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高中实验室蒸馏水简图

发布时间:2024-10-01 19:24:12

『壹』 初三化学上册知识点

第1单元 走进化学世界
1、化学是研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的基础科学。
2、我国劳动人民商代会制造青铜器,春秋战国时会炼铁、炼钢。
3、绿色化学-----环境友好化学 (化合反应符合绿色化学反应)
①四特点P6(原料、条件、零排放、产品) ②核心:利用化学原理从源头消除污染
4、蜡烛燃烧实验(描述现象时不可出现产物名称)
(1)火焰:焰心、内焰(最明亮)、外焰(温度最高)
(2)比较各火焰层温度:用一火柴梗平放入火焰中。现象:两端先碳化;结论:外焰温度最高
(3)检验产物 H2O:用干冷烧杯罩火焰上方,烧杯内有水雾
CO2:取下烧杯,倒入澄清石灰水,振荡,变浑浊
(4)熄灭后:有白烟(为石蜡蒸气),点燃白烟,蜡烛复燃
5、吸入空气与呼出气体的比较
结论:与吸入空气相比,呼出气体中O2的量减少,CO2和H2O的量增多
(吸入空气与呼出气体成分是相同的)
6、学习化学的重要途径——科学探究
一般步骤:提出问题→猜想与假设→设计实验→实验验证→记录与结论→反思与评价
化学学习的特点:关注物质的性质、变化、变化过程及其现象;
7、化学实验(化学是一门以实验为基础的科学)
一、常用仪器及使用方法
(一)用于加热的仪器--试管、烧杯、烧瓶、蒸发皿、锥形瓶
可以直接加热的仪器是--试管、蒸发皿、燃烧匙
只能间接加热的仪器是--烧杯、烧瓶、锥形瓶(垫石棉网—受热均匀)
可用于固体加热的仪器是--试管、蒸发皿
可用于液体加热的仪器是--试管、烧杯、蒸发皿、烧瓶、锥形瓶
不可加热的仪器——量筒、漏斗、集气瓶
(二)测容器--量筒
量取液体体积时,量筒必须放平稳。视线与刻度线及量筒内液体凹液面的最低点保持水平。
量筒不能用来加热,不能用作反应容器。量程为10毫升的量筒,一般只能读到0.1毫升。
(三)称量器--托盘天平 (用于粗略的称量,一般能精确到0.1克。)
注意点:(1)先调整零点 (2)称量物和砝码的位置为“左物右码”。
(3)称量物不能直接放在托盘上。
一般药品称量时,在两边托盘中各放一张大小、质量相同的纸,在纸上称量。潮湿的或具有腐蚀性的药品(如氢氧化钠),放在加盖的玻璃器皿(如小烧杯、表面皿)中称量。
(4)砝码用镊子夹取。添加砝码时,先加质量大的砝码,后加质量小的砝码(先大后小)
(5)称量结束后,应使游码归零。砝码放回砝码盒。
(四)加热器皿--酒精灯
(1)酒精灯的使用要注意“三不”:①不可向燃着的酒精灯内添加酒精;②用火柴从侧面点燃酒精灯,不可用燃着的酒精灯直接点燃另一盏酒精灯;③熄灭酒精灯应用灯帽盖熄,不可吹熄。
(2)酒精灯内的酒精量不可超过酒精灯容积的2/3也不应少于1/4。
(3)酒精灯的火焰分为三层,外焰、内焰、焰心。用酒精灯的外焰加热物体。
(4)如果酒精灯在燃烧时不慎翻倒,酒精在实验台上燃烧时,应及时用沙子盖灭或用湿抹布扑灭火焰,不能用水冲。
(五)夹持器--铁夹、试管夹
铁夹夹持试管的位置应在试管口近1/3处。 试管夹的长柄,不要把拇指按在短柄上。
试管夹夹持试管时,应将试管夹从试管底部往上套;夹持部位在距试管口近1/3处;用手拿住
(六)分离物质及加液的仪器--漏斗、长颈漏斗
过滤时,应使漏斗下端管口与承接烧杯内壁紧靠,以免滤液飞溅。
长颈漏斗的下端管口要插入液面以下,以防止生成的气体从长颈漏斗口逸出。
二、化学实验基本操作
(一)药品的取用
1、药品的存放:
一般固体药品放在广口瓶中,液体药品放在细口瓶中(少量的液体药品可放在滴瓶中),
金属钠存放在煤油中,白磷存放在水中
2、药品取用的总原则
①取用量:按实验所需取用药品。如没有说明用量,应取最少量,固体以盖满试管底部为宜,
液体以1~2mL为宜。
多取的试剂不可放回原瓶,也不可乱丢,更不能带出实验室,应放在另一洁净的指定的容器内。
②“三不”:任何药品不能用手拿、舌尝、或直接用鼻闻试剂(如需嗅闻气体的气味,应用手在瓶口轻轻扇动,仅使极少量的气体进入鼻孔)
3、固体药品的取用
①粉末状及小粒状药品:用药匙或V形纸槽 ②块状及条状药品:用镊子夹取
4、液体药品的取用
①液体试剂的倾注法: 取下瓶盖,倒放在桌上,(以免药品被污染)。标签应向着手心,(以免残留液流下而腐蚀标签)。拿起试剂瓶,将瓶口紧靠试管口边缘,缓缓地注入试剂,倾注完毕,盖上瓶盖,标签向外,放回原处。
②液体试剂的滴加法:
滴管的使用:a、先赶出滴管中的空气,后吸取试剂
b、滴入试剂时,滴管要保持垂直悬于容器口上方滴加
c、使用过程中,始终保持橡胶乳头在上,以免被试剂腐蚀
d、滴管用毕,立即用水洗涤干净(滴瓶上的滴管除外)
e、胶头滴管使用时千万不能伸入容器中或与器壁接触,否则会造成试剂污染
(二)连接仪器装置及装置气密性检查
装置气密性检查:先将导管的一端浸入水中,用手紧贴容器外壁,稍停片刻,若导管口有气
泡冒出,松开手掌,导管口部有水柱上升,稍停片刻,水柱并不回落,就说明装置不漏气。
(三)物质的加热
(1)加热固体时,试管口应略下倾斜,试管受热时先均匀受热,再集中加热。
(2)加热液体时,液体体积不超过试管容积的1/3,加热时使试管与桌面约成450角,受热时,先使试管均匀受热,然后给试管里的液体的中下部加热,并且不时地上下移动试管,为了避免伤人,加热时切不可将试管口对着自己或他人。
(四)过滤 操作注意事项:“一贴二低三靠”
“一贴”:滤纸紧贴漏斗的内壁
“二低”:(1)滤纸的边缘低于漏斗口 (2)漏斗内的液面低于滤纸的边缘
“三靠”:(1)漏斗下端的管口紧靠烧杯内壁
(2)用玻璃棒引流时,玻璃棒下端轻靠在三层滤纸的一边
(3)用玻璃棒引流时,烧杯尖嘴紧靠玻璃棒中部
过滤后,滤液仍然浑浊的可能原因有:
①承接滤液的烧杯不干净 ②倾倒液体时液面高于滤纸边缘 ③滤纸破损
(五)蒸发 注意点:(1)在加热过程中,用玻璃棒不断搅拌
(作用:加快蒸发,防止由于局部温度过高,造成液滴飞溅)
(2)当液体接近蒸干(或出现较多量固体)时停止加热,利用余热将剩余水分蒸发掉,
以避免固体因受热而迸溅出来。
(3)热的蒸发皿要用坩埚钳夹取,热的蒸发皿如需立即放在实验台上,要垫上石棉网。
(六)仪器的洗涤:
(1)废渣、废液倒入废物缸中,有用的物质倒入指定的容器中
(2)玻璃仪器洗涤干净的标准:玻璃仪器上附着的水,既不聚成水滴,也不成股流下
(3)玻璃仪器中附有油脂:先用热的纯碱(Na2CO3)溶液或洗衣粉洗涤,再用水冲洗。
(4)玻璃仪器中附有难溶于水的碱、碱性氧化物、碳酸盐:先用稀盐酸溶解,再用水冲洗。
(5)仪器洗干净后,不能乱放,试管洗涤干净后,要倒插在试管架上晾干。
第二单元《我们周围的空气》知识点
1、第一个对空气组成进行探究的化学家:拉瓦锡(第一个用天平进行定量分析)。
2、空气的成分和组成
空气成分 O2 N2 CO2 稀有气体 其它气体和杂质
体积分数 21% 78% 0.03% 0.94% 0.03%
(1)空气中氧气含量的测定
a、可燃物要求:足量且产物是固体
b、装置要求:气密性良好
c、现象:有大量白烟产生,广口瓶内液面上升约1/5体积
d、结论:空气是混合物; O2约占1/5,可支持燃烧;
N2约占4/5,不支持燃烧,也不能燃烧,难溶于水
e、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、铝代替红磷?不能 原因:铁、铝不能在空气中燃烧
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
(2)空气的污染及防治:对空气造成污染的主要是有害气体(CO、SO2、氮的氧化物)和烟尘等
目前计入空气污染指数的项目为CO、SO2、NO2、O3和可吸入颗粒物等。
(3)空气污染的危害、保护:
危害:严重损害人体健康,影响作物生长,破坏生态平衡.全球气候变暖,臭氧层破坏和酸雨等
保护:加强大气质量监测,改善环境状况,使用清洁能源,工厂的废气经处理过后才能排放,积极植树、造林、种草等
(4)目前环境污染问题:
臭氧层破坏(氟里昂、氮的氧化物等) 温室效应(CO2、CH4等)
酸雨(NO2、SO2等) 白色污染(塑料垃圾等)
6.氧气
(1)氧气的化学性质:特有的性质:支持燃烧,供给呼吸
(2)氧气与下列物质反应现象
物质 现象
碳 在空气中保持红热,在氧气中发出白光,产生使澄清石灰水变浑浊的气体
磷 产生大量白烟
硫 在空气中发出微弱的淡蓝色火焰,而在氧气中发出明亮的蓝紫色火焰,
产生有刺激性气味的气体
镁 发出耀眼的白光,放出热量,生成白色固体

