高一下冊物理 化學(xué)必修二 概念總結(jié)。解題思路
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高一下冊物理 化學(xué)必修二 概念總結(jié)。解題思路【專家解說】:第一章 物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律一、原子結(jié)構(gòu)質(zhì)子(Z個(gè))原子核 注意:中子(N個(gè)
【專家解說】:第一章 物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律
一、原子結(jié)構(gòu)
質(zhì)子(Z個(gè))
原子核 注意:
中子(N個(gè)) 質(zhì)量數(shù)(A)=質(zhì)子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N)
1.原子( A X ) 原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=原子的核外電子數(shù)
核外電子(Z個(gè))
★熟背前20號元素,熟悉1~20號元素原子核外電子的排布:
H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca
2.原子核外電子的排布規(guī)律:①電子總是盡先排布在能量最低的電子層里;②各電子層最多容納的電子數(shù)是2n2;③最外層電子數(shù)不超過8個(gè)(K層為最外層不超過2個(gè)),次外層不超過18個(gè),倒數(shù)第三層電子數(shù)不超過32個(gè)。
電子層: 一(能量最低) 二 三 四 五 六 七
對應(yīng)表示符號: K L M N O P Q
3.元素、核素、同位素
元素:具有相同核電荷數(shù)的同一類原子的總稱。
核素: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。
同位素:質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱為同位素。(對于原子來說)
二、元素周期表
1.編排原則:
①按原子序數(shù)遞增的順序從左到右排列
②將電子層數(shù)相同的各元素從左到右排成一橫行。(周期序數(shù)=原子的電子層數(shù))
③把最外層電子數(shù)相同的元素按電子層數(shù)遞增的順序從上到下排成一縱行。
主族序數(shù)=原子最外層電子數(shù)
2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn):
核外電子層數(shù) 元素種類
第一周期 1 2種元素
短周期 第二周期 2 8種元素
周期 第三周期 3 8種元素
元 (7個(gè)橫行) 第四周期 4 18種元素
素 (7個(gè)周期) 第五周期 5 18種元素
周 長周期 第六周期 6 32種元素
期 第七周期 7 未填滿(已有26種元素)
表 主族:ⅠA~ⅦA共7個(gè)主族
族 副族:ⅢB~ⅦB、ⅠB~ⅡB,共7個(gè)副族
(18個(gè)縱行) 第Ⅷ族:三個(gè)縱行,位于ⅦB和ⅠB之間
(16個(gè)族) 零族:稀有氣體
三、元素周期律
1.元素周期律:元素的性質(zhì)(核外電子排布、原子半徑、主要化合價(jià)、金屬性、非金屬性)隨著核電荷數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律。元素性質(zhì)的周期性變化實(shí)質(zhì)是元素原子核外電子排布的周期性變化的必然結(jié)果。
2.同周期元素性質(zhì)遞變規(guī)律
第三周期元素 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar
(1)電子排布 電子層數(shù)相同,最外層電子數(shù)依次增加
(2)原子半徑 原子半徑依次減小 —
(3)主要化合價(jià) +1 +2 +3 +4
-4 +5
-3 +6
-2 +7
-1 —
(4)金屬性、非金屬性 金屬性減弱,非金屬性增加 —
(5)單質(zhì)與水或酸置換難易 冷水
劇烈 熱水與
酸快 與酸反
應(yīng)慢 —— —
(6)氫化物的化學(xué)式 —— SiH4 PH3 H2S HCl —
(7)與H2化合的難易 —— 由難到易 —
(8)氫化物的穩(wěn)定性 —— 穩(wěn)定性增強(qiáng) —
(9)最高價(jià)氧化物的化學(xué)式 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7 —
最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物 (10)化學(xué)式 NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 H2SiO3 H3PO4 H2SO4 HClO4 —
(11)酸堿性 強(qiáng)堿 中強(qiáng)堿 兩性氫
氧化物 弱酸 中強(qiáng)
酸 強(qiáng)酸 很強(qiáng)
的酸 —
(12)變化規(guī)律 堿性減弱,酸性增強(qiáng) —
第ⅠA族堿金屬元素:Li Na K Rb Cs Fr (Fr是金屬性最強(qiáng)的元素,位于周期表左下方)
第ⅦA族鹵族元素:F Cl Br I At (F是非金屬性最強(qiáng)的元素,位于周期表右上方)
★判斷元素金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的方法:
(1)金屬性強(qiáng)(弱)——①單質(zhì)與水或酸反應(yīng)生成氫氣容易(難);②氫氧化物堿性強(qiáng)(弱);③相互置換反應(yīng)(強(qiáng)制弱)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。
(2)非金屬性強(qiáng)(弱)——①單質(zhì)與氫氣易(難)反應(yīng);②生成的氫化物穩(wěn)定(不穩(wěn)定);③最高價(jià)氧化物的水化物(含氧酸)酸性強(qiáng)(弱);④相互置換反應(yīng)(強(qiáng)制弱)2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2。
(Ⅰ)同周期比較:
金屬性:Na>Mg>Al
與酸或水反應(yīng):從易→難
堿性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
非金屬性:Si<P<S<Cl
單質(zhì)與氫氣反應(yīng):從難→易
氫化物穩(wěn)定性:SiH4<PH3<H2S<HCl
酸性(含氧酸):H2SiO3<H3PO4<H2SO4<HClO4
(Ⅱ)同主族比較:
金屬性:Li<Na<K<Rb<Cs(堿金屬元素)
與酸或水反應(yīng):從難→易
堿性:LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH 非金屬性:F>Cl>Br>I(鹵族元素)
單質(zhì)與氫氣反應(yīng):從易→難
氫化物穩(wěn)定:HF>HCl>HBr>HI
(Ⅲ)
金屬性:Li<Na<K<Rb<Cs
還原性(失電子能力):Li<Na<K<Rb<Cs
氧化性(得電子能力):Li+>Na+>K+>Rb+>Cs+ 非金屬性:F>Cl>Br>I
氧化性:F2>Cl2>Br2>I2
還原性:F-<Cl-<Br-<I-
酸性(無氧酸):HF<HCl<HBr<HI
比較粒子(包括原子、離子)半徑的方法:(1)先比較電子層數(shù),電子層數(shù)多的半徑大。
(2)電子層數(shù)相同時(shí),再比較核電荷數(shù),核電荷數(shù)多的半徑反而小。
四、化學(xué)鍵
化學(xué)鍵是相鄰兩個(gè)或多個(gè)原子間強(qiáng)烈的相互作用。
1.離子鍵與共價(jià)鍵的比較
鍵型 離子鍵 共價(jià)鍵
概念 陰陽離子結(jié)合成化合物的靜電作用叫離子鍵 原子之間通過共用電子對所形成的相互作用叫做共價(jià)鍵
成鍵方式 通過得失電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 通過形成共用電子對達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
成鍵粒子 陰、陽離子 原子
成鍵元素 活潑金屬與活潑非金屬元素之間(特殊:NH4Cl、NH4NO3等銨鹽只由非金屬元素組成,但含有離子鍵) 非金屬元素之間
離子化合物:由離子鍵構(gòu)成的化合物叫做離子化合物。(一定有離子鍵,可能有共價(jià)鍵)
