2.自来水的净化
水是生命之源，我们都离不开水。自然界的江河湖海中有大量的水，但是不能直接喝。因为有很多的杂质，比如泥沙、各种细菌、各种有颜色、有气味的物质，各种可溶性物质等等。
那么你喝的干净的自来水是怎么得到的呢？首先，从大自然中取水，加一些蓄凝剂，可以用明矾，它就会和水中的杂质一起沉淀下来了。这一步叫做沉淀，在反应沉淀池中进行。下一步是把沉淀物和液体分离，在过滤池中进行，杂质泥沙被除去。下面就进入了活性炭吸附池，用活性炭除去水中有颜色有气味的物质，因为活性炭具有吸附性。现在就是无色无味的澄清液体了。下面要投药消毒，用氯气除去水中的细菌和病毒等微生物，然后才能输送到各家各户。
回顾一下这个复杂的过程，自来水的净化需要经过沉淀、过滤、吸附、消毒几个阶段。
3.过滤
前面我们讲到了自来水净化的时候需要过滤。 在化学实验室中，过滤是分离液体和不溶性固体的常用方法。
我们需要用到带铁圈的铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒还有滤纸。把一张滤纸对折再对折，从这里打开就成了圆锥形。这边儿有一层，这边儿有三层。把它放入圆锥形的漏斗中。注意滤纸边缘要低于漏斗边缘，用水润湿，再用玻璃棒压平滤纸，尽量不要留气泡，使滤纸紧贴漏斗，把它固定在这里。漏斗下端要紧靠这个烧杯内壁去一根玻璃棒下端紧靠在三层滤纸这边儿。将烧杯出口紧靠玻璃棒，使混合液体沿玻璃棒留下进入漏斗。这个过程叫做引流。漏斗中的液面要始终低于滤纸边缘，这样下面接收到的就是成精的溶液了。
我们来回顾一下这个实验中一些关键的地方，首先，滤纸紧贴漏斗，如果中间留有气泡的话，过滤速度会变慢。其次，滤纸边缘低于漏斗边缘，如果高的话，液体容易流出来，液面低于滤纸边缘。如果高出滤纸，液体就会从滤纸和漏斗的缝隙流下去，从而失去过滤的效果。还有烧杯要靠紧玻璃棒，防止液体撒出来，玻璃棒要靠三层，滤纸靠在这边儿容易戳破，那就又白干了。漏斗下端要紧靠烧杯内壁，这是为了防止液体飞溅。总结一下就是一天二低三靠以及玻璃棒的作用是引流。
4.硬水和软水
小瘦子从水龙头里接了一杯水，这是超市买的纯净水，取两支试管，分别加入等量的自来水和纯净水，然后加入几滴肥皂水震荡一下。这边泡沫很少，有很多浮渣。这边产生了丰富的泡沫，这是怎么回事呢？我们已经知道，自来水厂经过沉淀、过滤、吸附等过程，除去了水中的大部分杂质，但是它能除掉的都是难溶的杂质。还有一部分杂质可溶于水。以上步骤对他们来说是无效的。所以我们得到的自来水中都含有较多可溶性的钙、镁化合物，这些浮渣就是钙镁化合物。我们将这种水称作硬水水。反之，不含或者含有较少可溶性钙、镁化合物的水就叫做软水。比如纯净水。
区分硬水和软水的方法就是加入肥皂水，产生浮渣的是硬水，产生丰富泡沫的是软水，它变成它称作硬水的软化。在生活中煮沸就可以了，在实验室可以进行蒸馏，蒸馏得的水就可以认为是纯净的水了。来总结一下，这是硬水，这是软水，会区分，会软化硬水就可以了。
5.氢气的性质与检验
这是一个充满氢气的大气球呀，飞了，果然很轻。氢气是密度最小的气体，这是一瓶氢气，它没有颜色，没有气味儿，放在水槽里液面不上升，说明氢气难溶于水。这些都是氢气的物理性质。
下面来看看氢气的化学性质。这个装置在产生氢气，点燃氢气可以燃烧发出淡蓝色火焰，在火焰上方罩一个干燥的冷烧杯，烧杯壁有无色液滴生成，同时能感觉到热。氢气和氧气在点燃的条件下反应生成的无色液滴就是水。氢气和空气的混合气体点燃可能发生爆炸，所以点燃氢气之前一定要检验它的纯度，这个操作叫做验纯。怎么做呢？演示一下，用小试管收集一管氢气，用拇指堵住试管口，靠近火焰，松开拇指，如果听到尖锐的爆鸣声，说明氢气不纯。再收集一管，重复上面的操作。如果听到声音很小，说明氢气比较纯净。总结一下，氢气是密度最小的气体，无色无味，难溶于水，氢气可以燃烧生成水，点燃氢气前需要验纯。