铁 剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体(Fe3O4)
石蜡 在氧气中燃烧发出白光,瓶壁上有水珠生成,产生使澄清石灰水变浑浊的气体
*铁、铝燃烧要在集气瓶底部放少量水或细砂的目的:防止溅落的高温熔化物炸裂瓶底
*铁、铝在空气中不可燃烧。

(3)氧气的制备:
工业制氧气——分离液态空气法(原理:氮气和氧气的沸点不同 物理变化)
实验室制氧气原理 2H2O2 MnO2 2H2O + O2↑
2KMnO4 △ K2MnO4 + MnO2 + O2↑
2KClO3MnO22KCl+3O2↑
(4)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 收集装置:根据物质的密度、溶解性
(5)制取氧气的操作步骤和注意点(以高锰酸钾制取氧气并用排水法收集为例)
a、步骤:连—查—装—固—点—收—移—熄
b、注意点
①试管口略向下倾斜:防止冷凝水倒流引起试管破裂
②药品平铺在试管的底部:均匀受热
③铁夹夹在离管口约1/3处
④导管应稍露出橡皮塞:便于气体排出
⑤试管口应放一团棉花:防止高锰酸钾粉末进入导管
⑥排水法收集时,待气泡均匀连续冒出时再收集(刚开始排出的是试管中的空气)
⑦实验结束时,先移导管再熄灭酒精灯:防止水倒吸引起试管破裂
⑧用排空气法收集气体时,导管伸到集气瓶底部
(6)氧气的验满:用带火星的木条放在集气瓶口
检验:用带火星的木条伸入集气瓶内
7、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)
催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。
8、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:惰性保护气(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
9、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
9、氧化反应:物质与氧(氧元素)发生的反应。
剧烈氧化:燃烧
缓慢氧化:铁生锈、人的呼吸、事物腐烂、酒的酿造
共同点:①都是氧化反应 ②都放热
第三单元《自然界的水》知识点
一、水
1、水的组成:
(1)电解水的实验
A.装置―――水电解器
B.电源种类---直流电
C.加入硫酸或氢氧化钠的目的----------增强水的导电性
D.化学反应:2H2O=== 2H2↑+ O2↑
产生位置 负极 正极
体积比 2 :1
质量比 1 :8
F.检验:O2---出气口置一根带火星的木条----木条复燃
H2---出气口置一根燃着的木条------气体燃烧,产生淡蓝色的火焰
(2)结论: ①水是由氢、氧元素组成的。②一个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的。
③化学变化中,分子可分而原子不可分。
例:根据水的化学式H2O,你能读到的信息
化学式的含义 H2O
①表示一种物质 水这种物质
②表示这种物质的组成 水是由氢元素和氧元素组成的
③表示这种物质的一个分子 一个水分子
④表示这种物质的一个分子的构成 一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的
2、水的化学性质
(1)通电分解 2H2O=== 2H2↑+O2↑
(2)水可遇碱性氧化物反应生成碱(可溶性碱),例如:H2O + CaO==Ca(OH)2
(3)水可遇酸性氧化物反应生成酸,例如:H2O + CO2==H2CO3
3、水的污染:
(1)水资源
A.地球表面71%被水覆盖,但供人类利用的淡水小于 1%
B.海洋是地球上最大的储水库。海水中含有80多种元素。海水中含量最多的物质是 H2O ,最多的金属元素是 Na ,最多的元素是 O 。
C.我国水资源的状况分布不均,人均量少 。
(2)水污染
A、水污染物:工业“三废”(废渣、废液、废气);农药、化肥的不合理施用
生活污水的任意排放
B、防止水污染:工业三废要经处理达标排放、提倡零排放;生活污水要集中处理达标排放、提倡零排放;合理施用农药、化肥,提倡使用农家肥;加强水质监测。
(3)爱护水资源:节约用水,防止水体污染
4、水的净化
(1)水的净化效果由低到高的是 静置、吸附、过滤、蒸馏(均为 物理 方法),其中净化效果最好的操作是 蒸馏;既有过滤作用又有吸附作用的净水剂是活性炭。
(2)硬水与软水 A.定义 硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水;
软水是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。
B.鉴别方法:用肥皂水,有浮渣产生或泡沫较少的是硬水,泡沫较多的是软水
C.硬水软化的方法:蒸馏、煮沸
D.长期使用硬水的坏处:浪费肥皂,洗不干净衣服;锅炉容易结成水垢,不仅浪费燃料,还易使管道变形甚至引起锅炉爆炸。
5、其他
(1) 水是最常见的一种溶剂,是相对分子质量最小的氧化物。
(2) 水的检验:用无水硫酸铜,若由白色变为蓝色,说明有水存在;CuSO4+5H2O = CuSO4•5H2O
水的吸收:常用浓硫酸、生石灰。
二、氢气H2
1、物理性质:密度最小的气体(向下排空气法);难溶于水(排水法)
2、化学性质:
(1) 可燃性(用途:高能燃料;氢氧焰焊接,切割金属)
2H2+O2====2H2O 点燃前,要验纯(方法?)
现象:发出淡蓝色火焰,放出热量,有水珠产生
(2) 还原性(用途:冶炼金属)
H2 + CuO === Cu + H2O氢气“早出晚归”
现象:黑色粉末变红色,试管口有水珠生成
(小结:既有可燃性,又有还原性的物质H2、C、CO)
3、氢气的实验室制法
原理:Zn + H2SO4 = ZnSO4 +H2↑ Zn + 2HCl = ZnCl2 +H2↑
不可用浓盐酸的原因 浓盐酸有强挥发性 ;
不可用浓硫酸或硝酸的原因 浓硫酸和硝酸有强氧化性 。
4、氢能源三大优点无污染、放热量高、来源广
三、分子与原子
分子 原子
定义 分子是保持物质化学性质最小的微粒 原子是化学变化中的最小微粒。
性质 体积小、质量小;不断运动;有间隙
联系 分子是由原子构成的。分子、原子都是构成物质的微粒。
区别 化学变化中,分子可分,原子不可分。
化学反应的实质:在化学反应中分子分裂为原子,原子重新组合成新的分子。
四、物质的组成、构成及分类
组成:物质(纯净物)由元素组成
原子:金属、稀有气体、碳、硅等。
物质构成 分子:如氯化氢由氯化氢分子构成。 H2、O2、N2、Cl2。
离子:NaCl等离子化合物,如氯化钠由钠离子(Na+)氯离子(Cl-)构成
混合物(多种物质)
分类单质:金属、非金属、稀有气体
纯净物(一种元素)
(一种物质)化合物: 有机化合物 CH4、C2H5OH、C6H12O6、淀粉、蛋白质
(多种元素) 氧化物 H2O CuO CO2
无机化合物 酸 HCl H2SO4 HNO3
碱 NaOH Ca(OH)2 KOH
盐 NaCl CuSO4 Na2CO3
第四单元 物质构成的奥秘
1、原子的构成
(1)原子结构示意图的认识