共價(jià)化合物:原子間通過共用電子對形成分子的化合物叫做共價(jià)化合物。(只有共價(jià)鍵)
極性共價(jià)鍵(簡稱極性鍵):由不同種原子形成,A-B型,如,H-Cl。
共價(jià)鍵
非極性共價(jià)鍵(簡稱非極性鍵):由同種原子形成,A-A型,如,Cl-Cl。
2.電子式:
用電子式表示離子鍵形成的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與表示共價(jià)鍵形成的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)的不同點(diǎn):(1)電荷:用電子式表示離子鍵形成的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)需標(biāo)出陽離子和陰離子的電荷;而表示共價(jià)鍵形成的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不能標(biāo)電荷。(2)[ ](方括號):離子鍵形成的物質(zhì)中的陰離子需用方括號括起來,而共價(jià)鍵形成的物質(zhì)中不能用方括號。
第二章 化學(xué)反應(yīng)與能量
第一節(jié) 化學(xué)能與熱能
1、在任何的化學(xué)反應(yīng)中總伴有能量的變化。
原因:當(dāng)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),斷開反應(yīng)物中的化學(xué)鍵要吸收能量,而形成生成物中的化學(xué)鍵要放出能量?;瘜W(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量,決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小。E反應(yīng)物總能量>E生成物總能量,為放熱反應(yīng)。E反應(yīng)物總能量<E生成物總能量,為吸熱反應(yīng)。
2、常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
常見的放熱反應(yīng):①所有的燃燒與緩慢氧化。②酸堿中和反應(yīng)。③金屬與酸反應(yīng)制取氫氣。
④大多數(shù)化合反應(yīng)(特殊:C+CO22CO是吸熱反應(yīng))。
常見的吸熱反應(yīng):①以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應(yīng)如:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。
②銨鹽和堿的反應(yīng)如Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O
③大多數(shù)分解反應(yīng)如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。
3、能源的分類:
形成條件 利用歷史 性質(zhì)
一次能源
常規(guī)能源 可再生資源 水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能
不可再生資源 煤、石油、天然氣等化石能源
新能源 可再生資源 太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能、氫能、沼?br> 不可再生資源 核能
二次能源 (一次能源經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)化得到的能源稱為二次能源)
電能(水電、火電、核電)、蒸汽、工業(yè)余熱、酒精、汽油、焦炭等
[思考]一般說來,大多數(shù)化合反應(yīng)是放熱反應(yīng),大多數(shù)分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng),放熱反應(yīng)都不需要加熱,吸熱反應(yīng)都需要加熱,這種說法對嗎?試舉例說明。
點(diǎn)拔:這種說法不對。如C+O2=CO2的反應(yīng)是放熱反應(yīng),但需要加熱,只是反應(yīng)開始后不再需要加熱,反應(yīng)放出的熱量可以使反應(yīng)繼續(xù)下去。Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)是吸熱反應(yīng),但反應(yīng)并不需要加熱。
第二節(jié) 化學(xué)能與電能
1、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的方式:
電能
(電力) 火電(火力發(fā)電) 化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能 缺點(diǎn):環(huán)境污染、低效
原電池 將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能 優(yōu)點(diǎn):清潔、高效
2、原電池原理
(1)概念:把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。
(2)原電池的工作原理:通過氧化還原反應(yīng)(有電子的轉(zhuǎn)移)把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br>(3)構(gòu)成原電池的條件:(1)電極為導(dǎo)體且活潑性不同;(2)兩個(gè)電極接觸(導(dǎo)線連接或直接接觸);(3)兩個(gè)相互連接的電極插入電解質(zhì)溶液構(gòu)成閉合回路。
(4)電極名稱及發(fā)生的反應(yīng):
負(fù)極:較活潑的金屬作負(fù)極,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),
電極反應(yīng)式:較活潑金屬-ne-=金屬陽離子
負(fù)極現(xiàn)象:負(fù)極溶解,負(fù)極質(zhì)量減少。
正極:較不活潑的金屬或石墨作正極,正極發(fā)生還原反應(yīng),
電極反應(yīng)式:溶液中陽離子+ne-=單質(zhì)
正極的現(xiàn)象:一般有氣體放出或正極質(zhì)量增加。
(5)原電池正負(fù)極的判斷方法:
①依據(jù)原電池兩極的材料:
較活潑的金屬作負(fù)極(K、Ca、Na太活潑,不能作電極);
較不活潑金屬或可導(dǎo)電非金屬(石墨)、氧化物(MnO2)等作正極。
②根據(jù)電流方向或電子流向:(外電路)的電流由正極流向負(fù)極;電子則由負(fù)極經(jīng)外電路流向原電池的正極。
③根據(jù)內(nèi)電路離子的遷移方向:陽離子流向原電池正極,陰離子流向原電池負(fù)極。
④根據(jù)原電池中的反應(yīng)類型:
負(fù)極:失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),現(xiàn)象通常是電極本身消耗,質(zhì)量減小。
正極:得電子,發(fā)生還原反應(yīng),現(xiàn)象是常伴隨金屬的析出或H2的放出。
(6)原電池電極反應(yīng)的書寫方法:
(i)原電池反應(yīng)所依托的化學(xué)反應(yīng)原理是氧化還原反應(yīng),負(fù)極反應(yīng)是氧化反應(yīng),正極反應(yīng)是還原反應(yīng)。因此書寫電極反應(yīng)的方法歸納如下:
①寫出總反應(yīng)方程式。 ②把總反應(yīng)根據(jù)電子得失情況,分成氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)。
③氧化反應(yīng)在負(fù)極發(fā)生,還原反應(yīng)在正極發(fā)生,反應(yīng)物和生成物對號入座,注意酸堿介質(zhì)和水等參與反應(yīng)。
(ii)原電池的總反應(yīng)式一般把正極和負(fù)極反應(yīng)式相加而得。
(7)原電池的應(yīng)用:①加快化學(xué)反應(yīng)速率,如粗鋅制氫氣速率比純鋅制氫氣快。②比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。③設(shè)計(jì)原電池。④金屬的腐蝕。
2、化學(xué)電源基本類型:
①干電池:活潑金屬作負(fù)極,被腐蝕或消耗。如:Cu-Zn原電池、鋅錳電池。
②充電電池:兩極都參加反應(yīng)的原電池,可充電循環(huán)使用。如鉛蓄電池、鋰電池和銀鋅電池等。
