内容正文:
1.化学用语的规范使用
1.熟悉常考化学用语及其规范使用
高二化学期末复习
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(1)三种符号
①元素符号:Na、S、Cl等。
②离子符号:Mg2+、Cl-等。
③核素符号:C、N等。
(2)十种图示
①化学式:NaCl、SiO2等。
②分子式:CO2、H2O等。
③实验式(最简式):CH、CH2等。
④电子式:Na+[]2-Na+等。
⑤原子(离子)结构示意图:等。
⑥电子排布式:1s22s22p5等。
⑦轨道表示式:等。
⑧结构式:RO-R’等。
⑨结构简式:CH3CH2OH等。
⑩键线式:等。
(3)两种模型
①球棍模型:等。
②空间填充模型:等。
2.用电子式表示两类化学键的形成过程
共价键:不标出弯箭头及电子的转移,表示出共用电子对,如:H×+·——→H
离子键:用弯箭头表示电子转移,用中括号将接受电子的原子括起来并标上电荷数,如:
3.书写电子式需要注意的5个问题
(1)首先要判断是阴离子还是阳离子,是离子化合物还是共价化合物。
(2)不能漏写没有参与成键的电子对,如NH3的电子式不是HH 。
(3)不能错误合并离子,如Na2O2的电子式写成2Na+[]2-是错误的。
(4)不能混淆化学键的类别,如H2O2的电子式写成H+[]2-H+是错误的。
(5)离子(或根)带电荷,基团不显电性,如OH-的电子式为[H]-,—OH的电子式为·H。
2.阿伏加德罗常数的应用
一、NA应用常设陷阱
1.溶液体积未知:溶液的体积未知,溶质的物质的量无法计算,所以微粒数也无法计算。
2.标准状况下与非标准状况下的陷阱:气体若在非标准状况下,气体摩尔体积不能用22.4L·mol-1计算;标准状况下为非气体的物质:SO3、CH3OH、HF等
3.不能完全反应的陷阱:可逆反应进行不到底;一定量的浓盐酸(浓硫酸)与足量的MnO2(金属铜)不能反应完全。
4.弱电解质的电离、盐类水解:弱电解质仅部分电离;注意盐类水解引起的粒子数目变化
5.存在隐含反应:氯气与CH4反应、NO与O2反应、K2Cr2O7溶液等。
二、混合物中某粒子计算注意点
①因同位素而造成的摩尔质量不同的物质(如H2O、D2O组成的物质)需分别计算。
②对最简式相同的混合物,按最简式来计算(如乙烯、丙烯和环丁烷,它们的最简式都是CH2)。
③最简式不同的物质要分别计算。
三、键的数目注意点
①苯环中不含碳碳双键。
②1mol白磷(P4)中含有6NAP—P。
③1mol金刚石(晶体硅)中含有2NAC—C(Si—Si)。
④1molS8中含有8NAS—S。
⑤1molSiO2中含有4NASi—O。
⑥单键为σ键,双键中有一个σ键、一个π键,三键中有两个σ键、一个π键。
四、电子转移注意点
①注意特殊物质,如由过氧化钠、过氧化氢制取1mol氧气转移2mol电子。
②铁与单质硫、单质碘、非氧化性酸反应,1mol铁参与反应转移2mol电子。
③1mol铁与足量的氯气、稀硝酸反应,转移3mol电子。
3.氧化还原反应的概念、规律及应用
一、理清两条概念线索
还原剂(具有还原性)失去电子--→化合价升高(被氧化)--→发生氧化反应--→生成氧化产物
氧化剂(具有还原性)得到电子--→化合价降低(被还原)--→发生还有反应--→生成还有产物
二、氧化还原反应的规律
1.强弱律:氧化性:氧化剂>氧化产物。 还原性:还原剂>还原产物。
2.价态律:判断氧化还原反应的产物,同种元素不同价态之间发生反应“只靠拢,不交叉”。
3.先后律
⑴同时含有几种还原剂按还原性由强到弱依次反应。
⑵同时含有几种氧化剂按氧化性由强到弱依次反应。
4.守恒律:在氧化还原反应中,遵循原子守恒、得失电子守恒及电荷守恒。用于
(1)氧化还原反应方程式的配平。
(2)氧化还原反应的相关计算。
氧化剂:a mol 还原剂:b mol
列式: a×(x-y)=b×(n-m)
4.离子方程式的正误判断、离子共存、离子检验与推断
一、离子方程式正误判断
1.化学式拆写“四原则”:①易溶强电解质拆,弱电解质、难溶物不拆。②微溶物清拆,浊不拆。③单质、氧化物不拆④浓硫酸不拆,浓盐酸、浓硝酸拆。
2.反应产物“三分析”:①分析量不同时的产物;②分析是否漏掉同步反应;③分析变价元素的产物
3.方程式遵循“三守恒”①原子守恒②电荷守恒③得失电子守恒
4.步骤:①看原子、电荷、电子是否守恒; ②看各物质拆分是否正确;
③看 “=”“⇌”“↑”“↓” 等是否正确; ④看是否符合物质反应的客观事实;
⑤看是否漏掉离子反应; ⑥看反应物或产物的配比是否正确;
⑦看是否符合题设条件要求:“过量”、“少量”、“等物质的量”、“适量”、“任意量”以及滴加顺序对反应的影响。
二、离子不能共存常见类型
1.离子共存的常见类型
(1)能与H+大量共存的阴离子只有强酸阴离子(如:Cl-、SO、NO、I-、Br-等);H+与OH-、弱酸根、弱酸的酸式根不能大量共存。
(2)能与OH-大量共存的阳离子只有强碱阳离子(如:Na+、K+、Ba2+、Ca2+等);OH-与H+、弱碱的阳离子、弱酸的酸式根不能大量共存。
(3)结合成难溶、微溶物的阴阳离子不能共存。
(4)有强氧化性的离子与有强还原性的离子不能大量共存。
有强氧化性的离子: MnO(H+)、Fe3+、NO(H+)、ClO-、;有强还原性的离子:I-、Br-、S2-、SO、Fe2+。
SO和S2-在碱性条件下可以共存,但在酸性条件下则由于发生2S-+ SO+6H+=3S↓+3H2O
(5)因发生双水解反应而不共存
①Al3+和HCO、CO、HS-、S2-、AlO、ClO-等;
②Fe3+与CO、HCO、AlO、ClO-等;
③NH与SiO、AlO2-;
④AlO与Al3+ 、NH、Fe3+、HCO、HSO;
(6)因发生络合反应而不共存: Fe3+与SCN-
2.注意条件:
(1)无色透明溶液时注意:有颜色的离子Fe3+(棕黄色)、Fe2+(浅绿色)、Cu2+(蓝色)、MnO (紫红色)。
(2)水电离的c(H+)=1×10-13mol•L-1的溶液可能是酸性溶液,也可能是碱性溶液。
(3)与Al反应放出H2的溶液可能是酸性溶液,也可能是碱性溶液,若为酸性溶液不能有NO。
(4)使甲基橙(或石蕊溶液)变红的溶液
(5)使酚酞变红(或石蕊溶液变蓝)的溶液
(6)常温下=1×10-12的溶液
(7)特定物质的溶液:0.1mol•L-1FeCl3溶液 OH-、I-、Ag+、SCN-、S2-、SO、CO等不能大量存在。
3.常见阳离子的检验:
