


2026年高考化学一轮复习:必背知识点分类提纲(全) 讲义
展开 这是一份2026年高考化学一轮复习:必背知识点分类提纲(全) 讲义,共123页。学案主要包含了离子方程式书写,离子共存,五周期,七周期,九周期,热化学方程式的书写,重要的反应及反应现象,有机合成等内容,欢迎下载使用。
单质:金属和非金属
纯净物 电解质(导电):酸、碱、盐、金属氧化物
化合物
非电解质(不导电):非金属氧化物、氨气、大多有物质 机物
溶液: 100 nm 悬浊液:泥水
乳浊液:油水
备注:1pm(皮米)=10-12 m 1nm(纳米)=10-9 m 1um(微米)=10-6 m
胶体:彩虹、豆浆、血夜、肥皂水、三角洲
布朗运动:胶粒不停做不规则运动
丁达尔效应:光束透过胶体,垂直光方向看到一条透明光路,区别溶液和胶体
胶体的性质 电泳:胶粒带电荷,在电场中定向移动,如:水泥厂除尘
加热
聚沉: 加电解质 任意一种均可以使胶体沉降
加带相反电荷胶体
胶体制备:氢氧化铁胶体制备:将饱和的氯化铁溶液加入到沸水中,煮沸至红褐色。
Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3(胶体) + 3H+ 2到3个 Fe(OH)3 构成一个胶粒
Fe(OH)3(胶体)和Al(OH)3(胶体) 都可以用于净水 如KAl(SO4)2·12H2O水解净水
胶体的净化:渗析法 将胶体装在半透膜中浸泡
强酸:HCl HBr HI HNO3 H2SO4 HClO4
强电解质(完全电离) 强碱:NaOH Ca(OH)2 Ba(OH)2
盐
金属氧化物
电解质 弱酸 : H2CO3 HNO2 HF H2SO3 H3PO4 H2S H2SiO3 HClO HCOOH CH3COOH H2C2O4
弱电解质(部分电离) 弱碱 可溶:一水合氨NH3·H2O
不溶:Cu(OH)2 Mg(OH)2 Al(OH)3 Fe(OH)2 Fe(OH)3
水
酸:固体、液体和气体不导电 溶于水的导电
导电性与离子浓度和电荷成正比 碱、盐:固体不导电,液体导电,溶于水导电
金属、石墨、硅导电
离子反应
一、离子方程式书写
原则:1、单质、沉淀、气体、氧化物、弱酸、弱碱、水写分子式
多元弱酸酸式根不拆:HS- HSO3- HCO3- H2PO4- HPO42-
对微溶物如Ca(OH)2 生成物:写分子式
反应物:澄清液写离子形式 浊液写分子式
两稀溶液:NH4+ + OH- = NH3·H2O
对铵根和氢氧根 两浓溶液:NH4+ + OH- = NH3 ↑ + H2O
若加热: NH4+ + OH- NH3 ↑ + H2O
二、离子共存(只记以下不共存的)
1、反应生成沉淀、气体、水、弱酸、弱碱不共存
2、与H+反应:(1) OH- (2)弱酸根 (3)多元弱酸酸式根:HS- HSO3- HCO3- H2PO4- HPO42- (4) [Al(OH)4]-+ H+ = Al(OH)3↓ + H2O
与 OH- 反应 (1) H+ (2)多元弱酸酸式根 HS- HSO3- HCO3- H2PO4- HPO42- (3)NH4 + Al3+ Mg 2+ Cu2+ Fe2+ Fe3+
因氧化还原反应不共存
(1)Fe3+ 与 S2- 、 I - 、 SO32-
↓ ↓ ↓
S I2 SO42
(2)ClO- 、 MnO4- 、酸性条件下 NO3- 与 Fe2+ 、 S 2- 、 I- 、 SO32-
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
Cl- Mn2+ NO Fe3+ S I2 SO42-
(3)S2O32- + 2H+ = S↓ + SO2 ↑ + H2O
(4)5I- + IO3- + 6H+ = 3I2 + 3H2O
(5)ClO3- + 5Cl- + 6H+ = 3Cl2↑ + 3H2O
(6)I2 + 2S2O32- = 2I- + S4O62-
5、因络合反应不共存Fe3+ 与 SCN- 、C6H5O- Ag+ 与 NH3·H2O
6、因双水解不共存:弱酸阴离子和弱碱阳离子
3CIO- + Fe3+ + 3H2O = 3HClO + Fe(OH)3↓
↓ ↓
3H+ 3OH-
离子共存限制条件:
酸性条件或 PH 7,加 OH-
水电离出H+ 或OH- 氧化产物 还原性:还原剂>还原产物
5、 氧化反应:化合价升高的反应
还原反应:化合价降低的反应
归纳 升 失 氧化 还原剂
∟ 氧化反应、氧化产物、被氧化
降 得 还原 氧化剂
∟还原反应、还原产物、被还原
常见氧化剂 浓HNO3→NO2 稀HNO3→ NO 浓H2SO4→SO2
MnO4- 、 MnO42- 、MnO2→ Mn2+ Cl2 ClO-、 ClO2、 ClO3-→Cl- Cr2O72- →Cr3+
H2O2、 Na2O2、 O2 、 O3 →O2-(OH- 或H2O) BiO3-→ Bi3+ PbO2 →Pb2+
常见还原剂 金属单质 C、CO→CO2 H2→H2O Fe →Fe2+ S2-、 SO2、 SO32- →SO42-
H2S →S、SO2 NH3 →NO 、N2 I- → I2 Cl- →Cl2 Br- →Br2
表示方法
双线桥法:箭头起止从反应物到生成物化合价改变的同一元素
失4e-
2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑
得4e-
失5e-
KClO3+6HCl = 5KCl + 3Cl2 ↑ + 3 H2O
得5e-
失4e-
失40e-
4FeS2 + 11 O2 2Fe2O3 + 8SO2
得44e-
2、单线桥法:箭头起止从反应物之间从升高的元素到降低的元素
5e-
KClO3 + 6HCl = 5KCl + 3Cl2↑ + 3 H2O
44e-
4FeS2 + 11 O2 2Fe2O3 + 8SO2
配平:升高的化合价总数等于降低的化合价总数 (找化合价变了的元素)
2Fe + HNO3 = Fe(NO3)3 + N2O↑ + H2O
↑3价 ×2 ↓6价
3Cu2S + HNO3 = Cu(NO3)2 + H2SO4 + 10NO↑ + H2O
↑10价 ×3 ↓3价×10
P4 + CuSO4 + H2O = 5Cu3P + H2SO4 + 6H3PO4
↓6价×5 ↑5价 ×6
3Fe3C + HNO3 = Fe(NO3)3 + CO2↑ + 13NO ↑ + H2O (Fe3C中Fe和C均为0价)
↑13价 ×3 ↓3价×13
Na2Sx + (3x+1)NaClO + NaOH = Na2SO4 + NaCl + H2O
↑6x+2价 ↓2价×(3x+1)
物质的量:国际单位制的基本物理量
一、物质的量与微粒数的关系
质量→千克→kg
对1千克下定义:规定英国皇家协会一堆鉑铑合金为1千克
物质的量→摩尔→ml
对1摩尔下定义:规定12克12C 含有的碳原子数为1摩尔
为了纪念阿伏加德罗,把12克 12C含有的碳原子数叫阿伏加德罗常数
↓
用符号NA 表示 单位:/摩尔或 /ml
12克 C含有碳原子数约为6.02 × 1023 个,即NA=6.02 × 1023 /ml
公式:n(物质的量ml)=N(微粒数目)/NA(6.02 × 1023 /ml))
物质的量应用范围:原子、分子、离子、电子、质子、中子,要求:只能是这6种微粒或者看得出是这6种微粒。如1摩尔氢错误 1摩尔人错误 1摩尔H正确
物质的量与质量的关系
为了解决这个问题,引入新的物理量:摩尔质量:1摩尔物质所具有的质量
↓
符号M 单位:克/摩尔 g/ml
公式n(物质的量)= m(质量)/M(摩尔质量)
即1M克该物质的物质的量为1摩尔
摩尔质量在数字上等于相对分子质量
物质的量与气体体积的关系
物质的体积:固体和液体:由微粒大小和微粒数目决定
气体:由微粒数目和微粒间距离(由压强和温度决定)决定
为了解决这个问题,引入新的物理量:
气体摩尔体积:在一定温度和压强下,1摩尔气体所占有的体积
↓
符号Vm 单位:升/摩尔 L/ml
公式n(ml)=V(L)/Vm(L/ml)
即一定温度和压强下,1Vm升气体物质的量为1摩尔
在标准状况下,1摩尔任何气体(包含混合气体)的体积约为22.4升
公式n=v/22.4
理想气体状态方程(温度、压强、物质的量、体积四个变量,已知三个可求另一个):
压强 物质的量 温度
↑ ↑ ↑
P V = n R T
↓ ↓
体积 常数
阿伏加德罗常数及推论:同温同压下: 物质的量与体积成正比
密度与相对分子质量成正比
混合气体平均相对分子质量=总质量/总的物质的量(所有计算用此均可以)
摩尔质量的计算方法
物质的量与溶液的关系
引入新的物理量:物质的量浓度:用1升溶液中含溶质的物质的量的多少表示溶液的组成
符号CB 单位: 摩尔/升 ml/L
公式CB=nB(溶质的物质的量)/V(溶液的体积)
补充:质量分数=溶质质量/溶液质量
溶解度:在一定温度下,100克水中溶解溶质的最大克数
S=溶质质量/溶剂质量 × 100
溶解度的计算(必为饱和溶液):
溶解度:与温度成正比(氢氧化钙例外成反比,氯化钠变化很小)
物质的量的浓度的配制
容量瓶规格:100 ml 250 ml 500 ml 1000 ml
三个标记:容积 温度 刻度线
由于容量瓶带磨口塞,使用前必须检查是否漏水
用氢氧化钠固体配制980 ml 0.5ml/L氢氧化钠溶液
(注意体积必须选1000 ml ,选容量瓶容积最接近的 )
计算:固体质量 氢氧化钠20.0克
浓溶液体积
称量:托盘天平(保留一位小数) 氢氧化钠在烧杯中称量
量取:浓溶液用量筒(保留一位小数)
溶解:将称量氢氧化钠固体倒入烧杯中,用蒸馏水溶解(用玻璃棒搅拌)
稀释:将浓硫酸沿玻璃棒慢慢注入水中,并不断搅拌
冷却:将溶解或稀释后溶液冷却至室温
转移:将冷却后溶液沿玻璃棒注入1000 ml容量瓶中
洗涤:将烧杯和玻璃棒用蒸馏水洗涤3次,洗涤液注入1000 ml容量瓶中
定容:向1000 ml容量瓶中沿玻璃棒注入蒸馏水至刻度线1~2厘米处,改用胶头滴管滴加至溶液凹液面与刻度线相切
摇匀 9、装瓶贴标签
元素化合物
钠(Na):以化合物态如 NaCl Na2SO4 等形式存
1、保存 石蜡油或煤油 取用 小刀切割 ,放回原瓶(Na、K、P4)
工业制取 2NaCl(熔融) = 2Na + Cl2↑
3、4Na + O2 = 2Na2O 2Na + O2 Na2O2
2Na + S Na2S 2Na + Cl2 2NaCl 2Na + O2 Na2O2
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ ( 浮在水面上,熔化成小球,四处游动,发出嘶嘶响声)
引申: 与 CuSO4 溶液 2Na + 2H2O + CuSO4 = Cu(OH)2↓ + Na2SO4 + H2 ↑
与 NH4Cl 溶液 2Na +2NH4Cl =2NaCl + 2NH3 ↑ + H2↑
与饱和 NaCl 溶液析出晶体
与AlCl3 溶液先白色沉淀,后溶解
用途: 制Na2O2 Na、K合金常温下为液态作原子反应堆导热剂、高压钠灯、冶炼金属
Na着火 用沙土盖灭
Na2O Na2O2
Na2O白色固体、碱性氧化物 Na2O2淡黄色固体、过氧化物
转化:2Na2O + O2 2 Na2O2 Na2O2+ 2Na 2 Na2O
对比 Na2O + H2O = 2NaOH
2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH +O2↑
Na2O + CO2 = Na2CO3
2Na2O2 +2CO2 = 2Na2CO3 + O2
Na2O + 2HCl =2NaCl + H2O
2Na2O2 + 4HCl = 4NaCl + O2↑ + 2H2O
Na2O2 + CO = Na2CO3 Na2O2 + H2 = 2NaOH
Na2O2 + 2NO = 2NaNO2 Na2O2 + 2 NO2 = 2NaNO3
Na2O2 + SO2 = Na2SO4
3 .引申: Na2O2具有强氧化性,漂白性,还原性(被酸性 KMnO4 还原)
2MnO4- + 5 Na2O2 + 16H+ = 2 Mn2+ + 10Na+ + 5 O2↑ + 8 H2O
Na2O2与Fe2+ 1:1反应
4Na2O2 + 4Fe2 + + 6H2O = 4Fe(OH)3 + 8Na+ + O2↑
Na2O2 + 2Fe2+ + 4H+ = 2Fe3+ + 2Na+ + 2H2O
酸性 Na2O2 + S2- + 4H+ = S ↓ + 2 Na+ + 2H2O
Na2O2 + SO32- + 4H+ = SO42- + 2Na+ + 2H2O
NaOH:
1.俗称:火碱、烧碱、苛性钠,易潮解,强腐蚀性
2.碱的通性
与酸性氧化物反应SO2 CO2 SiO2
与两性物质反应Al(OH)3 Al2O3
与单质反应放出氢气(水为氧化剂 )
Si + 2NaOH + 2H2O = Na2SiO3 + 2H2↑
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na [Al(OH)4] + 3 H2↑
沉淀:Be(OH )2 Ca(OH)2(微溶) Mg(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Mn(OH)2 Zn(OH)2
用途:NaOH 固体作干燥剂,NaOH溶液吸收尾气
Na2CO3 NaHCO3:
1.Na2CO3:纯碱、苏打,白色粉末,易溶于水,制玻璃、造纸、制肥皂、洗涤剂
NaHCO3:小苏打,白色晶体,微溶于水,发酵、胃酸多、泡沫灭火器
2.与稀盐酸: Na2CO3:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl NaHCO3 + HCl= NaCl + CO2↑ + H2O
NaHCO3 : NaHCO3 + HCl= NaCl + CO2 ↑+ H2O
NaHCO3比 Na2CO3 与酸反应快(据气泡快慢判断)
3.与碱反应
NaOH + NaHCO3 = Na2CO3 + H2O
与 Ca(OH)2 、 Ba(OH)2反应
Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + 2NaOH
与NaHCO3 一类归为酸式盐与碱反应:以不足量的为标准,先定水(H+ +OH- =H2O),再定沉淀,最后余下什么写什么如:NaHCO3与Ca(OH)2 NaOH与Ca(HCO3)2
NaHCO3(不足) + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + NaOH + H2O
不足的NaHCO3中 一个H 据(H+ + OH- = H2O)定一个水
Ca(OH)2(不足)+2NaHCO3 = CaCO3 ↓ + Na2CO3 +2H2O
不足据Ca(OH)2中2个OH- 定2个水
相互转化:Na2CO3 + CO2 + H2O =2NaHCO3
在饱和Na2CO3溶液中通CO2会产生 NaHCO3沉淀 (反应消耗水,碳酸氢钠溶解度比碳酸钠小)
2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 ↑ + H2O
沉淀:MgCO3 BaCO3 CaCO3 Ag2CO3 FeCO3 HgCO3 MnCO3 ZnCO3
6.候式制碱(碳酸钠)法 NH3 + CO2 + H2O+ NaCl = NaHCO3↓ + NH4Cl
沉淀NaHCO3 →Na2CO3
饱和食盐水 → 先通 NH3,再通CO2
索尔维,加CaO,产生NH3,循环使用
母液(氯化铵)
候德榜,加NaCl,析出NH4Cl,作肥料
NaCl: 制 Na 2NaCl 2Na + Cl2↑
氯碱工业(制H2 Cl2 NaOH ) 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑ + Cl2↑
碱金属(Li Na K Rb Cs Fr)
物理性质:银白色固体(铯略带金色光泽),软、轻金属,熔点低
原子序数 ↗ ,密度 ↗ (K反常),硬度 ↘ ,熔沸点 ↘ 。
化学性质:O2中燃烧 Li → Li2O , Na→ Na2O2 ,K以后过氧化物或超氧化物
H2O:随原子半径的 ↗ 反应剧烈程度和氢氧化物碱性均 ↗
NaH:离子化合物 NaH+ H2O = NaOH +H2↑ 2NaH + TiCl4 Ti +2 NaCl + 2HCl↑
镁(Mg):2Mg + O2 2MgO 剧烈燃烧,耀眼白光,大量放热,燃烧弹
3Mg + N2 Mg3N2 Mg3N2 + 6 H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3 ↑
Mg + 2H2O Mg(OH)2 + H2↑ Mg + 2 H+ = Mg2+ + H2↑
2Mg + CO2 2MgO + C 燃着镁条在二氧化碳中剧烈燃烧,耀眼白光,白烟,内壁有碳附着
Mg + Cl2 MgCl2 MgO + H2O = Mg(OH)2
Mg(OH)2 MgO + H2O MgCO3 MgO + CO2↑
用途:Mg制造合金 MgO耐火材料,制坩埚
沉淀:Mg(OH)2 MgCO3 Mg3(PO4)2 MgSiO4 MgSO3 MgF2
铝Al: 地壳中含量最多的金属元素,以化合态存在,地壳含量 O、Si、Al、Fe
Al: 4Al + 2O2 2 Al2O3 2Al +3Cl2 2AlCl3
2Al + 3S Al2S3 Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S↑
2Al +6 H2O 2Al + 3H2↑ 常温铝遇浓硫酸、浓硝酸钝化,生成致密氧化物,加热可反应
2Al + Fe2O3 2Fe + Al2O3 2Al2O3 4Al + 3O2↑
用途:冶炼熔点较高金属(V Cr Mn )导线、铝合金、焊接钢轨
Al2O3: 难溶于水,熔点高,用途:冶炼铝、耐火材料 刚玉 红宝石主要成分:Al2O3
Al2O3 +6 H+ = 2Al3+ + 3H2O Al2O3 +2OH- = 2[Al(OH)4]- + H2O
Al(OH)3: Al(OH)3 +3H+ = Al3+ +3 H2O Al(OH)3 + OH- = [Al(OH)4]-
Al3+ + 3NH3·H2O = A(lOH)3↓ + 3NH4+ 2 Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O
治疗胃酸过多:Al(OH)3 CaCO3 NaHCO3 胃穿孔不能用NaHCO3
Al3+ 、 [Al(OH)4]- : Al3+ + 3H2O A(OH)3 + 3H+
水解 [Al(OH)4]- + H2O Al(OH)3 + OH-
Al3+ + 3 [Al(OH)4]- = 4Al(OH)3↓
Al 3++ 3OH- = Al(OH)3↓ A(OH)3 + 4OH- = [Al(OH)4]-
[Al(OH)4]- + H+ = Al(OH)3↓ + H2O Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O
[Al(OH)4]-+ 4H+ = Al3+ + 2 H2O Al 3++ 4OH- = [Al(OH)4]-
沉淀:Al(OH)3 AlPO4
补充:1、Al3+ + 3HCO3- = Al(OH)3↓ + 3CO2↑ (泡沫灭火器)
Al3+ +3CO32- + 3H2O = Al(OH)3↓ +3HCO3-
[Al(OH)4]-与 CO2少量 [Al(OH)4]- + CO2 + H2O = 2Al(OH)3↓+ CO32+
CO2足量 [Al(OH)4]- + CO2 + 2H2O = Al(OH)3 ↓+ HCO3-
[Al(OH)4]- + NH4+ + H2O = Al(OH)3 ↓ + NH3↑
[Al(OH)4]- + HCO3- + H2O = Al(OH)3 ↓+ CO32-(强酸制弱酸)
2.顺序问题
Mg2+ Al3+ H+ NH4+ 加 OH- :(1) H+ (2) Al3+ → Al(OH)3 (3)Mg 2+→ Mg(OH)2
(4) NH4+ → NH3·H2O (5) Al(OH)3 → [Al(OH)4]-
KOH Ba(OH)2 Na[Al(OH)4]
中通CO2 (1) Ba2+ → BaCO3 (2) OH- → CO32-
(3)CO32+→HCO3- (4) [Al(OH)4]- → Al(OH)3 (5)BaCO3 → Ba(HCO3)2
3.KAl(SO4)2 Ba(OH)2
Ba(OH)2不足产物为Al(OH)3: 2KAl(SO4)2 + 3Ba(OH)2 = 2Al(OH)3 ↓ + 3BaSO4 ↓+ K2SO4
KAl(SO4)2不足产物为 K[Al(OH)4]
: KAl(SO4)2 + 2Ba(OH)2 = K[Al(OH)4]+ 2H2O + 2BaSO4↓
Fe(铁) (1)与 Cl2 : 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 与S : Fe + S FeS
变价金属Fe、Cu与Cl2反应呈高价态,与S、I2反应呈低价态
(2)与H2O(气):3Fe + 4H2O(气) Fe3O4 + 4H2
(3)与酸 非氧化性酸稀H2SO4 HCl : Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
氧化性酸 稀HNO3 : Fe + 4HNO3(足量 ) = Fe(NO3)2 + NO↑ +2H2O
3Fe + 8HNO3(不足) = 3Fe(NO3)3 + 2NO ↑ + 4H2O
浓硫酸、浓硝酸常温下钝化,化学变化
(4)与CuSO4溶液 Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4 (湿法炼铜)
与FeCl3溶液 Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2 防止氧化可加铁粉
冶炼 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 高炉炼铁
Fe2O3 + 2Al 2Fe + Al2O3 铝热法炼铁
高温O2不足 FeO 空气中受热 6FeO + O2 2Fe3O4
Fe 在纯中点燃Fe3O4
潮湿空气中Fe2O3
氧化还原反应中的顺序问题
(1)Cl2(气)通入FeI2 FeBr2 溶液中离子方程式书写:
还原性:I- > Fe2+ >Br- 关系式:I- →Cl Fe2+ →Cl Br→Cl
如FeI2与Cl2以物质的量比5:6反应,I-先反应,Fe2+后反应:
10I- + 10Cl + 2Cl + 2Fe2+ = 5I2 + 12Cl- + 2Fe3+