③燃料電池:兩電極材料均為惰性電極,電極本身不發(fā)生反應(yīng),而是由引入到兩極上的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),如H2、CH4燃料電池,其電解質(zhì)溶液常為堿性試劑(KOH等)。
第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的速率和限度
1、化學(xué)反應(yīng)的速率
(1)概念:化學(xué)反應(yīng)速率通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或生成物濃度的增加量(均取正值)來表示。 計(jì)算公式:v(B)==
①單位:mol/(L·s)或mol/(L·min)
②B為溶液或氣體,若B為固體或純液體不計(jì)算速率。
③以上所表示的是平均速率,而不是瞬時(shí)速率。
④重要規(guī)律:(i)速率比=方程式系數(shù)比 (ii)變化量比=方程式系數(shù)比
(2)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素:
內(nèi)因:由參加反應(yīng)的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)決定的(主要因素)。
外因:①溫度:升高溫度,增大速率
②催化劑:一般加快反應(yīng)速率(正催化劑)
③濃度:增加C反應(yīng)物的濃度,增大速率(溶液或氣體才有濃度可言)
④壓強(qiáng):增大壓強(qiáng),增大速率(適用于有氣體參加的反應(yīng))
⑤其它因素:如光(射線)、固體的表面積(顆粒大小)、反應(yīng)物的狀態(tài)(溶劑)、原電池等也會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)速率。
2、化學(xué)反應(yīng)的限度——化學(xué)平衡
(1)在一定條件下,當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)進(jìn)行到正向反應(yīng)速率與逆向反應(yīng)速率相等時(shí),反應(yīng)物和生成物的濃度不再改變,達(dá)到表面上靜止的一種“平衡狀態(tài)”,這就是這個(gè)反應(yīng)所能達(dá)到的限度,即化學(xué)平衡狀態(tài)。
化學(xué)平衡的移動(dòng)受到溫度、反應(yīng)物濃度、壓強(qiáng)等因素的影響。催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率,對化學(xué)平衡無影響。
在相同的條件下同時(shí)向正、逆兩個(gè)反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做可逆反應(yīng)。通常把由反應(yīng)物向生成物進(jìn)行的反應(yīng)叫做正反應(yīng)。而由生成物向反應(yīng)物進(jìn)行的反應(yīng)叫做逆反應(yīng)。
在任何可逆反應(yīng)中,正方應(yīng)進(jìn)行的同時(shí),逆反應(yīng)也在進(jìn)行??赡娣磻?yīng)不能進(jìn)行到底,即是說可逆反應(yīng)無論進(jìn)行到何種程度,任何物質(zhì)(反應(yīng)物和生成物)的物質(zhì)的量都不可能為0。
(2)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征:逆、動(dòng)、等、定、變。
①逆:化學(xué)平衡研究的對象是可逆反應(yīng)。
②動(dòng):動(dòng)態(tài)平衡,達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正逆反應(yīng)仍在不斷進(jìn)行。
③等:達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正方應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,但不等于0。即v正=v逆≠0。
④定:達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),各組分的濃度保持不變,各組成成分的含量保持一定。
⑤變:當(dāng)條件變化時(shí),原平衡被破壞,在新的條件下會(huì)重新建立新的平衡。
(3)判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志:
① VA(正方向)=VA(逆方向)或nA(消耗)=nA(生成)(不同方向同一物質(zhì)比較)
②各組分濃度保持不變或百分含量不變
③借助顏色不變判斷(有一種物質(zhì)是有顏色的)
④總物質(zhì)的量或總體積或總壓強(qiáng)或平均相對分子質(zhì)量不變(前提:反應(yīng)前后氣體的總物質(zhì)的量不相等的反應(yīng)適用,即如對于反應(yīng)xA+yBzC,x+y≠z )
第三章 有機(jī)化合物
絕大多數(shù)含碳的化合物稱為有機(jī)化合物,簡稱有機(jī)物。像CO、CO2、碳酸、碳酸鹽等少數(shù)化合物,由于它們的組成和性質(zhì)跟無機(jī)化合物相似,因而一向把它們作為無機(jī)化合物。
一、烴
1、烴的定義:僅含碳和氫兩種元素的有機(jī)物稱為碳?xì)浠衔?,也稱為烴。
2、烴的分類:
飽和烴→烷烴(如:甲烷)
脂肪烴(鏈狀)
烴 不飽和烴→烯烴(如:乙烯)
芳香烴(含有苯環(huán))(如:苯)
3、甲烷、乙烯和苯的性質(zhì)比較:
有機(jī)物 烷烴 烯烴 苯及其同系物
通式 CnH2n+2 CnH2n ——
代表物 甲烷(CH4) 乙烯(C2H4) 苯(C6H6)
烷烴:
甲烷 ①氧化反應(yīng)(燃燒)
CH4+2O2――→CO2+2H2O(淡藍(lán)色火焰,無黑煙)
②取代反應(yīng) (注意光是反應(yīng)發(fā)生的主要原因,產(chǎn)物有5種)
CH4+Cl2―→CH3Cl+HCl CH3Cl +Cl2―→CH2Cl2+HCl
CH2Cl2+Cl2―→CHCl3+HCl CHCl3+Cl2―→CCl4+HCl
在光照條件下甲烷還可以跟溴蒸氣發(fā)生取代反應(yīng),
甲烷不能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。
烯烴:
乙烯 ①氧化反應(yīng) (ⅰ)燃燒
C2H4+3O2――→2CO2+2H2O(火焰明亮,有黑煙)
(ⅱ)被酸性KMnO4溶液氧化,能使酸性KMnO4溶液褪色。
②加成反應(yīng)
CH2=CH2+Br2-→CH2Br-CH2Br(能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色)
在一定條件下,乙烯還可以與H2、Cl2、HCl、H2O等發(fā)生加成反應(yīng)
CH2=CH2+H2――→CH3CH3
CH2=CH2+HCl-→CH3CH2Cl(氯乙烷)
CH2=CH2+H2O――→CH3CH2OH(制乙醇)
③加聚反應(yīng) nCH2=CH2――→-CH2-CH2-n(聚乙烯)
乙烯能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。常利用該反應(yīng)鑒別烷烴和烯烴,如鑒別甲烷和乙烯。
苯不能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。
4、同系物、同分異構(gòu)體、同素異形體、同位素比較。
概念 同系物 同分異構(gòu)體 同素異形體 同位素
定義 結(jié)構(gòu)相似,在分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì) 分子式相同而結(jié)構(gòu)式不同的化合物的互稱 由同種元素組成的不同單質(zhì)的互稱 質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子的互稱
分子式 不同 相同 元素符號表示相同,分子式可不同 ——
結(jié)構(gòu) 相似 不同 不同 ——
研究對象 化合物 化合物 單質(zhì) 原子
6、烷烴的命名:
(1)普通命名法:把烷烴泛稱為“某烷”,某是指烷烴中碳原子的數(shù)目。1-10用甲,乙,丙,丁,戊,已,庚,辛,壬,癸;11起漢文數(shù)字表示。區(qū)別同分異構(gòu)體,用“正”,“異”,“新”。
正丁烷,異丁烷;正戊烷,異戊烷,新戊烷。
(2)系統(tǒng)命名法:
①命名步驟:(1)找主鏈-最長的碳鏈(確定母體名稱);(2)編號-靠近支鏈(小、多)的一端;
(3)寫名稱-先簡后繁,相同基請合并.
