九年级上册化学（人教版）思维导图

中心主题：化学是一门研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的科学

第一单元 走进化学世界

• 1 化学使世界变得更加绚丽多彩

  • 化学的定义：研究物质的组成、结构、性质以及变化的基础自然科学。
  • 化学的作用：
    • 认识和改造物质世界（如：合成新药、开发新能源、材料）。
    • 解决环境问题（如：治理污染、保护臭氧层）。
  • 绿色化学：
    • 核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。
    • 核心思想：“原子经济性”，即原料分子中的原子全部转化成目标产物,不产生副产物。

• 2 化学是一门以实验为基础的科学

  • 化学探究的基本步骤：
    1. 提出问题 → 2. 猜想与假设 → 3. 设计实验 → 4. 进行实验 → 5. 记录现象 → 6. 分析结论 → 7. 反思与评价
  • 对蜡烛及其燃烧的探究：
    • 物理性质：白色固体、质软、密度比水小、难溶于水。
    • 燃烧现象：
      • 火焰分三层：外焰（最亮）、内焰、焰心（最暗）。
      • 干冷烧杯罩在火焰上方：内壁有水雾（证明有水生成）。
      • 澄清石灰水烧杯罩在火焰上方：石灰水变浑浊（证明有二氧化碳生成）。
    • 熄灭后：白烟（石蜡蒸气），用火柴点燃白烟，蜡烛复燃（证明白烟是石蜡固体小颗粒）。
  • 对人体吸入的空气和呼出的气体的探究：
    • • 呼出的气体中,氧气含量比空气中低。
      • 呼出的气体中,二氧化碳含量比空气中高。
      • 呼出的气体中,水蒸气含量比空气中高。

• 3 走进化学实验室

  • 常用仪器及用途：
    • 反应容器：试管、烧杯、锥形瓶、烧瓶、蒸发皿。
    • 量取仪器：量筒（量体积）、滴管（少量液体）。
    • 加热仪器：酒精灯、铁架台（带铁夹/铁圈）。
    • 存放仪器：广口瓶（固体）、细口瓶（液体）、滴瓶（少量液体）、集气瓶（收集气体）。
    • 其他：玻璃棒（搅拌、引流）、药匙（取粉末状药品）、坩埚钳（夹持坩埚）。
  • 药品取用规则：
    • “三不”原则：不闻、不尝、不直接接触。
    • 液体药品：
      • 少量：胶头滴管（“悬空正放”）。
      • 多量：倾倒（标签向手心）。
      • 一定量：量筒（视线与凹液面最低处保持水平）。
    • 固体药品：
      • 粉末状：药匙或纸槽（“一倾、二送、三直立”）。
      • 块状：镊子（“一横、二放、三慢滑”）。
  • 物质的加热：
    • 酒精灯：“两查、两禁、一不可”。
    • 加热方法：
      • 液体：试管倾斜45°，试管口不对人，预热,外焰加热。
      • 固体：试管口略向下倾斜，预热,外焰加热。
  • 洗涤仪器：
    • 标准：玻璃内壁附着的水既不聚成水滴,也不成股流下。
    • 仪器洗净后倒放在试管架上。

第二单元 我们周围的空气

• 1 空气

  • 空气的组成：
    • 体积分数：氮气 (N₂) ~78%，氧气 (O₂) ~21%，稀有气体 ~0.94%，二氧化碳 (CO₂) ~0.03%，其他气体和杂质 ~0.03%。
    • 主要成分：氮气和氧气。
  • 纯净物与混合物：
    • 纯净物：由一种物质组成（如：O₂, N₂, H₂O）。
    • 混合物：由两种或多种物质混合而成（如：空气、海水）。
  • 空气污染与防治：
    • 污染物：有害气体（SO₂, NO₂, CO）、粉尘。
    • 来源：化石燃料的燃烧、工厂废气、汽车尾气。
    • 防治措施：使用清洁能源、工厂废气处理、汽车安装尾气净化装置。

• 2 氧气 (O₂)

