二、元素化合物知识

空气的成分 空气是具有一定组成的气体混合物，包围在地球周围，其密度随高度的增加按指数律减少，离地面越高，空气越稀薄，逐渐向星际空间过渡。总质量约为 5.3×1018 千克，其中 99.999％集中在离地面 80 千米以下。由于大气的运动和地球表面的性质不同（如海洋、沙漠等），空气的成分存在着地区性差异，但垂直方向的变化比水平方向变化要大得多。大约在85 千米以下的大气层称均质层，其中氮气（N2）、氧气（O2）、稀有气体是基本不变的成分，它们各自所占的体积在各高度上基本相同。二氧化碳

（CO2）、臭氧（O3）、水蒸气（H2O）和其它一些污染性气体〔如硫化氢（H2S）、

二氧化氮（NO2）、一氧化氮（NO）、一氧化碳（CO）、氨（NH3）等〕是可变气体，受地区、气候、森林覆盖面积和工业发展状况等因素的影响，其成分发生着不同的变化。除气体成分外，空气中悬浮着灰尘、烟尘、雾等，这些颗粒物质受地区、天气条件的影响更大。均质层中干洁空气的平均分子量为 28.96，其主要成分如下表，其它气体含量微少。

随着工业的发展和化石燃料耗量的增加，二氧化碳和其它污染性气体的含量将日渐增多。

早在 17 世纪中叶以前，人们对空气的认识还是模糊的。空气成分的发现经历了漫长的过程（参看氮的发现、氧气的发现、稀有气体的发现）。

空气现在的成分是长期以来自然界各种变化长期作用的结果。原始的大气是以二氧化碳、一氧化碳、氮气、氢气为主的，绿色植物出现以后，由于光合作用，才形成以氮气和氧气为主的现代空气。

氮气 常压下为无色、无臭、无味的气体。熔点-209.86℃，沸点-195.8

℃。0℃、1 标准大气压下气体密度为 1.25 克/升，微溶于水。它是空气的主要成分，占空气体积的 78％。氮气在自然界存在着以下循环过程：一些豆科作物的根瘤菌把空气中的氮转化为氮的化合物，被作物吸收后形成蛋白质； 闪电使氮气和氧气反应，被雨水带入土壤形成含氮的化合物；合成氨工业将氮气和氢气制成氨气；这些都使氮得到固定。植物从土壤中吸收氮肥转化为蛋白质，动物食用植物又转化为动物蛋白质，动植物腐烂分解和土壤中的反硝化细菌又使氮释放到空气中去。氮气在空气中的浓度基本不变就是上述循环平衡的结果。空气是氮气的主要来源，工业上大量制取氮气的方法是液态空气分馏法。基本做法是：将空气深度冷冻，使之液化，然后精馏分离，先得到液氧，然后可得到 98％以上的液氮。将氮气以 150 大气压的压力装入钢瓶运输使用，大量使用时可通过管道输送。氮气的化学性质不活泼，高温下可与氧气反应；在高温、高压和催化剂作用下与氢化合；高温下还能和一些金属形成氮化物。点燃镁条时冒出的白烟，就是氮气与镁作用的结果。氮气主要用于合成氨，进而制成各种氮肥。还可制备氮化物、氰化物、硝酸及硝酸盐等。利用氮气的不活泼性，可用做保护性气体，如充填灯泡和特殊要求的车辆轮胎，食品防腐，焊接防氧化等。还可用于塑料橡胶中的发泡剂。液

氮可作冷冻剂。

稀有气体 氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）、氡

（Rn）6 种气体因为在空气中含量极少，又都是气体，故称稀有气体，属周期表中零族元素。它们都是无色、无臭、无味的气体，微溶于水。最外层电子数目除氦为 2 个外，其余都是 8 个，通常称这种结构为 8 电子稳定结构， 各电子层都排满了电子，各原子之间不能形成化学键，因而气体分子是由单原子构成的，熔点和沸点都很低，化学性质不活泼，故过去又称之为惰性气体。自 1962 年首次合成稀有气体化合物以来，至今不过几百种，主要是氙的化合物及氪的化合物、氡的化合物，氦、氖、氩至今尚未合成出化合物。除氡以外，都可以采用深度冷冻法由空气分离制得；氦还可以由天然气深度冷冻提取出来；由核反应堆裂变气中可以提取氩、氙；氡可以从镭盐中提取。稀有气体性质独特，用途广泛。五光十色的霓虹灯就是在灯管里通入稀有气体制成的。灯管里通入氩气，通电时发出紫蓝色光；充入氦气发出粉红色光； 充入氖气发出红光。氖光灯的红光能穿透浓雾，一般用来做航空、航海的指示灯。在石英玻璃管中充入氙气，通电后发出的光比荧光灯强几万倍，称为“人造小太阳”，可用来做体育场、飞机场和照明灯。用氦气灌装气球、气艇，比用氢气安全；氦气还用于航天器的液体推进剂的加压气体。液氦是最冷的物质，可用做低温源。氦-氧混合气用于潜水作业，可避免潜水病。氦- 氖可用于气体激光器。氩-氢弧能达到 10000℃的高温，可切割高镍钢合金。

空气污染 又称大气污染。是指大气中污染物的浓度达到了有害程度的现象。大气中污染物主要有硫化物（如 SO2、H2S）、氮的氧化物（如 NO、NO2）、碳的氧化物（如 CO、CO2）、碳氢化合物、放射性物质、粉尘、烟尘等。另外碳氢化合物和氮氧化合物受太阳光紫外线照射，产生光化学烟雾，为二次污染物，其危害性更严重。大气污染对人体有直接影响，成年人每天需要十几公斤空气，长期吸入受低浓度污染物侵袭的空气，可造成体质下降，导致某些慢性疾病的发生。严重污染的空气进入人体，可导致呼吸道、心血管、神经系统等疾病，甚至发生急性中毒或死亡。如果空气污染超过植物的忍耐限度，会使植物的细胞和组织器官受到伤害，生理功能和生长发育受阻，品质变坏，种群消失。对农作物的直接影响是产量下降，甚至颗粒不收。大气污染还能加重对金属的腐蚀，侵蚀建筑材料，损坏艺术品，加速有机材料的老化，粉尘等颗粒物质使高压输电线短路等。二氧化碳浓度增大，吸收地面的热辐射，使大气温度升高，引起气候变暖，这种现象被称为“温室效应”。大气污染物还会随雨水造成水污染和土壤污染。

防治空气污染 空气是地球上一切生物赖以生存的重要物质条件之一。当前空气污染已经是地区性全球性的问题，只有从整个区域大气污染状况出发，统一规划并综合运用各种防治措施，才可能有效地控制空气污染。燃烧过程产生的有害物质是大气中的主要污染物，通过改变燃料组成和能源结构，改进燃烧装置和技术，安装消烟除尘装置，发展集中供热和区域采暖， 可以改善局部地区的大气污染。对工业生产中的有害气体，可采用吸收、吸附、催化转化等方法消除。工业粉尘可采用除尘和集尘技术和装置除掉。在机动车上安装催化净化装置可以减少有害气体的排放。还要大力发展绿化， 植物具有美化环境、调节气候、截留粉尘、吸收大气中有害气体的功能。大面积的绿地，可以长时间地、连续地净化空气。

氧气的物理性质 通常状况下，氧气为无色、无臭、无味的气体。熔点

-218.4℃；沸点-182.96℃。在标准状况下（0℃，大气压强为 1.013×105 帕）

气体密度为 1.429 克/升，比空气略重。微溶于水，0℃氧气压强为 1.013×

105 帕时，1 升水能溶解 49 毫升的氧气，这是水中生物生存的保证。在大气

压强为 1.013×105 帕时，降低气体温度，到沸点时，开始变为淡蓝色液体， 称为“液氧”，在熔点时“液氧”变成雪花状的淡蓝色固体。

氧气的化学性质 氧气的化学性质比较活泼，除某些稀有气体外的所有化学元素都能与氧气在一定条件下直接或间接地化合，生成相应的氧化物。在日常生活中的很多现象，如铁生锈；铝制品表面致密氧化膜的形成；以及发生在动物体内的呼吸作用都是常温下这些物质与氧气作用的结果。

4Fe＋3O = 2Fe O ①

4Al＋3O2 = 2Al2O3 C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O

在点燃或加热的条件下，氧气可以和某些金属单质反应，生成相应的金属氧化物。

3Fe＋2O2 Fe3O4

2Mg＋O2 2MgO

还可以和某些非金属单质反应，生成相应的非金属氧化物。

C＋O2 CO2

2C＋O2（不足） 2CO S＋O2 SO2

4P＋5O2 2P2O5

Si＋O2 SiO2

氧气和某些可燃性气体在常温下反应极慢（如 O2 和 H2 的混合气体可以几年不反应），但这类混合气体一经点燃则会发生猛烈爆炸。

2H2＋O2 2H2O（氢氧爆鸣气）

CH4＋2O2 CO2＋2H2O（天然气爆炸）

乙炔（C2H2 俗名电石气）在氧气里燃烧的火焰——氧炔焰温度可达 3000℃， 可以用来焊接（“气焊”）或割断金属（“气割”）。

2C2H2＋5O2 4CO2＋2H2O

（参看氧气的用途）

氧气的用途 氧气是动植物维持生命和燃烧过程必需的气体，人类和动物的生存依赖氧气。危重病人要进行输氧抢救、空间技术、潜水和登山活动都需用氧气。除此之外，氧气在化工、冶金和航空技术上具有广泛用途。① 在化学工业中是一种重要的氧化剂，用于水煤气的生产，炔类的部分氧化等。

②炼钢时吹入高纯氧，可去除碳、硫、磷等杂质，加快冶炼速度，提高钢产量和质量。③和乙炔或氢气一起获得高温火焰，用以切割和焊接金属。④液氧是现代火箭推进剂的一种氧化剂，还可制液氧炸药用于采矿爆破。⑤在环境保护中用于污水的生物化学处理。

氧气的实验室制法 将某些含氧化合物加热分解是实验室制取氧气的

① 铁锈的主要成分是 Fe2O3·xH2O 。

主要方法。常用的含氧化合物为氯酸钾或高锰酸钾。用高锰酸钾制氧气的方法简便、安全，但是原料的价格较高，利用率低，高锰酸钾分解时化合态的氧元素没有全部转化成游离态的氧元素（即氧气）：

2KMnO4 K2MnO4＋MnO2＋O2↑①

用氯酸钾分解制氧气，如果单独加热氯酸钾，到 356℃才熔化，400℃才开始缓慢分解放出氧气。为了加快氯酸钾的分解速度和降低分解温度，常常需要加入二氧化锰作催化剂：

当实验室用氯酸钾制氧气而没有二氧化锰时，可用少量的高锰酸钾代替。在反应中高锰酸钾分解产物二氧化锰（见化学方程式①）可以在氯酸钾的分解反应中（见化学方程式②）起催化剂作用。实验室制取氧气的装置如图。由于氧气不易溶于水，可用排水法收集；由于氧气的密度大于空气，可用向上排气法收集。验满的方法是：将带火星的木条接近集气瓶口，若木条复燃， 证明集气瓶里已充满氧气。

另外，在实验室还可用其它化学反应制取氧气，如过氧化氢分解：

2H2O2 2H2O＋O2↑

过氧化钠（Na2O2）与水反应也可得到 O2。过氧化钠等过氧化物是市场上“氧立得”中产生氧气的主要物质。

氧气的工业制法 工业上大规模生产氧气广泛采用液态空气分馏法。首

先使空气通过过滤器除去尘埃等固体杂质，进入压缩机压缩，再经过分子筛净化器除去水蒸气和二氧化碳等杂质气体。在这里分子筛可使氮气、氧气等较小分子通过，起到筛选分子的作用。然后进行冷却、降压，当温度降至— 170℃左右时，空气开始部分液化进入精馏塔，根据空气中各气体的不同沸点进行分馏。液态氧的沸点比液态氮的沸点高，两者相比液氮更易气化。经多步分馏可以得到 99％以上的纯氧，同时得到氮气和提取稀有气体的原料。这种方法工艺复杂。如果需用纯度不高的氧气，可用分子筛吸附法分离空气， 制得氧气。特定的分子筛对氮的吸附能力比氧大，当空气通过分子筛床后， 流出的气体含氧量较高，经多次吸附可得含氧 70～80％的气体。这种方法是常温操作，循环周期短，易于实现自动化。另外，如需高纯度氧气，可采用电解水法生产，此法成本高，只适于小型生产。从空气中分离出的氧气，一般是加压贮存在天蓝色的钢瓶中，以供工业、医疗或其它方面使用。

