义务教育教科书·科学八年级上册.pdf

第一单元物质的结构构成物质的微粒1.1原子分子1.2原子的结构1.3元素1.4元素家族物质的分类2.1单质与化合物2.2混合物与纯净物2.3一种特殊的混合物溶液2.4混合物的分离地球的结构与运动3.1窥视地球内部的窗口3.2地壳的运动和变化3.3从大陆漂移到板块构造38122734371943526067目录1生物体的结构层次4.1细胞4.2组织和器官4.3系统生物家族5.1物种与分类5.2生物的主要类群5.3制作生物检索表生物及其家园6.1种群6.2群落6.3生态系统和生物圈汉英词汇对照130134138第二单元生物界的结构规律7984891111181241472如果世界像一只滴答作响的时钟，人类除了欣赏它的准确与精美外，还试图掀开它的后盖，寻找它深藏的结构秘密。从地球到沙砾，从分子到原子，科学不仅会帮助我们认识世界的外表，还会引导我们层层深入，寻找物质结构的内在规律。第一单元我们身边的物质世界是如何构成的？人类是怎样发现物质的组成的？如何正确使用化学符号来表示物质？各种元素之间有什么内在联系？模型方法有什么作用？1.1原子分子1.2原子的结构1.3元素1.4元素家族构 成 物 质 的 微 粒31构成物质的微粒1.1 原子分子世界万物都是由分子、原子或离子等微粒构成的，这些微粒都在永不停息地运动着。湿衣服经过晾晒变干，白糖溶解在水中这些生活现象都与微观世界粒子的运动有关。微观世界想一想把一截木头分成两份，把其中的一份再分成两份，经过多次分割，木头碎片越来越短。如果不断分割下去，结果会怎样呢？对于物质的组成，你有怎样的看法？图 1.2中国古代哲学家认为世界是由金、木、水、火、土构成的金木水火土火气土水图 1.3古希腊哲学家德谟克利特认为世界是由“原子”构成的图 1.1古希腊早期哲学家认为世界是由火、气、水、土构成的实验观察微粒的运动现象材料与仪器试管，胶头滴管，滤纸，浓氨水，酚酞试液。1构成物质的微粒4步骤图 1.4观察微粒的运动现象1.取 1 mL 2 mL 浓氨水加入试管，再向其中滴入 1 2 滴酚酞试液，观察实验现象。2.另取一支试管，加入 1 mL 2 mL 浓氨水，在试管口覆盖一张滤纸，在正对试管口处的滤纸上滴一滴酚酞试液。3.观察、记录实验现象：酚酞试液遇氨水后颜色由色变成色。滤纸上滴有酚酞试液的位置颜色由色变成色。分析与思考步骤 2 中，滤纸上的酚酞试液并没有与氨水直接接触，为什么还是出现了与步骤 1 中相似的颜色变化？图 1.5道尔顿的原子模型物质是由大量微粒组成的，这些微粒是不断运动着的。19 世纪初，英国科学家道尔顿提出了比较系统的原子学说。他认为，一切物质都是由原子构成的，原子是一种“实心”球式的、不可分割的粒子。道尔顿的原子学说能很好地解释物质溶解、蒸发、气体压缩等变化发生的原因，但这个理论并不完善。阅读材料近代化学之父道尔顿道尔顿（John Dalton，17661844），英国化学家、物理学家，被誉为51构成物质的微粒图 1.6道尔顿“近代化学之父”。他所受的正规教育只相当于小学毕业，但他从小勤奋求知，努力钻研并持之以恒，最终在气象、物理和化学等学科领域做出了许多贡献。道尔顿最主要的成就是在化学方面。他创立了科学的原子学说，揭示了物质内部构造和变化的秘密，开创了化学的新时代，对科学发展产生了深远影响。分子想一想在“观察微粒的运动现象”的实验中，氨水并没有与酚酞试液直接接触，但放置一段时间后，酚酞试液出现了颜色的变化。用分子的性质能够解释这一类现象吗？实验观察水的电解现象材料与仪器电池氢气氧气图 1.7电解水装置示意图21AB电解 水装置，火柴，木条，酒精灯，带有刻度的试管，水。步骤1.在1个盛有水（为了增强水的导电性，可加入少量硫酸或氢氧化钠）的水槽中倒立两支盛满水的试管，如图 1.7所示。2.接通直流电源，观察电极上和试管内出现的现象。3.观察两支试管中的气体体积，两种气体体积之间有什么关系。4.