(2)在原子中核电荷数=质子数=核外电子数 决定元素种类 质子数(核电荷数)
(3)原子的质量主要集中在 原子核 上 (4)三决定 决定元素化学性质 最外层电子数
(4)相对原子质量≈质子数+中子数 决定原子的质量 原子核
说明: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)
2、元素
(1)定义:具有相同核电荷数(质子数)的一类原子的总称
*一种元素与另一种元素的本质区别:质子数不同
注意:
*由同种元素组成的物质不一定是单质,(如由O2、O3组成的混合物或金刚石与石墨的混合物)不可能是化合物。
(2)表示方法——元素符号——拉丁文名称的第一个字母大写
a、书写方法:

b、意义

注意:*有些元素符号还可表示一种单质 如Fe、He 、C 、Si
*在元素符号前加上数字后只能有微观意义,没有宏观意义,如3O:只表示3个氧原子
c、有关元素周期表
*发 现:门捷列夫

*排列依据

注:原子序数=质子数

d、分类

e、元素之最:
3、离子:带电的原子或原子团
(1)表示方法及意义:如Fe3+ :铁离子带3个单位正电荷

(2)离子结构示意图的认识
注意:与原子示意图的区别:质子数=电子数则为原子结构示意图

*原子数≠电子数为离子结构示意图

(3)与原子的区别与联系
粒子的种类 原 子 离 子
阳离子 阴离子

别 粒子结构 质子数=电子数 质子数>电子数 质子数<电子数
粒子电性 不显电性 显正电性 显负电性
符 号 用元素符号表示 用阳离子符号表示 用阴离子符号表示

二、物质的组成的表示:
1、化合价
a、写法及意义: Mg:镁元素化合价为+2价 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
2H2O 两个水分子, 每个水分子含有2个氢原子
c、化合物中各元素正、负化合价的代数和为零
d、化合价是元素的原子在形成化合物时表现出来的性质,所以单质分子中元素化合价为0
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、氯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、Cl2 。
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

第四单元《物质构成的奥秘》复习检测
1、下列符号中,既能表示某种元素及该元素的一个原子,还能表示某种物质的是 ( )
A、H B、Al C、Fe3+ D、N2
2、下列对于N2、N2O、N2O3、N2O5的四种说法中,正确的是 ( )
A、都含有氮分子 B、含氮元素的质量分数都相同
C、每个分子所含氮原子数都相同 D、所含元素种类都相同
3、《中学生守则》明确规定,中学生不能吸烟。其原因之一是香烟燃烧时放出多种有毒物质和致癌物质,其中元素间的质量比3:4的物质是 ( )
A、NO B、NO2 C、SO2 D、CO
4.下列方框中,符合2N2意义的示意图是 ( )

5、H2O与H2O2的化学性质不同的原因是 ( )
A、它们的元素组成不同 B、它们在常温下状态不同
C、它们的分子构成不同 D、H2O2有氧气而H2O中没有
6、某正二价金属元素的氧化物中,金属元素与氧元素的质量比5:2,则该金属元素的相对原子质量为 ( )
A、40 B、56 C、62 D、80
7、元素X的原子最外层有3个电子,元素Y的原子最外层有6个电子,则这两种元素组成的化合物的化学式可能是 ( )
A、XY3 B、X2Y C、X2Y3 D、X3Y2
8、质子数相同的两种不同粒子可能是①同一元素的原子或离子②两个不同的分子③一种原子和一种分子④两种不同的离子⑤一种离子和一种分子 ( )
A、①③ B、①②③④ C、①③④⑤ D、①②③④⑤
9、X2+的离子核外有28有电子,其相对原子质量为65,X原子核内中子数与质子数之差为( )
A、9 B、5 C、2 D、0
10、元素的原子最外层电子得到或失去后,一定不会改变的是 ( )
①元素种类②化学性质③相对原子质量④微粒电性⑤原子核⑥电子层数⑦最外层电子数⑧核外电子总数
A、②③⑤ B、②④⑥⑧ C、②⑤ D、①③⑤
11、某硝酸铵(NH4NO3)样品(杂质不含氮)中氮元素的质量分数为28%,则其中硝酸铵的质量分数是 ( )
A、20% B、70% C、80% D、无法计算

12、标出下列带线元素的化合价

NH4NO3 MnO4-- KClO3 Cl2 NH3
13、用化学符号表示
硫离子 2个氮分子 +2价的锌元素 4个亚铁离子
2个磷酸根离子 氧化铁中铁元素的化合价为+3价
2H2CO3 (写出两个“2”的含义)
氯离子的结构示意图

14、根据名称写出下列物质的化学式
氧化钠 氯化钡 硫酸铝
硫化氢 碳酸钠 硝酸铵
15、在分子、原子、质子、中子、电子、原子核、离子中
(1)构成物质的微粒 (2)构成原子核的微粒
(3)带正电的是 (4)带负电的是
(5)不带电的是 (6)决定原子质量大小的是
(7)参加化学反应时,一定发生变化的有

16、某粒子结构示意图为
(1)X表示 ,该粒子有 个电子层,Y与粒子的 关系非常密切。
(2)当X-Y=10,该粒子内为 (填类别)
(3)当Y=8时该粒子带有2个单位的负电荷,该粒子的符号为
(4)当Y=1的中性原子与Y=7的中性原子化合时,形成的化合物属于 化合物。
17、计算题:
烟草中含有对健康危害(尼古丁),其化学式为C10H14N2,试计算:
(1)尼古丁由 种元素组成,1个尼古丁分子由 个原子构成
(2)尼古丁的相对分子质量
(3)尼古丁中各元素的质量比
(4)尼古丁中氮元素的质量分数
(5)与8.1克尼古丁所含氮元素相等CO(NH2)2的质量是多少?

『贰』 在日常生活中如何制蒸馏水

做饭的时候锅盖上的水是不,盖上盖儿,一会那个袋子接着

『叁』 某实验小组的同学为探究铁及其化合物的性质,进行了如下实验,请按照要求回答下列问题:(1)甲同学为了

(1)铁粉与冷水、热水均不能发生化学反应,铁与水蒸气在高温条件下可以发生反应生成四氧化三铁和氢气,反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)

高温
.

『肆』 用树状图梳理初中化学教材各章内容知识点

教材各章(节)总结(10)
(一)第一章 大家都来学化学
1.1 社会生活与化学 1.2 化学实验室之旅 1.3 物质的变化
1.4 物质性质的探究
学习 组成 不需要发生化学变化就能表现出来的性质
内容 结构 物理 如色、态、味、熔沸点、硬度、密度等
性质 发生化学变化(反应)时表现出来的性质
物质 化学 如可燃性、稳定性、氧化性、还原性等
现象是放热、发光、变色、生成气体和沉淀
化学 物理变化 区别:是否生成新物质
研究 变化规律 化学变化 化学变化的过程中一定伴有物理变化
对象 (化学反应) 联系 物理变化的过程中不一定发生化学变化

化学变化实质:反应物分子 ——→ 原子 ——→ 生成物分子(新物质)
直接加热:试管、蒸发皿、燃烧匙、坩埚
反应器 间接加热:烧杯、烧瓶、锥形瓶
固体:镊子(块状)、钥匙(粉末)、托盘天枰(定量)
常用 取用 液体:滴管(滴加)、试管(倾倒)、量筒(定量)
仪器 存放:广口瓶(固体)、细口瓶(液体)、集气瓶(气体)
化学 夹持:试管夹、铁架台(铁夹,铁圈)、坩埚钳
研究 基本 其他:酒精灯(加热)、漏斗(过滤)、长颈漏斗(分液)、
方法 操作 石棉网(受热均匀)、玻璃棒(搅拌)、水槽(储水)
仪器洗涤:内壁上既不聚成水滴,也不成股流下
化学 要领 药品取用:不(触、闻、尝、弃、拿走)等
实验 加热:酒精灯(酒精量2/3、外焰、禁吹灭、禁对口),
试管(1/3、45°原则、先预热后加热)