水的物理性质 纯净的水是无色、无味的透明液体。在 1 标准大气压下，水的凝固点（熔点）为 0.00℃，沸点为 100.00℃。水的密度比较特殊， 在 0℃～4℃之间随着温度的升高密度不是减小而是增大，0℃时为 0.999841 克/厘米 3，到 4℃时达到最大值为 1.000000 克/厘米 3，4℃以后和一般物质一样随温度升高而逐渐减小（20℃为 0.998203 克/厘米 3；100℃时为0.958354

克/厘米 3）。水的这一性质使其广泛用于住宅的采暖，散热后的冷水密度大， 可以对热源处的热水形成压力，形成自动循环。0℃冰的密度为 0.91671 克/ 厘米 3，比同温度水的密度还小，因而水结冰时体积膨胀，这种膨胀力很大， 可以冻裂水管和汽车发动机水箱，这就是冬天的夜晚汽车要放掉冷却水的原因。在河水或湖水中，结成的冰浮在水面上，可使冰下的水温处于比较稳定状态，保证了水中生物的生存。水的这种密度特性是水分子的排列结构造成的。冰的结构中，每个水分子皆以四面体顶角的方向被另外四个水分子所包围，形成一种很不紧凑的架状结构，因此冰的密度较小。冰熔化时，这种结构被拆散，水分子趋于密集，使水的密度增大。4℃后，随温度的升高，水分子振动加剧，水分子间距离增大，水的密度变小。水的这些性质是使用高纯水测定的，天然水中或多或少地含有某些杂质，其性质和高纯水比较会略有差异。

水的组成 水是由氢元素和氧元素组成的，这一结论可由电解水的实验证明。用铂电极在水中（为了增强导电性可加入少量稀硫酸）通入直流电， 用试管以排水法收集两电极产生的气体，可见与电源负极相连的试管内气体体积大，与电源正极相连的试管内气体体积小。其体积比约为 2∶1。体积较大的气体能燃烧，是氢气；体积较小的气体可使带火星的木条复燃，是氧气。根据电解水得到的氢气、氧气体积比为 2∶1 的实验事实，可推导出水的化学式，推导过程如下：

体积比： 2 ∶ 1

质量比：2×0.09 克/升 1×1.429 克/升

＝0.18 ＝1.429

化 简： 1 ∶ 8

1 8

原子个数比： 1 ∶ 16 ＝2∶1

经实验测定水的式量为 18，所以水的化学式为 H2O，由此证明，每个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的。

在古代，人们一直把水看成是构成宇宙万物的基本物质原素之一，虽然

人类为了生存很早就对河水、雨水等进行了观察研究，但一直到 1783 年英国化学家卡文迪许把氢气和氧气放在一玻璃球里，通电合成了水，才推翻了水是化学元素的说法。

水和人类的关系 水对人类的生存和人类社会发展具有重要的意义。水是生命产生、存在、发展繁殖的基本前提。地球上现有约 13.9 亿立方公里的水，以液态、固态和气态分布于地面、地下和大气中，其中地面水形成了河流、湖泊、沼泽、海洋、冰川、积雪等水体。人体中含水量平均占人体重的60％以上，某些蔬菜的含量达 90％以上。水是生物体维持新陈代谢的一种介质。

水是一种宝贵的自然资源。农业上灌溉田地，保证人类食物的来源；工业生产上作为原料用水，产品处理用水，加热和冷却用水，洗涤用水等，具有多方面用途。水运是现代世界主要的运输形式之一。水力发电使人类得到大量的能源；从河、湖、海洋中还可以获取大量的动植物和提取重要的矿物原料。当然，洪水泛滥也会对人们生活生产造成严重危害。

随着世界经济的发展和人口的增长，水资源已日趋短缺。虽然地球上的总水量很大，但是淡水资源却不充足。便于取用的淡水仅占地球总水量的 0.2

％左右，而且分布不均匀。因此水短缺可能会造成深刻的社会危机。长期以来人类兴建了大量的水利工程，加强对水的开发利用，防治水害，充分发挥水资源的综合效益。同时，水的污染和防治问题，也日益受到世界各国的重视。

水的污染 天然水包括河流、湖泊、海洋和地下水，这些水通常是不纯净的。来源不同的水其感官状态、化学成分、物理化学性能及水中生物组成也都不同。这些不属于水的污染。人类活动排放的污染物使水的物理、化学性质或生物组成发生变化，降低了水的使用价值，这种现象称为水的污染。例如：①生活污水、饲养场污水、医院污水常含有各种病原体，造成的水污染可引起痢疾、伤寒、霍乱、肝炎、血吸虫等多种疾病。②生活污水、食品加工和造纸等工业废水中含有可被微生物分解的有机物质，分解过程中消耗氧气，造成水中溶解的氧减少，影响鱼类和水生生物生长；水中溶解氧耗尽后，还会产生硫化氢等有毒气体。③某些工业废水中含有较多的氮、磷等植物所需的营养物质，排入湖泊、河口等水流缓慢的水里，会引起藻类和浮游生物迅速繁殖，使水中溶解氧下降，水质恶化，使鱼类和其它生物大量死亡。

④化工厂、电镀厂等排放的废水中常含有铬、汞、铅、镉、砷、氰化物、酚类及苯类化合物和一些酸、碱、盐等化学污染物，在日本水污染引起的有机汞中毒和镉中毒，曾造成震惊世界的“水俣病”（1）和“骨痛病”。苯和酚类化合物还有致癌作用。⑤石油及其制品对海洋的污染已成为世界性的严重问题，飘浮在水面上的油膜，隔绝了大气与海水的气液交换，导致海水缺氧， 影响海洋绿色植物的光合作用；石油沾污在海洋动物皮毛和海鸟羽毛上，使其丧失活动能力；石油粘附在鱼鳃上，可使鱼窒息死亡。

防治水污染 水是与人类息息相关的宝贵资源，防治水污染已成为人们日益关心的重大问题。在防治水污染方面应注意：①加强水资源的管理我国1984 年和 1988 年分别颁布了《水污染防治法》和《中华人民共和国水法》， 使我国在开发利用水资源和防治水污染方面走上了以法治水的新阶段。②提高水的利用率工业用水中一般冷却用水占 70％以上，有的炼油厂冷却用水占90％以上，将这部分水和污水分开，循环使用，将大大减少水的污染，便于净化处理。③减少和限制有毒废水的排放工业要改革工艺，开展综合利用。废水的排放量和排放浓度要符合规定的标准。④加强污水的净化处理污水净化是把废水中的有毒、有害的物质分离出去，或者将其转化为无毒、无害物质。根据所贪污染物种类的不同，污水的净化方法有物理处理法、化学处理法和生物处理法，实际工作中这几种方法常常综合使用。根据处理后水质的情况，可用于农田灌溉，工业冷却用水和洗涤用水等。

氢气的物理性质 在通常情况下，氢气是一种无色、无臭、无味的气体， 熔点-259.14℃，沸点-252.8℃。在标准状况下（0℃，大气压强为 1.013×

105 帕），气体的密度为 0.0899 克/升，跟同体积的空气相比，约为空气质量的 1/14，是最轻的气体。难溶于水，0℃、氢气压强为 1.013×105 帕时，1 体积水中能溶解 0.0214 体积的氢气。在大气压强为 1.013×105 帕，温度为

-252.8℃时，氢气变成无色液体。在-259.14℃时，能变为雪状固体。液态氢通常称为“液氢”，有超导性质。

氢气的化学性质 在常温下，氢气的化学性质是稳定的。在点燃或加热

的条件下，氢气很容易和多种物质发生化学反应。纯净的氢气在点燃时，可安静燃烧，发出淡蓝色火焰，放出热量，有水生成。若在火焰上罩一干冷的烧杯，可在烧杯壁上见到水珠。

2H2+O2 2H2O

把点燃氢气的导管伸入盛满氯气的集气瓶中，氢气继续燃烧，发出苍白色火焰，放出热量，生成无色有刺激性气味的气体。该气体遇空气中的水蒸气呈雾状，溶于水得盐酸。

H2+Cl2 2HCl

氢气不但能在氧气里燃烧，而且也能在氯气里燃烧，可见氢气具有可燃性。注意，在点燃氢气之前，一定要先检验氢气的纯度，因为不纯的氢气点燃时可能发生爆炸。实验测定，氢气中混入空气，在体积百分比为 H2：空气=74.2： 25.8～4：96 的范围内，点燃时都会发生爆炸①。氢气不但能跟氧单质反应， 也能跟某些化合物里的氧发生反应。例如：将氢气通过灼热的氧化铜，可得到红色的金属铜，同时有水生成。

H2+CuO Cu+H2O

在这个反应里，氢气夺取了氧化铜中的氧，生成了水；氧化铜失去了氧，被还原成红色的铜，证明，氢气具有还原性，是很好的还原剂，氢气还可以还原其它一些金属氧化物，如三氧化钨（WO3）、；四氧化三铁（Fe3O4）、氧化铅（PbO）、氧化锌（ZnO）等。

氢气的用途 氢气是最轻的气体，最常见的用途是充填氢气球和氢气飞艇。其实氢气还是重要的化工原料。如：氢气和氮气在高温、高压、催化剂存在下可直接合成氨气，目前，全世界生产的氢气约有 2/3 用于合成氨工业。在石油工业上许多工艺过程需用氢气，如加氢裂化、加氢精制、加氢脱硫、催化加氢等。氢气在氯气中燃烧生成氯化氢，用水吸收得到重要的化工原料

——盐酸。氢气在氧气中燃烧的火焰——氢氧焰可达 3000℃高温，可用于熔融和切割金属。氢气和一氧化碳的合成气，净化后经加压和催化可以合成甲醇。在食品工业上，氢气用于动植物油脂的硬化，制人造奶油和脆化奶油等。在冶金工业中，利用氢气的还原性提炼贵重金属。氢气还可以提供防止氧化的还原气氛。随着新技术的发展，氢气的应用将更为广泛和重要。氢气是最理想的无污染燃料，液氢还有希望成为动力火箭的推进剂。

氢气的实验室制法 很多活泼金属可置换出酸中的氢，生成氢气。实验室就是利用这一原理来制取氢气的。所谓活泼金属是指在金属活动性顺序表中（参看金属活动性顺序）排在氢以前的金属，如 Mg、Al、Zn、Fe 等；酸指的是稀盐酸和稀硫酸。实验室最常用的是锌粒与盐酸或稀硫酸反应制取氢气。

Zn+2HCl（稀）=ZnCl2+H2↑ Zn+H2SO4（稀）=ZnSO4+H2↑

这种方法反应速度适中，操作简便。欲制备纯净的氢气，一般选用锌跟稀硫酸反应，因为盐酸有挥发性，生成的氢气易混入氯化氢气体而不纯净。制取少量氢气时可采用简易的气体发生装置（见图）。由于氢气难溶于水和密度小，可用排水法收集，也可用向下排气法收集。实验室需制取较大量氢气时， 可使用启普发生器（参看启普发生器）。

氢气的工业制法 氢气是一种重要的工业气体。工业上制取氢气，依据原料、设备和成本情况，以及对氢气纯度的要求，可分别采取以下多种方法制取。①电解法将直流电通过铂电极（或其它惰性材料）通入水中，在负极可以得到氢气，纯度高达 99.5～99.8%：

氯碱工业电解饱和食盐水制氯气和烧碱时，也同时得到副产品氢气：

②水煤气转化法 将水蒸气通过炽热的焦碳层制得水煤气：

然后将水煤气跟水蒸气混合，以氧化铁为催化剂，使水煤气中的 CO 转化为CO2：

二氧化碳溶于水，通过加压水洗即得到较纯净的氢气。③烃类裂解法 碳氢化合物经过高温裂解，裂解气中含有大量氢气，经过低温冷冻系统，可得到90%的氢气。如甲烷裂解：

④烃类蒸气转化法碳氢化合物在高温和催化剂的作用下与水蒸气作用，可以得到主要含氢气和一氧化碳的一种混合气体，例如：

用分子筛吸附法或水煤气转化法除去 CO，可得到纯净的氢气。天然气、油田气和炼厂气（石油炼制厂的副产气体）等都可用烃类裂解法和烃类蒸气转化法得到氢气。

氢能源 一种正在研究中的新能源。能源是人类社会活动的源泉。以石油和煤为主的现代能源系统，由于资源的分布过于集中和日趋枯竭，正在发生深刻的能源危机。目前，世界各国都在大力探索新的能源，如太阳能、潮汐能、地热能、核能等。为使这些新能源有效、方便地得到利用，还要有与之相适应的二次能源。氢能源就是一种理想的二次能源，它有许多优点：① 氢燃烧的发热量高，每千克氢气燃烧可产生约 143000 千焦的热量，大约是相

