《九年级化学第一单元思维导图》

H2: 走进化学世界

H3: 化学：研究物质的科学

H4: 化学的定义

• 化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化及其应用的基础自然科学。
• 核心在于认识和创造物质。

H4: 化学的重要性与魅力

• 与生活的联系: 衣、食、住、行、健康、能源、材料等无不涉及化学。
  • - 衣: 合成纤维 (涤纶、锦纶) 的制造。
  • - 食: 食品添加剂、农药化肥、食物成分分析。
  • - 住: 建筑材料 (水泥、玻璃、塑料、涂料)。
  • - 行: 燃料 (汽油、柴油)、电池、轮胎材料。
  • - 健康: 药物合成、消毒剂、医用材料。
• 推动社会进步:
  • 新材料的研发 (如半导体材料、纳米材料)。
  • 新能源的开发 (如太阳能、氢能)。
  • 环境保护与治理 (如污水处理、空气净化)。
  • 生命科学的探索 (如DNA结构、蛋白质功能)。
• 学科魅力: 探索微观世界的奥秘，通过实验创造新物质，解决实际问题。

H4: 学习化学的方法

• 重视实验: 化学是一门以实验为基础的科学。动手实验、观察现象、分析结果。
• 勤于思考: 理解概念原理，联系宏观现象与微观本质。
• 善于总结: 归纳知识规律，构建知识网络。
• 联系实际: 将化学知识应用于解释生活现象和解决实际问题。

H3: 物质的变化和性质

H4: 物理性质与化学性质

H5: 物理性质

• 定义: 物质不需要发生化学变化就表现出来的性质。
• 常见物理性质:
  • - 颜色 (Color)
  • - 状态 (State: 固态、液态、气态)
  • - 气味 (Odor)
  • - 味道 (Taste)
  • - 密度 (Density)
  • - 硬度 (Hardness)
  • - 熔点 (Melting Point)
  • - 沸点 (Boiling Point)
  • - 溶解性 (Solubility)
  • - 延展性 (Malleability)
  • - 导电性 (Electrical Conductivity)
  • - 导热性 (Thermal Conductivity)
• 举例:
  • 水是无色无味的液体，密度约为1 g/cm³，沸点为100℃。
  • 铜是紫红色固体，具有良好的导电性和延展性。
  • 氧气是无色无味的气体，密度比空气略大，不易溶于水。

H5: 化学性质

• 定义: 物质在化学变化中表现出来的性质。
• 常见化学性质:
  • - 可燃性 (Flammability): 物质能否燃烧。
  • - 助燃性 (Combustion-supporting): 物质能否支持燃烧 (如氧气)。
  • - 稳定性 (Stability): 物质在一定条件下是否容易分解或与其他物质反应。
  • - 氧化性 (Oxidizability): 物质得电子或使其他物质氧化数升高的能力。
  • - 还原性 (Reducibility): 物质失电子或使其他物质氧化数降低的能力。
  • - 酸碱性 (Acidity/Basicity): 物质在水溶液中表现出的酸性或碱性。
• 举例:
  • 氧气具有助燃性，能支持多种物质燃烧。
  • 氢气具有可燃性，燃烧产生水。
  • 铁在潮湿空气中易生锈（被氧化）。
  • 酒精（乙醇）可以燃烧，生成二氧化碳和水。
  • 二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。

H5: 性质与用途的关系

• 物质的性质决定其用途，但同时也要考虑价格、资源、环保等因素。
• 举例:
  • 铜的导电性好 → 用于制导线。
  • 金的化学性质稳定、色泽美观 → 用于制首饰、作储备。
  • 氧气的助燃性 → 用于炼钢、气焊。
  • 氮气的化学性质不活泼 → 用作保护气、填充食品包装袋。
  • 干冰（固态CO₂）升华吸热 → 用作制冷剂。

