光合作用暗反应是怎样产生水

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光合作用

光合作用的定义

光合作用(Photosynthesis)是植物、藻类和某些细菌利用叶绿素，在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化为葡萄糖，并释放出氧气的生化过程。植物之所以被称为食物链的生产者，是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用，食物链的消费者可以吸收到植物所贮存的能量，效率为30%左右。对于生物界的几乎所有生物来说，这个过程是它们赖以生存的关键。而地球上的碳氧循环，光合作用是必不可少的。

Photosynthesis is the conversion of energy from the Sun to chemical energy (sugars) by green plants. The "fuel" for ecosystems is energy from the Sun. Sunlight is captured by green plants during photosynthesis and stored as chemical energy in carbohydrate molecules. The energy then passes through the ecosystem from species to species when herbivores eat plants and carnivores eat the herbivores. And these interactions form food chains.

光合作用的发现

古希腊哲学家亚里士多德认为，植物生长所需的物质全来源于土中。

荷兰人范·埃尔蒙做了盆栽柳树称重实验，得出植物的重量主要不是来自土壤而是来自水的推论。他没有认识到空气中的物质参与了有机物的形成。

1642年，比利时的范·赫尔蒙特进行柳树实验，得出结论，植物的物质积累来源于水。

1771年，英国的普里斯特利发现植物可以恢复因蜡烛燃烧而变“坏”了的空气。

1779年，荷兰的英恩豪斯证明只有植物的绿色部分在光下才能起使空气变“好”的作用。

1804年，法国的索叙尔通过定量研究进一步证实二氧化碳和水是植物生长的原料。

1845年，德国的迈尔发现植物把太阳能转化成了化学能。

光合作用不是起源于植物和海藻，而是起源于细菌

从这些进程中能够很明显地看出，无论是宿主生物体，还是共生细胞，它们都在光合作用。此“半植半兽”微生物在宿主和共生体细胞之间的快速转变可能在光合作用演化过程中起过关键作用，推动了植物和海藻的进化。虽然目前科学家还不能培养野生Hatena来完全研究清楚他的生命周期，但是这一阶段的研究可能会为搞清楚什么使得叶绿体成为细胞永久的一部分提供了一些线索。科学家认为，此生命现象导致海藻进化出一种吞噬细菌的方法，最终使海藻进化出自己的叶绿体来进行光合作用。然而，这一过程到底是怎样发生的，目前还是一个不解之谜。从此研究发现可以看出，光合作用不是起源于植物和海藻，而是最先发生在细菌中。正是因为细菌的有氧光合作用演化造成地球大气层中氧气含量的增加，从而导致复杂生命的繁衍达十亿年之久。在其他的实验中，冈本和井上教授尝试了喂给Hatena其他的海藻，想看看它是否会有同样的反应。但是，尽管它也吞噬了海藻，却没有任何改变的过程。这说明在这两者之间存在着某种特殊的关系。判断出这种关系是否是基因决定的将是科学家需要解决的下一个难题。

光合作用的基因可能同源，但演化并非是一条从简至繁的直线科学家罗伯持·布来肯细普曾在《科学》杂志上发表报告说，我们知道这个光合作用演化来自大约25亿年前的细菌，但光合作用发展史非常不好追踪，且光合微生物的多样性令人迷惑，虽然有一些线索可以将它们联系在一起，但还是不清楚它们之间的关系。为此，布来肯细普等人通过分析五种细菌的基因组来解决部分的问题。他们的结果显示，光合作用的演化并非是一条从简至繁的直线，而是不同的演化路线的合并，靠的是基因的水平转移，即从一个物种转移到另一个物种上。通过基因在不同物种间的“旅行”从而使光合作用从细菌传到了海藻，再到植物。布来肯细普写道：“我们发现这些生物的光合作用相关基因并没有相同的演化路径，这显然是水平基因转移的证据。”他们利用BLAST检验了五种细菌：蓝绿藻、绿丝菌、绿硫菌、古生菌和螺旋菌的基因，结果发现它们有188个基因相似，而且，其中还有约50个与光合作用有关。它们虽然是不同的细菌，但其光合作用系统相当雷同，他们猜测光合作用相关基因一定是同源的。但是否就是来自Hatena，还有待证实。然而，光合作用的演化过程如何？为找到此答案，布来肯细普领导的研究小组利用数学方法进行亲缘关系分析，来看看这5种细菌的共同基因的演化关系，以决定出最佳的演化树，结果他们测不同的基因就得出不同的结果，一共支持15种排列方式。显然，它们有不同的演化史。他们比较了光合作用细菌的共同基因和其它已知基因组的细菌，发现只有少数同源基因堪称独特。大多数的共同基因可能对大多数细菌而言是“日常”基因。它们可能参加非光合细菌的代谢反应，然后才被收纳成为光合系统的一部分。

光合作用传统定义

植物利用阳光的能量，将二氧化碳转换成淀粉，以供植物及动物作为食物的来源。叶绿体由于是植物进行光合作用的地方，因此叶绿体可以说是阳光传递生命的媒介。

1771年，英国科学家普利斯特利做了一个有名的实验，他把一支点燃的蜡烛和一只小白鼠分别放到密闭的玻璃罩里，蜡烛不久就熄灭了，小白鼠很快也死了。

接着，他把一盆植物和一支点燃的蜡烛一同放到一个密闭的玻璃罩里，他发现植物能够长时间地活着，蜡烛也没有熄灭。

他又把一盆植物和一只小白鼠一同放到一个密闭的玻璃罩里。他发现植物和小白鼠都能够正常地活着，于是，他得出了结论：植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气。

1864年，德国的萨克斯发现光合作用产生淀粉。

1880年，德国的恩格尔曼发现叶绿体是进行光合作用的场所。

1897年，首次在教科书中称它为光合作用。

原理

植物与动物不同，它们没有消化系统，因此它们必须依靠其他的方式来进行对营养的摄取。就是所谓的自养生物。对于绿色植物来说，在阳光充足的白天，它们将利用阳光的能量来进行光合作用，以获得生长发育必需的养分。

