化學(xué)科核心知識(shí)點(diǎn)解讀
第一部分 化學(xué)基本概念和基本理論
一、物質(zhì)的組成、性質(zhì)和分類(lèi)
(一)掌握基本概念
1.分子:分子是能夠獨(dú)立存在并保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的一種微粒。
(1)分子同原子、離子一樣是構(gòu)成物質(zhì)的基本微粒。
(2)按組成分子的原子個(gè)數(shù)可分為:單原子分子如:He、Ne、Ar、Kr…
雙原子分子如:O 2
、H 2 、HCl、NO…多原子分子如:H 2
O、P 4 、C 6
H 12 O 6 …及高分子如:CH
2 ―CH 2 、CH 2
―CH CH―CH 2 …
2.原子:原子是化學(xué)變化中的最小微粒。確切地說(shuō),在化學(xué)反應(yīng)中原子核不變,只有核外電子發(fā)生變化。
(1)原子是組成某些物質(zhì)(如金剛石、晶體硅、二氧化硅等原子晶體)和分子的基本微粒。
(2)原子是由原子核(中子、質(zhì)子)和核外電子構(gòu)成的。
3.離子:離子是指帶電荷的原子或原子團(tuán)。
(1)離子可分為陽(yáng)離子:Li
+ 、Na +
、H + 、NH
+4 …陰離子:Cl
- 、O 2-
、OH -
、SO
2- 4 …
(2)存在離子的物質(zhì):①離子化合物中:NaCl、CaCl
2 、Na 2
SO 4 …②電解質(zhì)溶液中:鹽酸、NaOH溶液等③金屬晶體中:鈉、鐵、鉀、銅等
4.元素:元素是具有相同核電荷數(shù)(即質(zhì)子數(shù))的同一類(lèi)原子的總稱(chēng)。
(1)元素與物質(zhì)、分子、原子的區(qū)別與聯(lián)系:物質(zhì)是由元素組成的(宏觀(guān)看);物質(zhì)是由分子、原子或離子構(gòu)成的(微觀(guān)看)。
(2)某些元素可以形成不同的單質(zhì)(性質(zhì)、結(jié)構(gòu)不同)―――同素異形體。
5.同位素:是指同一元素不同核素之間互稱(chēng)同位素,即具有相同質(zhì)子數(shù),不同中子數(shù)的同一類(lèi)原子互稱(chēng)同位素。如H有三種同位素: 11
H、 21
H、 31
H(氕、氘、氚)。
6.核素:核素是具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目的中子的一種原子。(1)同種元素、可以有若干種不同的核素。(2)同一種元素的各種核素盡管中子數(shù)不同,但它們的質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)相同。核外電子排布相同,因而它們的化學(xué)性質(zhì)幾乎是相同的。
7.原子團(tuán):原子團(tuán)是指多個(gè)原子結(jié)合成的集體,在許多反應(yīng)中,原子團(tuán)作為一個(gè)集體參加反應(yīng)。原子團(tuán)包括復(fù)雜離子機(jī)基。如:SO
2- 4 、OH -
、CH 3
COO - 、―OH、―NO
2 、―COOH等。
8.物理變化和化學(xué)變化
物理變化:沒(méi)有生成其他物質(zhì)的變化。僅是物質(zhì)形態(tài)的變化;瘜W(xué)變化:變化時(shí)有其他物質(zhì)生成,又叫化學(xué)反應(yīng);瘜W(xué)變化的特征有新物質(zhì)生成
伴有放熱、發(fā)光、變色等現(xiàn)象
變化本質(zhì):舊鍵斷裂新鍵生成或轉(zhuǎn)移電子等。二者的區(qū)別是:前者無(wú)新物質(zhì)生成,僅是物質(zhì)形態(tài)、狀態(tài)的變化。
9.混合物:由兩種或多種物質(zhì)混合而成的物質(zhì)叫混合物;(1)混合物沒(méi)有固定的組成,一般沒(méi)有固定的熔沸點(diǎn);(2)典型混合物:①溶液:溶劑+溶質(zhì) 如:鹽酸、碘酒等②膠體:分散質(zhì)+分散劑
③空氣:N 2
78%、O 2
21%、稀有氣體0.94%、CO 2
0.03%、其他0.03%(體積比)
10.純凈物:由一種物質(zhì)組成的物質(zhì)叫純凈物。它可以是單質(zhì)、化合物,如果是由分子構(gòu)成的物質(zhì),那純凈物就是指同種分子組成的物質(zhì)。
【注意】由同素異形體組成的物質(zhì)為混合物如紅磷和白磷。由同位素原子組成的物質(zhì)是純凈物如H 2
O與D 2
O混合為純凈物。
11.單質(zhì):由同種元素組成的純凈物叫單質(zhì)。如O 2 、Cl 2
、N 2 、Ar、金剛石、鐵(Fe)等。HD、 16
O 18 O也屬于單質(zhì),單質(zhì)分為金屬單質(zhì)與非金屬單質(zhì)兩種。
12.化合物:由不同種元素組成的純凈物叫化合物。
從不同的分類(lèi)角度化合物可分為多種類(lèi)型,如離子化合物和共價(jià)化合物;電解質(zhì)和非電解質(zhì);無(wú)機(jī)化合物和有機(jī)化合物;酸、堿鹽和氧化物等。
13.酸:電離理論認(rèn)為:電解電離出的陽(yáng)離子全部是H + 的化合物叫做酸。常見(jiàn)強(qiáng)酸如:HClO
4 、H 2
SO 4 、HCl、HNO
3 …
常見(jiàn)弱酸如:H 2
SO 3 、H 3
PO 4 、HF、HClO、H 2
CO 3 、H 2
CO 3 、H 2
SO 3 、CH 3
COOH…
14.堿:電離理論認(rèn)為,電解質(zhì)電離時(shí)產(chǎn)生的陰離子全部是OH - 的化合物叫堿。常見(jiàn)強(qiáng)堿如:NaOH、KOH、Ba(OH) 2 …w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
常見(jiàn)弱堿如:NH
3 ?H 2 O、Al(OH) 3 、Fe(OH) 3 …
15.鹽:電離時(shí)生成金屬陽(yáng)離子(或NH +4 )和酸根離子的化合物叫做鹽。鹽的分類(lèi)①正鹽:如:(NH 4
) 2
SO 4 、Na 2
SO 4 …
②酸式鹽:如NaHCO
3 、NaH
2 PO 4 、Na 2
HPO 4 …③堿式鹽:Cu 2 (OH) 2
CO 3 …④復(fù)鹽:KAl(SO 4
) 2
?12H 2 O…
16.氧化物:由兩種元素組成,其中一種是氧的化合物叫氧化物氧化物的分類(lèi)方法按組成分金屬氧化物:Na
2 O、Al 2
O 3 、Fe 3
O 4 …非金屬氧化物:NO
2 、CO、SO 2
、CO 2
…
按性質(zhì)分不成鹽氧化物:CO、NO
成鹽氧化物酸性氧化物:CO
2 、SO 2
…堿性氧化物:Na
2 O 2 、CuO…兩性氧化物:Al
2 O 3 、ZnO 過(guò)氧化物:Na
2 O 2 超氧化物:KO
2
17.同素異形體:由同種元素所形成的不同的單質(zhì)為同素異形體。(1)常見(jiàn)同素異形體:紅磷與白磷;O 2
與O 3
;金剛石與石墨。
(2)同素異形體之間可以相互轉(zhuǎn)化,屬于化學(xué)變化但不屬于氧化還原反應(yīng)。
(二)正確使用化學(xué)用語(yǔ)
化學(xué)用語(yǔ)是指化學(xué)學(xué)科中專(zhuān)門(mén)使用的符號(hào),它包括以下幾種:
①元素符號(hào) ②離子符號(hào) ③電子式 ④原子結(jié)構(gòu)示意圖 ⑤分子式(化學(xué)式) ⑥結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 ⑦化學(xué)方程式 ⑧熱化學(xué)方程式 ⑨離子方程式 ⑩電離方程式 ○11電極方程式
1.四種符號(hào)
元素符號(hào):①表示一種元素。②表示一種元素的一個(gè)原子。離子符號(hào):在元素符號(hào)右上角標(biāo)電符數(shù)及正負(fù)號(hào)“1”省略不寫(xiě)如:Ca
2+ 、SO
2- 4 、Cl -
、Na +
…
價(jià)標(biāo)符號(hào):是在元素正上方標(biāo)正負(fù)化合價(jià)、正負(fù)寫(xiě)在價(jià)數(shù)前!1”不能省略。如:H
+1 Cl -1 Na 2 +1 S +6 O 4 -2 ……
核素符號(hào):如 27
13 Al、 32
16 S、 16
8 O左上角為質(zhì)量數(shù),左下角為質(zhì)子數(shù)。
2.化合價(jià)的概念。
化合價(jià)是指一種元素一定數(shù)目的原子跟其他元素一定數(shù)目的原子化合的性質(zhì)。①在離子化合物中,失去電子的為正價(jià),失去n個(gè)電子即為正n價(jià);得到電子為負(fù)價(jià),得到n個(gè)電子為負(fù)n價(jià)。②在共價(jià)化合物中,元素化合價(jià)的數(shù)值就是這種元素的一個(gè)原子跟其他元素的原子形成的共用電子對(duì)的數(shù)目、正負(fù)則由共用電子對(duì)的偏移來(lái)決定,電子對(duì)偏向那種原子,哪種原子就顯負(fù)價(jià);偏離哪種原子、哪種原子就顯正價(jià)。③單質(zhì)分子中元素的化合價(jià)為零。
3.電子式的書(shū)寫(xiě):
電子式是元素符號(hào)用小黑點(diǎn)(或×)來(lái)表示原子的最外層電子排布的式子。用電子式可以表示以下內(nèi)容:
①原子的電子式:H?
?N??? Cl ? Na?