  • 物理性质：
    • 通常状况下：无色、无味、气体。
    • 密度：比空气略大。
    • 溶解性：不易溶于水。
    • 三态变化：液氧（淡蓝色）、固态氧（雪花状淡蓝色）。
  • 化学性质（比较活泼，是助燃剂）：
    • 与碳反应：C + O₂ ---(点燃)--> CO₂ (发出白光，放出热量，使澄清石灰水变浑浊)。
    • 与硫反应：S + O₂ ---(点燃)--> SO₂ (明亮的蓝紫色火焰，有刺激性气味气体)。
    • 与磷反应：4P + 5O₂ ---(点燃)--> 2P₂O₅ (产生大量白烟)。
    • 与铁反应：3Fe + 2O₂ ---(点燃)--> Fe₃O₄ (剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，此为铁在纯氧中燃烧)。
    • 与镁反应：2Mg + O₂ ---(点燃)--> 2MgO (发出耀眼白光，生成白色固体)。
    • 与蜡烛反应：石蜡 + O₂ ---(点燃)--> CO₂ + H₂O (发出白光，瓶壁有水雾，石灰水变浑浊)。
  • 用途：
    • 供给呼吸：潜水、医疗急救。
    • 支持燃烧：炼钢、气焊、宇航。
  • 制法：
    • 工业制法：分离液态空气（物理变化，利用沸点不同）。
    • 实验室制法：
      • 药品：过氧化氢溶液 (H₂O₂) 和 二氧化锰 (MnO₂)，或 高锰酸钾 (KMnO₄)。
      • 反应原理：
        • 2H₂O₂ ---(MnO₂, 催化剂)--> 2H₂O + O₂↑
        • 2KMnO₄ ---(加热)--> K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑
      • 发生装置：固固加热型 / 固液不加热型。
      • 收集装置：排水法（因为O₂不易溶于水）或向上排空气法（因为O₂密度比空气大）。
      • 检验：将带火星的木条伸入集气瓶,木条复燃。
      • 验满：
        • 排水法：当集气瓶口有大气泡冒出时,已满。
        • 向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口,木条复燃。

• 3 制取氧气

  • 催化剂：
    • 定义：在化学反应里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变化的物质。
    • 特点：“一变两不变”（改变速率，质量不变，化学性质不变）。
  • 分解反应：
    • 定义：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。
    • 特点：“一变多” (A → B + C + ...)。
    • 对比化合反应：“多变一” (A + B → C)。

第三单元 物质构成的奥秘

• 1 分子和原子

  • 分子：
    • 定义：保持物质化学性质的最小粒子。
    • 基本性质：
      • 质量和体积都很小。
      • 分子在不断运动（温度越高，运动越快）。
      • 分子之间有间隔（气体>液体>固体）。
    • 用分子观点解释现象：
      • 物理变化：分子本身不变,分子间隔改变。
      • 化学变化：分子本身改变,变成新分子。
      • 纯净物与混合物：纯净物由同种分子构成,混合物由不同种分子构成。
  • 原子：
    • 定义：化学变化中的最小粒子。
    • 基本性质：与分子性质相似（质量小、运动、有间隔）。
    • 分子与原子的关系：
      • 区别：在化学中，分子可分,原子不可分。
      • 联系：分子是由原子构成的，原子可以构成分子,也可以直接构成物质。

• 2 原子的构成

  • 原子的结构：
    • 原子核：位于原子中心，由质子和中子构成。
      • 质子：带正电,决定元素的种类。
      • 中子：不带电,决定原子的质量。
    • 核外电子：围绕原子核高速运动，带负电。
      • 在原子中：核电荷数 = 质子数 = 核外电子数。
      • 电性关系：原子不显电性（正负电荷电量相等）。
  • 相对原子质量：
    • 定义：以一种碳原子质量的1/12为标准,其他原子的质量与它相比较所得到的比。
    • 近似计算：相对原子质量 ≈ 质子数 + 中子数。

• 3 元素

  • 元素的定义：质子数（即核电荷数）相同的一类原子的总称。
  • 元素的分类：
    • 金属元素：“钅”旁（如：铁Fe、铜Cu）。
    • 非金属元素：“气、石、氵”旁（如：氧O、碳C、硫S）。
    • 稀有气体元素：氦、氖、氩、氪、氙等。
  • 元素与原子的区别与联系：
    • 区别：元素是宏观概念，只讲种类不讲个数；原子是微观概念,既讲种类又讲个数。
    • 联系：元素是同类原子的总称,原子是构成元素的基本单元。
  • 元素符号：
    • 写法：第一个字母大写,第二个字母小写。
    • 意义：
      • 宏观：表示一种元素。
      • 微观：表示该元素的一个原子。
      • （对于由原子构成的物质）表示该物质本身。
  • 元素周期表：
    • 结构：7个横行（周期），18个纵行（族）。
    • 信息：原子序数 = 核电荷数 = 质子数 = 核外电子数。

