高中化学学业水平测试复习必备知识点讲义
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高中化学学业水平测试复习
必备知识点讲义
专题一 物质及其变化
一、物质的分类
1.树状分类法:根据物质的组成对物质进行分类的一种方法。
2.交叉分类法:从不同的角度对物质进行分类的一种方法。如
[易错提醒] 对氧化物的理解
(1)酸性氧化物不一定是非金属氧化物,如Mn2O7。
(2)非金属氧化物不一定都是酸性氧化物,如CO、NO。
(3)碱性氧化物一定是金属氧化物。
(4)金属氧化物不一定是碱性氧化物,如Mn2O7是酸性氧化物。
二、物质的性质与变化
1.物理性质与化学性质
物质的性质 含义 举例
物理性质 不通过化学变化就表现出来的性质 状态、颜色、气味、熔点、沸点、硬度、密度、溶解度、导电性、导热性、延展性等
化学性质 通过化学变化所表现出来的性质 金属性和非金属性,氧化性和还原性,酸性、中性和碱性,两性,稳定性和不稳定性等
说明 (1)纯净物有固定的熔、沸点(如水),而混合物则没有固定的熔、沸点(如煤、石油); (2)高分子组成的物质一般都是混合物
2.物理变化与化学变化的判断方法
项目 根本区别 典型代表
物理变化 无新物质生成 形状的改变、升华、焰色试验、潮解、蒸馏、分馏、熔化、汽化、液化等
化学变化 有新物质生成 干馏、显色反应、指示剂变色反应、分解、电解、钝化、裂解、裂化、风化、酯化、氧化、硫化、煤的气化和液化、同素异形体之间的转化
说明:(1)焰色试验也为物理变化。
(2)常见成语中蕴含的物理变化和化学变化。
序号 成语 变化类型 序号 成语 变化类型
1 水落石出 物理变化 8 量体裁衣 物理变化
2 滴水成冰 物理变化 9 水乳交融 物理变化
3 拨云见日 物理变化 10 花香四溢 物理变化
4 木已成舟 物理变化 11 火树银花 化学变化
5 沙里淘金 物理变化 12 蜡炬成灰 化学变化
6 冰雪消融 物理变化 13 水滴石穿 化学变化
7 刻舟求剑 物理变化 14 百炼成钢 化学变化
(3)常见古诗词中蕴含的物理变化和化学变化。
序号 常见古诗词 变化类型
1 绿蚁新醅酒,红泥小火炉 化学变化
2 粉骨碎身浑不怕,要留清白在人间 化学变化
3 爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏 化学变化
4 煮豆燃豆萁,豆在釜中泣 化学变化
5 蜡烛有心还惜别,替人垂泪到天明 化学变化
6 千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲 化学变化
7 春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干 化学变化
8 千里冰封,万里雪飘 物理变化
9 卧看满天云不动,不知云与我俱东 物理变化
10 遥见寻沙岸,春风动草衣 物理变化
11 荷风送香气,竹露滴清响 物理变化
12 好雨知时节,当春乃发生 物理变化
13 夜来风雨声,花落知多少 物理变化
三、胶体
1.分散系
一种(或多种)物质以粒子形式分散到另一种(或多种)物质中所形成的混合物叫做分散系,如氯化钠溶液就是一种分散系。被分散成粒子的物质叫分散质,如氯化钠溶液中的氯化钠;分散质分散到另一种物质中,这种物质(另一种物质)叫分散剂,如氯化钠溶液中的水。分散系可分为溶液(分散质粒子直径小于 1 nm)、胶体(分散质粒子直径介于1～100 nm)、乳浊液或悬浊液(分散质粒子直径大于100 nm)。
2.胶体
(1)胶体的最本质的特征是分散质粒子的直径大小在1～100 nm之间。
(2)区别胶体与其他分散系常用方法:丁达尔效应。如日光从缝隙射入暗室、光线射入密林、放映室射到银幕上的光柱均为胶体的丁达尔
效应。
(3)常见胶体:Fe(OH)3胶体、Al(OH)3胶体、稀豆浆、牛奶、烟、云、雾、血液、淀粉溶液、墨水等。
四、氧化还原反应
1.概念
从化合价的角度,凡是有元素化合价升降的化学反应都是氧化还原
反应。
2.氧化还原反应的本质
电子转移(得失或偏移)。
3.口诀
升失氧还,降得还氧(化合价升高,失去电子,发生氧化反应,作还原剂;化合价降低,得到电子,发生还原反应,作氧化剂)。
4.生活中常见的氧化还原反应
金属的冶炼、电镀、燃料的燃烧以及易燃物的自燃、食物的腐败、钢铁的锈蚀等。
五、离子反应
1.电解质和非电解质
电解质:在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物。
非电解质:在水溶液里和熔融状态下都不能导电的化合物。
强电解质:在水溶液里能完全电离的电解质(包括强酸、强碱、大部
分盐)。
弱电解质:在水溶液里只有部分电离的电解质(包括弱酸、弱碱、水)。
注意:(1)电解质和非电解质都是化合物,单质和混合物既不属于电解质,也不属于非电解质。
(2)能导电的物质不一定是电解质,如石墨、铁等;电解质本身不一定能导电,如NaCl晶体、HCl气体。
(3)有些化合物的水溶液能导电,但这些化合物在水溶液中或熔融状态下本身不能电离,故也不是电解质,如SO2、SO3、CO2、NH3等。
2.酸、碱、盐在溶液中的电离
电离:电解质溶于水或受热熔化时,形成自由移动的离子的过程。
(1)电离的条件:溶于水或受热熔化。
注意:与是否通电无关。
(2)电离方程式:用离子符号和化学式来表示电解质电离的式子。如
强酸:HClH++Cl-。
强碱:NaOHNa++OH-。
可溶性正盐:NaClNa++Cl-。
3.离子反应
(1)离子反应是指在溶液中有离子参加的化学反应;离子方程式是用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子。
(2)离子方程式的书写步骤。
如碳酸钙与盐酸反应:
①写——写出正确的化学方程式。
CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O
②拆——将化学方程式中易溶于水且易电离的物质拆成离子形式,而难溶于水的物质、挥发性的物质和水仍用化学式表示。
CaCO3+2H++2Cl-Ca2++2Cl-+CO2↑+H2O
③删——删去方程式两边不参加反应的离子。
CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O
④查——检查离子方程式两边各元素的原子个数和电荷总数是否
相等。
注意:化学式拆成离子的过程中,要保留化学式的物质有单质,如O2、N2等;氧化物,如Fe2O3、MnO2等;气体,如CO2、NH3、H2S等;难溶物,如CaCO3、BaSO4等;难电离物质,如H2O、NH3·H2O、CH3COOH、H2S等。
(3)离子共存:溶液中的离子若能大量共存,一定不能发生反应。
“隐含条件”:有颜色的离子,如Fe3+(黄色)、Fe2+(浅绿色)、Cu2+(蓝色)、Mn(紫红色);酸性溶液(H+);碱性溶液(OH-)。
常见的离子不能大量共存情况可分为以下三种:
①发生复分解反应,离子不能大量共存。
a.生成沉淀(难溶的物质);b.生成弱电解质(难电离的物质);c.生成气体。
②发生氧化还原反应,离子不能大量共存。
氧化性离子(物质):Mn、N(H+)、ClO-、Cl2、H2O2、Fe3+等。
还原性离子(物质):金属单质、S2-、I-、Br-、Cl-、Fe2+、S等。
③发生络合反应,离子不能大量共存。
只需掌握Fe3+不能与SCN-大量共存,Fe3++3SCN-Fe(SCN)3。
专题二 化学计量及应用
一、相关概念及换算关系
物理量 符号 单位 含义 注意 公式
物质 的量 n 摩尔 (mol) 表示含有一定数目粒子的集合体 摩尔只能用来衡量微观粒子:原子、分子、离子、原子团、电子、质子、中子等,是物质的量的单位。物质的量是国际单位制中七个基本物理量之一 —
阿伏加 德罗常数 NA mol-1 或/mol 物质所含粒子数 NA≈6.02× 1023 mol-1 n=
摩尔质量 M g/mol 或 g·mol-1 单位物质的量的物质所具有的质量 1 mol任何粒子或物质的质量以克为单位时,其数值都与该粒子的相对原子质量或相对分子质量相等 n=
气体摩 尔体积 Vm L/mol或 L·mol-1 和 m3/mol或 m3·mol-1 单位物质的量的气体所占的体积 在标准状况下(0 ℃、101 kPa)1 mol任何气体所占体积约为22.4 L,即在标准状况下,Vm≈22.4 L/mol n=
物质的 量浓度 c mol/L或 mol·L-1 单位体积的溶液里所含某溶质的物质的量 某溶质的物质的量浓度不随所取溶液体积多少而变 c=
二、一定物质的量浓度溶液的配制
1.仪器
容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、托盘天平、量筒等。
2.主要操作
计算、称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀、贮存。
3.注意事项
(1)选用与欲配制溶液体积相同或相近的容量瓶。
(2)使用前必须检查是否漏水。
(3)不能在容量瓶内直接溶解。
(4)溶解完的溶液需冷却至室温时再转移。
(5)定容时,当液面距离刻度线1～2 cm时改用胶头滴管,平视观察加水至液面最低处与刻度线相切。
专题三 金属及其化合物
一、钠及其化合物
1.钠
(1)物理性质:质软,银白色,密度比水小、比煤油大,熔点较低。
(2)化学性质。
①Na与O2反应。
常温下:4Na+O22Na2O。
加热时:2Na+O2Na2O2(淡黄色固体)。
②Na与H2O反应。
离子方程式:2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑。
Na与H2O(滴有酚酞溶液)反应的现象:浮、熔、游、响、红。
2.过氧化钠
(1)化学性质。
①与H2O反应:2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑。
②与CO2反应:2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。
(2)用途:作呼吸面具和潜水艇里氧气的来源;作漂白剂。
3.碳酸钠和碳酸氢钠的比较
项目 Na2CO3 NaHCO3
俗名 纯碱、苏打 小苏打
热稳 定性 不易分解 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
与盐酸 反应 Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑ NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑
与氢氧化钠 溶液反应 不反应 NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O
用途 重要化工原料,可制玻璃、造纸等 治疗胃酸过多,制作发酵粉等
4.焰色试验
焰色试验是元素的性质,属于物理变化。
钠元素的焰色:黄色。
钾元素的焰色:紫色(透过蓝色钴玻璃观察)。
二、铁及其化合物
1.铁
(1)物理性质:银白色光泽,密度大,熔、沸点高,延展性、导电性、导热性较好,能被磁体吸引。铁在地壳中的含量仅次于氧、硅、铝,排第四位。
(2)化学性质。
①与非金属反应:Fe+SFeS,3Fe+2O2Fe3O4,2Fe+3Cl22FeCl3。
②与水反应:3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。
③与酸(非氧化性酸)反应:Fe+2H+Fe2++H2↑。
④与盐(如CuCl2、CuSO4等)反应:Fe+Cu2+Fe2++Cu。
2.铁的氧化物
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗称 — 铁红 磁性氧化铁
颜色和 状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色固体
水溶性 不溶 不溶 不溶
铁元素 化合价 +2价 +3价 +2价、+3价
与CO 反应 FeO+CO Fe+CO2 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2
与稀硫 酸反应 FeO+H2SO4 FeSO4+ H2O Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+ 3H2O Fe3O4+4H2SO4 FeSO4+ Fe2(SO4)3+4H2O
用途 用作色素 常用作油漆、涂料、油墨的红色颜料 常用作磁性材料
3.铁的氢氧化物
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
颜色和 状态 白色固体 红褐色固体
水溶性 不溶 不溶
与盐酸 反应 Fe(OH)2+2HCl FeCl2+2H2O Fe(OH)3+3HCl FeCl3+3H2O
稳定性 在空气中易转化为Fe(OH)3 2Fe(OH)3Fe2O3+ 3H2O
制备 Fe2++2OH-Fe(OH)2↓ Fe3++3OH-Fe(OH)3↓
两者的 关系 在空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成 Fe(OH)3,现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
4.Fe2+和Fe3+的检验
Fe2+
Fe3+
5.Fe3+与Fe2+之间的转化
Fe+2Fe3+3Fe2+,Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。
三、铝及其化合物
1.铝
(1)物理性质:银白色,较软的固体,导电、导热,具有良好的延展性。
(2)化学性质。
①与非金属反应:4Al+3O22Al2O3、2Al+3SAl2S3、2Al+3Cl22AlCl3。
②与酸反应:2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑、2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+
3H2↑。
常温、常压下,铝遇浓硫酸或浓硝酸会发生钝化,所以可用铝制容器盛装浓硫酸或浓硝酸。
③与强碱反应:2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑。
④铝热反应:2Al+Fe2O32Fe+Al2O3。
2.铝的化合物
(1)Al2O3(典型的两性氧化物)。
①与酸反应:Al2O3+6H+2Al3++3H2O。
②与碱反应:Al2O3+2OH-+3H2O2[Al(OH)4]-。
(2)Al(OH)3(典型的两性氢氧化物):白色、不溶于水的胶状物质,具有吸附作用。
①实验室制备:AlCl3+3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4Cl。
②与酸反应:Al(OH)3+3H+Al3++3H2O。
③与碱反应:Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-。
(3)KAl(SO4)2·12H2O,十二水合硫酸铝钾,俗名为明矾,可以作净水剂。
四、合金
合金是混合物,一般地,合金的硬度大于其成分金属,熔点低于其成分金属。我国使用最早的合金是青铜,用量最大的合金是钢。
专题四 非金属及其化合物
一、氯及其化合物
1.氯气
(1)物理性质:通常是黄绿色、密度比空气大、有刺激性气味的气体,能溶于水,有毒。
(2)化学性质。
①与金属反应。
2Fe+3Cl22FeCl3(棕褐色烟),Cu+Cl2CuCl2(棕黄色烟),2Na+Cl22NaCl。
②与氢气反应。
H2+Cl22HCl(发出苍白色火焰,瓶口有白雾;光照时发生爆炸)。
③与水反应。
化学方程式:Cl2+H2OHCl+HClO(HClO有漂白性)。
离子方程式:Cl2+H2OH++Cl-+HClO。
④与碱反应。
制漂白液:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O。
离子方程式:Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O。
制漂白粉:2Ca(OH)2+2Cl2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O。
2.氯气的实验室制法
(1)反应原理:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2↑(用固液加热装置)。
(2)净化:饱和食盐水除HCl,浓硫酸干燥。
(3)收集及检验:向上排空气法收集;湿润的淀粉碘化钾试纸检验(现象为试纸变蓝)。
(4)尾气处理:NaOH溶液。
3.Cl-的检验
向待测溶液中加入硝酸酸化的AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则含Cl-。
4.溴和碘单质物理性质比较
物质 溴单质 碘单质
颜色、状态 深红棕色液体 紫黑色固体
溶解性和 溶液颜色 水中 微溶、橙色 微溶、棕色
CCl4中 易溶、橙红色 易溶、紫红色
说明:溴单质易挥发;碘单质易升华,可使淀粉溶液变蓝。
5.氯、溴、碘单质氧化性
根据化学方程式Cl2+2KBr2KCl+Br2、Cl2+2KI2KCl+I2、Br2+
2KI2KBr+I2可知,氧化性:Cl2>Br2>I2。
二、氮及其化合物
1.氮气
(1)物理性质:无色、无味、难溶于水、密度略小于空气,在空气中体积分数约为 78%。
(2)分子结构:分子式为N2,电子式为N ,结构式为N≡N。
(3)化学性质:结构决定性质,氮氮三键非常牢固,难以破坏,所以性质非常稳定。
①与H2反应:N2+3H22NH3。
②与氧气反应:N2+O22NO(无色、不溶于水的气体,有毒)。
将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定(固氮)。
2.NO和NO2的性质
(1)物理性质:NO为无色的有毒气体;NO2为红棕色、有刺激性气味的有毒气体,易溶于水,形成光化学烟雾。
(2)化学性质:2NO+O22NO2,3NO2+H2O2HNO3+NO。
3.氨
(1)物理性质:无色、有刺激性气味的气体,极易溶于水(喷泉实验)。
(2)化学性质。
①与水反应:NH3+H2ONH3·H2ON+OH-。
②与酸反应:NH3+HClNH4Cl(产生白烟)。
③与氧气反应:4NH3+5O24NO+6H2O。
(3)氨的实验室制法。
①反应原理:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O(用固固加热装置)。
②净化:碱石灰干燥。
③收集及检验:向下排空气法收集;湿润的红色石蕊试纸检验(现象为试纸变蓝)。
④尾气处理:蘸有稀硫酸的棉花。
4.铵盐
(1)物理性质:绝大多数是易溶于水的白色固体。
(2)化学性质。
①受热易分解:NH4ClNH3↑+HCl↑;NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑。
②与碱反应:N+OH-NH3↑+H2O。
③N的检验:将待检物取出少量置于试管中,加入浓NaOH溶液后,加热,用湿润的红色石蕊试纸在管口检验,若试纸变蓝色,则含N。
5.硝酸
(1)物理性质:无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
(2)化学性质。
①不稳定性:4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O。
②强氧化性。
Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;
3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O;
C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O。
注意:常温下,浓硝酸可使铁、铝钝化。
三、硫及其化合物
1.硫单质
(1)物理性质:黄色晶体,难溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳(CS2)。
(2)化学性质。
①氧化性:Fe+SFeS。
②还原性:S+O2SO2。
2.SO2
(1)物理性质:无色、有刺激性气味的气体,有毒,易液化,易溶于水,密度比空气大。
(2)化学性质。
①酸性氧化物。
可与水反应:SO2+H2OH2SO3。
可与碱反应:SO2+2NaOHNa2SO3+H2O。
可与碱性氧化物反应:SO2+Na2ONa2SO3。
②还原性。
与氧气反应:2SO2+O22SO3。
与氯水反应:SO2+Cl2+2H2OH2SO4+2HCl。
③氧化性:2H2S+SO23S↓+2H2O。
④漂白性:可使品红溶液褪色,但这是一种暂时性的漂白,加热又会恢复原色。
3.SO3
SO3与水的反应:SO3+H2OH2SO4。
4.H2SO4
(1)浓硫酸的物理性质:无色油状液体,沸点高,密度大,溶解时放出大量的热,硫酸是不挥发性酸。
(2)浓硫酸的三大特性。