②名稱組成:取代基位置-取代基名稱母體名稱
③阿拉伯?dāng)?shù)字表示取代基位置,漢字?jǐn)?shù)字表示相同取代基的個(gè)數(shù)
CH3-CH-CH2-CH3 CH3-CH-CH-CH3
2-甲基丁烷 2,3-二甲基丁烷
7、比較同類烴的沸點(diǎn):
①一看:碳原子數(shù)多沸點(diǎn)高。
②碳原子數(shù)相同,二看:支鏈多沸點(diǎn)低。
常溫下,碳原子數(shù)1-4的烴都為氣體。
二、烴的衍生物
1、乙醇和乙酸的性質(zhì)比較
有機(jī)物 飽和一元醇 飽和一元醛 飽和一元羧酸
通式 CnH2n+1OH —— CnH2n+1COOH
代表物 乙醇 乙醛 乙酸
結(jié)構(gòu)簡式 CH3CH2OH
或 C2H5OH CH3CHO CH3COOH
官能團(tuán) 羥基:-OH
醛基:-CHO
羧基:-COOH
物理性質(zhì) 無色、有特殊香味的液體,俗名酒精,與水互溶,易揮發(fā)
(非電解質(zhì)) —— 有強(qiáng)烈刺激性氣味的無色液體,俗稱醋酸,易溶于水和乙醇,無水醋酸又稱冰醋酸。
用途 作燃料、飲料、化工原料;用于醫(yī)療消毒,乙醇溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75% —— 有機(jī)化工原料,可制得醋酸纖維、合成纖維、香料、燃料等,是食醋的主要成分
有機(jī)物 主 要 化 學(xué) 性 質(zhì)
乙醇 ①與Na的反應(yīng)
2CH3CH2OH+2Na―→2CH3CH2ONa+H2
乙醇與Na的反應(yīng)(與水比較):①相同點(diǎn):都生成氫氣,反應(yīng)都放熱
②不同點(diǎn):比鈉與水的反應(yīng)要緩慢
結(jié)論:乙醇分子羥基中的氫原子比烷烴分子中的氫原子活潑,但沒有水分子中的氫原子活潑。
②氧化反應(yīng) (?。┤紵?br>CH3CH2OH+3O2―→2CO2+3H2O
(ⅱ)在銅或銀催化條件下:可以被O2氧化成乙醛(CH3CHO)
2CH3CH2OH+O2――→2CH3CHO+2H2O
③消去反應(yīng)
CH3CH2OH――→CH2=CH2+H2O
乙醛 氧化反應(yīng):醛基(-CHO)的性質(zhì)-與銀氨溶液,新制Cu(OH)2反應(yīng)
CH3CHO+2Ag(NH3)2OH――→CH3COONH4+H2O +2Ag↓+3NH3
(銀氨溶液)
CH3CHO + 2Cu(OH)2――→CH3COOH+Cu2O↓+2H2O
(磚紅色)
醛基的檢驗(yàn):方法1:加銀氨溶液水浴加熱有銀鏡生成。
方法2:加新制的Cu(OH)2堿性懸濁液加熱至沸有磚紅色沉淀
乙酸 ①具有酸的通性:CH3COOH≒CH3COO-+H+
使紫色石蕊試液變紅;
與活潑金屬,堿,弱酸鹽反應(yīng),如CaCO3、Na2CO3
酸性比較:CH3COOH > H2CO3
2CH3COOH+CaCO3=2(CH3COO)2Ca+CO2+H2O(強(qiáng)制弱)
②酯化反應(yīng)
CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O
酸脫羥基醇脫氫
三、基本營養(yǎng)物質(zhì)
食物中的營養(yǎng)物質(zhì)包括:糖類、油脂、蛋白質(zhì)、維生素、無機(jī)鹽和水。人們習(xí)慣稱糖類、油脂、蛋白質(zhì)為動(dòng)物性和植物性食物中的基本營養(yǎng)物質(zhì)。
油脂 油 C H O 植物油 不飽和高級脂肪酸甘油酯 含有C=C鍵,能發(fā)生加成反應(yīng),
能發(fā)生水解反應(yīng)
脂 C H O 動(dòng)物脂肪 飽和高級脂肪酸甘油酯 C-C鍵,
能發(fā)生水解反應(yīng)
蛋白質(zhì) C H O
N S P等 酶、肌肉、
毛發(fā)等 氨基酸連接成的高分子 能發(fā)生水解反
第四章 化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展
第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源
一、金屬礦物的開發(fā)利用
1、金屬的存在:除了金、鉑等少數(shù)金屬外,絕大多數(shù)金屬以化合態(tài)的形式存在于自然界。
2、金屬冶煉的涵義:簡單地說,金屬的冶煉就是把金屬從礦石中提煉出來。金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是把金屬元素從化合態(tài)還原為游離態(tài),即(化合態(tài)) (游離態(tài))。
3、金屬冶煉的一般步驟: (1)礦石的富集:除去雜質(zhì),提高礦石中有用成分的含量。(2)冶煉:利用氧化還原反應(yīng)原理,在一定條件下,用還原劑把金屬從其礦石中還原出來,得到金屬單質(zhì)(粗)。(3)精煉:采用一定的方法,提煉純金屬。
4、金屬冶煉的方法
(1)電解法:適用于一些非?;顫姷慕饘?。
2NaCl(熔融)2Na+Cl2 MgCl2(熔融)Mg+Cl2 2Al2O3(熔融)4Al+3O2
(2)熱還原法:適用于較活潑金屬。
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 WO3+3H2W+3H2O ZnO+CZn+CO
常用的還原劑:焦炭、CO、H2等。一些活潑的金屬也可作還原劑,如Al,
Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3(鋁熱反應(yīng)) Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3(鋁熱反應(yīng))
(3)熱分解法:適用于一些不活潑的金屬。
2HgO2Hg+O2 2Ag2O4Ag+O2
5、 (1)回收金屬的意義:節(jié)約礦物資源,節(jié)約能源,減少環(huán)境污染。(2)廢舊金屬的最好處理方法是回收利用。(3)回收金屬的實(shí)例:廢舊鋼鐵用于煉鋼;廢鐵屑用于制鐵鹽;從電影業(yè)、照相業(yè)、科研單位和醫(yī)院X光室回收的定影液中,可以提取金屬銀。
金屬的活動(dòng)性順序 K、Ca、Na、
Mg、Al Zn、Fe、Sn、
Pb、(H)、Cu Hg、Ag Pt、Au
金屬原子失電子能力 強(qiáng) 弱
金屬離子得電子能力 弱 強(qiáng)
主要冶煉方法 電解法 熱還原法 熱分解法 富集法
還原劑或
特殊措施 強(qiáng)大電流
提供電子 H2、CO、C、
Al等加熱 加熱 物理方法或
化學(xué)方法
二、海水資源的開發(fā)利用
1、海水是一個(gè)遠(yuǎn)未開發(fā)的巨大化學(xué)資源寶庫 海水中含有80多種元素,其中Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr 11種元素的含量較高,其余為微量元素。常從海水中提取食鹽,并在傳統(tǒng)海水制鹽工業(yè)基礎(chǔ)上制取鎂、鉀、溴及其化合物。
2、海水淡化的方法:蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久,蒸餾法的原理是把水加熱到水的沸點(diǎn),液態(tài)水變?yōu)樗魵馀c海水中的鹽分離,水蒸氣冷凝得淡水。
3、海水提溴
濃縮海水 溴單質(zhì) 氫溴酸 溴單質(zhì)
有關(guān)反應(yīng)方程式:①2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl ②Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4
③2HBr+Cl2=2HCl+Br2
4、海帶提碘
海帶中的碘元素主要以I-的形式存在,提取時(shí)用適當(dāng)?shù)难趸瘎⑵溲趸蒊2,再萃取出來。證明海帶中含有碘,實(shí)驗(yàn)方法:(1)用剪刀剪碎海帶,用酒精濕潤,放入坩鍋中。(2)灼燒海帶至完全生成灰,停止加熱,冷卻。(3)將海帶灰移到小燒杯中,加蒸餾水,攪拌、煮沸、過濾。(4)在濾液中滴加稀H2SO4及H2O2然后加入幾滴淀粉溶液。
證明含碘的現(xiàn)象:滴入淀粉溶液,溶液變藍(lán)色。2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O
第二節(jié) 化學(xué)與資源綜合利用、環(huán)境保護(hù)
一、煤和石油
1、煤的組成:煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物,主要含碳元素,還含有少量的氫、氧、氮、硫等元素。
2、煤的綜合利用:煤的干餾、煤的氣化、煤的液化。