探究步骤:

(二)第二章 识空气 保护空气
2.1 空气的成分 2.2 保护空气的洁净清新 2.3 构成物质的微粒
瑞典化学家舍勒和英国化学家普里斯特里
早年的 法国化学家拉瓦锡(N2和O2)做的实验
研究 集气瓶中有大量的白烟产生,并放出
现象 热量,打开弹簧夹,烧杯中的水倒
演示实验到集气瓶中,并上升至约1/5的地方
方程式:2P + 5O2 ======= 2P2O5
性质:无色无味难溶于水的气体
成分 氮气(N2)―78%化学性质不活泼
用途:制取氮肥,制炸药化工原料
氧气(O2)―21%
体积 性质:无色无味难溶于水的气体
分数 稀有气体-0.94%化学性质很不活泼
用途:保护气,激光、低温麻醉
二氧化碳(CO2)-0.03%
空 其他气体和杂质-0.03%(H2O、SO2、CO等)
气 含硫的:SO2、 H2S等
含碳的:CO2 、CO等
工业的 气体 含氮的:NO2等
污染源交通的 产生污染物含氯的:氟利昂等
生活的 颗粒:烟、粉尘、氧化铅等
损害人体健康和地面设施、导致地球的生态平衡失调
污染 危害 酸雨 ——→ 二氧化硫(SO2)
防治 三大环境问题 臭氧空洞 ——→ 氟利昂等
温室效应 ——→ 二氧化碳(CO2)
减少使用化石燃料开发新能源(太阳能、氢能、风能、地热等)
防治 减少有害气体的排放,废气进行回收净化再利用等
大力植树造林严禁乱砍滥伐
混合物 (空气、溶液 、合金)
金属(K Ga Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au)
分类 单质 非金属 (H B C N O F Si P S Cl)
稀有气体(He Ne Ar Kr Xe Rn)
纯净物 氧化物(H2O CO CO2 CuO2 Fe2O3)
无机物 酸(HCl HNO3 H2SO4)
化合物 碱(NaOH KOH Ca(OH)2)
盐(NaCl Na2CO3 (NH)2HPO4)
有机物(CH4 CH3OH C2H5OH CH3COOH)
概念:保持物质化学性质的最小微粒
物 分 子 质量小、体积小、不断运动、之间有间隙
质 特征 同种分子的物质化学性质相同
(分子决定物质的化学性质)
概念:化学变化中的的最小微粒
结 分 质量小、体积小、不断运动、之间有间隙
合 解 特征 同种分子的物质化学性质相同
质子
结构 原子核 中子 核电荷数=质子数=核外电子数
核外电子
构成 原 子 会画:结构简图、核外电子排布
相对原子质量 ==

得 得 ≈质子数 + 中子数
失 失 与分子 区别:在化学变化中分子可分,原子不可分
电 电 的关系 联系:分子是由原子构成的
子 子
概念:带电荷的原子或原子团
离 子 阳离子:带正电荷的离子 形成新物质
阴离子:带负电荷的离子
(三)第三章 维持生命之气——氧气
3.1 认识氧气3.2 制取氧气3.3 燃烧条件与灭火原理3.4 辨别物质的元素组成

无色、无味的气体,不易溶于水,密度比空气略大
物理性质 液态氧、固态氧均为淡蓝色

C + O2 —→ CO2
S + O2 —→ SO2
化学性质:比较活泼 P + O2 —→ P2O5 氧化反应(燃烧)、化合反应
Al + O2 —→ Al2O3
Fe + O2 —→ Fe3O4
氧气 富氧膜分离氧气
工业 分离液态氧气 物理变化

H2O2 —→ H2O + O2
反应 KMnO4 —→ K2MnO4 + MnO2 + O2 分解反应
制取 KClO3 —→ KCl + O2
(1)固体和液体反应,不加热
装置(据状态和条件) 制取气体的装置
(2)固体加热制取气体的装置
实验室 收集:排水法、向上排空气法
步骤:查、装、定、点、收、离、熄(茶庄定点利息)
验满:将带火星的木条放在瓶口
验纯:将带火星的木条伸进瓶里
化合反应:A + B + … ===== C(多变一)
分解反应:A ===== B + C + … (一变多)

可燃物
燃烧条件 温度达到着火点
与空气或氧气充分接触
平静燃烧
隔离或清除可燃物
剧烈氧化 灭火原理 降温到着火点以下
氧化 隔绝空气或氧气
反应 急速燃烧 无限空间
有限空间——→ 爆炸 ————→
缓慢氧化——————→ 自然

定义:具有相同核电荷数(即核内质子数)的一类原子的总称
分类:金属元素和非金属元素
元素 定义:用来表示元素的特定符号
符号 写法:“一大二小”原则
含义 表示一种元素、表示该元素的一个一种原子
有的还能表示一种物质
分子、原子、离子、元素与物质的关系

微观世界

宏观世界

(四)第四章 生命之源——水
4.1 我们的水资源 4.2 饮用水 4.3 探究水的组成
4.4 表示物质组成的化学式 4.5 化学方程式

地球上:97﹪海水,2﹪冰川,1﹪淡水
储存 生物体内:人体的65﹪,某些动植物的达90﹪
污染:工业“三废”和生活污水的任意排放等

吸附:明矾吸附杂质、活性炭吸附色素和异味
原理:不溶于水的固体和液体分离
净化 过滤 仪器:铁架台、漏斗、滤纸、玻璃棒、烧杯(2个)
备注:过滤之前要静置,滤纸漏斗角一样,一贴二低三靠
蒸馏:除去水中可溶性杂质的方法

硬水:有害的。含较多钙离子(Ca2+)、镁离子(Mg2+)的水
水 软硬水 软水:无害的。含较少(或不含)钙离子(Ca2+)、镁离子(Mg2+)
鉴别方法:肥皂水(搅拌后无气泡则硬水,有气泡则软水)
硬水变软水(水的软化):煮沸或蒸馏

现象:两级上有气泡产生(氧正氢负),V负:V正 = 2:1
电解水 解释:化学变化中,分子——→原子——→新分子——→新物质
结论(水的组成):氢(H)、氧(O)元素

构成:每一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成

性质 化学:通电分解 H2O ——→ H2 ↑+ O2 ↑
物理:无色无味的液体,冰点0℃,沸点℃,密度为1g∕cm3

元素符号:略(见第三章)
定义:用元素符号表示物质组成的式子
表 金属:Fe Al Cu Zn等
示 X型(直接用元素符号表示) 非金属(固态):C S P
单质 稀有气体:He Ne Ar 等
书写 Xn(元素符号加角标):H2 O2 N2 Cl2 O3等
化学式 化合物:金非氧顺次写,个数序位不能乱
宏观:表示一种物质及元素组成
意义 微观:表示物质的一个分子及一个分子中的原子构成
相对分子质量
计算 物质中元素的质量比
表 元素的质量分数:物质质量×某元素质量分数=该元素质量

示 定义:用化学式来表示化学反应(变化)式子
内容:化学反应中,各反应物的质量总和,
理论依据:质量守恒定律 等于各生成物的质量总和

原因:反应前后,原子的 没有改变
“量”的:表示各物质间的质量关系
化学 意义 “质”的:表示反应物、生成物和反应条件
方程式 书写原则:以客观事实为基础、遵守质量守恒定律;

定义:化学方程式中在各物质化学式前填适当计量数使反应物
配平 和生成物的每一种原子个数都相等
方法:最小公倍数法;奇数配偶法;观察法;
设(设未知数); 写(写方程式); 量(找关系量);
计算 比(列比例式); 求(球结果); 答(简明答案);

概念:不同元素形成化合物时一种个数比是固定的数值,这时显示了
元素的某种特性
规定(规律):单质中元素化合价为零;化合物中正负化合价代数为零;
化合价 速记:一价氢氯纳钾银,二价氧钙钡镁锌,三铝四硅五氮磷,
二三铁、二四碳,二四六硫都齐全,铜汞二价最常见;
应用:求化合价;判断化学式正误;书写化学式;