(2) Fe(NO3)2与HI :I- 先反应 Fe2+ 后反应 Fe(NO3)3与HI : NO3--先反应 Fe3+后反应
(3)FeCO3与O2、Cl2 : Fe3+ 生成后再水解 FeSO3 与O2: SO32- 先反应 Fe2+ 后反应
(4)稀硝酸滴入Fe Cu中:先 Fe→Fe2+ 后 Cu →Cu2+ 最后 Fe2+ →Fe3+
(5)Fe投入稀HNO3 Fe3+ Cu2+ 溶液: Fe与稀HNO3 生成 Fe3+, Fe3+与Fe 生成Fe2+ , Fe与Cu2+生成Cu
(6)Fe、 Fe2O3与稀H2SO4 : Fe2O3先反应
FeO黑色粉末,不稳定,在空气中受热迅速被氧化成四氧化三铁
Fe2O3红棕色粉末,俗称铁红,用作油漆和涂料,赤铁矿石炼铁原料
Fe3O4复杂氧化物,具有磁性,黑色晶体,俗称磁性氧化铁,指南针
硅:亲氧元素,以化合态存在,地壳中含量仅次于氧,氧化物、硅酸盐构成岩石、沙子、土壤。(碳:石灰石、碳酸盐、有机物、单质、二氧化碳)
Si+ O2 SiO2 Si +2F2 = SiF4 Si+ 2Cl2 SiCl4 SiCl4+ 3H2O = H2SiO3↓ +4 HCl↑ Si + 4HF = SiF4+ 2H2↑ Si + C SiC Si+ 2NaOH +2H2O = Na2SiO3 + 2H2↑ 制备:SiO2 + 2C Si + 2CO↑ Si +2Cl2 SiCl4 SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl
物理性质:晶体硅:有金属光泽,熔点高,硬度大
用途:良好的半导体材料(镓、鍺),制芯片、光电池
二氧化硅:又叫硅石,硅最重要化合物,致密,分为结晶形、无定形
SiO2+ 2NaOH = Na2SiO3 + H2O(碱性物质腐蚀玻璃、陶瓷)
SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O(刻蚀玻璃)
制玻璃:SiO2+ CaO CaSiO3 SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑
SiO2 + CaCO3 CaSiO3+CO2↑
物理性质:沙子和石英、水晶、玛瑙的主要成分,结晶形如水晶熔点高、硬度大
用途:建筑材料、玻璃原料、光导纤维、光学仪器、工艺品
实验室使用的石英坩埚(熔融烧碱只能用铁坩埚)
H2SiO3:(1) 弱酸性:Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓(比H2CO3弱)
不稳定性:H2SiO3 SiO2+H2O
制备:Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3(胶体)工业用硫酸→水凝胶→水洗干燥→成品
(2)、SiO32-:水解、双水解SiO32- +2NH4+ = H2SiO3 ↓ + 2NH3↑
(3)物理性质:几乎不溶于水 用途:硅胶(硅酸干燥脱水)、干燥剂、催化剂载体
硅酸盐:1.Na2SiO3水溶液俗称水玻璃,用于制造硅胶、木材防腐剂
无机非金属材料:陶瓷以黏土(Al2O3·2SiO2·2H2O)为原料高温烧结而成
玻璃:以纯碱、石灰石、石英为原料混合、粉碎、熔融制得普通玻璃
水泥:以黏土、石灰石为原料、煅烧后加石膏(CaSO4·2H2O)
常见硅酸盐的组成与表示
Si
O 1个Si原子连4个O原子
Si O Si O Si 1个O原子连2个Si原子
O 以上不仅存在SiO2中,也存在于硅酸盐中
Si 1ml SiO2 → 4mlSi—O键
正四面体结构 1ml Si → 2mlSi—Si键
其他含硅物质:SiC(金刚砂,可作磨料)
硅钢(4%硅,高导磁性,作变压器铁芯)
硅橡胶:既耐高温又耐低温,用于火箭、导弹、飞机零件和绝缘材料
人工制造的分子筛:均匀微孔结构的铝酸盐,作吸附剂、催化剂
碳: 2C + O 2 INCLUDEPICTURE "" \* MERGEFORMATINET 2CO(O2不足) C + H2O(气) CO + H2(水煤气)
C + O2 CO2(O2充足) C + CO2 2CO
金刚石 石墨
物性 熔点高,硬度大 熔点比金刚石高、质软、导电导热
用途 切割、钻头、饰品 电极、铅笔芯、坩埚、润滑剂
CO: 1. 2CO + O2 2CO2(蓝色火焰) Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3 CO2 (高炉炼铁)
CuO + COCu + CO2(除去CO2中的CO) CO + H2O CO2 + H2(工业制H2)
2.物性:无色无味气体,不溶于水,有毒(与血红蛋白结合)
用途:燃料、还原气、工业制甲醇、乙醇
CO2: CO2+C 2 CO CO2+ 2Mg 2MgO + C
CO2 + H2O = H2CO3 CO2 + CaO = CaCO3 CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O
CO2 + CaCO3 + H2O = Ca(HCO3)2 CO2 + H2O +NaClO = NaHCO3 + HClO
工业制造CaCO3 CaO + CO2↑ 实验室制造 CaCO3 +2HCl = CaCl2 +CO2↑+H2O
物理性质:无色无味无毒、密度比空气大,能溶于水,是造成温室效应的气体
用途:灭火剂、制纯碱、汽水,干冰作制冷剂或人工降雨,制尿素
卤素(F Cl Br I At)氯元素是最重要的成盐元素
Cl2:
1与金属Mg + Cl2 MgCl2 2Al + 3Cl2 2AlCl3 2 Na + Cl2 2NaCl(均为白烟)
Cu + Cl2 CuCl2 (棕黄色烟,少量水绿色,大量水蓝色)
2Fe + 3Cl2 2FeCl3(棕黄色烟,加水黄色,常温不反应)
与非金属:
H2 + Cl2 2HCl(爆炸)H2 + Cl2 2 HCl(苍白色火焰,白雾,工业生产盐酸)
2P + 3Cl2 2PCl3(白雾) 2P +5Cl2 2PCl5(白烟) 2PCl3 + Cl2 = 2PCl5
Si + 2Cl2 SiCl4
3与H2O: Cl2 +2 H2O HClO +HCl(可逆反应,与水少量反应,大多以氯气分子存在)
4与碱:Cl2+ 2OH- = Cl- + ClO- + H2O 3Cl2 + 6OH- 5Cl- + ClO3- + 3H2O
制漂白粉2Cl2 + 2Ca(OH)2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O 漂白粉: CaCl2 Ca(ClO)2
漂粉精 Ca(ClO)2含量比漂白粉多一些
5.氧化性:S2- SO2 SO32- I- Fe2+ NH3
Cl2 + 2Br- = Br2 +2Cl- Cl2 +2I- = 2Cl- + I2 Cl2 + 2FeCl2 = 2FeCl3 Cl2 + S2- = 2Cl- + S↓ Cl2 + SO2 +H2O =2HCl +H2SO4
Cl2用于检验管道漏气,白烟 2NH3 + 3Cl2 = N2 + 6HCl 8NH3 + 3Cl2 = N2 +6NH4Cl
Cl2 通入FeBr2或 FeI2溶液中 :Cl2足量:Cl2与FeBr2或 FeI2物质的量之比为2:3
适量反应次序:I- > Fe2+ > Br- (离子方程式书写见与量反应方程式的书写)
不足:FeBr2: Cl2 +2Fe2+ =2Fe3+ + 2Cl- FeI2 : 2I- + Cl2 = 2Cl- + I2
6.制取:氯碱工业 2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2↑ + H2↑
实验室制氯气:MnO2 + 4HCl (浓) 2MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
其他:(1)KClO3/NaClO +浓HCl共热 (2)KMnO4 +浓HCl共热
(3)用NaCl 浓H2SO4代替浓HCl
7.有机反应:取代和加成
8. 物理性质:黄绿色气体,有毒(损伤人的喉咙和肺),密度比空气大,易液化
用途:工业制盐酸、漂白粉、漂白液 自来水消毒(有机氯代物有毒,可用ClO2 O3代替)
制农药、塑料、人造纤维、药品、染料。
氯水:新制氯水:1体积水溶解2体积Cl2,主要以氯气形式存在;
久置氯水相当于盐酸(2HClO 2HCl + O2 ↑)
氯水成分:与硝酸银反应考虑HCl
与Na2CO3 NaHCO3 CaCO3 反应考虑HCl
与还原性物质反应考虑 Cl2 HClO
强氧化性:氯气 强酸性:HCl 弱酸性、漂白性、不稳定性:HClO
HClO:弱酸性:H2CO3> HClO > HCO3- CO2 + H2O + ClO- = HCO3- + HClO
CO2 + H2O + Ca(ClO)2 = CaCO3 ↓+ 2HClO
不稳定性 2HClO 2HCl + O2 ↑
强氧化性:酸性介质 — S2-/HS- SO32- /SO2 I- Fe2+ Br - Cl-
ClO- + S2- + 2H+ = S↓ + Cl- +H2O ClO- + SO2 + H2O = SO42- + Cl- +2H+
ClO- + 2I - + 2H+ = Cl- + I2 + H2O ClO- +2Fe2+ + 2H+ = Cl- + 2Fe3+ + H2O
ClO- + Cl- +2H+ = Cl2↑ +H2O
中性介质— S2-/HS- SO32- /SO2 I- Fe2+
3ClO- + 6Fe2+ + 3H2O = 3Cl- + 2Fe(OH)3↓ + 4Fe3+
漂白性(不可逆):HClO O3 Na2O2 H2O2
NaClO :俗称:漂白液、84消毒液。制取:Cl2 + 2NaOH = 2NaCl + NaClO +H2O
原理: CO2 + H2O + NaClO = NaHCO3 + HClO
Ca(ClO)2: 漂白粉(精)的主要成分(混有氯化钙)
制取:2Cl2+2Ca(OH)2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 +2H2O
原理:CO2 + Ca(ClO)2 + H2O = CaCO3↓ +2HClO
卤素单质: F2 Cl2 Br2 I2
色态 淡黄绿气体 黄绿气体 深红棕液体 紫黑固体
密度、电子层数、原子半径、 熔沸点:从左到右依次增大
特性:Br2易挥发,保存时水封,不能用橡胶塞;I2易升华,遇淀粉变蓝,有金属光泽
与H2反应:H2 + F2 = 2HF(暗爆) 与水:2F2 + 2H2O = 4HF + O2↑
H2 + Cl2 2HCl X2 + H2O = HX + HXO(X=Cl 、 Br 、 I )
H2 + Br2 2HBr (F2不能置换出溶液中的X-与水反应)
H2 + I2 2HI 与碱:X2 + 2NaOH = NaX + NaXO +H2O(X= Cl Br I )
与金属:2Fe + 3X2 = 2FeX3 (X= F Cl Br ) 卤素之间的置换:Cl2 + 2Br- = Br2 +2Cl-
Fe+ I2 = FeI2 Cl2 + 2I- = I2 + 2Cl-
Cu + X2 = CuX2 (X= F Cl Br ) Br2 + 2I- = 2Br- + I2
2Cu + I2 =2CuI ( 2F2 + 2OH- = 2F- +OF2 + H2O )
与还原性物质:Cl2 → S2- SO32 - I- Fe2- Br- 注意颜色: Br2 I2
Br2 → S2- SO32- I- Fe2- 水 黄→橙色 黄褐色
I2 → S2- SO32- 汽油、苯、CCl4 橙红→红棕 紫色
HX HF HCl HBr HI
物理性质(气体):无色刺激性气味气体,极易溶于水,空气中形成白雾
沸点:HF > HI > HBr > HCl (HF反常:氢键)
酸性: 弱酸 强酸 强酸 强酸(酸性增强)
对热稳定性减弱、还原性增强
制取HF: CaF2 + H2SO4(浓)2HF↑ + CaSO4
AgX : AgF AgCl AgBr AgI
水溶性 易溶 难溶 难溶 难溶
颜色 白色 白色 淡黄色 黄色
感光性 无 从左 右增强
用途 感光胶片、墨镜 人工降雨
CaX2 CaF2 CaCl2 CaBr2 CaI2
水溶性 难溶 易溶吸湿性 易溶 易溶
离子检验Cl- HNO3+AgNO3: 白色↓
Br - HNO3+AgNO3 → 淡黄色 ↓ / 氯水+ CCl4 下层橙红色
HNO3+AgNO3 →黄色↓ /氯水或溴水+CCl4下层紫红色 /氯水或溴水+淀粉变蓝
类卤素:ICl IBr 化学性质与 Cl2相似
拟卤素: (CN)2 (SCN)2 (OCN)2单质或阴离子与Cl2均相似
溴水褪色:1.萃取作用:苯、四氯化碳、汽油等有机溶剂
氧化还原反应:H2S SO2
有机反应 加成反应(烯烃、炔烃)、醛基
碱性物质:NaOH Na2CO3 5.其他:AgNO3
硫:游离态存在于火山附近,喷出物中含有
化合态:硫铁矿 黄铜矿 石膏 芒硝;生命元素:蛋白质 、化石燃料等
与金属反应(变价金属低价态):S + 2Cu Cu2S(燃烧,生成黑色物质)
S + Fe FeS(红热,生成黑色固体)S + Hg = HgS(反应易发生,用于除汞)
与非金属:S + H2 H2S(臭鸡蛋气味气体)
S + O2 SO2(纯氧中蓝紫色火焰、刺激性气味气体) C+ 2S CS2
与浓酸 S + 2H2SO4(浓) 3SO2↑+ 2H2O(归中)
S + 6HNO3(浓)= H2SO4 + 6NO2↑ +2H2O
与碱:3S + 6NaOH 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O
物性:黄色晶体、质脆易研磨,不溶于水、微溶于酒精,易溶于CS2
用途:制硫酸、化肥、火柴、杀虫剂、烟火爆竹、橡胶等
二氧化硫:
酸性氧化物: SO2 + H2O H2SO3(可逆反应,液面上升不充满)
与碱反应: SO2 + 2NaOH = Na2SO3 +H2O(SO2少量)
SO2 + NaOH = NaHSO3(SO2过量)
与碱性氧化物 CaO + SO2 = CaSO3(降低二氧化硫排放)
氧化性:SO2 +2H2S = 3S↓ +2H2O(溶液、浅黄色沉淀,气体混合:生成淡黄色 固体、瓶壁有水珠)
还原性: 非水体系 2SO2 + O2 2SO3 SO2 + NO2 =SO3 +NO
水溶液体系 :MnO4- ClO- NO3- Fe3+ H2O2 Cl2 Na2O2
5SO2 +2MnO4- + 2H2O = 5SO42- + 2Mn2+ + 4H+
3SO2 + 2NO3- + 2H2O = 3SO42- + 2NO +4H+
SO2自身提供H+ SO2 + 2Fe3+ + 2H2O = SO42- + 2Fe2++4H+
SO2 + Cl2 + 2H2O = H2SO4 + 2HCl
SO2 + ClO- + H2O = Cl- + SO42- + 2H+
漂白性:与有色有机物生成不稳定的无色物质(使品红褪色,加热后复原)
氧化型:HClO Na2O2 O3 (不可逆)
中学漂白性(使有机色质褪色) 加合型 :SO2 (不能漂白酸碱指示剂,可逆)
吸附型 :活性炭
检验SO2(气):湿润的品红试纸或品红溶液褪色,加热又变成红色
制取:Na2SO3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2↑ +H2O(70%浓硫酸)
物理性质:无色、刺激性气味有毒气体、密度比空气大、易液化,易溶于水
用途:漂白纸浆、毛、丝、草帽以及杀菌、消毒、制硫酸
溴水 (橙色 → 无色)
品红 褪色
SO2(气)通入 石蕊 变红
澄清石灰水 出现白色沉淀,再通 SO2又溶解
碘 + 淀粉 I2 + SO2 + H2O = 2HI + H2SO4 (蓝色→无色)
氯水 Cl2 + 2H2O + SO2 = 2HCl + H2SO4 (浅黄绿色→ 无色)
证明中SO2是否有CO2:酸性KMnO4 → 品红→ 澄清石灰水
除杂CO2 (SO2):氧化性物质:酸性KMnO4或饱和NaHCO3溶液
H2SO3: 弱酸性: 酸性H2SO3 > H2CO3 > HSO3- > HCO3-
还原性:与 O2 X2 KMnO4 反应 2H2SO3 + O2 = 2H2SO4
氧化性:H2SO3 + 2H2S = 3S↓ + 3H2O
SO32-: 与酸反应 SO32- + 2H+ = SO2↑ + H2O
氧化性、还原性类似SO2、 H2SO3 ( 还原性 SO2 < H2SO3 < SO32-)
沉淀:MgSO3 CaSO3 Ag2SO3 CuSO3 FeSO3 HgSO3 MgSO3 ZnSO3
SO3: 1. SO3 + H2O = H2SO4 (空气中发烟,剧烈反应,放大量热,形成酸雾)
与碱: SO3 + Ca(OH )2 = CaSO4↓ + H2O 与碱性氧化物:SO3 +CaO = CaSO4
物性:无色易挥发晶体,熔点16.8 ℃(标准状况下是固体),沸点44.8 ℃,溶解与浓硫酸形成发烟硫酸(不用浓硫酸干燥三氧化硫)。
用途:工业制硫酸 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 +8SO2 2SO2 + O2 2SO3
SO3 + H2O = H2SO4
H2S: 1. 氢硫酸弱酸性
2.不稳定性 H2S H2 + S↓
还原性 → 非水溶液体系 2H2S + 3O2 2SO2 + 2H2O (O2足量)
2H2S + O2 2S↓ + 2H2O (O2不足) H2S + Cl2 = HCl + S↓
水溶液体系(S2- HS- )
H2S + 4Cl2 + 4H2O = 8HCl + H2SO4 2Fe3+ + S2- = 2Fe2+ + S↓ (S2-过量生成 FeS沉淀)
2H2S + SO2 = 3S↓ + 2H2O 3H2S +H2SO4(浓) = 4S↓ + 4H2O
沉淀:黑色沉淀CuS Ag2S PbS HgS 溶于酸 FeS MnS ZnS
物性:无色、臭鸡蛋气味气体,有剧毒,是一种大气污染物
稀H2SO4 1.具有强酸的通性(酸碱指示剂、碱、碱性氧化物、活泼金属、强酸制弱酸)
2.SO42- 检验:先加足量的盐酸后,取上层清液滴加BaCl2或Ba(NO3)2 溶液
3.沉淀:CaSO4(微溶) BaSO4 Ag2SO4(微溶)
4.硫酸盐: CaSO4·2H2O(生石膏) FeSO4·7H2O(绿矾) BaSO4(重晶石,可用于医疗钡餐) CuSO4·5H2O(胆矾,配制波尔多液) Na2SO4·10H2O(芒硝:制玻璃、造纸、涂料)
5.用途:制化肥、硫酸盐、制挥发性酸、精炼石油、制造炸药、农药、染料
备注:硫酸盐分解如FeSO4 可以体现SO42- 的氧化性
2FeSO4 Fe2O3 + SO2↑ + SO3↑
浓H2SO4 1.难挥发性、酸性:制挥发性酸H2SO4 + 2NaCl Na2SO4 + 2HCl↑
吸水性(H2O分子) :作干燥剂
不能用浓H2SO4干燥: HI HBr H2S NH3 SO3 C2H2 C2H4
脱水性(H 、 O元素按2:1比例) : C2H5OHC2H4↑ + H2O 蔗糖变黑
强氧化性
金属 常温下:H前金属(Al、Fe 钝化) 加热:除Pt Au 外均反应
2H2SO4(浓) + Cu CuSO4 + SO2↑ + 2H2O
(2)非金属(C 、 S 、 P对应被氧化为 CO2 、 SO2 、 H3PO4 )
2H2SO4(浓)+ C CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O
(3)其他还原剂 S2- I- Fe2- Br- (与SO32- 不发生氧化还原反应)
2HBr + H2SO4(浓) = SO2↑ + Br2 + 2H2O
2FeSO4 + 2H2SO4(浓) = Fe3(SO4)3 + SO2↑ + 2H2O
H2S + 2H2SO4(浓) = S↓ + SO2↑ + 2H2O
(4)在有机化学中表现出得性质
催化剂 二糖多糖酯类水解时稀硫酸催化
催化剂 + 脱水剂 乙醇制乙醚、乙烯
催化剂 + 吸水剂 制硝基苯、酯化反应
物性:粘稠状液体、溶于水大量放热
工业制硫酸:
空气 O2 SO2 98%浓H2SO4
硫铁矿(FeS2)→ 沸腾炉 → 除尘、洗涤、干燥 → 接触室 → 吸收塔 → 98%浓H2SO4
矿石粉碎:增大矿石与空气的接触面积,加快反应速率、提高矿石利用率
矿尘、杂质:易使催化剂中毒; SO3 H2O(气):腐蚀设备、影响生产
吸收:98%浓H2SO4吸收,以免形成酸雾
化学与环境
酸雨:有PH < 5.6, SO2(主要)、NOX引起
白色污染:聚乙烯等塑料垃圾
光化学烟雾:NOX、 碳氢化合物(挥发性烃类)、CO等
空气质量检测:SO2、NOX、CO、可吸入颗粒物、O3等
臭氧空洞:、氟氯代烃(氟利昂)
温室效应:CO2
Na2S2O3 : Na2S2O3·5H2O 俗称大苏打或海波
制备Na2SO3 + S = Na2S2O3 与酸反应 S2O32- + 2H+ = SO2↑ + S↓ +H2O
还原性 S2O32- + 4Cl2 +5H2O = 2SO42- + 8Cl- + 10H+ 2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI
氧(O)
O2 : 工业制备:分离液态空气
2KMnO4 K2MO4 + MnO2 + O2↑ 2KClO3 2KCl + 3O2↑
2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2↑
O3 :(1)2O3 = 3O2 3O22O3
强氧化性:杀菌、漂白,与绝大部分金属反应
物性:鱼腥味、淡蓝色气体
H2O2 :(1) 不稳定性: (催化剂MnO2 Fe3+ Cu2+ )
(2) 氧化性 :与 S2- 、 SO32- 、 I- 、 Fe2+ 反应
还原性:与MnO4- ( H+ ) ClO- ( H+) 反应生成O2
(3)漂白性
氮 动植物生长不可缺少的元素(氮肥)、蛋白质的重要成分
NH3 → N2H4(肼,火箭燃料)→ N2→ N2O(笑气) →NO→ N2O3(HNO2) → NO2(N2O4) → N2O5(HNO3)
NH3(氨):
与水反应: NH3 + H2O NH3·H2O NH4+ + OH-
氨气水溶液叫氨水,主要成分NH3·H2O,溶质是NH3
NH3·H2O与 Mg2+ Al3+ Fe3+ Fe2+ 生成沉淀
与酸反应 NH3 + HCl = NH4Cl(生成白烟)
NH3 + HNO3 = NH4NO3 NH3 + CO2 +H2O = NH4HCO3
与O2反应
4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O