• 4 离子

  • 核外电子的排布：
    • 分层：能量低的离核近，能量高的离核远，分为K, L, M, N...层。
    • 规律：
      • 第一层最多容纳2个电子。
      • 第二层最多容纳8个电子。
      • 最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。
  • 原子结构示意图：
    • 圆圈：原子核及核电荷数。
    • 弧线：电子层。
    • 数字：该层电子数。
  • 离子的形成：
    • 定义：带电荷的原子或原子团。
    • 形成过程：原子得/失电子 → 阴/阳离子。
      • 阳离子：原子失电子（带正电，如Na⁺）。
      • 阴离子：原子得电子（带负电，如Cl⁻）。
    • 离子符号：在元素符号右上角标明电荷数和电性（如Mg²⁺, O²⁻）。
  • 物质由粒子构成：
    • 由分子构成：如H₂O, CO₂, O₂。
    • 由原子构成：如Fe, Cu, C（金刚石/石墨）。
    • 由离子构成：如NaCl（由Na⁺和Cl⁻构成）。

• 5 化学式与化合价

  • 化学式：
    • 定义：用元素符号和数字的组合表示物质组成的式子。
    • 意义：
      • 宏观：表示一种物质；表示该物质的元素组成。
      • 微观：表示该物质的一个分子；表示一个分子的构成。
      • （对于由原子/离子构成的物质）表示该物质。
    • 写法与读法：
      • 单质：O₂, He, Fe。
      • 化合物：氧化物（氧在后，如CO₂）；其他化合物（正价在前，负价在后，如NaCl）。
  • 有关化学式的计算：
    • 相对分子质量：各原子相对原子质量的总和。
    • 各元素质量比：各元素的相对原子质量 × 原子个数之比。
    • 某元素的质量分数：(该元素的相对原子质量 × 原子个数 / 相对分子质量) × 100%。
  • 化合价：
    • 定义：元素在形成化合物时表现出的一种性质。
    • 规则：
      • 化合物中正负化合价代数和为零。
      • 单质中元素化合价为零。
      • 一些常见元素的化合价（需记忆）：
        • H: +1, O: -2
        • 金属元素通常显正价（如Na⁺, Ca²⁺, Al³⁺）
        • 非金属元素通常显负价（如Cl⁻, S²⁻），但在氧化物中显正价（如CO₂中C为+4）。
    • 应用：
      • 检验化学式：正负化合价代数和是否为零。
      • 求未知元素化合价：利用化合物中化合价代数和为零计算。
      • 书写化学式：交叉法（“化合价交叉，约简交叉，写对角线”）。

第四单元 自然界的水

• 1 爱护水资源

  • 水资源分布：海洋水占全球储水量的96.5%,淡水资源很少。
  • 水资源危机：分布不均、人口增长、水污染。
  • 爱护水资源：
    • 节约用水：提高水利用率（如使用节水龙头）。
    • 防治水污染：工业三废处理、农业合理施用农药化肥、生活污水集中处理。

• 2 水的净化

  • 天然水杂质：不溶性杂质（如泥沙）、可溶性杂质、颜色、异味、细菌。
  • 净化方法：
    • 沉降：静置,使大颗粒沉淀。
    • 吸附：加明矾[Al₂(SO₄)₃]吸附小颗粒。
    • 过滤：除去不溶性杂质。
      • 仪器：漏斗、玻璃棒、烧杯、铁架台。
      • 要点：“一贴、二低、三靠”。
    • 吸附：活性炭吸附色素、异味。
    • 蒸馏：除去可溶性杂质，得到纯净水（净化程度最高）。
  • 硬水与软水：
    • 硬水：含有较多可溶性钙、镁化合物的水。
    • 软水：不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。
    • 检验方法：加肥皂水，泡沫多浮渣少的是软水,泡沫少浮渣多的是硬水。
    • 硬水软化方法：煮沸、蒸馏。

