2.自來水的凈化
? ? ? ? 水是生命之源，我們都離不開水。自然界的江河湖海中有大量的水，但是不能直接喝。因為有很多的雜質，比如泥沙、各種細菌、各種有顏色、有氣味的物質，各種可溶性物質等等。
? ? ? ? 那么你喝的干凈的自來水是怎么得到的呢？首先，從大自然中取水，加一些蓄凝劑，可以用明礬，它就會和水中的雜質一起沉淀下來了。這一步叫做沉淀，在反應沉淀池中進行。下一步是把沉淀物和液體分離，在過濾池中進行，雜質泥沙被除去。下面就進入了活性炭吸附池，用活性炭除去水中有顏色有氣味的物質，因為活性炭具有吸附性。現在就是無色無味的澄清液體了。下面要投藥消毒，用氯氣除去水中的細菌和病毒等微生物，然后才能輸送到各家各戶。
? ? ? ? 回顧一下這個復雜的過程，自來水的凈化需要經過沉淀、過濾、吸附、消毒幾個階段。
3.過濾
? ? ? ? 前面我們講到了自來水凈化的時候需要過濾。 在化學實驗室中，過濾是分離液體和不溶性固體的常用方法。
? ? ? ? 我們需要用到帶鐵圈的鐵架臺、燒杯、漏斗、玻璃棒還有濾紙。把一張濾紙對折再對折，從這里打開就成了圓錐形。這邊兒有一層，這邊兒有三層。把它放入圓錐形的漏斗中。注意濾紙邊緣要低于漏斗邊緣，用水潤濕，再用玻璃棒壓平濾紙，盡量不要留氣泡，使濾紙緊貼漏斗，把它固定在這里。漏斗下端要緊靠這個燒杯內壁去一根玻璃棒下端緊靠在三層濾紙這邊兒。將燒杯出口緊靠玻璃棒，使混合液體沿玻璃棒留下進入漏斗。這個過程叫做引流。漏斗中的液面要始終低于濾紙邊緣，這樣下面接收到的就是成精的溶液了。
? ? ? ? 我們來回顧一下這個實驗中一些關鍵的地方，首先，濾紙緊貼漏斗，如果中間留有氣泡的話，過濾速度會變慢。其次，濾紙邊緣低于漏斗邊緣，如果高的話，液體容易流出來，液面低于濾紙邊緣。如果高出濾紙，液體就會從濾紙和漏斗的縫隙流下去，從而失去過濾的效果。還有燒杯要靠緊玻璃棒，防止液體撒出來，玻璃棒要靠三層，濾紙靠在這邊兒容易戳破，那就又白干了。漏斗下端要緊靠燒杯內壁，這是為了防止液體飛濺。總結一下就是一天二低三靠以及玻璃棒的作用是引流。
4.硬水和軟水
? ? ? 小瘦子從水龍頭里接了一杯水，這是超市買的純凈水，取兩支試管，分別加入等量的自來水和純凈水，然后加入幾滴肥皂水震蕩一下。這邊泡沫很少，有很多浮渣。這邊產生了豐富的泡沫，這是怎么回事呢？我們已經知道，自來水廠經過沉淀、過濾、吸附等過程，除去了水中的大部分雜質，但是它能除掉的都是難溶的雜質。還有一部分雜質可溶于水。以上步驟對他們來說是無效的。所以我們得到的自來水中都含有較多可溶性的鈣、鎂化合物，這些浮渣就是鈣鎂化合物。我們將這種水稱作硬水水。反之，不含或者含有較少可溶性鈣、鎂化合物的水就叫做軟水。比如純凈水。
? ? ? 區分硬水和軟水的方法就是加入肥皂水，產生浮渣的是硬水，產生豐富泡沫的是軟水，它變成它稱作硬水的軟化。在生活中煮沸就可以了，在實驗室可以進行蒸餾，蒸餾得的水就可以認為是純凈的水了。來總結一下，這是硬水，這是軟水，會區分，會軟化硬水就可以了。
5.氫氣的性質與檢驗
? ? ? ? ? 這是一個充滿氫氣的大氣球呀，飛了，果然很輕。氫氣是密度最小的氣體，這是一瓶氫氣，它沒有顏色，沒有氣味兒，放在水槽里液面不上升，說明氫氣難溶于水。這些都是氫氣的物理性質。