与某些氧化物2NH3 +3CuO3Cu + N2 + 3H2O 4NH3 +6NO5N2 + 6H2O
8NH3 + 6NO2 7N2 + 12H2O
物性 无色、刺激性气味气体,极易液化,极易溶于水
检验 使湿润的红色石蕊试纸变蓝
用途
制硝酸4NH3 +5O2 4NO + 6H2O 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
制铵盐 NH3 + HNO3 = NH4NO3 NH3 + HCl = NH4Cl 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4
制尿素2NH3 + CO2 CO(NH2)2 +H2O
制纯碱、液氨制冷剂、合成纤维、塑料、染料
实验室制法 2NH4Cl + Ca(OH)2 2NH3↑ + CaCl2 +2H2O
其他快速制法 浓NH3·H2O:加热或加入到CaO NaOH固体中
备注: 用碱石灰干燥(不能用CaCl2 P2O5 浓H2SO4作干燥剂)
NH3的弱还原性 3Cl2 + 2NH3 = N2 + 6HCl 3Cl2 + 8NH3 = N2 + 6NH4Cl (检验Cl2管漏气)
N2:(人工固氮 工业制 NH3 ) 固氮:游离态 → 化合态
N2 + O2 2NO N2 + O2 2NO(汽车尾气) N2 + 3Mg Mg3N2
Mg3N2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3↑
物性:无色无味气体,密度比空气小,空气中含量78%(体积分数)
用途:工业制硝酸、合成氨、保护气、液氨作冷冻剂、通于溶液赶走其他气体
NO: 2NO +O2 = 2NO2 2NO +2CO N2 + 2CO2
NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O
制法: 实验室:Cu + HNO3(稀) 工业: NH3 + O2 (排水法收集)
物性:无色、有毒(与血红蛋白结合,CO类似)、不溶于水
NO2 : 2NO2 N2O4 (∆H C(OH- ) >C( NH4+) > C(H+)
物性 浓氨水易挥发,瓶口产生白雾,氨水有腐蚀性
氨水浓度越大,质量分数越大,密度越小
平衡:NH3 + H2O NH3·H2O NH4+ + OH-
沉淀剂:Mg(OH)2 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cu(OH)2
但AgOH Cu(OH)2 Zn(OH)2 溶于过量氨水〔Cu(NH3)4〕2+ 〔Ag(NH3)2〕+
硝酸(HNO3)1.酸的通性
不稳定性 4HNO3 4NO2↑ + O2↑ +2H2O
强氧化性:浓HNO3 → NO2 稀HNO3 → NO
金属活泼性越强,硝酸浓度越低,还原产物价态越低(N2O N2 NH4+ )
3Cu + 8HNO3(稀)= 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
Cu + 4HNO3(浓)= Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
冷的浓HNO3遇 Fe Al 钝化
非金属(C 、 S 、 P对应被氧化为 CO2 、 H2SO4 、 H3PO4)
C + 4HNO3(浓)= CO2↑ + 4NO2↑ + 2H2O S + 6HNO3(浓)= H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O
其他还原剂:S2- SO32- I- Fe2+
与有机物反应:硝化反应(制硝基苯)、颜色反应(蛋白质)
物性:无色、刺激性气味、易挥发的液体
保存:棕色、细口、磨口塞玻璃瓶内,储存黑暗、低温环境中
用途:制硝酸盐、氮肥、炸药、染料
工业制硝酸:
N2 H2 O2 O2 H2O Mg(NO3)2浓H2SO4
合成塔 → 分离 → 氧化炉→ 转化室→ 吸收塔 →→→→ 蒸 馏 塔→→→ 浓HNO3
硝酸盐NO3-: 受热分解 2KNO3 2KNO2 + O2↑
2Cu(NO3)2 2CuO + 4NO2↑ + O2↑
NO3- 仅在酸性介质中有氧化性
NO2 NO (O2)的计算:
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 N : O > 2 : 5 → O2剩余
4NO + 3O2 +2H2O = 4HNO3 N: O = 2 : 5 → 恰好反应
N : O < 2 : 5 → NO剩余
NO NO2 混合气体通入 NaOH : NO2 + NO + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O
V(NO) > V(NO2) NO剩余 V(NO2) ≤ V(NO) 无气体剩余
磷(P): 2p + 3Cl2 2PCl3 2P + 5Cl2 2PCl5 4P + 5O2 2P2O5
对比 白磷 红磷
结构 P4正四面体
物态 白色蜡状固体 暗红色粉末
毒性 剧毒 无毒
着火点 40℃易自燃 240℃
保存 少量保存水中
用途 燃烧弹、烟幕弹 农药、安全火柴
P2O5 :H3PO4的酸酐,作固体干燥剂
与量有关的离子方程式:以少定多,溶解度小先反应优先生成沉淀
Ba(OH)2:
少量NaHCO3溶液 :HCO3- + OH- + Ba2+ = BaCO3↓ + H2O
足量NaHCO3溶液 : Ba2+ + 2OH- + 2HCO3- = BaCO3↓ + 2H2O + CO32-
少量KAl(SO4)2溶液 Al3+ + 2SO42- + 4OH- + 2Ba2+ = 2BaSO4↓ + [Al(OH)4]- + 2H2O
足量 KAl(SO4)2溶液 3Ba2+ + 6OH- +2Al3+ + 3SO42- = 2Al(OH)3↓ + 3BaSO4↓
少量Mg(NO3)2 Mg2+ + 2HCO3- + 4OH- + Ba2+ = Mg(OH)2 ↓+ BaCO3↓ + CO32- + 2H2O
足量Mg(NO3)2溶液 Mg2- + Ba2+ + 2OH- + 2HCO32- = BaCO3↓ + MgCO3↓ +2H2O
(KSP: Mg(OH)2 Fe3+ 还原性:S2- > Fe2- > Br-
Fe与稀HNO3 Fe过量 3Fe + 2NO3- + 8H+ = 2NO↑ + 3Fe2++ 4H2O
Fe不足 Fe + NO3- + 4H+ = Fe3+ + NO↑ + 2H2O
Cl2通入FeBr2 Cl2不足 Cl2 + 2Fe2+ = 2Cl- + 2Fe3+
Cl2过量 3Cl2 + 2Fe +4Br- =2Fe3+ + 2Br2 +6Cl-
SO2通入NaClO SO2过量 SO2 + ClO- + H2O = SO42- + Cl - + 2H+
SO2不足 SO2 + 2ClO- = SO42- + Cl2(ClO- 在H+ 中可以氧化Cl- )
沉淀(以下均为沉淀) :
1 .Mg2+ Ca2+ Ba2+ Cu2+ Fe2+ Hg2+ Mn2+ Zn2+ Ag+
与CO32- (除CuCO3不存在) 全部沉淀
与SO32- SiO32- 全部沉淀
与PO43- 除 Hg2+ 外全部沉淀
2 OH- 与 Mg2+ Be2+ Al3+ Cu2+ (蓝) Fe2+(白) Fe3+(红褐) Mn2+ Zn2+ Ca2+
H+只有 H2SiO3
3 F- 与 Li+ Mn2+ Ca2+ Ba2+ Al3+
SO42- 与 Ba2+ Ca 2+ Ag+
S2- 与 Ag + Cu2+ Fe 2+ H g2+ Mn2+ Zn2+ Pb2+
Cl- Br- I- 与 Ag+
补充:中学常见的置换反应
同主族之间 SiO2 + 2C Si + 2CO↑ 2H2S + O2 = 2S↓ +2H2O
Na K与H+或H2O反应
不同主族之间 Mg Al 与 H+ 2F2 + 2H2O = 4HF + O2 2NH3 +3Cl2 = N2 +6HCl
4NH3 + 3O2(纯) 2N2 + 6H2O Cl2 +H2S = S↓ +2HCl
2H2S +O2 = 2S↓ + 2H2O 2Mg + CO2 2MgO + C
铜及其化合物
Cu的常见价态+2和+1价
1、铜单质的化学性质
(1)与Cl2、O2 等非金属反应
2Cu+O22CuO(黑色) Cu+Cl2CuCl2(棕黄色)
2Cu+O2 +CO2 +H2O = Cu2(OH)2CO3(绿色) 2Cu+SCu2S(黑色)
(2)与FeCl3、AgNO3 溶液反应
Cu+2FeCl3 = CuCl2+2FeCl2 Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2
(3)与硝酸和硫酸反应
Cu+4HNO3(浓)= Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)= 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+2H2SO4(浓) CuSO4 + SO2↑ + 2H2O
2、氧化铜(CuO:黑色)
CuO+2HCl=CuCl2+H2O H2+CuOCu+H2O C+2CuO2Cu+CO2↑
CO + CuO Cu+CO2 CuO+C2H5OHCu+CH3CHO+H2O
2CH3COOH+CuO=(CH3COO)2Cu+H2O
3、氢氧化铜[Cu(OH)2]
检验醛基(CH3CHO) CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCu2O↓+CH3COONa+3H2O
2CH3COOH+Cu(OH)2=(CH3COO)2Cu+2H2O Cu(OH)2CuO+H2O
4、胆矾(CuSO4·5H2O)
CuSO4·5H2O蓝色晶体,俗称蓝矾、胆矾
(1)CuSO4+5H2O =CuSO4·5H2O,白色粉末无水CuSO4遇水生成蓝色CuSO4·5H2O,作为水的检验
(2)CuSO4·5H2OCuSO4+5H2O(蓝色粉末变为白色粉末)
(3)Cu2+在溶液中与碱反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2,这是鉴定Cu2+的原理之一
CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4
(4)溶液中的Cu2+常为蓝色,如CuSO4溶液呈蓝色。但浓CuCl2溶液为蓝绿色,稀CuCl2溶液为蓝色,可作为Cu2+的判定依据
(5)CuSO4和石灰乳的混合液即为无机农药波尔多液,是一种良好的杀菌剂,用来防治多种作物的病害
补充:金属活动顺序表及冶炼
金属大多化合态存在,良好的导电性、导热性、延展性。除Hg外,金属单质是固态,金属光泽,不透明
金属活动顺序表
1、电解法 (K Ca Na Mg 电解氯化物,Al电解氧化物
2、热还原法(用C CO H2 Al还原其氧化物)
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 2MgO+C 2Mg + CO2↑Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3(铝热反应)
3、热分解法 2HgO2Hg+O2↑ 2Ag2O4Ag+O2↑
4、有些金属可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来
Cu2S+O2 2Cu+SO2(火法炼铜) Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(湿法炼铜)
5、物理方法:Pt 、Au(浮选法,淘沙金)
Au、Pt在自然界中主要以游离态存在。
物质结构
原子结构
质子(Z): 决定元素种类
原子核 决定原子种类
原子 中子(N)
核外电子(Z个):决定化学性质
关系式:质量数(A)=质子数(Z)+ 中子数
核电荷数 = 原子序数 = 核外电子数 = 质子数
几个概念:
元素:质子数相同一类原子的总称,宏观概念
核数:质子数一定,中子数一定具体的一个原子
同位素:质子数一定,中子数不同原子间的互称
同素异形体:同一种元素(不同同位素)构成结构不同的单质
记住:白磷和红磷 金刚石、石墨和无定形炭 O2和O3
原子质量:一个原子的真实质量,单位克
同位素相对原子质量: 一个同位素原子真实的质量
一个 12C原子的真实质量的1/12
元素的相对原子质量(周期表中计算方法):
同位素的相对原子质量×各同位素在自然界的百分含量的总和。
记忆规律:原子序数为偶数,相对原子质量为原子序数的2倍;原子序数为奇数,相对原子质量为原子序数的2倍加1。(特殊 氯 35.5 氢1 氮14)
核外电子分层排布:原则:1.各层容纳最多电子数 2n
2.最外层8 ,次外层18 ,倒数第三层32
3.电子填充顺序K L M N O P Q 依次填充(能量从小到大)
小规律:1.第一、第二主族倒数2层为8,三到七主族、0族倒数2层18
2.113号至117号分别对应七周期第三至第七主族
3.21号到30号元素:24和29排布为 2 8 1 其余排布为 2 8 2
元素周期表 (记忆)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18(纵行)
周期
一 H He
二 Li Be B C N O F Ne
三 Na Mg Al Si P S Cl Ar
四 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe C Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
嫁 改 康 太 反 革 命 铁 姑 捏 痛 新 嫁 者 生 气 休 克
五 Rb Xe
六 Cs 镧系 Rn
七 Fr 锕系
排布规律:周期:电子层同,原子序数递增 一、二、三短周期,四、五、六长周期,七不完全周期
族:最外层电子数相同,电子层数递增,7主族、7副族、一个Ⅶ族、一个0族
关系式:周期数 = 电子层数 主族序数 = 最外层电子数 = 主族最高正化合价
附:推断题题眼归纳(前20号):
1.主族序数 = 周期数:H Be Al
2.族序数 = 周期数2倍:C S 族序数 = 周期2倍 : O
3.周期数是族序数 2倍: Li Ca 周期数是族序数 3倍:Na
4.最高正价 = 最低负价绝对值 : H C Si
5.无最高正价且最高正价不等于主族序数、不容易表现正价: O F
6.最高正价是最低负价绝对值的3倍: S
7.除H外,原子半径最小是F,短周期原子半径最大是Na
8.最外层有1个电子:ⅠA 、ⅠB 最外层有2个电子:ⅡA ⅡB He
9.最外层电子数比次外层多或者2倍(C)、3倍(O)一定在二周期
10.阴离子最外层电子数等于次外层:S Cl 阳离子最外层电子数等于次外层:K Ca
11.核外电子半充满:H Li N P
12.价电子排布为ns2 np2 即第n层成对电子数是未成对电子数1/2倍: C Si
价电子排布ns2 np1 和 ns2 np4 第n层成对电子数等于未成对电子数:B Al和 O S
化合物种类最多,自然界单质最硬,氢化物含氢量最大是: C
地壳中含量最大,氢化物沸点最高或常温下液态是:O地壳中含量最大金属:Al
气态氢化物水溶液碱性,空气含量最多,单质作保护气,最低价氢化物和最高价氧化物对应水化物生成盐:N
最活泼非金属,气态氢化物最稳定,电负性最大:F
短周期最活泼金属,阳离子氧化性最弱,最高价氧化物对应水化物碱性最强:Na
最高价氧化物对应水化物酸性最强:Cl
最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应又能与强碱反应:Be Al
两种元素气态氢化物反应且产生白烟:N Cl
常温下单质与水反应:Li Na F 常温下浓硫酸、浓硝酸钝化:Al Fe
短周期漂白性物质: Cl2 NaClO HClO SO2 HNO3 ClO2 Na2O2
短周期中两元素既能1:1又能2:1形成化合物:H O 和Na O
同主族两元素形成化合物:LiH、 NaH 、SiC 、 SO2 、SO3
补充:1.奇偶数规则:主族序数为奇数,原子序数为奇数;主族序数为偶数,原子序数为偶数
2.对角线规则:处于对角线的性质相似(只有三组):
Li Be B C Mg(OH)2是沉淀→ LiOH也为沉淀
Na Mg Al Si Al有两性→ Be也有两性
Si 为原子晶体→B也为原子晶体
3. 周期表的应用:找催化剂:过度元素(副族 + Ⅷ 族)
找半导体:金属与非金属交界处(硅、锗)
找农药:P S Cl
14C 用于判断文物年代
4.各周期元素种类数:一周期: 2 × 12 = 2
二、三周期: 2 × 22 = 8
四、五周期: 2 × 32 = 18
六、七周期: 2 × 42 = 32
八、九周期: 2 × 52 = 50
5.二、三主族原子序数差:2、3周期差1;4、5周期差11;6、7周期差25
元素周期律:1.微粒(包含原子和离子)半径比较:电子层多半径大(正比关系)
同电子层原子序数大半径小
化合价:
主族序数
最高正价 +1 + 2 +3 +4 +5 +6 +7
最低负价 -4 -3 -2 -1
规律:最高正价+ 最低负价绝对值 = 8
最高正价+ 最低负价 = 0 、2 、4 、6分别对应 C(Si) 、 P 、S 、Cl
最高正价 = 主族序数
化学性质
非金属性最强
氢化物最稳定
最高价含氧酸酸性最强
周期表
金属性最强
氢氧化物碱性最强
4.氢化物酸性
CH4 NH3 H2O HF
HCl (增强)
HBr
HI
化学键
1.判断 离子键:含NH4+ 或金属(BeCl2 AlCl3 FeCl3 除外 )
化学键 共价键:非金属之间 非极性键: 同种非金属之间
极性键 :不同种非金属之间
金属键:金属单质
2.作用力微粒:
离子键:阳离子和阴离子之间
共价键:原子之间
金属键:金属阳离子和自由电子之间
3、电子式
(1)原子电子式:
(2)简单阳离子(单核)电子式:
(3)简单阴离子(单核)电子式:
(4)原子团电子式:
(5)共价化合物电子式(共价分子):
(6)离子化合物电子式:
5、离子键形成过程
6、共价键形成过程
晶体(有规则几何外形)
判断
原子晶体:(死记)金刚石 晶体硅 晶体硼 BN AlN Si3N4 SiO2 SiC
据熔沸点几千度,硬度大也可以判断
分子晶体:由非金属构成,除原子晶体和铵盐外,剩余的均是
离子晶体:含金属或铵根的化合物(AlCl3 BeCl2 FeCl3除外)
金属晶体:金属单质
晶体熔沸点比较
固 > 液 > 气
一般情况: 原子晶体 > 离子晶体(或金属晶体)> 分子晶体
温度大致范围 >1500℃ 500℃ — 1500℃ < 500℃
(3)同类晶体
原子晶体、离子晶体、金属晶体:原子半径小的熔沸点高(成反比)
分子晶体:含氢键最大(NH3 H2O HF 含-OH 或 -NH2的物质含有氢键)
其余的相对分子质量大的熔沸点高(成正比)
有机物相对分子质量相同(同分异构体):支链多的熔沸点低(反比)
极性分子和非极性分子(只记非极性分子):以下均为非极性分子
非极性分子的判断:高度的对称性
1.单原子分子:稀有气体 He
2.双原子分子:O2 H2 N2 X2
3.直线形分子:CO2 H2C2
4.正四面体:P4 CH4 CCl4 CF4 SiCl4 SiF4
5.三角双锥形:PCl5
6.正八面体: SF6
7.其他: C2H4 C6H6
应用:相似相溶原理:极性分子易溶于极性分子溶剂中,非极性分子易溶于非极性分子溶剂中
补充:(1)8电子稳定结构判断(适用共价化合物):
H Li Be B 稀有气体的化合物均不满足
化合价 + 最外层电子数 = 8的元素满足8电子稳定结构
(2)10电子体
NH4+ H3O+
CH4 NH3 H2O HF Ne Na+ Mg2+ Al3+
NH2- OH- F-
N3- O2-
关系式 :反应NH4+ + OH- = NH3↑ + H2O
9质子10电子:NH2- OH- F-n
10质子10电子:CH4 NH3 H2O HF Ne
11质子10电子:NH4+ Na+ H3O+
(3)18电子体
SiH4 PH3 H2S HCl Ar K+ Ca2+
HS- Cl-
S2-
-CH3
-NH2 9电子之间自由组合如常见的物质:C2H6 N2H4 H2O2 F2
-OH CH3OH NH2F CH3F
-F
反应热
能量
放热反应:放出热量的反应 E(反应物)
E(反应物) = E(生成物) + 热量 2图象
3.常见放热反应:化合、置换、中和、燃烧、金属与酸 E(生成物)
4.浓硫酸和氢氧化钠固体溶于水放热过程
二、吸热反应:吸收热量的反应 能量
1.E(反应物) + 热量 = E(生成物) 2图象
3.常见吸热反应:分解、NH4+ 与OH- E(生成物)
C +CO2 2CO
C + H2O(气) CO + H2
E(反应物)
4.HCO3-与H+
5.铵盐溶于水吸热过程5.HCO3-与H+
三、热化学方程式的书写
1.必须注明聚集状态 固 一S 液 一l 气一g 溶液一aq
2.热化学方程式的系数表示物质的量
3.盖斯定律:热化学放出式可以相加、相减、可以乘以任意系数
4.格式: S(固) + O2(气) = SO2(气) ∆H = -296KJ/ml
∆H焓变 放热反应为 - 吸热反应为 + 单位:KJ/ml ; 只与方程式系数有关
含义:20℃、1标准大气压下,1ml固态硫与1ml气态氧气反应生成1ml气态二氧化硫放出296KJ热量
5.燃烧热:1ml物质完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量。 单位:KJ/ml
6.中和热:在稀溶液中,1mlH+和1ml OH-生成1ml液态水放出热量。 单位:KJ/ml
H+ (aq) + OH-(aq) = H2O(l) ∆H = -57.3KJ/ml
若弱酸弱碱∆H变大(数字变小),浓硫酸∆H变小(数字变大)
注意 :只说燃烧热和中和热不带正负号,单位 KJ/ml
若∆H之后必须带正负号 单位:KJ/ml
电化学
原电池:化学能转化为电能的装置
任何一个自发氧化还原反应均可以设计成原电池
形成原电池加快化学反应速率
形成条件:闭合回路、两个电极、电解质溶液
惰性电极:不参加反应的电极 :石墨和铂
正负极判断:化合价升高作负极,降低作正极
或电极溶解必为负极,电极质量增加或放出气体必为正极
电子移动: 负→ 正
电流方向: 正→ 负
离子移动方向:同性恋(阴离子→ 负极,阳离子→正极)
电极方程式书写:
1.干电池 NH4Cl MnO2 Zn 淀粉糊
正: 2NH4+ + 2e- = 2NH3↑ + H2↑ 2MnO2 +H2 = Mn2O3 +H2O