①吸水性:将物质中含有的水分子夺去(可用作气体的干燥剂)。
②脱水性:将物质中的氢和氧按水的组成比脱去。
③强氧化性:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O;C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O。
注意:冷的浓硫酸使Fe、Al等金属表面生成一层致密的氧化物薄膜而钝化。
5.不同价态硫元素间的转化
6.酸雨的形成与防治
pH小于 5.6的雨水称为酸雨。硫酸型酸雨的形成原因是化石燃料及其产品的燃烧、含硫金属矿石的冶炼和硫酸的生产等产生的废气中含有的二氧化硫:SO2+H2OH2SO3,2H2SO3+O22H2SO4。
7.S的检验
待检溶液无现象白色沉淀,含S。
四、硅及其化合物
1.硅和二氧化硅的物理性质及用途
晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体,常用作半导体,可制成太阳能电池板、电脑芯片等。二氧化硅是沙子、石英的主要成分,熔点高,硬度大,常被用来制造光导纤维。
2.硅单质的化学性质
硅常温下稳定,加热能和某些非金属单质反应,如:Si+O2SiO2。
3.二氧化硅的化学性质
(1)酸性氧化物:SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O;SiO2+CaOCaSiO3。
(2)特殊性:能与氢氟酸反应,化学方程式为 SiO2+4HFSiF4↑+2H2O,用于雕刻玻璃。
(3)能和某些盐反应。
生产玻璃发生的主要的化学反应有SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑,SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑。
4.工业制粗硅:SiO2+2CSi+2CO↑。
五、无机非金属材料
1.传统无机非金属材料(传统硅酸盐材料):玻璃、陶瓷、水泥。
光学玻璃:加入PbO后制得的光学玻璃折射率高,可用来制造眼镜片、望远镜和显微镜的透镜。
钢化玻璃:把普通玻璃加热接近软化温度,再用冷风急吹制得,可用于制造汽车或火车的车窗。
2.新型无机非金属材料
计算机芯片:Si(半导体材料)。
光导纤维:SiO2 ,通信容量大,抗干扰性能好,通信效率高。
新型陶瓷:如高温结构陶瓷Si3N4、SiC、Al2O3等。
碳纳米材料:富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。
专题五 物质结构 元素周期律
一、原子结构
1.原子(X)
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N);
原子序数=核电荷数=质子数=原子的核外电子数。
2.原子核外电子的排布规律
(1)电子总是最先排布在能量最低的电子层里。
(2)各电子层最多容纳的电子数是 2n2。
(3)最外层电子数不超过8(K层为最外层不超过2),次外层不超过18,倒数第三层电子数不超过32。
3.元素、核素、同位素
元素:具有相同质子数(核电荷数)的同一类原子的总称。
核素:具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。
同位素:质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同
位素。
二、同位素、同素异形体和同分异构体的比较
项目 同位素 同素异形体 同分异构体
研究对象 原子 单质 化合物分子
结构 质子数相同,中子数不同 不同 不同
举例 H、D、T O2与O3 正丁烷与异丁烷
三、元素周期律
1.元素周期律
元素的性质(原子半径、主要化合价、金属性和非金属性)随着原子序数的递增而呈现周期性变化,这一规律叫做元素周期律。
元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果。
2.元素周期表中主族元素性质的递变规律
元素性质 同周期(从左到右) 同主族(从上到下)
电子层结构 电子层数相同,最外层电子数逐渐增多 最外层电子数相同,电子层数逐渐增多
原子半径 逐渐减小 逐渐增大
失电子能力 逐渐减弱 逐渐增强
得电子能力 逐渐增强 逐渐减弱
金属性 逐渐减弱 逐渐增强
非金属性 逐渐增强 逐渐减弱
金属单质和水 (或酸)反应置 换出氢的难易 逐渐变难 (Na、Mg、Al) 逐渐变易 (碱金属元素)
非金属单质和 氢气化合的难易 逐渐变易 (Si、P、S、Cl) 逐渐变难 (F、Cl、Br、I)
气态氢化物 的稳定性 SiH4HCl>HBr>HI
最高价氧化物 对应的水化物 的酸碱性 酸性逐渐增强:H3PO4Mg(OH)2> Al(OH)3 酸性逐渐减弱;碱性逐渐增强
主要化合价 最高正化合价:+1→+7(O、F 除外) 最高正化合价=族序数(O、F除外)
非金属元素的最低负化合价=-(8-族序数)
附:第三周期元素化合价及常见化合物
元素 最高正化合价、 最低负化合价 最高价氧化物 及其水化物 气态氢化物
Na +1 Na2O、NaOH —
Mg +2 MgO、Mg(OH)2 —
Al +3 Al2O3、Al(OH)3 —
Si +4、-4 SiO2、H2SiO3 SiH4
P +5、-3 P2O5、H3PO4 PH3
S +6、-2 SO3、H2SO4 H2S
Cl +7、-1 Cl2O7、HClO4 HCl
3.元素周期表
(1)
结构
(2)周期序数=原子电子层数;主族序数=原子最外层电子数。
四、化学键
1.化学键
相邻的原子之间强烈的相互作用叫做化学键,化学键分为共价键和离子键等。
键的类型 离子键 共价键
实例 NaCl HCl
定义 带相反电荷离子之间的相互作用 原子间通过共用电子对所形成的相互作用
作用力 静电作用 共用电子对
成键粒子 阴、阳离子 原子
成键元素 活泼的金属元素(第 ⅠA、第ⅡA族)和活泼的非金属元素(第ⅥA、第ⅦA族) 非金属元素
成键原因 最外层电子达到稳定结构
2.化合物分类
3.化学反应的实质
反应物生成物
E1>E2,反应吸收能量;E1专题六 化学反应与能量
1.化学反应与热能
(1)常见的吸热反应和放热反应。
吸热 反应 ①大多数分解反应,如CaCO3、NH4HCO3、NH4Cl等的分解反应; ②铵盐与碱的反应,如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2与NH4Cl反应; ③以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应,如C与H2O(g)反应、C与CO2反应
放热 反应 ①燃烧反应; ②酸碱中和反应; ③活泼金属与水或酸的反应; ④活泼金属氧化物与水或酸的反应; ⑤金属单质间的置换反应,如铝热反应; ⑥大多数化合反应(C与CO2反应等除外),如合成氨反应、SO2与O2生成SO3的反应等
(2)化学反应过程能量变化的原因。
①从宏观角度解释——反应物与生成物能量相对高低。
反应 类型 放热反应 吸热反应
图示
对于放热反应:反应物的总能量=生成物的总能量+放出的热量。
对于吸热反应:反应物的总能量=生成物的总能量-吸收的热量。
②从微观角度解释——化学键的断裂与形成。
[易错警示] 化学变化过程中肯定会伴有能量的变化,但伴有能量变化的过程不一定是化学变化。化学变化过程中既有能量变化又有物质变化。
2.化学反应与电能
(1)原电池的工作原理。
以铜—稀硫酸—锌原电池为例:
[方法规律] 原电池的判定方法
一看反应原理(能否自发地进行氧化还原反应);二看构成条件(两极一液成回路:两个活泼性不同的电极,插入电解质溶液中,装置形成闭合回路)。
(2)原电池正、负极判断。
3.化学反应的速率和限度
(1)化学反应速率。
(2)影响化学反应速率的因素。
①内因:反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。
②外因。
a.浓度:增大反应物的浓度可以增大化学反应速率。
b.压强:对于有气体参加的反应来说,增大压强,就是增加单位体积里反应物的物质的量,即增大反应物的浓度,因而可以增大化学反应速率。改变体系的压强时,固态和液态物质受压强的影响很小,可以忽略不计。
c.温度:当其他条件不变,升高温度一般可以使化学反应速率增大。
d.催化剂:当其他条件不变时,加入催化剂一般可以使化学反应速率增大。
e.其他因素:反应物间的接触面积,粉末状的物质比块状的反应速率大,此外,还有光辐射、放射线辐照、超声波等因素。
(3)化学反应的限度。
①可逆反应。
②化学平衡状态的特征。
(4)化学平衡状态的判断依据。
①根据速率关系。
a.同一物质:生成速率=消耗速率,即v正(A)= v逆(A)。
b.不同物质:速率之比=化学计量数之比,但必须是不同方向的速率,如aA+bBcC+dD,= 。
②根据各组分的量。
a.各组分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度不变;对于有颜色变化的可逆反应,颜色不再改变;反应物的转化率不再变化。
b.各组分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数不变。
c.反应前后气体化学计量数改变的反应:气体的总物质的量、恒温恒容条件下气体的总压强不变。
d.恒温恒容条件下,有气体参加且物质状态反应前后改变的反应:混合气体的密度不变。
专题七 有机化合物
1.烃与烷烃的概念
(1)烃。
仅由碳和氢两种元素组成的有机化合物总称为烃。如甲烷、乙烯、
苯等。
(2)烷烃。
烃分子里碳原子间都以碳碳单键相连呈链状,其余的价键均用于与氢原子结合,达到“饱和”,这一系列烃称为烷烃。如甲烷(CH4)、乙烷(CH3CH3)、丙烷(CH3CH2CH3)等。
2.甲烷、乙烯、苯
有机物 化学式 结构简式 结构特点 化学性质
甲烷 CH4 CH4 正四面体 (1)CH4+2O2CO2+2H2O(燃烧反应/氧化反应、火焰呈淡 蓝色); (2)CH4+Cl2CH3Cl+HCl(取代反应); (3)不能使溴水褪色,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
乙烯 C2H4 CH2CH2 平面结构: 碳碳双键 (1)C2H4+3O22CO2+2H2O(燃烧反应/氧化反应、火焰明亮并伴有黑烟); (2)能使酸性高锰酸钾溶液褪色(氧化反应); (3)能使溴水褪色: CH2CH2+Br2 CH2BrCH2Br(加成反应); (4)nCH2CH2 CH2—CH2(加聚反应)
苯 C6H6 或 平面 正六边形 —
3.乙醇、乙酸