6.水的组成实验——电解水实验
很久很久以前，人们都以为水是一种元素。今天我们用这套装置来研究水的组成。首先打开两个活塞，从这里加氢氧化钠的稀溶液，这是为了增强水的导电性。水面上升到这里后，关闭活塞，接通电源，两边都产生气泡。过了一段时间，关闭电源，把带火星的木条放在正极，发现木条复燃，说明正极产生的氧气。正极有时候也是阳极，阳极出氧气很好记吧。负极产生的气体可以燃烧，发出淡蓝色的火焰，说明负极产生的是氢气。观察一下负极产生的气体大约是正极的两倍比是2:1，这就是水H2O，氢气是两倍。可能你会觉得氢气看上去比氧气的两倍要多一点儿，这是因为氧气在水中的溶解比氢气多。电解水实验生成了氢气和氧气，其中负极产生氢气，正极产生氧气。这个实验说明水并不是由一种元素，而是由氢氧两种元素组成的。总结一下，水在通电的时候会发生分解，产生氢气和氧气，说明水由氢氧两种元素组成。
7. 纯净物的分类——单质，化合物，氧化物
前面我们已经将物质分成了纯净物和混合物。像氮气、氧气、水、氯化钠这种组成单一的是纯净物。空气、盐水这种包含多种物质的是混合物。那纯净物还可以再分吗？氮气和氧气这种由同种元素组成的纯净物叫做单质。而水、氯化钠这种由不同种元素组成的纯净物叫做化合物。如果一个化合物只有两种元素组成，而且一种是氧元素，就叫做氧化物。比如水属于既是化合物又是氧化物，类似的还有二氧化碳、二氧化硫等等。
那你看这样的说法对不对？只含有同种元素的物质一定是单质对吗？不对，比如金刚石和石墨。混合物都是含碳元素，但它是混合物。注意，单质是含有同种元素的纯净物。再来一个看图，这个代表一类原子，这代表另一类原子。变个魔术，随机组合一下，变成三副组。哪个单质，哪个是化合物呢？先看第一个，这是一组，这是一组，它俩相同，所以这组是个纯净物。每组有两类不同原子，对了，是化合物。第二个这俩是一类，这俩是一类，两种物质，所以是混合物。第三个他们俩都一样，而且是一类原子，属于纯净物中的单质。来总结一下，纯净物分为单质和化合物两种，它只含有一种元素。它有多种元素。
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8.化学式的意义
这是一杯水。以前我们用这个汉字来表示这种物质，现在可以用这样一个符号来表示它。这里有元素符号，有数字，这样用元素符号和数字的组合，表示物质组成的式子，叫做化学式。
是不是所有物质都可以用化学式来表示呢？物质包括纯净物和混合物，混合物的组成不确定，所以它是没有化学式的，只有纯净物才有化学式，而且只有一个化学式。
和汉字相比有什么好处呢？比如说我们中国人把水写成这样，其他国家的人都有各自的写法，交流起来就不是很方便。但是H2O大家就都认识了，因为元素符号和阿拉伯数字是世界通用的。我们之前研究过的物质都有化学式，这是氧气、氢气、二氧化碳、氯化氢、高锰酸钾等等，我们不用这些来表示它们，而用这个来表示，主要因为化学式包含的信息量远远多于中文名称的。我们还是来看看这个H2O，它包含几层含义呢？首先它表示水这种物质，其次它能表示水这种物质是由氢氧两种元素组成的，以上是宏观含义。在微观方面，它可以表示一个水分子，还可以表示一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成。看到了吗？宏观说组成，微观说构成这么简单的符号竟然能表达四方面的含义，是不是很方便呢？而水只能表示物质，所以从今往后我们就用化学式来表示物质了。
9.化学式的读写
今天我们来学习化学式的写法。之前我们将物质分成了有化学式的物质和没有化学式的物质两类。哦不，是纯净物和混合物。其中只有纯净物是有化学式的。我们还学过纯净物可以分成单质和化合物。单质是由同种元素组成的，所以它的化学式中只有一种元素符号：
√要么是这种形式，就是元素符号，数字一省略。这种情况呢，包括稀有气体，比如就可以写成He，Ne。金属单质，比如铁、铜。固态非金属单质，比如磷、硫是这种形式。