这个过程的关键参与者是内部的叶绿体。叶绿体在阳光的作用下，把经有气孔进入叶子内部的二氧化碳和由根部吸收的水转变成为葡萄糖，同时释放氧气：

12H2O + 6CO2 + 光= C6H12O6 (葡萄糖) + 6O2↑+ 6H2O

注意：

上式中等号两边的水不能抵消，虽然在化学上式子显得很特别。原因是左边的水，是植物吸收所得，而且用于制造氧气和提供电子和氢离子。而右边的水分子的氧原子则是来自二氧化碳。为了更清楚地表达这一原料产物起始过程，人们更习惯在等号左右两边都写上水分子，或者在右边的水分子右上角打上星号。

光反应和暗反应

光合作用可分为光反应和暗反应两个步骤

光反应

场所：叶绿体内基粒片层膜

影响因素：光强度，水分供给

植物光合作用的两个吸收峰

叶绿素a,b的吸收峰过程：叶绿体膜上的两套光合作用系统：光合作用系统一和光合作用系统二，（光合作用系统一比光合作用系统二要原始，但电子传递先在光合系统二开始）在光照的情况下，分别吸收680nm和700nm波长的光子，作为能量，将从水分子光解光程中得到电子不断传递，最后传递给辅酶NADP。而水光解所得的氢离子则因为顺浓度差通过类囊体膜上的蛋白质复合体从类囊体内向外移动到基质，势能降低，其间的势能用于合成ATP，以供暗反应所用。而此时势能已降低的氢离子则被氢载体NADP带走。一分子NADP可携带两个氢离子。这个NADPH+H离子则在暗反应里面充当还原剂的作用。

意义：1：光解水，产生氧气。2：将光能转变成化学能，产生ATP，为暗反应提供能量。3：利用水光解的产物氢离子，合成NADPH+H离子，为暗反应提供还原剂。

暗反应

实质是一系列的酶促反应

场所：叶绿体基质

影响因素：温度，二氧化碳浓度

过程：不同的植物，暗反应的过程不一样，而且叶片的解剖结构也不相同。这是植物对环境的适应的结果。暗反应可分为C3,C4和CAM三种类型。三种类型是因二氧化碳的固定这一过程的不同而划分的。

卡尔文循环

卡尔文循环（Calvin Cycle）是光合作用的暗反应的一部分。反应场所为叶绿体内的基质。循环可分为三个阶段: 羧化、还原和二磷酸核酮糖的再生。大部分植物会将吸收到的一分子二氧化碳通过一种叫二磷酸核酮糖羧化酶的作用整合到一个五碳糖分子1，5-二磷酸核酮糖（RuBP）的第二位碳原子上。此过程称为二氧化碳的固定。这一步反应的意义是，把原本并不活泼的二氧化碳分子活化，使之随后能被还原。但这种六碳化合物极不稳定，会立刻分解为两分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸。后者被在光反应中生成的NADPH+H还原，此过程需要消耗ATP。产物是3-磷酸丙糖。后来经过一系列复杂的生化反应，一个碳原子将会被用于合成葡萄糖而离开循环。剩下的五个碳原子经一些列变化，最后在生成一个1，5-二磷酸核酮糖，循环重新开始。循环运行六次，生成一分子的葡萄糖。

C3类植物

二战之后,美国加州大学贝克利分校的马尔文·卡尔文与他的同事们研究一种名叫Chlorella的藻，以确定植物在光合作用中如何固定CO2。此时C14示踪技术和双向纸层析法技术都已经成熟，卡尔文正好在实验中用上此两种技术。

他们将培养出来的藻放置在含有未标记CO2的密闭容器中,然后将C14标记的CO2注入容器,培养相当短的时间之后,将藻浸入热的乙醇中杀死细胞，使细胞中的酶变性而失效。接着他们提取到溶液里的分子。然后将提取物应用双向纸层析法分离各种化合物,再通过放射自显影分析放射性上面的斑点,并与已知化学成份进行比较。

卡尔文在实验中发现，标记有C14的CO2很快就能转变成有机物。在几秒钟之内,层析纸上就出现放射性的斑点,经与一直化学物比较,斑点中的化学成份是三磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,PGA),是糖酵解的中间体。这第一个被提取到的产物是一个三碳分子, 所以将这种CO2固定途径称为C3途径,将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物。后来研究还发现, CO2固定的C3途径是一个循环过程,人们称之为C3循环。这一循环又称卡尔文循环。

C3类植物，如米和麦，二氧化碳经气孔进入叶片后，直接进入叶肉进行卡尔文循环。而C3植物的维管束鞘细胞很小，不含或含很少叶绿体，卡尔文循环不在这里发生。

C4类植物

在20世纪60年代，澳大利亚科学家哈奇和斯莱克发现玉米、甘蔗等热带绿色植物，除了和其他绿色植物一样具有卡尔文循环外，CO2首先通过一条特别的途径被固定。这条途径也被称为哈奇-斯莱克途径。

C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。在这种环境中，植物若长时间开放气孔吸收二氧化碳，会导致水分通过蒸腾作用过快的流失。所以，植物只能短时间开放气孔，二氧化碳的摄入量必然少。植物必须利用这少量的二氧化碳进行光合作用，合成自身生长所需的物质。

在C4植物叶片维管束的周围，有维管束鞘围绕，这些维管束鞘案由叶绿体，但里面并无基粒或发育不良。在这里，主要进行卡尔文循环。

其叶肉细胞中，含有独特的酶，即磷酸烯醇式丙酮酸碳氧化酶，使得二氧化碳先被一种三碳化合物--磷酸烯醇式丙酮酸同化，形成四碳化合物草酰乙酸，这也是该暗反应类型名称的由来。这草酰乙酸在转变为苹果酸盐后,进入维管束鞘，就会分解释放二氧化碳和一分子丙酮酸。二氧化碳进入卡尔文循环，后同C3进程。而丙酮酸则会被再次合成磷酸烯醇式丙酮酸,此过程消耗ATP。