? ? ? ? 下面來看看氫氣的化學性質。這個裝置在產生氫氣，點燃氫氣可以燃燒發出淡藍色火焰，在火焰上方罩一個干燥的冷燒杯，燒杯壁有無色液滴生成，同時能感覺到熱。氫氣和氧氣在點燃的條件下反應生成的無色液滴就是水。氫氣和空氣的混合氣體點燃可能發生爆炸，所以點燃氫氣之前一定要檢驗它的純度，這個操作叫做驗純。怎么做呢？演示一下，用小試管收集一管氫氣，用拇指堵住試管口，靠近火焰，松開拇指，如果聽到尖銳的爆鳴聲，說明氫氣不純。再收集一管，重復上面的操作。如果聽到聲音很小，說明氫氣比較純凈。總結一下，氫氣是密度最小的氣體，無色無味，難溶于水，氫氣可以燃燒生成水，點燃氫氣前需要驗純。
6.水的組成實驗——電解水實驗
很久很久以前，人們都以為水是一種元素。今天我們用這套裝置來研究水的組成。首先打開兩個活塞，從這里加氫氧化鈉的稀溶液，這是為了增強水的導電性。水面上升到這里后，關閉活塞，接通電源，兩邊都產生氣泡。過了一段時間，關閉電源，把帶火星的木條放在正極，發現木條復燃，說明正極產生的氧氣。正極有時候也是陽極，陽極出氧氣很好記吧。負極產生的氣體可以燃燒，發出淡藍色的火焰，說明負極產生的是氫氣。觀察一下負極產生的氣體大約是正極的兩倍比是2:1，這就是水H2O，氫氣是兩倍。可能你會覺得氫氣看上去比氧氣的兩倍要多一點兒，這是因為氧氣在水中的溶解比氫氣多。電解水實驗生成了氫氣和氧氣，其中負極產生氫氣，正極產生氧氣。這個實驗說明水并不是由一種元素，而是由氫氧兩種元素組成的。總結一下，水在通電的時候會發生分解，產生氫氣和氧氣，說明水由氫氧兩種元素組成。
7. 純凈物的分類——單質，化合物，氧化物
? ? ? ? 前面我們已經將物質分成了純凈物和混合物。像氮氣、氧氣、水、氯化鈉這種組成單一的是純凈物。空氣、鹽水這種包含多種物質的是混合物。那純凈物還可以再分嗎？氮氣和氧氣這種由同種元素組成的純凈物叫做單質。而水、氯化鈉這種由不同種元素組成的純凈物叫做化合物。如果一個化合物只有兩種元素組成，而且一種是氧元素，就叫做氧化物。比如水屬于既是化合物又是氧化物，類似的還有二氧化碳、二氧化硫等等。
? ? ? ? 那你看這樣的說法對不對？只含有同種元素的物質一定是單質對嗎？不對，比如金剛石和石墨。混合物都是含碳元素，但它是混合物。注意，單質是含有同種元素的純凈物。再來一個看圖，這個代表一類原子，這代表另一類原子。變個魔術，隨機組合一下，變成三副組。哪個單質，哪個是化合物呢？先看第一個，這是一組，這是一組，它倆相同，所以這組是個純凈物。每組有兩類不同原子，對了，是化合物。第二個這倆是一類，這倆是一類，兩種物質，所以是混合物。第三個他們倆都一樣，而且是一類原子，屬于純凈物中的單質。來總結一下，純凈物分為單質和化合物兩種，它只含有一種元素。它有多種元素。
8.化學式的意義
? ? ? ? 這是一杯水。以前我們用這個漢字來表示這種物質，現在可以用這樣一個符號來表示它。這里有元素符號，有數字，這樣用元素符號和數字的組合，表示物質組成的式子，叫做化學式。
? ? ? ? 是不是所有物質都可以用化學式來表示呢？物質包括純凈物和混合物，混合物的組成不確定，所以它是沒有化學式的，只有純凈物才有化學式，而且只有一個化學式。