(1)K+:焰色试验→紫色火焰(必有透过蓝色钴玻璃)观察。 [必须有蓝色钴玻璃]
(2) NH产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。[必须有浓、加热]
(3) Fe2+:①K3[Fe(CN)6] (铁氰化钾)溶液→产生蓝色沉淀。
②先加KSCN溶液,再加氯水→先无明显变化,再变红色。
(4) Fe3+:KSCN溶液→溶液呈红色。
4.常见阴离子的检验
(1)SO:稀盐酸和BaCl2溶液→加盐酸无明显现象,加BaCl2溶液产生白色沉淀。[注意药品先后]
5.化学与STSE、化学与传统文化
1.化学与材料、科技
(1)金属及合金材料:镁铝合金、不锈钢、青铜、黄铜等
①铝合金具有强度大、密度小、耐腐蚀等优点;
②保护金属要使被保护的金属作原电池的正极或电解池的阴极。
(2)无机非金属材料:传统非金属材料[水泥、玻璃、陶瓷]
新型非金属材料[光导纤维、功能陶瓷、结构陶瓷、生物陶瓷等新型陶瓷材料]
(3)有机高分子材料
天然材料:棉花、羊毛、蚕丝、天然橡胶等。
合成材料:合成塑料:聚乙烯、聚氯乙烯等。
合成纤维:涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、尼龙66等 。
合成橡胶:丁苯橡胶、氯丁橡胶等。
(4)复合材料:复合材料比原单一材料有更优越的性能,如玻璃钢
2.化学与生活健康
(1)杀菌消毒、水的净化
①医用酒精中乙醇的体积分数为75%,能使蛋白质变性,常用于杀菌消毒。
②福尔马林是35%~40%的甲醛水溶液,能使蛋白质变性,常作为浸渍生物标本的溶液,但是不可用于食品保鲜。
③加热能使蛋白质变性,而杀菌消毒。
④高铁酸钾具有_强氧化性,可以用作自来水的消毒剂。
(2)物质的鉴别
①可以用灼烧区别蚕丝(或羊毛)和合成纤维。
②淀粉溶液遇碘单质显变蓝。
(3)性质和用途
①甘油具有吸湿性,可用作护肤保湿剂。
②油脂在碱性条件下水解为高级脂肪酸盐和甘油,可用于制肥皂。
③乙酸和乙醇发生酯化反应生成乙酸乙酯,烧菜时加入食醋和料酒可提香。
④阿司匹林显酸性,服用阿司匹林出现水杨酸反应时,用NaHCO3解毒。
⑤植物油中含有碳碳双键,可利用油脂的氢化制造人造奶油。
⑥聚四氟乙烯具有抗酸、抗碱、抗有机溶剂的特点,可用于不粘锅的表面涂层。
⑦聚乙烯性质稳定,无毒,可作食品包装袋;聚氯乙烯有毒,不能用作食品包装袋。
3.化学与环境保护
(1)绿色化学理念
核心:利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。
从环境观点看:强调从源头上消除污染(从一开始就避免污染物的产生)
从经济观点看:提倡合理利用资源和能源,降低生产成本(尽可能提高原子利用率)
原子经济性反应:反应物的原子全部转化为期望的最终产物,原子利用率为100%。[化合反应]
(2)常见的环境问题
温室效应:二氧化碳、甲烷等 白色污染:塑料制品
雾霾:PM2.5 光化学烟雾:氮氧化物(NOx)和碳氢化合物
酸雨(pH<5.6):二氧化硫和氮的氧化物 臭氧层空洞:氟氯代烷
重金属污染:铜、汞(Hg)、镉(Cd)、铬、铅等离子
赤潮、水华:含磷洗衣粉的大量使用,工、农业及城市生活污水的任意排放
室内污染:甲醛、苯、放射性元素氡等
4.传统文化涉及“物质”的判断
根据文言文信息分析物质的性质,判断是哪种物质。
(1)“有硇(náo)水者,剪银塊投之,则旋而为水”,其“硇水”指的是_______。[硝酸]
(2)药物“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”,这里的“鼻冲水”指的是_______。[氨水]
(3)《汉书》中“高奴县有洧水可燃”,这里的“洧水”指的是_______。[石油]
(4)《抱朴子内篇·黄白》中“曾青涂铁,铁赤如铜”,其“曾青”是_______。[硫酸铜]
(5)《本草纲目》中“冬月灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣”中的碱是_______。[碳酸钾]
(6)《天工开物》中“凡石灰,经火焚炼为用”里的“石灰”指的是_______。[氧化钙]
(7)《梦溪笔谈·器用》中“古人以剂钢为刃,柔铁为茎干,不尔则多断折”的“剂钢”是指______的合金。[铁和碳]
(8)《天工开物》中有如下描述:“世间丝、麻、裘、褐皆具素质……”文中的“裘”主要成分是_______。[动物毛皮]
(9)古籍中对“鍮石”有如下记载:“鍮石,自然铜之精也。今炉甘石(主要成分为碳酸锌)炼成者,假鍮也”。其“鍮石”指_______,“假鍮”指_______的合金。[]
5.传统文化涉及“变化”的判断
由古代文献记载的内容,联系化学反应,判断是否为化学变化、物理变化;判断化学反应的类型,如置换反应、氧化还原反应等。如“烈火焚烧若等闲”,该过程涉及化学变化——碳酸钙的分解。“熬胆矾(CuSO4·5H2O)铁釜,久之亦化为铜”,涉及的反应类型为_______反应。[置换反应]
6.古代化学技术
黑火药:S+2KNO3+3C==点燃K2S+N2↑+3CO2↑ 氧化剂:S、KNO3。
指南针:指南针由天然磁石制成,磁石的主要成分是Fe3O4,Fe3O4 具有磁性。
“烧酒”:“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” 这里所用的“法”是指蒸馏。
蒸发结晶:“……(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。
6.常见无机物的性质、转化及应用
1.常见杀菌剂、消毒剂、净水剂的性质及用途
①明矾、铁盐水解生成胶体,具有吸附性、作净水剂(混凝剂)。
②次氯酸钠(“84”消毒液)是含氯消毒剂,具有氧化性,可用于,杀菌消毒。
③二氧化氯具有较强的氧化性,可用于自来水的杀菌消毒。
④漂白粉(次氯酸盐)具有强氧化性 可作杀菌消毒剂,还可作漂白剂。
⑤K2FeO4是强氧化剂,还原产物铁离子水解生成氢氧化铁胶体,K2FeO4作新型净水剂。
2.常见干燥剂、还原剂与食品安全
①氮气的化学性质稳定,作食品保护气
②生石灰、无水氯化钙、硅胶能吸水,可作(食品)干燥剂
③P2O5能与水反应,可作干燥剂(不可用于食品)
④Fe、FeO具有还原性,食品的抗氧化剂
③SO2既可以杀菌又具有还原性,在葡萄酒中可以微量添加
3.生活、生产中物质的性质与用途
性质
用途
Al(OH)3有弱碱性
可用于治疗胃酸过多
NaHCO3受热分解生成CO2、能与酸反应