该类型的优点是，二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中，因为这是卡尔文循环的场所，而维管束鞘细胞则不含叶绿体。而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内，因为C4植物的卡尔文循环是在此发生的。

景天酸代谢植物

景天酸代谢(crassulacean acid metabolism, CAM)： 如果说C4植物是空间上错开二氧化碳的固定和卡尔文循环的话，那景天酸循环就是时间上错开这两者。行使这一途径的植物，是那些有着膨大肉质叶子的植物，如凤梨。这些植物晚上开放气孔，吸收二氧化碳，同样经哈奇-斯莱克途径将CO2固定。早上的时候气孔关闭，避免水分流失过快。同时在叶肉细胞中开尔文循环开始。这些植物二氧化碳的固定效率也很高。

藻类和细菌的光合作用

真核藻类，如红藻、绿藻、褐藻等，和植物一样具有叶绿体，也能够进行产氧光合作用。光被叶绿素吸收，而很多藻类的叶绿体中还具有其它不同的色素，赋予了它们不同的颜色。

进行光合作用的细菌不具有叶绿体，而直接由细胞本身进行。属于原核生物的蓝藻（或者称“蓝细菌”）同样含有叶绿素，和叶绿体一样进行产氧光合作用。事实上，目前普遍认为叶绿体是由蓝藻进化而来的。其它光合细菌具有多种多样的色素，称作细菌叶绿素或菌绿素，但不氧化水生成氧气，而以其它物质（如硫化氢、硫或氢气）作为电子供体。不产氧光合细菌包括紫硫细菌、紫非硫细菌、绿硫细菌、绿非硫细菌和太阳杆菌等。

研究意义

研究光合作用，对农业生产，环保等领域起着基础指导的作用。知道光反应暗反应的影响因素，可以趋利避害，如建造温室，加快空气流通，以使农作物增产。人们又了解到二磷酸核酮糖羧化酶的两面性，即既催化光合作用，又会推动光呼吸，正在尝试对其进行改造，减少后者，避免有机物和能量的消耗，提高农作物的产量。

当了解到光合作用与植物呼吸的关系后，人们就可以更好的布置家居植物摆设。比如晚上就不应把植物放到室内，以避免因植物呼吸而引起室内氧气浓度降低。

设计 光合作用是绿色植物在光下把二氧化碳和水合成有机物（淀粉等），同时放出氧气的过程。本实验应用对比的方法，使学生认识：（1）绿叶能制造淀粉；（2）绿叶必须在光的作用下才能制造出淀粉。

器材 天竺葵一盆、烧杯、锥形瓶、酒精灯、三脚架、石棉网、棉絮、镊子、白瓷盘、酒精、碘酒、厚一些的黑纸、曲别针。

步骤

1.将天竺葵放在黑暗处一二天，使叶内的淀粉尽可能多地消耗掉。

2.第三天，取出放在黑暗处的天竺葵，选择几片比较大、颜色很绿的叶子，用黑纸将叶的正反面遮盖。黑纸面积约等于叶片面积的二分之一，正反面的黑纸形状要一样，并且要对正，用曲别针夹紧（如图）。夹好后，把天竺葵放在阳光下晒4～6小时。

3.上课时，采下一片经遮光处理的叶和另一片未经遮光处理的叶（为了便于区别，可使一片叶带叶柄，另一片叶不带叶柄），放在沸水中煮3分钟，破坏它们的叶肉细胞。

4.把用水煮过的叶子放在装有酒精的锥形瓶中（酒精量不超过瓶内容积的二分之一），瓶口用棉絮堵严。将锥形瓶放在盛着沸水的烧杯中，给酒精隔水加热（如图），使叶绿素溶解在酒精中。待锥形瓶中的绿叶已褪色，变成黄白色时，撤去酒精灯，取出叶片。把叶片用水冲洗后放在白瓷盘中。

5.将叶片展开铺平，用1∶10的碘酒稀释液，均匀地滴在二张叶片上。过一会儿可以观察到：受到阳光照射的叶子全部变成蓝色；经遮光处理过的叶子，它的遮光部分没变蓝，只有周围受光照射的部分变蓝。由此可以说明，绿叶能制造淀粉，绿叶只有在光的照射下才能制造出淀粉。

注意

1.碘的浓度过大时，叶片的颜色不显蓝，而显深褐色。对存放时间过久的碘酒，因酒精蒸发使碘的浓度增大，可适当多加一些水稀释。

2.酒精燃点低，一定要在烧杯中隔水加热，千万不要直接用明火加热，以免着火。

光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧的过程。我们每时每刻都在吸入光合作用释放的氧。我们每天吃的食物，也都直接或间接地来自光合作用制造的有机物。那么，光合作用是怎样发现的呢？

光合作用的发现 直到18世纪中期，人们一直以为植物体内的全部营养物质，都是从土壤中获得的，并不认为植物体能够从空气中得到什么。1771年，英国科学家普利斯特利发现，将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭；将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内，小鼠也不容易窒息而死。因此，他指出植物可以更新空气。但是，他并不知道植物更新了空气中的哪种成分，也没有发现光在这个过程中所起的关键作用。后来，经过许多科学家的实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物。1864年，德国科学家萨克斯做了这样一个实验：把绿色叶片放在暗处几小时，目的是让叶片中的营养物质消耗掉。然后把这个叶片一半曝光，另一半遮光。过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化，曝光的那一半叶片则呈深蓝色。这一实验成功地证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。1880年，德国科学家恩吉尔曼用水绵进行了光合作用的实验：把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气并且是黑暗的环境里，然后用极细的光束照射水绵。通过显微镜观察发现，好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近；如果上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则集中在叶绿体所有受光部位的周围。恩吉尔曼的实验证明：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。