负 : Zn - 2e- = Zn2+ Zn2+ + 4NH3 = 〔Zn(NH3)4〕2+
2. Cu 和 Al
稀H2SO4作电解质 正: 2H+ +2e- = H2↑ 负: Al - 3e- = Al3+
浓H2SO4作电解质 Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + 2H2O + SO2↑
正: SO42- + 4H+ + 2e- = SO2↑ + 2H2O 负: Cu -2e- = Cu2+
稀HNO3作电解质Al + 4HNO3 = Al(NO3)3 + NO ↑+ 2H2O
正: NO3- + 3e- + 4H+ = NO↑ + 2H2O 负: Al -3e- = Al3+
浓HNO3作电解质 3Cu+ 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
正: NO3- + e- + 2H+ = NO2↑ + H2O 负:Cu -2e- = Cu2+
NaOH作电解质2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na [Al(OH)4]- + 3H2↑
正: 2H2O - 2e- = 2OH- + H2↑ 负: Al - 3e- + 4OH- =[Al(OH)4]-
3.CO 和 O2
稀H2SO4 正: O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O 负:CO -2e- + H2O = CO2 + 2H+
NaOH溶液 正: O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- 负: CO -2e- + 4OH- = CO32- + H2O
熔融Na2CO3 正: O2 + 4e- +2CO2 = 2CO32- 负: CO -2e- +CO32- = 2CO2
4.H2 和 O2
稀H2SO4 正: O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O 负: H2 -2e- = 2H+
NaOH溶液 正: O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- 负: H2 -2e- + 2OH- = 2H2O
5.CH4 C2H6 C2H2 C2H4 CH3OH C2H5OH C6H12O6 NH3 N2H4等与O2
以CH4为例:
水溶液体系:
NaCl溶液 负极CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+
正极 O2 +4e- + 2H2O = 4OH-
H2SO4溶液 负极 CH4 - 8e- +2H2O = CO2 + 8H+
正极 O2 + 4e- +4H+ = 2H2O
KOH溶液 负极CH4 - 8e- + 10OH- = CO32- + 7H2O
正极O2 +4e- + 2H2O = 4OH-
Na2CO3溶液 负极CH4 - 8e- + 9CO32- + 3H2O = 10 HCO3-
正极O2 +4e- + 2H2O = 4OH-
非水体系:
熔融 Li2CO3或 Na2CO3 负极CH4 - 8e- + 4CO32- = 5CO2 + 2H2O
正极O2 + 4e-- +2CO2 = 2CO32-
熔融 ZrO2或Y2O3 负极CH4 - 8e- +4O2- = CO2 + 2H2O
正极O2+ 4e- = 2O2-
6. 可充电电池(二次电池)
铅蓄电池 Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbO2 + 2H2O
放电:正极: PbO2 + 2e- + SO42- = PbSO4 负极: Pb -2e- = Pb2+
充电:阳极:PbSO4 +2e- + 2H2O = PbO2 + 4H+ + SO42- 阴极:PbSO4 +2e- = Pb + SO42-
镍镉电池 Cd NiOOH KOH 负极材料可换用 H2 Fe MH(M为储氢材料)
放电:正极:2NiOOH +2e- + 2H2O = 2Ni(OH)2 + 2OH- 负极:Cd - 2e- + 2OH- = Cd(OH)2
充电:阳极:2Ni(OH)2 -2e- + 2OH- = 2NiOOH + 2H2O 阴极:Cd(OH)2 + 2e- = Cd+ 2OH-
高铁电池Zn K2FeO4 KOH
放电:正极: 2FeO42- + 6e- +3H2O = 2Fe(OH)3↓ + 10OH- 负极: Zn - 2e- + 2OH- = Zn(OH)2
充电:阳极:2Fe(OH)3 +10OH- - 6e- = 2FeO42- + 3H2O 阴极:Zn(OH)2 + 2e- = Zn + 2OH-
电解池:电能转化为化学能的装置,强迫进行的反应如Cu +H2SO4 = CuSO4 + H2↑通过电解实现
形成条件:电源、电解质溶液、2个电极、闭合回路
阴阳极判断:与电源正极相连为阳极,负极相连为阴极
放电原则:
阳极 :还原性强的先放电(金属作阳极优先放电):S2- > I- > Cl- > OH-
Cl2 O2
阴极:氧化性强的先放电:Ag+ > Cu2+ > H+
Ag Cu H2
电子:阴极→ 阳极 电流:阳极→ 阴极
离子(异性恋):阳离子→ 阴极 阴离子→ 阳极
1.类型: 复原加
电解水型:NaOH H2SO4 NaNO3 H2O
电解电解质型: CuCl2 HCl CuCl2 HCl
放H2生碱型(活泼金属无氧酸)NaCl CaCl2 HCl
放O2生酸型(不活泼金属含氧酸)CuSO4 AgNO3 CuO Ag2O或 CuCO3 Ag2CO3
应用
电镀:镀层金属作阳极,镀件作阴极,含镀层金属硫酸盐或硝酸盐作电解液
铁上镀铜 铝上镀氧化膜(加质子交换膜)
阳极:Cu - 2e- = Cu2+ 阴极:2H+ + 2e- = H2↑
阴极:Cu2+ + 2e- = Cu 阳极:2Al - 6e- + 3H2O = A2O3 + 6H+
金属的电化学保护:让被保护对象上充满电子
牺牲阳极的阴极保护法:在钢铁设备(锅炉内壁、船舶外壳)上装Mg或Zn
Mg 或Zn作用:作为牺牲阳极(相当于原电池负极)向钢铁设备提供电子
外加电源的阴极保护法:(以惰性电极作为辅助阳极)直接将被保护对象接电源负极
其他防护法:改变金属内部结构→ 将生铁冶炼成钢(降低含碳量)
制不锈钢(碳素钢中加Cr)
表面覆盖保护层→ 油漆、电镀形成致密氧化物保护膜(Zn Sn Cr Ni)
精炼铜 :粗铜作阳极,纯铜作阴极,硫酸铜或硝酸铜作电解液
阳极:Cu - 2e- = Cu2+
阴极:Cu 2+ + 2e- = Cu
钢铁的电化学腐蚀(铁作负极,碳作正极)
酸性环境:析氢腐蚀 负极:Fe - 2e- = Fe2+
正极:2H+ + 2e- = H2↑
碱性或中性环境:吸氧腐蚀 负极:Fe - 2e- = Fe2+
正极:O2 +4e- + 2H2O = 4OH-
总方程式:2Fe+ O2 +2H2O = 2Fe(OH)2
后续Fe(OH)2→ Fe(OH)3 → Fe2O3·xH2O
技巧:1.电化学中电子永远不能通过溶液,可据此迅速判断
2.用关系式计算PH :H+ → OH- → e- →1/n M(金属,n为化合价)
化学平衡
化学反应速率(研究所以化学反应)
化学反应速率的计算:
(1) 据定义计算 v = ∆c/∆t
v—化学反应速率:单位ml/(L•min)、ml/(L•s)、ml/(L•h)
Δc—变化浓度:单位ml/L
Δt—时间:单位s、min、h
注意:
纯固体、纯液体反应速率为1
化学反应速率指某时间段内平均速率
(2)据速率与方程式中各物质化学计量数成正比
如:mA(g) + nB(g) = pC(g) + qD(g) →v (A)∶v(B) ∶v(C) ∶v(D) = m∶n∶p∶q。
2.化学反应速率影响因素:催化剂一般加快化学反应速率
浓度、温度、压强与速率成正比
本质原因:活化分子:能量高于普通分子,能发生化学反应的分子
有效碰撞:发生化学反应的碰撞(活化分子一定方向碰撞才能反应)
浓度和压强改变单位体积内活化分子数目改变速率(没有改变百分含量)
催化剂和温度改变活化分子百分含量改变速率
化学平衡(研究可逆反应)
化学平衡状态的判断
各物质(任一物质均可以)的物质的量或浓度不变 为平衡状态
V(正) = V(逆) 判断 4NH3 + 5O24NO +6H2O
单位时间内生成4amlNH3同时生成6amlH2O为平衡状态
即物质的 V(逆)与 V(正) 与系数成正比即表示V(正) = V(逆)相等为平衡状态
用化学键断裂和结合也可以雷同判断
正向移动或逆向移动,该变量可变,当该变量不变时为平衡状态
恒容:N2 + 3H2 2NH3
A.H2物质的量 B.NH3物质的量浓度
C 压强 D密度
E 平均相对分子质量 F总的物质的量
以上A B C E F 正向移动或逆向移动,均改变,其不变为平衡状态
恒容: H2 + I2(气) 2HI
A.H2物质的量 B.H2物质的量浓度
C 压强 D密度
E 平均相对分子质量 F总的物质的量
以上只有A B 正向移动或逆向移动,均改变,其不变为平衡状态
2.化学平衡的移动(又叫勒夏特例原理):
浓度:增大C(反)或减少C生),平衡向正反应方向移动
减少C(反)或增大C(生),平衡向逆反应方向移动
归纳:哪边少朝哪边移动
压强:加压向体积减小方向移动,减压向体积增大方向移动(反比关系)
温度:升温向吸热方向移动,降温向放热方向移动(升吸降放)
化学平衡不移动的情况(即等效平衡)
固体或液体增加和减少,平衡不移动
前后体积相等的可逆反应,加压减压平衡不移动
加催化剂平衡不移动
附:平衡移动的本质原因:平衡的移动是外界条件改变导致V(正)≠ V(逆),
若 V(正)> V(逆)平衡向正反应方向移动
若 V(正)< V(逆)平衡向逆反应方向移动
归纳:谁大朝谁的方向移动
举例分析:如N2 + 3H2 2NH3(放热)
升温V(正)和 V(逆)均增大, V(逆)增大比V(正)快(从升温逆向移动推出),导致 V(逆)> V(正),平衡逆向移动
等效平衡:改变条件,重新平衡后各物质百分含量不变
恒温恒容: N2 + 3H2 2NH3
第一次加入 1ml 3 ml 0ml
第二次加入 0 ml 0 ml 2ml
第一次加入量1mlN2、3mlH2完全转化刚好2mlNH3,即1mlN2、3mlH2与2mlNH3在相同条件下最终平衡完全一样(百分含量不变),第一次加入和第二次加入为等效平衡
N2 + 3H2 2NH3
第三次加入 aml b ml cml
欲使第三次加入与第一、二次加入等效,则a b c 满足的关系为:
N2 + 3H2 2NH3
第三次加入 aml b ml cml
将cmlNH3完全转化为 N2 :c/2ml , H2: 3c/2 ml ,只要满足此时总的N2 和H2与起始加入量相等就为等效即: a + c/2 = 1 b + 3c/2 = 3
恒温恒容: H2 + I2(气) 2HI
第一次加入 1ml 2 ml 0ml
第二次加入 2 ml 4 ml 0ml
第一次加入1ml H2 、2 ml I2与 第二次加入 2 ml H2 、 4 ml I2相当与成倍加入,即相当于加压过程,该反应前后体积相等,加压平衡不移动,百分含量不变为等效平衡。
第三次加入 aml b ml cml
欲使第三次加入与第一、二次加入等效,则a b c 满足的关系为:
将Cml HI转化H2为C/2ml, I2为C/2ml即相当于起始加入H2为(1+C/2)ml,
I2为( 2 +C/2)ml。只要满足n(H2) : I2(H2) =(1+C/2): ( 2 +C/2)= 1:2即完全转化后与起始加入量成正比例关系,相当于加压平衡不移动
H2 + I2(气) 2HI
第三次加入 aml b ml cml
将Cml HI转化H2为C/2ml, I2为C/2ml即相当于起始加入H2为(a+C/2)ml,
I2为( b +C/2)ml。只要满足n(H2) : I2(H2) =(a+C/2): ( b +C/2)= 1:2即完全转转化后与起始加入量成正比例关系,相当于加压平衡不移动
恒温恒压: N2 + 3H2 2NH3欲使百分含量不变,只需要满足单边转化与开始加入量成正比即为等效平衡
H2+ I2(气) 2HI 欲使百分含量不变,只需要满足单边转化与开始加入量成正比即可
图象问题:技巧:温度高,压强大,到达平衡时间短
例:对于反应mA (g)+nB (g)pC (g)+qD (g),若m+n>p+q且ΔH>0。
①.v-t图像
备注:v-t图像中,浓度从平衡点开始,温度、压强、催化剂离开平衡点
②.v-p(T)图像
③.c-t图像
P1先到达平衡 T1先到达平衡
④.c-p(T)图像
三. 化学平衡的有关计算:
1. 转化率
①.适用物质:只针对反应物而言
②.表达式:
③.反应物转化率的变化规律:
A.对于有两种反应物的,增加其中一种反应物的浓度,另一种反应物的转化率升高。
如:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)(增加A的浓度,A的转化率降低,B的转化率升高)
B.对于只有一种反应物的,增加反应物的浓度(相当于加压过程),其转化率变化与方程式中反应前后气体系数大小有关:
A(g)B(g)+C(g) (增加A的浓度,A的转化率降低)
2A(g)B(g)+C(g) (增加A的浓度,A的转化率不变)
3A(g)B(g)+C(g) (增加A的浓度,A的转化率升高)
产率(只针对生成物)= 实际产量÷ 理论产量(按化学方程式计算)× 100%
3.化学平衡常数
①.定义计算 (固体纯液体浓度为1)
mA+nBpC+qD
利用分压计算雷同,各物质分压=该物质的物质的量÷总的物质的量×总的压强
②.利用多重平衡来计算
相同温度下,反应1、反应2、反应3
若反应1 + 反应2 = 反应3,则有K1×K2=K3
若反应1 - 反应2 = 反应3,则有K1÷K2=K3
若反应1 + 反应1 = 反应2,则有K12=K2
③.化学平衡常数K只与温度有关,平衡正向移动,K变大;平衡逆向移动,K变小
四、化学反应进行的方向
(一)自发过程
1、定义:一定条件下,不依靠外力能自动进行的过程
2、物质能量越低越稳定,即物质总是从高能态转化到低能态
①体系总是从高能状态到低能状态转化(体系对外做功或释放热量)
②体系总是从有序转变为无序(无序体系更加稳定)
(二)化学反应方向判据
1、焓判据
(1)焓变(ΔH):焓变即化学反应中的能量变化
①放热反应:ΔH<0,体系能量降低
放热反应有:燃烧反应、中和反应、金属与酸或水的反应、大多数化合反应、缓慢氧化反应等;
②吸热反应:ΔH>0,体系能量升高
吸热反应有:大多数分解反应、C与CO2高温下的反应、水煤气反应、Ba(OH)2晶体与NH4Cl的反应、绝大多数弱电解质的电离、盐类的水解反应等
(2)焓判据
放热反应过程中体系能量降低,ΔH<0,具有自发进行的倾向,但有些吸热反应也可以自发进行,故只用焓变来判断反应进行的方向不全面
2、熵判据
(1)熵:量度体系混乱(或无序)程度的物理量,符号为S
(2)熵判据:
体系的混乱度增大,ΔS>0,反应有自发进行的倾向。有些熵减的过程能自发进行,只用熵变来判断反应进行的方向也不全面
熵增(△S > 0)有:气体扩散、固体溶解、固体变液体、液体变气体、生成气体或气体体积数增大的反应等
△S 描述体系的混乱度,熵值越大,体系混乱度越大。同一物质三种状态,熵值由大到小的顺序为:S (g)>S (l)>S (s)
3、复合判据—自由能变化
△G = △H-T△S,其中:G 叫作吉布斯自由能
△G = △H -T△S < 0 反应能自发进行
△G = △H -T△S =0 反应达到平衡状态
△G = △H -T△S >0 反应不能自发进行
焓变和熵变影响相反且相差不大时,温度有可能对反应的方向起决定性作用:
△H > 0, △S > 0 高温自发
△H < 0, △S < 0 低温自发
△H > 0, △S < 0 一定不自发
△H < 0, △S > 0 一定自发
附:成倍增加相当于加压,成倍减少相当于减压。对于只有一个反应物或生成物,增加其量均相当于加压过程。如2NO2 N2O4 无论增加NO2或N2O4均相当于加压
有机化学
一、 有机物的命名
习惯命名法
构造比较简单的烷烃:正(直链)戊烷()、异(第二个碳上有1个甲基)戊烷()、新(第二个碳上有2个甲基)戊烷()
苯的同系物: 甲苯 乙苯
邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯
系统命名法
选主链:含官能团或含官能团连接的碳原子在内最长且支链最多
编号:离官能团或支链最近最多
写名称:支链位次——取代基名称——官能团位次——官能团名称——母体名称
官能团大小次序:羧酸>酯>醛>酮>醇>烯
甲基丙烯酸甲酯 2-羟基苯甲酸
苯环上有两个或两个以上的简单取代基(甲基、乙基)时,以某个最简单的取代基所在的碳原子的位置编为1号,并按顺时针或逆时针编号,要求取代基位次和最小
1,2-二甲苯
1,4-二甲基-2-乙基苯
6、苯环侧链较复杂,或苯环上含有不饱和烃基时,命名时把苯环作取代基,将较长的碳链作主链进行命名
2,5-二甲基-4-乙基-3-苯基庚烷
2-苯基丙烷 苯乙烯 苯乙炔
7、酯的命名:某酸某酯 HCOOCH2CH2CH3 甲酸正丙酯
8、卤素原子作取代基 Cl-CH2COOH 氯乙酸 2-氟甲苯
分类举例
1烷烃系统命名法
①选主链:
最长碳链且支链做多作主链,按主链中碳原子数目称“某烷”,连在主链上的原子团均作取代基(或叫支链)
②编号:
选取主链离支链最近且最多的为起点,用1,2,3等阿拉伯数字依次给主链上的各个碳原子编号定位,定支链位置
③写名称:先写甲基,相同甲基合并写(即先写甲基在主链碳上编号,有多少个写多少个,编号之间用,号隔开,写完后用一短线隔开;之后写:如6个甲基写成六甲基);用一短线隔开后雷同写乙基,最后写主链碳数目(1一10写甲乙丙丁戊己庚辛壬癸,11以上写法如15写成十五或35写成三十五)和烷字
编号选1号碳理由:现在2号碳上有2个支链,如果11号碳为1号,10号碳为2号则此编号2号碳上只有一个支链,应支链最多编号
名称:2,2,3,6,6,7,7,9,9,10一十甲基一3,4,5,5一四乙基十一烷
命名为2,4,6-三甲基-3-乙基庚烷
2、烯烃和炔烃 5,5,6-三甲基-2-庚烯
2-甲基-2,4-己二烯
4-甲基-3-乙基-1-戊炔
醇
CH3-CH2--CH3 命名为4-甲基-2-戊醇。
命名为2,2-二甲基-1-丙醇。
羧酸
CH3CH2CH2COOH 3-甲基戊酸
CH3COOH 2,3-二甲基丁酸
名称4-甲基-3-乙基戊酸
醛
CH3-CH2CHO命名为3-甲基丁醛 CH3-CHO命名为2-甲基丙醛
酯
二乙酸乙二酯 乙二酸二乙酯 乙二酸乙二酯
有机化合物的结构与性质
1、常见官能团名称、结构与性质
(1)烷烃
(2)不饱和烃
(3)苯
(4)苯的同系物
(5)卤代烃
(6)醇
(7)醚
(8)酚
(9)醛
(10)酮
(11)羧酸
(12)酯
(13)其他类别有机物
三、明确官能团反应中的定量关系
(1)加成反应:
(2)取代反应:
取代1 ml氢原子 ~ 消耗1 ml卤素单质
1 ml ~ 3 ml Br2
1 ml —COOR在酸性条件下水解消耗1 ml H2O
(酚羟基每有1个邻位或对位氢原子,即可消耗1个溴分子发生取代反应)
(3)氧化反应:
1 ml ~ 1 ml Br2
(4)与Na反应——1 ml官能团或特殊基团
(5)与Na2CO3反应——1 ml官能团或特殊基团
(6)与NaHCO3反应——1 ml官能团或特殊基团
(7)1 ml有机物消耗NaOH量的计算方法
(8)①醛基发生银镜反应或与新制Cu(OH)2反应时,量的关系如下:
~ 2 ml Ag(NH3)2OH ~ (2 ml Ag单质、1 ml H2O、3 ml NH3)
~ 2 ml Cu(OH)2 ~ (1 ml Cu2O沉淀、2 ml H2O)
②甲醛发生氧化反应时可理解为,所以甲醛分子中相当于有两个,当与足量的银氨溶液或新制Cu(OH)2作用时,可存在如下量的关系:
~ 4 ml Ag(NH3)2OH ~ 4 ml Ag
4 ml Cu(OH)2~2 ml Cu2O
四、有机物原子共面、共线问题
(1)五种典型有机分子的空间构型
①甲烷型(正四面体形结构)②乙烯型(6点共面)③苯型((12点共面)④乙炔型(4点共线)⑤甲醛型(4点共面)
注意:
①C—C键可以旋转,而C==C键、C≡C键不能旋转
②共线的原子一定共面,共面的原子不一定共线
③分子中出现—CH3、—CH2—或—CH2CH3原子团时,所有原子不可能都在同一平面内
五、重要的反应及反应现象
(1)有机物与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应
(2)有机物与Na、NaOH、Na2CO3、NaHCO3反应
(3)银镜反应的有机物:醛、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、还原性糖(葡萄糖、麦芽糖等)
(4)与新制Cu(OH)2悬浊液(斐林试剂)的反应:羧酸(中和)、甲酸(先中和,但NaOH仍过量,后氧化)、醛、还原性糖(葡萄糖、麦芽糖)、甘油等多羟基化合物
(5)能发生水解反应的有机物:卤代烃、酯、糖类(单糖除外)、肽类(包括蛋白质)
六.分子的手性
(1)手性异构体:具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手和右手一样互为镜像,却在三维空间里不能重叠,互称手性异构体(或对映异构体)。如:乳酸()分子的手型异构体:
(2)手性分子:具有手性异构体的分子
(3)手性碳原子:在有机物分子中,连有四个不同基团或原子的碳原子(R1、R2、R3、R4互不相同)。含有手性碳原子的分子是手性分子,如中*C为手性碳原子
七.有机化合物的研究步骤和方法
(1)确定相对分子质量——质谱法
相对分子质量确定:质谱图中质荷比的最大值就是分子的相分子质量。上图可知,该分子的相对分子质量为46
如下图所示为戊烷的质谱图:
上图可知,戊烷的相对分子质量为72
红外光谱:化学键或官能团的种类,但不能测出化学键或官能团的个数
核磁共振氢谱:有机物分子中氢原子的种类及相对数目,吸收峰数目=氢原子种类,吸收峰面积比=各类氢原子数目比
未知物C2H6O的核磁共振氢谱若如图甲所示,则结构简式为CH3CH2OH;若如图乙所示,则结构简式为CH3OCH3
X射线衍射:获得分子结构的有关数据,如键长、键角
八、有机物的检验
(1).常用试剂
①溴水 ②酸性高锰酸钾溶液 ③银氨溶液
④新制的Cu(OH)2碱性悬浊液 ⑤FeCl3溶液
(2).几种重要有机物的检验
九、有机合成