可用作焙制糕点的膨松剂、胃酸中和剂
明矾溶液显酸性
古代用明矾溶液清除铜镜表面的铜锈
肥皂水显碱性
作蚊虫叮咬处的清洗剂
Fe2O3是红棕色粉末
作红色颜料
浓氨水具有挥发性和还原性
用浓氨水检验输送氯气的管道是否漏气
铝有还原性,与氧化铁发生铝热反应
可用于焊接铁轨、冶炼难熔金属
Na2CO3水解使溶液显碱性
用热的纯碱溶液洗去油污
草木灰含碳酸钾,水解显碱性
铵态氮肥(如硫酸铵)不能和草木灰混合施用
厨余垃圾含N、P、K等元素
用厨余垃圾制肥料
硅是常用的半导体材料
可作太阳能电池板、电脑芯片
二氧化硅导光能力强
可作光导纤维
4HF+SiO2===2H2O+SiF4↑
用HF刻蚀玻璃
Al具有良好的延展性和抗腐蚀性
常用铝箔包装物品
MgO、Al2O3的熔点很高
作耐高温材料
镁铝合金质量轻、强度大
可用作高铁车厢材料
水玻璃(硅酸钠)不燃不爆
可用作耐火材料、防腐剂等
锂质量轻、比能量大
可用作电池负极材料
锌的活泼性大于铁
在海轮外壳上装若干锌块以减缓船体腐蚀
4.掌握元素单质及其化合物的“特征”转化
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(1)物质线型间的转化
①或
NaNa2ONa2O2NaOH CCOCO2H2CO3
S(或H2S)SO2SO3H2SO4N2(或NH3)NONO2HNO3
②ABC
a.若X为CO2:NaOHNa2CO3NaHCO3
b.若X为强酸,如HCl:NaAlO2Al(OH)3AlCl3 Na2CO3NaHCO3CO2
c.若X为强碱,如NaOH: AlCl3Al(OH)3NaAlO2
(2)物质不能一步反应进行的转化
①S―→SO3(×),应转化成SO2;②N2―→NO2(×),应转化成NO;③SiO2―→H2SiO3(×),需多步转化;
④Cl2―→FeCl2(×),需多步转化;⑤CuO(等金属氧化物)―→Cu(OH)2(×),需多步转化。
5.理清元素单质及其化合物的转化关系,熟练书写重要化学方程式
Ⅰ.活泼的金属———钠及其化合物
①2Na+O2Na2O2 ②2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
③2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 ④CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
⑤CO2+NaOH=NaHCO3 ⑥Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3
Ⅱ.两性金属———铝及其化合物
①2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ ②2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
③AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O ④NaAlO2+4HCl=NaCl+AlCl3+2H2O
⑤NaAlO2+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3 ⑥AlCl3+3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4Cl
Ⅲ.变价金属———铁及其化合物
①2Fe+3Cl22FeCl3 ②Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(或Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3)
③Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2 ④2FeCl2+Cl2=2FeCl3 ⑤4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
IV.变价金属———铜及其化合物 ①2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3
②Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2↑ ③CuO+H2Cu+H2O或CuO+COCu+CO2
V.“储能元素”———硅及其化合物
①SiO2+2CSi+2CO ②SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
③Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓ ④H2SiO3H2O+SiO2
VI.多变价态的非金属元素———氯及其化合物
①Cl2+SO2+2H2O=H2SO4+2HCl ②Cu+Cl2CuCl2
③Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O ④2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
⑤MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O ⑥2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑
VII.多变价态的非金属元素———硫及其化合物
①2SO2+O22SO3 ②Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
③C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O ④2Na2SO3+O2===2Na2SO4
VIII.多变价态的非金属元素———氮及其化合物
①Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O ②4NH3+5O24NO+6H2O
③3NO2+H2O===2HNO3+NO ④C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O
⑤Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
7.无机化工微流程分析
