气体（He、Ne、Ar、Kr、Xe等的总称）：保护气、电光源（通电发不同颜色的光）、激光技术。

5. 常见气体的检验方法

（1）氧气：带火星的木条。

（2）二氧化碳：澄清的石灰水。

（3）氢气：将气体点燃，用干冷的烧杯罩在火焰上方；或者，先通过灼热的氧化铜，再通过无水硫酸铜。

三、物质构成的奥秘

1. 分子

（1）概念：由分子构成的物质，分子是保持物质化学性质最小的微粒，化学变化中可分。

（2）三个基本性质（一小二动三间隔）。

（3）影响因素（温度、压强）。

2. 原子

（1）概念：原子是化学变化中的最小微粒，化学变化中不可分 。

（2）三个基本性质（一小二动三间隔）。

（3）构成：原子核（质子〔+〕、中子）和核外电子〔-〕。

• 核电荷数=质子数=核外电子数=原子序数
• 相对原子质量≈质子数+中子数

3. 离子

（1）概念：带电的原子或原子团。

（2）表示方法及意义：如Fe3+：一个铁离子带3个单位正电荷。

4. 元素

（1）概念：具有相同核电荷数（质子数）的一类原子的总称。

（2）质子数决定元素种类。

（3）元素的化学性质与原子最外层电子数密切相关。

注：最外层电子数相同其化学性质不一定都相同（Mg，He最外层电子数为2）。最外层电子数不同其化学性质有可能相似（He，Ne均为稳定结构）。

5. 化合价和化学式

（1）化合价

a. 写法及意义：

MgCl2：氯化镁中镁元素化合价为+2价。

b. 几种数字的含义：

Fe2+：每个亚铁离子带两个单位正电荷。

3 Fe2+：3个亚铁离子。

c. 化合物中各元素正、负化合价的代数和为零，单质中元素化合价为零。

（2）化学式

① 写法：

a. 单质：金属、稀有气体及大多数固态非金属通常用元素符号表示它们的化学式；而氧气、氢气、氮气等非金属气体的分子由两个原子构成，其化学式表示为O2、H2、N2。

b. 化合物：正价在前，负价在后（NH3、CH4除外）。

② 意义：

如化学式H2O的意义：4点；

化学式 Fe的意义：3点。

③ 计算：

a. 计算相对分子质量=各元素的相对原子质量×原子个数之和。

b. 计算物质组成元素的质量比：相对原子质量×原子个数之比。

c. 计算物质中某元素的质量分数。

四、自然界的水

1. 水

（1）水的组成

• 测定方法和原理（电解水）
• 结论：水是由氢氧元素组成的，H2（负极）与O2（正极）的体积比为2:1，质量比为1:8。

（2）自来水的净化过程和净化原理

• 沉淀——过滤——吸附——消毒。
• 活性炭作用：吸附（色素和异味）。
• 区分硬、软水方法：肥皂水。
• 水的两种软化方法：（生活中）煮沸，（实验室）蒸馏。

2. 物质分类

• 混合物：由两种或两种以上纯净物组成，各物质都保持原来的性质。
• 纯净物：由一种物质组成。
• 单质：由同种元素组成的纯净物。
• 化合物：由不同种元素组成的纯净物。
• 氧化物：由两种元素组成的化合物中，其中有一种元素是氧元素。

五、化学方程式

1. 质量守恒定律

（1）概念（反应物和生成物前后质量不变）。

（2）原因（三不变：原子种类、数目、质量反应前后不变）。

（3）化学方程式有关计算。

说明：

• 质量守恒定律只适用于化学变化，不适用于物理变化。
• 不参加反应的物质质量及不是生成物的物质质量不能计入“总和”中。
• 要考虑空气中的物质是否参加反应或物质（如气体）有无遗漏。

2. 基本反应类型

• 化合反应：由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应。
• 分解反应：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。
• 置换反应：一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。