同质量汽油燃烧热的 3 倍。燃烧温度区域宽，适应于多种用途。②燃烧产物是水，无毒，不污染环境，而且是自然循环，不破坏资源，是一种清洁的燃料。③制取氢气的原料是水，资源丰富，燃烧后又生成水，自然循环快。④

可做太阳能、电能、核能的蓄存介质。⑤用途广泛，液氢可以作为发射火箭的燃料，用氢作燃料的汽车、飞机也在试运行。目前用氢作燃料主要问题是成本太高和氢气本身的储存。将来有可能通过核能和太阳能等直接（或间接） 分解水来制取氢气，储氢合金（能吸附氢气的金属或合金）已得到开发利用。

启普发生器的构造和原理 启普发生器是实验室常用的一种制备气体的装置，以荷兰人 P.J.启普的姓命名。启普发生器由葫芦状球形容器 1、球形漏斗 2 和导气管 3 三部分组成（见图）。它可以使反应随时发生和停止， 可以控制气流速度，使用方便。它是常温下利用块状固体跟液体起反应制取气体的典型装置。如制备氢气、二氧化碳、硫化氢等气体都可使用启普发生器。但固体成粉末状、固体与液体相遇而溶解、或能产生高温的反应均不能用此装置。启普发生器是利用容器内气体压力的变化进行工作的。使用前， 从球形容器上部的导管口加入块状固体，停留在容器中部，液体从球形漏斗加入，停留在球形容器下部和球形漏斗中（见图Ⅱ关闭活塞时情形）。使用时，打开活塞，容器内压强降低，酸液从球形漏斗流下，液体与固体接触（见图Ⅰ扭开活塞时情形），发生反应，产生的气体从导管排出。关闭活塞，中止反应，容器内产生的气体压力增大，将液体压回球形漏斗，使液体与固体脱离接触，反应即自行停止。使用启普发生器的操作方法及注意事项参看启普发生器的使用。

石墨 灰黑色不透明晶体，有金属光泽，密度为 2.25 克/厘米 3，3850

℃升华。质软，莫氏硬度 1.5；有润滑性，手摸有滑腻感；有良好的导电、导热性。石墨化学性质不活泼，在空气中加热到 690℃时生成 CO2。常温时与化学试剂不反应，加热时能被浓硝酸、浓硫酸、高氯酸、高锰酸钾等强氧化剂氧化（生成石墨酸）。石墨有很多重要用途：石墨粉可制作黑色颜料和耐高温的固体润滑剂，和粘土按一定比例混合可制成不同硬度的铅笔芯；根据其导电性和耐高温性，还大量用于制造电极、电刷、坩埚、高温炉发热体、密封圈、冶金模具等；石墨还用于原子反应堆的慢化剂和反射层材料；以一定方法制成的纤维状石墨叫碳纤维，强度极大，可用于飞机、火箭、导弹和人造卫星的零部件。金刚石和石墨同是碳的同素异形体，由于石墨晶体中， 碳原子以六角形环状平面形成层状结构，使得其物理性质和金刚石有极大的差别。

金刚石 无色透明的晶体；熔点 4000℃（63 大气压下）；密度为 3.51 克/厘米 3；对光折射率高，透明度好，对光的色散作用特别强，经过琢磨后可制成极高贵的装饰品——钻石。金刚石是自然界中硬度最大的物质，硬度为 10000 千克力/毫米 2，在莫氏硬度标度法中规定硬度最大的金刚石为 10。含有杂质的金刚石为棕黑色，主要用于制造钻头，做切割金属或玻璃的工具。

天然金刚石很难得到，工业上使用的金刚石大多是人造的。将石墨加热到2000℃，在 1×106 千帕压强下，可以得到人造金刚石的微小晶体。金刚石晶

体中，每个碳原子最外层的 4 个电子以四面体的顶角方向直接与另外的 4 个碳原子以共用电子对的方式结合，晶体内没有自由电子。金刚石不导电，在室温下与所有的化学试剂都不反应，但在空气或氧气中加热到 780℃左右会燃烧生成二氧化碳。在隔绝空气的条件下加热到 1000℃会转变成石墨。

无定形碳 指木炭、焦炭、骨炭、糖炭、活性炭和炭黑等。除骨炭含碳在 10%左右以外，其余主要成分都是单质碳。煤炭是天然存在的无定形碳， 其中含有一些由碳、氢、氮等组成的化合物。所谓无定形碳，并不是指这些物质存在的形状，而是指其内部结构。实际上它们的内部结构并不是真正的无定形体，而是具有和石墨一样结构的晶体，只是由碳原子六角形环状平面形成的层状结构零乱而不规则，晶体形成有缺陷，而且晶粒微小，含有少量杂质。现将上述几种无定形碳的主要制法和用途列表如下：

碳的化学性质 金刚石和石墨是同素异形体，具有相似的化学性质。在常温下，碳的化学性质比较稳定，受日光照射或跟空气、水分接触都不起变化，也不跟一般的氧化剂发生化学反应。在埋木桩之前，把埋入地下的一段表面用火微微烧焦，还可以延缓腐烂。碳在氧气或空气里充分燃烧时生成二氧化碳；氧气不足、燃烧不充分时生成一氧化碳，同时放出大量的热：

C+O2 CO2

2C+O2（不足） 2CO 碳在高温时可以和硫、氟等非金属化合：

C+2S CS2

C+2F2 CF4

碳有还原性，在较高温度下能夺取某些含氧化合物里的氧：

C+2CuO 2Cu+CO2 3C+2Fe2O3 4Fe+3CO2 C+H2O CO+H2

C+CO2 2CO

碳还可以和某些金属和非金属单质及它们的氧化物在 2000℃的高温下反应

生成各种碳化物。如：碳化钙（CaC2）、碳化硅（SiC）、碳化钨（WC）等。CaC2 是生产乙炔的原料；SiC 俗称金刚砂，是常用的磨料；WC 耐高温、高硬度，用于作高速切削材料和特殊结构材料。

二氧化碳的物理性质 在通常状况下是一种无色、无臭、无味的气体。能溶于水，溶解度为 0.1449 克/100 克水（25℃）。在 20℃时，将二氧化碳加压到 5.9×106 帕即可变成无色液体，常压缩在钢瓶中贮存。在-56.6℃、

5.27×105 帕时变为固体。液态二氧化碳减压迅速蒸发时，一部分气化吸热， 另一部分骤冷变成雪状固体。将雪状固体压缩，成为冰状固体，俗称“干冰”。“干冰”在 1.01×105 帕、-78.5℃时可直接升华变成气体。二氧化碳比空气

重，在标准状况下密度为 1.977 克/升，约是空气的 1.5 倍。二氧化碳无毒， 但不能供给动物呼吸，是一种窒息性气体。在空气中通常含量为 0.03%（体积），若含量达到 10%时，就会使人呼吸逐渐停止，最后窒息死亡。枯井、地窖、地洞底部一般二氧化碳的浓度较高，所以在进入之前，应先用灯火试验，如灯火熄灭或燃烧减弱，就不能贸然进入，以免发生危险。

二氧化碳的化学性质 二氧化碳表现的化学性质非常常见。CO2 能溶于水并与水反应生成碳酸，使紫色石蕊试液变成红色：

CO2+H2O=H2CO3

H2CO3 又是一种不稳定的酸，易分解重新释放出 CO2

H2CO3=CO2↑+H2O

CO2 为酸性氧化物，易与碱性氧化物反应生成相应的碳酸盐：

CO2+Na2O=Na2CO3

CO2 与碱反应生成相应的碳酸盐和水：

CO2+Ba(OH)2=BaCO3↓+H2O

CO2 可使澄清的石灰水变浑浊，此反应常用于检验 CO2 的存在：

CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O

CO2 与碱作用还可能生成酸式碳酸盐：

2CO2（过量）+Ca(OH)2=Ca(HCO3)2 CO2+NH3+H2O=NH4HCO3

CO2 中碳为+4 价，可被某些强还原剂还原，如与赤热的碳作用还原成 CO，与活泼金属作用被还原成碳：

CO2+C 2CO CO2+2Mg 2MgO+C

绿色植物的光合作用，把 CO2 和 H2O 合成碳水化合物：

二氧化碳的用途 一般条件下，二氧化碳不支持燃烧且比空气重，将二氧化碳覆盖在燃着的物体表面，可使物体跟空气隔绝而停止燃烧，因此二氧化碳可用来灭火，是常用的灭火剂（参看灭火器）。在化学工业上，二氧化碳是一种重要的原料，大量用于生产纯碱（Na2CO3）、小苏打（NaHCO3）、尿素[CO(NH2)2]、碳酸氢铵（NH4HCO3）、颜料铅白[Pb(OH)2·2PbCO3]等。在

轻工业上，生产碳酸饮料、啤酒、汽水等都需要二氧化碳。在现代化仓库里常充入二氧化碳，防止粮食虫蛀和蔬菜腐烂，延长保存期。固态的二氧化碳即“干冰”，主要用作致冷剂，用飞机在高空喷撒“干冰”，可以使空气中水蒸气冷凝，形成人工降雨；在实验室里，“干冰”与乙醚等易挥发液体混合，可以提供-77℃左右的低温浴。“干冰”还可以做食品速冻保鲜剂。在农业上，温室里直接施用二氧化碳作肥料，利用植物根部吸收二氧化碳，可以增进植物的光合作用，促进农作物生长，增加产量。在自然界，二氧化碳保证了绿色植物进行光合作用和海洋中浮游植物呼吸的需要。

灭火器 一般指装有灭火剂的消防器材。常用的灭火剂为二氧化碳或能产生二氧化碳的物质。因为二氧化碳不支持燃烧，又比空气重，能够覆盖在燃着的物体表面，隔绝空气，使火熄灭。常见的灭火器有：①泡沫灭火器灭火器内分别装有硫酸铝溶液和碳酸氢钠溶液，使用时将灭火器倒置，两种溶液混合发生下列化学反应：

Al2(SO4)3+6NaHCO3=2Al(OH)3↓+3Na2SO4+6CO2↑

产生的大量二氧化碳气体带着泡沫喷到燃烧物表面，达到灭火的目的。泡沫是用甘草或皂角制取的液体产生的。②干粉灭火器 灭火器内装有碳酸氢钠固体和二氧化碳压缩气体，并有防潮剂和增润剂。使用时打开拉环，压缩气体即可把干粉喷出，干粉盖住燃烧的火焰，并受热分解放出二氧化碳气体， 使火熄灭。

2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O③

二氧化碳灭火器 直接将液态二氧化碳装入特制的钢瓶里，使用时打开阀门，二氧化碳迅速气化喷出灭火。泡沫灭火器适用于一般物质引起的火灾； 干粉灭火器和二氧化碳灭火器适用于液体物质、电器、电石等引起的火灾。除此之外，还有 1211 灭火剂（CF2ClBr 液化气体）等。灭火器应放在合适的固定位置，由专人负责管理，定期检查完好情况，以防万一。灭火器一经开启使用，必须重新更换或补充灭火剂。

二氧化碳的实验室制法 实验室里常用石灰石或大理石（主要成分CaCO3）跟稀盐酸反应制取 CO2：

CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O

在这个反应中，不能将 HCl 换成稀 H2SO4。因为CaCO3 跟稀 H2SO4 反应产生 CO2 的同时生成 CaSO4，而 CaSO4 微溶于水，随着反应的进行，会在 CaCO3 的表面形成一层 CaSO4 沉淀，阻止 CaCO3 与酸的接触，使反应速度逐渐减慢，最后导致反应停止。由于制取 CO2 的反应是固液之间反应，不需加热，因此可以使用启普发生器或其它类似的简易装置（见图）。