1.四线分析法
(1)试剂线:分清各步加入试剂的作用,一般是为了除去杂质或进行目标元素及其化合物间的转化等。
(2)操作线:分离杂质和产品需要进行的分离、提纯操作等。
(3)杂质线:分清各步去除杂质的种类,杂质的去除顺序、方法及条件等。
(4)产品线:工艺流程主线,关注目标元素及其化合物在各步发生的反应或进行分离、提纯的操作方法,实质是目标元素及其化合物的转化。
2.常考原料预处理阶段各操作的目的
研磨、粉碎等:增大反应物的接触面积,增大反应速率,提高原料转化率、利用率、浸取率
灼烧(煅烧、焙烧):除去有机物;使无机物分解为金属氧化物等,便于后续浸取、溶解
浸取:水浸:分离水溶性和非水溶性的物质
酸浸:溶解金属、金属氧化物、调节pH促进某离子的水解而转化为沉淀
碱浸:除去油污、溶解酸性氧化物、溶解铝及其化合物、调节pH等
8.元素“位—构—性”关系的分析应用
1.原子结构与元素的性质
物质的结构决定物质的性质,物质的性质反映物质的结构。原子越容易失去电子,元素的金属性就越强;原子越容易得电子,元素的非金属性就越强。元素性质的比较如表所示:
性质
同周期(自左而右)
同主族(自上而下)
电子层结构
层数相同
层数增大
失电子能力
逐渐减弱
逐渐增强
得电子能力
逐渐增强
逐渐减弱
金属性
逐渐减弱
逐渐增强
非金属性
逐渐增强
逐渐减弱
主要化合价
最高正价升高(O、F除外)
最高正价相同(O、F除外)
最高价氧化物对应水化物的酸、碱性
酸性增强:H2SiO3<H3PO4<H2SO4<HClO4
碱性减弱:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
酸性减弱:HNO3>H3PO4
碱性增强:LiOH<NaOH<KOH
气态氢化物的稳定性
增强:SiH4<PH3<H2S<HCl
减弱:HF>HCl>HBr>HI
原子半径
减小:Si>P>S>Cl
增大:F<Cl<Br<I
阳离子半径
减小:Na+>Mg2+>Al3+
增大:Li+<Na+<K+
阴离子半径
减小:P3->S2->Cl-
增大:F-<Cl-<Br-<I-
2.元素的推断
(1)根据元素(短周期)在周期表中的特殊位置推断
①周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)的元素:________。
②主族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)2倍的元素:________。
③主族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)3倍的元素:________。
④周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)2倍的元素:________。
⑤周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)3倍的元素:________。
⑥最高正价是最低负价绝对值3倍的元素:________。⑦最高正价不等于主族序数的元素:________。
⑧短周期中原子半径最小的元素:________。 ⑨短周期中原子半径最大的元素:________。
⑩W与X是同主族的短周期元素,X的原子序数是W的2倍,________。
⑪最高正价与最低负价代数和为6的元素:_____。 ⑫最高正价与最低负价代数和为4的元素:_____。
⑬最高正价与最低负价代数和为2的元素:_____。 ⑭最高正价与最低负价代数和为0的元素:_____。
(2)根据金属性、非金属性推断
①短周期中金属性最强的元素:______。②非金属性最强的元素:______。③常见的半导体材料:_______。
(3)根据含量推断
①空气中含量最多的元素:_____。②地壳中含量最多的元素:_____。③地壳中含量最多的金属元素:______。
(4)根据特殊性质推断
①既能与强酸反应又能与强碱反应的常见物质:________。
②形成化合物种类最多、其单质是硬度最大的物质的元素:________。
③气态氢化物溶于水显碱性的元素:________。
④密度最小的气体:________。
⑤气态氢化物能和它的氧化物在常温下反应生成该元素的单质的元素:________。
⑥气态氢化物和其最高价氧化物对应的水化物能反应生成离子化合物的元素:________。
⑦同主族并且能够形成离子化合物的元素:________。
⑧同周期的三种元素,最高价氧化物对应水化物两两之间反应生成盐和水:________。
3.微粒结构的特性
(1)熟记主族元素的价层电子排布式
IA:ns1 ⅡA:ns2 ⅢA:ns2np1 ⅣA:ns2np2 VA:ns2np3 ⅥA:ns2np4 ⅦA:ns2np5
(2)掌握第四周期副族元素的价层电子排布式
Sc:3d14s2 Ti:3d24s2 V:3d34s2 Cr:3d54s1 Mn:3d54s2 Fe:3d64s2 Co:3d74s2
Ni:3d84s2 Cu:3d104s1 Zn:3d104s2
4.认识含氧酸的结构
硫代硫酸(H2S2O3) H-OS-H 过二硫酸(H2S2O8) H-OO-OO-H
亚磷酸(H3PO3) H-OO-H 次磷酸(H3PO2) H-OH
9.物质结构与性质
1.原子(或离子)核外电子排布规律
(1)能量最低原理:在构建基态原子时,电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道,使整个原子的能量最低。
(2)泡利原理:每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋相反的电子。
(3)洪特规则:基态原子中,填入简并轨道的电子总是先单独分占,且自旋平行。
2.原子(或离子)核外电子排布表示方法
(1)电子排布式:Cr:1s22s22p63s23p63d54s1 (2) 简化电子排布式:Cu:[Ar]3d104s1
(3)价层电子排布式:Fe:3d64s2 (4) 轨道表示式(电子排布图):
注意元素原子电子排布式、简化电子排布式、价电子排布式的区别与联系。如Ga的电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s24p1;简化电子排布式:[Ar]3d104s24p1;价层电子排布式:4s24p1。
3.特殊原子的核外电子排布式
(1)Cr的核外电子排布