煤的干餾是指將煤在隔絕空氣的條件下加強(qiáng)使其分解的過程,也叫煤的焦化。煤干餾得到焦炭、煤焦油、焦?fàn)t氣等。
煤的氣化是將其中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。 煤的液化是將煤轉(zhuǎn)化成液體燃料的過程。
3、石油的組成:石油主要是多種烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔?,沒有固定的沸點(diǎn)。
4、石油的加工:石油的分餾、催化裂化、裂解。
一、原子結(jié)構(gòu)
質(zhì)子(Z個(gè))
原子核 注意:
中子(N個(gè)) 質(zhì)量數(shù)(A)=質(zhì)子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N)
1.原子( A X ) 原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=原子的核外電子數(shù)
核外電子(Z個(gè))
★熟背前20號元素,熟悉1~20號元素原子核外電子的排布:
H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca
2.原子核外電子的排布規(guī)律:①電子總是盡先排布在能量最低的電子層里;②各電子層最多容納的電子數(shù)是2n2;③最外層電子數(shù)不超過8個(gè)(K層為最外層不超過2個(gè)),次外層不超過18個(gè),倒數(shù)第三層電子數(shù)不超過32個(gè)。
電子層: 一(能量最低) 二 三 四 五 六 七
對應(yīng)表示符號: K L M N O P Q
3.元素、核素、同位素
元素:具有相同核電荷數(shù)的同一類原子的總稱。
核素: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。
同位素:質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱為同位素。(對于原子來說)
二、元素周期表
1.編排原則:
①按原子序數(shù)遞增的順序從左到右排列
②將電子層數(shù)相同的各元素從左到右排成一橫行。(周期序數(shù)=原子的電子層數(shù))
③把最外層電子數(shù)相同的元素按電子層數(shù)遞增的順序從上到下排成一縱行。
主族序數(shù)=原子最外層電子數(shù)
2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn):
核外電子層數(shù) 元素種類
第一周期 1 2種元素
短周期 第二周期 2 8種元素
周期 第三周期 3 8種元素
元 (7個(gè)橫行) 第四周期 4 18種元素
素 (7個(gè)周期) 第五周期 5 18種元素
周 長周期 第六周期 6 32種元素
期 第七周期 7 未填滿(已有26種元素)
表 主族:ⅠA~ⅦA共7個(gè)主族
族 副族:ⅢB~ⅦB、ⅠB~ⅡB,共7個(gè)副族
(18個(gè)縱行) 第Ⅷ族:三個(gè)縱行,位于ⅦB和ⅠB之間
(16個(gè)族) 零族:稀有氣體
三、元素周期律
1.元素周期律:元素的性質(zhì)(核外電子排布、原子半徑、主要化合價(jià)、金屬性、非金屬性)隨著核電荷數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律。元素性質(zhì)的周期性變化實(shí)質(zhì)是元素原子核外電子排布的周期性變化的必然結(jié)果。
2.同周期元素性質(zhì)遞變規(guī)律
第三周期元素 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar
(1)電子排布 電子層數(shù)相同,最外層電子數(shù)依次增加
(2)原子半徑 原子半徑依次減小 —
(3)主要化合價(jià) +1 +2 +3 +4
-4 +5
-3 +6
-2 +7
-1 —
(4)金屬性、非金屬性 金屬性減弱,非金屬性增加 —
(5)單質(zhì)與水或酸置換難易 冷水
劇烈 熱水與
酸快 與酸反
應(yīng)慢 —— —
(6)氫化物的化學(xué)式 —— SiH4 PH3 H2S HCl —
(7)與H2化合的難易 —— 由難到易 —
(8)氫化物的穩(wěn)定性 —— 穩(wěn)定性增強(qiáng) —
(9)最高價(jià)氧化物的化學(xué)式 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7 —
最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物 (10)化學(xué)式 NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 H2SiO3 H3PO4 H2SO4 HClO4 —
(11)酸堿性 強(qiáng)堿 中強(qiáng)堿 兩性氫
氧化物 弱酸 中強(qiáng)
酸 強(qiáng)酸 很強(qiáng)
的酸 —
(12)變化規(guī)律 堿性減弱,酸性增強(qiáng) —
第ⅠA族堿金屬元素:Li Na K Rb Cs Fr (Fr是金屬性最強(qiáng)的元素,位于周期表左下方)
第ⅦA族鹵族元素:F Cl Br I At (F是非金屬性最強(qiáng)的元素,位于周期表右上方)
★判斷元素金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的方法:
(1)金屬性強(qiáng)(弱)——①單質(zhì)與水或酸反應(yīng)生成氫氣容易(難);②氫氧化物堿性強(qiáng)(弱);③相互置換反應(yīng)(強(qiáng)制弱)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。
(2)非金屬性強(qiáng)(弱)——①單質(zhì)與氫氣易(難)反應(yīng);②生成的氫化物穩(wěn)定(不穩(wěn)定);③最高價(jià)氧化物的水化物(含氧酸)酸性強(qiáng)(弱);④相互置換反應(yīng)(強(qiáng)制弱)2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2。
(Ⅰ)同周期比較:
金屬性:Na>Mg>Al
與酸或水反應(yīng):從易→難
堿性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
非金屬性:Si<P<S<Cl
單質(zhì)與氫氣反應(yīng):從難→易
氫化物穩(wěn)定性:SiH4<PH3<H2S<HCl
酸性(含氧酸):H2SiO3<H3PO4<H2SO4<HClO4
(Ⅱ)同主族比較:
金屬性:Li<Na<K<Rb<Cs(堿金屬元素)
與酸或水反應(yīng):從難→易
堿性:LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH 非金屬性:F>Cl>Br>I(鹵族元素)
單質(zhì)與氫氣反應(yīng):從易→難
氫化物穩(wěn)定:HF>HCl>HBr>HI
(Ⅲ)
金屬性:Li<Na<K<Rb<Cs
還原性(失電子能力):Li<Na<K<Rb<Cs
氧化性(得電子能力):Li+>Na+>K+>Rb+>Cs+ 非金屬性:F>Cl>Br>I
氧化性:F2>Cl2>Br2>I2
還原性:F-<Cl-<Br-<I-
酸性(無氧酸):HF<HCl<HBr<HI
比較粒子(包括原子、離子)半徑的方法:(1)先比較電子層數(shù),電子層數(shù)多的半徑大。
(2)電子層數(shù)相同時(shí),再比較核電荷數(shù),核電荷數(shù)多的半徑反而小。
四、化學(xué)鍵
化學(xué)鍵是相鄰兩個(gè)或多個(gè)原子間強(qiáng)烈的相互作用。
1.離子鍵與共價(jià)鍵的比較
鍵型 離子鍵 共價(jià)鍵
概念 陰陽離子結(jié)合成化合物的靜電作用叫離子鍵 原子之間通過共用電子對所形成的相互作用叫做共價(jià)鍵
成鍵方式 通過得失電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 通過形成共用電子對達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
成鍵粒子 陰、陽離子 原子
成鍵元素 活潑金屬與活潑非金屬元素之間(特殊:NH4Cl、NH4NO3等銨鹽只由非金屬元素組成,但含有離子鍵) 非金屬元素之間
離子化合物:由離子鍵構(gòu)成的化合物叫做離子化合物。(一定有離子鍵,可能有共價(jià)鍵)
共價(jià)化合物:原子間通過共用電子對形成分子的化合物叫做共價(jià)化合物。(只有共價(jià)鍵)