H4: 物理变化与化学变化

H5: 物理变化

• 定义: 没有生成新物质的变化。
• 本质: 物质的状态、形状、大小等发生改变，但物质本身的组成和化学性质不变。分子本身没有改变，只是分子间的距离或排列方式改变。
• 判断依据: 是否有新物质生成。
• 常见实例:
  • 三态变化: 水结冰、冰融化、水蒸发、水蒸气液化、干冰升华。
  • 形状改变: 玻璃破碎、矿石粉碎、金属拉丝。
  • 溶解与扩散: 蔗糖溶于水、碘在酒精中扩散。
  • 分离提纯: 过滤、蒸馏、蒸发。
• 伴随现象: 可能有发光、放热、颜色改变等（如灯泡通电发光），但不是判断依据。

H5: 化学变化

• 定义: 生成了新物质的变化，也叫化学反应。
• 本质: 物质的组成和性质发生了改变。分子破裂成原子，原子重新组合成新分子（或离子化合物）。
• 判断依据: 是否有新物质生成（根本依据）。
• 常见实例:
  • 燃烧: 蜡烛燃烧、木材燃烧、酒精燃烧。
  • 物质腐败/变质: 食物腐烂、铁生锈、酒变酸。
  • 生命活动: 光合作用、呼吸作用、消化作用。
  • 实验室反应: 加热高锰酸钾制氧气、二氧化碳通入石灰水。
• 伴随现象 (可作为判断的辅助依据，但不是绝对依据):
  • - 颜色改变 (如铁锈是红褐色)
  • - 产生气体 (如有气泡冒出)
  • - 生成沉淀 (如石灰水变浑浊)
  • - 放热或吸热 (如燃烧放热)
  • - 发光 (如镁条燃烧)

H5: 两者的联系与区别

• 区别: 根本区别在于是否有新物质生成。物理变化只改变物质的外观或状态，化学变化改变物质的本质。
• 联系: 化学变化过程中常常伴随着物理变化。例如，蜡烛燃烧（化学变化）时，石蜡先熔化（物理变化）。

H3: 物质的分类

H4: 纯净物与混合物

H5: 纯净物 (Pure Substance)

• 定义: 由一种物质组成的物质。
• 特征:
  • 组成固定: 具有确定的化学式。
  • 性质均一、固定: 如有固定的熔点、沸点、密度等。
• 分类:
  • - 单质 (Element): 由同种元素组成的纯净物。
  • - 化合物 (Compound): 由不同种元素组成的纯净物。
• 举例: 氧气(O₂)、氮气(N₂)、铁(Fe)、水(H₂O)、二氧化碳(CO₂)、氯化钠(NaCl)。

H5: 混合物 (Mixture)

• 定义: 由两种或多种物质混合而成的物质，这些物质之间没有发生化学反应。
• 特征:
  • 组成不固定: 各组分的含量可在一定范围内变化。
  • 性质不固定: 没有固定的熔点、沸点等，性质随组成变化而变化。
  • 各组分保持各自的化学性质。
• 常见实例:
  • 溶液: 盐水、糖水、碘酒。
  • 悬浊液: 泥水。
  • 乳浊液: 牛奶、豆浆。
  • 气体混合物: 空气。
  • 固体混合物: 合金 (如钢、黄铜)、花岗岩。
• 分离方法: 利用各组分物理性质的差异进行分离，如过滤、蒸发、蒸馏、萃取等。

H4: 单质与化合物 (纯净物的分类)

H5: 单质 (Element)

• 定义: 由同种元素组成的纯净物。
• 分类:
  • 金属单质: 如 铁(Fe)、铜(Cu)、铝(Al)、金(Au)、银(Ag)。通常具有金属光泽、良好的导电导热性、延展性，常温下多为固态（汞除外）。
  • 非金属单质: 如 氧气(O₂)、氢气(H₂)、氮气(N₂)、碳(C)、硫(S)、磷(P)。性质差异较大，常温下有气态、固态（碘、硫、磷、碳等）、液态（溴）。
  • 稀有气体单质: 如 氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)。均为无色无味气体，化学性质很不活泼。
• 注意: 由同种元素组成的物质不一定是单质，如氧气(O₂)和臭氧(O₃)都是由氧元素组成的，它们互为同素异形体，都是单质。但它们混合在一起是混合物。