因3d5为半充满状态,比较稳定,故需要将4s轨道的一个电子调整到3d轨道,得到该原子的电子排布式:1s22s22p63s23p63d54s1。
(2)Cu的核外电子排布
因3d10为全充满状态,比较稳定,故需要将4s轨道的一个电子调整到3d轨道,得到该原子的电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s1。
4.原子核外电子排布的周期性
随着原子序数的增加,主族元素原子的最外层电子排布呈现周期性的变化:每隔一定数目的元素,主族元素原子的最外层电子排布重复出现从____到____的周期性变化(第一周期除外)。[ns1 ns2np6]
5.元素第一电离能的周期性变化
(1)每个周期的第一种元素(氢和碱金属)的第一电离能最小,最后一种元素(稀有气体)的第一电离能最大,即一般来说,同周期随着核电荷数的递增,元素的第一电离能呈增大趋势。
原因:同周期元素原子的电子层数相同,但随着核电荷数增大,原子核对外层电子的吸引作用增强,失去电子的能力逐渐减弱,元素的第一电离能整体呈增大趋势。
(2)同一族,从上到下第一电离能逐渐减小。
原因:同主族元素原子的价层电子数相同,但自上而下,原子半径逐渐增大,原子核对外层电子的吸引作用逐渐减弱,失去电子的能力逐渐增强,元素的第一电离能逐渐减小。
(3)具有全充满、半充满及全空的电子构型的元素原子稳定性较高,其电离能数值较大,如稀有气体的电离能在同周期元素中最大,N为半充满、Mg为全充满状态,其电离能均比同周期相邻元素的大。一般情况,第一电离能:IIA>IIIA,VA>VIA。
原因:第ⅡA族元素原子的价层电子排布为ns2,第VA族元素原子的价层电子排布为ns2np3,np轨道分别为全空和半充满稳定状态,失去一个电子需要的能量大,所以第一电离能比同周期相邻元素的要高。
6.元素电负性的周期性变化
(1)同周期元素从左到右,元素的电负性逐渐增大,元素的非金属性逐渐增强、金属性逐渐减弱。
(2)同族元素从上到下,元素的电负性逐渐 减小,元素的金属性逐渐 增强、非金属性逐渐减弱。
7.共价键
(1)σ键、π键:共价单键为σ键;共价双键中有一个σ键、一个π键;共价三键由一个σ键和两个π键构成。
(2)配位键
①配合物的组成:以[Cu(NH3)4]SO4为例,如图1所示。
②一般来说,配合物内界与外界之间为离子键,即电离时只能拆内界与外界,内界不能拆。
③配体有多个配位原子,与中心原子形成螯合物,如铜离子与乙二胺形成配离子(图2)。
8.中心原子杂化类型和分子空间结构的相互判断
价层电子对数=σ键数+孤电子对数
孤电子对数=(a-xb) [阳离子:a=价电子数-离子电荷数;阴离子:a=价电子数+|离子电荷数|]
(1)价层电子对数=4时,VSEPR构型为(正)四面体;分子的立体结构有3种情况:4+0的分子结构为正四面体,3+1的分子结构为三角锥形,2+2分子结构为V形。
(2)价层电子对数=3时,VSEPR构型为平面三角形;分子的立体结构有2种情况:3+0的分子结构为平面三角形,2+1分子结构为V形。
(3)价层电子对数=2时,VSEPR构型为直线形;分子的立体结构有1种情况:2+0的分子结构为直线形。
(4)价层电子对数为2、3、4时,中心原子杂化类型分别是sp、sp2、sp3杂化。
(5) 有机物分子中C原子杂化方式的判断:单键C原子是sp3杂化,双键C原子是sp2杂化,三键C原子是sp杂化。
特别提醒:(1)用价层电子对互斥模型判断分子的空间结构,不仅要考虑中心原子的孤电子对所占据的空间,还要考虑孤电子对对成键电子对的排斥力大小。排斥力大小顺序为LP—LP>LP—BP>BP—BP(LP代表孤电子对,BP代表成键电子对)。
(6)键角大小的判断方法
①首先比较中心原子的杂化类型:sp杂化>sp2杂化>sp3杂化
sp杂化轨道间的夹角为180°;sp2杂化轨道间的夹角都是120°;sp3杂化轨道间的夹角为109°28′。
②中心原子的杂化类型相同再比较中心原子的孤电子对数,中心原子的孤电子对数越多,键角越小。
解释:孤电子对越多,对成键电子对的斥力越大,所以成键电子对与成键电子对之间的夹角越小。
③中心原子的孤电子对数相同再比较中心原子(或外围原子)的电负性:若成健电子对偏向中心原子,键角增大,若成健电子对偏离中心原子,键角减小。
键角:NH3>PH3>AsH3。
解释:N、P、As的电负性逐渐减小,中心原子的电负性越大,成键电子对越靠近中心原子,成键电子对排斥力增大,键角增大。
键角:NF3<NH3。
解释:F的电负性比H大,NF3中成键电子对偏向F,成键电子对排斥力比NH3小,且NF3的孤电子对偏向N,孤电子对对成键电子对的排斥力较大。
9.分子性质
(1)判断极性分子和非极性分子的一般方法:
①中心原子化合价法:组成为ABn型化合物,若中心原子A的化合价等于族的序数,则该化合物为非极性分子。
②受力分析法:若已知键角(或空间结构),可进行受力分析,合力为0者为非极性分子。
③孤对电子法:在ABn型分子中,若中心原子A无孤对电子(未成对电子),则是非极性分子,若中心原子A有孤对电子则是极性分子。
④含有极性键的多原子分子,空间结构对称的是非极性分子;空间结构不对称的是极性分子。
(2)键的极性对化学性质的影响
①三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸酸性
解释:由于氟的电负性大于氯的电负性,F—C的极性大于Cl—C的极性,使F3C—的极性大于Cl3C—的极性,导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大,更易电离出H+。
②三氯乙酸的酸性大于二氯乙酸酸性
解释:由于Cl3C—比Cl2CH—多一个氯原子,使Cl3C—的极性大于Cl2CH—的极性,导致三氯乙酸的羧基中的羟基的极性更大,更易电离出氢离子。
③甲酸的酸性大于乙酸酸性
解释:烷基是推电子基团,烷基越长推电子效应越大,使羧基中羟基的极性越小,羧酸的酸性越弱,所以甲酸、乙酸、丙酸……随着烷基加长,酸性逐渐减弱。
(3)溶解性
①“相似相溶”规律:非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂,若存在氢键,则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。
②“相似相溶”还适用于分子结构的相似性,如乙醇和水互溶,而戊醇在水中的溶解度明显减小。
10.氢键及其对物质性质的影响
氢键不属于化学键,氢键的作用力要大于范德华力。