原子结构(最外层电子数)、化合价、化学式以及化学式计算的关系
相对分子质量
原子结构 化合价 化学式 元素的质量比
(最外层电子数) 元素的质量分数

化学反应过程中,“五个不变” 、“两个一定变” 、“一个可能变”的总结
反应物和生成物的总质量不变
宏观 元素种类不变
五个不变 原子种类不变
微观 原子数目不变
原子质量不变

化学反应 宏观:物质质量一定变
两个一定变 微观:构成物质的粒子一定变
(变为构成生成物的粒子)

一个可能变:分子总数可能变

(五)第五章 燃 料
5.1 洁净的燃料----氢气 5.2 组成燃料的主要元素-----碳
5.3 古生物的“遗产”-----化石燃料
最清洁的燃料————氢气(H2)
燃料 组成燃料的主要元素————碳(C)
古生物的遗产————化石燃料(煤、石油、天然气)
燃料燃烧对环境的影响(CO2、SO2等)
物理:无色无味、密度最小的气体,极难溶于水
性质 稳定性:常温下性质稳定
化学 纯的氢气安静地燃烧
活泼性(可燃性) 不纯的氢气发生爆炸
氢气 方程式:2H2 + O2 ======= 2H2O
实验室制备:Zn + H2SO4 === ZnSO4 + H2↑或Zn + 2HCl === ZnCl2 + H2↑
收集:向下排空气法(密度与空气大)或排水法(极难溶于水)
爆炸极限:氢气的纯度(空气里混入的氢气体积)4.0﹪——74.2﹪
验证:在火焰上方罩一干冷的烧杯,烧杯壁上有水珠
用途:充灌探空气球(物理性质),清洁高能燃料(可燃性:化学性质)

组成:混合物,主要含碳元素,含少量的氮、硫元素等
煤 焦炉煤气
综合利用:隔绝空气高温加热 焦炭
(化学变化) 煤焦油
组成:混合物,主要含碳、氢元素,含少量的氮、硫元素等
化石燃料 石油 石油气、汽油、煤油
综合利用:————→ 柴油、润滑油
(蒸馏) (物理变化) 重油、石蜡、沥青
物理性质:无色无味 、极难溶于水的气体密度比空气小 天然气 化学性质:可燃性CH4 + 2O2 ======= CO2 + 2H2O
(甲烷) 用途:燃料和化工原理
种类:金刚石、石墨、C60、无定性碳(炭黑、木炭、活性炭、焦炭)
碳 物理:各不相同(如金刚石是最硬的物质、活性炭有吸附性)
单 性质 常温:性质稳定
质 化学 C + O2 (充足) ======= CO2
点燃 2C + O2 (不足)======= 2CO
用途:钻头、切割玻璃、电极、吸附剂、燃料、冶炼金属等

物理:无色无味 、难溶于水的气体,密度与空气略小
性质 可燃性:2CO + O2 ======= 2CO2
CO 化学 还原性:CO + CuO ======= Cu + CO2
碳 毒性:与血红蛋白结合
用途:燃料、冶炼金属
物理:无色无味 、能溶于水的气体,密度与空气大
通常:不能燃烧、不支持燃烧,不供给呼吸
碳 性质 水:CO2 + H2O = H2CO3, H2CO3 = H2O +CO2↑
的 化学 石灰水:Ca(OH)2 + CO2 == CaCO↓(白)+ H2O
氧 碳:C + CO2 ====== 2CO

物 CO2 原理:CaCO3 + 2HCl == CaCl2 + CO2↑+ H2O
装置:固体和液体反应,不需加热制气装置
实验室制法 收集:向上排空气法(密度与空气大)
验满:燃着的木条放在集气瓶口
检验:澄清石灰水变浑浊(白色)
Ca(OH)2 + CO2 == CaCO↓(白)+ H2O
用途:灭火、制冷剂、人工降雨、光合作用的原理、汽水等

酸雨(排放的SO2 、SO3等)
燃料燃烧对环境的影响 温室效应(排放的CO2)
一氧化碳及其他气体、粉尘的排放
(六)第六章 金 属
6.1 奇妙的金属性质 6.2 金属矿物与冶炼 6.3 珍惜和保护金属资源

相似性:金属光泽、延展性、导电性、导热性等
物理 导电性:银>铜>金>铝>锌>铁>铅
差异性 密度:金>铅>银>铜>铁>锌>铝
熔点:钨>铁>铜>金>银>铝>锡
硬度:铬>铁>银>铜>金>铝>铅

金属 + 氧气 ——→ 金属氧化物
金属 3Fe + 2O2 ======= Fe3O4
性质 4Al + 3O2 ======= 2Al2O3
2Cu + O2 ====== 2CuO
较活泼金属 + 酸 ——→ 金属化合物 + 氢气
2Al + 6HCl ===== 2AlCl3 + 3H2↑
Fe + 2HCl ===== FeCl2 + H2↑ 置换反应
Zn + H2SO4(稀) ===== ZnSO4 + H2↑
化学
+ → +

Fe + CuSO4 ===== FeSO4 + Cu(湿法炼铜、镀铜)
2Al + 3CuSO4 ===== Al2(SO4)3 + 3Cu
Mg + FeSO4 ===== Fe + MgSO4
置换反应:A + BC ===== B + AC(一单换一单)
活动性:K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au
(钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅 (氢) 铜 汞 银 铂 金)

金属冶炼法
定义:一种金属与其他金属或非金属熔合而成(有金属特性)的
熔点:低(比各组分的熔点低)
合金 特点 强度:高(比各组分的强度高)
生铁:含碳量2﹪—4.3﹪
铁合金 钢:含碳量0.03﹪—2﹪

赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、黄铁矿( FeS3)
矿物 钛铁矿( FeTiO3)、孔雀石(Cu(OH)2CO3)、赤铜矿(Cu2O)
方铅矿(PbS)、铝土矿(Al2O3)
C CO2
热还原法:金属氧化物 + H2 ——→金属单质+ H2O
CO2 CO2
方法
电解法:金属氧化物 ———→ 金属单质 + 氧气
直接加热法:金属氧化物 ———→ 金属单质 + 氧气
冶炼 反应:C + O2 ==== CO2 、C + CO2 ==== 2CO
炼铁 Fe2O3 + 3CO ==== 2Fe + 3CO2(主要反应)
金属 铁的冶炼 原料:铁矿石(赤铁矿)焦炭 石灰石 空气
(热还原法) 炼钢:加入氧气,除去生铁中过量的碳及杂质

形成:铁 + 氧气 + 水 ——→ 铁锈(红褐色)
锈蚀(铁锈) 主要成分:Fe2O3·X H2O(红褐色)
除锈:Fe2O3 + 6HCl(适量) ===== 2FeCl3 + 3H2O
Fe2O3 + 3H2SO4(适量) ===== Fe2(SO4)3 + 3H2O
防锈原理:隔绝空气和水
保护 防锈方法:刷油漆;涂机油;电镀(锌);氧化膜;
资源保护:有计划、合理开采;寻找替代品;回收再利用

『伍』 水质评测数据

要的是哪里的数据啊!具体点吧!
鄱阳湖湖口段水质监测报告

前 言

湖口县位于鄱阳湖和长江交汇处 , 三面环水。当地的饮用水及工农用水 , 主要取之于鄱阳湖。鄱阳湖湖口段的水质与当地人民的生活息息相关 , 所以对这一区域水质的监测显得尤其重要。另外 , 湖口是鄱阳湖的出水口 , 这里的水质状况对于鄱阳湖的整体水质具有较强代表性 , 要了解鄱阳湖的生态环境质量 , 对湖口段的水质进行监测就是一个很好的途径。因此 , 我们展开了这次对鄱阳湖湖口段的水质监测。

• 布点前的实地考察

通过上网和查阅有关资料,我们绘制了鄱阳湖和长江交汇处的湖口县形状简图。湖口县居民生活污水和工业区废水是鄱阳湖湖口段的主要污染源。鄱阳湖湖水在湖口与长江交汇,在交汇出形成清浊分明的界线。鄱阳湖水较为清澈,水草丛生,有大量的鱼虾生存,是中国的主要淡水鱼产区,也中国最大的候鸟越冬栖息湿地。

鄱阳湖周边的长期居民抽取鄱阳湖水饮用或打井饮用地下水,到目前为止,尚无不正常反映。

• 设置采样断面和取样点

根据断面设置的原则,结合初步测试和该区的监测量,在鄱阳湖湖口段共置两个取样断面。其中 Aa 断面是地区控制断面 ,Bb 断面是交汇处断面。同时,经过考察水面宽 50~100m ,水深 5~10m, 设两个点,即水面下 0.3~0.5m 出和河底上约 1m 处各