? ? ? ? 和漢字相比有什么好處呢？比如說我們中國人把水寫成這樣，其他國家的人都有各自的寫法，交流起來就不是很方便。但是H2O大家就都認識了，因為元素符號和阿拉伯數字是世界通用的。我們之前研究過的物質都有化學式，這是氧氣、氫氣、二氧化碳、氯化氫、高錳酸鉀等等，我們不用這些來表示它們，而用這個來表示，主要因為化學式包含的信息量遠遠多于中文名稱的。我們還是來看看這個H2O，它包含幾層含義呢？首先它表示水這種物質，其次它能表示水這種物質是由氫氧兩種元素組成的，以上是宏觀含義。在微觀方面，它可以表示一個水分子，還可以表示一個水分子由兩個氫原子和一個氧原子構成。看到了嗎？宏觀說組成，微觀說構成這么簡單的符號竟然能表達四方面的含義，是不是很方便呢？而水只能表示物質，所以從今往后我們就用化學式來表示物質了。
9.化學式的讀寫
? ? ? ? 今天我們來學習化學式的寫法。之前我們將物質分成了有化學式的物質和沒有化學式的物質兩類。哦不，是純凈物和混合物。其中只有純凈物是有化學式的。我們還學過純凈物可以分成單質和化合物。單質是由同種元素組成的，所以它的化學式中只有一種元素符號：
√要么是這種形式，就是元素符號，數字一省略。這種情況呢，包括稀有氣體，比如就可以寫成He，Ne。金屬單質，比如鐵、銅。固態非金屬單質，比如磷、硫是這種形式。
√元素符號加上數字。這種情況呢是氣態非金屬單質，比如氮氣，N2，氧氣，O2、臭氧O3。這就是三種物質的寫法。
? ? ? ? 這些物質直接寫元素符號，這些物質是元素符號加數字。下面來看一下化合物，它包括兩種或兩種以上元素。我們先來看這種情況，如果是金屬和非金屬組成的化合物，那么金屬寫在前面，非金屬寫在后面。比如氯化鈉，鈉在前氯在后，先讀的后寫，后讀的先寫，再比如二氧化錳。如果是兩種非金屬，在初中化學主要是非金屬氧化物，比如二氧化碳、五氧化二磷，看到了嗎？氧寫在后面，讀的時候同樣是反過來的。五氧化二磷。
10.化合價
? ? ? ? 化學式中的這些數字是如何確定的呢？要說清楚這個，我們得引入一個新的概念，化合價。化合價表示原子間相互化合的數量關系，可以幫助我們確定這些數字。比如，這里氫的化合價一般正一，氧是負二，氮是正四，鈉是正一，而氯是負一。在水中，氫和氧的化合價代數和就等于正1×2+負2=0。二氧化碳中正4+負2×2=0。那這個呢？只有一加負一還是零。其實這是一個普遍規律。在化合物中各元素的化合價值代數和為零，那單質呢？單質的化合價就是零化合價。
? ? ? 那是怎么來的？這是鈉原子，它失去一個電子，帶一個單位正電荷，化合價就是正一。這是氯原子，它得到一個電子，帶一個單位負電荷，化合價就是負一。他們倆結合的時候，必須是1:1，才能保證氯化鈉是中性。一般來說，金屬的化合價是正的，而非金屬的是負的，并且在化合物中正負化合價的代數和等于零。氧的離子是帶兩個單位負電荷的，所以化合價是負二，這個表示負二價的氧元素。這兩種寫法是不一樣的。離子符號在右上角，而化合價標在正上方。這個二表示負電荷的個數，所以在負號前面，這個負二是一個數字，所以二在后面。這是氫離子，帶一個單位正電荷，一可以省略，氫的化合價是正一，這個一不能省略，你可別搞混了。
? ? ? 總結一下，化合價有正有負寫在元素的正上方。在化合物中各元素化合價的代數和為零。知道了這些，再記住常見元素的化合價，你就可以自己寫化學式了。
11.化合價的應用