②離子的電子式:H +
Na + [ S ] 2- [ Cl ] - [H N
H H H] + 陰離子、復(fù)雜陽(yáng)離子要用中括號(hào)。
③共價(jià)化合物的電子式:H
Cl O C O H O H
④離子化合物的電子式:Na
+ [ Cl ] - [H N
H H H] + [ Cl ] -
⑤表示離子化合物的形成過(guò)程:如:Na×+?Cl
Na + [ Cl ] -
⑥表示共價(jià)化合物的形成過(guò)程如:H×+
F H?×F
4.原子結(jié)構(gòu)示意圖的書(shū)寫(xiě)
原子結(jié)構(gòu)示意圖是表示原子的電子層結(jié)構(gòu)的圖示。
如硫原子結(jié)構(gòu): 其中圓圈表示原子核內(nèi)有16個(gè)質(zhì)子!+”號(hào)代表原子核帶正電荷;【(xiàn)表示電子層,數(shù)字為該層的電子數(shù)。要求熟練掌握1~18號(hào)元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖。
5.分子式(化學(xué)式)結(jié)構(gòu)式,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。
用元素符號(hào)表示單質(zhì)分子或化合物分子組成的式子是分子式(分子晶體)在離子晶體和原子晶體中,用元素符號(hào)表示其物質(zhì)組成的式子稱(chēng)為化學(xué)式,不表示分子組成,有時(shí)亦稱(chēng)分子式。用短線(xiàn)表示一對(duì)共用電子對(duì)的圖示,用以表示分子中所含原子的結(jié)合方程和排列順序(不表示空間結(jié)構(gòu))。叫作結(jié)構(gòu)式,一般用來(lái)表示有機(jī)物如: H
C H H C H H O H、H C
H H C O O H結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是簡(jiǎn)化碳?xì)滏I和碳碳單鍵突出官能團(tuán)的式子。如:CH
3 CH 2 OH CH 3 COOH CH 3 CHO CH 2 =CH 2 CH≡CH
6.質(zhì)量守恒定律。
在化學(xué)反應(yīng)中,參加反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和,等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和,這個(gè)規(guī)律叫質(zhì)量守恒定律。
①一切化學(xué)反應(yīng)都遵循質(zhì)量守恒,原子個(gè)數(shù)守恒。
②氧化還原反應(yīng)還遵循得失電子守恒,化合價(jià)升降總數(shù)相等。
③電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù),即離子電荷守恒。
7.離子反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)規(guī)則
用實(shí)際參加反應(yīng)的離子的符號(hào)表示離子反應(yīng)的式子叫作離子方程式離子方程式書(shū)寫(xiě)原則如下:
①只能將易溶、易電離的物質(zhì)寫(xiě)成離子式;如NaCl、Na 2
SO 4 、NaNO
3 、CuSO
4 ……
②將難溶的(如BaSO
4 、BaCO
3 、AgCl……),難電離的(如HClO、HF、CH 3
COOH、NH 3
?H 2 O、H 2
O),易揮發(fā)的氣體(如SO 2
、CO 2
、H 2
S…)所用化學(xué)式表示。③微溶物:若處于混濁態(tài)要寫(xiě)成分子式,澄清態(tài)改寫(xiě)成離子式。④弱酸的酸式鹽酸根不可拆開(kāi)。如HCO
-3 、HSO
-3 、HS -
。⑤堿性氧化物亦要保留分子式。
8.熱化學(xué)方程式
表明反應(yīng)所放出或吸收的熱量的方程式,叫作熱化學(xué)分方程。書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
①注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)。
②用ΔH來(lái)表示反應(yīng)熱、放熱ΔH為負(fù),吸熱ΔH為正。
③熱化學(xué)方程式的計(jì)量數(shù)不表示分子個(gè)數(shù),故可以是分?jǐn)?shù)。對(duì)于相同的反應(yīng),當(dāng)化學(xué)計(jì)量數(shù)不同時(shí),其ΔH也不同。如:H 2
(g)+Cl
2 (g)
2HCl(g);ΔH=-184.6kJ?mol
-1
12 H 2 (g)+12 Cl 2 (g) HCl(g);ΔH=-92.3kJ?mol
-1
其他如電極反應(yīng)式內(nèi)容將在《電解質(zhì)溶液》中有敘述。水解方程式。【注意】化學(xué)用語(yǔ)的正確使用是學(xué)好化學(xué)科的基本要求,考生應(yīng)特別注意。
二、化學(xué)反應(yīng)與能量
(一)掌握化學(xué)反應(yīng)的四種基本類(lèi)型
1.化合反應(yīng):兩種或兩種以上的物質(zhì)相互作用,生成一種物質(zhì)的反應(yīng)。即A+B+C…=E
如:CaO+H
2 O Ca(OH) 2
4NO 2 +O 2 +2H 2 O=4HNO 3
2.分解反應(yīng):一種物質(zhì)經(jīng)過(guò)反應(yīng)后生成兩種或兩種以上物質(zhì)的反應(yīng)。即A B+C+D…
如:CaCO
3 高溫
CaO+CO 2 ↑
2KMnO 4 △ K 2 MnO 4 +MnO 2 +O 2 ↑
3.置換反應(yīng):一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng),生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)。
如:2Mg+CO
2 2MgO+C
4.復(fù)分解反應(yīng):兩種化合物相互交換成分,生成另外兩種化合物的反應(yīng)。如:AgNO 3 +HCl=AgCl↓+HNO 3
(二)氧化還原反應(yīng):氧化劑、還原劑
1.基本概念
①氧化反應(yīng):物質(zhì)失去電子(化合價(jià)升高)的反應(yīng)。還原反應(yīng):物質(zhì)得到電子(化合價(jià)降低)的反應(yīng)。
②被氧化:物質(zhì)失去電子被氧化。(所含元素化合價(jià)升高)被還原:物質(zhì)得到電子被還原。(所含元素化合價(jià)降低)
③氧化劑:得到電子的物質(zhì)。還原劑:失去電子的物質(zhì)。
④氧化性:物質(zhì)得電子的能力。還原性:物質(zhì)失電子的能力。
⑤氧化產(chǎn)物:氧化反應(yīng)得到的產(chǎn)物。還原產(chǎn)物:還原反應(yīng)得到的產(chǎn)物。
⑥氧化還原反應(yīng):有電子轉(zhuǎn)移(電子得失或共用電子對(duì)偏移)的反應(yīng),實(shí)質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移,特征是化合價(jià)的升降。
2.概念間的關(guān)系
3.“雙線(xiàn)橋”法表示氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移。
(1)連接反應(yīng)前后不同價(jià)態(tài)的同種元素。
(2)線(xiàn)橋跨躍等等。
(3)得失電子總數(shù)相等。
(三)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化
1.化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,通常表現(xiàn)為熱量的變化:
(1)吸熱反應(yīng):化學(xué)上把吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為吸熱反應(yīng)。如C+CO
2 △ 2CO為吸熱反應(yīng)。
(2)放熱反應(yīng):化學(xué)上把放出熱量的化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為放熱反應(yīng)。如2H 2
+O 2 點(diǎn)燃 2H
2 O為放熱反應(yīng)。
2.化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)原因
化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與反應(yīng)物和生成物所具有的總能量有關(guān)。如果反應(yīng)物所具有的總能量高于生成物所具有的總能量,在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)放出熱量;如果反應(yīng)物所具有的總能量低于生成物所具有的總能量,在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)吸收熱量。
3.反應(yīng)熱、燃燒熱、中和熱、熱化學(xué)方程式
(1)反應(yīng)熱:在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量,通常叫反應(yīng)熱用ΔH表示。單位:kJ?mol
-1 。
(2)燃燒熱:在101kPa時(shí)1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的能量,叫該物質(zhì)的燃燒熱。
如:101kPa時(shí)1mol
H 2 完全燃燒生成液態(tài)水,放出285.5kJ?mol
-1 的熱量,這就是H 2 的燃燒熱。
H 2 (g)+12 O 2 (g) H 2
o(l);ΔH=-285.5kJ?mol
-1
(3)中和熱:在稀溶液中、酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成1mol
H 2 O,這時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱。
H + (aq)+OH
- (aq) H 2
O(l);ΔH=-57.3kJ?mol
-1 附:化學(xué)反應(yīng)的幾種分類(lèi)方法:
1.根據(jù)反應(yīng)物和生成物的類(lèi)別及反應(yīng)前后物質(zhì)種類(lèi)的多少分為:化合反應(yīng)、分解反應(yīng)、置換反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)。
2.根據(jù)反應(yīng)中物質(zhì)是否有電子轉(zhuǎn)移分為:氧化還原反應(yīng)、非氧化還原反應(yīng)。
3.根據(jù)反應(yīng)是否有離子參加或生成分為:離子反應(yīng)、非離子反應(yīng)。
4.根據(jù)反應(yīng)的熱效應(yīng)分為:放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)。
5.根據(jù)反應(yīng)進(jìn)行的程度分為:可逆反應(yīng)、不可逆反應(yīng)。