光合作用的过程:1.光反应阶段 光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光能才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。光反应阶段的化学反应是在叶绿体内的类囊体上进行的。暗反应阶段 光合作用第二个阶段中的化学反应，没有光能也可以进行，这个阶段叫做暗反应阶段。暗反应阶段中的化学反应是在叶绿体内的基质中进行的。光反应阶段和暗反应阶段是一个整体，在光合作用的过程中，二者是紧密联系、缺一不可的。光合作用的重要意义 光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源。因此，光合作用对于人类和整个生物界都具有非常重要的意义。第一，制造有机物。绿色植物通过光合作用制造有机物的数量是非常巨大的。据估计，地球上的绿色植物每年大约制造四五千亿吨有机物，这远远超过了地球上每年工业产品的总产量。所以，人们把地球上的绿色植物比作庞大的“绿色工厂”。绿色植物的生存离不开自身通过光合作用制造的有机物。人类和动物的食物也都直接或间接地来自光合作用制造的有机物。 第二，转化并储存太阳能。绿色植物通过光合作用将太阳能转化成化学能，并储存在光合作用制造的有机物中。地球上几乎所有的生物，都是直接或间接利用这些能量作为生命活动的能源的。煤炭、石油、天然气等燃料中所含有的能量，归根到底都是古代的绿色植物通过光合作用储存起来的。

第三，使大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳定。据估计，全世界所有生物通过呼吸作用消耗的氧和燃烧各种燃料所消耗的氧，平均为10000 t／s(吨每秒)。以这样的消耗氧的速度计算，大气中的氧大约只需二千年就会用完。然而，这种情况并没有发生。这是因为绿色植物广泛地分布在地球上，不断地通过光合作用吸收二氧化碳和释放氧，从而使大气中的氧和二氧化碳的含量保持着相对的稳定。 第四，对生物的进化具有重要的作用。在绿色植物出现以前，地球的大气中并没有氧。只是在距今20亿至30亿年以前，绿色植物在地球上出现并逐渐占有优势以后，地球的大气中才逐渐含有氧，从而使地球上其他进行有氧呼吸的生物得以发生和发展。由于大气中的一部分氧转化成臭氧(O3)。臭氧在大气上层形成的臭氧层，能够有效地滤去太阳辐射中对生物具有强烈破坏作用的紫外线，从而使水生生物开始逐渐能够在陆地上生活。经过长期的生物进化过程，最后才出现广泛分布在自然界的各种动植物。

植物栽培与光能的合理利用 光能是绿色植物进行光合作用的动力。在植物栽培中，合理利用光能，可以使绿色植物充分地进行光合作用。合理利用光能主要包括延长光合作用的时间和增加光合作用的面积两个方面。

延长光合作用的时间 延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间，是合理利用光能的一项重要措施。例如，同一块土地由一年之内只种植和收获一次小麦，改为一年之内收获一次小麦后，又种植并收获一次玉米，可以提高单位面积的产量。

增加光合作用的面积 合理密植是增加光合作用面积的一项重要措施。合理密植是指在单位面积的土地上，根据土壤肥沃程度等情况种植适当密度的植物.

中国解决光合作用效率世界难题

云南生态农业研究所所长那中元开发的作物基因表型诱导调控表达技术（GPIT），在世界上第一个成功地解决了提高光合作用效率的难题。

提高农作物产量有多种途径，其中之一是提高作物光合作用效率，而如何提高则是一个世界难题，许多发达国家开展了多年研究，但至今未见成功的报道。

那中元开发的GPIT技术率先解决了这一难题，据西藏、云南、山东、黑龙江、吉林等省、自治区试验结果，使用GPIT技术，不同作物的光合作用效率可分别提高50%至400%以上。

云南省西北部的迪庆藏族自治州中甸高原坝区海拔3276米，玉米全生育期有效积温493℃，不到世界公认有效积温最低极限的一半；玉米苗期最低气温零下5.4℃，地表最低气温零下9.5℃。但使用GPIT技术试种的玉米仍生长良好，获得每亩499公斤的高产。

1999年在海拔3658米的拉萨试种的玉米，单株最多长出八穗，全部成熟，且全是高赖氨酸优质玉米。全国高海拔地区和寒冷地区的试验示范表明，应用GPIT技术可使作物的生育期大为缩短，小麦平均缩短7至15天，水稻平均缩短10至20天，玉米平均缩短30至40天。

GPIT技术还解决了农作物自身抗性表达，高抗根、茎、叶多种病害的世纪难题。1999年在昆明市官渡区进行了百亩小麦连片对照试验，未使用GPIT技术的小麦三次施用农药，白粉病仍很严重；而应用GPIT技术处理的百亩小麦，不用农药，基本不见病株。

研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义．（1）CO可用于炼铁，已知：Fe2O3（s）+3

一：化学之最

1、地壳中含量最多的金属元素是铝。

2、地壳中含量最多的非金属元素是氧。

3、空气中含量最多的物质是氮气。

4、天然存在最硬的物质是金刚石。

5、最简单的有机物是甲烷。

6、金属活动顺序表中活动性最强的金属是钾。

7、相对分子质量最小的氧化物是水。 最简单的有机化合物CH4

8、相同条件下密度最小的气体是氢气。

9、导电性最强的金属是银。

10、相对原子质量最小的原子是氢。

11、熔点最小的金属是汞。

12、人体中含量最多的元素是氧。

13、组成化合物种类最多的元素是碳。

14、日常生活中应用最广泛的金属是铁

二：其它

1、构成物质的三种微粒是分子、原子、离子。

2、还原氧化铜常用的三种还原剂氢气、一氧化碳、碳。

3、氢气作为燃料有三大优点：资源丰富、发热量高、燃烧后的产物是水不污染环境。

4、构成原子一般有三种微粒：质子、中子、电子。

5、黑色金属只有三种：铁、锰、铬。

6、构成物质的元素可分为三类即(1)金属元素、(2)非金属元素、(3)稀有气体元素。

7，铁的氧化物有三种，其化学式为(1)FeO、(2)Fe2O3、(3) Fe3O4。

8、溶液的特征有三个(1)均一性；(2)稳定性；(3)混合物。

9、化学方程式有三个意义：(1)表示什么物质参加反应，结果生成什么物质；(2)表示反应物、生成物各物质问的分子或原子的微粒数比；(3)表示各反应物、生成物之间的质量比。