由于 CO2 能溶于水，不能用排水法收集；CO2 比空气重，可用向上排气法

收集。用燃着的火柴接近集气瓶口，如果火焰熄灭，则证明 CO2 气体已经充满。

一氧化碳的物理性质 在通常状况下，一氧化碳是无色、无臭、无味、有毒的气体，熔点-199℃，沸点-191.5℃。标准状况下气体密度为 1.25 克/

升，和空气密度（标准状况下 1.293 克/升）相差很小，这也是容易发生煤气中毒的因素之一。它为中性气体，不溶于酸或碱的溶液，难溶于水，通常情况下 1 体积水仅能溶解约 0.023 体积的一氧化碳，25℃时溶解度为 0.0026 克/100 克水。

一氧化碳的毒性 一氧化碳俗称煤气，是一种剧毒气体，它的毒性主要是破坏人体的输氧功能。氧气是生命活动正常进行的保证。人体吸入氧气后是靠血液输送的，血液中的血红蛋白和氧结合，生成氧合血红蛋白随血液输送到全身各组织细胞，供人体新陈代谢。当有一氧化碳被吸入肺内时，一氧化碳进入血液与血红蛋白结合，生成碳氧血红蛋白，一氧化碳与血红蛋白的结合力是氧气的 210 倍，而且结合后不易解离，即使是很少量的一氧化碳进入血液，也能和大量的血红蛋白结合。同时，由于碳氧血红蛋白的存在，妨碍氧合血红蛋白的合成和正常解离，使血液输氧功能不能正常发挥作用，造成人体全身组织细胞缺氧而产生中毒现象。一氧化碳的中毒程度，主要与空气中一氧化碳浓度和接触时间有关。空气中一氧化碳浓度达到 10ppm

（1ppm=10-6）就会使人中毒；当浓度为 0.02%时，2～3 小时内出现中毒症状； 浓度为 0.08%，2 小时可使人昏迷；如浓度达到 1%，人在两分钟内就可能死亡。

煤气中毒 即一氧化碳中毒。碳和其它有机化合物燃烧不完全时都能产生一氧化碳。一氧化碳是无色无味的剧毒气体（参看一氧化碳的毒性），空气中一旦混入一氧化碳气体，就会被人体不知不觉吸入肺里，人吸入一氧化碳后，会发生头晕、头痛、恶心、疲劳等中毒症状，严重时危害中枢神经， 引起窒息、死亡。最常见的煤气中毒起因是用煤炉取暖。冬天天气寒冷，经常是门窗紧闭，如果室内煤炉不安烟筒，或者烟筒被煤灰或其它异物堵塞， 使煤燃烧产生的一氧化碳扩散到房间里，都极易造成煤气中毒。随着人们生活水平的提高，燃气热水器逐渐普及，如果燃气热水器安装在卫生间内，使用时空气不流通，燃气热水器燃烧时产生的一氧化碳也会造成煤气中毒。汽车排出的尾气中含有大量的一氧化碳，安装空调的汽车是靠发动机使空调器工作的，停驶的小卧车长时间开着空调，一旦有一氧化碳进入车内，也会造成中毒。吃火锅时，使用的木炭燃烧也会产生一氧化碳，如果房间内空气不流通，同样会造成煤气中毒。饭后火锅放在室内，火锅内的剩余木炭不能及时熄灭，有时更危险。上述可能造成煤气中毒的情况，都有导致死亡事故的事例。预防煤气中毒的关键，一是防止一氧化碳泄漏在室内或其它有人员活动的较小空间内，二是注意通风，三是克服麻痹大意思想。用煤炉取暖一定要安装烟筒，最好还要安装风斗；燃气热水器要分室安装，注意开窗通风。对于煤气中毒的病人，应马上抬到空气新鲜的地方，冬天要注意保暖。如果呼吸已经停止，应立即进行人工呼吸和采取其它抢救措施。并尽快送往医院治疗。那些备有高压氧舱的医院对救治煤气中毒的病人更为有利。

一氧化碳的化学性质 一氧化碳分子中碳元素的化合价是+2，能进一步被氧化成+4 价，从而使一氧化碳具有可燃性和还原性。一氧化碳能够在空气中或氧气中燃烧，生成二氧化碳：

2CO+O2 2CO2

燃烧时发出蓝色的火焰，放出大量的热。因此一氧化碳可以作为气体燃料。一氧化碳作为还原剂，高温时能将许多金属氧化物还原成金属单质，因此常用于金属的冶炼。如：将黑色的氧化铜还原成红色的金属铜，将氧化锌还原成金属锌：

CO+CuO Cu+CO2

CO+ZnO Zn+CO2

在炼铁炉中可发生多步还原反应：

CO+3Fe2O3 2Fe3O4+CO2

Fe3O4+CO 3FeO+CO2 FeO+CO Fe+CO2

一氧化碳还有一个重要性质：在加热和加压的条件下，它能和一些金属单质

发生反应，生成分子化合物。如 Ni(CO) （四羰基镍）①、Fe(CO) （五羰基铁）

4 5

等，这些物质都不稳定，加热时立即分解成相应的金属和一氧化碳，这是提纯金属和制得纯一氧化碳的方法之一。

碳酸钙 化学式 CaCO3。自然界广泛存在的石灰石、大理石、方解石、冰洲石、白垩以及珍珠、珊瑚等主要成分都是碳酸钙。将二氧化碳通入石灰水中，用可溶性碳酸盐与石灰水反应，或用可溶性碳酸盐溶液与可溶性钙盐溶液反应，都可以得到碳酸钙的沉淀。

CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O

Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl

碳酸钙是一种白色晶体或粉末状固体，难溶于水(25℃溶解度为 6.9×10-4 克

/100 克水)，易溶于酸。实验室常常利用碳酸钙跟酸反应制取二氧化碳：

CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O

把碳酸钙加热到 825℃左右可发生分解反应，生成氧化钙和二氧化碳。工业上就是利用这一反应将石灰石转化为生石灰（主要成分氧化钙）：

CaCO3 CaO+CO2↑

碳酸钙能溶于含有二氧化碳的水中，生成可溶性的碳酸氢钙：

CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2

石灰岩地区长期被含有二氧化碳的雨水侵蚀，就形成了溶洞。碳酸氢钙水溶液受热或压强突然变小时，溶解的碳酸氢钙就会分解，放出二氧化碳，重新形成碳酸钙：

Ca(HCO3)2 CaCO3↓+CO2↑+H2O

石灰岩溶洞里奇特的钟乳石、石笋、石柱等就是这样形成的（参看岩洞的形成）。

石灰和石灰石的用途 石灰和石灰石大量用做建筑材料，也是许多工业的重要原料。石灰石可直接加工成石料和烧制成生石灰。石灰有生石灰和熟石灰。生石灰的主要成分是 CaO，一般呈块状，纯的为白色，含有杂质时

① 羰，音 tāng。羰基是由碳、氧构成的基（原子团）。

为淡灰色或淡黄色。生石灰吸潮或加水就成为消石灰，消石灰也叫熟石灰， 它的主要成分是 Ca(OH)2。熟石灰经调配成石灰浆、石灰膏、石灰砂浆等， 用做涂装材料和砖瓦粘合剂。水泥是由石灰石和粘土等混合，经高温煅烧制得。玻璃由石灰石、石英砂、纯碱等混合，经高温熔融制得。炼铁用石灰石作熔剂，除去脉石。炼钢用生石灰做造渣材料，除去硫、磷等有害杂质。电石（主要成分是 CaC2）是生石灰与焦炭在电炉里反应制得。纯碱是用石灰石、食盐、氨等原料经过多步反应制得（索尔维法）。利用消石灰和纯碱反应制成烧碱（苛化法）。利用纯净的消石灰和氯气反应制得漂白粉。利用石灰石的化学加工制成氯化钙、硝酸钙、亚硫酸钙等重要钙盐。消石灰能除去水的暂时硬性，用作硬水软化剂。石灰石加工制成较纯的粉状碳酸钙，用做橡胶、塑料、纸张、牙膏、化妆品等的填充料。石灰与烧碱制成的碱石灰，用做二氧化碳的吸收剂。生石灰用做干燥剂和消毒剂。农业上，用生石灰配制石灰硫磺合剂、波尔多液等农药。土壤中施用熟石灰可中和土壤的酸性、改善土壤的结构、供给植物所需的钙素。用石灰浆刷树干，可保护树木。

硬水 溶有较多钙盐和镁盐的天然水。在硬水中，钙、镁常以碳酸盐、酸式碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐和氯化物的形式存在。如果硬水中的钙和镁主要以酸式碳酸盐的形式存在，就称为暂时硬水，这种水经煮沸能分解成碳酸盐沉淀而除去硬性。如果硬水中的钙和镁主要以硫酸盐、硝酸盐和氯化物的形式存在，则称为永久硬水，这种水不能用煮沸法除去硬性。硬水的钙盐和镁盐能与肥皂发生化学反应，降低肥皂的去污能力。如锅炉内使用硬水，会在锅炉内壁结成水垢，阻碍了管道传热，多消耗燃料，缩短锅炉使用寿命。甚至会引起锅炉爆炸。通常用硬度表示硬水中的含盐量，把每升水中含相当于 10 毫克 CaO 称为 1 度。一般地下水（如井水、泉水）硬度较大，地表水（如河水、湖水）硬度较小。生活饮用水的硬度要求小于 25 度。许多工业部门、科研单位常用化学药剂（如石灰、纯碱等）或离子交换剂软化硬水，把硬水中的钙盐和镁盐降低或使之消失而变成软水。

岩洞的形成 岩洞又称溶洞或洞穴。岩洞是由于天然水流经可溶性岩石

（如石灰岩、白云岩等）与它们发生化学反应而使岩石溶解所形成的地下空间。例如，含 CaCO3 的石灰岩跟 CO2 和水反应变成 Ca(HCO3)2，使石灰岩溶解， 化学方程式为：

CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2

如溶有 Ca(HCO3)2 的水从溶洞顶部流下，因温度、压力的变化 Ca(HCO3)2 发生分解反应使 CaCO3 以沉积物形式析出。化学方程式为：

Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2↑+H2O

开始以小突起附着在洞顶，以后逐渐向下增长具有同心圆状结构而形成钟乳石。如从岩洞底部向上生成的 CaCO3 沉积物则形成石笋。

甲烷 分子式为 CH4。广泛存在于自然界。如地下深层的天然气、煤矿坑道里的坑气（瓦斯）、池沼底部的沼气等。甲烷是无色、无味的气体，比空气轻，在标准状况下密度为 0.717 克/升、熔点-182℃、沸点-164℃，难溶于水，易溶于乙醇和乙醚。甲烷是可燃性气体，完全燃烧生成二氧化碳和水， 并放出大量的热。与空气能形成爆炸性混合物，爆炸极限为 5.3～15.4%（体积）。甲烷不完全燃烧生成炭黑和水：

CH4+O2 C+2H2O

甲烷隔绝空气加热到 1200℃能分解生成炭黑和氢气：

甲烷在 1500℃的高温下部分氧化或受热分解，可以得到重要的有机合成原料

——乙炔（C2H2）

甲烷在高温和催化剂存在时与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气的混合物。称为“合成气”，可以用来合成甲醇、氨等。

甲烷除作气体燃料外，还是重要的化工原料。工业上甲烷主要来源于天然气、焦炉气、石油裂解气等。实验室用无水醋酸钠和碱石灰共热制得：

天然气 蕴藏在地层深处的可燃性气体。主要成分是甲烷，根据不同的地质条件，还含有不同数量的乙烷、丙烷、丁烷等，并含有二氧化碳、氮、氢、硫化氢、氦等气体；天然气一般分三类：甲烷含量高，约占 80～90%较难液化的一类，称为干气或贫气；甲烷含量约占 60～70%，还有较多的乙烷、丙烷、丁烷等，较易液化的一类，称为湿气或富气；与石油共生的天然气， 主要成分是甲烷，乙烷，丙烷和丁烷，称为油田气或石油气。天然气是一种重要的能源，主要用做城市煤气和工业燃料。天然气也是重要的化工原料， 主要用于制氮肥、甲醇、四氯化碳、二硫化碳、硝基甲烷、氢氰酸、炭黑等。有时也用于提取氦气。

沼气 沉积在池沼底部的有机物残体，在隔绝空气的条件下，由于嫌气性微生物的作用所形成的可燃性气体。沼气是多种气体的混合气，主要成分是 CH4，约占 50～70%，还有 CO2、N2、H2、H2S、NH3 等。沼气是一种生物能， 在农村利用农业废弃有机物（如秸秆、杂草）、人畜粪便、污水、垃圾等原料，在建造的沼气池内，经过沤化（发酵）生产沼气。沼气含可燃性 CH4 ， 可作煤气使用，热值约为 19.6～29.4MJ/m3①，还可以使用沼气点灯照明。产量大的沼气，经过净化脱 CO2、H2S 后可作动力燃料。经发酵后排出的料液可用于饲料和浸种；沉渣中氮、磷、钾含量较高可作肥料。

