第四章 化学与可持续发展
复习目标：
1.进一步了解煤、石油炼制的基本原理及化石燃料综合利用的意义。
2.巩固高分子材料的相关知识，能从化学视角分析高分子材料可能带来的环境问题。
3.进一步认识化学与环境保护的关系，增加绿色化学的有关知识。
一、金属矿物的开发与利用
1、金属矿物的开发与利用
金属冶炼的原理与过程：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
[总结]除少数金属外，大多数金属以化合态的形式存在于自然界。由金属矿物转变为金属，一般要经过探矿、开采、选矿、冶炼等阶段。金属冶炼主要是利用矿物中的金属离子获得电子变成金属单质发生的氧化还原反应。
结论：金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
二、海水资源的开发与利用
海水资源的开发与利用
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
[总结]主要指海水资源和海水化学资源的利用。从海水中获得有用的物质和能量具有广阔的前景，但仍然是一个亟待研究的课题。
三、化石燃料的综合利用
化石燃料的综合利用
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
[总结]煤石油天然气是重要的燃料，也是重要的化工原料。石油的炼制主要有分馏、裂化和裂解。煤的综合利用煤的干馏、汽化和液化。以石油煤天然气为原料通过聚合反应可以获得用途广泛的合成材料。
四、绿色化学与环境保护基本知识
绿色化学与环境保护基本知识
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
[总结]绿色化学在环境检测、环境保护和清洁生产等方面发挥着越来越重要的作用。
①开发绿色反应，提高原子利用率
原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义可表示为：
原子利用率 == × 100%
经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。
_____________ ________________ ________第二章 化学反应与能量
①了解常见的吸热反应和放热反应。
②判断反应放热或吸热的方法：
a.当断开反应物中化学键所 的能量 形成生成物中化学键所 的能量时，反应放热，反之则反应吸热；
b.当 的总能量大于 的总能量时，反应放热，反之则反应吸热。
③中和反应都是 反应； 时放出的热量称为中和热。
二、原电池
1、原电池形成条件
铜锌原电池（电解质：稀硫酸）
负极（ ），电极反应： （ 反应）；现象：
正极（ ），电极反应： （ 反应）；现象：
总反应式： 。 （溶液PH值 ）
2、原电池正负极的判断：
电极材料 电极反应类型 电子流方向 溶液中离子流动方向 两极现象
负极 活动性 反应 电子 流向该极 （不填）
正极
用作电源
3、原电池的应用 判断金属的活泼性
加快某些反应的反应速率
三、化学反应的速率与限度
化学反应限度：大多数化学反应都具有 ，故化学反应都有一定的限度；
可逆反应的限度以到达 为止。
在一定条件下的可逆反应，当 等于 、各组分浓度
时，反应到达化学平衡状态。
四、化学反应条件的控制
目标：促进有利、有用的反应（方向），抑制有害、无用的反应（方向）。
燃料充分燃烧的条件：
提高燃料的燃烧效率的措施：
一、物质中的化学能与热能、电能的互相转化
转化途径：
化学电源：
电能
转化形式
变化原因：化学键的改变
物质中的化学能
反应物中化学键的断裂： 能量
生成物中化学键的形成： 能量
放热反应： 能转化为 能
热能
吸热反应： 能转化为 能
火电： 能转化为 能再转化为 能
（将 能转化为 能的装置）
原电池
实际应用：生产、生活、其它
电极： 不同的两种金属或
电解质溶液
两电极以导线连接或 ，形成
意义：衡量 物理量
表示方法：v= 【单位： 】
简单计算：同一化学反应中各物质的 等于各物质的化学计量数之比，也等于各物质的变化浓度之比
内因：
化学反应速率
浓度： 可以加快反应速率，
可以加快反应速率
影响因素
温度：升高温度，可以 ；
降低温度，可以