√元素符号加上数字。这种情况呢是气态非金属单质，比如氮气，N2，氧气，O2、臭氧O3。这就是三种物质的写法。
这些物质直接写元素符号，这些物质是元素符号加数字。下面来看一下化合物，它包括两种或两种以上元素。我们先来看这种情况，如果是金属和非金属组成的化合物，那么金属写在前面，非金属写在后面。比如氯化钠，钠在前氯在后，先读的后写，后读的先写，再比如二氧化锰。如果是两种非金属，在初中化学主要是非金属氧化物，比如二氧化碳、五氧化二磷，看到了吗？氧写在后面，读的时候同样是反过来的。五氧化二磷。
10.化合价
化学式中的这些数字是如何确定的呢？要说清楚这个，我们得引入一个新的概念，化合价。化合价表示原子间相互化合的数量关系，可以帮助我们确定这些数字。比如，这里氢的化合价一般正一，氧是负二，氮是正四，钠是正一，而氯是负一。在水中，氢和氧的化合价代数和就等于正1×2+负2=0。二氧化碳中正4+负2×2=0。那这个呢？只有一加负一还是零。其实这是一个普遍规律。在化合物中各元素的化合价值代数和为零，那单质呢？单质的化合价就是零化合价。
那是怎么来的？这是钠原子，它失去一个电子，带一个单位正电荷，化合价就是正一。这是氯原子，它得到一个电子，带一个单位负电荷，化合价就是负一。他们俩结合的时候，必须是1:1，才能保证氯化钠是中性。一般来说，金属的化合价是正的，而非金属的是负的，并且在化合物中正负化合价的代数和等于零。氧的离子是带两个单位负电荷的，所以化合价是负二，这个表示负二价的氧元素。这两种写法是不一样的。离子符号在右上角，而化合价标在正上方。这个二表示负电荷的个数，所以在负号前面，这个负二是一个数字，所以二在后面。这是氢离子，带一个单位正电荷，一可以省略，氢的化合价是正一，这个一不能省略，你可别搞混了。
总结一下，化合价有正有负写在元素的正上方。在化合物中各元素化合价的代数和为零。知道了这些，再记住常见元素的化合价，你就可以自己写化学式了。
11.化合价的应用
在上个视频中，我们学习化合价，在化合物中正负化合价代数和为零。今天来说一下化合价的应用。
√ 首先利用化合价可以确定化学式。铁的氧化物怎么写呢？那就是铁和氧两种元素组成的，这个是金属，写在左边儿，这个是非金属，写右边儿，下面就该确定数字了。氧的化合价是负二，铁的化合价有正二和正三两种。我们先来看这个正二和负二，为了使化合价代数和为零，那1:1就可以了。再来看看正三价的正三和负二，怎么才能总和为零呢？首先就三和二的最小公倍数等于六，那铁的个数就是6÷2=3，看有什么规律。其实就是交叉了一下。
一般我们把正二价的铁叫做亚铁，所以这个叫做氧化亚铁中三价的这个才叫氧化铁。如果已知是三氧化二铁，根据氧是负二，我们就可以求出铁是正三。也就是根据化学式，我们还可以求出特定元素的化合价，利用的就是正负化合价代数和为零。
比如再看这几个已知，氢是正一，氧是负二，计算氮元素的化合价，这里三个氢，氮就是负三；这个是单质，化合价为零；这个一氧化碳，氮正二；这个二氧化氮，氮就正四，看到了吗？同一种元素可以表现出不同的化合价。我们再来两个复杂点儿的，这是高锰酸钾，其中钾是正一，氧是负二，锰元素的化合价设为x正，1+x加负2×4=0。X等于正七，这个是锰酸钾；锰元素的化合价设为y，正1×2+y加负2×4=0，y等于正六。
以上就是化合价的应用。
√ 已知化合价写化学式，要记住正价在前，负价在后，交叉一下系数就出来了。
√ 已知化学式求化合价要记住，诀窍就是利用正负化合价，代数和为零。
12.原子团
前面我们已经学习的单质以及两种元素构成的化合物的写法，那两种以上的怎么办？比如abc，那我们就可以用捆绑的方法把b和c看成一个整体，就又转化成两个元素的问题了。这这这，这也太野蛮了吧。有什么依据吗？我们发现有些原子总是作为一个整体去构成物质，或者参加化学反应，这些小团体我们叫做原子团。