酒精 学名乙醇，化学式为 C2H5OH。酒精是无色透明易挥发的液体，有醇香、辛辣味，熔点-117.3℃、沸点 78.5℃、密度 0.7893 克/厘米 3（20℃）， 易溶于水及许多有机溶剂。工业酒精含乙醇约为 95%（体积），如与新烧制的生石灰混合，加热蒸馏能得到含乙醇 99.5%以上的无水酒精。各种饮料酒中都含有酒精，饮酒能醉人，饮用过量会引起中毒。酒精与水的体积百分率商业上常用“度”表示。酒精能燃烧，完全燃烧生成 CO2 和 H2O，并放出热量， 酒精蒸气与空气能形成爆炸混合物。

① m 是 106 的符号。

C₂H₅OH+3O₂ 2CO₂+3H₂O

工业上生产酒精的方法有两类：一类是用含淀粉的农产品（谷物、薯类等） 为原料，用发酵法酿酒，制得的酒有芬芳醇香味，饮料用酒常用此法；另一类是用从石油裂解气中提取的乙烯（C2H4）为原料，在一定条件下与水化合制成酒精：

该法原料充足、成本低廉、节约粮食、发展很快。占总产量约 50%左右的酒精，用做有机溶剂，广泛用于医药、涂料、油脂、化妆品等方面。酒精可作内燃机和实验室的燃料。75%酒精（体积%，卫生酒精）有强杀菌作风，用做消毒剂。经过精制的酒精，可制造饮料。酒精也是重要的化工原料。如制醋酸、乙醚、乙酸乙酯等。

甲醇 化学式为 CH3OH。最早从木材干馏得到故又称木醇或木精。甲醇是无色有酒精气味易挥发的液体。熔点-93.9℃、沸点 64.7℃、密度 0.7914 克/厘米 3（20℃）、能溶于水和许多有机溶剂。甲醇有毒，误饮 5～10 毫升能双目失明，大量饮用会导致死亡。禁酒的国家，把甲醇掺入酒精中成变性酒精，使其不能饮用。甲醇易燃，其蒸气与空气能形成爆炸混合物，甲醇完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气，同时放出热量：

2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O

工业上用一氧化碳和氢气的混合气（合成气）在一定的条件下制备甲醇：

甲醇可用做溶剂和燃料，也是一种化工原料，主要用于生产甲醛（HCHO）：

醋酸 学名乙酸，化学式为 CH3COOH。醋酸是无色、有刺激性酸味的液体，熔点 16.6℃、沸点 117.87℃、密度为 1.0492 克/厘米 3（20℃）。纯醋酸在 16.6℃以下能结合成冰状固体，又称冰醋酸。醋酸易溶于水及许多有机溶剂。醋酸有强烈的腐蚀性，它的水溶液有弱酸性，能跟许多活泼金属、碱性氧化物、碱等反应生成醋酸盐。某些醋酸盐如醋酸锰、醋酸铝可用做染色工业的媒染剂。工业上生产醋酸有两类方法：一类是以粮食或酒为原料，用发酵法酿醋，食用醋常用此法。食用醋除含 3～6%的醋酸，还含有其它有机酸、蛋白质等。另一类是用石油裂解气提取的乙烯（C2H4）或丁烷（C4H10 ） 为原料，在一定条件下氧化成醋酸。醋酸是重要的有机化工原料，用于生产醋酸纤维、喷漆溶剂、香料、染料、医药等。

肥皂 通常指能溶于水的高级脂肪酸的钠盐或钾盐。肥皂是用精炼过的

油脂（除去油脂中的杂质）跟烧碱溶液经皂化反应而成；也可用高级脂肪酸跟苛性碱（或 Na2CO3、K2CO3）经中和反应制成。为了增加去污效果及适应各种洗涤需要，还加入多种填料，如松香、水玻璃、陶土、香精、着色剂、消毒剂、漂白剂等。肥皂主要用做民用或工业用的洗涤剂，它在软水中有良好的去污作用，但在硬水中洗涤效果很差，在酸性介质中会完全失去洗涤能力。常用洗涤剂 具有去污能力的物质称为洗涤剂。常用洗涤剂包括肥皂和合成

洗涤剂。洗涤剂的作用主要是改变水的表面活性、降低水的表面张力，洗涤剂与衣物上的污垢发生亲合作用，使污垢能从衣物上分离出来。可简单表示为：

织物·污垢+洗涤剂→织物+污垢·洗涤剂

（脏的衣服） （脏的洗涤剂）

常用洗涤剂的主要成分是表面活性剂。如肥皂中的高级脂肪酸钠、家用洗衣粉中的烷基苯磺酸钠等。合成洗涤剂中的表面活性剂，多数是用石油化工产品为原料制成，再配以各种助剂（如三磷酸钠、硅酸钠、碳酸钠、硫酸钠等） 和填料（如增白剂、酶化剂、颜料、香料等），即可得到商品合成洗涤剂。合成洗涤剂的去污作用不受硬水的影响，有的还适用于含盐或酸的水溶液。

糖 食用糖和糖制品的统称。如白糖、冰糖、酥糖、花生糖等。食用糖的种类很多，有蔗糖、葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖等。一般所说的糖是指的蔗糖。蔗糖是人类重要的食物之一，给人体提供热量。每千克蔗糖含热量约为 18 千焦（kJ）。甘蔗和甜菜中含蔗糖量很高（甘蔗约 12～18%，甜菜约15～20%）。工业上用甘蔗或甜菜为原料，经过提汁（甘蔗一般用压榨机压出糖汁，甜菜一般用水溶取蔗糖）、清净（除去非糖分杂质）、蒸发、结晶、分蜜（利用离心力把糖膏中的晶体与母液分离）、干燥等工序制出食糖。由于加工的粗细程度和方法不同，可得到粗糖、精糖、赤砂糖（表面带糖蜜呈棕红色纯度较低的糖，俗称红糖）、白砂糖、绵白糖、冰糖等多种产品。

脂肪 甘油和脂肪酸所构成的酯。是生物体内储存能量的一种物质，在代谢过程中提供的热量比糖类和蛋白质约高一倍。是食用油的主要成分。如牛油、猪油、奶油等。脂肪在常温下是固体，受热后逐渐软化变成液体，比水轻，难溶于水，易溶于汽油、乙醚、苯等有机溶剂。脂肪除供食用外，工业上用做制造肥皂、脂肪酸和甘油的原料。

蛋白质 由多种氨基酸结合而成的有机高分子化合物。是主要的生命基础物质之一，它广泛地存在于生物体内。动物的皮、肉、血、乳、毛、鬃、蹄、角；植物的各种器官：酶、激素、病毒等主要成分都是蛋白质。许多蛋白质在加热、受紫外线照射或与酸、碱、重金属盐（如铅盐、铜盐、汞盐） 等化学试剂作用时，性质会发生变化，使蛋白质的溶解度降低而凝结、失去它原有的生理功能。例如，高温消毒灭菌、人误服重金属盐中毒。蛋白质是人和动物的重要营养物质。在工业上利用动物的毛和蚕丝作纺织原料，利用动物皮鞣制革，利用动物胶制感光片，利用牛奶提取的酪素制酪素塑料等。蛋白质的结构很复杂，1965 年 9 月中国科学家从氨基酸人工合成具有生理活性的蛋白质——结晶牛胰岛素。

塑料 一类可塑性材料。由合成树脂加入（或不加）各种添加物（如稳定剂、增塑剂、抗氧剂、润滑剂、填充剂等）经过成型加工处理得到的各种材料和制品。合成树脂外观似天然树脂，是由石油化工产品制成的有机高分子化合物。塑料根据受热后性能变化可分为热塑性和热固性两类。前者在受热软化后能反复塑制，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等；后者受热后不能软化，不能反复塑制，如酚醛树脂、脲醛树脂等。塑料有许多独特的优点，应用很广：①质轻、强度高，可代替木材、水泥、砖瓦作建筑材料。

②绝缘性好，可作电线、电缆等绝缘材料。③耐化学腐蚀，可制作化工设备。

④耐磨性强，有消声减震作用，可代替金属制造轴承和齿轮，能在无润滑剂的条件下高速运转。⑤易加工成型、易着色，采用不同的原料和不同的加工

方法，可制得具有坚韧、刚硬、柔软、轻盈、透明等性质的各种制品，广泛用于日常生活、包装材料和农用薄膜等。还可以制成管材、板材、棒材和各种零配件。

橡胶 高弹性的有机高分子化合物（分子量从几万到几十万）。分为天然橡胶与合成橡胶两大类。天然橡胶是从橡胶树割取的胶乳，经过加工制得。合成橡胶是用石油、天然气等原料，经过化学加工制得。常见的有丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。未经硫化处理的生橡胶受热变软、遇冷变硬，易变形、易磨损、容易老化（受外界条件影响龟裂或发粘变性），经过与硫磺共热的硫化处理，改变橡胶的部分结构，增加了强度和韧性制成硫化橡胶（俗称熟橡胶），改进了生橡胶的许多性能。橡胶除具有高弹性外，还有电绝缘、不透水、不透气等性质，广泛地用以制造轮胎、运输带、胶鞋、胶管等橡胶制品。

纤维 纺织纤维的简称。分天然纤维与化学纤维两大类。天然纤维中的棉、麻等来自植物，主要成分是纤维素；蚕丝、羊毛等来自动物，主要成分是蛋白质。化学纤维又分为人造纤维与合成纤维两类。人造纤维是以天然的棉、麻、毛、丝等原料，经过化学处理和机械加工制得的化学纤维，如人造棉、人造丝、粘胶纤维、丝蛋白纤维等。人造纤维一般具有与天然纤维相似的性能，如吸湿性、透气性与染色性好，手感柔软、富有光泽等。可以纯纺也可以跟天然纤维或合成纤维混纺，是重要的纺织材料。合成纤维是以化工产品为原料，用人工方法合成的线型高分子化合物，经纺丝成型等处理而制得的化学纤维。品种很多，常见的有 40 多种，如锦纶、涤纶、维纶、腈纶、氯纶、丙纶等。与天然纤维相比，合成纤维的生产不受自然条件的限制，产品有结实、轻盈、易洗快干、弹性好、不怕虫蛀等优点。不同品种的合成纤维还具有某些特性。如腈纶保暖性好、手感如羊毛；涤纶挺括不易起褶等。合成纤维可以纯纺，也可以与其它纺织纤维混纺用做衣料和装饰布。由于合成纤维还有耐磨、不易吸水、耐酸碱腐蚀、电绝缘等特性，工业上用来制作轮胎的帘子线、渔网、绳索、运输带、滤布、潜水服等。

煤 亦称煤炭。是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。煤除了主要含有碳元素外，还含有少量的硫、磷、氢、氮、氧等元素，以及无机矿物质（主要含硅、铝、钙、铁等元素）。煤是由多种结构的有机物和少量种类不同的矿物质组成的复杂混合物。煤除了直接用做燃料外，还可以进行化学加工使煤得到综合利用。煤经过干馏能生产出焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气。焦炭是质坚多孔的灰黑色固体，主要用于冶金、制电石、作燃料。煤焦油是黑褐色粘稠的液体，其中含有 400 多种化合物，经过分馏能分离出苯、甲苯、二甲苯、酚、萘等，这些有机物是染料、医药、香料、农药、炸药、塑料、合成纤维、合成橡胶等的重要原料，分馏后剩下的沥青可用做筑路材料和电极。粗氨水含氨和铵盐， 可用做氮肥。焦炉气含有氢气、甲烷、一氧化碳、乙烯等气体，可供城市民用煤气和高温工业炉的燃料，也可用做合成氨等化工原料。在能源中，煤炭的储藏量最丰富，已有 80 多个国家探明有煤炭资源，中国的煤炭资源在世界居于前列，仅次于美国和原苏联。

石油 亦称原油。从油井开采出来的原油一般是棕褐色或暗绿色的粘稠油状液体，常与天然气并存。石油是由古代海洋或湖泊中的生物，在地下经过地球化学的演变而形成的。石油中主要元素为碳和氢，碳占 83～87%、氢