極性共價(jià)鍵(簡稱極性鍵):由不同種原子形成,A-B型,如,H-Cl。
共價(jià)鍵
非極性共價(jià)鍵(簡稱非極性鍵):由同種原子形成,A-A型,如,Cl-Cl。
2.電子式:
用電子式表示離子鍵形成的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與表示共價(jià)鍵形成的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)的不同點(diǎn):(1)電荷:用電子式表示離子鍵形成的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)需標(biāo)出陽離子和陰離子的電荷;而表示共價(jià)鍵形成的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不能標(biāo)電荷。(2)[ ](方括號):離子鍵形成的物質(zhì)中的陰離子需用方括號括起來,而共價(jià)鍵形成的物質(zhì)中不能用方括號。
第二章 化學(xué)反應(yīng)與能量
第一節(jié) 化學(xué)能與熱能
1、在任何的化學(xué)反應(yīng)中總伴有能量的變化。
原因:當(dāng)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),斷開反應(yīng)物中的化學(xué)鍵要吸收能量,而形成生成物中的化學(xué)鍵要放出能量?;瘜W(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量,決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小。E反應(yīng)物總能量>E生成物總能量,為放熱反應(yīng)。E反應(yīng)物總能量<E生成物總能量,為吸熱反應(yīng)。
2、常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
常見的放熱反應(yīng):①所有的燃燒與緩慢氧化。②酸堿中和反應(yīng)。③金屬與酸反應(yīng)制取氫氣。
④大多數(shù)化合反應(yīng)(特殊:C+CO22CO是吸熱反應(yīng))。
常見的吸熱反應(yīng):①以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應(yīng)如:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。
②銨鹽和堿的反應(yīng)如Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O
③大多數(shù)分解反應(yīng)如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。
3、能源的分類:
形成條件 利用歷史 性質(zhì)
一次能源
常規(guī)能源 可再生資源 水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能
不可再生資源 煤、石油、天然氣等化石能源
新能源 可再生資源 太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能、氫能、沼?br> 不可再生資源 核能
二次能源 (一次能源經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)化得到的能源稱為二次能源)
電能(水電、火電、核電)、蒸汽、工業(yè)余熱、酒精、汽油、焦炭等
[思考]一般說來,大多數(shù)化合反應(yīng)是放熱反應(yīng),大多數(shù)分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng),放熱反應(yīng)都不需要加熱,吸熱反應(yīng)都需要加熱,這種說法對嗎?試舉例說明。
點(diǎn)拔:這種說法不對。如C+O2=CO2的反應(yīng)是放熱反應(yīng),但需要加熱,只是反應(yīng)開始后不再需要加熱,反應(yīng)放出的熱量可以使反應(yīng)繼續(xù)下去。Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)是吸熱反應(yīng),但反應(yīng)并不需要加熱。
第二節(jié) 化學(xué)能與電能
1、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的方式:
電能
(電力) 火電(火力發(fā)電) 化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能 缺點(diǎn):環(huán)境污染、低效
原電池 將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能 優(yōu)點(diǎn):清潔、高效
2、原電池原理
(1)概念:把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。
(2)原電池的工作原理:通過氧化還原反應(yīng)(有電子的轉(zhuǎn)移)把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br>(3)構(gòu)成原電池的條件:(1)電極為導(dǎo)體且活潑性不同;(2)兩個(gè)電極接觸(導(dǎo)線連接或直接接觸);(3)兩個(gè)相互連接的電極插入電解質(zhì)溶液構(gòu)成閉合回路。
(4)電極名稱及發(fā)生的反應(yīng):
負(fù)極:較活潑的金屬作負(fù)極,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),
電極反應(yīng)式:較活潑金屬-ne-=金屬陽離子
負(fù)極現(xiàn)象:負(fù)極溶解,負(fù)極質(zhì)量減少。
正極:較不活潑的金屬或石墨作正極,正極發(fā)生還原反應(yīng),
電極反應(yīng)式:溶液中陽離子+ne-=單質(zhì)
正極的現(xiàn)象:一般有氣體放出或正極質(zhì)量增加。
(5)原電池正負(fù)極的判斷方法:
①依據(jù)原電池兩極的材料:
較活潑的金屬作負(fù)極(K、Ca、Na太活潑,不能作電極);
較不活潑金屬或可導(dǎo)電非金屬(石墨)、氧化物(MnO2)等作正極。
②根據(jù)電流方向或電子流向:(外電路)的電流由正極流向負(fù)極;電子則由負(fù)極經(jīng)外電路流向原電池的正極。
③根據(jù)內(nèi)電路離子的遷移方向:陽離子流向原電池正極,陰離子流向原電池負(fù)極。
④根據(jù)原電池中的反應(yīng)類型:
負(fù)極:失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),現(xiàn)象通常是電極本身消耗,質(zhì)量減小。
正極:得電子,發(fā)生還原反應(yīng),現(xiàn)象是常伴隨金屬的析出或H2的放出。
(6)原電池電極反應(yīng)的書寫方法:
(i)原電池反應(yīng)所依托的化學(xué)反應(yīng)原理是氧化還原反應(yīng),負(fù)極反應(yīng)是氧化反應(yīng),正極反應(yīng)是還原反應(yīng)。因此書寫電極反應(yīng)的方法歸納如下:
①寫出總反應(yīng)方程式。 ②把總反應(yīng)根據(jù)電子得失情況,分成氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)。
③氧化反應(yīng)在負(fù)極發(fā)生,還原反應(yīng)在正極發(fā)生,反應(yīng)物和生成物對號入座,注意酸堿介質(zhì)和水等參與反應(yīng)。
(ii)原電池的總反應(yīng)式一般把正極和負(fù)極反應(yīng)式相加而得。
(7)原電池的應(yīng)用:①加快化學(xué)反應(yīng)速率,如粗鋅制氫氣速率比純鋅制氫氣快。②比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。③設(shè)計(jì)原電池。④金屬的腐蝕。
2、化學(xué)電源基本類型:
①干電池:活潑金屬作負(fù)極,被腐蝕或消耗。如:Cu-Zn原電池、鋅錳電池。
②充電電池:兩極都參加反應(yīng)的原電池,可充電循環(huán)使用。如鉛蓄電池、鋰電池和銀鋅電池等。