有机物 化学式 结构 简式 官能团 主要化学性质
乙醇 (酒精) C2H6O CH3CH2OH —OH (羟基) (1)2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2↑(取代反应); (2)2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O(氧化反应); (3)CH3CH2OH+3O22CO2+3H2O(燃烧反应/氧化反应)
乙酸 (醋酸) C2H4O2 CH3COOH —COOH (羧基) (1)乙酸具有弱酸性: CH3COOHCH3COO- +H+(酸性比H2CO3强,能使紫色石蕊溶液变红色); 2CH3COOH+Na2CO3 2CH3COONa+CO2↑+H2O。 (2)CH3COOH+CH3CH2OH CH3COOCH2CH3+H2O(酯化反应/取代反应)
4.糖类、油脂、蛋白质
(1)糖类、油脂、蛋白质的组成。
种类 组成 元素 代表物 代表物分子 说明
糖类 单糖 C、H、O 葡萄糖 C6H12O6 葡萄糖和果糖互为同分异构体;不能发生水解反应
果糖
二糖 C、H、O 蔗糖 C12H22O11 蔗糖和麦芽糖互为同分异构体;能发生水解反应
麦芽糖
多糖 C、H、O 淀粉 (C6H10O5)n 淀粉、纤维素由于n值不同,所以分子式不同,不互为同分异构体;能发生水解反应
纤维素
油脂 油 C、H、O 植物油 不饱和高级脂肪酸甘油酯 含有CC,能发生加成反应; 能发生水解反应
脂肪 C、H、O 动物脂肪 饱和高级脂肪酸甘油酯 能发生水解反应
蛋白质 C、H、O、 N、S、 P等 酶、肌肉、 毛发等 氨基酸连接成的高分子 能发生水解反应
(2)糖类、油脂、蛋白质的性质。
物质 主要化学性质
葡萄糖 ①结构简式:CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO或CH2OH(CHOH)4CHO(含有羟基和醛基)。 ②醛基:与新制的Cu(OH)2反应产生砖红色沉淀——测定糖尿病患者病情;与银氨溶液反应产生银镜——工业制镜和暖水瓶瓶胆。 ③羟基:与羧酸发生酯化反应生成酯
蔗糖 水解反应:生成葡萄糖和果糖
淀粉、 纤维素 ①淀粉、纤维素水解反应:生成葡萄糖。 ②淀粉特性:淀粉遇碘单质变蓝
油脂 水解反应:生成高级脂肪酸(或高级脂肪酸盐)和甘油
蛋白质 ①水解反应:最终产物为氨基酸。 ②颜色反应:蛋白质遇浓硝酸变黄(检验有苯环的蛋白质)。 ③灼烧蛋白质有烧焦羽毛的味道(检验蛋白质,例如用于鉴别蚕丝和人造纤维)。 ④盐析:可逆过程。如浓度较大的轻金属盐、铵盐溶液。 ⑤变性:不可逆过程,失去生理活性。如铜(铅、汞)等重金属盐类(如波尔多液)、强酸、强碱、乙醇(酒精)、甲醛溶液(福尔马林)、加热、紫外线、X射线等均可以使蛋白质变性。误服重金属盐后,要服用大量的新鲜的牛奶或豆浆等解毒
5.三大合成材料:塑料、合成纤维、合成橡胶,属于高分子材料。
举例:聚氯乙烯的合成。
nCH2CHCl
6.掌握几种重要的有机反应类型及反应特点
反应类型 反应特点
取代反应 烷烃的卤代反应 反应物特点:有两种反应物。 反应特征:“一上一下,有进有出”,有两种生成物
苯的硝化反应
酯化反应
酯类的水解反应
加成反应 反应物特点:含碳碳双键(或三键)或苯环的化合物。 反应特征:“断一,加二,都进来”,生成物的不饱和度降低,只有一种生成物
加聚反应 反应物特点:含碳碳双键(或三键)。 反应特征:反应物与生成物组成相同,不饱和度降低
氧化反应 燃烧 绝大多数有机物都能发生
催化氧化 反应物特点:含羟基,与羟基相连的碳原子上有氢原子。 反应特征:官能团发生变化
酸性KMnO4 溶液的氧化 反应物特点:含有碳碳双键(或三键)、羟基或醛基。 反应特征:官能团发生变化
特征氧化 反应物特点:含醛基,如葡萄糖、乙醛。 反应特征:银镜反应或与新制的 Cu(OH)2 加热时有砖红色沉淀生成
专题八 化学与可持续发展
一、自然资源的开发利用
(一)金属矿物的开发利用
1.金属冶炼原理
将金属从其化合物中还原出来,用于生产各种金属材料的过程。
2.金属冶炼方法
(二)海水资源的开发利用
1.海水水资源的开发利用
(1)直接利用海水进行循环冷却。
(2)海水淡化:主要方法有蒸馏法、电渗析法、反渗透法。
2.海水化学资源的开发利用
(1)海水制盐:海水粗盐精盐。
(2)海水提溴。
工艺过程:浓缩氧化吹出吸收蒸馏。
①浓缩:海水晒盐和海水淡化过程中的副产物Br-得到浓缩。
②氧化:向浓缩海水中通入适量的氯气,使溴离子转化为溴单质,
2NaBr+Cl22NaCl+Br2。
③吹出:向氧化后的溶液中通入空气,将溴单质吹出。
④吸收:用二氧化硫作还原剂使吹出的溴转化为HBr,Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4。
⑤蒸馏:用氯气将HBr氧化为Br2,然后蒸馏。
(三)煤、石油的综合利用
项目 主要成分 加工 主要产品
石油 各种烃的混合物 石油分馏 (物理变化) 石油气、汽油、煤油、柴油、润滑油、重油
石油裂化 (化学变化) 汽油等轻质液体燃料
石油裂解 (化学变化) 乙烯、丙烯等小分子烃
煤 有机物和无机物 组成的混合物 煤的干馏 (复杂的物理、 化学变化) 焦炭、煤焦油、出炉煤气
二、化学品的合理使用
1.农药的发展方向:高效、低毒、低残留。农药施用方法、用量和时机不当,会造成土壤和作物的农药残留超标,以及大气、地表水和地下水的污染。
2.合理施用化肥应考虑的因素:土壤酸碱性、作物营养状况、化肥本身的性质。
实例:(1)硝酸铵是一种高效氮肥,但受热或经撞击易发生爆炸,因此必须作改性处理后才能施用。
(2)草木灰和铵态氮肥混合施用时会产生氨,从而导致铵态氮肥的肥效降低。
3.合理用药原则
必须在医生、药师指导下,遵循安全、有效、经济、适当等原则,主要考虑药物和机体两个方面。
(1)药物方面:考虑剂量、剂型、给药途径和时间等因素。如有的药用片剂,有的用注射剂。
(2)机体方面:考虑患者年龄、性别、症状、心理、遗传等因素。如用药时考虑儿童和成人的不同剂量。
4.安全使用食品添加剂
在规定范围内合理使用食品添加剂,对人体健康不会产生不良影响。
三、环境保护与绿色化学
1.常见环境污染问题
2.绿色化学
(1)绿色化学:利用化学原理和技术手段,减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质,实现从源头上减少或消除环境污染。
(2)原子经济性反应:就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物(即没有副反应,不生成副产物,更不能产生废弃物),此时原子利用率为100%。
专题九 化学实验基础
一、常见实验仪器及使用
1.可加热的仪器
(1)仪器a的名称为试管。
使用方法:加热液体时,液体体积不能超过其容积的,加热固体时,试管口应略向下倾斜。
(2)仪器b的名称为蒸发皿。
使用方法:用于蒸发或浓缩溶液,加热时液体体积不超过其容积的,蒸发浓缩时要用玻璃棒搅拌,快蒸干时停止加热。
(3)仪器c的名称为坩埚。
使用方法:用于固体物质灼烧,把坩埚放在三脚架上的泥三角上加热,取放坩埚必须使用坩埚钳,加热完的坩埚应放在陶土网上冷却。
(4)仪器d的名称为圆底烧瓶,仪器e的名称为蒸馏烧瓶。
使用方法:常用于组装有液体参与反应的反应器,其中仪器e主要用于混合液体的蒸馏和分馏;加热液体时,不能超过圆底烧瓶容积的。
(5)仪器f的名称为锥形瓶。
使用方法:可用于组装气体发生器;用于滴定操作;作蒸馏装置的接
收器。
(6)仪器g的名称为烧杯。
使用方法:可用于物质的溶解与溶液的稀释;用于称量具有腐蚀性的固体药品;组装水浴加热装置。
2.常用的计量仪器
(1)仪器A的名称:量筒。
用途:量取一定体积的液体。
精确度为 0.1 mL。
(2)仪器B的名称:容量瓶。
用途:配制一定物质的量浓度的溶液。
(3)仪器C的名称:托盘天平。
精确度为 0.1 g。
(4)仪器D的名称:温度计。
3.其他常用仪器
(1)仪器A的名称:漏斗。
主要用途:①向小口容器中转移液体;②漏斗加滤纸后,可过滤液体。
(2)仪器B的名称:长颈漏斗。
主要用途:用于装配气体发生装置。
(3)仪器C的名称:分液漏斗。
主要用途:①用于随时添加液体;②萃取、分液。
(4)仪器D的名称:球形干燥管。
主要用途:用于干燥或吸收某些气体,干燥剂为颗粒状,常用 CaCl2、碱石灰。
(5)仪器E的名称:直形冷凝管。
主要用途:①用于蒸馏或分馏时冷凝易液化的气体;②有利于反应物回流。
二、基本操作
1.药品的取用
2.物质的溶解
(1)固体的溶解。
使用仪器:烧杯、玻璃棒等。
促溶方法:研细、搅拌、加热等。
(2)液体的溶解。
一般方法:将密度大的液体沿着器壁慢慢注入密度小的液体中,并用玻璃棒轻轻搅动。
如稀释浓硫酸时把浓硫酸慢慢加入水中,并用玻璃棒不断搅拌。
(3)气体的溶解。
三、实验安全
1.认识常用危险化学药品的标识
2.常见实验事故的处理
意外事故 处理方法
金属钠、钾起火 用干燥的沙土盖灭
酒精灯不慎碰倒起火 用湿抹布盖灭
浓碱液溅到皮肤上 用较多水冲洗,然后涂上稀硼酸溶液
浓硫酸溅到皮肤上 立即用大量水冲洗,然后涂上3%～5% NaHCO3溶液
不慎将酸溅到眼中 用大量水冲洗,边洗边眨眼睛,切不可用手揉眼睛
温度计水银球不慎碰破 用硫粉覆盖
误食重金属盐 服用大量牛奶或蛋清,并及时送往医院
四、混合物的分离与提纯
1.过滤和结晶
(1)过滤用于分离难溶的固体和液体的混合物。
(2)结晶用于分离溶解度随温度变化有明显差异的固体可溶物组成的混合物。
结晶法的一般步骤:
①在较高温度下制成热饱和溶液(或浓溶液);
②静置、冷却、析出晶体;
③过滤,得到晶体;
④将滤液进行蒸发、结晶,可得到另一种晶体。
[温馨提示] (1)过滤操作可以概括为“一贴、二低、三靠”。
(2)蒸发操作“三提醒”。
①液体体积不得超过蒸发皿容积的。
②加热过程中要用玻璃棒不断搅拌液体以防止局部过热,造成液体
飞溅。
③当蒸发皿中出现较多固体时,停止加热,利用余热将液体蒸干。
2.蒸馏、萃取和分液
(1)蒸馏。
①适用范围:分离沸点相差较大且互溶的液体混合物。
②注意事项:温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口处;冷凝管水流方向为下口进,上口出;蒸馏烧瓶中要加沸石或碎瓷片,目的是防止暴沸(若忘记加碎瓷片,应停止加热,冷却之后再补加)。
(2)萃取和分液。
实例——用CCl4萃取碘水中的碘。
[易错警示] 萃取操作实验易错点
(1)不能用酒精萃取碘水中的碘。
(2)分液时,下层液体从下口流出,上层液体从上口倒出。
五、高中重要气体的制备、净化与收集