• 3 水的组成

  • 水的电解实验：
    • 现象：正极（阳极）产生气体，负极（阴极）产生气体，体积比约为1:2。
    • 检验：
      • 正极气体：能使带火星木条复燃 → 氧气 (O₂)。
      • 负极气体：能燃烧，产生淡蓝色火焰 → 氢气 (H₂)。
    • • 水是由氢元素和氧元素组成的。
      • 化学反应方程式：2H₂O ---(通电)--> 2H₂↑ + O₂↑。
  • 氢气 (H₂)：
    • 物理性质：无色、无味、难溶于水的气体,密度比空气小。
    • 化学性质：可燃性（纯净的氢气在空气中安静燃烧，产生淡蓝色火焰；不纯的氢气点燃可能发生爆炸）。
    • 验纯：用拇指堵住试管口移近火焰，移开拇指点火，听到轻微的“噗”声,则纯净。
  • 单质与化合物：
    • 单质：由同种元素组成的纯净物（如H₂, O₂, Fe）。
    • 化合物：由不同种元素组成的纯净物（如H₂O, CO₂）。
    • 氧化物：由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物（如H₂O, CO₂）。

第五单元 化学方程式

• 1 质量守恒定律

  • 参加化学反应的各物质的质量总和,等于反应后生成的各物质的质量总和。
  • 微观解释：化学反应前后，原子的种类、数目、质量均不变。
  • 应用：
    • 解释化学现象。
    • 进行相关计算。
    • 推测物质的组成。

• 2 如何正确书写化学方程式

  • 原则：
    1. 以客观事实为基础（不能臆造不存在的物质和反应）。
    2. 遵守质量守恒定律（配平）。
  • 步骤：
    1. 写：正确写出反应物和生成物的化学式。
    2. 配：在化学式前配上适当的化学计量数,使反应前后各原子数目相等。
    3. 标：
       • 标明反应条件（如“点燃”、“加热”、“通电”、“催化剂”）。
       • 标明生成物状态（“↑”表示气体，“↓”表示沉淀）。
       • “↑”和“↓”只能标在生成物一边。
    4. 等：短线改为等号。
  • 配平方法：最小公倍数法、观察法、奇数配偶法等。

• 3 利用化学方程式的简单计算

  • 依据：质量守恒定律（各物质的质量关系等于其相对分子质量与化学计量数乘积之比）。
  • 解题步骤：
    1. 设：设未知数。
    2. 写：正确写出化学方程式并配平。
    3. 找：找出相关物质的质量关系（相对分子质量 × 化学计量数）。
    4. 列：列出比例式。
    5. 求：求解。
    6. 答：写出答案。
  • 注意事项：
    • 单位：必须统一。
    • 纯度：如果题目给出的是不纯物质的质量，必须先换算成纯净物的质量（纯物质质量 = 混合物质量 × 纯度）。
    • 对应关系：必须是对应的纯净物。

第六单元 碳和碳的氧化物

• 1 碳的几种单质

  • 金刚石：
    • 结构：碳原子呈网状立体结构。
    • 性质：自然界中最硬的物质，不导电,无色透明。
    • 用途：钻头、切割玻璃、装饰品。
  • 石墨：
    • 结构：碳原子呈层状结构,层间结合力弱。
    • 性质：质软、有滑腻感、有优良的导电性。
    • 用途：电极、铅笔芯、润滑剂。
  • C₆₀ (富勒烯)：足球状分子。
  • 无定形碳：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。
    • 共同性质：疏松多孔，有强吸附性（物理变化）。
    • 用途：吸附色素、异味、毒气（如防毒面具）。

• 2 碳的化学性质

  • 常温下：化学性质稳定（如古代用墨书写、绘画）。
  • 点燃下：
    • 与氧气反应：
      • 充分燃烧（氧气充足）：C + O₂ ---(点燃)--> CO₂ (放出大量热)。
      • 不充分燃烧（氧气不足）：2C + O₂ ---(点燃)--> 2CO (有毒气体)。
    • 与某些氧化物反应：
      • 与氧化铜反应：C + 2CuO ---(高温)--> 2Cu + CO₂↑ (黑色粉末变红色，澄清石灰水变浑浊)。
      • 应用：冶金工业。

• 3 二氧化碳 (CO₂)