(一)、碳骨架构建的方法
(1)碳链的增长:
①与HCN的加成反应
②加聚或缩聚反应
③酯化反应
(2)碳链的减短:
①脱羧反应:R—COONa+NaOHeq \(――→,\s\up11(CaO),\s\d4(△))R—H+Na2CO3
②氧化反应:
R—CH===CH2eq \(―――――――→,\s\up9(KMnO4(H+)))RCOOH+CO2↑
③酯类、糖类、蛋白质等的水解反应
④烃裂化或裂解反应:C16H34eq \(――→,\s\up7(高温))C8H18+C8H16
(3)碳链成环方法
①二元醇成环,如
②羟基酸酯化成环,如
③氨基酸成环,如
④二元羧酸成环,如
⑤利用题目所给信息成环,如常给信息二烯烃与单烯烃的聚合成环:
(二)、有机合成中官能团转化
(1)官能团引入
(2)官能团消除
①通过加成反应消除不饱和键(双键、三键、苯环等)
②通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基
③通过加成或氧化反应消除醛基
④通过水解反应消除酯基、酰胺基、碳卤键
(3)官能团改变
①利用官能团的衍生关系进行衍变,如R—CH2OHR—CHOeq \(――→,\s\up7(O2))R—COOH
②通过某种化学途径使一个官能团变为两个,如 CH3CH2OHeq \(――――――→,\s\up9(消去H2O))CH2=CH2eq \(――――――→,\s\up9(与X2加成))X—CH2CH2—Xeq \(――→,\s\up7(水解))HO—CH2CH2—OH
③通过某种手段改变官能团的位置,如
CH3CH2CH2OHeq \(――――――→,\s\up9(消去H2O))CH3CH===CH2eq \(――――――→,\s\up9(与HCl加成))CH3CHClCH3eq \(――→,\s\up7(水解))CH3CH(OH)CH3
(三).有机合成中常见官能团保护
如:
(1)酚羟基保护:
因酚羟基易被氧化,所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应,把—OH变为—ONa将其保护起来,待氧化后再酸化将其转变为—OH
(2)碳碳双键保护
碳碳双键容易被氧化,氧化其他基团前利用与HCl加成反应将其保护起来,待氧化后再用消去反应转变为碳碳双键
(3)氨基(—NH2)的保护:
如在利用对硝基甲苯合成对氨基苯甲酸过程中应先把—CH3氧化成—COOH之后,再把—NO2还原为—NH2,防止当KMnO4氧化—CH3时,—NH2(具有还原性)也被氧化
(四)、有机合成与推断突破口
1.物理特征突破
状态、气味、溶解性、密度、熔点、沸点
2.分子式特征推断有机物结构及反应类型
分析反应物、产物的分子式特征,根据其差异,确定具体结构。如:eq \x(\a\al(F,C6H6O))―→eq \x(\a\al(G,C6H5NO3)):对比F与G的分子式,G比F的分子式少1个H,多1个NO2,可判断反应类型可能为取代反应,F若为苯酚,则G可能为硝基苯酚
3.实验现象突破
4.反应条件突破
如:
(1)eq \x(F)eq \(――――――→,\s\up11(CH3OH),\s\d4(浓H2SO4/△))eq \x(G):反应类型可能为取代反应(酯化反应),联想乙酸乙酯的制备,则F结构中可能有羧基,G结构中可能有酯基
(2)eq \x(\a\al( C,C9H8O2))eq \(―――――→,\s\up9(Br2/CCl4))eq \x(\a\al( D,C9H8Br2O2)):反应类型可能为加成反应,通过分子式即可验证,联想乙烯与溴的四氯化碳溶液反应,则C结构中应该存在一个碳碳双键
5.据相关数据确定官能团数目
(1)烃和卤素单质的取代:取代1 ml 氢原子,消耗1 ml 卤素单质(X2)
(2)的加成:与H2、Br2、HCl、H2O等加成时按物质的量之比为1∶1反应
(3)含—OH有机物与Na反应时:2 ml —OH生成1 ml H2
(4)1 ml —CHO对应2 ml Ag;或1 ml —CHO对应1 ml Cu2O(注意:HCHO中相当于有2个—CHO)
(5)物质转化过程中相对分子质量的变化
6.从转化关系突破
(1)连续氧化
(2)三角转化
①卤代烃强碱醇溶液中加热,醇浓硫酸、加热条件下均发生消去反应生成烯烃
②烯烃分别与HX(X为卤素原子)、H2O发生加成反应生成卤代烃、醇
③卤代烃强碱的水溶液加热取代生成醇,醇与浓HX加热条件取代生成卤代烃
(3)各类物质转化关系
7.常考陌生信息
(1)羟醛缩合:RCHO+R′CH2CHOeq \(―――――→,\s\up11(稀NaOH),\s\d4(△))+H2O(R、R′表示烃基或氢)
(2)格氏试剂加成
(R代表烃基,R′、R″代表烃基或氢)。
烯烃氧化
成环反应:
同分异构
不饱和度
CxHyOz不饱和度计算公式
官能团异构
等效氢峰面积之比即为等效氢个数之比
峰面积:9:2:1:6 峰面积:9:6:1
常见同分异构体的数目
(1)烷烃同分异构体的个数
(2)烷基的个数
含苯环同分异构体数目确定技巧
①若苯环上连有2个取代基,其结构有邻、间、对3种
②若苯环上连有3个相同的取代基,其结构有3种
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③若苯环上连有—X、—X、—Y 3个取代基,其结构有6种
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④若苯环上连有—X、—Y、—Z 3个不同的取代基,其结构有10种
限制条件的同分异构体结构的推断分析
吡啶同分异构体
其处理方法:将N元素当做是一种取代基
补充:常见有机物 物理性质变化规律
状态:烷、烯、炔烃:随C原子数↑,由气态→固态;
1~4碳为气态;5~16碳为液态;17碳及以上为固态
苯及苯的同系物:一般为液体
卤代烃:除了个别(如CH3Cl为气态)外,多为液体、固体
醇:常温下除十八醇(硬脂醇)外,均为液体
苯酚:固体
醛:甲醛、乙醛为气态,3~12碳的链状醛为液态
羧酸:1~9碳为油状液体;10碳及以上一般为石蜡状固体
酯:低级酯(1~8碳)均为液体
密度:气体有机物与空气比较密度时,用相对分子质量比较,M大的密度大。
液态有机物与水的密度:
烷、烯、炔烃:均小于水,随着C原子数↑,密度↑
苯及苯的同系物:均小于水
卤代烃:高于相应的烃,随烃基中C原子数的↑而↓
1-5碳的一氯代物密度小于水;CH3CH2Br密度大于水
醛:3~12碳原子的醛类密度一般小于水
酯:密度一般都小于水
溶解性:大部分有机物不溶于水,易溶于有机溶剂
烷、烯、炔烃:烃大多难溶于水,易溶于有机溶剂(乙烯难溶于水;乙炔微溶于水)
苯及苯的同系物:不溶于水,易溶于有机溶剂
卤代烃:不溶于水,可溶于有机溶剂
醇:甲、乙、丙醇均可与水互溶;醇在水中的溶解度随C原子数的↑而↓
苯酚:易溶于乙醇等有机溶剂,可溶于水(室温下在水中的溶解度是9.2g),温度高
于65℃时与水互溶
醛:大多数低级醛(1~8碳)溶于水
羧酸:甲酸、乙酸等C原子数较少的羧酸能与水互溶;随着C原子数的↑,一元羧
酸在水溶液中的溶解度迅速↓,甚至不溶于水
酯:难溶于水,易溶于有机溶剂
卤素单质在有机溶剂中的溶解度一般大于在水中的溶解度。
熔沸点:烷、烯、炔烃:随着C原子数增大,熔沸点↑;同C原子数,支链↑,沸点↓
苯及苯的同系物:苯易挥发;随着C原子数的↑熔沸点↑,苯环上支链↑熔沸点
↓,支链相同时,极性↓,熔沸点↓。
卤代烃:高于相应的烃,随烃基中C原子数的↑而↑
醇:远高于对应烷烃的沸点;随C原子数↑而↑,部分易挥发
羧酸:与相对分子质量相当的有机物相比,沸点较高;随着C原子数的↑,沸点↑
教材物质:
溴苯:无色油状液体,密度大于水。不溶于水,溶于苯、醇、醚、氯苯等有机溶剂。
沸点156℃,熔点- 31℃。
硝基苯:无色或微黄色具苦杏仁味的油状液体,密度大于水。难溶于水,易溶于乙
醇、乙醚、苯和油。熔点:5-6℃ 沸点:210-211℃。
三溴苯酚:白色结晶,味甜,几乎不溶于水,溶于醇、氯仿、乙醚及苛性碱溶液。
熔点95-96℃(升华),沸点244℃。
甲醇:无色、易挥发液体,易溶于水,沸点低,有毒,误服会损伤视神经,甚至致
人死亡。可用于车用燃料。
乙二醇:无色、粘稠液体,易溶于水和乙醇,可用于汽车防冻液。
丙三醇:无色、粘稠液体,易溶于水和乙醇,常用于化妆品中。
乙醚:无色、易挥发液体,沸点低,有特殊气味,有麻醉作用。易溶于有机溶剂,
自身也常作溶剂。
乙醛:无色、刺激性气味液体,密度小于水,易挥发,能与水、乙醇任意比例互溶。
甲醛:无色、有强烈刺激性气味气体,易溶于水,水溶液称“福尔马林”,常用于消
毒和制作生物标本。
苯甲醛:苦杏仁气味无色液体,用于制造染料、香料及药物。
丙酮:无色透明液体,易挥发,能与水、乙醇等互溶。
甲酸:无色、有刺激性气味液体,有腐蚀性,能与水、乙醇等互溶。可用于合成医
药、农药和染料等的原料。
苯甲酸:无色晶体,易升华,微溶于水,易溶于乙醇。可用于合成香料、药物等,
它的钠盐是常用的食品防腐剂。
乙二酸(草酸):无色晶体,可溶于水和乙醇
电解质溶液
一、弱电解质的电离平衡
弱电解质的电离方程式(均用可逆符号 )
弱酸:逐级电离,第一级电离远远大于第二级电离,相差约105个数量级
H2S H+ + HS- HS- H+ +S2-
弱碱一步电离:NH3·H2O NH4+ + OH-
Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH-
水的电离: H2O H+ + OH-
弱电解质的电离平衡
电离平衡:在一定条件(如温度、浓度)下,当弱电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合成分子的速率相等时,电离过程就达到了平衡状态。
电离平衡状态的判断:V(电离)= V(结合)或者各物质的物质的量、浓度不变为电 离平衡状态
电离平衡的移动(影响因素)与化学平衡移动类似(电离吸热)
外界条件对电离平衡的影响:
以0.1ml·L-1醋酸溶液为例分析:CH3COOHCH3COO―+H+ ;ΔH>0
4.电离平衡常数:与化学平衡常数类似(固体和纯液体浓度为1)
表达式:
CH3COOHCH3COO— + H+
Ka=
NH3·H2ONH4+ +OH—
Kb=
5.弱电解质的判断方法
实验设计思路:以证明某酸(HA)是弱酸为例
二、水的电离平衡
纯水 H2O OH- + H+ kW
25℃ 10-7 ml/L 10-7ml/L 10-14
100℃ 10-6ml/L 10-6ml/L 10-12
K(H2O) = C(H+) × C(OH-) ÷ C(H2O) (H2O浓度为1)= C(H+) × C(OH-)
把 C(H+) × C(OH-)用 kW 表示叫水的离子积常数
kW适用于任何溶液且与温度有关(成正比)
影响水电离平衡的因素:
加酸、加碱、降低温度抑制水的电离,加活泼金属(如钠、钾、钙)、可水解的盐、升高温度促进水的电离
补充:水电离出的c (H+)或c (OH―)的计算方法(25℃时)
①中性溶液:
c (H+)=c (OH―)=1.0×10―7 ml / L
②溶质为酸的溶液:
H+来源于酸电离和水电离,而OH―只来源于水电离。如计算pH=2的盐酸中水电离出的c (H+):方法是先求出溶液中的c (OH―)=10―12 ml / L,即水电离出的c (H+)水=c (OH―) 水=10―12 ml / L。
③溶质为碱的溶液
OH―来源于碱电离和水电离,而H+只来源于水电离。如pH=12的NaOH溶液中,c (H+)=10―12 ml / L,即水电离产生的c (OH―) 水=c (H+)水=10―12 ml / L
(4)水解呈酸性或碱性的盐溶液
H+和OH―均由水电离产生
如pH=2的NH4Cl溶液中由水电离出的c (H+)水=10―2 ml / L,(c (OH―)=10―12 ml / L是因为大部分OH―与部分NH4+结合了);pH=12的Na2CO3溶液中由水电离出的c (OH―) 水=10―2 ml / L
三、溶液的酸碱性与PH
1.溶液的酸碱性及判断:
溶液的酸碱性取决于溶液中c (H+)和c (OH―)的相对大小
方法一 方法二
中性溶液 c(H+)=c(OH-) pH=7
酸性溶液 c(H+)>c(OH-) pH1 ml/L的溶液的酸碱性不用pH表示,直接用c(H+)或c(OH-)表示溶液的酸碱性
(3)溶液的pH测定的三种方法:
①指示剂法:利用酸碱指示剂,只能测定溶液的酸碱性或者pH的范围,不能准确测定pH。常用指示剂的变色范围如下表:
②pH试纸:使用时不能润湿(润湿不一定有误差,如中性溶液),读数为0 ~14正整数
使用pH试纸正确的操作方法为:把小片试纸放在表面皿或玻璃片上,用干燥洁净玻璃棒蘸取待测液滴在干燥的pH试纸上,试纸变色后,迅速和标准比色卡对比,读出pH
pH试纸一般呈黄色,遇酸变红,遇碱变蓝
③利用pH计:精确测pH可使用pH计
(4)PH计算:
酸性溶液先计算C(H+),据pH=-lg c (H+)
碱性溶液先计算c(OH-),据KW计算C(H+),在据pH=-lg c (H+)计算
四、盐类水解:盐中弱酸根、弱碱阳离子与水电离的H+ 和 OH- 结合成弱酸、弱碱的过程
单水解可逆的微弱的,不打↓沉淀和气体↑符号,用可逆 符号
1、阳离子水解:
NH4+ + H2O NH3·H2O + H+
Mg2+ + 2H2O Mg(OH)2 + 2H+
Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+
阴离子水解:多元弱酸根逐级水解,且第一级水解远远大于第二级水解
ClO- + H2O HClO + OH-
CO32- + H2O HCO3- + OH-
HCO3- + H2O H2CO3 + OH-
3、双水解:弱酸阴离子与弱碱阳离子,完全的,打沉淀↓和气体↑符号,用等号=符号
2Al3+ + 3S2- + 6H2O = Al(OH)3↓ + 3H2S↑
注意:加水稀释弱电解质电离和单水解方程式中各微粒浓度均减少
4、盐溶液蒸干产物
(1)挥发性酸弱碱盐 AlCl3Al(OH)3Al2O3 Cu(NO3)2Cu(OH)2CuO
AgNO3AgOHAg
(2)难挥发性酸弱碱盐 Fe2(SO4)3Fe2(SO4)3 (NH4)2SO4(NH4)2SO4
(3)多元弱酸强碱盐 Na2CO3Na2CO3 Na3PO4Na3PO4
(4)次氯酸盐 NaClONaCl Ca(ClO)2CaCl2
(5)还原性的盐 FeSO4Fe2(SO4)3 Na2SO3Na2SO4
Fe(NO3)2Fe(OH)2Fe(OH)3Fe2O3
(6)受热易分解的盐:直接考虑分解即可
NaHCO3Na2CO3 Ca(HCO3)2CaCO3CaO
Mg(HCO3)2MgCO3Mg(OH)2MgO
(NH4)2S无固体剩余 NH4HCO3无固体剩余 NH4Cl无固体剩余
5、促进盐类水解应用
(1)热的纯碱液去油污效果好
CO32-+H2OHCO3-+OH-
加热,促进CO32-的水解,碱性增强,促进油脂的水解
(2)FeCl3、KAl(SO4)2·12H2O可作净水剂
反应:Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+
Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+
原因:胶体比表面积大,吸附性强,可起净水作用
(3)除去MgCl2溶液中的Fe3+
方法:在加热搅拌条件下,加入足量除杂剂后过滤
除杂剂:MgO、MgCO3或Mg(OH)2
(4)制备Fe(OH)3胶体
向沸水中滴加饱和FeCl3溶液,至红褐色停止加热Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+
(5)某些活泼金属与强酸弱碱盐溶液混合
有气泡产生,活泼金属与盐水解出的H+发生置换反应生成H2 Mg放入NH4Cl、CuCl2、FeCl3溶液中产生氢气
(6)泡沫灭火器原理
3HCO3-+Al3+=Al(OH)3↓+3CO2↑
(7)普钙[Ca(H2PO4)2]、铵态氮肥不能与草木灰(K2CO3)混用
K2CO3水解显碱性:CO32-+H2OHCO3-+OH-
肥效降低反应:
3Ca(H2PO4)2+12OH-=Ca3(PO4)2↓+12H2O+4PO43-
NH4+ +OH-=NH3↑+H2O
(8)NH4Cl用于金属除锈
水解:NH4++H2ONH3·H2O+ ,铁锈与H+反应
除锈:Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O
6、抑制盐类水解应用
(1)配制易水解的盐溶液:加相应的酸或碱防水解
配制FeCl3溶液加少量稀盐酸,防止铁离子水解
配制CuSO4溶液加少量稀硫酸,防止铜离子水解
配制醋酸钠溶液加少量氢氧化钠,防止醋酸根离子水解
(2)加热金属氯化物结晶水合物制纯的无水物
在干燥的HCl气流中加热脱水
MClm·xH2OMClm+xH2O
装置
7、盐类水解在药品保存中的应用
(1)盛放Na2CO3溶液不能用玻璃塞试剂瓶
水解反应:CO32-+H2OHCO3-+OH-
腐蚀反应:SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O
(2)盛放NaF溶液不能用玻璃试剂瓶
水解反应:F-+H2OHF+OH-
腐蚀反应:SiO2+4HFSiF4↑+2H2O
8、水解常数(Kh)与电离常数的定量关系
(1)强碱弱酸盐:Kh= eq \f(KW,Ka)
如:CH3COONa:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
(2)强酸弱碱盐:Kh= eq \f(KW,Kb)
如:NH4Cl:NH4++H2ONH3·H2O+H+
(3)多元弱酸强碱盐:
Na2CO3: COeq \\al(-,3)+H2OHCOeq \\al(-,3)+OH- ,
HCO3-+H2OH2CO3+OH-
即Ka1·Kh2=Kw,Ka2·Kh1=Kw。
三元弱酸强碱盐Ka1·Kh3=Kw,Ka3·Kh1=Kw,Ka2·Kh2=Kw
9、水解常数应用
(1)计算盐溶液中c(H+)或c(OH-)
①对于A-+H2OHA + OH-
起始 c 0 0
平衡 c-c(HA) c(HA) c(OH-)
Kh=eq \f(c(HA)·c(OH-),c-c(HA))≈eq \f(c2(OH-),c),
c(OH-)=eq \r(Kh·c)。
②同理对于B++H2OBOH+H+,c(H+)=eq \r(Kh·c)
(2)判断盐溶液酸碱性和比较微粒浓度大小
A.单一溶液
①NaHCO3溶液,Ka1(H2CO3)=4.4×10-7,Ka2(H2CO3)=5.6×10-11,Kh=eq \f(Kw,Ka1)=eq \f(10-14,4.4×10-7)≈2.27×10-8>Ka2,HCOeq \\al(-,3)水解程度大于其电离程度,溶液呈碱性,c(OH-)>c(H+),c(H2CO3)>c(COeq \\al(2-,3))
②NaHSO3溶液,Ka1(H2SO3)=1.54×10-2,Ka2(H2SO3)=1.2×10-7,Kh=eq \f(Kw,Ka1)=eq \f(10-14,1.54×10-2)≈6.5×10-13<Ka2,HSOeq \\al(-,3)水解程度小于其电离程度,溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-),c(SOeq \\al(2-,3))>c(H2SO3)
③CH3COONH4溶液,由于Ka(CH3COOH)=1.75×10-5≈Kb(NH3·H2O)=1.71×10-5,则CH3COO-与NHeq \\al(+,4)的水解常数近似相等,二者水解程度相同,CH3COONH4溶液呈中性,c(CH3COO-)=c(NHeq \\al(+,4))
B.混合溶液
①物质的量浓度相等的CH3COOH和CH3COONa混合溶液,Ka(CH3COOH)=1.75×10-5,Kh=eq \f(Kw,Ka(CH3COOH))=eq \f(10-14,1.75×10-5)≈5.7×10-10<Ka(CH3COOH),CH3COO-的水解程度小于CH3COOH的电离程度,溶液呈酸性, c(H+)>c(OH-),c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)
②物质的量浓度相等的HCN和NaCN混合溶液,Ka(HCN)=4.9×10-10,Kh=eq \f(Kw,Ka(HCN))=eq \f(10-14,4.9×10-10)≈2.0×10-5>Ka(HCN),CN-水解程度大于HCN的电离程度,溶液呈碱性,c(OH-)>c(H+),c(HCN)>c(Na+)>c(CN-)
五、酸碱中和滴定
1、 指示剂选择:终点产物:强酸强碱盐选酚酞或甲基橙
强酸弱碱盐:终点显酸性,选甲基橙
弱酸强碱盐::终点显碱性,选酚酞
石蕊试液不宜做中和滴定的指示剂(因变色不明显)
酸性KMnO4(紫红色)→ Mn2+(无色)滴定不选指示剂
有单质碘I2参与选淀粉
2、滴定管选择
(1)酸式滴定管(不能盛放碱液、水解呈碱性的盐溶液、氢氟酸等)
(2)碱式滴定管(不能盛放酸性溶液和强氧化性溶液等)
3、仪器
仪器:酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、烧杯、锥形瓶
实验操作(标准盐酸滴定待测氢氧化钠溶液)
1、滴定前的准备:
①检查滴定管是否漏水
②润洗仪器:
滴定管润洗的方法:从滴定管上口倒入3~5mL盛装的溶液,倾斜着转动滴定管,使液体湿润全部滴定管内壁,然后用手控制活塞,将液体放入预置的烧杯中
锥形瓶润洗的方法:只用蒸馏水洗涤,不能用待测液润洗
注意:待测液一般放在锥形瓶中,也可以放在滴定管中
③取标准溶液:使液面在位于“0”刻度以上2~3cm处,并将滴定管固定在铁架台上
④调节起始读数:在滴定管下放一烧杯,调节活塞使滴定管尖嘴部分充满溶液,并使液面处于0或0以下某一位置,准确读数,并记录
⑤放出反应液:根据需要从滴定管逐滴放出一定量液体
2、滴定:
(1)、用碱式滴定管(或移液管)取一定体积(如25.00mL)待测液于锥形瓶中,滴入2~3滴指示剂
(2)、用左手握活塞旋转开关,右手不断旋转振荡锥形瓶,眼睛注视锥形瓶中溶液的颜色变化,半分钟内不褪色,记下刻度
终点描述:滴入最后一滴标准溶液,锥形瓶溶液颜色由 色变为 色,半分钟内不复原
4.误差分析
C(待)× V(待) = C(标) × V(标)
所有误差归纳为对V(标)的影响,V(标)偏大则结果偏大,V(标)偏小则结果偏小 5、滴定突跃
当接近滴定终点(pH=7)时,很少量(0.05 mL,约一滴)的碱或酸就会引起溶液pH突变(如右图所示)
六、三大守恒
1.电荷守恒:
⑴电荷守恒:电解质溶液中所有阳离子所带有的正电荷数与所有的阴离子所带的负电荷数相等.