对物理性质的影响:
(1)分子间氢键使物质沸点较高
例如,沸点:NH3>PH3(NH3分子间形成氢键)、H2O>H2S(H2O分子间形成氢键)、HF>HCl(HF分子间形成氢键)、C2H5OH>CH3OCH3(C2H5OH分子间形成氢键)。
(2)分子内氢键使物质的熔、沸点降低,如熔沸点:<。
(3)使物质易溶于水:如NH3、C2H5OH、CH3CHO、H2O2、CH3COOH等易溶于水(分子与水分子间形成氢键)。
(4)解释一些特殊现象:例如水结冰体积膨胀(水分子间形成氢键,体积大,密度小)。
11.晶体类别的判断方法
(1)依据构成晶体的微粒和微粒间作用力判断
由阴、阳离子形成的离子键构成的晶体为离子晶体;由原子形成的共价键构成的晶体为共价晶体;由分子依靠分子间作用力形成的晶体为分子晶体;由金属阳离子、自由电子以金属键构成的晶体为金属晶体。
(2)依据物质的分类判断
①活泼金属氧化物和过氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH等)、绝大多数的盐是离子晶体。
②部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物的晶体是分子晶体。
③常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等,常见的化合物类共价晶体有SiC、SiO2、AlN、BP、GaAs等。
④金属单质、合金是金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
不同类型晶体熔点大小的一般规律:共价晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔点差别很大,如钨、铂等熔点很高,铯等熔点很低。
(4)依据导电性判断
①离子晶体溶于水和熔融状态时均能导电。 ②共价晶体一般为非导体。
③分子晶体为非导体,但分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水时,分子内的化学键断裂形成自由移动的离子,也能导电。 ④金属晶体是电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断
一般情况下,硬度:共价晶体>离子晶体>分子晶体。
12.晶体熔、沸点的比较
(1)共价晶体:原子半径越小,共价键的键长越短,键能越大,晶体的熔、沸点也越高。
(2)离子晶体:
一般地说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,离子间的作用力就越强,离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgO>NaCl>CsCl。
(3)分子晶体
①分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有分子间氢键的分子晶体熔、沸点反常的高,如沸点:H2O>H2Te>H2Se>H2S。
②组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高,如熔、沸点:SnH4>GeH4>SiH4>CH4。
③组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近),分子的极性越大,其熔、沸点越高,如熔、沸点:CO>N2。
④在同分异构体中,一般支链越多,熔、沸点越低,如熔、沸点:正戊烷>异戊烷。
(4)金属晶体
金属离子半径越小,所带电荷数越多,其金属键越强,熔、沸点就越高,如熔、沸点:Na<Mg<Al。
13.常见共价晶体结构分析
(1)金刚石
①每个C与相邻4个C以共价键结合,形成正四面体结构; ②键角均为109°28′;
③最小碳环由6个C组成且6个C不在同一平面内;
④每个C参与4个C—C的形成,C原子数与C—C数之比为1∶2;
⑤密度ρ=(a为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数的值)。
(2)SiO2
①每个Si与4个O以共价键结合,形成正四面体结构;
②每个正四面体占有1个Si,4个“O”,因此二氧化硅晶体中Si与O的个数之比为1∶2;
③最小环上有12个原子,即6个O、6个Si;
④密度ρ=(a为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数的值)。
(3)SiC、BP、AlN
①每个原子与另外4个不同种类的原子形成正四面体结构;
②密度:ρ(SiC)=;ρ(BP)=;ρ(AlN)=(a为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数的值)。
(1)金刚石 (2)SiO2 (3)SiC、BP、AlN (4)干冰 (5)白磷
15.常见分子晶体结构分析
(1)干冰
①8个CO2位于立方体的顶角且在6个面的面心各有1个CO2;
②每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个;
③密度ρ=(a为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数的值)。
(2)白磷
①面心立方最密堆积; ②密度ρ=(a为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数的值)。
15.常见离子晶体结构分析
NaCl:CsCl: ZnS: CaF2:
①Na+、Cl-的配位数均为6 ②Cs+、Cl-的配位数均为8
③Zn2+、S2-的配位数均为4 ④Ca2+()的配位数为8;F-()的配位数为4
10.电化学
1.牢记原电池、电解池的工作原理抓牢正、负极和阴、阳极的判断方法
原电池
电解池(阳极为惰性电极)
①原电池:(一般的)活泼金属做负极,不活泼金属做正极;负极上发生氧化反应,正极上发生还原反应;电子从负极流出经过导线或负载流到正极;溶液中阳离子移向正极,阴离子移向负极(即“正向正,负向)。
②电解池:阴极与电源负极相连;阳极与电源正极相连;电子从电源负极流入阴极,从阳极流出回到电源阳极;阴极上发生还原反应,阳极上发生氧化反应;溶液中阳离子移向阴极,阴离子移向阳极(但要注意是否有离子交换膜隔着)。
[不管的原电池还是电解池,电子都不经过电解质溶液]