H5: 化合物 (Compound)

• 定义: 由不同种元素组成的纯净物。
• 分类 (初步认识):
  • 氧化物 (Oxide): 由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物。
    • - 金属氧化物: 如 氧化铁(Fe₂O₃)、氧化铜(CuO)、氧化钙(CaO)。
    • - 非金属氧化物: 如 水(H₂O)、二氧化碳(CO₂)、二氧化硫(SO₂)、一氧化碳(CO)。
  • 其他常见分类 (后续单元学习): 酸、碱、盐。
• 特征: 化合物的性质与其组成元素的单质性质完全不同。例如，水(H₂O)是液体，但组成它的氢气(H₂)和氧气(O₂)都是气体，且性质迥异。

H5: 元素、原子、分子、离子 (初步概念)

• 元素 (Element): 具有相同核电荷数（即质子数）的一类原子的总称。是物质组成的宏观概念。
• 原子 (Atom): 化学变化中的最小粒子。是构成物质的基本微粒，也是微观概念。
• 分子 (Molecule): 由原子构成的，保持物质化学性质的一种粒子。也是构成物质的基本微粒。单质分子由同种原子构成(如O₂)，化合物分子由不同种原子构成(如H₂O)。有些物质由分子构成（如水、氧气）。
• 离子 (Ion): 带电荷的原子或原子团。原子失去或得到电子后形成。有些物质由离子构成（如氯化钠NaCl由Na⁺和Cl⁻构成）。

H2: 我们周围的空气

H3: 空气的组成

H4: 主要成分及体积分数 (按体积计)

• 氮气 (N₂): 约 78%
• 氧气 (O₂): 约 21%
• 稀有气体 (Noble Gases): 约 0.94% (主要是氩气 Ar)
• 二氧化碳 (CO₂): 约 0.03% (含量会随环境变化)
• 其他气体和杂质: 约 0.03% (如水蒸气 H₂O、尘埃、一氧化碳 CO、二氧化硫 SO₂ 等)
• 结论: 空气是混合物。

H4: 空气组成测定实验 (拉瓦锡实验改进 - 红磷燃烧法)

• 实验目的: 测定空气中氧气的体积分数。
• 实验原理: 利用可燃物（通常是红磷 P）在密闭容器中燃烧消耗氧气，生成固体产物（五氧化二磷 P₂O₅），使容器内气体压强减小，外界大气压将水压入容器，进入容器的水的体积即为消耗掉的氧气的体积。
  • 化学方程式: 4P + 5O₂ (点燃) → 2P₂O₅
• 实验装置: 集气瓶、燃烧匙、烧杯、导管、止水夹。
• 药品: 足量的红磷、水。
• 实验步骤:
  1. 检查装置气密性。
  2. 在集气瓶中预先标记刻度（通常五等分），并装入少量水。
  3. 将足量红磷放入燃烧匙，点燃后迅速伸入集气瓶中，立即塞紧瓶塞。
  4. 观察现象：红磷剧烈燃烧，产生大量白烟，放出热量。
  5. 待红磷熄灭且装置冷却至室温后，打开止水夹。
  6. 观察现象：烧杯中的水被吸入集气瓶中，水位上升至约占集气瓶内空气体积的 1/5 处。
• 实验结论: 氧气约占空气体积的 1/5 (约21%)。
• 注意事项:
  • - 装置气密性必须良好: 防止漏气导致结果偏小。
  • - 红磷必须足量: 确保能将瓶内氧气完全消耗掉，否则结果偏小。
  • - 点燃后要迅速伸入并塞紧瓶塞: 防止瓶内空气受热逸出导致结果偏大。
  • - 必须冷却至室温再打开止水夹: 防止温度过高气体膨胀导致进入水的体积减小，结果偏小。
• 误差分析:
  • 结果偏小原因: 红磷量不足、装置漏气、未冷却到室温就打开止水夹。
  • 结果偏大原因: 燃烧匙伸入过慢导致部分空气逸出、止水夹未夹紧导致燃烧时空气逸出。
• 替代药品: 可以用铜代替红磷（4Cu + O₂ (加热) → 2CuO），但反应速率慢且需要持续加热。不能用木炭(C)或硫(S)代替，因为它们燃烧会生成气体产物(CO₂ 或 SO₂)，无法造成明显的压强差。