占 11～14%，还有少量的硫、氮、氧等元素以及微量的镍、钒、铁、铜等金属元素。石油不但是重要的能源，也是重要的有机合成（指从简单物质通过化学反应制备较复杂有机物的过程）的基本原料。石油是复杂的混合物，经过分馏可以分离出汽油、煤油、柴油、润滑油、凡士林、石蜡、石油沥青、石油焦等。汽油、煤油、柴油用做汽车、飞机、拖拉机、坦克、军舰、轮船的燃料；润滑油、凡士林用做机械上的润滑剂、防锈剂等；石蜡用于制蜡烛、蜡纸、绝缘材料等；石油沥青用于铺路、建筑材料、防腐涂剂等；石油焦用于制电极、生产金刚砂（主要成分 SiC）等。原料油在一定条件下经过化学加工（如裂化、裂解、重整），可以得到高质量的汽油和裂解气体等，从中分离出乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙炔等重要的有机物，利用这些有机物能合成纤维、橡胶、塑料以及化肥、农药等产品。

能源 能量资源的简称。指可以从中取得能量，以转变为人们所需要的热、光、动力、电力等的自然资源。主要包括：（1）矿物燃料，如煤炭、石油、天然气等。这类能源都是由古代生物经过漫长的地质年代形成的。（2） 可再生能源，如水力、风力、潮汐、波浪、柴草等。这类能源一面供利用， 一面不断自然发生。（3）核能，即原子能，指原子核发生裂变或聚变时释放出的能量。这类能源目前主要利用它发电。（4）太阳辐射能，直接利用太阳能可种植作物、杀灭霉菌等。这类能源是人类赖以生存的重要能源。（5）地热，即蕴藏于地球内部的热能。这类能源目前广泛应用的是地下热水和蒸气。

1. 生物能源，指利用动植物产生的有机废物，经微生物或化学作用而产生的沼气、醇类等燃料。能源又有一次能源、二次能源之分。例如，由燃料、水力、核能等经过两次能量转化成为电力，即属于二次能源。

煤炭和石油是当代主要能源，但可供开采使用的储藏量有限，由于大量消耗，日趋减少，在其它能源未能大量取代之前，经济发展受到威胁，形成世界性能源危机。充分利用可再生能源，发展新能源以代替部分煤炭和石油， 辅以节能措施，是解决能源需求不断增长的必由之路。

有机化合物的应用 有机化合物形态各异，种类繁多，到 1990 年为止， 已知的有机物有一千余万种，它们广泛应用于国民经济、人民生活的各个方面。如最简单的有机物甲烷是很好的气体燃料，更是重要的化工原料，以它为原料而得到的一系列化工产品有着广泛的用途：甲烷的氯代物可用做溶剂、有机硅树脂原料、冷冻剂、麻醉剂等，其中的四氯化碳还是常用的萃取剂、干洗剂，并适用于扑灭油火和电源附近的火灾；甲烷的氧化产物甲醛的40%水溶液，即福尔马林被用做医药和农业上的消毒剂，甲酸用做纺织、印染工业中的酸洗还原剂以及制革工业中的乳酸凝聚剂和消毒防腐剂；甲烷的热解产物炭黑可用做橡胶填料、油墨、颜料、吸附剂等；甲烷的硝化产物硝基甲烷可用做火箭的燃料。乙炔燃烧时产生高温，氧炔焰的温度高达 3200℃， 可用于切割和焊接金属。乙烯除用于化工原料，还是植物生长调节剂，可用做果实催熟剂等。石蜡可用于制蜡烛、蜡笔、蜡纸、复写纸，还可用于电器元件绝缘。沥青广泛用于筑路、房屋建筑、水利工程、管道防腐以及电缆绝缘等。汽油、煤油、柴油主要用于工业、交通运输和生活中的燃料。苯及其衍生物广泛用于生产合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、医药、染料、香料等。萘可用于杀菌、防蛀、驱虫，是卫生球的成分①。乙醇可用做燃料和消毒、

① 萘丸（卫生球）对人体有害，衣物防蛀已禁用。宜用樟脑作防虫剂和驱虫剂。

防腐剂，也是酒的主要成分。乙酸是食醋的主要成分（含 6～8%），还用于生产醋酸纤维、维纶、喷漆溶剂、香料、染料、医药、农药等。草酸可用于除去铁锈和蓝墨水痕迹。丙三醇即甘油常用做化妆品及皮革、烟草、食品、纺织品的吸湿剂和滋润剂。硝化甘油有扩张冠状动脉的作用，可用于治疗心绞痛。食品和饮料的味道、颜色、添加剂、营养物质等都是有机物，用的牙膏、肥皂、洗涤剂、纸墨笔等文具、服装鞋帽等都与有机物有关。总之，有机化合物用途甚广，日常生活中衣食住行都离不开有机物。

高分子化合物的用途 高分子化合物是分子量大的化合物，也称高聚物。如纤维素、蛋白质、蚕丝、橡胶、淀粉等天然高分子化合物，以及以高聚物为基础的合成材料，如各种塑料，合成橡胶，合成纤维、涂料与粘接剂等。高分子化合物与人类的物质生活密不可分。人的肌体中有 20%以上是高分子化合物（各解剖部位含有大量高分子），与生命构造有很大关系的酶、遗传因子或染色体等也都是高分子。人的各种衣着，可以说全部是由高分子物质制成的，布绸呢绒、毛线皮革无一不是高分子材料。人们所食用的粮食、肉类、蛋类以及蔬菜等，都含有大量的高分子物质，它们是人体所需要的营养成分。据悉，现已有人开始制造人造肉的研究。人们的住所也使用了许多高分子材料，如建筑房屋用的木材、油毡、涂料、粘接剂，装饰房屋用的壁纸、地板革等都是。汽车的轮胎、座椅、玻璃、路面上的交通设施也用了许多高分子材料。我们日常生活中用的牙刷、塑料碗盆、医疗用的药物、科研上用的试剂、农业上用的薄膜、以及工业用的大量电器零件、各种把手、叶轮、风扇叶片、高压密封圈、垫片、电缆包层等许多物品的制造都要使用高分子材料。随着科技的发展，功能高分子（如高分子半导体、感光树脂、电解质高分子等）和仿生高分子（如模拟酶和固定酶等）的研制开发，使得高分子化合物更加深入到国防工业、尖端科技等领域。高分子材料已经广泛应用于人类生活的各个方面，有人认为已占到人类所用各种材料的一半以上。

铁的物理性质 纯净的铁是光亮的银白色金属，它的密度为 7.86 克/ 厘米 3（20℃），熔点为 1535℃，沸点为 2750℃。按金属的分类，铁属高熔、沸点的重金属，是黑色金属之一。通常用的铁一般都含有碳和其它元素，所以常常带有颜色且熔点显著降低。铁有延展性和导热性，可用于机械加工。铁也能导电，但不及铜、铝的导电性强，故通常不用做导线。纯铁的磁化和去磁化都很快，常用于制发电机和电动机的铁芯。正是由于铁具有可塑性、硬度大、铁磁性等工程技术上所要求的许多优良性能，使它成为应用最广泛、用量最多的金属。

铁的化学性质 铁 Fe，原子序数 26，原子量 55.847。铁有多种同素异形体，如α铁、β铁、γ铁、б铁等。铁是比较活泼的金属，在金属活动顺序表里排在氢的前面。常温时，铁在干燥的空气里不易与氧、硫、氯等非金属单质起反应，在高温时，则剧烈反应。铁在氧气中燃烧，生成 Fe3O4，赤热的铁和水蒸气起反应也生成 Fe3O4。铁易溶于稀的无机酸和浓盐酸中，生成二价铁盐，并放出氢气。在常温下遇浓硫酸或浓硝酸时，表面生成一层氧化物保护膜，使铁“钝化”，故可用铁制品盛装浓硫酸或浓硝酸。铁是一变价元素，常见价态为+2 和+3。铁与硫、硫酸铜溶液、盐酸、稀硫酸等反应时失去两个电子，成为+2 价。与 Cl2、Br2、硝酸及热浓硫酸反应，则被氧化成 Fe3+。

铁与氧气或水蒸气反应生成的 Fe O ，可以看成是 FeO·Fe O ①，其中有 1/3 的 Fe 为+2 价，另 2/3 为+3 价。铁的+3 价化合物较为稳定。

钢 含碳量 0.03～2%的铁碳合金。钢坚硬，有韧性、弹性，可以锻打、

压延，也可以铸造。钢的分类方法很多，根据冶炼方法可分为平炉钢、电炉钢、转炉钢和坩埚钢，根据用途可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。若按化学成分分类，钢可以分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢即普通钢，它所含的碳、硅、锰、硫、磷等比生铁要少得多。碳素钢的性质与含碳量有关， 含碳量越多的硬度越大，含碳量越低的韧性越强。工业上一般把含碳量低于0.3%的叫低碳钢；含碳量在 0.3～O.6%之间的叫中碳钢；含碳量在 0.6%以上的叫高碳钢。低碳钢和中碳钢用来制造机器零件、管子等；高碳钢用来制造刀具、量具和冲压模具等。合金钢也叫特种钢，是含有一定量的合金元素的钢，常用的合金元素有硅、锰、铬、镍、钨、钼、钒、钛、锆、铝、铜、铌、硼等。由于所加入的合金元素不同，使钢具有不同的性能和用途。例如，钨钢、锰钢硬度很大，可制金属加工工具、拖拉机履带和车轴等；锰硅钢韧性特别强，可以制造弹簧片、弹簧圈；钼钢能抗高温，可以制造飞机的曲轴、特别硬的工具等；钨铬钢的硬度大，韧性很强，可以做机床刀具和模具；镍铬钢抗蚀性强，不易氧化，也叫不锈钢，可以制造化工生产上用的耐酸塔以及医疗器械、日常用具等。

生铁 一般指含碳量在 2～4.3%的铁的合金。又称铸铁。生铁里除含碳外，还含有硅、锰及少量的硫、磷等，它可铸不可锻。根据生铁里碳存在形态的不同，又可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。炼钢生铁里的碳主要以碳化铁的形态存在，其断面呈白色，通常又叫白口铁。这种生铁性能坚硬而脆，一般都用做炼钢的原料。铸造生铁中的碳以片状的石墨形态存在，它的断口为灰色，通常又叫灰口铁。由于石墨质软，且有润滑作用，因而铸造生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能。但它的抗拉强度不够，故不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造各种机床床座、铁管等。球墨铸铁里的碳以球形石墨的形态存在，其机械性能远胜于灰口铁而接近于钢，它具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能，有一定的弹性，广泛用于制造曲轴、齿轮、活塞等高级铸件以及多种机械零件。此外还有含硅、锰、镍或其它元素量特别高的生铁，叫合金生铁，如硅铁、锰铁等，常用做炼钢的原料。在炼钢时加入某些合金生铁，可以改善钢的性能。

钢铁的生锈 普通钢铁制品在潮湿的空气中，渐渐变色，并在表面生成一种红褐色的物质，这种现象叫做钢铁的生锈。其实质是铁和空气中的氧气、水蒸气等起作用，生成铁的多种氧化物的水合物。铁锈的成分比较复杂，通常简略用 Fe2O3·xH2O 表示。铁锈是一种松脆多孔的物质，它不能保护里层的铁不被锈蚀，因此时间久了，钢铁制品就可能锈蚀成一堆无用的废品。尤其严重的是，钢铁在含有酸气、氯气的水蒸气中，或接触电解质溶液时，锈蚀得特别快。据统计，每年世界上都有几千万吨钢铁变成了铁锈，而钢铁制品遭破坏而引起的停工减产、产品质量下降、环境污染、危害人体健康，甚至造成严重事故的损失是无法估量的。因此，钢铁防锈具有重要的经济意义和社会意义。