下面来认识一下常见的原子团。
首先出场的是由一个碳原子和三个氧原子构成的碳酸根，叫做CO3，其中碳的化合价是正四，氧是负2，+4×1+负2×3等于负二。怎么不是零呢？我们之前说的是在化合物中正负化合价代数和为零。可见原子团不是物质，碳酸根的化合价是负二，它自己只能形成负二价的阴离子，必须和正价组合才能构成物质。比如碳酸根加钙，正价在前，负价在后，交叉一下，这是二，这也是二，怎么看上去好像有32秒？原子团是一个整体，要用符号括起来，二写在外面。那钙这里要不要加括号呢？这就不需要了，只有原子团才有可能加括号。化学式中要最简整数比，那就都是一了一省略不写。再看这里原子团个数为一的时候就不需要括号了。这个物质读碳酸钙，假如换一个正一价钠，怎么写呢？正前负后，正一负二就需要两个，这个读作碳酸钠。如果换成氢，正一负二写成这样，这个就不是碳酸氢了，这个叫碳酸。
下面向我们走来的是一个硫原子和四个氧原子，构成了硫酸根，写作SO4。硫是正六价，氧是负二价，所以硫酸根整体的化合价是负二价，可以形成负二价的硫酸根离子。硫酸根和正二价的钙可以结合成硫酸钙；和正一价钠可以结合成硫酸钠；和氢结合形成的这个叫硫酸。
现在登场的是由一个氮原子和三个氧原子构成的硝酸根，叫做NO3。氮是正五价，氧还是负二价，所以硝酸根整体是负一价，可以形成负一价。硝酸根离子和正二价钙结合的时候需要两个硝酸根，它是个整体，加括号二写在这里，这个叫硝酸钙；和钠结合成硝酸钠；和氢结合这个叫硝酸。
上面大步走来的是一个氧原子和一个氢原子，这个原子团叫氢氧根，叫做OH。这个氧是负二价，氢是正一价，氢氧根整体是负一价，形成离子是负一价。氢氧根离子和正二价的钙结合的时候写成这样，叫做氢氧化钙。和钠结合成氢氧化钠。
前面几个都是负价的原子团，也有正价的。这个是由一个氮原子和四个氢原子组成的，叫铵根，写作NH4。氮是负三价，氢是正一价，整体是正一价，形成的铵根离子是阳离子，需要和阴离子结合。比如负一价氯与铵根结合，铵根写在前面，氯在后，这个叫做氯化铵。负二价硫离子和铵根结合就是硫化铵。它还可以和上面这些负价的原子团结合，比如正一价的氨根和负一价的硝酸根，这个就可以读作硝酸铵。铵根和负二价硫酸根结合的时候是2:1，叫做硫酸铵。
总结一下，原子团是作为整体构成物质的，初中阶段你要掌握这些原子团，知道它们的化合价就能确定化学式了。
13.化学符号及周边数字的意义
我们之前学过的元素、原子、离子、化学式和化合价这么多的2，是不是有点儿晕呐？现在就让我们来梳理一下这些2的意义。
2H：这个写的元素符号前面表示氢原子的个数为2。
H₂：这个在化学式的下角标表示每个氢气分子中氢原子的个数为2。
2H₂O：这里有两个2，要分别来说。里面这个表示每个水分子中氢原子的个数为2，外面这个表示水分子的个数为2。
Mg²⁺：这个在右上角表示镁离子带的正电荷数是2。
Fe²⁺：那这个呢铁离子带的正电荷数是2吗？错了，这正二价的铁叫亚铁，Fe³⁺这个才是铁离子，2Fe³⁺那这个2呢铁离子个数是2。
2O²⁻：这里又有两个2，还是要分开说。他表示氧离子的个数是2，它就和外面没有关系了，表示的是每个氧离子的负电荷数是2。
（Mg……）这个写在头顶上的表示镁元素的化合价是正二，这个表示氧化镁中镁元素的化合价是二。
总结一下，写在前面的就是表示个数。头顶上表示化合价，右上角的是离子带的电荷数，右下角的是一个分子中原子个数。这满满的都是2的世界，你会2了吗？
14.化学方程式的配平方法
自从学了化学方程式，再也不用写那么多汉字了，但是难就难在把这些系数都配出来。今天我们就来介绍几种化学方程式的配平方法。
√ 首先是观察法，江湖上俗称瞪眼法，此法的核心奥义就是瞪着它，瞪一会儿就配出来了。比如举一个例子，镁条燃烧生成氧化镁，两边都是一个镁，这边儿两个氧，这边儿只有一个，那就给它配个2，现在镁又不对了，好说好说给他也配个2，检查一下左边儿右边儿都是两个镁，两个氧，把这条线连上搞定。瞪眼瞪出来的数量关系，这个主要针对比较简单的方程式。