? ? ? 在上個視頻中，我們學習化合價，在化合物中正負化合價代數和為零。今天來說一下化合價的應用。
√? 首先利用化合價可以確定化學式。鐵的氧化物怎么寫呢？那就是鐵和氧兩種元素組成的，這個是金屬，寫在左邊兒，這個是非金屬，寫右邊兒，下面就該確定數字了。氧的化合價是負二，鐵的化合價有正二和正三兩種。我們先來看這個正二和負二，為了使化合價代數和為零，那1:1就可以了。再來看看正三價的正三和負二，怎么才能總和為零呢？首先就三和二的最小公倍數等于六，那鐵的個數就是6÷2=3，看有什么規律。其實就是交叉了一下。
? ? ? 一般我們把正二價的鐵叫做亞鐵，所以這個叫做氧化亞鐵中三價的這個才叫氧化鐵。如果已知是三氧化二鐵，根據氧是負二，我們就可以求出鐵是正三。也就是根據化學式，我們還可以求出特定元素的化合價，利用的就是正負化合價代數和為零。
? ? ? ? 比如再看這幾個已知，氫是正一，氧是負二，計算氮元素的化合價，這里三個氫，氮就是負三；這個是單質，化合價為零；這個一氧化碳，氮正二；這個二氧化氮，氮就正四，看到了嗎？同一種元素可以表現出不同的化合價。我們再來兩個復雜點兒的，這是高錳酸鉀，其中鉀是正一，氧是負二，錳元素的化合價設為x正，1+x加負2×4=0。X等于正七，這個是錳酸鉀；錳元素的化合價設為y，正1×2+y加負2×4=0，y等于正六。
? ? ? 以上就是化合價的應用。
√? 已知化合價寫化學式，要記住正價在前，負價在后，交叉一下系數就出來了。
√? 已知化學式求化合價要記住，訣竅就是利用正負化合價，代數和為零。
12.原子團
? ? ? ? 前面我們已經學習的單質以及兩種元素構成的化合物的寫法，那兩種以上的怎么辦？比如abc，那我們就可以用捆綁的方法把b和c看成一個整體，就又轉化成兩個元素的問題了。這這這，這也太野蠻了吧。有什么依據嗎？我們發現有些原子總是作為一個整體去構成物質，或者參加化學反應，這些小團體我們叫做原子團。
? ? ? ? 下面來認識一下常見的原子團。
? ? ? ? 首先出場的是由一個碳原子和三個氧原子構成的碳酸根，叫做CO3，其中碳的化合價是正四，氧是負2，+4×1+負2×3等于負二。怎么不是零呢？我們之前說的是在化合物中正負化合價代數和為零。可見原子團不是物質，碳酸根的化合價是負二，它自己只能形成負二價的陰離子，必須和正價組合才能構成物質。比如碳酸根加鈣，正價在前，負價在后，交叉一下，這是二，這也是二，怎么看上去好像有32秒？原子團是一個整體，要用符號括起來，二寫在外面。那鈣這里要不要加括號呢？這就不需要了，只有原子團才有可能加括號。化學式中要最簡整數比，那就都是一了一省略不寫。再看這里原子團個數為一的時候就不需要括號了。這個物質讀碳酸鈣，假如換一個正一價鈉，怎么寫呢？正前負后，正一負二就需要兩個，這個讀作碳酸鈉。如果換成氫，正一負二寫成這樣，這個就不是碳酸氫了，這個叫碳酸。
? ? ? ? 下面向我們走來的是一個硫原子和四個氧原子，構成了硫酸根，寫作SO4。硫是正六價，氧是負二價，所以硫酸根整體的化合價是負二價，可以形成負二價的硫酸根離子。硫酸根和正二價的鈣可以結合成硫酸鈣；和正一價鈉可以結合成硫酸鈉；和氫結合形成的這個叫硫酸。