1.氯气的实验室制法
2.氨的实验室制法
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必备知识点讲义
专题一 物质及其变化
一、物质的分类
1.树状分类法:根据物质的组成对物质进行分类的一种方法。
2.交叉分类法:从不同的角度对物质进行分类的一种方法。如
[易错提醒] 对氧化物的理解
(1)酸性氧化物不一定是非金属氧化物,如Mn2O7。
(2)非金属氧化物不一定都是酸性氧化物,如CO、NO。
(3)碱性氧化物一定是金属氧化物。
(4)金属氧化物不一定是碱性氧化物,如Mn2O7是酸性氧化物。
二、物质的性质与变化
1.物理性质与化学性质
物质的性质 含义 举例
物理性质 不通过化学变化就表现出来的性质 状态、颜色、气味、熔点、沸点、硬度、密度、溶解度、导电性、导热性、延展性等
化学性质 通过化学变化所表现出来的性质 金属性和非金属性,氧化性和还原性,酸性、中性和碱性,两性,稳定性和不稳定性等
说明 (1)纯净物有固定的熔、沸点(如水),而混合物则没有固定的熔、沸点(如煤、石油); (2)高分子组成的物质一般都是混合物
2.物理变化与化学变化的判断方法
项目 根本区别 典型代表
物理变化 无新物质生成 形状的改变、升华、焰色试验、潮解、蒸馏、分馏、熔化、汽化、液化等
化学变化 有新物质生成 干馏、显色反应、指示剂变色反应、分解、电解、钝化、裂解、裂化、风化、酯化、氧化、硫化、煤的气化和液化、同素异形体之间的转化
说明:(1)焰色试验也为物理变化。
(2)常见成语中蕴含的物理变化和化学变化。
序号 成语 变化类型 序号 成语 变化类型
1 水落石出 物理变化 8 量体裁衣 物理变化
2 滴水成冰 物理变化 9 水乳交融 物理变化
3 拨云见日 物理变化 10 花香四溢 物理变化
4 木已成舟 物理变化 11 火树银花 化学变化
5 沙里淘金 物理变化 12 蜡炬成灰 化学变化
6 冰雪消融 物理变化 13 水滴石穿 化学变化
7 刻舟求剑 物理变化 14 百炼成钢 化学变化
(3)常见古诗词中蕴含的物理变化和化学变化。
序号 常见古诗词 变化类型
1 绿蚁新醅酒,红泥小火炉 化学变化
2 粉骨碎身浑不怕,要留清白在人间 化学变化
3 爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏 化学变化
4 煮豆燃豆萁,豆在釜中泣 化学变化
5 蜡烛有心还惜别,替人垂泪到天明 化学变化
6 千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲 化学变化
7 春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干 化学变化
8 千里冰封,万里雪飘 物理变化
9 卧看满天云不动,不知云与我俱东 物理变化
10 遥见寻沙岸,春风动草衣 物理变化
11 荷风送香气,竹露滴清响 物理变化
12 好雨知时节,当春乃发生 物理变化
13 夜来风雨声,花落知多少 物理变化
三、胶体
1.分散系
一种(或多种)物质以粒子形式分散到另一种(或多种)物质中所形成的混合物叫做分散系,如氯化钠溶液就是一种分散系。被分散成粒子的物质叫分散质,如氯化钠溶液中的氯化钠;分散质分散到另一种物质中,这种物质(另一种物质)叫分散剂,如氯化钠溶液中的水。分散系可分为溶液(分散质粒子直径小于 1 nm)、胶体(分散质粒子直径介于1～100 nm)、乳浊液或悬浊液(分散质粒子直径大于100 nm)。
2.胶体
(1)胶体的最本质的特征是分散质粒子的直径大小在1～100 nm之间。
(2)区别胶体与其他分散系常用方法:丁达尔效应。如日光从缝隙射入暗室、光线射入密林、放映室射到银幕上的光柱均为胶体的丁达尔
效应。
(3)常见胶体:Fe(OH)3胶体、Al(OH)3胶体、稀豆浆、牛奶、烟、云、雾、血液、淀粉溶液、墨水等。
四、氧化还原反应
1.概念
从化合价的角度,凡是有元素化合价升降的化学反应都是氧化还原
反应。
2.氧化还原反应的本质
电子转移(得失或偏移)。
3.口诀
升失氧还,降得还氧(化合价升高,失去电子,发生氧化反应,作还原剂;化合价降低,得到电子,发生还原反应,作氧化剂)。
4.生活中常见的氧化还原反应
金属的冶炼、电镀、燃料的燃烧以及易燃物的自燃、食物的腐败、钢铁的锈蚀等。
五、离子反应
1.电解质和非电解质
电解质:在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物。
非电解质:在水溶液里和熔融状态下都不能导电的化合物。
强电解质:在水溶液里能完全电离的电解质(包括强酸、强碱、大部
分盐)。
弱电解质:在水溶液里只有部分电离的电解质(包括弱酸、弱碱、水)。
注意:(1)电解质和非电解质都是化合物,单质和混合物既不属于电解质,也不属于非电解质。
(2)能导电的物质不一定是电解质,如石墨、铁等;电解质本身不一定能导电,如NaCl晶体、HCl气体。
(3)有些化合物的水溶液能导电,但这些化合物在水溶液中或熔融状态下本身不能电离,故也不是电解质,如SO2、SO3、CO2、NH3等。
2.酸、碱、盐在溶液中的电离
电离:电解质溶于水或受热熔化时,形成自由移动的离子的过程。
(1)电离的条件:溶于水或受热熔化。
注意:与是否通电无关。
(2)电离方程式:用离子符号和化学式来表示电解质电离的式子。如
强酸:HClH++Cl-。
强碱:NaOHNa++OH-。
可溶性正盐:NaClNa++Cl-。
3.离子反应
(1)离子反应是指在溶液中有离子参加的化学反应;离子方程式是用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子。
(2)离子方程式的书写步骤。
如碳酸钙与盐酸反应:
①写——写出正确的化学方程式。
CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O
②拆——将化学方程式中易溶于水且易电离的物质拆成离子形式,而难溶于水的物质、挥发性的物质和水仍用化学式表示。
CaCO3+2H++2Cl-Ca2++2Cl-+CO2↑+H2O
③删——删去方程式两边不参加反应的离子。
CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O
④查——检查离子方程式两边各元素的原子个数和电荷总数是否
相等。
注意:化学式拆成离子的过程中,要保留化学式的物质有单质,如O2、N2等;氧化物,如Fe2O3、MnO2等;气体,如CO2、NH3、H2S等;难溶物,如CaCO3、BaSO4等;难电离物质,如H2O、NH3·H2O、CH3COOH、H2S等。
(3)离子共存:溶液中的离子若能大量共存,一定不能发生反应。
“隐含条件”:有颜色的离子,如Fe3+(黄色)、Fe2+(浅绿色)、Cu2+(蓝色)、Mn(紫红色);酸性溶液(H+);碱性溶液(OH-)。
常见的离子不能大量共存情况可分为以下三种:
①发生复分解反应,离子不能大量共存。
a.生成沉淀(难溶的物质);b.生成弱电解质(难电离的物质);c.生成气体。
②发生氧化还原反应,离子不能大量共存。
氧化性离子(物质):Mn、N(H+)、ClO-、Cl2、H2O2、Fe3+等。
还原性离子(物质):金属单质、S2-、I-、Br-、Cl-、Fe2+、S等。
③发生络合反应,离子不能大量共存。
只需掌握Fe3+不能与SCN-大量共存,Fe3++3SCN-Fe(SCN)3。
专题二 化学计量及应用
一、相关概念及换算关系
物理量 符号 单位 含义 注意 公式
物质 的量 n 摩尔 (mol) 表示含有一定数目粒子的集合体 摩尔只能用来衡量微观粒子:原子、分子、离子、原子团、电子、质子、中子等,是物质的量的单位。物质的量是国际单位制中七个基本物理量之一 —
阿伏加 德罗常数 NA mol-1 或/mol 物质所含粒子数 NA≈6.02× 1023 mol-1 n=
摩尔质量 M g/mol 或 g·mol-1 单位物质的量的物质所具有的质量 1 mol任何粒子或物质的质量以克为单位时,其数值都与该粒子的相对原子质量或相对分子质量相等 n=
气体摩 尔体积 Vm L/mol或 L·mol-1 和 m3/mol或 m3·mol-1 单位物质的量的气体所占的体积 在标准状况下(0 ℃、101 kPa)1 mol任何气体所占体积约为22.4 L,即在标准状况下,Vm≈22.4 L/mol n=
物质的 量浓度 c mol/L或 mol·L-1 单位体积的溶液里所含某溶质的物质的量 某溶质的物质的量浓度不随所取溶液体积多少而变 c=
二、一定物质的量浓度溶液的配制
1.仪器
容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、托盘天平、量筒等。
2.主要操作
计算、称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀、贮存。
3.注意事项
(1)选用与欲配制溶液体积相同或相近的容量瓶。
(2)使用前必须检查是否漏水。
(3)不能在容量瓶内直接溶解。
(4)溶解完的溶液需冷却至室温时再转移。
(5)定容时,当液面距离刻度线1～2 cm时改用胶头滴管,平视观察加水至液面最低处与刻度线相切。
专题三 金属及其化合物
一、钠及其化合物
1.钠
(1)物理性质:质软,银白色,密度比水小、比煤油大,熔点较低。
(2)化学性质。
①Na与O2反应。
常温下:4Na+O22Na2O。
加热时:2Na+O2Na2O2(淡黄色固体)。
②Na与H2O反应。
离子方程式:2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑。
Na与H2O(滴有酚酞溶液)反应的现象:浮、熔、游、响、红。
2.过氧化钠
(1)化学性质。
①与H2O反应:2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑。
②与CO2反应:2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。
(2)用途:作呼吸面具和潜水艇里氧气的来源;作漂白剂。
3.碳酸钠和碳酸氢钠的比较
项目 Na2CO3 NaHCO3
俗名 纯碱、苏打 小苏打
热稳 定性 不易分解 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
与盐酸 反应 Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑ NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑
与氢氧化钠 溶液反应 不反应 NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O
用途 重要化工原料,可制玻璃、造纸等 治疗胃酸过多,制作发酵粉等
4.焰色试验
焰色试验是元素的性质,属于物理变化。
钠元素的焰色:黄色。
钾元素的焰色:紫色(透过蓝色钴玻璃观察)。
二、铁及其化合物
1.铁
(1)物理性质:银白色光泽,密度大,熔、沸点高,延展性、导电性、导热性较好,能被磁体吸引。铁在地壳中的含量仅次于氧、硅、铝,排第四位。
(2)化学性质。
①与非金属反应:Fe+SFeS,3Fe+2O2Fe3O4,2Fe+3Cl22FeCl3。
②与水反应:3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。
③与酸(非氧化性酸)反应:Fe+2H+Fe2++H2↑。
④与盐(如CuCl2、CuSO4等)反应:Fe+Cu2+Fe2++Cu。
2.铁的氧化物
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗称 — 铁红 磁性氧化铁
颜色和 状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色固体
水溶性 不溶 不溶 不溶
铁元素 化合价 +2价 +3价 +2价、+3价
与CO 反应 FeO+CO Fe+CO2 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2
与稀硫 酸反应 FeO+H2SO4 FeSO4+ H2O Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+ 3H2O Fe3O4+4H2SO4 FeSO4+ Fe2(SO4)3+4H2O
用途 用作色素 常用作油漆、涂料、油墨的红色颜料 常用作磁性材料
3.铁的氢氧化物
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
颜色和 状态 白色固体 红褐色固体
水溶性 不溶 不溶
与盐酸 反应 Fe(OH)2+2HCl FeCl2+2H2O Fe(OH)3+3HCl FeCl3+3H2O
稳定性 在空气中易转化为Fe(OH)3 2Fe(OH)3Fe2O3+ 3H2O
制备 Fe2++2OH-Fe(OH)2↓ Fe3++3OH-Fe(OH)3↓
两者的 关系 在空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成 Fe(OH)3,现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
4.Fe2+和Fe3+的检验
Fe2+
Fe3+
5.Fe3+与Fe2+之间的转化
Fe+2Fe3+3Fe2+,Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。
三、铝及其化合物
1.铝
(1)物理性质:银白色,较软的固体,导电、导热,具有良好的延展性。
(2)化学性质。
①与非金属反应:4Al+3O22Al2O3、2Al+3SAl2S3、2Al+3Cl22AlCl3。
②与酸反应:2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑、2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+
3H2↑。
常温、常压下,铝遇浓硫酸或浓硝酸会发生钝化,所以可用铝制容器盛装浓硫酸或浓硝酸。
③与强碱反应:2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑。
④铝热反应:2Al+Fe2O32Fe+Al2O3。
2.铝的化合物
(1)Al2O3(典型的两性氧化物)。
①与酸反应:Al2O3+6H+2Al3++3H2O。
②与碱反应:Al2O3+2OH-+3H2O2[Al(OH)4]-。
(2)Al(OH)3(典型的两性氢氧化物):白色、不溶于水的胶状物质,具有吸附作用。
①实验室制备:AlCl3+3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4Cl。
②与酸反应:Al(OH)3+3H+Al3++3H2O。
③与碱反应:Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-。
(3)KAl(SO4)2·12H2O,十二水合硫酸铝钾,俗名为明矾,可以作净水剂。
四、合金
合金是混合物,一般地,合金的硬度大于其成分金属,熔点低于其成分金属。我国使用最早的合金是青铜,用量最大的合金是钢。
专题四 非金属及其化合物
一、氯及其化合物
1.氯气
(1)物理性质:通常是黄绿色、密度比空气大、有刺激性气味的气体,能溶于水,有毒。
(2)化学性质。
①与金属反应。
2Fe+3Cl22FeCl3(棕褐色烟),Cu+Cl2CuCl2(棕黄色烟),2Na+Cl22NaCl。
②与氢气反应。
H2+Cl22HCl(发出苍白色火焰,瓶口有白雾;光照时发生爆炸)。
③与水反应。
化学方程式:Cl2+H2OHCl+HClO(HClO有漂白性)。
离子方程式:Cl2+H2OH++Cl-+HClO。
④与碱反应。
制漂白液:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O。
离子方程式:Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O。
制漂白粉:2Ca(OH)2+2Cl2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O。
2.氯气的实验室制法
(1)反应原理:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2↑(用固液加热装置)。
(2)净化:饱和食盐水除HCl,浓硫酸干燥。
(3)收集及检验:向上排空气法收集;湿润的淀粉碘化钾试纸检验(现象为试纸变蓝)。
(4)尾气处理:NaOH溶液。
3.Cl-的检验
向待测溶液中加入硝酸酸化的AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则含Cl-。
4.溴和碘单质物理性质比较
物质 溴单质 碘单质
颜色、状态 深红棕色液体 紫黑色固体
溶解性和 溶液颜色 水中 微溶、橙色 微溶、棕色
CCl4中 易溶、橙红色 易溶、紫红色
说明:溴单质易挥发;碘单质易升华,可使淀粉溶液变蓝。
5.氯、溴、碘单质氧化性
根据化学方程式Cl2+2KBr2KCl+Br2、Cl2+2KI2KCl+I2、Br2+
2KI2KBr+I2可知,氧化性:Cl2>Br2>I2。
二、氮及其化合物
1.氮气
(1)物理性质:无色、无味、难溶于水、密度略小于空气,在空气中体积分数约为 78%。
(2)分子结构:分子式为N2,电子式为N ,结构式为N≡N。
(3)化学性质:结构决定性质,氮氮三键非常牢固,难以破坏,所以性质非常稳定。
①与H2反应:N2+3H22NH3。
②与氧气反应:N2+O22NO(无色、不溶于水的气体,有毒)。
将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定(固氮)。
2.NO和NO2的性质
(1)物理性质:NO为无色的有毒气体;NO2为红棕色、有刺激性气味的有毒气体,易溶于水,形成光化学烟雾。
(2)化学性质:2NO+O22NO2,3NO2+H2O2HNO3+NO。
3.氨
(1)物理性质:无色、有刺激性气味的气体,极易溶于水(喷泉实验)。
(2)化学性质。
①与水反应:NH3+H2ONH3·H2ON+OH-。
②与酸反应:NH3+HClNH4Cl(产生白烟)。
③与氧气反应:4NH3+5O24NO+6H2O。
(3)氨的实验室制法。
①反应原理:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O(用固固加热装置)。
②净化:碱石灰干燥。
③收集及检验:向下排空气法收集;湿润的红色石蕊试纸检验(现象为试纸变蓝)。
④尾气处理:蘸有稀硫酸的棉花。
4.铵盐
(1)物理性质:绝大多数是易溶于水的白色固体。
(2)化学性质。
①受热易分解:NH4ClNH3↑+HCl↑;NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑。
②与碱反应:N+OH-NH3↑+H2O。
③N的检验:将待检物取出少量置于试管中,加入浓NaOH溶液后,加热,用湿润的红色石蕊试纸在管口检验,若试纸变蓝色,则含N。
5.硝酸
(1)物理性质:无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
(2)化学性质。
①不稳定性:4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O。
②强氧化性。
Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;
3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O;
C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O。
注意:常温下,浓硝酸可使铁、铝钝化。
三、硫及其化合物
1.硫单质
(1)物理性质:黄色晶体,难溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳(CS2)。
(2)化学性质。
①氧化性:Fe+SFeS。
②还原性:S+O2SO2。
2.SO2
(1)物理性质:无色、有刺激性气味的气体,有毒,易液化,易溶于水,密度比空气大。
(2)化学性质。
①酸性氧化物。
可与水反应:SO2+H2OH2SO3。
可与碱反应:SO2+2NaOHNa2SO3+H2O。
可与碱性氧化物反应:SO2+Na2ONa2SO3。
②还原性。
与氧气反应:2SO2+O22SO3。
与氯水反应:SO2+Cl2+2H2OH2SO4+2HCl。
③氧化性:2H2S+SO23S↓+2H2O。
④漂白性:可使品红溶液褪色,但这是一种暂时性的漂白,加热又会恢复原色。
3.SO3
SO3与水的反应:SO3+H2OH2SO4。
4.H2SO4
(1)浓硫酸的物理性质:无色油状液体,沸点高,密度大,溶解时放出大量的热,硫酸是不挥发性酸。
(2)浓硫酸的三大特性。
①吸水性:将物质中含有的水分子夺去(可用作气体的干燥剂)。
