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初中化学公式与计算

(一)化合反应

1. 金属单质与氧气反应

- 镁在空气中燃烧:\rm 2Mg + O_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}2MgO,现象为剧烈燃烧,发出耀眼白光,生成白色固体 。

- 铁在氧气中燃烧:\rm 3Fe + 2O_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}Fe_{3}O_{4},剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体,实验时需在集气瓶底留少量水或铺一层细沙,防止高温熔化物溅落炸裂瓶底。

- 铜在空气中受热:\rm 2Cu + O_{2}\stackrel{\triangle}{=\!=\!=}2CuO,红色固体逐渐变黑。

2. 非金属单质与氧气反应

- 氢气在空气中燃烧:\rm 2H_{2} + O_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}2H_{2}O,产生淡蓝色火焰,罩在火焰上方的干冷烧杯内壁出现水雾,该反应是高能清洁燃料的燃烧反应。

- 碳在氧气中充分燃烧:\rm C + O_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}CO_{2},剧烈燃烧,发出白光,生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。

- 碳在氧气中不充分燃烧:\rm 2C + O_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}2CO,一氧化碳有毒,是煤气的主要成分。

- 硫粉在空气中燃烧:\rm S + O_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}SO_{2},在空气中燃烧产生淡蓝色火焰,在氧气中燃烧产生蓝紫色火焰,生成有刺激性气味的气体。

3. 其他化合反应

- 二氧化碳与水反应:\rm CO_{2} + H_{2}O = H_{2}CO_{3},生成的碳酸能使紫色石蕊试液变红,但碳酸不稳定,易分解。

- 生石灰与水反应:\rm CaO + H_{2}O = Ca(OH)_{2},反应放出大量的热,可用于自热食品等。

(二)分解反应

1. 实验室制取氧气

- 加热高锰酸钾:\rm 2KMnO_{4}\stackrel{\triangle}{=\!=\!=}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow,需在试管口放一团棉花,防止高锰酸钾粉末进入导管。

- 加热氯酸钾和二氧化锰的混合物:\rm 2KClO_{3}\stackrel{\triangle、MnO_{2}}{=\!=\!=}2KCl + 3O_{2}\uparrow,二氧化锰作催化剂,加快反应速率。

- 过氧化氢在二氧化锰催化下分解:\rm 2H_{2}O_{2}\stackrel{MnO_{2}}{=\!=\!=}2H_{2}O + O_{2}\uparrow,该反应在常温下进行,操作简便。

2. 其他分解反应

- 水的电解:\rm 2H_{2}O\stackrel{通电}{=\!=\!=}2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow,与电源正极相连的一端产生氧气,与负极相连的一端产生氢气,氢气和氧气的体积比约为2:1。

- 碳酸分解:\rm H_{2}CO_{3} = H_{2}O + CO_{2}\uparrow,体现碳酸的不稳定性。

- 高温煅烧石灰石:\rm CaCO_{3}\stackrel{高温}{=\!=\!=}CaO + CO_{2}\uparrow,是工业制取生石灰和二氧化碳的方法。

(三)置换反应

1. 金属与酸反应

- 锌和稀硫酸反应:\rm Zn + H_{2}SO_{4} = ZnSO_{4} + H_{2}\uparrow,实验室常用此反应制取氢气,反应速率适中。

- 铁和稀盐酸反应:\rm Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}\uparrow,溶液由无色变为浅绿色,有气泡产生。

2. 金属与盐溶液反应

- 铁与硫酸铜溶液反应:\rm Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu,铁丝表面覆盖一层红色物质,溶液由蓝色变为浅绿色,体现铁的金属活动性比铜强。

- 铜与硝酸银溶液反应:\rm Cu + 2AgNO_{3} = Cu(NO_{3})_{2} + 2Ag,铜丝表面覆盖一层银白色物质,溶液由无色变为蓝色 。

(四)复分解反应

1. 酸与碱反应(中和反应)

- 氢氧化钠与盐酸反应:\rm NaOH + HCl = NaCl + H_{2}O,无明显现象,可借助酸碱指示剂判断反应发生。

- 氢氧化钙与硫酸反应:\rm Ca(OH)_{2} + H_{2}SO_{4} = CaSO_{4} + 2H_{2}O,用于改良酸性土壤等实际应用。

2. 酸与盐反应

- 碳酸钙与稀盐酸反应:\rm CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow,实验室制取二氧化碳的原理,反应有大量气泡产生。

- 碳酸钠与稀盐酸反应:\rm Na_{2}CO_{3} + 2HCl = 2NaCl + H_{2}O + CO_{2}\uparrow,反应剧烈,产生大量气泡。

3. 碱与盐反应

- 氢氧化钠与硫酸铜反应:\rm 2NaOH + CuSO_{4} = Cu(OH)_{2}\downarrow + Na_{2}SO_{4},生成蓝色絮状沉淀。

- 氢氧化钙与碳酸钠反应:\rm Ca(OH)_{2} + Na_{2}CO_{3} = CaCO_{3}\downarrow + 2NaOH,工业制取氢氧化钠的方法之一,生成白色沉淀。

4. 盐与盐反应

- 氯化钠与硝酸银反应:\rm NaCl + AgNO_{3} = AgCl\downarrow + NaNO_{3},生成不溶于稀硝酸的白色沉淀。

- 硫酸钠与氯化钡反应:\rm Na_{2}SO_{4} + BaCl_{2} = BaSO_{4}\downarrow + 2NaCl,生成不溶于稀硝酸的白色沉淀 。

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