H3: 空气中各成分的性质和用途

H4: 氧气 (O₂)

• 物理性质: 无色、无味气体，密度比空气略大，不易溶于水。
• 化学性质: 化学性质比较活泼，具有氧化性和助燃性。
  • 能与许多物质发生氧化反应 (如铁生锈、食物腐败)。
  • 能支持燃烧。
• 用途:
  • 供给呼吸: 医疗急救、潜水、登山、宇航等。
  • 支持燃烧: 炼钢、金属切割与焊接 (气焊)、火箭发射助燃剂。

H4: 氮气 (N₂)

• 物理性质: 无色、无味气体，密度与空气接近，难溶于水。
• 化学性质: 通常情况下化学性质很不活泼（惰性）。
• 用途:
  • 保护气: 由于性质稳定，用于焊接金属、填充灯泡、食品包装袋内防腐。
  • 化工原料: 制取氮肥 (合成氨)、硝酸等。
  • 制冷剂: 液氮沸点低 (-196℃)，用于冷冻麻醉、保存生物样本。

H4: 稀有气体 (He, Ne, Ar 等)

• 物理性质: 无色、无味气体。
• 化学性质: 化学性质很不活泼 (惰性)。
• 用途: (利用其惰性)
  • 保护气: 焊接稀有金属、填充灯泡 (氩气)。
  • 电光源: 通电时能发出不同颜色的光，用于制作霓虹灯 (氖气等)。
  • 其他: 氦气密度小且不可燃，用于填充探空气球、飞艇。

H4: 二氧化碳 (CO₂)

• 物理性质: 无色、无味气体，密度比空气大，能溶于水并与水反应生成碳酸 (H₂CO₃)。固体 CO₂ 叫“干冰”，易升华。
• 化学性质:
  • 一般不燃烧也不支持燃烧。
  • 能使澄清石灰水 [Ca(OH)₂溶液] 变浑浊: CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O (检验 CO₂ 的方法)。
  • 能与水反应: CO₂ + H₂O → H₂CO₃。
• 用途:
  • 灭火: 利用其不燃烧、不支持燃烧且密度比空气大的性质。
  • 致冷剂: 干冰升华吸热，用于人工降雨、食品保鲜。
  • 化工原料: 制纯碱、尿素、碳酸饮料等。
  • 气体肥料: 植物光合作用的原料。

H3: 保护空气

H4: 空气污染及其危害

• 污染物来源:
  • 自然来源: 火山爆发、森林火灾等。
  • 人为来源:
    • 化石燃料 (煤、石油、天然气) 的燃烧: 工厂、发电站、汽车尾气等。
    • 工业生产排放的废气。
    • 建筑、道路扬尘，生活垃圾焚烧等。
• 主要污染物:
  • 有害气体:
    • - 一氧化碳 (CO): 主要来自汽车尾气，有毒，能与血红蛋白结合导致缺氧。
    • - 二氧化硫 (SO₂): 主要来自含硫煤的燃烧，刺激呼吸道，形成酸雨。
    • - 氮氧化物 (NOx, 如 NO, NO₂): 主要来自汽车尾气、工厂高温燃烧，刺激呼吸道，形成酸雨和光化学烟雾。
  • 颗粒物 (粉尘): 扬尘、煤烟等，危害呼吸系统健康，降低大气能见度。
• 空气污染的危害:
  • 危害人体健康: 引发呼吸道疾病、心血管疾病等。
  • 破坏生态系统: 酸雨使土壤酸化、水体污染、腐蚀建筑物。
  • 影响全球气候: 温室效应 (CO₂ 等导致全球变暖)、臭氧层破坏 (氟利昂等)。