? ? ? 現在登場的是由一個氮原子和三個氧原子構成的硝酸根，叫做NO3。氮是正五價，氧還是負二價，所以硝酸根整體是負一價，可以形成負一價。硝酸根離子和正二價鈣結合的時候需要兩個硝酸根，它是個整體，加括號二寫在這里，這個叫硝酸鈣；和鈉結合成硝酸鈉；和氫結合這個叫硝酸。
? ? ? 上面大步走來的是一個氧原子和一個氫原子，這個原子團叫氫氧根，叫做OH。這個氧是負二價，氫是正一價，氫氧根整體是負一價，形成離子是負一價。氫氧根離子和正二價的鈣結合的時候寫成這樣，叫做氫氧化鈣。和鈉結合成氫氧化鈉。
? ? ? 前面幾個都是負價的原子團，也有正價的。這個是由一個氮原子和四個氫原子組成的，叫銨根，寫作NH4。氮是負三價，氫是正一價，整體是正一價，形成的銨根離子是陽離子，需要和陰離子結合。比如負一價氯與銨根結合，銨根寫在前面，氯在后，這個叫做氯化銨。負二價硫離子和銨根結合就是硫化銨。它還可以和上面這些負價的原子團結合，比如正一價的氨根和負一價的硝酸根，這個就可以讀作硝酸銨。銨根和負二價硫酸根結合的時候是2:1，叫做硫酸銨。
? ? ? ? 總結一下，原子團是作為整體構成物質的，初中階段你要掌握這些原子團，知道它們的化合價就能確定化學式了。
13.化學符號及周邊數字的意義
? ? ? ? 我們之前學過的元素、原子、離子、化學式和化合價這么多的2，是不是有點兒暈吶？現在就讓我們來梳理一下這些2的意義。
2H：這個寫的元素符號前面表示氫原子的個數為2。
H?：這個在化學式的下角標表示每個氫氣分子中氫原子的個數為2。
2H?O：這里有兩個2，要分別來說。里面這個表示每個水分子中氫原子的個數為2，外面這個表示水分子的個數為2。
Mg2?：這個在右上角表示鎂離子帶的正電荷數是2。
Fe2?：那這個呢鐵離子帶的正電荷數是2嗎？錯了，這正二價的鐵叫亞鐵，Fe3?這個才是鐵離子，2Fe3?那這個2呢鐵離子個數是2。
2O2?：這里又有兩個2，還是要分開說。他表示氧離子的個數是2，它就和外面沒有關系了，表示的是每個氧離子的負電荷數是2。
（Mg……）這個寫在頭頂上的表示鎂元素的化合價是正二，這個表示氧化鎂中鎂元素的化合價是二。
? ? ? ? 總結一下，寫在前面的就是表示個數。頭頂上表示化合價，右上角的是離子帶的電荷數，右下角的是一個分子中原子個數。這滿滿的都是2的世界，你會2了嗎？
14.化學方程式的配平方法
自從學了化學方程式，再也不用寫那么多漢字了，但是難就難在把這些系數都配出來。今天我們就來介紹幾種化學方程式的配平方法。
√? 首先是觀察法，江湖上俗稱瞪眼法，此法的核心奧義就是瞪著它，瞪一會兒就配出來了。比如舉一個例子，鎂條燃燒生成氧化鎂，兩邊都是一個鎂，這邊兒兩個氧，這邊兒只有一個，那就給它配個2，現在鎂又不對了，好說好說給他也配個2，檢查一下左邊兒右邊兒都是兩個鎂，兩個氧，把這條線連上搞定。瞪眼瞪出來的數量關系，這個主要針對比較簡單的方程式。
? ? ? ? 再來舉個例子，瞪一下從一氧化碳到二氧化碳多了什么？顯然多了氧啊，那多的氧是從哪里來的？氧化鐵給的。一氧化碳說我要氧，氧化鐵說拿去拿去全給你。一氧化碳說我只要一個，氧化鐵說那你們三個一起，一人一個。所以三個一氧化碳拿走了氧化鐵的三個氧變成三個二氧化碳，一氧化碳配三，氧化鐵配一，二氧化碳配三，就剩下它了。顯然要配二。好了，這就叫觀察法，可以解決大部分問題，如果實在瞪不出來，沒關系，我們還有辦法。