③燃料電池:兩電極材料均為惰性電極,電極本身不發(fā)生反應(yīng),而是由引入到兩極上的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),如H2、CH4燃料電池,其電解質(zhì)溶液常為堿性試劑(KOH等)。
第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的速率和限度
1、化學(xué)反應(yīng)的速率
(1)概念:化學(xué)反應(yīng)速率通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或生成物濃度的增加量(均取正值)來表示。 計(jì)算公式:v(B)==
①單位:mol/(L·s)或mol/(L·min)
②B為溶液或氣體,若B為固體或純液體不計(jì)算速率。
③以上所表示的是平均速率,而不是瞬時(shí)速率。
④重要規(guī)律:(i)速率比=方程式系數(shù)比 (ii)變化量比=方程式系數(shù)比
(2)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素:
內(nèi)因:由參加反應(yīng)的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)決定的(主要因素)。
外因:①溫度:升高溫度,增大速率
②催化劑:一般加快反應(yīng)速率(正催化劑)
③濃度:增加C反應(yīng)物的濃度,增大速率(溶液或氣體才有濃度可言)
④壓強(qiáng):增大壓強(qiáng),增大速率(適用于有氣體參加的反應(yīng))
⑤其它因素:如光(射線)、固體的表面積(顆粒大小)、反應(yīng)物的狀態(tài)(溶劑)、原電池等也會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)速率。
2、化學(xué)反應(yīng)的限度——化學(xué)平衡
(1)在一定條件下,當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)進(jìn)行到正向反應(yīng)速率與逆向反應(yīng)速率相等時(shí),反應(yīng)物和生成物的濃度不再改變,達(dá)到表面上靜止的一種“平衡狀態(tài)”,這就是這個(gè)反應(yīng)所能達(dá)到的限度,即化學(xué)平衡狀態(tài)。
化學(xué)平衡的移動(dòng)受到溫度、反應(yīng)物濃度、壓強(qiáng)等因素的影響。催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率,對化學(xué)平衡無影響。
在相同的條件下同時(shí)向正、逆兩個(gè)反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做可逆反應(yīng)。通常把由反應(yīng)物向生成物進(jìn)行的反應(yīng)叫做正反應(yīng)。而由生成物向反應(yīng)物進(jìn)行的反應(yīng)叫做逆反應(yīng)。
在任何可逆反應(yīng)中,正方應(yīng)進(jìn)行的同時(shí),逆反應(yīng)也在進(jìn)行??赡娣磻?yīng)不能進(jìn)行到底,即是說可逆反應(yīng)無論進(jìn)行到何種程度,任何物質(zhì)(反應(yīng)物和生成物)的物質(zhì)的量都不可能為0。
(2)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征:逆、動(dòng)、等、定、變。
①逆:化學(xué)平衡研究的對象是可逆反應(yīng)。
②動(dòng):動(dòng)態(tài)平衡,達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正逆反應(yīng)仍在不斷進(jìn)行。
③等:達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正方應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,但不等于0。即v正=v逆≠0。
④定:達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),各組分的濃度保持不變,各組成成分的含量保持一定。
⑤變:當(dāng)條件變化時(shí),原平衡被破壞,在新的條件下會(huì)重新建立新的平衡。
(3)判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志:
① VA(正方向)=VA(逆方向)或nA(消耗)=nA(生成)(不同方向同一物質(zhì)比較)
②各組分濃度保持不變或百分含量不變
③借助顏色不變判斷(有一種物質(zhì)是有顏色的)
④總物質(zhì)的量或總體積或總壓強(qiáng)或平均相對分子質(zhì)量不變(前提:反應(yīng)前后氣體的總物質(zhì)的量不相等的反應(yīng)適用,即如對于反應(yīng)xA+yBzC,x+y≠z )
第三章 有機(jī)化合物
絕大多數(shù)含碳的化合物稱為有機(jī)化合物,簡稱有機(jī)物。像CO、CO2、碳酸、碳酸鹽等少數(shù)化合物,由于它們的組成和性質(zhì)跟無機(jī)化合物相似,因而一向把它們作為無機(jī)化合物。
一、烴
1、烴的定義:僅含碳和氫兩種元素的有機(jī)物稱為碳?xì)浠衔?,也稱為烴。
2、烴的分類:
飽和烴→烷烴(如:甲烷)
脂肪烴(鏈狀)
烴 不飽和烴→烯烴(如:乙烯)
芳香烴(含有苯環(huán))(如:苯)
3、甲烷、乙烯和苯的性質(zhì)比較:
有機(jī)物 烷烴 烯烴 苯及其同系物
通式 CnH2n+2 CnH2n ——
代表物 甲烷(CH4) 乙烯(C2H4) 苯(C6H6)
烷烴:
甲烷 ①氧化反應(yīng)(燃燒)
CH4+2O2――→CO2+2H2O(淡藍(lán)色火焰,無黑煙)
②取代反應(yīng) (注意光是反應(yīng)發(fā)生的主要原因,產(chǎn)物有5種)
CH4+Cl2―→CH3Cl+HCl CH3Cl +Cl2―→CH2Cl2+HCl
CH2Cl2+Cl2―→CHCl3+HCl CHCl3+Cl2―→CCl4+HCl
在光照條件下甲烷還可以跟溴蒸氣發(fā)生取代反應(yīng),
甲烷不能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。
烯烴:
乙烯 ①氧化反應(yīng) (ⅰ)燃燒
C2H4+3O2――→2CO2+2H2O(火焰明亮,有黑煙)
(ⅱ)被酸性KMnO4溶液氧化,能使酸性KMnO4溶液褪色。
②加成反應(yīng)
CH2=CH2+Br2-→CH2Br-CH2Br(能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色)
在一定條件下,乙烯還可以與H2、Cl2、HCl、H2O等發(fā)生加成反應(yīng)
CH2=CH2+H2――→CH3CH3
CH2=CH2+HCl-→CH3CH2Cl(氯乙烷)
CH2=CH2+H2O――→CH3CH2OH(制乙醇)
③加聚反應(yīng) nCH2=CH2――→-CH2-CH2-n(聚乙烯)
乙烯能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。常利用該反應(yīng)鑒別烷烴和烯烴,如鑒別甲烷和乙烯。
苯不能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。
4、同系物、同分異構(gòu)體、同素異形體、同位素比較。
概念 同系物 同分異構(gòu)體 同素異形體 同位素
定義 結(jié)構(gòu)相似,在分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì) 分子式相同而結(jié)構(gòu)式不同的化合物的互稱 由同種元素組成的不同單質(zhì)的互稱 質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子的互稱
分子式 不同 相同 元素符號表示相同,分子式可不同 ——
結(jié)構(gòu) 相似 不同 不同 ——
研究對象 化合物 化合物 單質(zhì) 原子
6、烷烴的命名:
(1)普通命名法:把烷烴泛稱為“某烷”,某是指烷烴中碳原子的數(shù)目。1-10用甲,乙,丙,丁,戊,已,庚,辛,壬,癸;11起漢文數(shù)字表示。區(qū)別同分異構(gòu)體,用“正”,“異”,“新”。
正丁烷,異丁烷;正戊烷,異戊烷,新戊烷。
(2)系統(tǒng)命名法:
①命名步驟:(1)找主鏈-最長的碳鏈(確定母體名稱);(2)編號-靠近支鏈(小、多)的一端;
(3)寫名稱-先簡后繁,相同基請合并.