三、化學(xué)中常用計(jì)量
(一)掌握基本概念
1.同位素相對(duì)原子質(zhì)量:以 12 C的一個(gè)原子質(zhì)量的112 作為標(biāo)準(zhǔn),其他元素的一種同位素原子的質(zhì)量和它相比較所得的數(shù)值為該同位素相對(duì)原子質(zhì)量,單位是“一”,一般不寫(xiě)。
2.平均相對(duì)原子質(zhì)量(即元素相對(duì)原子質(zhì)量)。
由于同位素的存在,同一種元素有若干種原子,所以元素的相對(duì)原子質(zhì)量是按各種天然同位素原子所占的一定百分比計(jì)算出來(lái)的平均值,即按各同位素的相對(duì)原子質(zhì)量與各天然同位素原子百分比乘積和計(jì)算平均相對(duì)原子質(zhì)量。
3.相對(duì)分子質(zhì)量
一個(gè)分子中各原子的相對(duì)原子質(zhì)量×原子個(gè)數(shù)的總和稱(chēng)為相對(duì)分子質(zhì)量。
4.物質(zhì)的量的單位―摩爾
物質(zhì)的量是國(guó)際單位制(SI)的7個(gè)基本單位之一,符號(hào)是n。用來(lái)計(jì)量原子、分子或離子等微觀(guān)粒子的多少。
摩爾是物質(zhì)的量的單位。簡(jiǎn)稱(chēng)摩,用mol表示。
①使用摩爾時(shí),必須指明粒子的種類(lèi):原子、分子、離子、電子或其他微觀(guān)粒子。②1mol任何粒子的粒子數(shù)叫做阿伏加德羅常數(shù)。
阿伏加德羅常數(shù)符號(hào)N A ,通常用6.02×10
23 mol -1 這個(gè)近似值。③物質(zhì)的量,阿伏加德羅常數(shù),粒子數(shù)(N)有如下關(guān)系:n=N
N A
5.摩爾質(zhì)量:單位物質(zhì)的量的物質(zhì)所具有的質(zhì)量叫作摩爾質(zhì)量。用M表示,單位:g?mol
-1 或kg?mol
-1 。
①任何物質(zhì)的摩爾質(zhì)量以g?mol
-1 為單位時(shí),其數(shù)值上與該物質(zhì)的式量相等。②物質(zhì)的量(n)、物質(zhì)的質(zhì)量(m)、摩爾質(zhì)量(M)之間的關(guān)系如下:M=m
n
6.氣體摩爾體積:單位物質(zhì)的量氣體所占的體積叫作氣體摩爾體積。用V m 表示,V m
=V n 。常用單位
L?mol -1 。
①標(biāo)準(zhǔn)狀況下,氣體摩爾體積約為22.4L?mol
-1 。②阿伏加德羅定律及推論
定律:同溫同壓下,相同體積的任何氣體都會(huì)有相同數(shù)目的分子。推論如下:①同溫同壓下:V 1
V 2 =n 1 n 2 ②同溫同壓下:P 1 P 2 =M 1 M 2 ③同溫同體積時(shí):n 1
n 2 =P 1 P 2 7.物質(zhì)的量濃度
(1)定義:以單位體積里所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量來(lái)表示溶液組成的物理量,叫做溶質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度,符號(hào)C B 。(2)C B
=n B (mol)
V(L) (n B 是溶質(zhì)B的物質(zhì)的量,V是溶液體積)單位是mol?L
-1 。(3)溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w,溶液密度ρ(g?cm
-3 )。溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度C B 關(guān)系如下:C B
=1000mL/L×ρg/mL×w
Mg/mol (M是溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量)
(二)掌握各物理量之間的關(guān)系,熟練應(yīng)用于計(jì)算。
四、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律
(一)原子結(jié)構(gòu)
1.原子( AZ X)原子核(Z個(gè)正電荷)質(zhì)子(帶正電):Z個(gè)
中子(不顯電性):(A-Z)個(gè)電子(帶負(fù)電):Z個(gè)
2.原子中各微粒間的關(guān)系
①A=N+Z(A:質(zhì)量數(shù),N:中子數(shù),Z:質(zhì)量數(shù))②Z=核電荷數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù)③M Z ≈M N
≈1836Me - (質(zhì)量關(guān)系)
3.原子中各微粒的作用
(1)原子核:幾乎集中原子的全部質(zhì)量,但其體積卻只占整個(gè)體積的千億分之一。其中的質(zhì)子、中子通過(guò)強(qiáng)相互作用集合在一起,使原子核十分“堅(jiān)固”,在化學(xué)反應(yīng)時(shí)不會(huì)發(fā)生變化。另外原子核中蘊(yùn)含著巨大的能量―原子能(即核能)。
(2)質(zhì)子:帶一個(gè)單位正電荷。質(zhì)量為1.6726×10
-27 kg,相對(duì)質(zhì)量1.007。質(zhì)子數(shù)決定元素的種類(lèi)。
(3)中子:不帶電荷。質(zhì)量為1.6748×10
-27 kg,相對(duì)質(zhì)量1.008。中子數(shù)決定同位素的種類(lèi)。
(4)電子:帶1個(gè)單位的負(fù)電荷。質(zhì)量很小,約為11836
×1.6726×10 -27 kg。與原子的化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān),特別是最外層電子數(shù)及排布決定了原子的化學(xué)性質(zhì)。
4.原子核外電子排布規(guī)律
(1)能量最低原理:核外電子總是盡先排布在能量最低的電子層里,然后再由里往外排布在能量逐步升高的電子層里,即依次K→L→M→N順序排列。
(2)各電子層最多容納電子數(shù)為2n 2
個(gè),即K層2個(gè),L層8個(gè),M層18個(gè),N層32個(gè)等。
(3)最外層電子數(shù)不超過(guò)8個(gè),次外層不超過(guò)18個(gè),倒數(shù)第三層不超過(guò)32個(gè)!咀⒁狻恳陨先龡l規(guī)律是相互聯(lián)系的,不能孤立理解其中某條。如M層不是最外層時(shí),其電子數(shù)最多為18個(gè),當(dāng)其是最外層時(shí),其中的電子數(shù)最多為8個(gè)。
(二)元素周期律、元素周期表
1.原子序數(shù):人們按核電荷數(shù)由小到大給元素編號(hào),這種編號(hào)叫原子序數(shù)。(原子序數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù))
2.元素周期律:元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性的變化,這一規(guī)律叫做元素周期律。
具體內(nèi)容如下:隨著原子序數(shù)的遞增:
①原子核外電子排布的周期性變化:最外層電子數(shù)從1→8個(gè)的周期性變化。②原子半徑的周期性變化:同周期元素、隨原子序數(shù)遞增原子半徑逐漸減小的周期性變化。③元素主要化合價(jià)的周期性變化:正價(jià)+1→+7,負(fù)價(jià)-4→-1的周期性變化。
④元素的金屬性、非金屬性的周期性變化:金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強(qiáng)的周期性變化。
【注意】元素性質(zhì)隨原子序數(shù)遞增呈周期性變化的本質(zhì)原因是元素的原子核外電子排布周期性變化的必然結(jié)果。
3.元素周期表
(1)元素周期表的構(gòu)成周期表
結(jié) 構(gòu)周期(共7橫行)短周期(一、二、三周期)長(zhǎng)周期(四、五、六周期)不完全周期(七周期)
族(共18縱行,16個(gè)族)主族(ⅠA―ⅦA)(7個(gè))
副族(ⅢB―ⅦB,ⅠB―ⅡB)(7個(gè))Ⅷ族(8、9、10縱行)(1個(gè))零族(稀有氣體元素)(1個(gè)) (2)原子結(jié)構(gòu)、元素性質(zhì)與元素周期表關(guān)系的規(guī)律①原子序數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)
②電子層數(shù)=周期數(shù)(電子層數(shù)決定周期數(shù))
③主族元素最外層電子數(shù)=主族序數(shù)=最高正價(jià)數(shù)④負(fù)價(jià)絕對(duì)值=8-主族序數(shù)(限ⅣA~ⅦA)
⑤同一周期,從左到右,原子半徑逐漸減小,元素的金屬性逐漸減弱,非金屬逐漸增強(qiáng),則非金屬元素單質(zhì)的氧化性增強(qiáng),形成的氣態(tài)氧化物越穩(wěn)定,形成的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性增強(qiáng),其離子還原性減弱。
⑥同一主族,從上到下,原子半徑逐漸增大,元素的金屬性逐漸增強(qiáng),非金屬性逐漸減弱。則金屬元素單質(zhì)的還原性增強(qiáng),形成的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性增強(qiáng),其離子的氧化性減弱。(3)“位”―“構(gòu)”―“性”之間的關(guān)系(4)判斷微粒大小的方法
①同周期元素的原子或最高價(jià)離子半徑從左到右漸。ㄏ∮袣怏w元素除外),如:Na>Mg>Al;Na
+ >Mg 2+ >Al 3+ 。
②同主族元素的原子半徑或離子半徑從上到下漸大,如O<S<Se,F(xiàn) -
<Cl - <Br - 。
③電子層數(shù)相同,核電荷數(shù)越大半徑越小,如:K +
>Ca 2+ 。④核電荷數(shù)相同,電子數(shù)越多半徑越大,如:Fe
2+ >Fe 3+ 。
⑤電子數(shù)和核電荷數(shù)都不同的,一般可通過(guò)一種參照物進(jìn)行比較,如:比較Al
3+ 與S 2-
的半徑大小,可找出與Al
3+ 電子數(shù)相同,與S 2-
同一主族元素的O 2-
比較,Al
3+ <O 2- ,且O 2-
<S 2- ,故Al
3+ <S 2- 。
⑥具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子,一般是原子序數(shù)越大,離子半徑越小如:r S
2- >r Cl - >r k + >r Ca 2+ (5)電子數(shù)相同的微粒組
①核外有10個(gè)電子的微粒組:
原子:Ne;分子:CH
4 、NH 3
、H 2
O、HF;陽(yáng)離子:Na
+ 、Mg
2+ 、Al
3+ 、NH
+4 、H 3
O + ;陰離子:N
3- 、O 2-
、F - 、OH -
、NH
-2 。②核外有18個(gè)電子的微粒子:
分子:SiH
4 、PH 3
、H 2
S、HCl、F 2 、H 2
O 2 ;陽(yáng)離子:K +
、Ca
2+ ;陰離子:P
3- 、S 2-
、HS -
、Cl -
、O 2-
2 。
(三)化學(xué)鍵和晶體結(jié)構(gòu)