√? 第二招，最小公倍數法。此法來自上古奇書《質量守恒》中的一句，反應前后各元素原子個數不變。看這個紅磷燃燒生成五氧化二磷，左邊兒兩個氧，右邊兒五個氧。反應前后氧原子的個數要相等，那就求二和五的最小公倍數十，左邊10÷2=5，右邊10÷5=2。這樣兩邊氧就平了。現在右邊有四個磷，給左邊兒配個四，平了。你可能想問為什么求氧的最小公倍數不是求磷的呢？我們來試一下，左邊一個，右邊兩個最小公倍數是二，那左邊兒配二，右邊兒配一，現在磷平了。氧左邊兩個，右邊兒五個，跟左邊兒配5/2。但是化學方程式的系數不能是分數，所以同時乘以二配出來的結果和剛才是一樣的，但是多了一步。所以用這一招的時候有個訣竅，盡量尋找角標比較大的元素來求最小公倍數。
? ? ? ? 再來看這個高錳酸鉀分解，求誰的最小公倍數呢。氧所有物質里面都有，根本沒法兒求，錳也出現了，三個物質里面不好求，那就剩下鉀了。這邊兒有兩個，這邊兒只有一個最小公倍數，就是二。好的，給它配二，給他配一，再看看錳這邊兒兩個，這邊兒也是兩個。再看看氧，這邊兒八個，這邊四個加兩個，再加兩個，剛好八個贏了，是不是很簡單？
? ? ? 所以找最小公倍數還有一個竅門兒，就是前兩邊兒都只出現一次的元素，現在你已經入門兒了。
? ? ? 我們再來看這個，先瞪眼，瞪不出來最小公倍數，也不知道該求誰的。這個是最復雜的。里面碳氫氧三種元素都有，那就直接把它的系數設成一，根據碳的個數配出二氧化碳是一，再根據氫的個數配，出水是二。現在就剩下氧氣了。右邊2+2=4個氧，左邊這里有一個，那就還需要三個，一個氧氣中有兩個氧，所以配3/2，最后兩邊同時擴大兩倍。大功告成。
? ? ? ? 這就是第三招，叫做設一法，做法就是選取最復雜的那個設成一，再根據它和其他的都配出來。我們再看一個，找出這個最復雜的設成一，這邊兒兩個碳，二氧化碳配二，氫有5+1=6個，水配三，硫有一個二氧化硫配一。這邊兒氧有4+3再加2=9個，這邊兒配9/2。兩邊同時乘2搞定了。
? ? ? ? 總結一下，化學方程式的配平有三招，瞪眼法，瞪著瞪著就平了。最小公倍數法朝兩邊都出現一次，并且角標比較大的元素成最小公倍數。設一法，把最復雜的物質設成一。少年，你可以下山了，遇到不同的問題，記得選用合適的方法，既能逢兇化吉。
15.有關相對分子質量的計算
? ? ? ? 我們之前學習了相對原子質量，氫是一，氧是16，把它們組合一下得到水，它的質量就應該是把它們都加起來。如果我們把兩個一和一個16加起來等于18，這個我們叫做相對分子質量。就是把化學式中各個原子的相對原子質量加起來，相對原子質量的單位是一。相對分子質量也是一。下面來算一下，這個這里有兩個氮、四個氫和三個氧。相對分子質量就是14×2+1×4再加上16×3=80，我們還可以算出這個分子中各個元素的質量比，那就把每個元素的總質量分別算出來，氮是14×2=28，氫是1×4=4，氧是16×3=48。那么氮氫氧的質量比就是28:4:48，約成最簡整數比就是7:1:12下面我們還想知道氮元素的質量分數，就有氮元素的質量除以總質量乘以100%=14×2÷80等于35%。
? ? ? ? 總結一下，計算相對分子質量，就把所有原子相對原子質量加起來。根據它們還可以計算各元素質量比以及某種元素的質量分數。