②名稱組成:取代基位置-取代基名稱母體名稱
③阿拉伯?dāng)?shù)字表示取代基位置,漢字?jǐn)?shù)字表示相同取代基的個(gè)數(shù)
CH3-CH-CH2-CH3 CH3-CH-CH-CH3
2-甲基丁烷 2,3-二甲基丁烷
7、比較同類烴的沸點(diǎn):
①一看:碳原子數(shù)多沸點(diǎn)高。
②碳原子數(shù)相同,二看:支鏈多沸點(diǎn)低。
常溫下,碳原子數(shù)1-4的烴都為氣體。
二、烴的衍生物
1、乙醇和乙酸的性質(zhì)比較
有機(jī)物 飽和一元醇 飽和一元醛 飽和一元羧酸
通式 CnH2n+1OH —— CnH2n+1COOH
代表物 乙醇 乙醛 乙酸
結(jié)構(gòu)簡式 CH3CH2OH
或 C2H5OH CH3CHO CH3COOH
官能團(tuán) 羥基:-OH
醛基:-CHO
羧基:-COOH
物理性質(zhì) 無色、有特殊香味的液體,俗名酒精,與水互溶,易揮發(fā)
(非電解質(zhì)) —— 有強(qiáng)烈刺激性氣味的無色液體,俗稱醋酸,易溶于水和乙醇,無水醋酸又稱冰醋酸。
用途 作燃料、飲料、化工原料;用于醫(yī)療消毒,乙醇溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75% —— 有機(jī)化工原料,可制得醋酸纖維、合成纖維、香料、燃料等,是食醋的主要成分
有機(jī)物 主 要 化 學(xué) 性 質(zhì)
乙醇 ①與Na的反應(yīng)
2CH3CH2OH+2Na―→2CH3CH2ONa+H2
乙醇與Na的反應(yīng)(與水比較):①相同點(diǎn):都生成氫氣,反應(yīng)都放熱
②不同點(diǎn):比鈉與水的反應(yīng)要緩慢
結(jié)論:乙醇分子羥基中的氫原子比烷烴分子中的氫原子活潑,但沒有水分子中的氫原子活潑。
②氧化反應(yīng) (?。┤紵?br>CH3CH2OH+3O2―→2CO2+3H2O
(ⅱ)在銅或銀催化條件下:可以被O2氧化成乙醛(CH3CHO)
2CH3CH2OH+O2――→2CH3CHO+2H2O
③消去反應(yīng)
CH3CH2OH――→CH2=CH2+H2O
乙醛 氧化反應(yīng):醛基(-CHO)的性質(zhì)-與銀氨溶液,新制Cu(OH)2反應(yīng)
CH3CHO+2Ag(NH3)2OH――→CH3COONH4+H2O +2Ag↓+3NH3
(銀氨溶液)
CH3CHO + 2Cu(OH)2――→CH3COOH+Cu2O↓+2H2O
(磚紅色)
醛基的檢驗(yàn):方法1:加銀氨溶液水浴加熱有銀鏡生成。
方法2:加新制的Cu(OH)2堿性懸濁液加熱至沸有磚紅色沉淀
乙酸 ①具有酸的通性:CH3COOH≒CH3COO-+H+
使紫色石蕊試液變紅;
與活潑金屬,堿,弱酸鹽反應(yīng),如CaCO3、Na2CO3
酸性比較:CH3COOH > H2CO3
2CH3COOH+CaCO3=2(CH3COO)2Ca+CO2+H2O(強(qiáng)制弱)
②酯化反應(yīng)
CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O
酸脫羥基醇脫氫
三、基本營養(yǎng)物質(zhì)
食物中的營養(yǎng)物質(zhì)包括:糖類、油脂、蛋白質(zhì)、維生素、無機(jī)鹽和水。人們習(xí)慣稱糖類、油脂、蛋白質(zhì)為動(dòng)物性和植物性食物中的基本營養(yǎng)物質(zhì)。
油脂 油 C H O 植物油 不飽和高級脂肪酸甘油酯 含有C=C鍵,能發(fā)生加成反應(yīng),
能發(fā)生水解反應(yīng)
脂 C H O 動(dòng)物脂肪 飽和高級脂肪酸甘油酯 C-C鍵,
能發(fā)生水解反應(yīng)
蛋白質(zhì) C H O
N S P等 酶、肌肉、
毛發(fā)等 氨基酸連接成的高分子 能發(fā)生水解反
第四章 化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展
第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源
一、金屬礦物的開發(fā)利用
1、金屬的存在:除了金、鉑等少數(shù)金屬外,絕大多數(shù)金屬以化合態(tài)的形式存在于自然界。
2、金屬冶煉的涵義:簡單地說,金屬的冶煉就是把金屬從礦石中提煉出來。金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是把金屬元素從化合態(tài)還原為游離態(tài),即(化合態(tài)) (游離態(tài))。
3、金屬冶煉的一般步驟: (1)礦石的富集:除去雜質(zhì),提高礦石中有用成分的含量。(2)冶煉:利用氧化還原反應(yīng)原理,在一定條件下,用還原劑把金屬從其礦石中還原出來,得到金屬單質(zhì)(粗)。(3)精煉:采用一定的方法,提煉純金屬。
4、金屬冶煉的方法
(1)電解法:適用于一些非?;顫姷慕饘?。
2NaCl(熔融)2Na+Cl2 MgCl2(熔融)Mg+Cl2 2Al2O3(熔融)4Al+3O2
(2)熱還原法:適用于較活潑金屬。
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 WO3+3H2W+3H2O ZnO+CZn+CO
常用的還原劑:焦炭、CO、H2等。一些活潑的金屬也可作還原劑,如Al,
Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3(鋁熱反應(yīng)) Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3(鋁熱反應(yīng))
(3)熱分解法:適用于一些不活潑的金屬。
2HgO2Hg+O2 2Ag2O4Ag+O2
5、 (1)回收金屬的意義:節(jié)約礦物資源,節(jié)約能源,減少環(huán)境污染。(2)廢舊金屬的最好處理方法是回收利用。(3)回收金屬的實(shí)例:廢舊鋼鐵用于煉鋼;廢鐵屑用于制鐵鹽;從電影業(yè)、照相業(yè)、科研單位和醫(yī)院X光室回收的定影液中,可以提取金屬銀。
金屬的活動(dòng)性順序 K、Ca、Na、
Mg、Al Zn、Fe、Sn、
Pb、(H)、Cu Hg、Ag Pt、Au
金屬原子失電子能力 強(qiáng) 弱
金屬離子得電子能力 弱 強(qiáng)
主要冶煉方法 電解法 熱還原法 熱分解法 富集法
還原劑或
特殊措施 強(qiáng)大電流
提供電子 H2、CO、C、
Al等加熱 加熱 物理方法或
化學(xué)方法
二、海水資源的開發(fā)利用
1、海水是一個(gè)遠(yuǎn)未開發(fā)的巨大化學(xué)資源寶庫 海水中含有80多種元素,其中Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr 11種元素的含量較高,其余為微量元素。常從海水中提取食鹽,并在傳統(tǒng)海水制鹽工業(yè)基礎(chǔ)上制取鎂、鉀、溴及其化合物。
2、海水淡化的方法:蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久,蒸餾法的原理是把水加熱到水的沸點(diǎn),液態(tài)水變?yōu)樗魵馀c海水中的鹽分離,水蒸氣冷凝得淡水。
3、海水提溴
濃縮海水 溴單質(zhì) 氫溴酸 溴單質(zhì)
有關(guān)反應(yīng)方程式:①2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl ②Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4
③2HBr+Cl2=2HCl+Br2
4、海帶提碘
海帶中的碘元素主要以I-的形式存在,提取時(shí)用適當(dāng)?shù)难趸瘎⑵溲趸蒊2,再萃取出來。證明海帶中含有碘,實(shí)驗(yàn)方法:(1)用剪刀剪碎海帶,用酒精濕潤,放入坩鍋中。(2)灼燒海帶至完全生成灰,停止加熱,冷卻。(3)將海帶灰移到小燒杯中,加蒸餾水,攪拌、煮沸、過濾。(4)在濾液中滴加稀H2SO4及H2O2然后加入幾滴淀粉溶液。
證明含碘的現(xiàn)象:滴入淀粉溶液,溶液變藍(lán)色。2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O
第二節(jié) 化學(xué)與資源綜合利用、環(huán)境保護(hù)
一、煤和石油
1、煤的組成:煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物,主要含碳元素,還含有少量的氫、氧、氮、硫等元素。
2、煤的綜合利用:煤的干餾、煤的氣化、煤的液化。
煤的干餾是指將煤在隔絕空氣的條件下加強(qiáng)使其分解的過程,也叫煤的焦化。煤干餾得到焦炭、煤焦油、焦?fàn)t氣等。
煤的氣化是將其中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。 煤的液化是將煤轉(zhuǎn)化成液體燃料的過程。
3、石油的組成:石油主要是多種烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔?,沒有固定的沸點(diǎn)。
4、石油的加工:石油的分餾、催化裂化、裂解。
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