1.化學(xué)鍵:相鄰原子間強(qiáng)烈的相互作用叫作化學(xué)鍵。包括離子鍵和共價(jià)鍵(金屬鍵)。
2.離子鍵:(1)定義:使陰陽(yáng)離子結(jié)合成化合物的靜電作用叫離子鍵。(2)成鍵元素:活潑金屬(或NH
+4 )與活潑的非金屬(或酸根,OH -
)。(3)靜電作用:指靜電吸引和靜電排斥的平衡。3.共價(jià)鍵
(1)定義:原子間通過(guò)共用電子對(duì)所形成的相互作用叫作共價(jià)鍵。
(2)成鍵元素:一般來(lái)說(shuō)同種非金屬元素的原子或不同非金屬元素的原子之間形成共用電子對(duì)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
(3)共價(jià)鍵分類(lèi):①非極性鍵:由同種元素的原子間形成的共價(jià)鍵(共用電子對(duì)不偏移)如在某些非金屬單質(zhì)(H 2 、Cl 2
、O 2 、P 4
…)共價(jià)化合物(H 2
O 2 、多碳化合物)、離子化合物(Na 2
O 2 、Cal
2 )中存在。
②極性鍵:由不同元素的原子間形成的共價(jià)鍵(共用電子對(duì)偏向吸引電子能力強(qiáng)的一方)如在共價(jià)化合物(HCl、H 2
O、CO 2
、NH 3
、H 2
SO 4 、SiO
2 )某些離子化合物(NaOH、Na 2
SO 4 、NH 4
Cl)中存在。
4.非極性分子和極性分子
(1)非極性分子中整個(gè)分子電荷分布是均勻的、對(duì)稱(chēng)的。極性分子中整個(gè)分子的電荷分布不均勻,不對(duì)稱(chēng)。
(2)判斷依據(jù):鍵的極性和分子的空間構(gòu)型兩方面因素決定。雙原子分子極性鍵→極性分子。如HCl,NO,CO
非極性鍵→非極性分子。如H 2 ,Cl 2
,N 2 ,O 2 多原子
分 子都是非極性鍵→非極性分子。如P 4 、S 8
有極性鍵幾何結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)→非極性分子。如CO 2
、CS 2
、CH 4
、Cl 4
幾何結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)→極性分子。如H 2
O 2 ,NH 3
,H 2
O
5.分子間作用力和氫鍵
(1)分子間作用力:把分子聚集在一起的作用力叫作分子間作用力。又稱(chēng)范德華力。
①分子間作用力比化學(xué)鍵弱得多,它對(duì)物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等有影響。②一般的對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)也越高。
(2)氫鍵:是指存在于HF、H 2
O、NH 3
分子之間一種比范德化力稍強(qiáng)的相互作用。如HF、分子間的氫鍵如下:
故HF、H 2
O、NH 3
的沸點(diǎn)分別與同族氫化物沸點(diǎn)相比反常的高。
【注意】氫鍵不是化學(xué)鍵,仍屬分子間作用力范圍。
6.化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系
化學(xué)鍵金屬離子與自由電子間較強(qiáng)相互作用→金屬晶體共用電
子 對(duì)→共價(jià)鍵→網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)→原子晶體
→非極性鍵→非極性分子極性鍵極性分子
非極性分子 范德華力 分子晶體配位鍵(特殊)
陰陽(yáng)離子間靜電作用→離子鍵→離子化合物→離子晶體
定義:①分子晶體:分子間的分子間作用力相結(jié)合的晶體叫作分子晶體。②原子晶體:相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體叫作原子晶體。
③離子晶體:離子間通過(guò)離子鍵結(jié)合而成的晶體叫作離子晶體。④金屬晶體:通過(guò)金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用(金屬鍵)形成的單質(zhì)晶體叫作金屬晶體。
7.四種晶體類(lèi)型與性質(zhì)比較
五、溶液
(一)分散系
1.分散系:定義:化學(xué)上把由一種物質(zhì)(或幾種物質(zhì))的粒子形成分散到另一種物質(zhì)里所形成的混合物統(tǒng)稱(chēng)為分散系。分散成粒子的物質(zhì)叫分散質(zhì),另一種物質(zhì)叫分散劑。
2.四種分散系比較分散系
(二)溶液
1.溶液:一種或幾種物質(zhì)分散到另一種物質(zhì)里所形成的均一穩(wěn)定的混合物叫作溶液。特點(diǎn)是均一、穩(wěn)定、透明。2.飽和溶液、溶解度
(1)飽和溶液和不飽和溶液:在一定溫度下,在一定量的溶劑里,不能再溶解某種溶質(zhì)的溶液,叫作這種溶質(zhì)的飽和溶液;還能繼續(xù)溶解某種溶質(zhì)的溶液,叫作不飽和溶液。
(2)溶解度:在一定溫度下,某固體物質(zhì)在100克溶劑里達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所溶解的質(zhì)量,叫作這種物質(zhì)在這種溶劑里的溶解度。常用s表示。質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω=S100+s
×100%
(3)溫度對(duì)溶解度的影響
固體物質(zhì)的溶解度,一般隨溫度升高而增大(食鹽溶解度變化不大;Ca(OH) 2 溶解度隨溫度升高而減。
氣體物質(zhì)溶解度,隨溫度升高而減小,隨壓強(qiáng)增大而增大。
(4)溶解度曲線(xiàn):用縱坐標(biāo)表示溶解度。橫坐標(biāo)表示溫度。根據(jù)某溶質(zhì)在不同溫度時(shí)溶解度,可以畫(huà)出該物質(zhì)的溶解度隨溫度的變化曲線(xiàn),稱(chēng)之為溶解度曲線(xiàn)。
3.了解幾個(gè)概念:結(jié)晶、結(jié)晶水、結(jié)晶水合物、風(fēng)化、潮解
(1)結(jié)晶:從溶液中析出晶體的過(guò)程。
(2)結(jié)晶水:以分子形式結(jié)合在晶體中的水,叫結(jié)晶水,它較容易分解出來(lái),如:Na
2 CO 3 ?10H 2 O △
Na 2 CO 3 +10H 2 O,CuSO
4 ?5H 2 O △
CuSO 4 +5H 2 O
(3)結(jié)晶水合物:含有結(jié)晶水的化合物叫結(jié)晶水合物。結(jié)晶水合物容易失去結(jié)晶水。常見(jiàn)的結(jié)晶水合物有:Na
2 CO 3 ?10H 2 O(純堿),CuSO
4 ?5H 2 O(膽礬、藍(lán)礬),F(xiàn)eSO
4 ?7H 2 O(綠礬),ZnSO
4 ?7H 2 O(皓礬),MgCl
2 ?KCl?6H 2 O(光鹵石),KAl(SO 4
) 2
?12H 2 O或K 2
SO 4 ?Al 2 (SO 4
) 3
?24H 2 O(明礬),CaSO
4 ?2H 2 O(石膏),H 2 C
2 O 4 ?2H 2 O(草酸)。
(4)風(fēng)化:結(jié)晶水合物在常溫和較干燥的空氣里失去部分或全部結(jié)晶水的現(xiàn)象叫風(fēng)化。
(5)風(fēng)化本質(zhì):結(jié)晶水合物分解。Na 2
CO 3 ?10H 2 O
(無(wú)色晶體) Na
2 CO 3 ?H 2 O
(白色粉末)+9H
2 O
(6)風(fēng)化現(xiàn)象:由晶體狀逐漸變成粉末狀。因此凡具有此現(xiàn)象的自然過(guò)程都可稱(chēng)為風(fēng)化,如巖石的風(fēng)化,它顯然不屬于結(jié)晶水合物失去結(jié)晶水的過(guò)程。
(7)潮解:某些易溶于水的物質(zhì)吸收空氣中的水蒸汽,在晶體表面逐漸形成溶液或全部溶解的現(xiàn)象叫潮解。
(8)易潮解的物質(zhì)有:CaCl
2 ,MgCl
2 ,NaOH等。
(9)粗鹽易潮解,而精鹽不易潮解。這是因?yàn)榇蛀}中含有少量MgCl
2 雜質(zhì)的緣故。
4.膠體
(1)定義:分散質(zhì)的微粒在1nm~100nm之間分散系,叫作膠體。
(2)分類(lèi):按分散劑的狀態(tài)分為液溶膠:Fe(OH) 3 膠體、淀粉溶液固溶膠:有色玻璃氣溶膠:煙、云、霧
(3)性質(zhì):①丁達(dá)爾現(xiàn)象(可用來(lái)鑒別膠體和溶液) ②布朗運(yùn)動(dòng) ③電脈現(xiàn)象 ④膠體聚沉(加入電解質(zhì)、加入帶異種電荷的膠體、加熱,均可使膠體聚沉)。
5.膠體的應(yīng)用(解釋問(wèn)題)
①沙洲的形成 ②鹵水點(diǎn)豆腐 ③明礬(或FeCl
3 )凈水 ④工業(yè)制皂的鹽析 ⑤冶金工業(yè)電泳除塵等等。
六、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡
(一)化學(xué)反應(yīng)速率
1.化學(xué)反應(yīng)速率是用來(lái)衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢程度的,通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來(lái)表示。單位:mol/(L?min)或mol/(L?s)
v=ΔcΔt
2.同一反應(yīng)里用不同物質(zhì)來(lái)表示的反應(yīng)速率數(shù)值可以是不同的,但這些數(shù)值,都表示同一反應(yīng)速率。且不同物質(zhì)的速率比值等于其化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。如反應(yīng)mA+nB=pC+qD的v (A) ∶v (B) ∶v (C) ∶v (D) =m∶n∶p∶q
3.影響反應(yīng)速率的因素
決定因素:參加反應(yīng)的物質(zhì)本身的性質(zhì)影響因素:
①濃度:當(dāng)其他條件不變時(shí),增大反應(yīng)物濃度,單位體積發(fā)生反應(yīng)的分子數(shù)增加,反應(yīng)速率加快。
②壓強(qiáng):對(duì)于有氣體參加的反應(yīng),當(dāng)其他條件不變時(shí)增加壓強(qiáng),氣體體積縮小,深度增大,反應(yīng)速率加快。
③溫度:升高溫度時(shí),分子運(yùn)動(dòng)速率加快,有效碰撞次數(shù)增多,反應(yīng)速率加快。一般來(lái)說(shuō),溫度每升高10℃反應(yīng)速率增大到原來(lái)的2~4倍。
④催化劑:可以同等程度增大正逆反應(yīng)速率。
⑤其他因素:增大固體表面積(粉碎),光照也可增大某些反應(yīng)的速率,此外,超聲波、電磁波、溶劑也對(duì)反應(yīng)速率有影響。
【注意】①改變外界條件時(shí),若正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率也一定增大,增大的倍數(shù)可能不同,但不可能正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率減小。
②固體純液體濃度視為常數(shù),不能用其表示反應(yīng)速率,它們的量的變化不會(huì)引起反應(yīng)速率的變化,但其顆粒的大小可影響反應(yīng)速率。