无论是原电池还是电解池中,阳离子均移向得电子的一极,阴离子均移向失电子的一极。
2.掌握新型化学电源中电极反应式的书写
(1)书写一般步骤【列物质,标得失;看环境配守恒;两式加验总式】
①找出主反应物和主生成物即氧化剂、还原剂和氧化产物、还原产物,并列出如下基本格式:
负极电极反应式:还原剂-ne-=氧化产物 正极电极反应式:氧化剂+ne-=还原产物
②标出变价元素化合价,计算得失电子数目;
③根据原子守恒、电荷守恒以及介质的酸碱性配上参加反应的H、OH、H2O。
④检验:可将两式相加是否与总反应方程式相同加以验证。
(对于较复杂的电极反应式也可以用总反应方程式减去较简单的一极电极反应式而得到)。
【例】全钒液流电池总反应:VO2++2H+V2V3++VO2++H2O
①放电为原电池 还原剂为(V2+)、氧化产物为(V3+)、氧化剂为[VO2+ ( V的价态为+5)]、还原产物为[VO2+ (V的价态为+4)]可列式子
②负极:V2-e=V3+正极:VO2++e=VO2+
③根据原子守恒和电荷守恒知正极没平,左边多O,右边多电荷,因此左边加2个H,右边加1个H2O,并把正负极配得失电子总数相等:
负极:V2-e=V3+正极:VO2++2H++e=VO2++H2O
④检验:将正负极反应式相加得到总反应方程式。
(2)有机物燃料电池 [通燃料—负极 通O2—正极]
负极:①先根据介质判断产物
酸性溶液 CxHyOz-e=CO2+H 熔融碳酸盐 CxHyOz+CO32-e=CO2+H2O
碱性溶液 CxHyOz+OH-e=CO32+H2O 高温固体电解质(传导O2-)CxHyOz+O2--e=CO2+H2O
②算出有机物中C元素的平均化合价,确定失去电子数目。
③根据电荷守恒计算参加反应的OH、CO32、O2-的数目。
【例】CH3CH2OH在碱性溶液中电极反应式书写
①在碱性溶液中生成CO32+H2O CH3CH2OH+OH-e=2CO32+H2O
②计算C平均化合价(C2H6O中C为-2价,-2→+4升6×2共失去12e) CH3CH2OH+xOH-12e=2CO32+H2O
③计算参加反应的OH数目:x(-)-12(-)=4(-)得x=16 CH3CH2OH+16OH-12e=2CO32+H2O
④配平H2O: CH3CH2OH+16OH-12e=2CO32+11H2O
⑤用O来检验是否平了:左右O相等。
正极:酸性介质O2+4e-+H+===2H2O 熔融盐K2CO3O2+4e-+2CO2===2CO
碱性介质O2+4e-+2H2O===4OH- 高温固体作电解质(传导O2-)O2+2e-===O2-
然后根据负极失去电子数目乘上相应的倍数即可。
(3)可充电电池{放电时是原电池,充电时是电解池}
充电时,电池的正极与电源正极相连,负极与电源负极相连。即“正接正,负接负”。电极的反应类型和电极反应式均与放电时相反。
(4) “浓差电池”的分析方法
浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差,离子均是由“高浓度”移向“低浓度”,阴离子移向负极区域,阳离子移向正极区域。
分析:左池为稀AgNO3溶液,右池为浓AgNO3溶液。只有两边AgNO3溶液浓度不同,才能形成浓差电池。
正、负电极均为Ag单质。随着反应进行,左右两池浓度的差值
逐渐减小,外电路中电流将减小,电流表指针偏转幅度逐渐变小。
当左右两侧离子浓度相等时,电池将停止工作,不再有电流产生,
此时溶液中左、右两边硝酸银溶液的物质的量浓度相等。
离子交换膜的作用是不允许Ag+穿过,只允许NO通过,所以
是阴离子交换膜。负极Ag失电子变成Ag+,为了平衡电荷,正
极区的NO就通过阴离子交换膜向负极移动。
3.明确电解池的电极反应及其放电顺序【一判,二看,三写】
一判:判断电解池的阴阳极;二看:看清阳极是活性电极还是惰性电极;三写:按放电顺序写出电极反应。
(1)阴极:阳离子在阴极上被还原:Mn+ne=M
放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)。
(2)阳极:一定要看好金属做阳极(除了金和铂)时金属本身失去电子被氧化:M-ne=Mn
惰性电极时阴离子在阴极上被氧化:Rn--ne=R
阴离子在阳极上的放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH-。
4.H和 OH电极反应式的两种写法:
H:酸电离出H时2H+2e=H2; H2O电离出H时 2H2O+2e=H2+2OH
OH:碱电离出OH时4OH-4e=O2+2H2O H2O电离出H2O电离出H时 2H2O4e=O2+4H
5.理解金属电化学的保护
牺牲阳极的阴极保护法:原电池原理被保护的金属与比它活泼的金属连接
外加电流的阴极宝合法:电解原理被保护的金属与电源的负极相连。
6.离子交换膜的原理及作用
功能:使离子选择性定向移动,平衡整个溶液的离子浓度或电荷
作用:隔离某些物质,防止发生反应,用于物质的制备、分离、提纯
类型:
11.化学反应机理、化学反应与能量变化
1.物质能量、能垒变化图像分析
(1)基元反应与非基元反应
2HI=H2+I2的实际机理是分两步进行的,每一步都是一个基元反应:2HI--→ H2+2I·、2I·--→ I2,存在未成对电子的微粒称为自由基,反应活性高,寿命短,2HI=H2+I2称为非基元反应。
(2)过渡态: A+B—C--→ [A…B…C] --→ A—B+C
备注:
①以上为一种基元反应,其中正反应活化能Ea正=b-a, 逆反应活化能Ea逆=b-c,ΔH=Ea正-Ea逆。
②过渡态(A…B…C)不稳定。
(3)中间体:处于能量最高点的是反应的过渡态,在多步反应中两个过渡态之间的是中间体,中间体很活泼,寿命很短,但是会比过渡态更稳定些。
(4)催化机理能垒图
①在催化机理能垒图中,有几个活化状态,就有几个基元反应。
可以用图中每步基元反应前后的活性物质,写出其热化学方程式。
注意:如果纵坐标相对能量的单位是电子伏特(eV),焓变应转化成每摩尔。
②每步基元反应的快慢取决于其能垒的大小,能垒越大,反应速率越慢。
例如:在Rh催化下,甲酸分解制H2反应的过程如图(1)所示。
其中带“*”的物种表示吸附在Rh表面,该反应过程中决定反应速率步骤的化学方程式为
_______________;甲酸分解制H2的热化学方程式可表示为 ____________(阿伏加德罗常数的值用NA表示)。[HCOOH*===HCOO*+H* HCOOH(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=-0.16NAeV·mol-1 ]
图(1) 图(2)