关掉电源，取出试管1，用点燃的木条伸入试管内的无色气体中，1构成物质的微粒6观察有什么现象发生。5.取出试管 2，用拇指堵住管口。将试管口靠近酒精灯火焰，松开拇指，观察现象。分析与思考1.通电后，电极上出现气泡。再过一段时间，试管 1 和试管 2 中所收集的气体体积比约为 12。它们分别是什么气体？2.写出水的电解反应的中文表达式。在电解水的过程中，电子从电源的负极流出，到达电极A上，在这里，水分子在电场的作用下，释放出氢原子，每两个氢原子结合，生成氢气分子；而在B极，水分子释放出氧原子，每两个氧原子结合，生成氧气分子。这就是电解水为什么会生成氢气和氧气的原因。在电解过程中，水分子变成了氢分子和氧分子，不再保持水的化学性质。分子（molecule）是原子按一定的方式结合形成的。在化学变化中，原子可以改变原来的组合方式，形成新的分子。原子和分子都是构成物质的微粒。OOOOO氧分子臭氧分子OCOHH一氧化碳分子水分子图 1.8相同原子组成的分子图 1.9不同原子组成的分子在宏观世界里，一滴水是很微小的。可是相对于构成它的分子而言，却是一个非常大的世界。一滴水（约 0.05 mL）由大约 1.671021个水分子聚集而成。每个水分子与乒乓球的体积比相当于乒乓球与地球的体积比。我们可以在光学显微镜下看到肉眼难以看见的细胞，却不能看到分子的面貌。通过扫描隧道显微镜，我们可以观察到一些分子的“真实形状”。71构成物质的微粒图 1.10用扫描隧道显微镜获得的苯分子的图像图 1.11在单晶硅表面，通过移走硅原子后构成的文字阅读材料分子假说1811 年，意大利化学家阿伏伽德罗（Amedeo Avogadro，17761856）明确提出了分子假说。他认为：有些物质不是由原子而是由分子构成的。分子也是构成物质的一种微粒，它在化学变化中可以分成更小的微粒原子。然而，在阿伏伽德罗提出分子假说后的 50 年里，分子假说一直遭到冷遇。3 年后，他又发表了第二篇论文，继续阐述他的分子假说。1821 年，他又发表了阐述分子假说的第三篇论文，仍然没有得到科学界的重视。直到1860 年 9 月，在德国卡尔斯鲁厄召开的国际化学会议上，阿伏伽德罗的分子论终于被确认。可惜此时他已去世了。阿伏伽德罗甚至没有为后人留下一张照片。现在唯一的画像还是在他死后按照石膏面模临摹下来的。课外活动观察红墨水的扩散现象。设计一个实验，用小烧杯、滴管、蒸馏水、红墨水等材料，观察红墨水在水中的扩散。思考下列问题：当把一滴红墨水滴入大量的水中时，溶液最终几乎无色。这时为什么看不见红墨水了？是否意味着红墨水没有了？1构成物质的微粒81.2 原子的结构人类对微观世界的探索并没有停留在原子层面。科学家运用先进的实验技术，发现原子由更小的微粒组成，原子内部有更加复杂的结构。原子结构模型想一想原子能够再分吗？如何才能证明原子是由更小的微粒组成的呢？活动阅读关于 粒子散射实验的资料，讨论下面的问题：1.如果金原子是一个个“实心球”，高速前进的粒子撞到原子会发生什么情况？粒子散射实验原子真是一个“实心”球体吗？许多科学家对此进行了探索。英国科学家卢瑟福（E.Rutherford，18711937）做了一个著名的 粒子散射实验。他用高速的 粒子（粒子是带两个单位正电荷的氦原子核）射向金箔，发现撞击金箔的绝大部分粒子穿过金箔后仍然沿原方向前进，少数 粒子发生较大偏转，极少数 粒子偏转角大于 90，甚至有的 粒子原路返回。粒子原子核偏移的 粒子图 1.12粒子散射示意图91构成物质的微粒2.在卢瑟福的实验中，为什么多数粒子能按原方向前进？3.你认为原子究竟是一种什么结构才能使得绝大部分粒子通过，而极个别的粒子反弹回来？4.卢瑟福的实验结果说明了什么问题？中子质子原子核电子图 1.13原子结构模型原子（atom）是一种几乎中空的“球形”粒子，它由居于原子中心带正电的原子核（atomic nucleus）和核外带负电的电子（electron）构成。电子在原子核外高速运动。