⑵电荷守恒式的书写:
如Na2CO3溶液中由于存在下列电离和水解关系:
Na2CO3=2Na++CO32-
H2O H++OH-
CO32-+H2OHCO3-+OH-
H2O+HCO3-H2CO3+OH-
所以溶液中所有的阳离子有Na+、H+,阴离子有CO32-、HCO3-、OH-,根据电荷守恒有:c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)
又如CH3COONa溶液中由于存在下列电离和水解关系:
CH3COONa=CH3COO-+Na+
CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-
H2O H++OH-
所以溶液中所有的阳离子为Na+、H+,所有的阴离子为CH3COO-、OH-,因此电荷守恒式为:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
技巧:任何溶液有H+ 和OH- ,阴离子逐级加H原子如无论K3PO4溶液、 K2HPO4 溶液 还是KH2PO4溶液三个溶液的阴离子PO43-开始,加一个H为HPO42- ,加2个H为H2PO4-
2.物料守恒:(找除H O 元素外的元素原子的个数比例关系)
⑴定义:指某微粒的原始浓度等于它在溶液中各种存在形式的微粒浓度之和
⑵物料守恒式的书写:
如:Na2CO3溶液中由于存在下列电离和水解关系:
Na2CO3=2Na++CO32-,
CO32-+H2OHCO3-+OH-,
H2O+HCO3-H2CO3+OH-,
由于c(Na+)=2c(CO32-)原始,而CO32-由于水解在溶液中存在的形式为CO32-、HCO3-、H2CO3,所以其物料守恒式为:c(Na+)=2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3)
又如:CH3COONa溶液中由于存在下列电离和水解关系:
CH3COONa=CH3COO-+Na+,
CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-,
由于c(Na+)=c(CH3COO-)原始,而由于水解在溶液中的存在形式为CH3COOH、CH3COO-,所以其物料守恒式为:c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)。
再如:K2S溶液中其物料守恒式为: c (K+)=2c (S2―)+2c (HS―)+2c (H2S)
技巧:一般选取1个作为基准,先乘分数定为1准确率高,如浓度之比3:2的K2CO3与KHCO3溶液混合的物料守恒书写:共有7个K,5个C , 可以写为:
1/7 C(K+)= 1/5 [C(H2CO3) +C(HCO3-) + C(CO32-)]
3.质子守恒:一般用理解二,原理:得H+ = 失H+
理解一:质子守恒即水电离的氢离子和氢氧根离子的浓度相等。
如在Na2CO3溶液中:本来由水电离出的c(H+)与c(OH-)相等,而水电离出的c(H+)氢离子“兵分三路”:H+、HCO3-、H2CO3,每个H2CO3分子中含有两个氢原子,故所谓质子守恒为:
c(OH-)= c(H+)+ c(HCO3-)+2 c(H2CO3)
理解二:上述关系也可由碳酸钠溶液中的电荷守恒式和物料守恒式合并,将与H+无关的Na+消掉即得:
电荷守恒: c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-) ①
物料守恒: c(Na+)=2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3) ②
①+②得:c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)
理解三:此关系式还可以按下列方法进行分析
由于指定溶液中氢原子的物质的量为定值,所以无论溶液中结合氢离子还是失去氢离子,但氢原子总数始终为定值,也就是说电解质溶液中分子或离子得到或失去质子(H+)的物质的量应相等。可以用图示放分析如下:
由得失氢离子守恒可得:c(OH-)=c(H3O+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3) ,即:c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)
又如:在K2S溶液中,水电离出的H+分别以H+、HS―、H2S形式存在,而水电离出的OH―完全以OH―形式存在,故有c (OH―)=c (H+)+c (HS―)+2c (H2S)
应用技巧:等式中出现分子优先看是不是物料守恒(简单点),然后考虑质子守恒
弱电解质的电离和水解很微弱的,理解为1000个电离、水解1个)
1、KHA(H2A为弱酸)
KHA = K+ + HA- H2O H+ + OH- 电离: HA- H+ + A2-
水解: HA-+ H2O H2A + OH-
两种情况:电离>水解,先排电离离子
C( K+ )>C( HA-) >C( H+) > C(A2)- >C( OH-) >C( H2A) 溶液显酸性,实例:NaHSO3 NaH2PO4
水解大于电离,先排水解离子
C( K+) >C( HA-)>C( OH-) >C( H2A )> C(H+) >C( A2-) 溶液显碱性,实例:NaHCO3 Na2HPO4 NaHC2O4 NaHS
2、NH4Cl 或CH3COONa类
C(Cl- ) >C( NH4+ )>C( H+ )>C (OH- )
NH3·H2O 与NH4Cl 或 CH3COOH与 CH3COONa 按物质的量之比1:1混合的题目(除题中告诉除外) 一般为电离大于水解 如NH3·H2O NH4Cl 排为
C(NH4+ ) > C(Cl- ) >C( OH- )>C( H+ )
PH=3的HCl与PH=11的NH3·H2O等体积混合(两溶液的H+与OH-浓度相等,刚好反应,NH3.H2O为弱碱大量未电离,反应后继续电离,从而NH4+多于Cl-)
C(NH4+ ) >C( Cl- ) > C(OH- )>C( H+ )
八、溶解平衡
(一)沉淀的溶解平衡
1.溶解度与溶解性的关系
(难溶)
(微溶)
(能溶)
(易溶)
0
0.01
1
10
S / g
20℃时,电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系:
2.溶解平衡:在一定条件下,当难溶电解质溶解和生成速率相等时,得到难溶电解质的饱和溶液,即达到溶解平衡
溶解平衡状态判断:a、溶液中各离子浓度保持不变 b、v(溶解)= v(沉淀)
3.溶度积常数:
(1)定义:一定温度下难溶强电解质的饱和溶液中各组分离子浓度幂的乘积为一常数AmBn(s) mAn+(aq) + nDm-(aq) Ksp = cm(An+)·cn(Bm-)
KSP反映了难溶电解质在水中的溶解能力
同种类型物质,KSP数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强。如由Ksp数值可知溶解能力:AgCl>AgBr>AgI>Ag2S,Cu(OH)2<Mg(OH)2
不同类型的物质,Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。如:
AgCl (s)Ag+(aq)+Cl―(aq),Ksp=1.8×10―10,
Mg(OH)2 (s)Mg2+(aq)+2OH―(aq),Ksp=5.6×10―12
比较难溶物质,比的是饱和溶液中溶质的物质的量浓度(或溶解度),如AgCl的物质的量浓度约为1.3×10―5 ml·L―1,Mg(OH)2的物质的量浓度约为1.2×10―4 ml·L―1,故对于AgCl (s),Mg(OH)2 (s)较易溶解
(2)KSP只与温度有关,温度不变,KSP不变
(3)利用浓度积(Qc表示算法与KSP一样)和溶度积判断沉淀生成、溶解
①Qc<KSP :溶液不饱和,无沉淀析出,需加入该难溶电解质直至饱和
②Qc=KSP :溶液达到饱和,沉淀与溶解处于平衡状态
③Qc>KSP :溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡
四大平衡的比较
电解质溶液的图像分析与解题思路
1、电解质溶液中的三大平衡分析判断
2、强酸(碱)和弱酸(碱)稀释图像
(1)同体积、相同浓度的盐酸、醋酸
(2)相同体积、相同pH的盐酸、醋酸
(3)pH与稀释倍数的线性关系
3、 酸碱滴定图像
(1).强酸与强碱滴定过程中pH曲线(以0.100 0 ml·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 ml·L-1盐酸为例)
(2).多组反应图像
①强碱滴定一元强酸、一元弱酸
②强酸滴定一元强碱、一元弱碱
3、 电离/水解平衡图像
(1)、分布系数图及分析
分布曲线:指以pH为横坐标、分布系数(即组分的平衡浓度占总浓度的分数)为纵坐标的关系曲线
①一元弱酸的分布分数——以弱酸HA为例
②二元弱酸的分布分数——以弱酸H2A为例
③二元弱酸的分布分数——以弱酸H3A为例
5、对数图像
(1)对数图像的含义:将溶液中某一微粒的浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值[如]取常用对数,即lg c(A)或lg,与溶液中的pH或溶液的体积等关系作出的图像称为对数图像
(2)常考对数图像的类型
(3)图像中数据的含义
①若c(A)=1,则lg c(A)=0;若c(A)=c(B),则lg =0
②若c(A)>1,则lg c(A)取正值;且c(A)越大lg c(A)越大
若c(A)>c(B),则lg 取正值,且越大lg 越大
③若c(A)c(Ca2+),二者的离子积等于10-5
⑤Z点:c(COeq \\al(2-,3))Ksp(CuS)
(3).沉淀滴定曲线
沉淀滴定曲线是沉淀滴定过程中构成难溶电解质的离子浓度与滴定剂加入量之间的关系曲线,以向10 mL 0.1 ml·L-1 CuSO4溶液中滴加0.1 ml·L-1的K2S溶液为例,滴加过程中溶液中-lgc(Cu2+)与K2S溶液体积(V)的关系曲线如图:
①曲线上任一点都代表平衡点,c(Cu2+)·c(S2-)=Ksp,由b点恰好完全反应可知的c(Cu2+)=10-17.7,进而求出Ksp=10-17.7×10-17.7=10-35.4
②滴定终点时(b点)为饱和CuS溶液,c(Cu2+)=c(S2-)
③ 滴定终点以前线上点(如a点),代表c(Cu2+)>c(S2-)
滴定终点以后线上点(如c点),代表c(Cu2+)30ml
趁热过滤:防止物质遇冷析出 冰水洗涤:减少晶体损耗,降低溶解度
减压蒸发:降低蒸发温度,防止物质分解
物质分离:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
物质结构与性质
原子、分子结构与性质
一、掌握核外电子的排布
(1)清晰梳理能层、能级与其容纳的最多电子数之间的关系
(2)熟练核外电子排布遵循的原则
(3)电子排布图(轨道表示式)
核外电子排布图能直观地反映出原子的核外电子的自旋情况以及成对的电子对数和未成对电子数。
二、化学键(σ键和π键)与大π键的判断方法
1.共价键
①分类
②σ键和π键判断的一般规律
p轨道和p轨道形成π键的过程如图所示:
通过物质的结构式,可以快速有效地判断键的种类及数目,判断成键方式时,需掌握:
原子形成共价键,优先形成σ键,σ键可以单独形成,π键必须先有σ键才能形成。σ键形成过程中电子云重叠程度比π键大,更稳定,含有π键分子先断裂π键
③共价键键参数
2.大π键的简介
(1)ABn型分子或离子中m和n计算方法
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①m为原子个数:一般有几个原子,就是几个p轨道,如:SO2有3个原子形成π键,则m=3
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②n值计算
a.分析出参与形成离域π键每个原子形成几个σ键
b.形成σ键后,若只有一个成单电子,则该电子参与形成大π键,若没有成单电子,则最多有一对孤对电子参与形成大π键
(2)多个中心原子(AmBn)型分子或离子中m和n计算方法
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①m为原子个数:粒子有几个原子,就是几个p轨道,如:SO2有3个原子形成π键,则m=3
、 = 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②n值的计算
a.分析出参与形成离域π键的每个原子形成几个σ键
b.形成σ键后,若只有一个成单电子,则该电子参与形成大π键,若没有成单电子,则最多有一对孤对电子参与形成大π键
3.化学键对物质性质的影响
(1)对物理性质的影响
金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质硬度大、熔点高,就是因为其中的共价键很强,破坏时需消耗很多的能量
NaCl等部分离子化合物,有很强的离子键,故熔点也较高
(2)对化学性质的影响
N2分子中有很强共价键,N2很稳定,H2S、HI等分子中共价键较弱,受热时易分解
(3)物质熔化、溶解时化学键变化
离子化合物的溶解或熔化过程:离子化合物溶于水或熔化后均电离出自由移动的阴、阳离子,离子键被破坏
共价化合物的溶解过程:
①有些共价化合物溶于水后,能与水反应,其分子内共价键被破坏,如CO2和SO2等
②有些共价化合物溶于水后,与水分子作用形成水合离子,从而发生电离,形成阴、阳离子,其分子内的共价键被破坏,如HCl、H2SO4等
③有些共价化合物溶于水后,其分子内的共价键不被破坏,如蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)等
三、配合物与超分子的概念及应用
1.配位化合物
(1)概念:通常把金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物,简称配合物
(2)配合物的组成:如[Cu(NH3)4]SO4
a.配体(配位体):含有孤电子对的分子或离子,如NH3、H2O、CO、F-、Cl-、Br-、I-、SCN-、CN-、OH-等。当配体中有两原子有孤电子对时,电负性小的原子为配位原子,如CO作配体时C为配位原子
b.配位原子:配体中提供孤对电子的原子叫配位原子,如H2O中的O原子,NH3中的N原子
c.中心离子(或原子):一般是金属离子,特别是过渡金属离子,中心原子有空轨道,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+
d.配位数:直接同中心原子(或离子)配位的含有孤电子对的分子(或离子)的数目,中心原子(或离子)的配位数一般为2、4、6、8等。如:[Cu(NH3)4]2+的配位数为4,[Ag(NH3)2]+的配位数为2,[Fe(CN)6]4-中配位数为6
e.配离子:由中心原子(或离子)和配位体组成的离子叫做配离子,如[Cu(NH3)4]2+、[Ag(NH3)2]+
f.配合物在水溶液中电离成内界和外界两部分,
如2Cl-,而内界微粒很难电离,因此,配合物[C(NH3)5Cl]Cl2内界中的Cl-不能被Ag+沉淀,只有外界的Cl-才能与硝酸银溶液反应产生沉淀
(3)配合物中化学键的类型及共价键数目的判断
若配体为单核离子如Cl-等,可以不予计入,若为分子,需要用配体分子内的共价键数乘以该配体的个数,此外,还要加上中心原子与配体形成的配位键,这也是σ键。如:[Cu(NH3)4]SO4化学键的类型:离子键、共价键、配位键,共价键数(σ键)为3×4+4+4=20
(4)典型配合物
(5)其他特殊配合物
2.配合物的生成实验探究
配合物形成时性质的改变:
①溶解度的改变:一些难溶于水的金属化合物形成配合物后,易溶解,如AgCl→[Ag(NH3)2]+
②颜色的改变:当简单离子形成配合物时颜色会发生改变,如Fe(SCN)3的形成,利用此性质可检验铁离子的存在
③稳定性改变:形成配合物后,物质的稳定性增强
(1)CuSO4溶液eq \(―――→,\s\up7(少量氨水))Cu(OH)2(蓝色沉淀)eq \(―――→,\s\up7(足量氨水))[Cu(NH3)4]2+(深蓝色),其反应的离子方程式为
Cu2++2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+2NHeq \\al(+,4),
Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH-
(2)FeCl3溶液eq \(―――→,\s\up7(KSCN溶液))Fe(SCN)3(血红色),KSCN溶液检验Fe3+
(3)NaCl溶液eq \(―――→,\s\up7(AgNO3溶液))AgCl(白色沉淀)eq \(――→,\s\up7(氨水))[Ag(NH3)2]+,反应的离子方程式为
Cl-+Ag+===AgCl↓,
AgCl+2NH3===[Ag(NH3)2]++Cl-
3.超分子
(1)定义:由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。这里的分子也包含离子
(2)特点:超分子这种分子聚集体,有的是有限的,有的是无限伸展的
(3)应用
示例一:分离C60和C70
示例二:冠醚识别碱金属离子:冠醚与合适的碱金属离子形成超分子
(4)特征:超分子的两特征分别为分子识别和自组装
四、杂化方式与分子空间结构的判断方法
1.价层电子对互斥模型(VSEPR模型)
(1)用价层电子对互斥模型推测分子的空间结构
①价层电子对的计算
式中a为中心原子的价电子数,x为与中心原子结合的原子数,b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(H为1,其他原子为“8-该原子的价电子数”),对于阳离子来说a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数,对于阴离子来说a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数(绝对值)
如SOeq \\al(2-,4)的中心原子为S,a=6+2=8,b=2,x=4,中心原子上的孤电子对数=eq \f(1,2)×(8-4×2)=0,价层电子对数为4
②价层电子对互斥(VSEPR)模型与分子空间结构的关系
2.杂化轨道理论
(1)杂化轨道的类型
(3)杂化轨道与分子空间结构的关系
3.分子键角大小比较
(1)杂化类型不同:sp>sp2>sp3
(2)杂化类型相同
①孤电子对数越多,键角越小,如H2O7
盐酸滴定等浓度等体积的氢氧化钠、氨水的滴定曲线
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①曲线起点不同:强酸滴定强碱、弱碱的曲线,强碱起点高
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②突跃点变化范围不同:强酸与强碱反应的突跃点变化范围大于强酸与弱碱反应
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③室温下pH=7不一定是终点:强酸与强碱反应时,终点是pH=7;强酸与弱碱反应时,终点不是pH=7而是pHN—H…N
特征
有方向性和饱和性
分类
分子内氢键和分子间氢键
物质性质
分子间氢键使物质熔、沸点升高,分子内氢键使物质熔、沸点降低。如对羟基苯甲醛(形成分子间氢键)沸点高于邻羟基苯甲醛(形成分子内氢键)
范德华力
氢键
共价键
作用粒子
分子
氢原子与氟、氮或氧原子
(分子内,分子间)
原子
强度比较
共价键>氢键>范德华力
影响其强度的因素
①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大
②组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大
对于A—H…B,A、B的电负性越大,B原子的半径越小,作用力越大
成键原子半径越小,键长越短,键能越大,共价键越牢固
对物质性质的影响
①影响物质的熔、沸点和溶解度等物理性质
②组成和结构相似的物质,随相对分子质量的增大,物质熔、沸点升高,如熔、沸点:F2二氯乙酸>氯乙酸
Cl3C—极性>Cl2HC—极性>ClH2C—极性,极性越强,羧基中羟基的极性就越大,就越易电离出氢离子
甲酸>乙酸>丙酸
烃基是推电子基团,烃基越长推电子效应越大,使羧基中羟基的极性越小,羧酸酸性越弱
羧酸
pKa
丙酸(C2H5COOH)
4.88
乙酸(CH3COOH)
4.76
甲酸(HCOOH)
3.75
氯乙酸(CH2ClCOOH)
2.86
二氯乙酸(CHCl2COOH)
1.29
三氯乙酸(CCl3COOH)
0.65
三氟乙酸(CF3COOH)
0.23
三棱柱
六棱柱
平面型
石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形,其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有,每个六边形占eq \f(1,3)
S=2r×eq \r(3)r=2eq \r(3)r2
h=eq \f(2\r(6),3)r
V(球)=2×eq \f(4,3)πr3
V(晶胞)=S×2h=2eq \r(3)r2×2×eq \f(2\r(6),3)r=8eq \r(2)r3
空间利用率=eq \f(V(球),V(晶胞))×100%
=eq \f(2×\f(4,3)πr3,8\r(2)r3)×100%≈74%
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(①A周围有4个B,B周围有12个A,②A周围有2个C,C周围有6个A,③B周围有6个D,D周围有2个B,④B周围有8个C,C周围有8个B,⑤C周围有12个D,D周围有4个C,⑥A周围有4个D,D周围有4个A))
①煤的干馏:将煤隔绝空气加强热使之分解的过程,也叫煤的焦化
产品 主要成分 用途
焦炉气 H2 CH4 CH2=CH2 CO 气体燃料、化工原料
粗氨水 NH3 铵盐 化肥 炸药
苯 甲苯 二甲苯 染料 医药 农药
粗苯 苯 甲苯 二甲苯 合成材料
酚类 萘 染料 医药 农药 合成材
沥青 筑路材料、制碳素电极
焦炭 冶金合成氨造气 电石燃料
②煤的气化:将煤转化为可燃气体 C + H2O(气) CO + H2
③煤的夜化:直接:煤与氢气作用生成液体燃料
间接:先转化为CO H2再在催化剂作用下合成 甲醇等液体燃料
2.天然气;主要成分CH4 ,一种清洁的化石燃料
主要作用:合成氨和生成甲醇 CH4 + H2O CO + 3H2
可燃冰:甲烷水合物,甲烷和水组成固体混合物 CH4·nH2O,新型清洁能源,大量释放后诱发地质灾害,加重温室效应
天然气、沼气、煤矿坑气:CH4 水煤气:CO H2
煤气:CO H2 CH4 液化石油气:C3H8
生成水煤气: C + H2O(气) CO + H2
3.石油:多重碳氢化合物组成的混合物
常压分馏:C4以下:液化石油气(上升的石油蒸气)
C5---C11:汽油 汽油发动机燃料
C11---C16 :煤油 飞机煤油炉燃料
C15----C18 :柴油 柴油发动机燃
减压蒸馏(C20以上重油) : 柴油、沥青(铺路)
燃料油:船、火力发电厂燃料
裂化:多得汽油(提高汽油产量):将相对分子质量大的断裂成相对分子质量小的烃
裂解:深度裂化(温度更高)主要得乙烯、丙烯等短链烃
催化重整:制得如苯、甲苯等环状烃
4.以煤、石油、天燃气作原料合成材料:塑料、橡胶(聚异戊二烯,使酸性高锰酸钾褪色)、纤维
通过加聚反应制取塑料:塑料降解速率慢
聚乙烯:包装材料、食品口袋
聚丙烯:汽车保险杠
聚氯乙烯:电话卡基体、农用薄膜
聚苯乙烯:包装材料
通过缩聚反应得到高分子化合物反应,会产生小分子,产物可降解
涤纶:
乳酸同时含有羟基和羧基,可发生缩聚反应,反应的方程式为
环境保护与绿色化学
绿色化学的核心:利用化学原理从源头减少消除工业生产对环境的污染
绿色化学的核原则:最理想的原子经济即反应物原子完全转化为最终产物,原子利用率100%
三废:废水、废气、废渣
气:
监测大气中的污染物:SO2 CO O3 氮氧化物 可吸收颗粒物 PM2.5
来源于化石燃料燃烧、工业生产产生废气及颗粒物
危害人体呼吸道、植物生长,解决办法:改变能源结构
水:
工业废水、农业废水、生活废水随意排放:含氮磷废水造成水化(江河湖泊)、赤潮(海边)
危害:水生动植物死亡、水质恶臭 解决办法:废水处理达标后排放
渣:
化学污染:重金属、农药等,物理污染:矿山工厂固体废弃物
对废渣等固体废弃物的处理兼有减少环境污染、资源回收利用的目的
三大环境问题
温室气体:
CO2 CH4 气候变暖 减少化石燃料燃烧,植树造林
酸雨:
SO2 NO NO2 危害植物生长,破坏建筑
解决办法:煤脱硫(加碳酸钙) 用氨水吸收SO2 汽车尾气处理:2CO + 2NO = 2CO2 + N2
臭氧空洞:皮肤癌、夜盲症、植物生长缓慢 解决:减少氟利昂使用
探索生活材料
一、合金(混合物,但有固定熔沸点)
1.合金:两种、两种以上金属(或与非金属)熔合,具有金属特性
2.物理性质:
合金比纯金属硬度大。原因:合金内加入了其他元素或大或小的原子,改变了金属原子有规则的层状排列,使原子层之间的相对滑动变得困难
合金的熔点低于成分金属
3.常见合金
(1)铁合金
(2)铝合金
(3)铜合金——青铜,黄铜
青铜是我国最早的合金,含铜、锡、铅,制造机械零件;黄铜含有锌及少量的锡、铅、铝等,制造船舶机械零件
二、金属的腐蚀与防护
1.金属腐蚀(分为化学和电化学腐蚀,主要为电化学腐蚀)本质:金属原子(M)失去电子生成金属阳离子: M-ne-==Mn+
2.钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀。
铁锈(Fe2O3·nH2O)生成过程:吸氧腐蚀,发生的化学反应:
正极:O2+2H2O+4e-=4OH- 负极:2Fe-4e-=2Fe2+ Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·H2O+2H2O
4.金属防护
(1)改变金属内部结构,耐腐蚀能力增强。如Cr、Ni金属加进钢里制成不锈钢。
(2)金属表面覆盖一层保护层,隔断金属与外界物质接触。如油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀(Zn、Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜)金属。
(3)电化学保护(将电子通向保护对象,保护对象充满电子)
①牺牲阳极的阴极保护法:轮船外壳贴锌块,并及时更换
②外加电源的阴极保护法:水坝的船闸(船闸直接电源负极)
三、玻璃、陶瓷和水泥
1.玻璃
原料: 纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)和石英(SiO2)
原理:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑
成分:Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2
2.陶瓷
原料:黏土 性质:抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型
3.水泥
原料:黏土 、石灰石、石膏(调节水泥硬化速度)
成分:硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)等。
性质:①水硬性;②吸水性
4.玻璃和陶瓷的新发展
(1)光导纤维
光导纤维简称光纤,是一种能高质量传导光的玻璃纤维。特点:传导光的能力非常强,信息量大,抗干扰性能好。不发生电辐射,防窃听,不怕腐蚀,铺设方便等
(2)高温结构陶瓷
①氧化铝陶瓷:又称人造刚玉,熔点高、硬度高。用于作坩埚、高温炉管、球磨机、高压钠灯的灯管等
②氮化硅陶瓷③碳化硅陶瓷等
四、塑料、纤维和橡胶
1.合成材料
(1)塑料
①塑料:合成树脂
②树脂:是指还没有跟各种添加剂混合的高聚物
③分类:
a:热塑性塑料—线型,受热软化,可反复塑制
b:热固性塑料—体型,加工成型后不受热熔化
(2)纤维
常见纤维种类、性能
(3)橡胶
①天然橡胶::聚异戊二烯
②合成橡胶:以异戊二烯为单体合成橡胶—异戊橡胶。另外有丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等是通用橡胶。特种橡胶有耐热和耐酸碱的氟橡胶、耐高温和耐严寒的硅橡胶等
③硫化橡胶:用硫与橡胶分子作用,使线性橡胶分子间通过硫桥交联起来,形成体型网状结构
2.复合材料
复合材料是一种材料为基体,另一种材料为增强体组合而成的材料,复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。玻璃钢就是玻璃纤维和合成树脂组成的复合材料
附录一:生活化学知识点
1、化学环境术语
环境污染
3、能源
(1)新能源:太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能、核能和生物质能
(2)常规能源(煤、石油和天然气)综合利用
4、化学常见材料
5、化学与医药健康
6、常见无机物性质与用途或注意事项
7、生产生活中的化学物质
过氧化钠——可用于呼吸面具和潜水艇里作氧气的来源
碳酸钠——用于制造玻璃、造纸、纺织。热的纯碱溶液洗去油污
BaSO4——不溶于水,不与胃酸反应,医疗上用作“钡餐”,用于肠胃照影
乙二醇——用作内燃机的抗冻剂等。丙三醇(甘油)——用于制化妆品
K2FeO4——是强氧化剂,还原产物铁离子水解生成氢氧化铁胶体,作新型净水剂
地沟油——禁止食用,但可以用来制肥皂和生物柴油
氮气N2——①焊接金属的保护气 ②填充灯泡 ③保存粮食作物 ④冷冻剂
氨气NH3——①制硝酸、铵盐的主要原料 ②用于有机合成 ③制冷剂
干冰、AgI晶体 ——人工降雨剂
AgBr——照相感光剂
NaHCO3、Al(OH)3——治疗胃酸过多
白磷——制高纯度磷酸、燃烧弹
红磷——制安全火柴、农药等
石膏——制模型、水泥硬化调节剂、制豆腐过程中用它使蛋白质凝聚盐析(胶体聚沉原理)
氧化铝——高级耐火材料(如制耐火坩埚、耐火管、耐高温的实验仪器,红宝石蓝宝石的主要成分
消毒杀菌:
氯气(自来水消毒,现在开始用新的消毒剂如ClO2、O3等);
漂白液、漂白粉(用于漂白棉麻、纸张,又可用于游泳池及环境消毒);
高锰酸钾(稀溶液用于皮肤消毒);
酒精(75%,用于皮肤消毒,酒精浓度过大会在细胞壁上形成一层膜,故消毒杀菌时酒精浓度不宜过大);
碘酒(用于皮肤消毒);
苯酚(粗品用于环境消毒、制洗涤剂,软膏用于皮肤消毒);
甲醛(福尔马林,用于环境消毒和浸制动物标本)。
H2O2——氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱氯剂、 火箭燃料等
O3——漂白剂、脱色剂、消毒杀菌剂、自来水消毒剂、地球保护伞
有机玻璃——又名“亚克力材质”主要成分为聚甲基丙烯酸甲酯
Fe3O4——黑色晶体,有磁性,俗称磁性氧化铁
Fe2O3——红棕色粉末,俗称铁红,常用作红色颜料。赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是高炉炼铁原料
硫(俗称硫黄)——常用作制黑火药(硫、硝酸钾、木炭按物质的量1:2:3混合)
常用的食品和药品的干燥剂有:硅胶、生石灰、氯化钙等
14C用于测定文物的年代,2H、3H用于制造氢弹, 放射性同位素用于育种和治疗恶性肿瘤
CH4——天燃气的主要成分
乙烯——果实催熟剂、植物生长调节剂。
乙炔——氧炔焰(切割、焊接金属)
明矾KAl(SO4)2∙12H2O——澄清剂、净化剂
硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,不燃不爆,可用作耐火材料;是一种无机黏合剂,盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃
SO2——①漂白剂 ②杀菌消毒③可用作葡萄酒的食品添加剂
活性炭——具有吸附性,可用于除异味
乙烯——①制塑料、合成纤维、有机溶剂等 ②植物生长调节剂(果实催熟)
HF——雕刻玻璃(4HF+SiO2=SiF4+2H2O)
ClO2——具有较强的氧化性,可用于自来水的杀菌消毒
液化石油气(小饭店用的灌装气)是以丙烷、丁烷为主要成分的碳氢化合物
水煤气:CO和H2
石油裂解气:以乙烯、丙烯、甲烷为主
焦炉气:以H2、CH4、CO为主
(30)聚四氟乙烯—— 用于厨具表面涂层
甘油(丙三醇)——护肤保湿剂
8、传统文化
(1)凡石灰经火焚炼里的“石灰”指的是CaCO3
(2)煤饼烧蛎房成灰(蛎房即牡蛎壳),这种灰称为蜃,蜃的主要成分为CaO
3)矾是含结晶水的硫酸盐
(4)鸡屎矾不入药用,惟堪镀作,以合熟铜中鸡屎矾是指碱式硫酸铜或碱式碳酸铜
(5)曾青涂铁,铁赤如铜,其中曾青是可溶性铜盐
(6)治气痢巴石丸,取白矾一大斤,以炭火净地烧令汁尽,则其色如雪,谓之巴石,巴石化学成分为KAl(SO4)2•12H2O
(7)青矾描述为:本来绿色,新出窟未见风者,正如琉璃……,烧之赤色……,青矾主要成分为FeSO4•7H2O
(8)石碱:采蒿蓼之属,晒干烧灰,以水淋汁,久则凝淀如石,浣衣发面,亦去垢发面。石碱是指K2CO3
(9)“冬月灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣”中碱是K2CO3
(10)古代染坊常用某种“碱剂”来精炼丝绸,这种“碱剂”是草木灰
(11)药物名“鼻冲水”条目下写道:“贮以玻璃瓶,紧塞其口,勿使泄气,则药力不减,气甚辛烈,触人脑,非有病不可嗅……,虚弱者忌之。鼻冲水指的是氨水
(12)“刀创水”条目:“治金创,以此水涂伤口,即敛合如故。”碘酒具有杀菌消毒的作用,这里的“刀创水”指的是碘酒
(13)药物名“强水”条目:“性最烈,能蚀五金……其水甚强,五金八石皆能穿第,惟玻璃可盛。“强水”是指硝酸
(14)有硇水者,剪银塊投之,则旋而为水。其中的“硇水”指硝酸
(15)“以火烧之,紫青烟起,乃真硝石也”“硝石”指KNO3
(16)黑火药(爆竹):由硫黄(燃烧后生成SO2,不生成SO3)、硝石(KNO3)、木炭三种物质混合制成
(17“古人以剂钢为刃,柔铁为茎干,不尔则多断折”的“剂钢”是指铁的合金
(18)“近朱者赤,近墨者黑。”“朱”语意为红色,指的是朱砂,主要成分为硫化汞(HgS)
(19)“丹砂烧之成水银,积变又还成”,丹砂是红色硫化汞(HgS)
(20)“水银……熔化还复为丹”里的“丹”是HgO
(21)“凿开混沌得乌金……不辞辛苦出山林”其中“乌金”的主要成分是煤炭
(22)《汉书》中“高奴县有洧水可燃”,“洧水”指是石油
(23)“世间丝、麻、裘、褐皆具素质……”的“裘”主要成分是蛋白质
(24)“试玉要烧三日满,辨材须待七年期”里的“玉”即玉石,主要成分是硅酸盐,熔点较高
(25)“天地万物皆以六十四种元质配合而成,如金银铜铁养轻淡炭等皆是元质,皆由微渺而造”,微渺即现代之原子、元质即现代之元素、养、轻、淡即氧、氢、氮三种元素
9、传统文化中涉及变化的判断
(1)“莫道雪融便无迹,雪融成水水成冰”,描述冰融化、水结冰情景,物理变化
(2)“落红不是无情物,化作春泥更护花”,作物氮、磷、钾及微量元素等植物营养元素可循环利用的事实
(3)“凡造竹纸……用上好石灰化汁涂浆”,造纸利用了石灰Ca(OH)2碱性
(4)“曾青(硫酸铜)涂铁,铁赤如铜”,是铁与铜离子置换反应
(5)“熬胆矾(CuSO4•5H2O)铁釜,久之亦化为铜”,涉及的反应类型为置换反应或氧化还原反应
(6)“石胆化铁则为铜”的石胆是硫酸铜,该方法开创了人类文明史上湿法冶金(铜)的先河
(7)“凡研消不以铁碾入石臼,相激火生,祸不可测”说明KNO3研磨能易分解
(8)“绿矾形似朴消(Na2SO4·10H2O)而绿色,取此物置于铁板上,聚炭,封之囊袋,吹令火炽,其矾即沸,流出,色赤如融金汁者是真也”里的“绿矾”是FeSO4•7H2O,描述了绿矾受热分解的现象
(9)青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,屠呦呦对青蒿素的提取属于物理变化中的溶解
(10)《茶疏》:“治壶、投茶、出浴、淋壶、烫杯、酾茶、品茶……”。涉及操作方法是溶解
(11)《山海经》记述:“……令丘之山。无草木,多灰。”这些都说的是天然气泄露到地面后,发生燃烧现象
(12)“火上浇油”、“滴水石穿”主要是化学变化
(13)古诗词“千锤万凿出深山”主要是物理变化;“烈火焚烧若等闲”,该过程涉及化学变化——碳酸钙的分解
(14)胡粉[主要成分为2PbCO3•Pb(OH)2].黄丹滓为密陀僧。黄丹主要成分为Pb3O4,密陀僧主要成分为PbO。胡粉中铅的化合价为+2价,黄丹(Pb3O4)中铅的化合价有+2价和+4价两种化合价
10、传统文化中涉及“物质分离”的判断
(1)“取砒之法,将生砒就置火上,以器覆之,令砒烟上飞着覆器,遂凝结,累然下垂如乳,尖长者为胜,平短者次之。”涉及的操作方法是升华
(2)砒霜(As2O3) 的制取:凡烧砒,下鞠(注:在地上挖砌) 土窑,纳石其上,上砌曲突(注:烟筒),以铁釜倒悬覆突口。其下灼炭举火。其烟气从曲突内熏贴釜上。”文中涉及的操作为升华
(3)“皮硝”的提取方法:“煎炼入盆,凝结在下,粗朴者为朴硝,在上有芒者为芒硝,有牙者为马牙硝。”该过程叙述了结晶法提纯芒硝的方法
(4)“海水盐”有如下描述:“凡煎盐锅古谓之牢盆……其下列灶燃薪,多者十二三眼,少者七八眼,共煎此盘……火燃釜底,滚沸延及成盐。”文中叙述了从海水中提取海盐的操作过程,包括加热蒸发、结晶等基本操作
(5)“硝石,所在山泽,冬月地上有霜,扫取以水淋汁后,乃煎炼而成”涉及物质的溶解、蒸发、结晶
(6)“……(KNO3)所在山泽,冬月地上有霜,扫取以水淋汁后,乃煎炼而成”,“煎炼”涉及蒸发结晶操作
(7)“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁”操作中“渍”表示浸取
(8)“凡暑月身热昏沉,未明症候,恐是出丹。用生白扁豆数粒食之。如不知腥味,则以生白扁豆、水泡湿,研汁一小杯,调水一盏服之。即愈。”涉及操作方法是浸取
(9)“自元时始创其法,用浓酒和糟入甑,蒸令气上……其清如水,味极浓烈,盖酒露也。”叙述了“蒸馏”技术在古代酿酒工艺中的应用
(10)烧酒:自元时创其法,用浓酒和糟入甑,蒸令气上……其清如水,味极浓烈,盖酒露也。这里所用的法是蒸馏
(11)烧酒制造工艺,“凡酸坏之酒,皆可蒸烧”,“以烧酒复烧二次……价值数倍也”。涉及的操作方法是蒸馏
(12)区分硝石(KNO3)和朴消(Na2SO4)的方法:“以火烧之,紫青烟起,乃真硝石也”,利用 了钾元素的焰色反应
11.我国对化学作出巨大贡献的科学家和事件
(1)科学家:
①屠呦呦用乙醚提取出具有高效抗疟作用的青蒿素,2015年获诺贝尔生理学或医学奖,2019年获共和国勋章
②侯德榜发明侯氏制碱法
③张青莲在相对原子质量的测定中作出重大贡献
(2)近现代的成就:
①结晶牛胰岛素:中国科学家首次人工合成具有生物活性的蛋白质
②中国科学家成功将CO2转化为淀粉或葡萄糖
(3)我国古代的发明:
①陶瓷:主要成分是硅酸盐,典型的绝缘材料
②黑火药(爆竹):由硫黄(燃烧后生成SO2,不生成SO3)、硝石(KNO3)、木炭三种物质混合制成。
③造纸术:原材料的主要成分是纤维素
④指南针:原理与化学无关,磁性氧化铁(Fe3O4)属于特殊物质
附录二NA题型技巧:(1ml=NA)
1、22.4L/ml应用条件:气体和标准状况缺一不可
注意:在标准状况下 HF液体 SO3固体 有机物中只有碳原子数⋜4的烃、HCHO、CH3CI是气体
2、16克O2和O3含有氧原子:1ml
14克乙烯和 丙烯或其他烯烃含有C-H数目:按最简式CH2计算即1mlCH2有2mlC-H
46克NO2和N2O4含有NO2为1ml或2ml O
3、可逆反应: 2NO2 N2O4 如2mlNO与1mlO2反生成分子物质的量小于2ml
N2 + 3H2 2NH3 ΔH = -92kJ/ml
1mlN2与3mlH2反应生成NH3小于2ml,放出的热小于92kJ
H2 + I2 2HI 2SO2 + O2 2SO3 PCl3 + Cl2 2PCl5
弱电解质电离及水解、乙酸与乙醇的酯化反应
4、反应过程中变稀不再反应
MnO2 + 4HCl (浓) 2MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
如1mlMnO2 与足量浓HCl 反应生成Cl2 1ml;4ml浓HCl 与足量MnO2 反应生成Cl2 小于1ml
Cu+2H2SO4(浓) CuSO4 + SO2↑ + 2H2O 浓H2SO4反应过程变稀液不与铜反应
5、氧化还原电子转移计算:注意反应前后化合价变化和具体的物质的量如过量
1ml Cl2参加反应转移电子可能为1ml(与NaOH)或2ml(与Cu)
1ml H2O2反应转移电子可能为1ml(分解)或2ml(与KMnO4)
1ml HNO3与还原性物质反应可能为1ml(浓HNO3)或3ml(稀HNO3)
1mlCl2与H2O反应转移电子1ml
1mlCl2溶于水转移电子数远远小于1ml(Cl2溶于水只有小部分与水反应)
Na2O2与CO2或H2O反应转移电子关系 Na2O2→CO2→H2O→1/2O2→1个电子
6、分子或离子中质子 电子 中子计算 弄清质量数 电子 中子 质子之间的关系
如14C质量数14 电子6 中子8 质子6
H 1个质子1个电子 D 1个质子1个中子1个电子 T 1个质子1个电子2个中子
如m克T2O2中含有(m/38)×20 NA中子
7、溶液中离子数目有关NA计算:
必须知道溶液体积和 浓度,无体积无法计算
确定离子是否水解
计算H O 元素考虑溶液中水含 H O
举例:2ml/L FeCl3溶液中含 FeCl3小于2NA(错误,无体积)
含1ml/LNH4+ 的NH4NO3溶液中含 大于NO3- 大于NA(错误无体积,若体积1L正确NH4+水解)
2L1ml/LAlCl3溶液中含Al3+为2NA(错误,Al3+水解)
2L1ml/LNH4NO3溶液含O为6NA(错误,水中含O)
100克质量分数为46%C2H5OH溶液中含O为NA(错误,水中含O)
9、晶体中有关NA
NaHSO4固体和熔融态 HSO4- 整体不拆 水溶液中拆成 H+ 和 SO42-
硅和金刚石:1个Si(或C) → 2个Si一Si键(或C一C键)
SiO2:1个SiO2→4个Si一O
石墨:一个六元环→2个C→3个C一C键
9、有机物中化学键的确定:先确定结构式,在确定极性键、非极性键、σ键、π键;
1个双键含1个σ键和1个π键,一个三键含1个σ键和2个π键
如:60克CH3COOH含C一C: 1NA C一H: 3NAσ键: 6NA π键: 1NA
烷烃CnH2n+2中含C一C键(n-1)个C一H键(2n+2)个
10、配位化合物中化学键如:Cu(NH3)42+ 含有σ键16个(Cu2+与NH3之间配位键属于σ键)
1mlAlCl3形成Al(OH)3胶体胶粒小于1ml(2到3个Al(OH)3个构成一个胶粒)
附录三 化学工艺流程综合题
一、化工流程中条件控制的思考角度
1.常考化工术语
2.原料预处理的六种常用方法
3.常见的操作及目的
二、工艺流程中的分离、提纯、除杂方法及答题要领
1.物质分离的6种常用方法
2.操作或措施
3.目的或原因
三、工艺流程中的方程式书写
(1)明确一些特殊物质中元素的化合价
(2)氧化还原反应方程式书写
①常见氧化剂及其还原产物
②常见还原剂及其氧化产物
四、工艺流程中条件的控制及作用
1.温度、浓度、压强的控制
2.pH的控制
3.体系环境氛围及其它条件的控制
五、工艺流程中的物质确定及方程式书写方法
1.循环物质的确定
2.副产品的判断
化工流程中的有关计算
物质的质量分数(或纯度)=eq \f(该物质的质量,混合物的总质量)×100%
物质的质量分数(或纯度)=eq \f(该物质的质量,混合物的总质量)×100%
成物的产率=eq \f(产物实际产量,理论产量)×100%。其中理论产量是根据方程式计算出的数值
Ksp数值计算某一离子浓度,若该离子浓度小于10-5 ml·L-1,则该离子沉淀完全
七、化工生产中的重要金属元素
1.锌及其重要化合物
(1)Zn的性质与Al相似,与强酸、强碱均反应生成H2
(2)ZnO、Zn(OH)2与Al2O3、Al(OH)3均为两性化合物。ZnO或Zn(OH)2与酸反应生成Zn2+,与强碱反应生成ZnO22−。
2.钴、镍及其氧化物
(1)常温下,钴、镍在空气中能稳定存在,加热条件下可生成CO、NiO
(2)CO溶于酸溶液,不溶于水、乙醇、氨水,在空气中焙烧至390~890 ℃时生成四氧化三钴。NiO溶于酸和氨水,不溶于水。
(3)C(OH)2在空气中缓慢地被氧化为棕褐色的C(OH)3;Ni(OH)2在空气中较稳定,可采用氧化性较强的Br2将其氧化。
(4)C3+、Ni3+在酸性溶液中有强氧化性,易被还原,如C(OH)3、Ni(OH)3在盐酸中被还原,2C(OH)3+6HCl2CCl2+Cl2↑+6H2O,2Ni(OH)3+6HCl2NiCl2+Cl2↑+6H2O;在Na2SO3溶液中、酸性条件下被还原,2C(OH)3+SO32−+4H+2C2++SO42−+5H2O,2Ni(OH)3+SO32−+4H+2Ni2++SO42−+5H2O
3.钒及其化合物的性质
(1)V:常温下不活泼,不能与非氧化性酸及碱作用,但能溶于氢氟酸、硝酸和王水
(2)V2O5两性氧化物,但以酸性为主,V2O5+6NaOH2Na3VO4+3H2O;1750 ℃发生分解反应2V2O52V2O4+O2↑;微溶于水,易形成稳定的胶体;有较强的氧化性,相关反应的化学方程式为V2O5+6HCl(浓)2VOCl2+Cl2↑+3H2O
(3)VO2+、VO2+在酸性介质中,VO2+具有强氧化性
VO2++Fe2++2H+VO2++Fe3++H2O,2VO2++H2C2O4+2H+2VO2++2CO2↑+2H2O
4.铬及其化合物的性质
(1)Cr:加热时,与O2反应生成Cr2O3
(2)Cr2O3:两性氧化物,Cr2O3+6H+2Cr3++3H2O;Cr2O3+2OH-2CrO2-+H2O
(3)Cr(OH)3:两性氢氧化物,Cr(OH)3+3H+Cr3++3H2O;Cr(OH)3+OH-CrO2-+2H2O
(4)CrO42−与Cr2O72−:①可相互转化,2CrO42−(黄色)+2H+Cr2O72−(橙色)+H2O;②强氧化性,如5H++Cr2O72−+3HSO3-2Cr3++3SO42−+4H2O,2Na2CrO4+16HCl2CrCl3+4NaCl+3Cl2↑+8H2O
5.钛及其化合物的性质
(1)Ti:常温下与酸不反应,但可与HF反应(Ti+6HFH2TiF6+2H2↑),也可与热的浓盐酸反应[2Ti+6HCl(浓)2TiCl3+3H2↑]
(2)TiO2:不溶于水和稀酸,可溶解在HF溶液及热的浓硫酸中;可与Cl2发生反应TiO2+2Cl2TiCl4+O2;与碱溶液缓慢反应TiO2+2NaOHNa2TiO3+H2O;在高温下与Cl2、C发生反应TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO
(3)TiCl4:暴露在空气中会冒出白烟,TiCl4+3H2OH2TiO3↓+4HCl;Mg作还原剂时可制备金属钛,2Mg+TiCl42MgCl2+Ti
生铁
钢
含碳量
2%~4.3%
0.3%~2%
硅、锰含量
较多
较少
硫、磷含量
少量
几乎不含
性质
硬度大、性脆,可铸不可锻
有良好的延展性,可铸可锻
分类
炼钢生铁 铸造生铁 球墨铸铁
碳素钢 合金钢
用途
制造机座、管道
制造机械和交通工具
成分
性能
铝合金(硬铝)
向Al中加入少量的合金元素如:Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素
抗腐蚀能力强,强度高,密度较小,如:高压锅是由铝合金制造的
类型
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
条件
水膜呈弱酸性或中性
水膜呈酸性
正极反应
O2+2H2O+4e-=4OH-
2H++2e-=H2↑
负极反应
Fe-2e-=Fe2+
Fe-2e-=Fe2+
总反应式
4Fe+3O2+6H2O==4Fe(OH)3
Fe+2H+=Fe2++H2↑
常见纤维
化学组成
主要性能
天然纤维
棉纤维
纤维素
吸水性好,易干,穿着舒适,不起静电,不耐磨
蚕丝
蛋白质
吸水性好,手感柔和,有光泽,不起静电,不起球
羊毛
蛋白质
弹性强,隔热性、保暖性好;水洗后收缩,易起球
化学纤维
人造纤维
纤维素
吸水性好,穿着舒适,不起静电,不耐洗;不耐穿
合成纤维
各种线性有机高分子
强度高,耐磨,不易染色;吸湿性、透气性差
碳中和
二氧化碳的排放总量和减少总量相等
绿色化学
核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染,包括原料绿色化、化学反应绿色化、产物绿色化
原子经济利用率
指目标产物占反应物总量的百分比。即原子利用率=eq \f(目标产物的质量,生成物的总质量)×100%