• 取样

按技术要求,每年按春夏秋冬四季取样,每季取样两次,每年取样八次。受监测条件所限,这次监测我们是选在“五一”长假,所得数据仅仅为这个季节的水质调查结果。

取样时,乘一小木船到水域中心,取样人员在船上用小水桶取样。其中现场测定水温和 PH 值二个项目,水流速度用浮标大致测定。水样装塑料容器中,盖紧密封运回实验室。并根据所测量项目从塑料容器中取出水样进行预处理,待测。为了进行比较和了解当地饮用水质量状况,我们还收集了当地的自来水。

• 水样测定

为了保证数据的质量,首先用标准样对仪器设备和药品进行校正,达标后,开始监测。监测人员利用质量控制图控制,质量控制人员对监测人员通过密码样进行监督,个别数据重复多次测定,剔除可疑数据。

由于实验条件限制,鄱阳湖湖水其它有害离子的含量又较少 , 所以我们主要监测项目只有:流量、 PH 值、悬浮物含量、 COD 等。流量和 PH 值的测定方法较为简易,可以直接测定,这里就不详细记录了。我们把精力主要花在悬浮物含量和 COD 的测定上,现在,我们把实验过程记录如下:

• 悬浮物含量的测定

原理:悬浮物含量指每升水中含悬浮物的质量,用 mg/L 表示,在水质分析中,将水样过滤,凡不能通过滤器的固体颗粒物称为悬浮物。

测定方法:量取 100mL 水样,通过一定型号已预先烘干至恒重的滤膜过滤 , 再将该滤膜和膜上的截留物烘干至恒重 , 两者质量之差除以过滤通过水样的体积即为悬浮物含量。本法的关键是掌握适当的烘干温度活烘干时间 , 以免破坏悬浮物组成 , 影响称量的准确性。经过多次测量求平均值 :

100mL 长江水中悬浮物净重: 0.018g ,

100mL 湖水中悬浮物净重: 0.007g ,

100mL 自来水中悬浮物净重: 0.001g ,

则 :

长江水的悬浮物含量为: 0.18g/L,

湖水的悬浮物含量为: 0.07g/L,

自来水中悬浮物含量为: 0.01g/L 。

(二) COD 的测定

原理: HH-6 化学耗氧量测定仪采用密封催化消解法测定 COD 值,在强酸性溶液中,加入一定量重铬钾热消解水样 10min ,重铬酸钾被水中有机物还原为三价铬,在波长 610mm 处测定三件铬离子含量,再根据三价铬离子的量换算出消耗的质量浓度。

仪器: HH-6 化学耗氧量测定仪、 500mL 容量瓶若干个、烧杯若干、玻璃棒。

试剂 : 蒸馏水、邻苯二甲酸氢钾、浓硫酸、重铬酸钾

步骤:本实验采用的是密封催化消解法

• 常用试剂及配制:

( 1 )浓硫酸 ( 分析纯 . 比量 1.84)

( 2 )邻苯二甲酸氧钾标液 :

• 准确称取在 105~110 ℃ 烘干 2H 的邻苯二甲酸氢钾 0.5101g ,置于 500ML 容量瓶中,以蒸馏水定容至标线,摇均匀备用,该标液的 COD 理论值为 1200mg/L 。• 同上,配置标液的 COD 理论值为 100mg/L 溶液。

• 同上,配置 COD 理论值为 2000mg/L 的溶液。

( 3 )专用氧化剂(随机配备):

取随机配备的整瓶固体试剂,放入清洗干净的 500mL 烧杯,先加入 200mL 蒸馏水,再假如 100mL 浓硫酸,冷却后放置于 500mL 容量瓶中,以蒸馏水定量、摇匀。

( 4 )专用催化剂:

取随机配备的整瓶固体试剂,溶于 500mL 浓硫酸中,摇匀放置 1~2 天,使其完全溶解。取上述溶液 100mL ,再加入 400mL 浓硫酸,摇匀备用。

2 、标定曲线

• COD 值小于 100mg/L 时的曲线标定(测定范围: 5~100mg/L )• 取随机附件反应管 4 只作好标记,清洗干净(用洗涤液清洗后,用自来水冲洗,用稀硫酸浸泡 5~12h 取出后用蒸馏水清洗、烘干)。分别按表 -1 加入浓度为 100mg/L 邻苯二甲酸氧钾。

表 -1

邻苯二甲酸氧钾标液( mL )
0
0.6
1.5
3.0

COD 理论值为( mg/L )
0
20
50
100

• 用蒸馏水将各反应管依次补足至 3.0mL 。

• 每支试管内加入专用氧化剂 1mL 。

• 每支反应管内加入专用催化剂 5mL ,塞上摇匀。

• 将反应管依次插入炉孔内,待温度降至低于设定值后,按消解键,仪器自动定时消解,消解完毕蜂鸣报警。

• 取出反应管至试管架,自然冷却 2min ,再水冷却至室温。

• 按功能 1 操作方法,用所配标样以最小二乘法标定曲线并存储。

• COD 值大于 100mg/L 时的曲线标定(测量范围: 100~1200mg/L )

• 取随机附件反应管 6 只作好标记,清洗干净。分别按表 -2 加入浓度为 1200mg/L 邻苯二甲酸氧钾。表 -2

邻苯二甲酸氧钾标液( mL )
0
0.25
0.5
1.0
2.0
3.0

COD 理论值为( mg/L )
0
100
200
400
800
1200

B~F 同上。

G 、 向每一支反应管内加入 3mL 蒸馏水,塞上摇匀,待测。

H 、 按功能 1 操作方法,用所配标样以最小二乘法标定曲线并存储。

• COD 值大于 1000mg/L 时的曲线标定(测量范围: 1000~2000mg/L )

• 取随机附件反应管 4 只作好标记,清洗干净。分别按表 -3 加入浓度为 2000mg/L 邻苯二甲酸氧钾。

表 -3

邻苯二甲酸氧钾标液( mL )
0
1.5
2.25
3.0

COD 理论值为( mg/L )
0
1000
1500
2000

B~F 同上。

G 、 向每一支反应管内加入 8mL 蒸馏水,塞上摇匀,待测。

H 、 按功能 1 操作方法,用所配标样以最小二乘法标定曲线并存储。

3 、实际水样的测定

• 分别吸取 3mL 蒸馏水(作空白)或混合均匀的水样放置于已清洗干净的反应管中。
• 按照标定曲线时的 C~F 的步骤操作。

• 按功能 2 操作方法直接测定出实际水样的吸光度和 COD 值。

4 、实际水样的测定值

长江水 COD 值为 122.8 mg/L鄱阳湖水 COD 值为 82.6 mg/L

自来水 COD 值为 38.3 mg/L

注:此数据是在 5~100mg/L 时的曲线标定的,曲线方程为:

C3=724.5*A-5.4

检测数据列表为:

项目 水样
自来水
鄱阳湖水( Aa 截面)
长江水( Bb 截面)

流量( m3/s )
0
0.6
1.3

PH
6.80
6.85
6.90

悬浮物( mg/L )
10
70
180

COD
38.3
82.6
122.8

• 结论

结合调查掌握的资料,将监测数据与有关标准比较,知道鄱阳湖湖水污染不是很严重,所受污染主要是有机物污染,重金属检不出。通过水体的自净,基本能使水体恢复,不会对长江下游造成污染。

长江水在 COD 值和悬浮物含量上,远远大于鄱阳湖湖水,这就是为什么在湖口水域——鄱阳湖与长江交界处会形成泾渭分明、清浊相交的界线。

湖口县自来水厂把自来水取水点设在鄱阳湖水域是正确的,但是,由于现在鄱阳湖水位并不是处在丰水期,自来水取水点离岸较近,水位较浅。一般有机物密度较小,在波浪的影响下,上层水域和较浅水域有机物含量大,含沙量较高,因此,我们检测出的鄱阳湖自来水 COD 值和悬浮物含量都较大,自来水水质较差。

要改善湖口县自来水水质,最好把取水点设在远离湖岸,水位较深的区域。

『陆』 不饱和水沉积物中水合物生成过程

臧小亚1,2,3,梁德青1,2,吴能友1,2

臧小亚(1983-),女,助理研究员,博士,主要从事沉积物中天然气水合物的研究工作,E-mail:[email protected]