化学方程式有两个原则：以客观事实为依据；遵循质量守恒定律。

10、生铁一般分为三种：白口铁、灰口铁、球墨铸铁。

11、碳素钢可分为三种：高碳钢、中碳钢、低碳钢。

12、常用于炼铁的铁矿石有三种：(1)赤铁矿(主要成分为Fe2O3)；(2)磁铁矿(Fe3O4)；(3)菱铁矿(FeCO3)。

13、炼钢的主要设备有三种：转炉、电炉、平炉。

14、常与温度有关的三个反应条件是点燃、加热、高温。

15、饱和溶液变不饱和溶液有两种方法：（1）升温、（2）加溶剂；不饱和溶液变饱和溶液有三种方法：降温、加溶质、恒温蒸发溶剂。 （注意：溶解度随温度而变小的物质如：氢氧化钙溶液由饱和溶液变不饱和溶液：降温、加溶剂；不饱和溶液变饱和溶液有三种方法：升温、加溶质、恒温蒸发溶剂）。

16、收集气体一般有三种方法：排水法、向上排空法、向下排空法。

17、水污染的三个主要原因：(1)工业生产中的废渣、废气、废水；(2)生活污水的任意排放；(3)农业生产中施用的农药、化肥随雨水流入河中。

18、通常使用的灭火器有三种：泡沫灭火器；干粉灭火器；液态二氧化碳灭火器。

19、固体物质的溶解度随温度变化的情况可分为三类：(1)大部分固体物质溶解度随温度的升高而增大；(2)少数物质溶解度受温度的影响很小；(3)极少数物质溶解度随温度的升高而减小。

20、CO2可以灭火的原因有三个：不能燃烧、不能支持燃烧、密度比空气大。

21、单质可分为三类：金属单质；非金属单质；稀有气体单质。

22、当今世界上最重要的三大矿物燃料是：煤、石油、天然气。

23、应记住的三种黑色氧化物是：氧化铜、二氧化锰、四氧化三铁。

24、氢气和碳单质有三个相似的化学性质：常温下的稳定性、可燃性、还原性。

25、教材中出现的三次淡蓝色：(1)液态氧气是淡蓝色(2)硫在空气中燃烧有微弱的淡蓝色火焰、（3）氢气在空气中燃烧有淡蓝色火焰。

26、与铜元素有关的三种蓝色：(1)硫酸铜晶体；(2)氢氧化铜沉淀；(3)硫酸铜溶液。

27、过滤操作中有“三靠”：(1)漏斗下端紧靠烧杯内壁；(2)玻璃棒的末端轻靠在滤纸三层处；(3)盛待过滤液的烧杯边缘紧靠在玻璃捧引流。

28、启普发生器由三部分组成：球形漏斗、容器、导气管。

29、酒精灯的火焰分为三部分：外焰、内焰、焰心，其中外焰温度最高。

30、取用药品有“三不”原则：(1)不用手接触药品；(2)不把鼻子凑到容器口闻气体的气味；(3)不尝药品的味道。

31、写出下列物质的颜色、状态

胆矾（蓝矾、五水硫酸铜CuSO4?5H2O）：蓝色固体

碱式碳酸铜（铜绿）：绿色固体 黑色固体：碳粉、氧化铜、二氧化锰、四氧化三铁 白色固体：无水硫酸铜（CuSO4）、氯酸钾、氯化钾、氧化镁、氯化钠、碳酸钙、碳酸钠、硫酸锌

紫黑色：高锰酸钾 浅绿色溶液：硫酸亚铁（FeSO4）

32、要使可燃物燃烧的条件：可燃物与氧气接触、要使可燃物的温度达到着火点。

33、由双原子构成分子的气体：H2、O2、N2、Cl2、F2

34、下列由原子结构中哪部分决定：①、元素的种类由质子数决定、

②、元素的分类由最外层电子数决定、③、元素的化学性质由最外层电子数决定、④、元素的化合价最外层电子数决定、⑤、相对原子量由质子数+中子数决定。

35、学过的有机化合物：CH4（甲烷）、C2H5OH（酒精、乙醇）、CH3OH（甲醇）、CH3COOH（醋酸、乙酸）

36、从宏观和微观上理解质量守恒定律可归纳为五个不变、两个一定改变，一个可能改变：

(1)五个不改变：认宏观看元素的种类和反应物和生成物的总质量不变，从微观看原子质量、原子的种类和原子数目不变；

(2)两个一定改变：认宏观看物质种类一定改变，从微观看分子种类一定改变；

(3)一个可能改变：分子的总和可能改变。

37、碳的两种单质：石墨、金刚石（形成的原因：碳原子的排列不同）。

38、写出下列物质的或主要成分的化学式

沼气：CH4、煤气：CO、水煤气：CO、H2、天然气：CH4、酒精：C2H5OH、

醋酸：CH3COOH、石灰浆、熟石灰、石灰水：Ca（OH）2、生石灰：CaO、

大理石、石灰石：CaCO3、干冰：CO2

初中化学知识点摘要

一、基本概念：

1、 化学变化：无新物质生成的变化。如：蒸发、挥发、溶解、潮解等。

物理变化：有新物质生成的变化。如：燃烧、生锈、腐败、风化等。

2 、单 质：由一种元素组成的纯净物。如：H2、O2、C、S、Fe 等。

化合物：由多种元素组成的纯净物。如：H2O、CO2、KClO3、H2SO4等。

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 、 SO2、Fe2O3等。

酸性氧化物：与碱反应生成盐和水的化合物。通常是一些非金属氧化物，如：CO2 、SO2 、SO3 等。

碱性氧化物：与酸反应生成盐和水的氧化物。通常是一些金属氧化物，如：CuO、MgO、Fe2O3等。

酸：由H+、酸根离子组成的化合物。 如：HCl(盐酸)、H2SO4(硫酸)、HNO3(硝酸)

