《化学九上思维导图》

一、走进化学世界

1.1 化学是什么

• 定义： 研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的科学。
• 研究对象： 物质。
• 研究内容：
  • 组成：物质由哪些元素、微粒构成。
  • 结构：物质内部的微观排列方式。
  • 性质：物质的物理性质和化学性质。
  • 变化：物质发生的物理变化和化学变化。
• 学习化学的意义：
  • 认识身边的物质世界。
  • 提高科学素养。
  • 应用于生产和生活。

1.2 如何学习化学

• 观察：
  • 观察实验现象。
  • 观察生活中的物质。
• 实验：
  • 进行科学探究。
  • 验证化学原理。
• 记录：
  • 详细记录实验数据和现象。
  • 整理笔记。
• 思考：
  • 分析实验结果。
  • 提出问题和假设。
• 交流：
  • 分享学习经验。
  • 讨论化学问题。

1.3 化学研究的常用方法

• 科学探究：
  • 提出问题。
  • 猜想与假设。
  • 设计实验。
  • 进行实验。
  • 收集证据。
  • 得出结论。
  • 表达与交流。
• 对比实验：
  • 控制变量。
  • 观察不同条件下物质的变化。
• 模型方法：
  • 构建物理模型或概念模型。
  • 解释宏观现象。

二、我们周围的空气

2.1 空气的成分

• 主要成分：
  • 氮气（N₂）：约占 78%。
  • 氧气（O₂）：约占 21%。
• 其他成分：
  • 稀有气体（氦、氖、氩等）：约占 0.94%。
  • 二氧化碳（CO₂）：约占 0.03%。
  • 其他气体和杂质：约占 0.03%（如水蒸气、尘埃等）。

2.2 氧气

• 物理性质：
  • 无色、无味的气体。
  • 密度比空气略大。
  • 不易溶于水。
• 化学性质：
  • 具有氧化性，能支持燃烧。
  • 能与多种物质发生化学反应（氧化反应）。
• 用途：
  • 供给呼吸。
  • 支持燃烧。
  • 医疗急救。
  • 炼钢。
• 氧气的实验室制法：
  • 加热高锰酸钾：2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑
  • 分解过氧化氢：2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑（MnO₂作催化剂）
  • 加热氯酸钾：2KClO₃ → 2KCl + 3O₂↑（MnO₂作催化剂）
• 氧气的工业制法：
  • 分离液态空气。

2.3 二氧化碳

• 物理性质：
  • 无色、无味的气体。
  • 密度比空气大。
  • 能溶于水。
  • 固态二氧化碳（干冰）升华吸热。
• 化学性质：
  • 不燃烧，不支持燃烧。
  • 与水反应生成碳酸：CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃
  • 与石灰水反应：CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O
• 用途：
  • 灭火。
  • 制饮料、化肥。
  • 干冰用作制冷剂。
  • 光合作用。
• 二氧化碳对环境的影响：
  • 温室效应：二氧化碳是主要的温室气体之一，过量排放会导致全球气候变暖。

2.4 保护空气

• 空气污染的来源：
  • 工业废气。
  • 汽车尾气。
  • 生活燃煤。
  • 扬尘。
• 主要污染物：
  • 颗粒物（PM2.5、PM10）。
  • 二氧化硫（SO₂）。
  • 氮氧化物（NOx）。
  • 一氧化碳（CO）。
• 保护空气的措施：
  • 减少化石燃料的使用。
  • 使用清洁能源。
  • 植树造林。
  • 治理工业废气。
  • 减少汽车尾气排放。

三、物质构成的奥秘

3.1 分子和原子

• 分子：
  • 定义：保持物质化学性质的最小粒子。
  • 特点：
    • 不断运动。
    • 体积小，质量小。
    • 分子间有间隔。
• 原子：
  • 定义：化学变化中的最小粒子。
  • 特点：
    • 不能再分。
    • 构成物质的基本粒子。
• 分子、原子与物质之间的关系：
  • 物质由分子、原子构成。
  • 分子由原子构成。

3.2 元素

• 定义： 具有相同核电荷数（即质子数）的一类原子的总称。
• 元素的表示：
  • 元素符号：用拉丁字母表示。
  • 元素名称：用中文表示。
• 元素周期表：
  • 元素周期律：元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化。
  • 了解元素周期表的基本结构（周期、族）。
  • 记住前20号元素的名称、符号和原子序数。

3.3 离子

• 定义： 带电荷的原子或原子团。
• 阳离子：
  • 失去电子。
  • 带正电荷。
  • 如：Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺。
• 阴离子：
  • 得到电子。
  • 带负电荷。
  • 如：Cl⁻、O²⁻、S²⁻。
• 离子化合物：
  • 由离子构成的化合物。
  • 如：氯化钠（NaCl）、氧化镁（MgO）。

3.4 化学式和化合价

• 化学式：
  • 用元素符号表示物质组成的式子。
  • 表示物质的元素组成和原子个数比。
• 化合价：
  • 元素形成化合物时表现出的一种性质，用数值表示。
  • 原则：
    • 单质中元素的化合价为0。
    • 化合物中各元素正负化合价代数和为0。
    • 离子所带电荷数与化合价数值相等，符号一致。
  • 常见元素和原子团的化合价。

四、水

4.1 水的组成

• 宏观组成：
  • 水由氢元素和氧元素组成。
• 微观构成：
  • 水由水分子（H₂O）构成。
• 电解水实验：
  • 现象：两电极上产生气体，正极产生氧气，负极产生氢气，体积比约为1:2。
  • 结论：水是由氢元素和氧元素组成的。

4.2 水的净化

• 杂质：
  • 可溶性杂质：如钙、镁化合物。
  • 不溶性杂质：如泥沙、悬浮物。
• 净化方法：
  • 沉淀：使水中悬浮物沉降。
  • 过滤：除去水中不溶性杂质。
  • 吸附：用活性炭吸附水中异味和色素。
  • 蒸馏：将水加热汽化，再冷凝成液体，得到纯净的水。

4.3 爱护水资源

• 水资源短缺的原因：
  • 自然原因：降水分布不均，干旱等。
  • 人为原因：用水浪费，水污染等。
• 保护水资源的措施：
  • 节约用水。
  • 防治水污染。
  • 合理开发和利用水资源。