再来举个例子，瞪一下从一氧化碳到二氧化碳多了什么？显然多了氧啊，那多的氧是从哪里来的？氧化铁给的。一氧化碳说我要氧，氧化铁说拿去拿去全给你。一氧化碳说我只要一个，氧化铁说那你们三个一起，一人一个。所以三个一氧化碳拿走了氧化铁的三个氧变成三个二氧化碳，一氧化碳配三，氧化铁配一，二氧化碳配三，就剩下它了。显然要配二。好了，这就叫观察法，可以解决大部分问题，如果实在瞪不出来，没关系，我们还有办法。
√ 第二招，最小公倍数法。此法来自上古奇书《质量守恒》中的一句，反应前后各元素原子个数不变。看这个红磷燃烧生成五氧化二磷，左边儿两个氧，右边儿五个氧。反应前后氧原子的个数要相等，那就求二和五的最小公倍数十，左边10÷2=5，右边10÷5=2。这样两边氧就平了。现在右边有四个磷，给左边儿配个四，平了。你可能想问为什么求氧的最小公倍数不是求磷的呢？我们来试一下，左边一个，右边两个最小公倍数是二，那左边儿配二，右边儿配一，现在磷平了。氧左边两个，右边儿五个，跟左边儿配5/2。但是化学方程式的系数不能是分数，所以同时乘以二配出来的结果和刚才是一样的，但是多了一步。所以用这一招的时候有个诀窍，尽量寻找角标比较大的元素来求最小公倍数。
再来看这个高锰酸钾分解，求谁的最小公倍数呢。氧所有物质里面都有，根本没法儿求，锰也出现了，三个物质里面不好求，那就剩下钾了。这边儿有两个，这边儿只有一个最小公倍数，就是二。好的，给它配二，给他配一，再看看锰这边儿两个，这边儿也是两个。再看看氧，这边儿八个，这边四个加两个，再加两个，刚好八个赢了，是不是很简单？
所以找最小公倍数还有一个窍门儿，就是前两边儿都只出现一次的元素，现在你已经入门儿了。
我们再来看这个，先瞪眼，瞪不出来最小公倍数，也不知道该求谁的。这个是最复杂的。里面碳氢氧三种元素都有，那就直接把它的系数设成一，根据碳的个数配出二氧化碳是一，再根据氢的个数配，出水是二。现在就剩下氧气了。右边2+2=4个氧，左边这里有一个，那就还需要三个，一个氧气中有两个氧，所以配3/2，最后两边同时扩大两倍。大功告成。
这就是第三招，叫做设一法，做法就是选取最复杂的那个设成一，再根据它和其他的都配出来。我们再看一个，找出这个最复杂的设成一，这边儿两个碳，二氧化碳配二，氢有5+1=6个，水配三，硫有一个二氧化硫配一。这边儿氧有4+3再加2=9个，这边儿配9/2。两边同时乘2搞定了。
总结一下，化学方程式的配平有三招，瞪眼法，瞪着瞪着就平了。最小公倍数法朝两边都出现一次，并且角标比较大的元素成最小公倍数。设一法，把最复杂的物质设成一。少年，你可以下山了，遇到不同的问题，记得选用合适的方法，既能逢凶化吉。
15.有关相对分子质量的计算
我们之前学习了相对原子质量，氢是一，氧是16，把它们组合一下得到水，它的质量就应该是把它们都加起来。如果我们把两个一和一个16加起来等于18，这个我们叫做相对分子质量。就是把化学式中各个原子的相对原子质量加起来，相对原子质量的单位是一。相对分子质量也是一。下面来算一下，这个这里有两个氮、四个氢和三个氧。相对分子质量就是14×2+1×4再加上16×3=80，我们还可以算出这个分子中各个元素的质量比，那就把每个元素的总质量分别算出来，氮是14×2=28，氢是1×4=4，氧是16×3=48。那么氮氢氧的质量比就是28:4:48，约成最简整数比就是7:1:12下面我们还想知道氮元素的质量分数，就有氮元素的质量除以总质量乘以100%=14×2÷80等于35%。
总结一下，计算相对分子质量，就把所有原子相对原子质量加起来。根据它们还可以计算各元素质量比以及某种元素的质量分数。
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