碱：一般由金属离子和OH— 组成的化合物。如：NaOH、Ca(OH)2、Fe(OH)3

盐：一般有金属离子和酸根离子组成的化合物。

盐分为三种： (1) 正盐，如：NaCl、Na2CO3、CuSO4 (2) 酸式盐， 如: NaHSO4

(3) 碱式盐, 如： Cu2(OH)2CO3

3、分子：保持物质化学性质的一种微粒。

原子：化学变化中的最小微粒。

离子：带电的原子或原子团。常见原子团如下：OH— (氢氧根)、 NO3— (硝酸根)、

SO42— (硫酸根)、CO32— (碳酸根)、 PO43— (磷酸根)、 NH4+(铵 根)

二、化学用语：

1、元素符号： 例 H：表示氢元素，也表示氢原子；3H：表示三个氢原子

2、离子符号： 例 氢离子： H+ (注意：1不写出) 镁离子：Mg2+三个硫酸根离子 ：3 SO42—

3、化学式： 例 碳酸钠： Na2CO3 氢氧化钙： Ca (OH)2

4、电离方程式： 例 HNO3 === H+ + NO3–

Ca(OH)2 === Ca2+ + 2OH–

Na2CO3 === 2Na+ + CO32–

5、化学方程式： (要求熟练)

实验室制O2 ：

实验室制H2 ： Zn + H2SO4 ===== ZnSO4 +H2↑

实验室制CO2 ：CaCO3 + 2HCl ===== CaCl2 + H2O + CO2↑

检验CO2 ： CO2 + Ca(OH)2 ===== CaCO3↓+ H2O

检验H2O ：CuSO4 + 5H2O ===== CuSO4 ? 5H2O (白色 蓝色)

湿法炼铜 ： Fe + CuSO4 ===== Cu + FeSO4

要求熟记： (1)、1—18号原子顺序，并能画出结构示意图。 (P59)

(2)、常见元素化合价。 (P63)

作者： ☆幻儿☆ 2005-10-27 23:00 回复此发言

5 回复：考试前有必要记的初中化学基础概念

三、基本反应类型：

1、化合反应： A + B + … == C

2、分解反应： A == B + C + …

3、置换反应： A + BC == B + AC

(1)、金属 + 酸 ==== 盐 + H2

反应条件：金属必须是金属活动性顺序表中排在“H”前的金属， 酸一般用稀盐酸或稀硫酸，不用稀硝酸。

(2)、金属 + 盐 ==== 新金属 + 新盐

反应条件：金属活动性顺序表中排在前面的金属可置换后面的金属， (K、Ca、Na 除外)

盐必须是可溶性盐。

4、复分解反应： AC + BD ==== AD + BC

(1)、 酸 + 碱性氧化物 ==== 盐 + 水

(2)、 酸 + 碱 ==== 盐 + 水

(3)、 酸 + 盐 ==== 新酸 + 新盐

(4)、 碱 + 盐 ==== 新碱 + 新盐

(5)、 盐 + 盐 ==== 两种新盐

反应条件：反应物中无酸时要求反应物都可溶，有酸时要求是强酸，

生成物中必须有沉淀、气体或水。

要求熟记： (1)、 金属活动性顺序表。 (P162)

(2)、 常见酸、碱、盐的溶解性表。 (P228)

四、元素化合物知识：

1、常见气体及其性质： H2、 O2、 CO、 CO2、 CH4

可燃性：H2、CO、CH4 还原性：H2、CO 毒性：CO

密度比空气大：O2、CO2 可溶于水：CO2 最简单的有机物：CH4

2、常见物质的俗名：

纯 净 物： CO2 (干冰) C2H5OH (酒精) CH3COOH (醋酸) CaO (生石灰)Ca(OH)2 (熟石灰、消石灰) Na2CO3 (纯碱) NaOH (烧碱、火碱、苛性钠) CuSO4?5H2O (胆矾、蓝矾)

混 合 物： 煤( C ) 天然气、沼气(CH4)生铁、钢(Fe) 铁锈、赤铁矿(Fe2O3)

磁铁矿(Fe3O4) 石灰水、石灰浆[Ca(OH)2 ] 石灰石、大理石(CaCO3)盐酸( HCl )

3、与水可以反应的物质：

(1)、大多数酸性氧化物：如CO2、SO2、SO3 ，与水反应生成对应的酸H2CO3、 H2SO3 (亚硫酸)、 H2SO4 。

(2)、少数碱性氧化物： 如K2O、CaO、Na2O ，与水反应生成对应的碱 KOH、 Ca(OH)2、 NaOH 。

(3)、某些盐： (有结晶水合物的盐) 如：

CuSO4 + 5H2O === CuSO4?5H2O

Na2CO3 + 10H2O === Na2CO3?10H2O

4、常见的酸、碱、盐的特性：

挥发性：浓盐酸、 浓硝酸 吸水性： 浓硫酸、 固体氢氧化钠(潮解)

脱水性：浓硫酸 毒性： NaNO2(亚硝酸钠) 、CuSO4 (硫酸铜) CH3OH(甲醇)

遇水放热：浓硫酸(稀释时)、 固体氢氧化钠(溶解时)、 CaO(与水反应时)

紫色石蕊试液 无色酚酞试液 pH 值

酸 性 红 色 无 色 pH值<7

中 性 紫 色 无 色 pH值=7

碱 性 蓝 色 红 色 pH值>7

备注：盐不一定显中性，如 NaCl溶液显中性，但Na2CO3溶液显碱性，而强酸的酸式盐(如NaHSO4)溶液则显酸性。

5、常见酸、碱、盐的主要用途：

HCl、H2SO4 —— 用于金属除锈

NaOH —— 制肥皂、造纸 Al(OH)3 —— 治疗胃酸过多

Ca(OH)2 —— 制三合土、漂白粉、农药波尔多液；改良酸性土壤等

CuSO4 —— 配制农药波尔多液 Na2CO3 —— 制洗涤剂、蒸馒头等

CaCO3 —— 制水泥等建筑材料

6、环境污染方面：

(1)、大气污染：

主要分两种：A、有害气体，如：SO2、NO2、CO 等，其中CO主要来源于汽车尾气，而SO2、NO2 是形成酸雨的主要物质。

[另注：空气中CO2 浓度增大会导致温室效应 (P111)；而含氟物质的排放会破坏O3 (臭氧) 层，使得地球表面受紫外线辐射加重 (P10)。]