(二)化學(xué)平衡
1.化學(xué)平衡狀態(tài):指在一定條件下的可逆反應(yīng)里,正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等,反應(yīng)混合物中各組分的濃度不變的狀態(tài)。
2.化學(xué)平衡狀態(tài)的特征
(1)“等”即v 正 =v 逆 。
(2)“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡,平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行。
(3)“定”即反應(yīng)混合物中各組分濃度保持一定。
(4)“變”即條件改變、平衡移動(dòng)。
(5)與途徑無(wú)關(guān),外界條件不變,可逆反應(yīng)無(wú)論是從正反應(yīng)開(kāi)始,還是從逆反應(yīng)開(kāi)始,都可建立同一平衡狀態(tài)。
3.影響化學(xué)平衡的條件
(1)可逆反應(yīng)中舊化學(xué)平衡的破壞,新化學(xué)平衡的建立過(guò)程叫作化學(xué)平衡移動(dòng)。
(2)化學(xué)平衡移動(dòng)規(guī)律―――勒沙特列原理
如果改變影響平衡的一個(gè)條件(如濃度、壓強(qiáng)或溫度),平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。
①濃度:增大反應(yīng)物(或減小生成物)濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。
②壓強(qiáng):增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)。減小壓強(qiáng)平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)。
③溫度:升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)。降低溫度,平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)。
④催化劑:不影響平衡移動(dòng)。
4.分析化學(xué)平衡移動(dòng)的一般思路改變條件速率不變:如容積不變時(shí)充入惰性氣體
速率改變程度相同(v 正 =v 逆 )使用催化劑或?qū)怏w體積無(wú)變化
的反應(yīng)改變壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)程度不同(v 正 ≠v 逆 )濃度壓強(qiáng)溫度平衡移動(dòng)
5.化學(xué)平衡計(jì)算時(shí)常用的2個(gè)率:(1)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度
起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量
起始物質(zhì)的量×100%(2)產(chǎn)品的產(chǎn)率= 實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量
理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%
七、電解質(zhì)溶液
(一)電解質(zhì)和非電解質(zhì)、強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)
1.電解質(zhì)和非電解質(zhì)。
(二)弱電解質(zhì)的電離平衡
1.弱電解質(zhì)的電離特點(diǎn)
(1)微弱:弱電解質(zhì)在水溶液中的電離是部分電離、電離程度都比較小,分子、離子共同存在。
(2)可逆:弱電解質(zhì)在水分子作用下電離出離子、離子又可重新結(jié)合成分子。因此,弱電解質(zhì)的電離是可逆的。
(3)能量變化:弱電解質(zhì)的電離過(guò)程是吸熱的。
(4)平衡:在一定條件下最終達(dá)到電離平衡。
2.電離平衡:當(dāng)弱電解質(zhì)分子離解成離子的速率等于結(jié)合成分子的速率時(shí),弱電解質(zhì)的電離就處于3電離平衡狀態(tài)。電離平衡是化學(xué)平衡的一種。同樣具有化學(xué)平衡的特征。條件改變時(shí)平衡移動(dòng)的規(guī)律符合勒沙特列原理。
3.電離平衡常數(shù):對(duì)一元弱酸或一元弱堿來(lái)說(shuō),達(dá)到平衡后的溶液中電離所生成的各種離子濃度的乘積,跟溶液未電離的分子濃度之比是一個(gè)常數(shù),這一常數(shù)叫電離平衡常數(shù),簡(jiǎn)稱(chēng)電離常數(shù),用k表示。如:CH
3 COOH CH 3 COO - +H + K a =c(H + )?c(CH 3
COO - )
c(CH 3 COOH) (25℃ K a
=1.8×10 -5 )NH 3
?H 2 O NH +4 +OH - K b =c(NH +4 )?c(OH -
)
c(NH 3 ?H 2 O) (25℃ K b
=1.8×10 -5 )
k值的大小,表達(dá)了一定溫度下弱電解質(zhì)的難易程度。k值越大該弱電解質(zhì)越易電離;k值越小,該弱電解質(zhì)越難電離,故可根據(jù)k值大小判斷弱電解的相對(duì)強(qiáng)度。
(三)水的電離和溶液的pH值
1.水的電離和水的離子積常數(shù)。
H 2 O是一種極弱電解質(zhì):2H 2 O H 3 O + +OH - 25℃ c(H + )=c(CH -
)=10
-7 mol?L -1
水的離子積
kw=c(H + )?c(OH -
)=10
-14 (25℃)
①kw只與溫度有關(guān),溫度升高,kw增大。如:100℃ kw=10 -12
②kw適于:純水、稀酸、稀堿、稀鹽水溶液中。2.溶液的pH
(1)pH:pH=-lgc(H + )。在溶液的c(H + )很小時(shí),用pH來(lái)表示溶液的酸堿度。
(2)含義:pH越大,c(H + )越小,c(OH -
)越大,酸性越弱,堿性越強(qiáng)。pH越小,c(H + )越大,c(OH -
)越小,酸性越強(qiáng),堿性越弱。
(3)范圍:0~14
(4)溶液的酸堿性與pH
(四)鹽類(lèi)水解
1.鹽類(lèi)水解定義:在溶液中鹽電離出來(lái)的離子跟水所電離出來(lái)的H + 或OH -
結(jié)合生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)叫作鹽類(lèi)的水解。酸+堿 中和水解 鹽+水
2.鹽類(lèi)水解規(guī)律
(1)誰(shuí)弱誰(shuí)水解,誰(shuí)強(qiáng)顯誰(shuí)性,越弱越水解,都弱都水解,兩強(qiáng)不水解。
(2)多元弱酸根、正酸根離子比酸式酸根離子水解程度大得多,故可只考慮第一步水解。
(3)水解是吸熱反應(yīng),升溫水解程度增大。
(4)單離子水解程度都很小,故書(shū)寫(xiě)水解離子方程式時(shí)要用“”,不能用“↑”或“↓”符號(hào)。
(5)完全雙水解的特例,Al
3+ 與AlO
- 3 、CO
2- 3 、S 2-
、HS -
、AlO
- 2 ,F(xiàn)e
3+ 與HCO
- 3 、CO
2- 3 、AlO
- 2 ,NH
+4 與SiO
2- 3 等。
(五)電化學(xué)
1.原電池
(1)概念:將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。
(2)實(shí)質(zhì):化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
(3)構(gòu)成前提:能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
(4)構(gòu)成條件:①兩個(gè)電極②電解質(zhì)溶液③“兩極”“一液”聯(lián)成回路④能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
(5)電極構(gòu)成:負(fù)極:還原性相對(duì)較強(qiáng)的材料。正極:還原性相對(duì)較弱的材料。電極反應(yīng):負(fù)極:失去電子,氧化反應(yīng)。正極:得到電子,還原反應(yīng)。
2.金屬的腐蝕與防護(hù)
(1)定義:金屬單質(zhì)被空氣中的成分或其他氧化劑氧化而變質(zhì)的現(xiàn)象叫做金屬腐蝕。
(2)金屬腐蝕的種類(lèi)化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕
(3)金屬防護(hù)
①涂保護(hù)層。如涂油、電鍍、表面處理等。②保持干燥。
③改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu),使其穩(wěn)定,如不銹鋼。
④犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。即用一種更為活潑的金屬與要保護(hù)的金屬構(gòu)成原電池。
⑤外加電源法。將被保護(hù)的金屬與電源負(fù)極相連,電源向該金屬提供電子,該金屬就不失電子而得以保護(hù)。
3.電解原理及其應(yīng)用
(1)電解定義:使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)過(guò)程叫電解。
(2)裝置:電解池
(或電解槽) 特點(diǎn):把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
形成條件①與電源相連的兩個(gè)電極②電解質(zhì)溶液或熔化電解質(zhì)③形成閉合回路
(3)電解原理:
電子流向:電源負(fù)極→陰極 陰極→電源正極
電解質(zhì)由離子定向移動(dòng):陽(yáng)離子→陰極 陰離子→陽(yáng)極
電極反應(yīng)陽(yáng)極:金屬電極或電解質(zhì)溶液中的陰離子失去電子發(fā)生氧 化反應(yīng)
陰極:電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。放電順序陽(yáng)極:M(金屬)>Cl
- >OH - >含氧酸根離子陰極:Ag
+ >Cn 2+ >Fe 2+ >Zn 2+ >H + >……
(4)電解應(yīng)用:
①銅的粗煉陽(yáng)極(粗銅):Cu-2e
- =Cu 2+ 陰極(純銅):Cu
2+ +2e - =Cu電解質(zhì)溶液:CuSO
4 (含H 2
SO 4 ) ②氯堿工業(yè)陽(yáng)極(鈦網(wǎng))2Cl
- -2e - =Cl 2 ↑陰極(碳鋼網(wǎng))2H -1 +2e - =H 2 ↑電解質(zhì)溶液:飽和食鹽水
總反應(yīng):2NaCl+2H
2 O 電解
2NaOH+H 2 ↑+Cl
2 ↑③鍍銅陽(yáng)極(銅):Cu-2e
- =Cu 2+
陰極(鐵或其他鍍件):Cu
2+ +2e - =Cu電鍍液:CuSO
4 溶液。
第二部分 常見(jiàn)元素的單質(zhì)及其重要化合物
一、非金屬元素及其化合物