  • 物理性质：
    • 无色、无味的气体。
    • 密度比空气大。
    • 能溶于水。
    • 固体“干冰”：易升华,吸收大量热。
  • 化学性质：
    • 不能燃烧，也不支持燃烧（可作灭火剂）。
    • 与水反应：CO₂ + H₂O == H₂CO₃ (碳酸，使紫色石蕊试液变红)。

      碳酸不稳定：H₂CO₃ == H₂O + CO₂↑ (加热后红色变回紫色)。

    • 与石灰水反应：CO₂ + Ca(OH)₂ == CaCO₃↓ + H₂O (澄清石灰水变浑浊，此为检验CO₂的方法)。
  • 制法：
    • 工业制法：煅烧石灰石 CaCO₃ ---(高温)--> CaO + CO₂↑。
    • 实验室制法：
      • 药品：大理石（或石灰石，主要成分CaCO₃）和稀盐酸。
      • 反应原理：CaCO₃ + 2HCl == CaCl₂ + H₂O + CO₂↑。
      • 发生装置：固液不加热型。
      • 收集装置：向上排空气法（因为CO₂密度比空气大，且能溶于水，不能用排水法）。
      • 检验：将气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊。
      • 验满：将燃着的木条放在集气瓶口,木条熄灭。
  • 用途：灭火、作制冷剂（干冰）、人工降雨、作气体肥料、化工原料。

• 4 一氧化碳 (CO)

  • 物理性质：无色、无味、难溶于水的气体,密度比空气略小。
  • 化学性质：
    • 可燃性：2CO + O₂ ---(点燃)--> 2CO₂ (蓝色火焰，放出热量)。
    • 毒性：与血液中的血红蛋白结合,使人体缺氧。
    • 还原性：CO + CuO ---(加热)--> Cu + CO₂ (黑色粉末变红色，澄清石灰水变浑浊)。
  • CO与CO₂的鉴别与转化：
    • 鉴别：
      • 通入澄清石灰水，变浑浊的是CO₂。
      • 点燃,能燃烧的是CO。
      • 通过灼热的氧化铜,黑色变红色的是CO。
    • 转化：
      • CO₂ → CO：C + CO₂ ---(高温)--> 2CO。
      • CO → CO₂：2CO + O₂ ---(点燃)--> 2CO₂。

第七单元 燃料及其利用

• 1 燃烧和灭火

  • 燃烧的条件（三者缺一不可）：
    1. 可燃物。
    2. 与氧气（或空气）接触。
    3. 温度达到着火点。
  • 灭火的原理（破坏燃烧条件之一）：
    1. 清除可燃物或使可燃物与其他物品隔离。
    2. 隔绝氧气（或空气）。
    3. 使温度降到着火点以下。
  • 常见灭火器：
    • 泡沫灭火器：用于油、气等失火。
    • 干粉灭火器：用于扑灭油、气等引起的火灾,也适用于扑救固体物质火灾。
    • 二氧化碳灭火器：用于扑灭图书、档案、贵重设备、精密仪器失火。

• 2 燃料的合理利用与开发

  • 化学反应中的能量变化：
    • 放热反应：燃烧、中和反应、活泼金属与酸反应（如：Mg + H₂SO₄）。
    • 吸热反应：碳与二氧化碳的反应（C + CO₂ ---(高温)--> 2CO）、大多数分解反应。
  • 化石燃料：煤、石油、天然气（都是混合物）。
    • 煤：主要含碳，还含氢、硫、氧等元素，被称为“工业的粮食”。
    • 石油：主要含碳、氢元素，被称为“工业的血液”。
    • 天然气：主要成分是甲烷 (CH₄)。
  • 甲烷 (CH₄)：
    • 物理性质：无色、无味、极难溶于水的气体,密度比空气小。
    • 化学性质：可燃性，CH₄ + 2O₂ ---(点燃)--> CO₂ + 2H₂O (发出蓝色火焰，烧杯内壁有水雾，澄清石灰水变浑浊)。
    • 用途：气体燃料。
  • 能源与环保：
    • 清洁能源：太阳能、氢能、风能、水能、地热能。
    • 使用化石燃料对环境的影响：
      • 温室效应：CO₂等气体过多导致全球气候变暖。
      • 酸雨：SO₂、NO₂等气体溶于雨水形成。
    • 使用化石燃料的对策：开发新能源、使用清洁燃料、提高燃料利用率。