按绿色化学的原则,最理想的原子经济就是反应物中的原子全部转化为期望的最终产物,即原子利用率为100%
绿色食品
指无污染、无公害、安全且有营养价值的卫生食品
污染名称
主要污染物及形成原理
PM2.5
PM2.5指大气中直径小于或等于2.5微米颗粒物,也称可入肺颗粒物。PM2.5粒径小,富含大量有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远
雾霾
雾霾是雾和霾,硫氧化物、氮氧化物和可吸入颗粒物是雾霾主要组成,燃煤和汽车尾气是雾霾天气产生重要原因
光化学烟雾
氮氧化物(NOx)和碳氢化合物
臭氧空洞
氟氯代烷
水体污染
化肥、农药过度使用,工业 三废和生活污水排放营养物质(N、P等)
赤潮:海水红藻、褐藻,引起海潮呈赤色的现象,造成海水严重缺氧
水华:淡水藻类疯长、繁殖,水质恶化,造成鱼类及其他生物大量死亡
温室效应
煤、石油、天然气化石燃料使用,排到大气中CO2、CH4增加,使地表温度上升
酸雨
pH小于5.6大气降水,二氧化硫和氮氧化物引起
白色污染
各种塑料垃圾污染,难降解,会破坏土壤结构
重金属污染
重金属:密度大于4.5 g·cm-3的金属,如钡、铜、银、铬、镉、镍、铅、铊、锡、汞等。重金属化合物(以及少数重金属单质)对环境污染称为重金属污染
厄尔尼诺
全球温室效应逐渐增强,形成强烈热带风暴以及引起大陆气候变化无常的现象
一次污染物
污染源直接排入环境,称为一次污染或原发性污染
二次污染物
由一次污染物转化而成的新污染物,也称继发性污染
石油分馏
物理变化,得到石油气、汽油、煤油、柴油、重油
石油裂化
获得更多轻质油:汽油
石油裂解
获得短链气态烃,乙烯、丙烯
煤干馏
隔绝空气加强热,得到焦炉气、煤焦油、焦炭
煤的气化
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
煤的液化
煤转化为液体燃料CO+2H2===CH3OH
材料
组成或性质
天然纤维
棉、麻
纤维素,只含C、H、O
蚕丝、羊毛
蛋白质
橡胶
异戊二烯聚合物
塑料
合成树脂。热塑性塑料:聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯;热固性塑料,如:酚醛树脂
人造纤维
天然纤维(木材、甘蔗渣)经过化学加工处理后得到的产品
合成纤维
以石油、煤、天然气和农副产品作原料加工制得单体,单体经聚合反应制成的高分子化合物,如六大纶
合金材料
合金是由两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的具有金属特性的物质,合金熔点低于成分金属,硬度变大
硅材料
硅:半导体,光导纤维:二氧化硅
传统无机非金属材料
玻璃
普通玻璃原料:纯碱、石灰石和石英,成分Na2SiO3。CaSiO3。4SiO2
水泥
水泥原料:石灰石和黏土,成分:硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙
陶瓷
人类应用最早硅酸盐材料,原料:黏土
新型无机非金属材料
高温结构陶瓷(Si₃N₄、Al₂O₃、BN)、碳化硼陶瓷、光纤碳纤维、石墨烯、碳纳米管碳纤维(含碳量约90%,混合物)、碳化硅(SiC,金刚砂)
糖类
单糖:葡萄糖 (C6H12O6 )、果糖 (C6H12O6 )
二糖(C12H22O11):蔗糖、麦芽糖、乳糖
多糖:淀粉(C6H10O5)n 、纤维素(C6H10O5)n
油脂
皂化反应、油脂硬化
蛋白质
盐析、变性、颜色反应、水解
食品添加剂
食品干燥剂:CaCl2、硅胶、活性氧化铝、纤维干燥剂
食品添加剂:抗氧化剂、防腐剂、增味剂、营养强化剂
常见的净水剂或消毒剂
净水剂:铁盐、铝盐(明矾)、木炭
消毒剂:铜盐、高铁酸钠、次氯酸钠、臭氧
漂白剂:氯气、漂白粉(实质是 HClO)、SO2、Na2O2、H2O2、O3
抗酸药
NaHCO3、CaCO3、MgCO3、Al(OH)3、Mg(OH)2,胃酸中和剂
钡餐
BaSO4:胃部透视,钡餐
性质
用途或注意事项
硅半导体性能(硅是半导体材料)
作太阳能电池板
二氧化硅导光能力强,有硬度和柔韧度
作光导纤维
4HF+SiO2===2H2O+SiF4↑
用氢氟酸刻蚀玻璃
2C+SiO2eq \(=====,\s\up11(高温),\s\d4(电炉))Si+2CO↑
碳还原二氧化硅制备粗硅
碘酸钾常温稳定
食盐加碘
氮气化学性质稳定
作保护气
浓氨水具有挥发性和还原性
用浓氨水检验输送氯气管道是否漏气
草木灰和硫酸铵反应生成氨气
草木灰和硫酸铵不能混合施用
二氧化硫还原性
二氧化硫可用作制作葡萄酒的食品添加剂
氦气化学性质稳定、密度小
用于填充飞艇、气球
钠具有强还原性
用于冶炼钛、锆、铌金属
NaHCO3受热分解生成CO2,能与酸反应
用作焙制糕点膨松剂、胃酸中和剂
Na2CO3水解使溶液显碱性
热的纯碱溶液洗去油污
Na2O2与H2O、CO2反应均生成O2
作供氧剂
肥皂水显碱性
肥皂水作蚊虫叮咬处的清洗剂
水玻璃不燃不爆
作防火材料
硅酸钠的水溶液是一种无机黏合剂
盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞
锂密度小、比能量大
作电池负极材料
Al具有良好延展性和抗腐蚀性
铝箔包装物品
铝有还原性,能发生铝热反应
焊接铁轨、冶炼难熔金属
MgO、Al2O3熔点很高
耐火材料
小苏打与硫酸铝溶液发生相互促进的水解反应
泡沫灭火器
Al(OH)3有弱碱性
中和胃酸
镁铝合金密度小、强度大
高铁车厢材料
Fe粉具有还原性
防止食品氧化变质
Fe2O3是红棕色粉末
红色颜料
Cu+2FeCl3===2FeCl2+CuCl2
FeCl3溶液腐蚀Cu刻制印刷电路板
CuSO4使蛋白质变性
误服CuSO4溶液,喝牛奶、蛋清或豆浆解毒
BaSO4难溶于水,不与胃酸反应
医疗作钡餐透视
研磨、
雾化
将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化,增大反应物接触面积,以增大反应速率或使反应更充分
煅烧
固体在高温下分解或改变结构,使杂质在高温下氧化、分解等。如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿
灼烧
除去可燃性杂质或使原料初步转化,如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质
浸取
向固体中加入适当溶剂或溶液,使其中可溶性的物质溶解,包括水浸、酸浸、碱浸、醇浸等
浸出率
固体溶解后,溶液中离子占该元素总含量的百分率
酸浸
在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的过程
水浸
与水接触反应或溶解
过滤
固体与液体的分离
滴定
定量测定,可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定
蒸发
结晶
蒸发溶剂,使溶液由不饱和变为饱和,继续蒸发,过剩的溶质就会呈晶体析出
蒸发
浓缩
蒸发除去部分溶剂,提高溶液的浓度
水洗
用水洗去可溶性杂质,类似的还有酸洗、醇洗等
酸作用
溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等
碱作用
去油污,去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅,调节pH,促进水解
方法
目的
研磨、雾化
减小固体的颗粒度或将液体雾化,增大反应物的接触面积,加快反应速率或使反应更加充分
水浸
与水接触反应或溶解
酸浸
与酸接触反应或溶解,使可溶性离子进入溶液,不溶物通过过滤除去
碱浸
除去油污,溶解酸性氧化物、铝及其氧化物
灼烧
除去可燃性杂质或使原料初步转化,如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质
煅烧
改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质在高温下氧化、分解,如煅烧高岭土
常见的操作
目的
加氧化剂
氧化某物质,生成目标产物或除去某些离子
判断能否加其他物质
要考虑是否引入杂质(或影响产物的纯度)等
分离、提纯
利用过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏、重结晶等常规操作从溶液中得到晶体
提高原子利用率
绿色化学(减少对环境的污染、物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用)
在空气中或其他气体中进行的反应或操作
要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应;或能否达到隔绝空气、防氧化、防变质、防分解、防水解、防潮解等目的
看目的
选方法
分离难溶物质和易溶物,根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法
过滤(热滤或抽滤)
利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提纯分离物质,如用CCl4或苯萃取溴水中的溴
萃取和分液
提纯溶解度随温度变化不大的溶质,如NaCl
蒸发结晶
提纯溶解度随温度变化较大的溶质,易水解的溶质或结晶水合物。如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等
冷却结晶
分离沸点不同且互溶的液体混合物,如分离乙醇和甘油
蒸馏与分馏
利用气体易液化的特点分离气体,如合成氨工业采用冷却法分离氨气与N2、H2
冷却法
操作或措施
答题模板
从溶液中得到晶体的操作
蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤(包括水洗、冰水洗、热水洗、乙醇洗等)→干燥
蒸发结晶的操作
将溶液转移到蒸发皿中加热,并用玻璃棒不断搅拌,待有大量晶体出现时停止加热,利用余热蒸干剩余水分
证明沉淀完全的操作
静置,取上层清液,加入××试剂(沉淀剂),若没有沉淀生成,说明沉淀完全
洗涤沉淀的操作
沿玻璃棒向漏斗(过滤器)中的沉淀上加蒸馏水至没过沉淀,静置使水自然流干,重复操作数次
目的或原因
答题模板
沉淀水洗目的
除去××(可溶于水)杂质
沉淀用乙醇洗涤目的
a.减小固体的溶解度;b.除去固体表面吸附的杂质;c.乙醇挥发带走水分,使固体快速干燥
冷凝回流的作用及目的
防止××蒸气逸出脱离反应体系,提高××物质的转化率
控制溶液pH目的
防止××离子水解;防止××离子沉淀;确保××离子沉淀完全;防止××溶解等;促进/抑制××气体吸收/逸出
加过量A试剂原因
使B物质反应完全(或提高B物质的转化率)等
温度不高于××℃原因
温度过高××物质分解(如H2O2、NH3·H2O、浓硝酸、NH4HCO3等)或××物质挥发(如浓硝酸、浓盐酸)或××物质氧化(如Na2SO3等)或促进××物质水解(如AlCl3、FeCl3等)
减压蒸馏(减压蒸发)原因
减小压强,使液体沸点降低,防止××物质受热分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)
蒸发、反应时气体氛围
抑制××离子的水解(如加热蒸发AlCl3溶液时需在HCl气流中进行;加热MgCl2·6H2O 得MgCl2时需在HCl气流中进行等)
配制某溶液前先煮沸的原因
除去溶解在水中的氧气,防止××物质被氧化
反应容器中和大气相通的玻璃管作用
指示容器中压强大小,避免反应容器中压强过大
CuFeS2:Cu为+2,Fe为+2,S为-2
K2FeO4:Fe为+6
FePO4:Fe为+3
LiFePO4:Fe为+2
Li2NH、LiNH2、AlN:N为-3
N2H4:N为-2
Na2S2O3:S为+2
S2Oeq \\al(2-,8):S为+6
VOeq \\al(+,2):V为+5
C2Oeq \\al(2-,4):C为+3
HCN:C为+2;N为-3
CuH:Cu为+1,H为-1
BHeq \\al(-,4):B为+3、H为-1
FeOeq \\al(n-,4):Fe为+(8-n)
Si3N4:Si为+4,N为-3
MnO(OH):Mn为+3
CrOeq \\al(2-,4):Cr为+6
氧化剂
Cl2(X2)
O2
Fe3+
酸性KMnO4
MnO2
还原产物
Cl-(X-)
H2O/O2-/ OH-
Fe2+
Mn2+
Mn2+
氧化剂
ClOeq \\al(-,3)
浓H2SO4
HNO3
H2O2(H+)
PbO2
还原产物
Cl-
SO2
NO2(浓)、NO(稀)
H2O
Pb2+
氧化剂
酸性K2Cr2O7
HClO
FeOeq \\al(2-,4)(H+)
NaBiO3
—
还原产物
Cr3+
Cl-
Fe3+
Bi3+
—
还原剂
金属单质
Fe2+
H2S/S2-
SO2/SOeq \\al(2-,3)
氧化产物
金属离子
Fe3+
S、SO2
SO3、SOeq \\al(2-,4)
还原剂
HI/I-
NH3
N2H4
CO
氧化产物
I2
N2、NO
N2
CO2
术语
作用
温度的控制
升温
①加快反应速率或溶解速率
②促进平衡向吸热方向移动
③除去热不稳定杂质,如NaHCO3 、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4Cl等物质
④使沸点相对较低的原料气化
降温
①防止某物质在高温时会溶解(或分解)
②使化学平衡向着题目要求的方向移动(放热方向)
③使某个沸点较高的产物液化,使其与其他物质分离
④降低晶体的溶解度,减少损失.
控温(用水浴或油浴控温)
①防止某种物质温度过高时会分解或挥发
②为了使某物质达到沸点挥发出来
③使催化剂的活性达到最好
④防止副反应的发生
⑤降温或减压可以减少能源成本,降低对设备的要求,达到绿色化学的要求
⑥如果题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息,则要根据它们的溶解度随温度升高而改变的情况,寻找合适的结晶分离方法 ( 蒸发结晶或浓缩结晶)
浓度、压强的控制
增大反应物浓度 、 加压
①可加快反应速率 。对气体分子数减少的反应,加压使平衡向生成物方向移动。但压强太大,动力消耗更多,设备要求更高,成本增加,故必须综合考虑
②加压一般是提高气体反应物浓度措施 ,在气体和固体、液体反应体系中并不适宜
③生产中常使廉价易得的原料适当过量,以提高另一原料的利用率
减压蒸馏
减小压强,降低液体的沸点,防止(如浓HNO3、NH3.H2O、H2O2、NH4HCO3等)物质分解
术语
功能
控制溶液的PH
(1)目的:调节pH值实质上是利用沉淀溶解平衡把某些离子转化成沉淀
(2)原则:不管是调高还是调低,原则都是加过量的除杂剂而不引进新杂质
①如果要得到滤液,可加固体沉淀剂消耗H+或OH—,如除去含Cu2+溶液中混有的Fe3+,可通过加入CuO、Cu(OH)2、Cu(OH)2CO3
②要得到滤渣,则需加入碱性溶液,如氨水或氢氧化钠溶液。调低PH值的原则与调高PH的原则相同
术语
功能
酸性、碱性或某种环境氛围
(1)蒸发或结晶时,加入相应的酸或碱,以抑制某些盐的水解
(2)需要在酸性气流中干燥FeCl3、AlCl3 、MgCl2等含水晶体,以防止水解。如MgCl2溶液里结晶析出是氯化镁结晶水合物,电解熔化氯化镁才能制得金属镁,要去除氯化镁晶体中结晶水要在氯化氢气流中加热,否则煅烧所得的最后固体不是MgCl2,而是熔点更高的MgO, 具有相似情况的还有FeCl3 、AlCl3
(3)营造还原性氛围:加热煮沸酸液后再冷却,其目的是排除酸溶液中氧气,如用废铁制备绿矾晶体,需要把硫酸加热煮沸后再加入
(4)营造氧化性氛围:加入氧化剂进行氧化,加绿色氧化剂 H2O2 将 Fe2+ 氧化转化为Fe3+
附录四 常考物理性质
一、物质颜色
1、有色气体:F2(淡黄绿色)、Cl2(黄绿色)、Br2(g)(红棕色)、I2(g)(紫红色)、NO2(红棕色)、O3(淡蓝色),其余均为无色气体
2.有色物质
(1)红:Fe2O3(红棕色)、Fe(OH)3、Fe(SCN)3、Cu2O(砖红色)、Cu、红磷、品红、液溴、[酚酞遇碱变红、石蕊遇酸变红、二氧化硫品红溶液加热变红];苯酚在空气中被氧化成粉红色
(2)黄:硫(淡黄色)、Na2O2(淡黄色)、AgBr(淡黄色)、AgI(黄色)、Ag3PO4(黄色)、Ag2CO3(黄色)、Fe3+(aq)、碘水、K2CrO4;[钠的焰色反应、蛋白质遇浓硝酸变黄];淡黄色溶液:浓HNO3(混有NO2)、浓HCl (混有Fe3+)、硝基苯(溶有NO2)
(3)蓝:Cu(OH)2;Cu2+(aq)、CuSO4·5H2O、[Cu(NH3)4]2+(aq);[石蕊遇碱变蓝、氨气遇湿红色石蕊试纸变蓝、淀粉遇碘变蓝]
(4)绿:Fe2+(aq)、FeSO4·7H2O、氯气、CuCl2(aq) 、Cu2(OH)2CO3
(5)紫:KMnO4溶液、紫色石蕊溶液、碘的CCl4溶液;[苯酚遇FeCl3溶液显紫色];紫黑色固体:KMnO4、I2;
(6)黑:Fe3O4、MnO2、CuO、C、FeS、CuS、PbS石墨、铁粉
(7)橙:K2Cr2O7、浓溴水、溴的CCl4溶液
(8)棕:NO2、浓碘水
(9)白色:MgO、P2O5、CaO、 NaOH、Ca(OH)2、KClO3、KCl、Na2CO3、NaCl、无水CuSO4;铁、镁为银白色(汞为银白色液态);苯酚与溴水反应生成白色沉淀
(10)溶液的颜色:凡含Cu2+的溶液呈蓝色;凡含Fe2+的溶液呈浅绿色;凡含Fe3+的溶液呈棕黄色,MnO4-溶液为紫红色,其余溶液一般无色。Cr2O72-: 橙色 CrO42- :黄色 Cr3+:蓝色
(11)不溶于酸(稀盐酸稀硫酸)白色沉淀:BaSO4 、AgCl
(12)不溶于水的白色沉淀 CaCO3 (溶于酸)、BaCO3(溶于酸)、Al(OH)3、 Mg(OH)2 等
(13)Fe(OH)2沉淀在空气中的现象:白色→(迅速)灰绿色→(最终)红褐色
(14)pH试纸:干燥时呈黄色;中性时呈淡绿色;酸性时呈红色,酸性越强,红色越深;碱性时呈蓝色,碱性越强,蓝色越深
(15)红色石蕊试纸:红色变蓝色(用于检验碱性物质,如NH3、NaOH溶液 、Na2S溶液)
(16)蓝色石蕊试纸:蓝色变红色(用于检验酸性物质,如CO2、SO2、H2SO4溶液 、NH4Cl溶液)
(17)淀粉试纸:白色变蓝色(用于检验碘单质)
(18)淀粉KI试纸:白色变蓝(用于检验氧化性物质,如NO2、Cl2、Br2)
(19)指示剂变色范围:
石蕊:pH<5时呈红色;pH介于5~8时呈紫色;pH>8时呈蓝色
酚酞:pH<8.2时呈无色;pH介于8.2~10时呈粉红色;pH>10时呈红色
甲基橙: pH<3.1时呈红色;pH介于3.1~4.4时呈橙色;pH>4.4时呈黄色
甲基红: pH<4.4时呈红色;pH介于4.4~6.2时呈橙色;pH>6.2时呈黄色
二、物质气味
1.没有气味气体:H2,02,N2,C02,C0,稀有气体,甲烷,乙炔
2.有刺激性气味物质:HF、HCl、HBr、HI、NH3、SO2、NO2、F2、Cl2、Br2(g);HNO3(浓液),乙醛(液)
具有强烈刺激性气味气体和挥发物:C12,Br2,甲醛,冰醋酸;有刺激性气味产生的固体:碳酸氢铵NH4HCO3
3.稍有气味:C2H4
4.臭鸡蛋味:H2S
5.特殊气味:苯(液)甲苯(液)苯酚(液)石油(液)煤焦油(液)白磷
6.特殊香味(果香):乙醇(液)、低级酯(液)
7.特殊难闻气味:不纯的C2H2(混有H2S,PH3等)。
8.苦杏仁味:硝基苯
9.酸味:醋酸
10.涩味:NaOH、Na2CO3
11.甜味:蔗糖、葡萄糖、甘油
12.苦味:三硝基苯酚
13.有毒的物质:
(1)有毒的非金属单质:F2、Cl2、Br2、I2、白磷。
(2)常见的有毒气体化合物:CO、NO、NO2、SO2、H2S。
(3)能与血红蛋白结合的气体化合物:CO和NO。
(4)有毒的液体:CH3OH
(5)有毒的固体:NaNO2 CuSO4(可作杀菌剂 ,与熟石灰混合配成天蓝色的粘稠状物质——波尔多液)、KCN、As2O3(砒霜)
三、 物质的熔沸点、状态:
1.同族金属从上到下熔沸点减小,同族非金属从上到下熔沸点增大
2.同族非金属元素的氢化物熔沸点从上到下增大,含氢键的NH3、H2O、HF反常
3.常温下呈气态的有机物:碳原子数小于等于4的烃、一氯甲烷、甲醛
4.晶体熔沸点比较规律:原子晶体>离子晶体>分子晶体,金属晶体不一定
5.原子晶体熔化只破坏共价键,离子晶体熔化只破坏离子键,分子晶体熔化只破坏分子间作用力
6.常温下呈液态的单质有Br2、Hg;呈气态的单质有H2、O2、O3、N2、F2、Cl2;常温呈液态的无机化合物主要有H2O、H2O2、硫酸、硝酸
7.同类有机物一般碳原子数越大,熔沸点越高,支链越多,熔沸点越低。同分异构体之间:正>异>新,邻>间>对。
8.比较熔沸点注意常温下状态,固态>液态>气态。如:白磷>二硫化碳>干冰
9.易升华的物质:碘的单质、干冰、萘,还有红磷也能升华(隔绝空气情况下),但冷却后变成白磷,氯化铝也可;三氯化铁在100度左右即可升华
10.易液化的气体:NH3、Cl2,NH3可用作致冷剂
11.标准状况下为非气态的物质:H2O、HF、SO3、苯、CCl4、戊烷等
四、常考无机物的溶解性
1.常见气体溶解性由大到小:NH3(1:700)、HCl(1:500)、SO2(1:40)、H2S(1:2.6)、Cl2(1:2)、CO2(1:1)。极易溶于水在空气中易形成白雾的气体,能做喷泉实验的气体:NH3、HF、HCl、HBr、HI;能溶于水的气体:CO2、SO2、Cl2、Br2(g)、H2S、NO2。极易溶于水的气体尾气吸收时要用防倒吸装置
2.卤素单质在有机溶剂中比水中溶解度大
3.硫与白磷皆易溶于二硫化碳
4.硫酸盐三种不溶(钙银钡),氯化物一种不溶(银),碳酸盐只溶钾钠铵
5.固体溶解度大多数随温度升高而增大,少数受温度影响不大(如NaCl),极少数随温度升高而变小[如Ca(OH)2]。气体溶解度随温度升高而变小,随压强增大而变大
五、有机物的溶解性
1.难溶于水的有:各类烃、卤代烃、硝基化合物、酯、绝大多数高聚物、高级的(指分子中碳原子数目较多的,下同)醇、醛、羧酸等
2.易溶于水的有:低级的[一般指N(C)≤4]醇、醛(酮)、羧酸及盐、氨基酸及盐、单糖、二糖、氨基酸(它们都能与水形成氢键)、多羟基物质
3.具有特殊溶解性的:
①乙醇是很好溶剂,能溶解许多无机物,能溶解许多有机物,常用乙醇来溶解植物色素或其中药用成分,也常用乙醇作为反应的溶剂,使参加反应的有机物和无机物均能溶解,增大接触面积,提高反应速率。例如,在油脂的皂化反应中,加入乙醇既能溶解NaOH,又能溶解油脂,让它们在均相(同一溶剂的溶液)中充分接触,加快反应速率,提高反应限度
②苯酚:室温下,在水中的溶解度是9.3g(属可溶),易溶于乙醇等有机溶剂,当温度高于65℃时,能与水混溶,冷却后分层,上层为苯酚的水溶液,下层为水的苯酚溶液,振荡后形成乳浊液。苯酚易溶于碱溶液和纯碱溶液,这是因为生成了易溶性的钠盐
③乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中更加难溶,同时饱和碳酸钠溶液还能通过反应吸收挥发出的乙酸,溶解吸收挥发出的乙醇,便于闻到乙酸乙酯的香味
④有的淀粉、蛋白质可溶于水形成胶体。蛋白质在浓轻金属盐(包括铵盐)溶液中溶解度减小,会析出(即盐析,皂化反应中也有此操作)。但在稀轻金属盐(包括铵盐)溶液中,蛋白质的溶解度反而增大
⑤线型和部分支链型高聚物可溶于某些有机溶剂,而体型则难溶于有机溶剂。
⑥氢氧化铜悬浊液可溶于多羟基化合物的溶液中,如甘油、葡萄糖溶液等,形成绛蓝色溶液
六、常考物质的密度
1.同族元素单质一般密度从上到下增大,但K
相关学案
这是一份2026年高考化学一轮复习:有机化学知识点+题型总结 讲义,共134页。学案主要包含了依据碳骨架分类,依据官能团分类,官能团和基,烯烃的立体异构,炔烃的命名,炔烃同分异构体的找法,有机化学计算,简单有机化学易错点等内容,欢迎下载使用。
这是一份2026年高考化学常考必背知识点考点提纲汇编 讲义,共106页。学案主要包含了化学与生产生活等内容,欢迎下载使用。
这是一份2026年高考化学一轮复习:专题知识点清单 讲义,共106页。学案主要包含了典型元素及其化合物的转化关系,典型非金属单质的化学性质,典型非金属氧化物性质,典型金属氧化物性质,典型金属氢氧化物性质,物质的特殊转化关系,特征反应,铝及其化合物的“盲点”等内容,欢迎下载使用。
相关学案 更多
- 1.电子资料成功下载后不支持退换,如发现资料有内容错误问题请联系客服,如若属实,我们会补偿您的损失
- 2.压缩包下载后请先用软件解压,再使用对应软件打开;软件版本较低时请及时更新
- 3.资料下载成功后可在60天以内免费重复下载
免费领取教师福利 









