高中化學常見無機物相關知識及其相關應用

馬海霖

摘要：無機化學作為四大化學分支之一，是化學領域的一個重要分支。在高中階段我們系統的學習了無機物的分類與性質，認識到人類生存與發展的各個方面都與無機物息息相關。本文根據無機物的分類，簡要的介紹了高中學習過程中常見無機物的性質、制備方法等相關知識，并聯系實際生產生活，粗略地概括了這些無機物的應用范圍。

關鍵詞：高中化學；無機物；性質；應用

一、無機化學概述

（1）無機化學的發展歷程

無機化學是研究無機物質的組成、性質、結構和反應的一門學科，它是化學中最古老最基礎的學科。無機化學的歷史可以追溯到原始社會，陶瓷器、銅、鋼鐵、食鹽等就是人們最先熟悉的無機物。我們的祖先在化學的應用上一直走在世界的前列，但在無機化學理論的建立方面明顯落后于西方，基于西方波意耳、門捷列夫等先驅者的勇敢探索才形成了今天無機化學這門學科。我國的無機物合成是從鹽堿化工開始的，改革開放之后我國無機物合成技術發展迅速，現在核技術、材料科學和生命科學的研究都處在世界先進水平。

（2）常見無機物的分類

無機物按照其組成元素的數量可分為單質和化合物。單質指的是物質由單一元素組成，像空氣中的氧氣、氮氣、稀有氣體等都是單質，而化合物則是指該物質由兩種或兩者以上的元素組成，像我們呼出的二氧化碳，維持生命活動所必需的水，都是化合物。當然，單質和化合物還可以根據其自身性質的不同繼續細分，像單質又可以繼續分為金屬單質和非金屬單質，金屬單質又可以根據其在元素周期表中的位置劃分為活潑金屬、鑭系金屬、錒系金屬等；化合物又可以根據組成元素的種類分為氧化物、酸性物質、堿性物質、鹽等等。將常見的無機物進行分類有助于我們區分它們的性質，掌握它們之間的變化規律及相互聯系，更加深刻地記憶相關知識點。

（3）常見無機物的制備方法

無機物在生活中應用廣泛，隨著人類社會的進步，對材料的物理化學性能和制造成本的要求越來越高，為符合社會發展的要求，化學家們也不斷探索無機物的制備方法。這里著重介紹一下常見的單質的制備方法，主要有物理分離法、熱分解法、還原法等。像制備氫氣，實驗室常用的方法就是電解水生成氫氣和氧氣，屬于電解法，這種方法原料水廉價常見，制備的氫氣純度高，但會消耗很多電能，增加生產成本。因此工業上常用蒸汽重組法制氫，采用甲醇或者天然氣為原料，甲醇制氫就是把甲醇和水按一定比例混合放入反應器，添加銅鋅催化劑，然后加熱到 300℃左右形成蒸汽，此時甲醇會發生催化裂解和轉化反應產生氫氣。這種方法工藝成熟運行可靠，是目前工業制氫的主要方法。

（4）常見無機物的性質

根據上文提到的無機物的分類，同一類無機物雖然結構和性質各不相同，但往往具有特定的通性和變化規律。就生活中常用的金屬單質來說，物理性質方面，除金屬汞以外，其他金屬常溫下都是固體，一般具有金屬光澤，具有導電、導熱和延展性；化學性質方面，它們大多易失去電子，具有還原性，在自然界中常以氧化物或硫化物的形式存在。而且金屬單質之間還有獨有的變化規律，比如初中時就開始背誦的金屬活動性順序表，反應了它們還原性強弱順序，還原性強的金屬單質能將還原性弱的金屬從其鹽中置換出來。除了金屬單質外，常見的酸、堿、鹽都有其個性和通性，掌握這些無機物的性質能夠使我們理解自然界中的一些想象，利用這些知識可以發展我們的科學技術，提高人類的生產力。

二、常見無機物的應用

（1）常見無機物在能源方面的應用

21世紀以來，能源與環保一直是伴隨人類社會發展的兩個重大問題，像傳統的煤、石油、天然氣燃料都屬于有機物，它們是不可再生資源，儲量在不斷減少，并且燃燒會排放出二氧化碳、硫化物等空氣污染物，因此世界各國都在開發新型綠色環保可再生能源。在新型能源領域，鋰電池是一顆耀眼新星，鋰電池具有電壓高、比能量大、安全性能好、壽命長的特點，已經廣泛應用于手機等數碼產品。此外，電動汽車產業也正在蓬勃發展，其電池也是由無機物組成的鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鈉硫電池、二次鋰電池等。

（2）常見無機物在醫療方面的應用

無機物質在醫療上的應用隨處可見，比如手術用的高碳鋼手術刀，硫酸鈣制作的石膏繃帶，影響人體生命活動的微量元素等。鈦是一種純性金屬，具有很好的耐腐蝕性、穩定性高，植入人體中不會造成人的過敏，是唯一對人類植物神經和味覺沒有任何影響的金屬。現代醫學上會用鈦片和鈦螺絲釘固定在骨頭損傷處，幾個月后新骨頭就會長在鈦片上和螺絲釘的螺紋里，新的肌肉會覆蓋在鈦片上，這種“鈦骨”就如真的骨頭一樣，所以被稱為“人造骨骼”，現在已經開始應用于骨折手術中。對美容運動感興趣的朋友一定聽說過硅膠這種物質，它是由硅酸凝膠適當脫水而成的顆粒大小不同的多孔物質，具有耐水、耐老化、無毒無味的特點，可以制作成人體器官，人體外形。這些新興無機物材料的應用，極大地促進了醫學的進步，讓人類可以享受健康人生。

（3）常見無機物在農業中的應用

農業中使用的殺菌劑、殺蟲劑、肥料等的主要成分都是我們學過的無機物。像我們熟知的殺菌劑波爾多液的主要成分就是堿式硫酸銅，它是由硫酸銅、熟石灰和水配成的天藍色膠狀懸濁液。還有砷酸鉛、砷酸鈣等無機物都是以前常用的殺蟲劑的主要成分。所以說無機物在農業領域中存在重要的應用價值。

結語：

自然界充滿無機物，將常見的無機物相關知識點融會貫通能幫助我們更全面地認識客觀世界。同時要注意，在學習無機化學的過程中應該學會按照不同無機物的性質與聯系進行分類，將點知識串聯起來，形成知識網絡，從而更好的掌握和應用這些知識。

參考文獻：

[1]曹金亮 .鋰電池最新研究進展 [J].電源技術，2013，37：1460-1463.

[1]程娟 .傳統無機材料的現狀及新材料的發展趨勢 [J].建材與裝飾，2017，42：31-32.