梁德青,男,研究员,主要从事水合物基础和应用技术研究,E-mail:[email protected]

1.中国科学院广州能源研究所,广州510640

2.中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室,广州510640

3.中国科学院研究生院,北京100049

摘要:采用甲烷和混合气体(CH4为91.85%,C2H。为5.09%,C3H8为3.06%)作为气源,研究在不同的温度和压力条件下,纯扩散型水合物在不同粒径沉积物(150~250 μm和250~380 μm)中的生成过程。结果表明:水合物在沉积物中的生成速率与沉积物粒径、气源组分、孔隙水盐度以及温度压力条件都有关系。在沉积物和盐水体系里,混合气生成水合物的诱导时间非常短,反应体系达到水合物生成条件时,沉积物内便开始有水合物生成,而且初始阶段的水合物生成速率比较大。在不同的沉积物体系中,混合气水合物的生成过程可以分为3个阶段,即快速反应阶段、反应平稳阶段和尾声阶段。在不同的温压条件下,水合物具有不同的转化率。

关键词:气体水合物;生成动力学;水合物转化率;多孔介质;热力学

Formation Process of Hydrate in Partially Water-Saturated Sediments

Zang Xiaoya1,2,3,Liang Deqing1,2*,Wu Nengyou1,2

1.Key Laboratory of Renewable Energy and Gas Hydrate,Guangzhou Institute of Energy Conversion,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510640,China

2.Guangzhou Centerfor Gas Hydrate Research,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou,510640,China

3.Graate School of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

Abstract:Gas hydrateformation from two types of dissolved gas (methane and mixed gas) in natural porous media were studied in a novel apparatus with two different diameter silica sand particles (150~250μm and 250~380μm) from South China Sea under varying thermodynamic conditions.Hydrate was formed in the salt water,which occupied the interstitial space of the partially water-saturated silica sand bed.The experiments demonstrate that hydrateformation rate was afunction of particle diameter,gas source,water salinity,and thermodynamic condition.The hydrate formation inction time was very short and pressure decreased rapidly in the initial stage.Mixed gas hydrateformation process can be divided into three stages with different type sediments.Conversion rate of water to hydrate was different under vary thermodynamic conditions thoughformation process were similar.Sand particle diameter and water salinity also influence the formation process of hydrate.

Key words:gas hydrate;formation kinetics; water conversion rate; natural porous media ; thermodynamic condition

0 引言

天然气水合物是一种类冰状的、非化学计量的笼形晶体化合物,它一般是由一些低分子量气体(如甲烷、乙烷等)分子被包进水分子氢键形成的笼中所形成[1]。1天然气水合物生成需要低温和高压的条件,因此在自然界中已发现的主要分布于海洋陆坡区和陆地永久冻土带。地球上已探明的水合物储量超过1.5×1016m3,可以作为未来的潜在能源[2-4]。在我国南海北部海域沉积物中发现大量的以扩散型方式存在的水合物样品,若能加以开采利用则能有效缓解我国能源需求与供给之间的矛盾[5]。如何能够在不危害环境的情况下安全高效地开采和利用水合物资源,需解决的问题核心主要有2点:一是掌握水合物在海底赋存区的生成机制和分布规律[6];二是了解开采过程中外界条件的变化对水合物稳定性的影响。

在过去的20年间,许多学者关于沉积物中水合物生成动力学的问题展开了研究。Cha等[7]首先开展了第三界面对水合物生成过程影响的研究,他的研究结果表明第三界面的存在对水合物生成的热力学及动力学特性都有影响。接着,Zatsepina和Buffett[8-10]系统的开展了多孔介质体系中不同温压条件下甲烷气体在水合物成核以及生成过程中的溶解度变化,他们的结果说明气体溶解度在有无水合物生成时变化很大,同时,在条件适宜的情况下孔隙水中的溶解气体可以直接结晶成核并生成水合物。Tohidi等[11]证明了Zatsepina和Buffett的结论,得出在无自由气体存在的系统中同样可以生成水合物。他们同时还发现水合物比较容易在孔隙中心生成,在沉积物颗粒较细的情况下,水合物容易将沉积物颗粒固结。Klauda和Sandler[12]提出了一种模型,该模型以沉积物类型、地温梯度和海底深度作为输入变量,利用大洋钻探计划(ODP)所得的数据预测海底水合物稳定带的最大值。Chuvilin等[13-14]提出温度和冷冻周期能影响水合物的热力学条件和沉积物中的冰-水分布情况,因此,沉积物中只有很少一部分的水能转化成水合物。Waite等[15]通过富含甲烷沉积物和孔隙水沉积物的地震波研究,说明了水合物包裹沉积物颗粒并将其固结。Spangenberg等[16]设计了一套实验装置研究水合物在沉积物孔隙中的生成过程,实验结果证实了一个假设,在充满了孔隙的水合物生成过程中,沉积物中上升流体的运动能运输溶解甲烷气至水合物稳定带,在这个过程中,水合物就可以形成。最近,Maddena等[17]研究了在不同直径沉积物颗粒体系中的水合物生成过程,结果说明沉积物粒径对水合物生成有一定的影响。Linga等[18]也证明了沉积物孔隙内部气体的大量聚集可能导致水合物在沉积物中大量生成,同时,也第一次在沉积物孔隙内部的甲烷气泡的气-水界面上发现了薄片状的甲烷水合物。

虽然上述工作取得了一定的进展,但是仍然有许多关键问题需要解决。在以往的多孔介质水合物生成动力学的研究中,往往只考虑1个或2个影响因素,在实际中的情况却要复杂得多,需要系统地考虑总体因素。为了全面地了解水合物在沉积物中的生成过程,表征水合物在不同温度和压力条件下的生成特性,为水合物的开发和利用提供理论数据,本文通过自制的水合物生成装置研究不同的沉积物粒径、不同的孔隙水盐度以及不同温压条件下甲烷以及混合气体在沉积物孔隙水体系中的生成过程。

1 实验部分

1.1 实验装置及材料

图1 实验装置简图

整个实验在如图1所示的自制实验装置上进行。装置主要由管路、气瓶、增压装置、真空泵、恒温水浴和反应釜组成。反应釜为自制不锈钢反应釜,体积为330 m L。其中沉积物放置在不锈钢反应釜内的聚四氟乙烯反应釜内,沉积物体积为78 m L。不锈钢反应釜内剩余气体所占据的体积为200m L。

1.2 实验过程

实验采用的方法是首先将南海北部陆坡钻探所得沉积物进行人工筛分,用筛子筛分为不同的粒径,选取粒径分布介于40~60目和60~100目的沉积物,测得孔隙度分别为42%和36.7%,并配置盐度为3.5%的盐水。将75 g筛分处理好后的沉积物放入小反应釜内,滴入15 g的盐水溶液,并使得盐水均匀分布于沉积物孔隙内。最后将小反应釜置于大反应釜内,密封后往大反应釜内充入反应气体,在常温下保持48 h后,将反应温度和压力设定至实验所需条件,并实时采集反应系统内温度与压力的变化,研究水合物的生成过程。

2 结果与讨论

实验系统的研究了甲烷和混合气等不同气源组分水合物的生成过程,反应结束后沉积物中水合物的含量可以通过实验过程中消耗的气体量计算得到。在扩散型水合物生成过程中,由于水合物生成过程比较缓慢,体系温度不发生变化,压力的降低可以说明水合物的形成。表1给出了实验的条件及实验结果。其中水合物转化率为沉积物孔隙水转化为水合物的量所占的份额。

表1 实验条件以及实验结果总结

如表1中结果所示:在第一组实验中,实验采用的气源为混合气,沉积物粒径介于250~380 μm,不同的温压条件下,水合物的转化率从21.02%到39.49%不等。第二组和第三组实验的结果同样说明了在此类实验条件下,较低的温度能够增加水合物的转化率。这可能是由于实验温度越低,过冷度越大,从而水合物形成驱动力也相应较大。同样的道理,水合物的转化率会随着压力的升高而增加。但是,4、5、6组实验沉积物粒径为150~250μm,颗粒非常细,此种沉积物体系中温度为277 K时水合物的转化率反而小于温度为279 K时的水合物转化率。这也说明了在沉积物颗粒特别细的时候,沉积物可能改变水合物的生成环境,水合物生成速率反而未必与驱动力成正比[19]。同时,温度比较低时,水合物在反应初始阶段容易在气体和沉积物界面上生成,沉积物孔隙内的水也容易转化成水合物从而堵塞孔隙中气体运移通道。因此,气体扩散速度随着反应的进行慢慢减小,水合物生成速率也随之减小。