钢铁防锈 既然钢铁生绣是由于铁跟周围物质发生化学反应所引起

① 近代测试表明，实际是铁的混合价态化合物，化学式应为 FeⅡFeⅢ[FeⅢO4]。

的，那么，钢铁的防锈也必须从钢铁和周围物质两方面来考虑。生产上常用的一些防锈方法有：（1）覆盖保护层：即在钢铁表面覆盖致密的保护层，使之和周围物质隔离开。如在铁制品表面涂上一层油漆、沥青、塑料、搪瓷等非金属材料。短期的防腐可涂上机油、凡士林、石蜡等。例如船身、车厢、水桶等常涂油漆，汽车外壳常喷漆，枪炮、机器常涂机油，脸盆等日用品常涂搪瓷等。还可以用电镀、热镀、喷镀的方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。这些金属都能因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止水和空气对钢铁的腐蚀。例如，常用的白铁皮就是在薄钢板的表面镀上一层锌，做罐头用的马口铁就是在铁上镀一层耐有机酸而无毒的锡，自行车钢圈就是电镀一层既耐腐蚀又耐磨的铬或镍。还可以用化学方法使钢铁表面生成一层致密的氧化膜。例如，工业上常借一些溶液（亚硝酸钠和浓碱）的氧化作用，在枪械、自行车车链、刀片、机器零件等钢铁制品的表面上形成一层致密的墨色的四氧化三铁薄膜。（2）改变钢铁的内部组织结构：炼钢时加入某些合金元素，从根本上改变普通钢铁的内部结构， 起到抗蚀作用。例如把铬、镍等加入碳素钢里制成不锈钢。此外，利用热处理或渗铬、渗铝、渗氮等来改变钢铁的内部组织，或使金属产生一层抗蚀性能很强的表面。（3）改善腐蚀环境，即加入少量缓蚀剂来防止腐蚀。例如用亚硫酸钠除去水中的氧，可防止锅炉腐蚀。（4）电化学保护法，即根据电化学原理而采用的方法。此法常用于海水或河道中钢铁设备的保护。除了采取各种防锈措施外，在钢铁制品的保管中还应保持环境干燥、清洁，保护其防护层或包装不受损坏等。

金属元素和人体健康的关系 据科学家测定，人体中含有多种金属元素，按其含量的不同，分成两种。在人体中含量超过百万分之五十（50ppm） 的属于常量金属元素，如钙、钾、钠、镁等。而含量在百万分之五十以下的， 属于微量金属元素，如铁、锌、锰、铜、钼、铬、钒、钴、镍、锡、钛、锶、锂等。有的元素含量甚微，可是对人体健康却有大作用。如果身体里某元素含量低于标准，可引起疾病，甚至死亡。钙是人体中含量最多的金属元素， 约占成人体重的 1.5～2%，其中99%的钙存在于骨骼和牙齿中，1%存在于血液中。钙参与骨骼和牙齿的形成并钙化，还能促进维生素 B1 的吸收，使脂肪分解酶被激活①，参与凝血和肌肉的收缩过程。婴幼儿缺少钙，常发生软骨病和佝偻病。成人体中含有 21～28 克镁，存在于骨骼、肌肉和软组织中。镁是细胞中几百万种生化反应的催比剂。钠和钾的化合物是人体重要的电解质，对于保持细胞和血液之间的电平衡、化学平衡起着重要作用。钠存在于细胞外， 钾在细胞内。对高血压患者，应注意“低盐”，或用氯化钾代替。至于肾脏病患者，这两种盐都必须限制。铁在人体中的含量为百万分之四十，是人体血红蛋白，肌红蛋白皮细胞色素的主要成分，它的主要功能是参加氧和二氧化碳的运输。人长期慢性失血、铁摄入量不足或吸收障碍，可患缺铁性贫血。人体中平均含锌总量为 2 克。锌是一百多种酶的合成成分之一，对蛋白质合成以及新陈代谢起重要作用，所以儿童缺锌会影响生长和发育。另外锌含量低还与听力减退有关。但是锌也不能摄入过多，高剂量的锌可造成铜的缺乏， 还可引起缺铁性贫血。一般成人体内含铜 0.l～0.2 克，它是许多酶的组成部分，并对人体新陈代谢的调节起重要作用。缺铜还会引起脱发症。铅和铅的

① 酶，音 méi ，是生物体内的一种有机物，由蛋白质组成，它的功能是加速有机体内进行的化学变化。

化合物都有毒，它能抑制血红蛋白的合成，致使卟吩代谢发生障碍①，引起中毒。铬元素对人体有两面性。低价态的铬，能参与糖和脂肪类物质的代谢作用，并促进人体的发育成长。缺少低价铬，胰岛素的作用很快下降，严重时可患糖尿病。而高价态的铬可以干扰很多重要酶的活性，破坏肝、肾的重要功能，严重的引起癌症。镉、汞等金属对人体有毒。

盐酸 氯化氢气体的水溶液，又称氢氯酸。纯净的浓盐酸无色、有刺激性酸味。工业品的浓盐酸因含杂质而显黄色。实验室常用浓盐酸的密度为

1.19 克/厘米 3，质量百分比浓度约为 38%。盐酸是挥发性酸，故装有浓盐酸的试剂瓶应用玻璃塞塞紧放于阴凉处。盐酸能够导电，在稀溶液中几乎完全电离为氢离子和氯离子，是重要的一元强酸。盐酸具有酸的通性，它跟硝酸银溶液反应生成不溶于稀硝酸的氯比银凝乳状白色沉淀，此反应可用于检验盐酸或氯离子。盐酸有腐蚀性，3 体积浓盐酸和 1 体积浓硝酸混合而成的王水，腐蚀性极强，能溶解金、铂等贵金属。盐酸是重要的工业原料之一，广泛应用于化学、石油、冶金、印染、医药等工业部门。人的胃液里含～0.5% 的盐酸，它能促进食物消化和杀死各种病菌。当胃酸过多时，可服少量的碳酸氢钠、氧化镁或氢氧化铝凝胶来中和。

硫酸 三氧化硫溶于水即为硫酸，它是一种重要的活泼的二元强酸。纯品为无色粘稠的油状液体，工业品因含杂质而呈黄、棕等色。实验室常用浓硫酸的浓度是 98.3%，密度为 1.84 克/厘米 3，熔点 10.49℃，沸点 338℃， 不易挥发。加热时由于分解为水和三氧化硫而发烟。浓硫酸溶于水放出大量热。稀释时，必须把浓硫酸慢慢倒入水中，并不断搅拌。切不可将水注入浓硫酸，以防浓硫酸猛烈飞溅而引起事故。浓硫酸有强烈的吸水作用，是很好的干燥剂，久存的浓硫酸因吸收空气中的水分而降低浓度，浓硫酸可将许多有机化合物脱水，对动植物组织有很强的破坏作用，有很强的腐蚀性。浓硫酸是氧化性酸，常温下可使铁、铝等金属钝化而不与之作用，故可用铁或铝制容器贮存浓硫酸。但在受热的条件下，浓硫酸可氧化绝大多数金属和非金属，如与铜反应生成硫酸铜和二氧化硫，与碳作用生成二氧化碳和二氧化硫。稀硫酸具有酸的通性，实验室常用稀硫酸与锌反应来制备氢气，它与氯化钡反应生成不溶于硝酸的白色硫酸钡沉淀，可用于检验硫酸或硫酸根离子的存在。硫酸是重要的基本化工产品之一，其产量常用来衡量一个国家的化工生产能力。硫酸广泛用于肥料工业、石油、冶金、制造炸药、农药、合成染料等部门。还可用硫酸来制取各种挥发性酸。硫酸还是化学实验室里的常用试剂。

硝酸 五氧化二氮溶于水即得硝酸。纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的油状液体，熔点为-42℃，沸点为 86℃，密度为 1.5027 克/厘米 3，它能以任意比例溶解于水。当溶有二氧化氮时，即得发烟硝酸。发烟硝酸为红褐色液体，在空气中猛烈发烟并吸收水分。实验室常用浓硝酸的浓度约 68%， 密度为 1.41 克/厘米 3。硝酸受热或见光就会分解放出二氧化氮（使硝酸带有微黄色），所以须把它盛在棕色瓶中，贮放于冷暗处。硝酸是重要的一元强酸，具有酸的通性。硝酸有很强的氧化性，与金属反应时一般不生成氢气。浓硝酸的氧化性比稀硝酸的氧化性强。铝、铁、铬等金属在浓硝酸中钝化， 所以可用铝槽车装运浓硝酸。浓硝酸和浓盐酸的混合物（体积比 1:3）叫做

① 卟吩，音 pōfēn。一种含碳、氢、氮的复杂的有机物。

王水，氧化能力更强，能使不溶于硝酸的金、铂等贵金属溶解。硝酸还能使许多非金属及某些有机物氧化。硝酸腐蚀性很强，溅在皮肤上引起疼痛并产生黄色斑点，使用时应小心。实验室里用硝酸钠跟浓硫酸共同加热来制取硝酸。硝酸是一种重要的化工原料，广泛用于制造化肥、炸药、染料、塑料、硝酸盐等许多化学产品。硝酸也是常用的化学试剂。

氢氧化钠 化学式 NaOH，是常见的、重要的碱；式量 40.00，密度2.130 克/厘米 3。熔点 318.4℃，沸点 1390℃，纯的无水氢氧化钠为白色半透明， 结晶状固体。氢氧化钠极易溶于水，溶解度随温度的升高而增大，溶解时能放出大量的热。它的水溶液有涩味和滑腻感，溶液呈强碱性，具备碱的一切通性。氢氧化钠还易溶于乙醇、甘油，但不溶于乙醚、丙酮、液氨。固体氢氧化钠溶解或浓溶液稀释时会放出热量，与无机酸反应生成相应的盐类；能从水溶液中沉淀金属离子成为氢氧化物；能使油脂发生皂化反应①，生成相应的有机酸的钠盐和醇，这是去除织物上的油污的原理。

氢氧化钠的用途十分广泛，在化学实验中，除了用做试剂以外，由于它有很强的吸水性，还可用做碱性干燥剂。在工业上，氢氧化钠通常称为烧碱， 俗称又叫火碱或苛性钠。这是因为较浓的氢氧化钠溶液，溅到皮肤上会腐蚀表皮，造成烧伤，大量接触烧碱时应佩带防护用具。工作服或工作帽应用棉布或适当的合成材料制作。接触片状或粒状烧碱时，工作场所应有通风装置， 室内空气中最大允许浓度为 2 毫克/米 3。碱液触及皮肤，可用 5～10%硫酸镁溶液清洗，如溅入眼睛里，应立即用大量硼酸水溶液清洗。烧碱在国民经济中有广泛应用，许多工业部门都需要烧碱。使用烧碱最多的部门是化学药品的制造，其次是造纸、炼铝、炼钨、人造丝、人造棉和肥皂制造业。另外， 在生产染料、塑料、药剂及有机中间体，旧橡胶的再生，制金属钠、水的电解以及无机盐生产中，制取硼砂、铬盐、锰酸盐、磷酸盐等，也要使用大量的烧碱。

在保存固体氢氧化钠时要注意把试剂瓶口封严，以防止暴露在空气中吸收水和二氧化碳。烧碱可通过电解食盐溶液，或通过碳酸钠与石灰乳反应获得。

氢氧化钙 化学式 Ca(OH)2，式量 74.09，俗名熟石灰或消石灰，白色粉末，密度 2.24 克/厘米 3，在 580℃时失去水。微溶于水，具有很强的腐蚀性和吸湿性，对皮肤、织物等有腐蚀作用。它的澄清水溶液叫做石灰水，放在空气中能吸收二氧化碳，生成碳酸钙。二氧化碳同样可使澄清的石灰水溶液变浑浊，这也是实验室中检验二氧化碳气体生成的方法。氢氧化钙也能溶于酸、氯化铵等溶液中，氢氧化钙可用于制糖、医药和化学工业等方面，如制漂白粉、硬水软化剂、消毒剂、制酸剂、收敛剂等。用氢氧化钙和水组成的石灰乳可用来粉刷墙壁和保护树木等。

氯化钠（食盐） 化学式 NaCl，式量 58.44，食盐的主要成分，白色立方晶体或细小的晶体粉末，密度 2.165 克/厘米 3（25℃），熔点 801℃， 沸点 1413℃，味咸。溶于水，显中性，易溶于甘油，但难溶于乙醇，易潮解。自然界中有海盐、池盐、井盐、岩盐。含有气体的岩盐，叫鸣盐。我国西北盐湖所特产的直径为 3～4 厘米的珠状盐粒叫珍珠盐。将自然界中得到的常含氯化钙、氯化镁等杂质的粗盐溶于水，加入石灰水、碳酸钠，除去沉淀，蒸

① 皂化，动植物油脂与碱作用生成肥皂和甘油的反应。

发后得精盐。氯化钠无论在工业生产、医学及日常生活中都发挥着重要的作用。通过电解饱和食盐水的方法可用来制取氯气、氢气和氢氧化钠，还可用来制盐酸、金属钠等，以及供盐析肥皂和鞣制皮革等。高度精制后的氯化钠可用于制造生理盐水，可用于失钠、失水和失血等情况的临床治疗及生理实验。氯化钠可用于食品调味和腌制鱼肉蔬菜则是人所共知的。