(一)非金屬元素概論
1.非金屬元素在周期表中的位置
在目前已知的112種元素中,非金屬元素有22種,除H外非金屬元素都位于周期表的右上方(H在左上方)。F是非金屬性最強(qiáng)的元素。
2.非金屬元素的原子結(jié)構(gòu)特征及化合價(jià)
(1)與同周期的金屬原子相比,最外層電子數(shù)較多,次外層都是飽和結(jié)構(gòu)(2、8或18電子結(jié)構(gòu))。
(2)與同周期的金屬原子相比較,非金屬元素原子核電荷數(shù)多,原子半徑小,化學(xué)反應(yīng)中易得到電子,表現(xiàn)氧化性。
(3)最高正價(jià)等于主族序數(shù)(O、F無(wú)+6、+7價(jià))對(duì)應(yīng)負(fù)價(jià)以絕對(duì)值等于8-主族序數(shù)。如S、N、C1等還呈現(xiàn)變價(jià)。
3.非金屬單質(zhì)
(1)組成與同素異形體
非金屬單質(zhì)中,有單原子分子的He、Ne、Ar等稀有氣體;雙原子分子的H 2 、O 2 、Cl 2
、H 2 、Br 2
等,多原子分子的P 4 、S 8 、C 60
、O 3 等。原子晶體的金剛石,晶體硅等。同一元素形成的不同單質(zhì)常見(jiàn)的有O 2 、O 3
;紅磷、白磷;金剛石、石墨等。
(2)聚集狀態(tài)及晶體類(lèi)型
常溫下有氣態(tài)(H 2 、O 2 、Cl 2
、N 2
……),液態(tài)(Br 2
)、固態(tài)(I 2 、磷、碳、硅……)。常溫下是氣體,液態(tài)的非金屬單質(zhì)及部分固體單質(zhì),固態(tài)時(shí)是分子晶體,少量的像硅、金剛石為原子晶體,石墨“混合型”晶體。
4.非金屬的氫化物
(1)非金屬氫化物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
①ⅣA-RH 4 正四面體結(jié)構(gòu),非極性分子;ⅤA-RH 3 三角錐形,極性分子;ⅥA-H 2 R為“V”型,極性分子;ⅦA-HR直線(xiàn)型,極性分子。
②固態(tài)時(shí)均為分子晶體,熔沸點(diǎn)較低,常溫下H 2
O是液體,其余都是氣體。(2)非金屬氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性
一般的,非金屬元素的非金屬性越強(qiáng),生成的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定。因此,氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性是非金屬性強(qiáng)弱的重要標(biāo)志之一。(3)非金屬氫化物具有一定的還原性
如:NH
3 、H 2
S可被O 2 氧化 HBr、HI可被Cl 2
、濃H 2
SO 4 氧化等等。5.最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物(含氧酸)的組成和酸性。
元素的非金屬性越強(qiáng),其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng),故非金屬元素的最高價(jià)含氧酸的酸性也是非金屬性強(qiáng)弱的重要標(biāo)志之一。
(二)鹵族元素
1.氯氣
(1)分子式Cl 2
電子式Cl
Cl 結(jié)構(gòu)式
Cl-Cl
(2)物理性質(zhì):黃綠色有刺激性氣味、有毒、易液化能溶于水(1∶2)。
(3)化學(xué)性質(zhì):①與金屬反應(yīng)將金屬氧化成高價(jià)態(tài)Cu+Cl
2 點(diǎn)燃
CuCl 2 (棕黃色煙)②與非金屬的反應(yīng)
H 2 +Cl 2 點(diǎn)燃 2HCl(蒼白色火焰,工業(yè)上制HCl)
H 2 +Cl 2 光照 2HCl(爆炸)③與水反應(yīng)
Cl 2 +H 2 O HCl+HClO
HClO是一種弱酸(HClO H + +ClO - ),具有強(qiáng)氧化性,可進(jìn)行漂白、消毒殺菌等,在光照下易分解:2HClO
光照
2HCl+O 2 ↑④與堿反應(yīng)
Cl 2 +2NaOH NaCl+NaClO+H 2 O(用于吸收多余Cl 2
)
2Cl 2 +2Ca(OH) 2
CaCl 2 +Ca(ClO) 2
漂白粉(混合物)+2H
2 O
漂白粉的有效成分為Ca(ClO) 2 ,在空氣中易失效變質(zhì):Ca(ClO) 2
+CO 2 +H 2 O CaCO 3 ↓+2HClO⑤與還原性物質(zhì)反應(yīng)
Cl 2 +2Br - 2Cl - +Br 2 Cl 2 +H 2 S 2HCl+S↓
(4)制法:
①實(shí)驗(yàn)室制法
MnO 2 +4HCl(濃) △ MnCl 2 +Cl 2 ↑+2H 2 O②工業(yè)制法
2NaCl+2H 2 O 電解 2NaOH+H 2 ↑+Cl 2 ↑2NaCl(熔融) 電解
2Na+Cl 2 ↑
2.鹵族元素
(1)鹵族元素性質(zhì)的通性及遞變性①元素周期表中的位置:第ⅦA族
②原子結(jié)構(gòu)相同點(diǎn):最外層電子數(shù)均為7不同點(diǎn):電子層數(shù)不同
③主要性質(zhì)的相似性:單質(zhì)均為雙原子非極性分子;主要化合價(jià)為-1價(jià),最高正價(jià)為+7價(jià)(F除外);單質(zhì)具有強(qiáng)氧化性。④主要性質(zhì)的遞變性。(從F到I)原子半徑和離子半徑逐漸增大;
非金屬性及單質(zhì)氧化性逐漸減弱,即氧化性F 2
>Cl 2 >Br 2 >I 2 ;與H 2 化合生成HX的反應(yīng)由易到難,且氫化物的穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱,即穩(wěn)定性HF>HCl>HBr>HI;最高價(jià)氧化物的水化物的酸性逐漸減弱;鹵離的還原性增強(qiáng),前面元素的單質(zhì)能把后面的元素置換出來(lái)。單質(zhì)的顏色變深,熔沸點(diǎn)升高。
(2)鹵素及其化合物特性歸納
①Cl 2 、Br 2
、I 2 與水反應(yīng)類(lèi)型相同,可用通式X 2
+H 2 O=HX+HXO,而F 2 特殊F 2
+2H 2 O=4HF+O 2 ,由此得出它們與堿反應(yīng)Cl 2
、Br 2
、I 2 相同,F(xiàn) 2 不同。②F 2 、Cl 2
、Br 2
與Fe作用得+3價(jià)鐵,而I 2
+Fe △
Fel 2 。
③Cl - 、Br -
、I - 跟AgNO
3 分別產(chǎn)生白色沉淀、淺黃色沉淀、黃色沉淀;而AgF可溶于水,無(wú)色溶液。
④氯水具有漂白性,但溴水、碘水中HBrO和HIO很少,漂白性很差。⑤碘與淀粉變藍(lán),但淀粉碘化鉀試紙投入氯水中不變藍(lán),因?yàn)槁人^(guò)量,發(fā)生下列反應(yīng)I 2
+5Cl 2 +6H 2 O=2HIO 3 +10HCl。
⑥氫氟酸為弱酸,余者為強(qiáng)酸,且酸性逐漸增強(qiáng)。氫氟酸腐蝕玻璃,其他氫鹵酸沒(méi)有此性質(zhì)。
(3)鹵離子(x - )的檢驗(yàn) (x=Cl、Br、I)
在含有鹵離子(x - )的溶液中,加入HNO
3 酸化的AgNO
3 溶液。Cl -
+Ag + AgCl↓(白)
Br - +Ag + AgBr↓(淡黃色)I -
+Ag + AgI↓(黃色)
(三)氧族元素
1.氧族元素
(1)包括:氧( 8 O)、硫( 16
S)、硒( 34
Se)、碲( 52
Te)、釙( 84
Po)等幾種元素
(2)周期表中位置:ⅥA族;2-6周期。
(3)最外層電子數(shù):6e
-
(4)化合價(jià):-2,0,+4,+6(O一般無(wú)正價(jià))
(5)原子半徑:隨核電荷數(shù)增大而增大,即r 0
<r S <r Se <r Te
(6)元素非金屬性:從O→Te由強(qiáng)→弱
2.氧族元素性質(zhì)的相似性及遞變性
(1)相似性
①最外層電子都有6個(gè)電子,均能獲得2個(gè)電子,而達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)②在氣態(tài)氫化物中均顯-2價(jià),分子式為H 2
R③在最高價(jià)氧化物中均顯+6價(jià),分子式為RO 3
④最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的分子式為H 2
RO 4
(2)遞變性 ( C O
S Se Te )
①單質(zhì)的溶沸點(diǎn)升高,氧化性減弱②氣態(tài)氫化物熱穩(wěn)定性減小,還原性增強(qiáng)③最高價(jià)氧化物的水化物酸性減弱。
3.二氧化硫
(1)二氧化硫的物理性質(zhì):無(wú)色有刺激性氣味,有毒,密度比空氣大,易液化、易溶于水(與H 2
O化合生成H 2
SO 3 ,SO 2
+H 2 O H 2 SO 3 )
(2)二氧化硫的化學(xué)性質(zhì):①具有酸性氧化物通性②還原性:SO
2 +Cl 2 +2H 2 O H 2 SO 4 +2HCl2SO 2 +O 2 催化劑△
2SO 3
③弱氧化性:SO
2 +2H 2 S 3S+2H 2 O
④漂白性:SO
3 可使品紅褪色(可逆,加熱又恢復(fù)紅色)
(3)二氧化硫的污染
①SO 2 是污染大氣的主要有害物質(zhì)之一,直接危害是引起呼吸道疾病。②形成酸雨pH<5、6,破壞農(nóng)作物、森林、草原、使土壤酸性增強(qiáng)等等。③含SO 2
的工業(yè)廢氣必須經(jīng)過(guò)凈化處理才能排放到空氣中。
4.硫酸工業(yè)和硫酸(1)接觸法制硫酸
反應(yīng)原理:①造氣:4FeS
2 +11O 2 (g) 高溫 2Fe
2 O 3 +8SO 2 ②氧化:2SO 2 +O 2 催化劑
400-500℃ 2SO 3 ③吸收:SO
3 +H 2 O H 2 SO 4
分別對(duì)應(yīng)的設(shè)備:①沸騰爐②接觸室③吸收塔
具體措施:粉碎礦石、過(guò)量空氣、熱交換、催化氧化、逆流、循環(huán)、濃H 2
SO 4 吸收SO 3
(防止形成酸霧)、尾氣處理(用氨水吸收SO 2
,生成(NH 4
) 2
SO 3 ,再用H 2
SO 4 處理,便又可生成SO 2
)。(2)濃硫酸(98.3%)的特性①吸水性和脫水性
②強(qiáng)氧化性,在加熱條件下,大多數(shù)金屬(Au、Pt除外)能被濃H 2
SO 4 氧化,生成SO 2
,無(wú)H 2
……;濃H 2
SO 4 在加熱時(shí)可與C、S、P等非金屬反應(yīng)。
③濃H 2
SO 4 稀釋時(shí),放出大量熱,所以在操作時(shí),應(yīng)將濃H 2
SO 4 沿器壁緩緩注入水中,并不斷攪拌及時(shí)散熱。
④SO 2- 4 的檢驗(yàn),在被檢溶液中先加鹽酸,無(wú)白色沉淀,然后再加BaCl
2 溶液有白色沉淀生成,Ba
2+ +SO 2- 4 BaSO 4 ↓
(四)碳族元素
1.碳及其重要化合物(1)一氧化碳和二氧化碳
(3)活性炭的吸附作用及其應(yīng)用
木材干餾所得的固態(tài)產(chǎn)物是木炭,木炭由于它的孔隙被干餾時(shí)產(chǎn)生的油脂等物質(zhì)所覆蓋,吸附能力較弱,經(jīng)活化處理增加表面積后就有高的吸附能力。這種具有高吸附能力的碳,稱(chēng)為活性炭;钚蕴康目紫抖啵瑑(nèi)表面積大,一般為500m