续表

图2所示为实验中采用的沉积物+盐水体系生成水合物前后的对比。图a为经过人工筛分处理并吸水后的沉积物,粒度分布介于60目到100目之间;图b为反应结束后沉积物体系,白色类冰状固体为水合物,由于水合物生成过程最容易发生在气液界面上,因此在沉积物体系表面最容易生成水合物。水合物在沉积物表面生成后,会通过毛细作用将体系内的水分吸到沉积物上部或者表面来继续生成水合物。从图b中可以看出,水合物在表面分布的比较多。但是在自然界中,气源不充分,水合物不会在短时间内大量聚集,气体有充足的时间溶解在沉积物孔隙水内部,而且水合物区域在空间上也足够大,分布相对比较均匀。图c是分解中的水合物在沉积物中的分布,有水合物与水共存。

2.1 孔隙水盐度对水合物生成过程的影响

图2 沉积物体系反应前后对比

反应体系内没有添加剂的情况下,甲烷与纯水生成水合物比较困难,需要比较大的过冷度、更强的反应驱动力或者较长的诱导时间[20]。因此,许多学者提出了各种各样的方法来解决这些问题[21-22]。实验采用纯水和盐度为3.5%的盐水作为孔隙水来比较孔隙水盐度的不同对水合物生成过程的影响。图3a中孔隙水为盐水,水合物生成过程没有诱导时间;图3b中,第13组实验中的孔隙水为蒸馏水,水合物生成所需的诱导时间为42 h。在初始的42 h内,压力无任何变化,水合物没有生成。过了诱导时间后,水合物开始形成,压力开始下降。在自然界沉积物中,沉积物孔隙水为盐水,水合物在沉积物孔隙内部生成,沉积物体系的多孔性以及海水的盐度都能促进水合物的生成过程,缩短诱导时间[23]。水合物在沉积物体系内的生成过程可以划分为2个阶段:第一个阶段是水合物在孔隙内部沉积物的多孔表面生成,此时水合物生成速率由气体到水合物笼的扩散速率决定;第二个阶段是水合物在沉积物中大量生成将沉积物固结的过程,这个过程中水合物生成速率由气体在沉积物体系内部的扩散速率决定。

图3 第11组和13组实验过程中的温度和压力变化

实验采用的粒径介于150~250μm的Ⅱ型沉积物。初始值代表了反应体系内部温度达到设定值并且稳定的点。图3a代表了第11组实验,孔隙水w(Na Cl)为3.5%溶液,图3b为第13组实验,孔隙水为蒸馏水

2.2 沉积物粒径对水合物生成过程的影响

实验中用到了2种粒径的水合物,粒径分布介于250~380μm和150~250μm。图4是第3组和第6组实验过程中水合物转化率随时间的变化图。实验都是采用w (Na Cl)为3.5%溶液作为孔隙水,在7.5 MPa压力下生成水合物,温度有3个温度点,275 K,277 K和279 K。如图4中所示, 2种粒径沉积物体系内所有的反应过程都可以分为3个阶段,在初始的12 h内,水合物转化率增加得很快,这表明水合物反应速率也很快。在反应的中间阶段,即从12~40 h之间,溶解在孔隙水中的气体已经被消耗完,此时水合物转化率开始下降,并且在这个阶段,水合物生成速率取决于气体在沉积物中的扩散速率。由于初始阶段水合物的大量生成,沉积物表面以及沉积物孔隙间大多被水合物占据,因此气体扩散速率下降。在反应结尾阶段,水合物转化率已经没有明显的变化。这个现象说明水合物在反应的前40 h内已经基本反应完全。在整个反应过程中,沉积物的粒径对水合物转化率的变化趋势影响不明显。

图4 不同沉积物粒径对水合物转化率的影响

实线代表Ⅰ型沉积物,虚线代表Ⅱ型沉积物,反应采用的气体为混合气,反应初始压力为7.5 MPa

第三组实验中水合物的转化率分别为53.94%,53.90%和52.30%,反应体系内温度没有明显变化。在第6组实验中,水合物转化率分别为52.30%,49.01%和50.33%,温度为279 K时水合物的转化率反而要大于277 K时的转化率,结果与第3组实验的有所不同。一般来说,大颗粒沉积物体系中的水合物转化率大于小颗粒沉积物体系中水合物的转化率。在Ⅱ型沉积物体系内,可能是由于水合物形成初期阶段,沉积物之间的孔隙以及沉积物与气体的交界面被水合物占据,气体进入沉积物的通道被阻塞,因此,接下来的水合物生成过程也就被延缓了。

图5所示为第7组实验和第10组实验中水合物转化率的变化。2组实验都是在9.5 MPa的初始压力下进行的,孔隙水盐度为3.5%。与图4中结果不同的是沉积物的粒径能影响甲烷水合物的生成过程。实验结束后,第7组实验中水合物的转化率分别为13.82%,12.91%和11.94%,第10组实验中,水合物转化率分别为48.47%,47.39%和35.23%。在相同的实验条件下,Ⅰ型沉积物体系中甲烷水合物的转化率要远远大于Ⅱ型沉积物体系中甲烷水合物的转化率。

图5 2种不同水合物粒径体系内甲烷水合物转化率随时间的变化图

图中实线代表Ⅰ型沉积物体系内水合物转化率,虚线代表Ⅱ型沉积物体系内水合物转化率,实验采用的气源为甲烷气体,反应初始压力为9.5 MPa

2.3 气源组分对水合物生成过程的影响

图6 第3组实验和第9组实验中水合物的转化率变化

虚线代表第3组实验中水合物的转化率变化趋势,反应初始压力为7.5MPa,反应温度为275K,277K和279K;实线代表第9组实验中水合物的转化率变化趋势,反应压力为13.5 MPa,反应温度为275K,277K和279K。两组实验都采用的Ⅰ型沉积物体系

实验中采用了甲烷和混合气(CH4:91.85%,C2H6:5.09%,C3H8:3.06%)作为反应气体。实验1-6是采用混合气作为气源,实验7~13是采用甲烷气作为气源。图6所示为第3组实验以及第9组实验过程中水合物的转化率变化趋势。从图中可以看出,第9组实验的反应初始压力为13.9 MPa,第3组实验的反应初始压力为7.5 MPa,但是在反应初始阶段,第3组实验中的水合物转化率要大于第9组实验中水合物的转化率。这是由于混合气内含有乙烷以及丙烷,相对甲烷来说更容易与水反应生成水合物。因此,当实验结束后,第3组实验的水合物转化率可以达到55%,依然要远远大于第9组实验中水合物的转化率。

3 结束语

通过自制的实验装置研究了沉积物孔隙水体系里水合物的生成过程,实验采用甲烷和混合气(CH4:91.85%,C2H6:5.09%,C3H8:3.06%)作为反应气体。水合物的生成实验分别在275 K,277 K,和279 K 3个温度点下进行。实验结果表明沉积物颗粒粒径、气源组分、孔隙水盐度和热力学条件等因素共同影响水合物的生成过程。与水合物在纯水中的生成过程不同,当孔隙水w (Na Cl)为3.5%溶液时,水合物的诱导时间非常短,反应体系压力在初始阶段就很快降低,水合物很容易生成。2种沉积物粒径体系里,水合物的生成过程都可以划分为3个阶段:第一个阶段水合物转化率增加很快;第二个阶段,水合物生成速率开始下降,气体的扩散和溶解速率决定了这个阶段水合物生成速率;第三个阶段水合物转化率不再有明显的增加,水合物生成过程基本结束。不同的温度和压力条件下,水合物生成过程趋势基本一致,但水合物转化率会有不同。同样的温压条件下,甲烷水合物的转化率要小于混合气水合物的转化率。沉积物粒径的不同能影响甲烷水合物的转化率,但是混合气水合物的转化率受沉积物粒径的影响比较小。从实验整体来看,在气体和沉积物以及孔隙水的界面上最容易生成水合物。

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