碳酸钠（纯碱） 化学式为 Na2CO3，俗名纯碱，又称苏打、碱灰，一种重要的化工基本原料，纯碱工业的主产品。通常为白色粉末，高温下易分解， 易溶于水，水溶液呈碱性。纯碱在潮湿的空气里会潮解，慢慢吸收二氧化碳和水，部分变为碳酸氢钠，所以包装要严，否则会吸潮结块，碳酸钠与水生成 Na2CO3·10H2O，Na2CO3·7H2O，Na2CO3·H2O 三种水合物，其中 Na2CO3·10H2O最为稳定，且溶于水的溶解热非常小。多应用于照相行业，其商品名称为碳氧。Na2CO3·10H2O 又称晶碱，以前，晶碱常用于家庭洗涤和洗羊毛，故又称“洗濯碱”①。过去，我国民间习惯使用既能洗衣又能发面的“块碱”，那是用纯碱加大量水搅拌制成的（另加有一些小苏打（NaHCO3），其含水量在 50% 以上。碳酸钠溶于水时呈吸热反应，在空气中易风化。Na2CO3·7H2O 不稳定， 仅在 32.5～36℃范围内才能从碳酸钠饱和溶液中析出。碳酸钠是弱酸强碱盐。用化学方法制出的 Na2CO3 比天然碱纯净，人们因此称它为“纯碱”。

纯碱的用途很广，一般都是利用它的碱性。它可用于制造玻璃，如平板玻璃、瓶玻璃、光学玻璃和高级器皿；还可利用脂肪酸与纯碱的反应制肥皂； 在硬水的软化、石油和油类的精制、冶金工业中脱除硫和磷、选矿、以及铜、铅、镍、锡、铀、铝等金属的制备、化学工业中制取钠盐、金属碳酸盐、漂白剂、填料、洗涤剂、催化剂及染料等均要用到它，在陶瓷工业中制取耐火材料和釉也要用到纯碱。

纯碱是一种重要的大吨位的化工原料。纯碱生产有索尔维法①，侯氏制碱法②和天然碱加工法等，所用原料因加工方法不同而异。主要原料为原盐（包括海盐、池盐、矿盐及地下卤水）、天然碱、石灰石、氨等。中国主要纯碱厂有大连化工公司碱厂，天津碱厂，青岛碱厂，自贡鸿鹤化工总厂，湖北省化工厂。

五水硫酸铜（胆矾） 化学式 CuSO4·5H2O，式量 249.68，俗名胆矾， 蓝色晶体，具有光泽，玻璃状，密度 2.284 克/厘米 3，于 110℃失去 4 分子H2O，于 150℃失去 5 分子 H2O。五水硫酸铜可溶于水。在空气中风化后，变为白色无水 CuSO4，性脆，无臭，味涩，有毒！根据

CuSO4·5H2O CuSO4+5H2O

蓝色白色可用在实验室中测定某些试剂是否含水，也可用无水 CuSO4 做脱水剂。硫酸铜可用做中药，具有催吐、祛腐、解毒的功用，也用做木材防腐剂、媒染剂、杀菌剂、杀虫剂、颜料、电镀液、染发剂、雕刻剂。如配制电解法精炼铜和电镀铜的电解液，跟石灰乳混合可以配成波尔多液，用做防治植物病虫害的农药，制造绿色颜料。用热的浓硫酸溶解铜屑，或在有充足

① 洗濯碱中的“濯”，读 zhuó。

① 索尔维（E.Solvay，1838—1992）比利时国工业化学家。

② 我国著名化学家侯德榜（1890—1974）发明的联合制碱法。参看本系列学习词典的《高中化学学习词典》。

空气供给的条件下，用热的稀硫酸来溶解废铜可以制得。

化学肥料 简称化肥。用化学和（或）物理方法人工制成的含有一种或几种农作物生长需要的营养元素的肥料。作物生长所需要的常量营养元素有碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫。微量营养元素有硼、铜、铁、锰、钼、锌、氯等。土壤中的常量营养元素氮、磷、钾通常不能满足作物生长的需求，需要施用含氮、磷、钾的化肥来补足。而微量营养元素中除氯在土壤中不缺外，另外几种营养元素则需施用微量元素肥料。化肥一般多是无机化合物，仅尿素[CO(NH2)2]是有机化合物。凡只含一种可标明含量的营养元素的化肥称为单元肥料，如氮肥、磷肥、钾肥等。凡含有氮、磷、钾三种营养元素中的两种或两种以上且可标明其含量的化肥称为复合肥料或混合肥料。品位是化肥质量的主要指标。它是指化肥产品中有效营养元素或其氧化物的含量百分率。

氮肥 含有作物营养元素氮的化肥。元素氮对作物生长起着非常重要的作用，它是植物体内氨基酸的组成部分、是构成蛋白质的成分，也是植物进行光合作用起决定作用的叶绿素的组成部分。氮还能帮助作物分殖。施用氮肥不仅能提高农产品的产量，还能提高农产品的质量。常见氮肥及其主要成分和性质如下表所示：

氨水和无水氨属液态氮肥，其它属固态氮肥。氨水是一种廉价的速效肥料，施入土壤后，作物能很快吸收，不会残留有害物质，不影响土壤的结构和性质。但由于氨水易分解、挥发，放出氨气，因此在运输、贮存时，应把氨水密封在容器里，或在氨水表面覆盖一层矿物油，放在阴凉的地方。由于氨水对多种金属有腐蚀作用，还应将其放在耐腐蚀的容器里，如橡皮袋、陶瓷坛或内涂沥青的铁桶等。施用时必须稀释，深施到土层中，再用土盖覆， 或灌溉时使氨水随水流入田地里。还应注意，对于含有 NH4+的氮肥，都不能跟石灰、草木灰等碱性物质混合，否则会影响肥效。因为铵盐能同碱反应， 放出氨气。

氮肥生产的主要原料是合成氨，少量来自煤气工业和其它工业回收的副产氨。因此，氮肥生产一般需要与合成氨生产配套进行。

磷肥 以磷矿为原料生产的含有作物营养元素磷的化肥。磷在植物体内是细胞原生质的组分，对细胞的生长和增殖起重要作用；磷还参与植物生命过程的光合作用，糖和淀粉的利用和能量的传递过程。磷肥还能促进植物苗

期根系的生长，使植物提早成熟。植物在结果时，磷大量转移到籽粒中，使得籽粒饱满。最早的磷肥是过磷酸钙，现已逐渐被磷酸铵和重过磷酸钙等高浓度磷肥取代。磷肥的有效组分的品位以五氧化二磷的百分含量表示。磷肥主要品种及其主要成分和性质如下表所示：

近代产量最大的磷肥品种是磷酸铵类肥料，它们是既含营养元素磷，又含营养元素氮的复合肥料。

钾肥含有作物营养元素钾的一种化肥。由于钾元素在植物体内以游离钾离子形式存在，它有促进碳水化合物和氮的代谢、控制和调节各种矿物营养元素的活性、活化各种酶的活动、控制养分和水的输送、保持细胞的内压、防止植物枯萎的功效。施用钾肥能促进作物茁壮生长，茎秆粗硬，增强对病虫害和倒伏的抵抗能力，并能促进糖分和淀粉的生成。目前主要的钾肥品种是用天然钾盐矿经富集精制加工而制得的氯化钾，占钾肥产量的 90%以上； 其次是硫酸钾和无水钾镁矾（K2SO4·2MgSO4），占 8～10%，少量是水泥生产中回收的窑灰钾肥。其主要成分是 K2SO4·K2CO3，硅酸钾等。钾肥的有效成分以氧化钾的百分含量表示。农用氯化钾含 K2O55～62%、硫酸钾含 K2O48～ 52%。氯化钾主要是由钾石盐矿以下面三种方法富集：①浮选法；②溶解结晶法；③重液分离法。硫酸钾主要是用可溶性硫酸盐钾矿为原料。工业上常用的碳酸钾的制备有电解法和离子交换法。农业上从各种植物壳，如棉籽壳、茶子壳、桐子壳、葵花籽壳燃烧生成的草木灰（其主要成分是 K2CO3 和少量钙、镁、磷的化合物），也可得到钾肥。但应注意，由于 K2CO3 溶于 H2O，因此堆放草木灰要防止雨淋，避免肥价的流失；窑灰钾肥和草木灰都含有K2CO3，而具碱性，注意不可和铵态氮肥混合使用。

农药 用于防治农业上各种有害生物，和调节农作物生长发育的一类精细化工产品。农药按来源分类有生物源农药和化学合成农药。后者又分为无机农药和有机农药。农药产品按用途又可分为杀虫剂、杀菌剂、除草剂、杀螨剂、杀线虫剂、杀鼠剂、植物生长调节剂等许多门类。如无机农药波尔多液是一种杀菌剂，有机农药乐果、敌百虫都是杀虫剂。每种农药原药，即农药有效成分，都是工业纯度的、有特定化学结构的化合物。农药在田间实际使用时，药效常受到制剂质量，施药方法，有害生物的种群和生长阶段、危害方式与程度，作物栽培管理情况，田间环境条件（气温、湿度、风雨、土壤性质）等诸多因素的影响。因此必须根据具体情况来选择农药的种类和施用的剂量及方法。使用农药在生物灾害的防治中起着非常大的作用。估计每年全世界由各种生物灾害（虫害、病害、草害等）造成的损失，约占农业潜在产量的 35%。一般使用农药可提高农业产量的 10～20%以上。据联合国粮食及农业组织（FAO）估计，在发展中国家如果不使用杀虫剂、棉花将减产 50%。农药在卫生保健，预防传染病，建筑物的保护，城市和庭园的绿化，交通沿线或工业场地等许多领域都有着广泛的用途。农药还可用来杀蚊蝇、蟑螂、家鼠，防虫、防霉、防腐、防蚁，除草、灭病等。

一种农药长期使用，由于目标有害生物产生了抗药性，药效会减退。因此，在同一地区应轮换使用多种农药来避免或延缓抗药性的发展。

农药虽然对人类有许多益处，但由于农药施用后，分布在农作物上和土壤表层并通过风吹雨淋灌溉等转移到大气和水中。大多数农药可在较短时间内通过化学或生物途径分解成无毒物质，但有些农药如滴滴涕、六六六等有机氯杀虫剂，性质稳定，不易降解，残留时期长，可能造成环境污染。残留的农药可通过收获的农产品直接被摄入人体；也可由生态系统中食物链的传递和富集，间接地最后进入人体。使用农药必须遵循农药使用的管理法规。黑火药 黑火药是由硝酸钾、硫黄和炭等组成的混合火药。它的成分配

比从古到今变化不大，一般配比为硝酸钾 75%；炭 15%；硫黄 10%。黑火药三种组分燃烧时的反应如下（按 KNO3 74.8%，C 13.4%，S 11.8%的配比）：

20KNO3+10S+30C→6K2CO3+K2SO4+3K2S3+14CO2+10CO+10N2

黑火药的化学反应是以爆燃或爆炸形式出现的。

由于黑火药具有易被火焰、火花点燃，燃烧时又产生许多灼热的固体颗粒，而易于点燃其它火药的特点，在军事上广泛用做火药装药的点火药和传火药，可用于照明弹、信号弹、燃烧弹和烟幕弹的抛射装药。民用制爆竹、礼花、导火索、猎枪发射器以及某些矿山的爆破作业等。

明矾 又称白矾、钾矾、钾铝矾、钾明矾。是含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐。化学式 KAl(SO4)2·12H2O，式量 474.39，无色立方，单斜或六方晶体，有玻璃光泽，密度 1.757 克/厘米 3，熔点 92.5℃。64.5℃时失去 9

分子结晶水，200℃时失去 12 分子结晶水，溶于水，不溶于乙醇。明矾性味酸涩，寒，有毒。故有抗菌作用、收敛作用等，可用做中药。明矾还可用于制备铝盐、发酵粉、油漆、鞣料、澄清剂、媒染剂、造纸、防水剂等。明矾净水是过去民间经常采用的方法，它的原理是明矾在水中可以电离出两种金属离子：

KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42-

而 Al3+很容易水解，生成胶状的氢氧化铝 Al(OH)3：

Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+

氢氧化铝胶体的吸附能力很强，可以吸附水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清。所以，明矾是一种较好的净水剂。

明矾可由明矾石经煅烧、萃取，结晶而制得。我国产地有浙江平阳，福建福鼎等。