B、粉尘，如：灰尘、粉煤灰 等。

一、化学计算

化学式子要配平，必须纯量代方程，

单位上下要统一，左右倍数要相等。

质量单位若用克，标况气体对应升，

遇到两个已知量，应照不足来进行。

含量损失与产量，乘除多少应分清。

二、气体制备

气体制备首至尾，操作步骤各有位，

发生装置位于头，洗涤装置紧随后，

除杂装置分干湿，干燥装置把水留；

集气要分气和水，性质实验分先后，

有毒气体必除尽，吸气试剂选对头。

有时装置少几个，基本顺序不可丢，

偶尔出现小变化，相对位置仔细求。

三、氢气还原氧化铜

试管被夹向下倾，实验开始先通氢，

空气排尽再点灯，冷至室温再停氢

先点灯，会爆炸，先停氢，会氧化

由黑变红即变化，云长脸上笑哈哈。

一、化合价口诀

一价钾钠氟氢银，

二价氧钙钡镁锌，

三铝四硅五价磷；

二三铁，二四碳。

二四六硫都齐全，

铜汞二价最常见。

二、溶解性口诀

钾钠铵盐溶水快， ①

硫酸盐除去钡铅钙。 ②

氯化物不溶氯化银，

硝酸盐溶液都透明。 ③

口诀中未有皆下沉。 ④

三、1—20号元素顺序口诀⑤

氢 氦 锂 铍 硼，

碳 氮 氧 氟 氖；

钠 镁 铝 硅 磷，

硫 氯 氩 钾 钙。

四、金属活动性口诀

钾 钙 钠 镁 铝。

锌 铁 锡 铅 氢，

铜 汞 银 铂 金。

注：①钾钠铵盐都溶于水；

②硫酸盐中只有硫酸钡、硫酸铅、硫酸钙不溶；

③硝酸盐都溶于水；

④口诀中没有涉及的盐类都不溶于水；

⑤1～20号元素顺序另有谐音打油诗可以帮助记忆：

青 孩 你 别 蹦，

炭 蛋 养 沸 奶，

那 妹 雨 归 淋，

牛 鹿 鸭 呷 莱。

制氧气口诀：

二氧化锰氯酸钾；混和均匀把热加。制氧装置有特点；底高口低略倾斜。

集气口诀：

与水作用用排气法；根据密度定上下。不溶微溶排水法； 所得气体纯度大。

电解水口诀：

正氧体小能助燃；负氢体大能燃烧。

化合价口诀：

常见元素的主要化合价：氟氯溴碘负一价；正一氢银与钾钠。氧的负二先记清；正二镁钙钡和锌。正三是铝正四硅；下面再把变价归。全部金属是正价；一二铜来二三铁。锰正二四与六七；碳的二四要牢记。非金属负主正不齐；氯的负一正一五七。氮磷负三与正五；不同磷三氮二四。有负二正四六；边记边用就会熟。