H4: 防止空气污染的措施

• 控制污染源:
  • 减少化石燃料使用，提高能源利用效率。
  • 开发利用清洁能源 (太阳能、风能、氢能、核能等)。
  • 工业废气净化处理达标后排放。
  • 汽车尾气净化，推广新能源汽车。
  • 减少生活垃圾焚烧，提倡垃圾分类回收。
• 加强绿化: 植树造林，吸收 CO₂，净化空气。
• 制定法律法规: 加强环境监测与管理。
• 提高环保意识: 公民自觉参与环境保护，践行绿色生活方式。

H2: 化学实验基本操作 (贯穿整个化学学习)

H3: 实验室安全规则

• 遵守实验室规则，听从老师指导。
• 了解安全标识，熟悉消防器材位置和用法。
• 药品取用 "三不" 原则: 不用手接触药品，不把鼻孔凑到容器口闻药品气味，不尝任何药品的味道。
• 实验剩余药品 "四不" 原则：不放回原瓶，不随意丢弃，不带出实验室，不私自拿出。
• 保持实验台整洁，废弃物放入指定容器。
• 注意防火、防爆、防中毒、防腐蚀。
• 熟悉常见意外事故的处理方法:
  • - 酒精灯着火: 用湿抹布或沙子扑灭，不可用水浇。
  • - 浓酸沾到皮肤: 立即用大量水冲洗，然后涂上 3%-5% 的碳酸氢钠溶液。
  • - 浓碱沾到皮肤: 立即用大量水冲洗，然后涂上稀硼酸溶液。
  • - 酸或碱溅入眼中: 立即用水冲洗（切勿揉搓），边冲边眨眼，并及时就医。

H3: 常用仪器及使用方法 (第一单元侧重)

H4: 计量仪器

• 量筒 (Graduated Cylinder):
  • 用途: 量取一定体积的液体。
  • 使用:
    • 选择合适量程（一次量取，量程略大于待量体积）。
    • 放置平稳。
    • 读数时视线要与凹液面最低处保持水平。
  • 注意: 不能用作反应容器，不能加热，不能量取热的液体。
• 托盘天平 (Platform Balance):
  • 用途: 称量物质质量。
  • 使用:
    • "左物右码" 原则。
    • 调平：先将游码归零，调节平衡螺母。
    • 称量：用镊子夹取砝码，先加质量大的砝码，再加质量小的砝码，最后移动游码。
    • 读数：砝码质量 + 游码读数。
  • 注意: 保持天平干燥清洁；不能直接称量有腐蚀性或易潮解的药品（需放在烧杯等玻璃器皿中称量）；称量干燥固体药品可放在纸上。精确度一般为 0.1g。

H4: 加热仪器

• 酒精灯 (Alcohol Lamp):
  • 用途: 提供热源。
  • 结构: 灯帽、灯芯、灯壶。
  • 使用:
    • 检查酒精量（1/4 - 2/3 容积）。
    • 用火柴点燃，禁止用燃着的酒精灯去点燃另一只酒精灯。
    • 用外焰加热（温度最高）。
    • 熄灭时用灯帽盖灭，禁止用嘴吹灭。
• 试管 (Test Tube):
  • 用途: 少量试剂的反应容器，也可用于加热少量物质。
  • 使用:
    • 可直接用酒精灯加热。
    • 加热液体时，液体体积不超过容积的 1/3，管口不能对着人，与桌面成约 45° 角，先预热后集中加热。
    • 加热固体时，试管口应略向下倾斜（防止冷凝水倒流炸裂试管）。
• 烧杯 (Beaker):
  • 用途: 配制溶液、溶解物质、较大量试剂的反应容器。
  • 使用: 加热时需垫石棉网，使其受热均匀。