外因
催化剂：使用 可以加快化学反应速率
其他因素：第三章 有机化合物
一、甲烷、乙烯、苯、乙醇、乙酸的结构
甲烷 乙烯 苯 乙醇 乙酸
化学式
电子式 （不做要求） （不做要求） （不做要求）
结构式
结构简式
空间结构 （不做要求） （不做要求）
二、甲烷、乙烯、苯、乙醇、乙酸的物理性质
甲烷 乙烯 苯 乙醇 乙酸
颜色
状态
气味
溶解性
密度
三、同系物和同分异构体
定义 特点 类 别 性 质
同系物 同：不同： 同类物质不同种分子 相似
同分异构体 同：不同： 不同种分子 不同
同素异形体 同：不同： 不同种单质 不同
同位素 同：不同： 同种元素不同种原子 化学性质相同
四、甲烷、乙烯、苯、乙醇、乙酸、乙醛的化学性质
有机物 官 能 团 化 学 性 质（写出化学方程式）
甲烷 无 ①甲烷的燃烧②取代反应
乙烯 碳碳双键 ①乙烯的燃烧②与酸性高锰酸钾溶液的作用（书写方程式不做要求）③与溴的加成反应 ：与水的加成反应，与氢气的加成反应与氯气的加成反应，与溴化氢的加成反应④乙烯的加聚反应
苯 苯环 ①苯的燃烧②与液溴的取代反应,与硝酸的取代反应③与氢气的加成反应
乙醇 羟基 ①乙醇的燃烧②乙醇的催化氧化③与金属钠（活泼的金属）反应
乙酸 羧基 ①乙酸的酸性:与金属钠反应,与新制氢氧化铜反应与氧化铜反应,与碳酸钠反应②酯化反应
五、有机反应的类型
1、取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应。
（1）卤代反应（写出下列反应的化学方程式）
甲烷与氯气在光照下反应：
苯与溴水，铁屑反应
（2）硝化反应
苯与浓硝酸，浓硫酸在50～60℃共热
（3）酯化反应 ：乙酸和乙醇在浓硫酸催化下反应
2、加成反应：有机分子里的不饱和碳原子跟其它原子或原子团直接结合生成别的物质的反应。
（1）与氢加成：乙烯和氢气 ，苯和氢气
（2）与卤素加成 ：乙烯和氯气
（3）与卤化氢 ： 乙烯和氯化氢
3、其它反应类型
（1）有机物的燃烧
（2）乙烯、乙醇与酸性高锰酸钾溶液的作用，高锰酸钾被还原而褪色。
（3）乙醇的催化氧化
七、糖类、油脂和蛋白质
有机物 分子式 主要化学性质 用 途
糖类 单糖 葡萄糖
双糖 蔗糖
多糖 淀粉
纤维素
油脂 （不做要求）
蛋白质
糖类、蛋白质的特征反应
葡萄糖 ①②
淀粉
蛋白质 ①②第一章、物质结构、元素周期律
知识要点：
物质结构 元素、核素和同位素的含义原子的结构；原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系原子核外电子排布4.化学键的定义；离子键、共价键的形成
元素周期律和元素周期表 元素周期律的实质元素周期表（长式）的结构（周期、族）金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质递变的规律同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系5. 同一主族内元素性质的递变规律与原子结构的关系
知识体系：
一．原子结构
1、 构成原子的粒子间的关系：
原子核：质子（Z）、中子（A－Z）
核外电子
代表质量为Ａ，质子数为Ｚ的Ｘ原子。
原子：质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数
质量数（A）=质子数（Z）＋中子数（N）
2、同位素、核素
具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子，叫做核素。
质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称同位素，同一元素的不同核素间 互称同位素。如35Cl、37Cl
同一元素的不同核素：①化学性质基本相同；②各自所占的原子个数百分比保持一定。
3、 核外电子排布
核外电子运动特征：
① 多电子原子里，电子分层排布：K、L、M、N、O、P、Q……；
② 电子按能量由低向高依次从内层向外层排布；
③ 每个电子层所能容纳的电子不超过2n2个；最外层电子不能超过8个；次外层电子不能超过18个；倒数第三层电子不能超过32个。
4、相对原子质量