六、碳和碳的氧化物

1. 碳的几种单质

（1）金刚石（C）是自然界中最硬的物质，可用于制钻石、刻划玻璃、钻探机的钻头等。

（2）石墨（C）是最软的矿物之一，有优良的导电性，润滑性。可用于制铅笔芯、干电池的电极、电车的滑块等。

金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是：碳原子的排列不同。

CO和CO2的化学性质有很大差异的原因是：分子的构成不同。

（3）无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成.主要有:焦炭,木炭,活性炭,炭黑等。

2. 单质碳的化学性质：

单质碳的物理性质各异,而各种单质碳的化学性质却相同！

（1）常温下的稳定性。

（2）可燃性：

• 完全燃烧（氧气充足），生成CO2；
• 不完全燃烧（氧气不充足），生成CO。

（3）还原性：C+2CuO ═ 2Cu+CO2↑（置换反应）

• 应用：冶金工业
• 现象：黑色粉末逐渐变成光亮红色，石灰水变浑浊。
• 2Fe2O3+3C ═ 4Fe+3CO2↑

3. 二氧化碳的制法

（1）二氧化碳的实验室制法

① 原理：用石灰石和稀盐酸反应：

CaCO3+2HCl ═ CaCl2+H2O+CO2↑

② 选用固液不加热装置

③ 气体收集方法：向上排空气法

④ 验证方法：将制得的气体通入澄清的石灰水，如能变浑浊，则是二氧化碳。

验满方法：用点燃的木条，放在集气瓶口，木条熄灭。则已集满二氧化碳

（2）二氧化碳的工业制法：

• 煅烧石灰石：CaCO3 ═ CaO+CO2↑
• 生石灰和水反应可得熟石灰：CaO+H2O═Ca(OH)2

4. 二氧化碳的性质

（1）物理性质：无色,无味的气体，密度比空气大，能溶于水，高压低温下可得固体：干冰。

（2）化学性质：

① 一般情况下不能燃烧,也不支持燃烧，不能供给呼吸

② 与水反应生成碳酸：CO2+H2O═H2CO3。生成的碳酸能使紫色的石蕊试液变红，

H2CO3 ═H2O+ CO2↑。碳酸不稳定，易分解。

③ 能使澄清的石灰水变浑浊：

CO2+Ca(OH)2 ═ CaCO3↓+H2O 。用于检验二氧化碳。

④ 与灼热的碳反应：

C+CO2 ═ 2CO（吸热反应）

（3）用途：灭火

• 原理：Na2CO3+2HCl ═ 2NaCl+H2O+CO2↑
• 既利用其物理性质，又利用其化学性质
• 干冰用于人工降雨、制冷

5. 一氧化碳

（1）物理性质：无色，无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。

（2）有毒：吸进肺里与血液中的血红蛋白结合，使人体缺少氧气而中毒。

（3）化学性质：（H2、CO、C具有相似的化学性质：①可燃性 ②还原性）

① 可燃性：

2CO+O2 ═ 2CO2 （可燃性气体点燃前一定要检验纯度）

• H2和O2的燃烧火焰是：发出淡蓝色的火焰。
• CO和O2的燃烧火焰是：发出蓝色的火焰。
• CH4和O2的燃烧火焰是：发出明亮的蓝色火焰。

鉴别：H2、CO、CH4可燃性的气体：看燃烧产物（不可根据火焰颜色）

② 还原性：

CO+CuO ═Cu+CO2 。

• 应用：冶金工业。
• 现象：黑色的氧化铜逐渐变成光亮红色，石灰水变浑浊。

Fe2O3+3CO ═ 2Fe+3CO2。（现象：红棕色粉末逐渐变成黑色，石灰水变浑浊。）

除杂：CO[CO2] 通入石灰水 或氢氧化钠溶液：

CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O

CO2[CO] 通过灼热的氧化铜

CO+CuO ═ Cu+CO2

CaO[CaCO3]只能煅烧（不可加盐酸）

CaCO3 ═ CaO+CO2↑

注意：检验CaO是否含CaCO3加盐酸 ：

CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑

（CO32-的检验：先加盐酸，然后将产生的气体通入澄清石灰水。）

七、燃料及应用

1. 燃烧和灭火

（1）燃烧的条件：（缺一不可）

可燃物；氧气（或空气）；温度达到着火点

（2）灭火的原理：（只要消除燃烧条件的任意一个即可）

消除可燃物；隔绝氧气；降温到着火点以下

（3）影响燃烧现象的因素：

可燃物的性质、氧气的浓度、与氧气的接触面积

（4）使燃料充分燃烧的两个条件：

要有足够多的空气；燃料与空气有足够大的接触面积。

2. 化石燃料

（1）三大化石燃料：煤、石油、天然气（主要成分甲烷）

甲烷的化学式：CH4 （最简单的有机物，相对分子质量最小的有机物）

物理性质：无色，无味的气体，密度比空气小，极难溶于水。

化学性质: 可燃性。

CH4+2O2═CO2+2H2O （蓝色火焰）。

（2）乙醇

乙醇（俗称：酒精，化学式：C2H5OH）

化学性质: 可燃性

C2H5OH+ 3O2═2CO2+3H2O

优点：

减少环境污染；节约化石燃料；促进农业发展。

（3）新能源：

氢能源（最清洁的能源）、太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能