2 /g~1000m
2 /g;钚蕴繉儆诜菢O性吸附劑,因此易吸附非極性或弱極性物質(zhì)。常見(jiàn)的易被活性炭吸附的物質(zhì)及應(yīng)用如下:
①有毒的氣體(或蒸汽):NO、NO 2
、Cl 2
、Br 2
、C 6
H 6 (苯)。活性炭用于去毒、防毒。
②色素;钚蕴坑糜谌芤好撋ㄆ祝,如制造白糖工業(yè)中可用活性炭做脫色劑。
③水中有臭味的物質(zhì);钚蕴坑糜谒某魞艋。
2.硅及其重要化合物
(1)硅的存在:自然界中以化合態(tài)存在,含量?jī)H次于氧,排第二位,是構(gòu)成礦物和巖石的主要成分。
(2)硅的單質(zhì):有晶體硅和無(wú)定形硅兩種同素異形體,晶體硅是原子晶體,類(lèi)似于金剛石,熔沸點(diǎn)高、硬度大,是良好的半導(dǎo)體。
(3)硅的性質(zhì):性質(zhì)穩(wěn)定不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)
①Si+O 2 △ SiO 2
②Si+2NaOH+H
2 O Na 2 SiO 3 +2H 2 ↑
(4)硅的制備及提純:SiO
2 +2C 高溫
Si+CO↑Si+Cl
2 高溫
SiCl 4
SiCl 4 +2H 2 高溫 Si+4HCl
(5)硅的氧化物SiO
2 :①原子晶體,熔點(diǎn)高、硬度大②酸性氧化物:(但不溶于水,也不與水反應(yīng))SiO
2 +CaO 高溫
CaSiO 3
SiO 2 +2NaOH Na 2 SiO 3 +H 2 O
③與氫氟酸反應(yīng):SiO
2 +4HF SiF 4 ↑+2H
2 O④光導(dǎo)纖維的主要原料,制造石英玻璃等。
(五)氮族元素
1.氮族元素概述
(1)周期表中的位置:第ⅤA族(N、P、As、Sb、Bi)2-6周期
(2)原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相同點(diǎn):最外層電子數(shù)均為5個(gè)不同點(diǎn):電子層數(shù)不同
(3)主要性質(zhì):
①相似性:a.最高正價(jià)均為+5,負(fù)價(jià)為-3;(Sb、Bi無(wú)負(fù)價(jià))b.最高價(jià)氧化物的水化物(HRO
3 或H 3
RO 4 )呈酸性
②逆變性(按N→Bi)原子半徑由小到大;氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性減弱;最高價(jià)含氧酸的酸性減弱((HNO
3 >H 3 PO 4 );與同周期鹵素、氧族比非金屬性要弱。
2.氮及其重要化合物
(1)氮的化學(xué)性質(zhì):常溫時(shí),N 2 不活潑,可代替稀有氣體作保護(hù)氣,但在點(diǎn)燃、放電、高溫等條件下能與H 2 、O 2 、Mg等發(fā)生反應(yīng):①N 2
+3H 2 高溫、高壓
催化劑 2NH
3 ②N 2 +O 2 放電 2NO
③N 2 +3Mg 點(diǎn)燃 Mg
3 N 2
(Mg 3
N 2 +6H 2 O Mg(OH) 2 ↓+2NH 3 ↑)(2)氮的氧化物:
N元素有+1、+2、+3、+4、+5五種價(jià)態(tài),分別對(duì)應(yīng)的氧的物為N 2
O、NO、N 2
O 3 、NO 2
(N 2
O 4 )、N 2
O 5 。其中N 2
O 3 、N 2
O 5 分別是HNO
2 、HNO
3 的酸酐,NO是無(wú)色還原性較強(qiáng)的有毒氣體,易被O 2 氧化。NO 2
是紅棕色易溶于水的刺激性的有毒氣體,氧化性較強(qiáng),能氧化SO 2
使?jié)駶?rùn)的kI―淀粉試紙變藍(lán)。重要反應(yīng):2NO+O
2 2NO 2 ;2NO 2 N 2 O 4 3NO 2 +H 2 O 2HNO 3 +NO(3)氨氣的性質(zhì)及用途
①物理性質(zhì):無(wú)色有刺激性氣味的氣體,極易溶于水(1∶700)易液化。②化學(xué)性質(zhì):與水反應(yīng)
NH 3 +H 2 O NH 3 ?H 2 O NH +4 +OH -
NH 3 是惟一能使?jié)櫇竦募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體,常用此性質(zhì)檢驗(yàn)NH 3 。與酸反應(yīng)
NH 3 +HCl NH 4 Cl(生成白煙)與O 2 反應(yīng)
4NH 3 +5O 2 Pt △ 4NO+6H 2 O+Q與CO 2 反應(yīng)(制取尿素)2NH
3 +CO 2 200atm
180℃ CO(NH 2 ) 2
+H 2 O③氨的制法
實(shí)驗(yàn)室制法:用銨鹽與堿共熱。
2NH 4 Cl+Ca(OH) 2 △ CaCl 2
+2NH 3 ↑+2H
2 O工業(yè)制法:原料為水、煤和空氣N 2
+3H 2 高溫、高壓
催化劑 2NH
3(4)硝酸(HNO
3 )
硝酸的化學(xué)性質(zhì):HNO
3 為強(qiáng)酸,除具有酸的通性外還具有以下特性:不穩(wěn)定性:(見(jiàn)光、受熱易分解)
4HNO 3 光或熱 4NO 2 ↑+O 2 ↑+2H 2 O
強(qiáng)氧化性:無(wú)論稀、濃HNO
3 均具有強(qiáng)氧化性,與金屬反應(yīng)時(shí),即使是比氫活潑的金屬也不放出氫氣。a.與金屬反應(yīng)
Cu+4HNO 3 (濃) Cu(NO 3
) 2
+2NO 2 ↑+2H
2 O3Cu+8HNO 3 (。 3Cu(NO 3
) 2
+2NO↑+4H
2 O3Ag+4HNO 3 (稀)=3AgNO
3 +NO↑+2H
2 O
(利用此反應(yīng)可以洗滌附在器皿內(nèi)壁上的銀)
冷濃HNO
3 可使Al、Fe等金屬表面生成一層致密氧化膜而發(fā)生鈍化,故可用Al、Fe等材料制成的密閉容器盛裝濃HNO
3 。b.與非金屬反應(yīng)
C+4HNO 3 (濃) △ CO 2 ↑+4NO 2 ↑+2H 2 O S+6HNO 3 (濃) △ H 2 SO 4 +6NO 2 ↑+2H 2 O c.與其他還原劑反應(yīng)
3H 2 S+2HNO 3 (。 3S↓+2NO↑+4H 2 O
3SO 2- 3 +2NO -3 +2H + 3SO 2- 4 +2NO↑+H 2 O d.與有機(jī)物反應(yīng)
硝化反應(yīng)(如與苯反應(yīng));酯化反應(yīng)(如與纖維素反應(yīng));顏色反應(yīng)(如與蛋白質(zhì)反應(yīng))。
②硝酸的制法:
實(shí)驗(yàn)室制法:硝酸鹽與濃H 2
SO 4 微熱
NaNO 3 (固)+H 2 SO 4 (濃) △ NaHSO 4
+HNO 3 ↑工業(yè)制法:氨的催化氧化法
a.原理:4NH 3 +5O 2 Pt △ 4NO+6H 2
O2NO+O 2 2NO 2
3NO 2 +H 2 O 2HNO 3 +NO b.尾氣處理:用堿液吸收
NO+NO 2 +2NaOH=2NaNO 2 +H 2 O③硝酸的保存方法:硝酸不穩(wěn)定,易分解,受熱、光照或濃度越大,硝酸越易分解,由于分解生成的NO 2
溶于硝酸中而使硝酸呈黃色,實(shí)驗(yàn)室為防止硝酸分解,常將硝酸放在棕色瓶?jī)?nèi),貯放在黑暗且溫度低的地方。
3.磷及其重要化合物(1)紅磷與白磷
(2)磷的化合物的性質(zhì)
①P 2 O 5 -磷酸(H 3
PO 4 )偏磷酸(HPO
3 )的酸酐P 2
O 5 +H 2 O(冷)
2HPO 3 (有毒溶于水)
P 2 O 5 +3H 2 O(熱) 2H 3 PO 4 (無(wú)毒、晶體、易溶于水)P 2
O 5 吸濕性很強(qiáng),可作干燥劑。②磷酸的性質(zhì)
純凈的磷酸是無(wú)色晶體,有吸濕性,能跟水以任意比例混溶。濃H 3
PO 4 為無(wú)色黏稠液體,較穩(wěn)定,不揮發(fā),具有酸的通性。磷酸為三元酸,與堿反應(yīng)時(shí),當(dāng)堿的用量不同時(shí),可生成不同的鹽。如磷酸和NaOH反應(yīng),1∶1生成NaH
2 PO 4 ;1∶2生成Na 2
HPO 4 ;1∶3生成Na 3
PO 4 。介于1∶1和1∶2之間生成NaH
2 PO 2 和Na 2
HPO 4 的混合物。介于1∶2和1∶3之間生成Na 2
HPO 4 和Na 3
PO 4 的混合物。
二、金屬元素及其化合物
(一)金屬元素概述
1.金屬元素在周期表中的位置及原子結(jié)構(gòu)特征
(1)金屬元素分布在周期表的左下方,目前已知的112種元素共有90種金屬元素。
(2)金屬元素最外層電子數(shù)一般小于4個(gè)。(Ge、Sn、Pb 4個(gè) Sb、Bi 5個(gè),Po 6個(gè))原子半徑較同周期非金屬原子半徑大。(3)金屬元素形成的金屬單質(zhì)固態(tài)時(shí)全是金屬晶體。
2.金屬的分類(lèi)
(1)冶金工業(yè)上黑色金屬:Fe、Cr、Mn(其主要氧化物呈黑色)有色金屬:除Fe、Cr、Mn以外的所有金屬
(2)按密度分輕金屬:ρ<4.5g?cm
-3 (如Na,Mg,Al)重金屬:ρ>4.5g?cm
-3 (如Fe,Cu,W)
(3)按存在豐度分常見(jiàn)金屬:如Fe(4.75%)、Al(7.73%)、Ca(3.45%)等稀有金屬:如鋯、鉿、鈮等
3.金屬的物理性質(zhì)
(1)狀態(tài):通常情況下,除汞外其他金屬都是固態(tài)。
(2)金屬光澤:多數(shù)金屬具有金屬光澤。
(3)易導(dǎo)電、導(dǎo)熱:由于金屬晶體中自由電子的運(yùn)動(dòng),使金屬易導(dǎo)電、導(dǎo)熱。
(4)延展性:可壓成薄片,也可抽成細(xì)絲。
(5)熔點(diǎn)及硬度:由金屬晶體中金屬離子和自由電子的作用強(qiáng)弱決定。最高的是鎢(3413℃)最低的是汞(-39℃)。
4.金屬的化學(xué)性質(zhì)
(1)與非金屬單質(zhì)作用 (2)與H 2
O作用 (3)與酸作用 (4)與堿作用(僅Al、Zn可以) (5)與鹽的作用 (6)與某些氧化物作用。
5.金屬的冶煉
(1)熱分解法(適用于不活潑金屬)
2HgO △ 2Hg+O 2 ↑ 2Ag 2 O △ 4Ag+O 2 ↑
(2)熱還原法(常用還原劑CO、H 2 、C活潑金屬等)Fe 2
O 3 +3CO 高溫
2Fe+3CO 2 Cr 2 O 3 +2Al 高溫 2Cr+Al 2 O 3
(3)電解法(適用于非;顫姷慕饘伲2Al
2 O 3 (熔融) 電解
4Al+3O 2 ↑2NaCl(熔融) 電解
2Na+Cl 2 ↑
(二)堿金屬元素
1.鈉及其化合物(1)鈉的物理性質(zhì)
鈉是一種柔軟、銀白色,有金屬光澤的金屬,具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性,密度比水小,比煤油大,熔點(diǎn)較低。(2)鈉的化學(xué)性質(zhì)①與非金屬反應(yīng)
2Na+Cl 2 點(diǎn)燃 2NaCl
2Na+O 2 點(diǎn)燃 Na 2 O 2 (黃色火焰)
4Na+O 2 2Na 2 O(空氣中,鈉的切面變暗)②與水反應(yīng)2Na+2H
2 O 2NaOH+H 2 ↑
現(xiàn)象及解釋:浮在水面上―――密度比水小;熔化成小球―――鈉的熔點(diǎn)低,反應(yīng)放熱;四處游動(dòng)―――生成氣體;酚酞變紅―――生成堿。③與酸反應(yīng)
2Na+2H + 2Na + +H 2 ↑