常见根价口诀

一价铵根硝酸根；氢卤酸根氢氧根。高锰酸根氯酸根；高氯酸根醋酸根。二价硫酸碳酸根；氢硫酸根锰酸根。暂记铵根为正价；负三有个磷酸根。

金属活动性顺序表：

（初中）钾钙钠镁铝、锌铁锡铅氢、铜汞银铂金。（高中）钾钙钠镁铝锰锌、铬铁镍、锡铅氢；铜汞银铂金。

化合价口诀二：

一价氢氯钾钠银；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；铜以二价最常见。

盐的溶解性：

钾钠铵硝皆可溶、盐酸盐不溶银亚汞；硫酸盐不溶钡和铅、碳磷酸盐多不溶。多数酸溶碱少溶、只有钾钠铵钡溶。

制氧气口诀：

二氧化锰氯酸钾；混和均匀把热加。

制氧装置有特点；底高口低略倾斜。

集气口诀：

与水作用用排气法；根据密度定上下。

不溶微溶排水法； 所得气体纯度大。

电解水口诀：

正氧体小能助燃；负氢体大能燃烧。

化合价口诀：

常见元素的主要化合价

氟氯溴碘负一价；正一氢银与钾钠。

氧的负二先记清；正二镁钙钡和锌。

正三是铝正四硅；下面再把变价归。

全部金属是正价；一二铜来二三铁。

锰正二四与六七；碳的二四要牢记。

非金属负主正不齐；氯的负一正一五七。

氮磷负三与正五；不同磷三氮二四。

硫有负二正四六；边记边用就会熟。

常见根价口诀：

一价铵根硝酸根；氢卤酸根氢氧根。

高锰酸根氯酸根；高氯酸根醋酸根。

二价硫酸碳酸根；氢硫酸根锰酸根。

暂记铵根为正价；负三有个磷酸根。

金属活动性顺序表：

（初中）钾钙钠镁铝、锌铁锡铅氢、铜汞银铂金。

（高中）钾钙钠镁铝锰锌、铬铁镍、锡铅氢；铜汞银铂金。

化合价口诀二

一价氢氯钾钠银；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；全铜以二价最常见。

盐的溶解性：

钾钠铵硝皆可溶、盐酸盐不溶银亚汞；

硫酸盐不溶钡和铅、碳磷酸盐多不溶。

多数酸溶碱少溶、只有钾钠铵钡溶。

先拐先折，温度高，压强大！（化学平衡图象题目）

制取乙烯：

酒精硫酸一比三，催化脱水是硫酸。 温度速至一百七，不生乙醚生乙烯。

反应液体呈黑色， 酒精炭化硫酸致。

银镜反应

银镜反应很简单，生成羧酸铵，还有一水二银三个氨

过滤操作实验

斗架烧杯玻璃棒，滤纸漏斗角一样。

过滤之前要静置，三靠两低不要忘。

中和滴定：左手控制塞，右手摇动瓶，眼睛盯溶液，变色立即停。

越老越稀松，干啥啥不中，如有不妥处，请您多照应！

实验室制乙烯：硫酸酒精三比一。迅速升温一百七，为防暴沸加碎瓷，排水方法集乙烯

金属活动性顺序：贾盖那美驴，新蹄喜牵轻，统共一百斤

意思：有一条美驴的名字叫贾盖，换了新蹄子就喜欢驮（牵）轻的货物。统计一下，才100斤

有机化学并不难，记准通式是关键。

只含C、H称为烃，结构成链或成环。

双键为烯叁键炔，单键相连便是烷。

脂肪族的排成链，芳香族的带苯环。

异构共用分子式，通式通用同系间。

烯烃加成烷取代，衍生物看官能团。

羧酸羟基连烃基，称作醇醛及羧酸。

羰基醚键和氨基，衍生物是酮醚胺。

苯带羟基称苯酚，萘是双苯相并联。

去H加O叫氧化，去O加H叫还原。

醇类氧化变酮醛，醛类氧化变羧酸。

羧酸都比碳酸强，碳酸强于石碳酸。

光照卤代在侧链，催化卤代在苯环。

烃的卤代衍生物，卤素能被羟基换。

消去一个小分子，生成稀和氢卤酸。

钾钠能换醇中氢，银镜反应可辨醛。

氢氧化铜多元醇，溶液混合呈绛蓝。

醇加羧酸生成酯，酯类水解变醇酸。

苯酚遇溴沉淀白，淀粉遇碘色变蓝。

氨基酸兼酸碱性，甲酸是酸又像醛。

聚合单体变链节，断裂π键相串联。

千变万化多趣味，无限风光任登攀。

一般说燃烧、爆炸、自燃与缓慢氧化的本质都是氧化反应，只是由于条件不同而产生了不同的现象。

1．缓慢氧化是氧化反应的一种形式。反应过程中几乎不升温、不发光、现象很不显著，反应缓慢。例如，金属的锈蚀、呼吸作用、食物的腐败等都属于缓慢氧化

2．自燃是指可燃物由于缓慢氧化而引起的自发燃烧。可燃物在缓慢氧化过程中产生的热量，如果不易散失，以致于越积越多，温度逐渐升高，达到该可燃物的着火点，不经点火就能自发燃烧起来。例如：稻草、煤屑或沾有油的布等大量堆积在不通风的地方都有可能自燃。所以，缓慢氧化是否引起自燃，则决定于氧化所产生的热量扩散和进行缓慢氧化物质的着火点的高低。

3．燃烧是发光发热的剧烈的化学反应。物质在空气里起氧化反应的时候是否有燃烧现象，决定于温度是否达到这种物质的着火点；物质在空气里燃烧的急剧程度，取决于可燃物跟氧气的接触面的大小。

燃烧可分为完全燃烧和不完全燃烧。不完全的燃烧，其产物往往造成对大气的污染，还会降低热能的利用率，因此一般将固体燃料粉碎，液体燃料喷成雾状来增加和空气的接触机会，同时采用通风等措施，以提高燃料的利用率。

着火点是物质开始着火时的温度。纯气体燃料在常温下的着火点是一定的。例如，氢气的着火点为585℃，甲烷的着火点为537 ℃，一氧化碳的着火点为650 ℃。固体燃料的着火点不是固定不变的。

4．爆炸是指可燃物在有限的空间里发生的急速燃烧。一般有大量的气态生成物产生。反应瞬间完成，放热集中，来不及扩散，温度骤升，气体体积急剧膨胀，引起爆炸或爆鸣。若容器口大，则爆鸣，听到尖锐的口哨声；若容器密闭或口小，则爆炸，听到震耳欲聋的响声。

物质剧烈燃烧是否会发生爆炸，则取决于 可燃物与空气的接触面积的大小，以及可燃物所处空间的大小和是否有大量气态生成物骤然产生。

一般爆炸是由化学反应或核反应引起的。爆炸瞬间放出大量的能量，会产生爆破及推动作用。爆炸广泛应用于开矿筑路、推动发动机等。

（1）a、Fe2O3（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H1=+489.0kJ?mol-1

b、C（石墨）+CO2（g）=2CO（g）△H2=+172.5kJ?mol-1

依据盖斯定律a-b×3得到Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5 kJ?mol-1；

故答案为：Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5?kJ?mol-1；

（2）CO-O2燃料电池（以KOH溶液为电解液），一氧化碳在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳在溶液中生成碳酸钾，原电池负极电极反应为：CO+4OH--2e-=CO32-+2H2O，故答案为：CO+4OH--2e-=CO32-+2H2O；

（3）①根据图象可知，线Ⅱ的反应速率大于线Ⅰ，所以线Ⅱ对应的温度高于线Ⅰ，而线Ⅱ对应的甲醇的物质的量小，也就是说温度高反应平衡逆向移动，据此判断反应的△H＜0，根据温度对平衡移动的影响可知，升高温度，平衡向吸热方向移动，而该反应为放热反应，所以升高温度平衡逆向移动，平衡常数变小，即KⅠ＞KⅡ，

故答案为：小于；＞；

②利用三段式，根据等效平衡的思想可知

设平衡时二氧化碳转化了xmol，

开始1（mol）：1?? 3　0? ?0

变化1（mol）：x 3x ?xx

平衡1（mol）：1-x? 3-3x x? x

开始2a 3a? b? b

则由题意可知：

根据恒温恒容条件下的等效平衡的思想则有开始1和开始2为完全等效，即a+b=1，要使反应始终向逆向进行，则b＞x，故a的范围为小于等于1大于0.4，

故答案为：0.4＜b≤1；

（4）由图2可知，在0～15小时内，甲烷的物质的量变化量为△n（Ⅰ）＜△n（Ⅲ）＜△n（Ⅱ），故在0～30h内，CH4的平均生成速率v（Ⅱ）＞v（Ⅲ）＞v（Ⅰ），故答案为：I＜III＜II；

（5）①根据图象3可知，当温度大于300℃时，线的斜率变化较大，也就是温度对化学反应速率的影响较大，故答案为：300℃～400℃；

②Cu2Al2O4拆成氧化物的形式：Cu2O?Al2O3，与酸反应生成离子方程式：3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O，

故答案为：3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O．

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