H4: 反应与收集仪器

• 集气瓶 (Gas Jar):
  • 用途: 收集或储存少量气体，也可作反应容器（如铁丝在氧气中燃烧）。
• 水槽 (Water Trough):
  • 用途: 用于排水法收集气体。

H4: 其他常用仪器

• 胶头滴管 (Dropper):
  • 用途: 吸取和滴加少量液体。
  • 使用: "垂直悬空，不伸不碰不倒置"。即滴加时应竖直悬空在容器口上方，不能伸入容器内壁，不能接触容器壁，吸液后不能倒置或平放（防止试剂倒流腐蚀胶头）。
• 玻璃棒 (Glass Rod):
  • 用途: 搅拌（加速溶解、散热）、引流（过滤）、蘸取液体。
• 药匙 (Spatula):
  • 用途: 取用粉末状或小颗粒状固体药品。
• 燃烧匙 (Combustion Spoon):
  • 用途: 用于盛放可燃物进行燃烧实验（如红磷、硫在氧气中燃烧）。
• 铁架台 (Iron Stand) (含铁夹、铁圈):
  • 用途: 用于固定和支持各种仪器，常用于加热、过滤等操作。
• 试管夹 (Test Tube Holder):
  • 用途: 夹持试管进行加热。
  • 使用: 从试管底部往上套，夹在距管口约 1/3 处，手持长柄，拇指不要按在短柄上。

H3: 基本操作 (第一单元侧重)

H4: 药品的取用

• 取用原则:
  • "三不" 原则。
  • 节约原则：按实验所需取用，若未说明用量，液体取 1-2mL，固体盖满试管底部即可。
  • "四不" 原则。
• 固体药品取用:
  • 块状固体: 用镊子夹取，放入容器时应将容器横放，把药品放在容器口，再慢慢竖起容器 ("滑")。
  • 粉末状固体: 用药匙或纸槽取用，放入试管时将试管倾斜，用药匙或纸槽将药品送到试管底部 ("送")。
• 液体药品取用:
  • 大量取用 (倾倒法):
    1. 取下瓶塞倒放在桌上。
    2. 标签朝向手心（防止试剂腐蚀标签）。
    3. 瓶口紧挨试管口，缓慢倒入。
    4. 倒完后盖紧瓶塞，放回原处。
  • 少量取用 (滴加法): 使用胶头滴管。

H4: 物质的加热

• 使用酒精灯外焰加热。
• 给试管内液体加热：见试管使用方法。
• 给试管内固体加热：见试管使用方法。
• 给烧杯、烧瓶内物质加热：需垫石棉网。

H4: 仪器的洗涤

• 洗涤方法: 用试管刷刷洗，可蘸去污粉。若有不易洗掉的污物，可用适当的化学试剂（如稀盐酸洗涤碱性污物，碱液洗涤油污）。
• 洗净标准: 仪器内壁附着的水膜均匀，既不聚成水滴，也不成股流下。
• 洗净后倒置在试管架上晾干。

H4: 检查装置气密性 (简单装置)

• 方法: (以制氧气的发生装置为例)
  1. 将导管一端浸入水中。
  2. 用手紧握（或用热毛巾捂住）试管（或反应容器）外壁。
  3. 观察导管口是否有气泡冒出。
  4. 松开手后（或移开热毛巾），导管内是否形成一段水柱。
     • 若有气泡冒出且松手后形成水柱，则表明装置气密性良好。

(注：本思维导图涵盖了九年级化学第一单元的核心内容，侧重于化学入门、物质变化与性质、空气、氧气的制备及基本实验操作。具体内容和深度可能因教材版本略有差异。)

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