②脱水性:将物质中的氢和氧按水的组成比脱去。
③强氧化性:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O;C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O。
注意:冷的浓硫酸使Fe、Al等金属表面生成一层致密的氧化物薄膜而钝化。
5.不同价态硫元素间的转化
6.酸雨的形成与防治
pH小于 5.6的雨水称为酸雨。硫酸型酸雨的形成原因是化石燃料及其产品的燃烧、含硫金属矿石的冶炼和硫酸的生产等产生的废气中含有的二氧化硫:SO2+H2OH2SO3,2H2SO3+O22H2SO4。
7.S的检验
待检溶液无现象白色沉淀,含S。
四、硅及其化合物
1.硅和二氧化硅的物理性质及用途
晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体,常用作半导体,可制成太阳能电池板、电脑芯片等。二氧化硅是沙子、石英的主要成分,熔点高,硬度大,常被用来制造光导纤维。
2.硅单质的化学性质
硅常温下稳定,加热能和某些非金属单质反应,如:Si+O2SiO2。
3.二氧化硅的化学性质
(1)酸性氧化物:SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O;SiO2+CaOCaSiO3。
(2)特殊性:能与氢氟酸反应,化学方程式为 SiO2+4HFSiF4↑+2H2O,用于雕刻玻璃。
(3)能和某些盐反应。
生产玻璃发生的主要的化学反应有SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑,SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑。
4.工业制粗硅:SiO2+2CSi+2CO↑。
五、无机非金属材料
1.传统无机非金属材料(传统硅酸盐材料):玻璃、陶瓷、水泥。
光学玻璃:加入PbO后制得的光学玻璃折射率高,可用来制造眼镜片、望远镜和显微镜的透镜。
钢化玻璃:把普通玻璃加热接近软化温度,再用冷风急吹制得,可用于制造汽车或火车的车窗。
2.新型无机非金属材料
计算机芯片:Si(半导体材料)。
光导纤维:SiO2 ,通信容量大,抗干扰性能好,通信效率高。
新型陶瓷:如高温结构陶瓷Si3N4、SiC、Al2O3等。
碳纳米材料:富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。
专题五 物质结构 元素周期律
一、原子结构
1.原子(X)
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N);
原子序数=核电荷数=质子数=原子的核外电子数。
2.原子核外电子的排布规律
(1)电子总是最先排布在能量最低的电子层里。
(2)各电子层最多容纳的电子数是 2n2。
(3)最外层电子数不超过8(K层为最外层不超过2),次外层不超过18,倒数第三层电子数不超过32。
3.元素、核素、同位素
元素:具有相同质子数(核电荷数)的同一类原子的总称。
核素:具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。
同位素:质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同
位素。
二、同位素、同素异形体和同分异构体的比较
项目 同位素 同素异形体 同分异构体
研究对象 原子 单质 化合物分子
结构 质子数相同,中子数不同 不同 不同
举例 H、D、T O2与O3 正丁烷与异丁烷
三、元素周期律
1.元素周期律
元素的性质(原子半径、主要化合价、金属性和非金属性)随着原子序数的递增而呈现周期性变化,这一规律叫做元素周期律。
元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果。
2.元素周期表中主族元素性质的递变规律
元素性质 同周期(从左到右) 同主族(从上到下)
电子层结构 电子层数相同,最外层电子数逐渐增多 最外层电子数相同,电子层数逐渐增多
原子半径 逐渐减小 逐渐增大
失电子能力 逐渐减弱 逐渐增强
得电子能力 逐渐增强 逐渐减弱
金属性 逐渐减弱 逐渐增强
非金属性 逐渐增强 逐渐减弱
金属单质和水 (或酸)反应置 换出氢的难易 逐渐变难 (Na、Mg、Al) 逐渐变易 (碱金属元素)
非金属单质和 氢气化合的难易 逐渐变易 (Si、P、S、Cl) 逐渐变难 (F、Cl、Br、I)
气态氢化物 的稳定性 SiH4
最高价氧化物 对应的水化物 的酸碱性 酸性逐渐增强:H3PO4
主要化合价 最高正化合价:+1→+7(O、F 除外) 最高正化合价=族序数(O、F除外)
非金属元素的最低负化合价=-(8-族序数)
附:第三周期元素化合价及常见化合物
元素 最高正化合价、 最低负化合价 最高价氧化物 及其水化物 气态氢化物
Na +1 Na2O、NaOH —
Mg +2 MgO、Mg(OH)2 —
Al +3 Al2O3、Al(OH)3 —
Si +4、-4 SiO2、H2SiO3 SiH4
P +5、-3 P2O5、H3PO4 PH3
S +6、-2 SO3、H2SO4 H2S
Cl +7、-1 Cl2O7、HClO4 HCl
3.元素周期表
(1)
结构
(2)周期序数=原子电子层数;主族序数=原子最外层电子数。
四、化学键
1.化学键
相邻的原子之间强烈的相互作用叫做化学键,化学键分为共价键和离子键等。
键的类型 离子键 共价键
实例 NaCl HCl
定义 带相反电荷离子之间的相互作用 原子间通过共用电子对所形成的相互作用
作用力 静电作用 共用电子对
成键粒子 阴、阳离子 原子
成键元素 活泼的金属元素(第 ⅠA、第ⅡA族)和活泼的非金属元素(第ⅥA、第ⅦA族) 非金属元素
成键原因 最外层电子达到稳定结构
2.化合物分类
3.化学反应的实质
反应物生成物
E1>E2,反应吸收能量;E1
1.化学反应与热能
(1)常见的吸热反应和放热反应。
吸热 反应 ①大多数分解反应,如CaCO3、NH4HCO3、NH4Cl等的分解反应; ②铵盐与碱的反应,如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2与NH4Cl反应; ③以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应,如C与H2O(g)反应、C与CO2反应
放热 反应 ①燃烧反应; ②酸碱中和反应; ③活泼金属与水或酸的反应; ④活泼金属氧化物与水或酸的反应; ⑤金属单质间的置换反应,如铝热反应; ⑥大多数化合反应(C与CO2反应等除外),如合成氨反应、SO2与O2生成SO3的反应等
(2)化学反应过程能量变化的原因。
①从宏观角度解释——反应物与生成物能量相对高低。
反应 类型 放热反应 吸热反应
图示
对于放热反应:反应物的总能量=生成物的总能量+放出的热量。
对于吸热反应:反应物的总能量=生成物的总能量-吸收的热量。
②从微观角度解释——化学键的断裂与形成。
[易错警示] 化学变化过程中肯定会伴有能量的变化,但伴有能量变化的过程不一定是化学变化。化学变化过程中既有能量变化又有物质变化。
2.化学反应与电能
(1)原电池的工作原理。
以铜—稀硫酸—锌原电池为例:
[方法规律] 原电池的判定方法
一看反应原理(能否自发地进行氧化还原反应);二看构成条件(两极一液成回路:两个活泼性不同的电极,插入电解质溶液中,装置形成闭合回路)。
(2)原电池正、负极判断。
3.化学反应的速率和限度
(1)化学反应速率。
(2)影响化学反应速率的因素。
①内因:反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。
②外因。
a.浓度:增大反应物的浓度可以增大化学反应速率。
b.压强:对于有气体参加的反应来说,增大压强,就是增加单位体积里反应物的物质的量,即增大反应物的浓度,因而可以增大化学反应速率。改变体系的压强时,固态和液态物质受压强的影响很小,可以忽略不计。
c.温度:当其他条件不变,升高温度一般可以使化学反应速率增大。
d.催化剂:当其他条件不变时,加入催化剂一般可以使化学反应速率增大。
e.其他因素:反应物间的接触面积,粉末状的物质比块状的反应速率大,此外,还有光辐射、放射线辐照、超声波等因素。
(3)化学反应的限度。
①可逆反应。
②化学平衡状态的特征。
(4)化学平衡状态的判断依据。
①根据速率关系。
a.同一物质:生成速率=消耗速率,即v正(A)= v逆(A)。
b.不同物质:速率之比=化学计量数之比,但必须是不同方向的速率,如aA+bBcC+dD,= 。
②根据各组分的量。
a.各组分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度不变;对于有颜色变化的可逆反应,颜色不再改变;反应物的转化率不再变化。
b.各组分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数不变。
c.反应前后气体化学计量数改变的反应:气体的总物质的量、恒温恒容条件下气体的总压强不变。
d.恒温恒容条件下,有气体参加且物质状态反应前后改变的反应:混合气体的密度不变。
专题七 有机化合物
1.烃与烷烃的概念
(1)烃。
仅由碳和氢两种元素组成的有机化合物总称为烃。如甲烷、乙烯、
苯等。
(2)烷烃。
烃分子里碳原子间都以碳碳单键相连呈链状,其余的价键均用于与氢原子结合,达到“饱和”,这一系列烃称为烷烃。如甲烷(CH4)、乙烷(CH3CH3)、丙烷(CH3CH2CH3)等。
2.甲烷、乙烯、苯
有机物 化学式 结构简式 结构特点 化学性质
甲烷 CH4 CH4 正四面体 (1)CH4+2O2CO2+2H2O(燃烧反应/氧化反应、火焰呈淡 蓝色); (2)CH4+Cl2CH3Cl+HCl(取代反应); (3)不能使溴水褪色,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
乙烯 C2H4 CH2CH2 平面结构: 碳碳双键 (1)C2H4+3O22CO2+2H2O(燃烧反应/氧化反应、火焰明亮并伴有黑烟); (2)能使酸性高锰酸钾溶液褪色(氧化反应); (3)能使溴水褪色: CH2CH2+Br2 CH2BrCH2Br(加成反应); (4)nCH2CH2 CH2—CH2(加聚反应)
苯 C6H6 或 平面 正六边形 —
3.乙醇、乙酸
有机物 化学式 结构 简式 官能团 主要化学性质