鈉不足,直接與酸反應(yīng);鈉過(guò)量,先與酸反應(yīng)再與水反應(yīng)。④與鹽溶液反應(yīng)
鈉與鹽溶液反應(yīng),先考慮Na與水反應(yīng)生成NaOH,再考慮NaOH是否與鹽反應(yīng)。
a.投入NaCl溶液中,只有H 2 放出。2Na+2H
2 O 2NaOH+H 2 ↑
b.投入飽和NaCl溶液中,有H 2 放出,還有NaCl晶體析出(溫度不變)。c.投入NH 4
Cl溶液中,有H 2 和NH 3
逸出。2Na+2NH
4 Cl 2NaCl+2NH 3 ↑+H
2 ↑
d.投入CuSO 4 溶液中,有氣體放出和藍(lán)色沉淀生成。2Na+2H
2 O+CuSO 4 Cu(OH) 2 ↓+Na 2 SO 4
+H 2 ↑(3)鈉的保存及用途:
①保存:鈉的化學(xué)性質(zhì)非;顫姡着c空氣中的O 2 、H 2
O等反應(yīng),保存在煤油中。②用途:
a.工業(yè)上用于冶煉金屬:4Na+TiCl 4 熔點(diǎn)
Ti+4NaCl b.Na-K合金(液態(tài))用作原子反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑c.制造高壓鈉燈,作為電光源。2.堿金屬元素
(1)周期表中的位置:第ⅠA族(Li、Na、K、Rb、Cs)(2)原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn):最外層電子數(shù)均為1。
(3)主要性質(zhì):①原子半徑為同周期最大,易失電子,強(qiáng)還原劑且從Li→Cs金屬性增強(qiáng)。
②取高價(jià)氧化物的水化物呈強(qiáng)堿性,從Li→Cs堿性增強(qiáng)。 (三)鎂、鉛、鐵及其化合物 1.鎂、鉛在元素周期表中位置及原子結(jié)構(gòu)鎂(Mg):位于周期表第3周期第ⅡA 原子結(jié)構(gòu)鉛(Al):位于周期表第3周期第ⅢA,原子結(jié)構(gòu)
Mg、Al均為活潑金屬,在化學(xué)反應(yīng)中都易失電子,其性質(zhì)有相似之處,但由于原子結(jié)構(gòu)不同性質(zhì)上也有差異。
2.鎂、鉛的物理性質(zhì)
①相同點(diǎn):密度較小,熔點(diǎn)較低 硬度較小 均為銀白色
②不同點(diǎn):鉛的硬度比鎂稍大,熔沸點(diǎn)比鎂高,這是由于鎂、鉛的金屬鍵的強(qiáng)弱不同。
3.鎂、鉛的化學(xué)性質(zhì)比較:
4.氧化鋁和氫氧化鋁
Al 2 O 3 和Al(OH) 3 是典型的兩性化合物,既能與強(qiáng)酸反應(yīng),也能與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和H 2
O。
Al 2 O 3 +6H + 2Al 3+ +3H 2 O Al 2 O 3 +2OH - 2AlO -2
+H 2 O
Al(OH) 3
+3H + Al 3+ +3H 2 O Al(OH) 3
+OH - AlO -2 +2H 2 O
5.鐵及其化合物(1)鐵在周期表中的位置及原子結(jié)構(gòu)
鐵位于第四周期第Ⅷ族,是過(guò)渡金屬元素的代表,其原子結(jié)構(gòu)示意圖:,鐵元素是一種變價(jià)元素,通常顯示+2價(jià)、+3價(jià),其化合物及其水溶液往往帶有顏色。(2)鐵的性質(zhì)
①與非金屬反應(yīng)
2Fe+3Cl 2 點(diǎn)燃 2FeCl 3 (棕黃色的煙)
3Fe+2O 2 點(diǎn)燃 Fe
3 O 4 (Fe
+2 O?Fe +3 2 O 3 )Fe+S
△ FeS
Fe+I 2 FeI 2
注:鐵與弱氧化性物質(zhì)反應(yīng)生成低價(jià)鐵的化合物②與酸反應(yīng)
a.非氧化性酸:Fe+2H + Fe 2+ +H 2 ↑
b.氧化性酸:常溫下遇濃H 2 SO 4 、濃HNO
3 會(huì)發(fā)生鈍化,而加熱時(shí)會(huì)劇烈反應(yīng)。③與水反應(yīng):3Fe+4H
2 O(氣) 高溫 Fe
3 O 4 +4H 2 ↑
④與某些鹽熔液反應(yīng):Fe+Cu
2+ Fe 2+ +Cu,F(xiàn)e+2Fe
3+ 3Fe 2+ (3)鐵的存在
鐵在自然界中分布較廣。在地殼中含量約占5%,僅次于鋁。分布在地殼中的鐵均以化合態(tài)存在,游離態(tài)的鐵只能在隕石中得到。鐵礦石的種類(lèi)較多,重要的有:赤鐵礦(Fe 2
O 3 ),磁鐵礦(Fe 3
O 4 ),褐鐵礦(2Fe
2 O 3 ?3H 2 O)和菱鐵礦(FeCO
3 )。
(3)鐵的氧化物和氫氧化物①鐵的氧化物
②鐵的氫氧化物
4Fe(OH) 2
+O 2 +2H 2 O 4Fe(OH) 3 ↓(紅裼色)Fe
3+ +SCN - [Fe(SCN)] 2+ (血紅色)(5)Fe
2+ 和Fe
3+ 的性質(zhì)
①Fe 2+ 具有氧化性,主要表現(xiàn)還原性
4Fe 2+ +O 2 +4H + 4Fe 3+ +2H 2 O(Fe
2+ 被氧化)
②Fe 3+ 具有較強(qiáng)的氧化性,與s 2-
、I - 、SO
2- 3 等能發(fā)生氧化還原反應(yīng)2Fe
3+ +S 2- 2Fe 2+ +S↓2Fe
3+ +2I - 2Fe 2+ +I 2
③Fe 3+ 是典型的弱堿陽(yáng)離子,與HCO 2-
3 、AlO
-2 等在溶液中發(fā)生雙水解反應(yīng)2Fe
3+ +3CO 2- 3 +3H 2 O 2Fe(OH) 3 ↓+3CO 2 ↑④Fe 3+ 遇苯酚溶液呈紫色,可用于檢驗(yàn)Fe
3+
⑤亞鐵鹽、鐵鹽的存放方法:亞鐵鹽溶液―――加入少量鐵屑以防止Fe
2+ 被氧化,滴入少量相應(yīng)的酸溶液以防止Fe
2+ 水解。鐵鹽溶液―――加入少量相應(yīng)的酸溶液以防止Fe
3+ 水解。
第三部分 有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
一、有機(jī)化學(xué)中的基本概念
1.有機(jī)化合物(1)定義:簡(jiǎn)稱(chēng)有機(jī)物是指含碳元素的化合物(但CO 2 、CO、碳酸鹽仍為無(wú)機(jī)物)。
(2)與無(wú)機(jī)物相比有如下特點(diǎn):
①元素組成的特點(diǎn):除碳元素外,還含有H、O、N、P、S及鹵素等非金屬元素。②結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
a.碳碳間以共價(jià)鍵形成碳鍵,這是有機(jī)物結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)b.有機(jī)物分子多為非極性分子或弱極性分子c.有機(jī)物分子間通過(guò)范德華力結(jié)合成分子晶體③數(shù)量特點(diǎn)
有機(jī)物的種類(lèi)繁多,達(dá)數(shù)百萬(wàn)種,其原因是:
a.碳原子有4個(gè)價(jià)電子,能與其他原子形成4個(gè)共價(jià)鍵
b.碳鏈的長(zhǎng)度可以不同;碳原子之間的結(jié)合方式可有單鍵、雙鍵、叁鍵,也可以有長(zhǎng)鏈或環(huán)狀等
c.普遍存在同分異構(gòu)現(xiàn)象
④性質(zhì)特點(diǎn)(對(duì)大多數(shù)有機(jī)物)
a.難溶于水,易溶于汽油、酒精、苯等有機(jī)溶劑b.多為非電解質(zhì),不易導(dǎo)電c.多數(shù)熔沸點(diǎn)較低
d.多數(shù)易燃燒,易分解⑤有機(jī)物反應(yīng)特點(diǎn)
有機(jī)反應(yīng)復(fù)雜,速度慢,多需要催化劑,而且副反應(yīng)多,所以,有機(jī)反應(yīng)常用“→”代替“=”。
2.同系物
(1)定義:結(jié)構(gòu)相似,在分子組成上,彼此相差若干個(gè)CH 2
原子團(tuán)的一系列化合物稱(chēng)為同系物。
(2)同系物判斷:①通式相同②結(jié)構(gòu)相似③同一類(lèi)物質(zhì)④組成上相差若干個(gè)CH 2
原子團(tuán)
(3)同系物的性質(zhì):
①物理性質(zhì)上存在遞變性:隨碳數(shù)增加,狀態(tài)由氣→液→固,熔沸點(diǎn)逐漸升高,密度逐漸增大
②化學(xué)性質(zhì)以相似性為主,也存在差異性。
3.同分異構(gòu)體
(1)化合物具有相同的分子式,但具有不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象叫同分異構(gòu)現(xiàn)象,具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物稱(chēng)為同分異構(gòu)體。(主要是指有機(jī)物)(2)中學(xué)常見(jiàn)同分異構(gòu)種類(lèi)碳鏈異構(gòu):如正丁烷與異丁烷。
官能團(tuán)位置異構(gòu):如1-丁烯與2-丁烯不同類(lèi)異構(gòu)烯烴和環(huán)烷烴二烯烴和炔烴醇和醚
酚、芳香醇、芳香醚醛和酮羧酸和酯
4.烴
(1)僅含C、H兩種元素的有機(jī)物稱(chēng)為碳、氫化合物,又稱(chēng)烴。
(2)磷原子之間都是以碳碳單鍵結(jié)合成鏈狀,碳剩余的價(jià)鍵全部跟氫原子相結(jié)合,這樣的烴叫做飽和鏈烴,又稱(chēng)烷烴,通式為 C n
H 2n+2 (n≥1)
(3)分子中含有碳碳雙鍵的一類(lèi)鏈烴叫做烯烴,單烯烴通式為 C n
H 2n (n≥2)
(4)分子中含有碳碳叁鍵的一類(lèi)鏈烴叫做炔烴,炔烴通式為C n
H 2n-2 (n≥2)(只含一個(gè)叁鍵)
(5)分子里含有一個(gè)或多個(gè)苯環(huán)的碳?xì)浠衔铮Q(chēng)為芳香烴,其中由一個(gè)苯環(huán)和飽和烴基組成的芳香烴叫苯的同系物,其通式為C n
H 2n-6 (n≥6)
5.“根”與“基”的比較
(1)“根”通常是指帶電荷的原子團(tuán),它們都是離子。如銨根NH
+4 ,硫酸根離子SO
2- 4 。“基”通常是指電中性的原子或原子團(tuán)。從結(jié)構(gòu)上看必有某原子含有未成對(duì)電子。如羥基-OH,甲基-CH
3 ,硝基-NO
2
(2)“根”主要存在于離子化合物中,“基”一般存在于共價(jià)化合物中,這些物質(zhì)不能在水中電離出“基”來(lái)。
(3)“根”和“基”有時(shí)可相互轉(zhuǎn)化。如OH -
失去e -
得到e -
-OH
6.烴的衍生物
(1)從結(jié)構(gòu)上說(shuō),可以看成是烴分子里的氫原子被其他原子或原子團(tuán)取代而衍變
w.w.w.m.dads4merica.com
百度致信 - 練習(xí)冊(cè)列表 - 試題列表
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報(bào)平臺(tái) | 網(wǎng)上有害信息舉報(bào)專(zhuān)區(qū) | 電信詐騙舉報(bào)專(zhuān)區(qū) | 涉歷史虛無(wú)主義有害信息舉報(bào)專(zhuān)區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報(bào)專(zhuān)區(qū)
違法和不良信息舉報(bào)電話(huà):027-86699610 舉報(bào)郵箱:58377363@163.com