原子核很小，它由质子（proton）和中子（neutron）构成。质子带正电，中子不带电。原子核所带正电荷数（核电荷数）与核外电子所带负电荷总数相等，所以原子不显电性。阅读材料原子结构模型的建立与修正人类对原子结构的认识经历了一个漫长的历史过程。1903 年，继道尔顿提出原子学说之后，英国物理学家汤姆逊提出了著名的“布丁”原子结构模型。汤姆逊认为，原子里面带正电荷的部分均匀地分布在整个原子球体中，而带负电的电子在这个球体中游动，即“电子均匀地浸浮于正电球”。同时他也因为发现电子而获得了1906 年诺贝尔物理学奖。正电荷电子图 1.14汤姆逊的“布丁”模型图 1.15玻尔的量子化模型1构成物质的微粒101911 年，英国科学家卢瑟福根据 粒子散射实验现象说明：原子内含有一个体积小而质量大的带正电的中心，这就是原子核。1913 年，丹麦科学家玻尔用量子理论来说明原子模型问题，并因此获得 1922 年诺贝尔物理学奖。玻尔对核外电子大胆地提出了具有历史意义的假设：电子绕核运动，但只在一些特定的轨道上运动；只有当电子从一个稳定轨道跃迁到另一个稳定轨道上时，才释放或吸收光子。并不“基本”的基本粒子科学家发现，原子由质子、中子和电子构成，并把它们称为“基本粒子”。那么，质子、中子和电子能不能被分割成更小的粒子呢？随着实验技术的不断进步，科学家又陆续发现了一大批新的“基本粒子”，如夸克等。那么，这些“基本粒子”是否还能进一步分割呢？在用肉眼无法直接观察的基本粒子世界，还有许多未解之谜等待人们去探索。离子想一想金属钠在氯气中燃烧形成氯化钠，在这个过程中，钠原子和氯原子发生变化了吗？读图读图 1.16 和图 1.17，思考：在一些物质变化过程中，不显电性的原子经常会得到或失去电子。原子核外电子增加或减少以后，原子会发生怎样的变化呢？钠原子钠离子e-失去一个电子变成一个图 1.16钠离子的形成示意图氯原子得到一个电子变成一个氯离子e-图 1.17氯离子的形成示意图111构成物质的微粒原子失去电子，或从其他原子那里获得电子，就会带上电荷。我们把这种状态下的原子称为离子（ion）。失去电子的原子叫做阳离子，带正电荷；得到电子的原子叫做阴离子，带负电荷。离子也是构成物质的一种微粒。金属钠在氯气中燃烧，每个钠原子失去一个电子，形成带一个正电荷的钠离子；每个氯原子得到一个电子，形成带一个负电荷的氯离子。带有相反电荷的钠离子和氯离子相互作用构成氯化钠晶体。食盐、纯碱（苏打）等都是由离子构成的。微粒质量想一想你可以用磅秤称出一粒小麦的质量吗？活动计算水分子的质量1.一滴水中大约有1.671021个水分子，一滴水的质量约为5105kg。那么一个水分子的质量有多大呢？2.对照水分子结构模型，查阅下表，再算一算一个水分子的质量。3.两次计算结果是否一致？分析与思考计算过程中原子质量的数据应用方便吗？如果不方便，其原因是什么？如何解决这个问题？累 积 法如果称量或计算的对象过于微小（如一个水分子的质量、一张纸的厚度等），难以直接对其测量，可以先取多个相同的微小物体，用测量工具测量其总量，再通过计算得到这个微小的量。这种方法叫做累积法。采用这种方法，不仅可以降低对测量工具的要求，还能提高测量结果的准确度，减小测量误差。1构成物质的微粒12表 1.1几种原子的质量原子种类一个原子的质量/kg氢1.6741027碳1.9931026氧2.6571026铁9.2881026分子和原子都有一定的质量和体积。原子体积很小，半径约为 1010m数量级。原子质量也非常小，为了衡量原子质量的大小，科学家选取了一个“砝码”一个碳12 原子质量的 1/12（约 1.661027kg）。我们把每一个原子的质量与这个“砝码”相比，得到的比值就可以用来衡量原子质量的大小。这个比值就叫做相对原子质量，又称原子量。碳12 原子是指原子核中有六个质子和六个中子的碳原子。1.3 元素在丰富多彩的物质世界里，目前已知的物质已经超过三千多万种。元素是构成这些物质的基石。什么是元素想一想水分子