乙醇 (酒精) C2H6O CH3CH2OH —OH (羟基) (1)2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2↑(取代反应); (2)2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O(氧化反应); (3)CH3CH2OH+3O22CO2+3H2O(燃烧反应/氧化反应)
乙酸 (醋酸) C2H4O2 CH3COOH —COOH (羧基) (1)乙酸具有弱酸性: CH3COOHCH3COO- +H+(酸性比H2CO3强,能使紫色石蕊溶液变红色); 2CH3COOH+Na2CO3 2CH3COONa+CO2↑+H2O。 (2)CH3COOH+CH3CH2OH CH3COOCH2CH3+H2O(酯化反应/取代反应)
4.糖类、油脂、蛋白质
(1)糖类、油脂、蛋白质的组成。
种类 组成 元素 代表物 代表物分子 说明
糖类 单糖 C、H、O 葡萄糖 C6H12O6 葡萄糖和果糖互为同分异构体;不能发生水解反应
果糖
二糖 C、H、O 蔗糖 C12H22O11 蔗糖和麦芽糖互为同分异构体;能发生水解反应
麦芽糖
多糖 C、H、O 淀粉 (C6H10O5)n 淀粉、纤维素由于n值不同,所以分子式不同,不互为同分异构体;能发生水解反应
纤维素
油脂 油 C、H、O 植物油 不饱和高级脂肪酸甘油酯 含有CC,能发生加成反应; 能发生水解反应
脂肪 C、H、O 动物脂肪 饱和高级脂肪酸甘油酯 能发生水解反应
蛋白质 C、H、O、 N、S、 P等 酶、肌肉、 毛发等 氨基酸连接成的高分子 能发生水解反应
(2)糖类、油脂、蛋白质的性质。
物质 主要化学性质
葡萄糖 ①结构简式:CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO或CH2OH(CHOH)4CHO(含有羟基和醛基)。 ②醛基:与新制的Cu(OH)2反应产生砖红色沉淀——测定糖尿病患者病情;与银氨溶液反应产生银镜——工业制镜和暖水瓶瓶胆。 ③羟基:与羧酸发生酯化反应生成酯
蔗糖 水解反应:生成葡萄糖和果糖
淀粉、 纤维素 ①淀粉、纤维素水解反应:生成葡萄糖。 ②淀粉特性:淀粉遇碘单质变蓝
油脂 水解反应:生成高级脂肪酸(或高级脂肪酸盐)和甘油
蛋白质 ①水解反应:最终产物为氨基酸。 ②颜色反应:蛋白质遇浓硝酸变黄(检验有苯环的蛋白质)。 ③灼烧蛋白质有烧焦羽毛的味道(检验蛋白质,例如用于鉴别蚕丝和人造纤维)。 ④盐析:可逆过程。如浓度较大的轻金属盐、铵盐溶液。 ⑤变性:不可逆过程,失去生理活性。如铜(铅、汞)等重金属盐类(如波尔多液)、强酸、强碱、乙醇(酒精)、甲醛溶液(福尔马林)、加热、紫外线、X射线等均可以使蛋白质变性。误服重金属盐后,要服用大量的新鲜的牛奶或豆浆等解毒
5.三大合成材料:塑料、合成纤维、合成橡胶,属于高分子材料。
举例:聚氯乙烯的合成。
nCH2CHCl
6.掌握几种重要的有机反应类型及反应特点
反应类型 反应特点
取代反应 烷烃的卤代反应 反应物特点:有两种反应物。 反应特征:“一上一下,有进有出”,有两种生成物
苯的硝化反应
酯化反应
酯类的水解反应
加成反应 反应物特点:含碳碳双键(或三键)或苯环的化合物。 反应特征:“断一,加二,都进来”,生成物的不饱和度降低,只有一种生成物
加聚反应 反应物特点:含碳碳双键(或三键)。 反应特征:反应物与生成物组成相同,不饱和度降低
氧化反应 燃烧 绝大多数有机物都能发生
催化氧化 反应物特点:含羟基,与羟基相连的碳原子上有氢原子。 反应特征:官能团发生变化
酸性KMnO4 溶液的氧化 反应物特点:含有碳碳双键(或三键)、羟基或醛基。 反应特征:官能团发生变化
特征氧化 反应物特点:含醛基,如葡萄糖、乙醛。 反应特征:银镜反应或与新制的 Cu(OH)2 加热时有砖红色沉淀生成
专题八 化学与可持续发展
一、自然资源的开发利用
(一)金属矿物的开发利用
1.金属冶炼原理
将金属从其化合物中还原出来,用于生产各种金属材料的过程。
2.金属冶炼方法
(二)海水资源的开发利用
1.海水水资源的开发利用
(1)直接利用海水进行循环冷却。
(2)海水淡化:主要方法有蒸馏法、电渗析法、反渗透法。
2.海水化学资源的开发利用
(1)海水制盐:海水粗盐精盐。
(2)海水提溴。
工艺过程:浓缩氧化吹出吸收蒸馏。
①浓缩:海水晒盐和海水淡化过程中的副产物Br-得到浓缩。
②氧化:向浓缩海水中通入适量的氯气,使溴离子转化为溴单质,
2NaBr+Cl22NaCl+Br2。
③吹出:向氧化后的溶液中通入空气,将溴单质吹出。
④吸收:用二氧化硫作还原剂使吹出的溴转化为HBr,Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4。
⑤蒸馏:用氯气将HBr氧化为Br2,然后蒸馏。
(三)煤、石油的综合利用
项目 主要成分 加工 主要产品
石油 各种烃的混合物 石油分馏 (物理变化) 石油气、汽油、煤油、柴油、润滑油、重油
石油裂化 (化学变化) 汽油等轻质液体燃料
石油裂解 (化学变化) 乙烯、丙烯等小分子烃
煤 有机物和无机物 组成的混合物 煤的干馏 (复杂的物理、 化学变化) 焦炭、煤焦油、出炉煤气
二、化学品的合理使用
1.农药的发展方向:高效、低毒、低残留。农药施用方法、用量和时机不当,会造成土壤和作物的农药残留超标,以及大气、地表水和地下水的污染。
2.合理施用化肥应考虑的因素:土壤酸碱性、作物营养状况、化肥本身的性质。
实例:(1)硝酸铵是一种高效氮肥,但受热或经撞击易发生爆炸,因此必须作改性处理后才能施用。
(2)草木灰和铵态氮肥混合施用时会产生氨,从而导致铵态氮肥的肥效降低。
3.合理用药原则
必须在医生、药师指导下,遵循安全、有效、经济、适当等原则,主要考虑药物和机体两个方面。
(1)药物方面:考虑剂量、剂型、给药途径和时间等因素。如有的药用片剂,有的用注射剂。
(2)机体方面:考虑患者年龄、性别、症状、心理、遗传等因素。如用药时考虑儿童和成人的不同剂量。
4.安全使用食品添加剂
在规定范围内合理使用食品添加剂,对人体健康不会产生不良影响。
三、环境保护与绿色化学
1.常见环境污染问题
2.绿色化学
(1)绿色化学:利用化学原理和技术手段,减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质,实现从源头上减少或消除环境污染。
(2)原子经济性反应:就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物(即没有副反应,不生成副产物,更不能产生废弃物),此时原子利用率为100%。
专题九 化学实验基础
一、常见实验仪器及使用
1.可加热的仪器
(1)仪器a的名称为试管。
使用方法:加热液体时,液体体积不能超过其容积的,加热固体时,试管口应略向下倾斜。
(2)仪器b的名称为蒸发皿。
使用方法:用于蒸发或浓缩溶液,加热时液体体积不超过其容积的,蒸发浓缩时要用玻璃棒搅拌,快蒸干时停止加热。
(3)仪器c的名称为坩埚。
使用方法:用于固体物质灼烧,把坩埚放在三脚架上的泥三角上加热,取放坩埚必须使用坩埚钳,加热完的坩埚应放在陶土网上冷却。
(4)仪器d的名称为圆底烧瓶,仪器e的名称为蒸馏烧瓶。
使用方法:常用于组装有液体参与反应的反应器,其中仪器e主要用于混合液体的蒸馏和分馏;加热液体时,不能超过圆底烧瓶容积的。
(5)仪器f的名称为锥形瓶。
使用方法:可用于组装气体发生器;用于滴定操作;作蒸馏装置的接
收器。
(6)仪器g的名称为烧杯。
使用方法:可用于物质的溶解与溶液的稀释;用于称量具有腐蚀性的固体药品;组装水浴加热装置。
2.常用的计量仪器
(1)仪器A的名称:量筒。
用途:量取一定体积的液体。
精确度为 0.1 mL。
(2)仪器B的名称:容量瓶。
用途:配制一定物质的量浓度的溶液。
(3)仪器C的名称:托盘天平。
精确度为 0.1 g。
(4)仪器D的名称:温度计。
3.其他常用仪器
(1)仪器A的名称:漏斗。
主要用途:①向小口容器中转移液体;②漏斗加滤纸后,可过滤液体。
(2)仪器B的名称:长颈漏斗。
主要用途:用于装配气体发生装置。
(3)仪器C的名称:分液漏斗。
主要用途:①用于随时添加液体;②萃取、分液。
(4)仪器D的名称:球形干燥管。
主要用途:用于干燥或吸收某些气体,干燥剂为颗粒状,常用 CaCl2、碱石灰。
(5)仪器E的名称:直形冷凝管。
主要用途:①用于蒸馏或分馏时冷凝易液化的气体;②有利于反应物回流。
二、基本操作
1.药品的取用
2.物质的溶解
(1)固体的溶解。
使用仪器:烧杯、玻璃棒等。
促溶方法:研细、搅拌、加热等。
(2)液体的溶解。
一般方法:将密度大的液体沿着器壁慢慢注入密度小的液体中,并用玻璃棒轻轻搅动。
如稀释浓硫酸时把浓硫酸慢慢加入水中,并用玻璃棒不断搅拌。
(3)气体的溶解。
三、实验安全
1.认识常用危险化学药品的标识
2.常见实验事故的处理
意外事故 处理方法
金属钠、钾起火 用干燥的沙土盖灭
酒精灯不慎碰倒起火 用湿抹布盖灭
浓碱液溅到皮肤上 用较多水冲洗,然后涂上稀硼酸溶液
浓硫酸溅到皮肤上 立即用大量水冲洗,然后涂上3%～5% NaHCO3溶液
不慎将酸溅到眼中 用大量水冲洗,边洗边眨眼睛,切不可用手揉眼睛
温度计水银球不慎碰破 用硫粉覆盖
误食重金属盐 服用大量牛奶或蛋清,并及时送往医院
四、混合物的分离与提纯
1.过滤和结晶
(1)过滤用于分离难溶的固体和液体的混合物。
(2)结晶用于分离溶解度随温度变化有明显差异的固体可溶物组成的混合物。
结晶法的一般步骤:
①在较高温度下制成热饱和溶液(或浓溶液);
②静置、冷却、析出晶体;
③过滤,得到晶体;
④将滤液进行蒸发、结晶,可得到另一种晶体。
[温馨提示] (1)过滤操作可以概括为“一贴、二低、三靠”。
(2)蒸发操作“三提醒”。
①液体体积不得超过蒸发皿容积的。
②加热过程中要用玻璃棒不断搅拌液体以防止局部过热,造成液体
飞溅。
③当蒸发皿中出现较多固体时,停止加热,利用余热将液体蒸干。
2.蒸馏、萃取和分液
(1)蒸馏。
①适用范围:分离沸点相差较大且互溶的液体混合物。
②注意事项:温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口处;冷凝管水流方向为下口进,上口出;蒸馏烧瓶中要加沸石或碎瓷片,目的是防止暴沸(若忘记加碎瓷片,应停止加热,冷却之后再补加)。
(2)萃取和分液。
实例——用CCl4萃取碘水中的碘。
[易错警示] 萃取操作实验易错点
(1)不能用酒精萃取碘水中的碘。
(2)分液时,下层液体从下口流出,上层液体从上口倒出。
五、高中重要气体的制备、净化与收集
1.氯气的实验室制法
2.氨的实验室制法
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