⑴原子的相对原子质量：以一个12C原子质量的1/12作为标准，其它原子的质量跟它相比较所得的数值。它是相对质量，单位为1，可忽略不写。
⑵元素相对原子质量的计算：
元素的相对原子质量是按各种天然同位素原子所占的原子个数百分比求出的平均值。
元素周期律和元素周期表
1．元素周期律
表1 元素周期律
涵义 元素性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化。
实质 元素性质的周期性递变是核外电子排布周期性变化的必然结果。
核外电子排布 最外层电子数由1递增至8（若K层为最外层则由1递增2）而呈现周期性变化。
原子半径 原子半径由大到小（稀有气体元素除外）呈周期性变化。原子半径由电子层数和核电荷数多少决定，它是反映结构的一个参考数据。
主要化合价 最高正价由+1递变到+7，从中部开始有负价，从-4递变至-1。（稀有气体元素化合价为零），呈周期性变化。元素主要化合价由元素原子的最外层电子数决定，一般存在下列关系：最高正价数=最外层电子数负化合价数+最外层电子数=8
元素及化合物的性质 金属性渐弱，非金属性渐强，最高氧化物的水化物的碱性渐弱，酸性渐强，呈周期性变化。这是由于在一个周期内的元素，电子层数相同，最外层电子数逐渐增多，核对外层电子引力渐强，使元素原子失电子渐难，得电子渐易，故有些变化规律。
表2. 简单微粒半径的比较方法
原子半径 同一周期，从左到右，原子半径减小 例：rNa＞rMg＞rAl＞rSi＞rP＞rS＞rCl同一主族，从上到下，原子半径增大。例：rLi＞rNa＞rK＞rRb＞rCs
离子半径 同种元素的离子半径：阴离子大于原子，原子大于阳离子，低价阳离子大于高价阳离子。 例：rCl-＞rCl, rFe＞rFe2+＞rFe3+电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小。例：rO2-＞ rF-＞rNa+＞rMg2+＞rAl3+带相同电荷的离子，电子层越多，半径越大。例：rLi+＜ rNa+＜ rK+＜ rRb+＜ rcs+;rO2-＜rse2-＜ rTe2-4.带电荷、电子层均不同的离子可选一种离子参照比较。
表.3 元素金属性和非金属性强弱的判断方法
金属性比较 本质 原子越易失电子、金属性越强
判断依据 在金属活动顺序表中越靠前，金属性越强。
单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强。
单质还原性越强或离子氧化性越强，金属性越强。
最高价氧化物对应水化物碱性越强，金属性越强。
若xn++y ——→ x+ym+，则y比x金属性强。
非金属性比较 本质 原子越易得电子，非金属性越强。
判断方法 与H2化合越易，气态氢化物越稳定，非金属性越强。
单质氧化性越强，阴离子还原性越弱，非金属性越强。
最高价氧化物的水化物酸性越强，非金属性越强。
An-+B ——→ Bm-+A 则B比A非金属性强。
三、化学键
表4.化学键、离子键的概念
化学键 定义 晶体或分子内直接相邻的两个或多个原子之间的强烈相互作用，通常叫做化学键。
强烈的体现形式 使原子间形成一个整体，彼此不能发生相对移动，只能在一定平衡位置振动。破坏这种作用需消耗较大能量。
离子键 定义 阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键叫做离子键。
本质 阴阳离子间的静电作用
形成条件和原因
形成过程表示方法
影响强度的因素及对物质的影响 离子半径：离子半径越小，作用越强。含有该键的离子化合物的熔沸点就越高。离子电荷：离子电荷越多，作用越强。含有该键的离子化合物的熔沸点就越高。
表5.共价键的概念
定义 原子间通过共用电子对所形成的化学键，叫共价键
形成条件 一般是非金属元素之间形成共价键，成键原子具有未成对电子
本质 成键的两原子核与共用电子对的静电作用。
表示方法 电子式：
结构式：H—Cl H—N—H
形成过程 H× + ——→
分类 分类依据：共用电子对是否发生偏移
非极性键 定义：共用电子对不偏于任何一方特点：存在于同种原子之间 A—A单质、共价化合物、离子化合物中都可能含有此键。例：Cl2、H2O2、Na2O2
极性键 定义：共用电子对偏向成键原子的一方特点：存在于不同种原子之间 B—A共价化合物、离子化合物中都可能含有此键