[应用示例]
我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了CO2与H2在TiO2/Cu催化剂表面生成CH3OH和H2O的部分反应历程,如图(2)所示,其中吸附在催化剂表面的物种用标注。
反应历程中最小能垒(活化能)E正=________eV。写出历程②的化学方程式及焓变: 。
[答案 0.61 HOCO+H===CO+H+OH ΔH=+0.20NAeV·mol-1]
2.催化机理循环图
催化剂:是先消耗多少后续又生成了多少的物质。
中间产物:是生成多少后续又消耗多少的物质。
在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为
H2O2+I---→H2O+IO- 慢
H2O2+IO---→O2+I-+H2O 快
在该反应中I-为催化剂,IO-为中间产物。
而在机理图中,先找到确定的反应物,反应物一般
是通过一个箭头进入整个历程的物质,产物一般多
是通过一个箭头最终脱离这个历程的物质,与之同
时反应的就是催化剂,并且经过一个完整循环之后又会生成;中间产物则是这个循环中的任何一个环节。如图所示。
12.化学反应速率、化学平衡
1.平衡常数K与浓度商Q的关系:达到平衡状态,Q=K;平衡正向移动,Q<K;平衡逆向移动,Q>K。
2.平衡常数K与温度的关系:K只受温度影响,与浓度、压强变化无关。温度不变平衡常数不变,对于放热反应(ΔH﹤0),升高度,平衡常数减小,吸热反应(ΔH﹥0),升高温度,平衡常数增大。[ΔH﹤0,T↗,K↘;ΔH﹥0,T↗,K↗]
3.化学平衡常数与化学反应的关系:设反应I、II、III的平衡常数分别为K1、K2、K3。
⑴反应I⇌反应II则K1与K2互为倒数;或K1=。 ⑵反应Ⅰ×n=反应Ⅱ则K2=K
⑶反应Ⅰ+反应Ⅱ=反应Ⅲ则K3=K1×K2 ⑷反应Ⅰ-反应Ⅱ=反应Ⅲ则K3=K1÷K2
4.化学平衡与平衡转化率
(1)转化率和平衡转化率:转化率有未达到平衡的转化率和已达到平衡的平衡转化率,在审题的时候一定要注意转化率是否为平衡转化率。
(2)转化率与温度的关系
可逆反应的焓变ΔH
升高温度
吸热反应,ΔH>0
未达到平衡的转化率增大
已达到平衡的平衡转化率增大
放热反应,ΔH<0
未达到平衡的转化率增大
已达到平衡的平衡转化率减小
(3)增大反应物的浓度与平衡转化率的关系
⑴平衡发生移动转化率肯定改变,但平衡右移,转化率不一定增大。
⑵达到平衡后,若增大某一反应物的浓度,则所加物本身转化率减小,另一反应物的转化率增大。
⑶只有一种反应物达到平衡后再入反应物有两种情况: mA(g)⇌pC(g)+qD(g)
①恒温恒压,增加A的量:转化率不变
②恒温恒容:增大A的量相当于增大压强使平衡向气体总系数小方向移动,即
若m>p+q平衡向右移动A的转化率增大;若m<p+q平衡向左移动A的转化率减小;若m=p+q平衡不移动A的转化率不变。
(4)如果两气体物质的投料比按照化学计量数投料,那么无论是否达到化学平衡,两者的转化率一直相等。
13.溶液中的离子平衡
1.理解勒夏特列原理,准确剖析四大平衡
(1)外界条件对电离平衡的影响CH3COOH⇌CH3COO-+H+ ΔH>0
①升高温度:促进电离
②加水稀释:促进电离
③加入其它物质:①同性的抑制②异性的促进③含有相同离子的抑制④能反应的物质促进
(2)外界条件对水的电离平衡的影响H2O⇌H++OH- ΔH>0
①升高温度:促进电离
②加酸或碱:抑制水的电离[规律 酸或碱溶液的pH离越远,水的电离程度越小;pH且之和等于14的某酸和某碱溶液中,水的电离程度相同。]
③加入水解的盐:促进水的电离[规律 盐溶液的pH离7越远,水的电离程度越大;pH且之和等于14的某水解显酸性和某水解显碱性的盐溶液中,水的电离程度相同。]
(3)外界条件对水解平衡的影响:Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+ ΔH>0
①升高温度:促进水解②加水稀释:促进水解③加入其它物质:①同性的抑制②异性的促进
(4)外界条件对沉淀溶解平衡的影响:AgCl(s) ⇌Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0
①升高温度:促进溶解【但Ca(OH)2反常升温溶解度反而减小】②加水稀释:促进溶解
2.理清四大常数关系,定性分析定量计算[以H2S、Cu(OH)2、CuS、 Ag2S为例 ]
已知:常温下,H2S的电离常数为Ka1、Ka2,Cu(OH)2、CuS、Ag2S的溶度积常数分别为Ksp、K、K
①H2O⇌H+OH…KW ② H2S⇌H+HS…Ka1 ③HS⇌H+S2…Ka2
④S2+H2O⇌HS+OH…Kh1 ⑤HS+H2O⇌H2S+OH…Kh2
⑥Cu2++2H2O⇌Cu(OH)2+2H…Kh ⑦Cu(OH)2(s)⇌Cu2+(aq)+2OH(aq)…Ksp[Cu(OH)2]
⑧CuS(s)⇌Cu2+(aq)+S2(aq) …Ksp(CuS) ⑨Ag2S(s)⇌2Ag(aq)+S2(aq)…Ksp(Ag2S)
(1)水解常数与电离常数、离子积之间的关系
常温下的Na2S溶液中:S2-的水解常数Kh1=KW÷Ka2[①-③=④],HS-的水解常数Kh2=KW÷Ka1[①-②=⑤]
(2)水解常数与溶度积、离子积之间的关系
常温下的CuCl2溶液中:Cu2+的水解常数Kh=K/ Ksp[Cu(OH)2] [①×2-⑦=⑥]
(3)平衡常数与电离常数、溶度积之间的关系
⑩反应CuS(s)+2Ag+(aq)Cu2+(aq)+Ag2S(s)的平衡常数K=Ksp[Cu(OH)2]/ Ksp(Ag2S) [⑧-⑨=⑩]
(4)判断溶液的酸碱性
NaHS溶液显碱性,离子浓度大小顺序为c(Na+)>c(HS-)>c(OH—)>c(H+)>c(S2—)
上述判断的理由是:HS—的水解常数(KW/Ka1)大于其电离常数(Ka2) 。
3.把握常见图像,解题事半功倍
(1) 一强一弱溶液的稀释图像(pH与稀释倍数的线性关系)
同浓度的一元强酸和一元弱酸
同pH的一元强酸和一元弱酸
同浓度的一元强碱和一元弱碱
同pH的一元强碱和一元弱碱
变化图像
a、b的意义
a代表强酸或强碱;b代表弱酸或弱碱
图像要点
①同浓度时,强酸的pH小,弱酸的pH大;
②同pH时,强酸的浓度小,弱酸的浓度大;
③稀释相同的倍数,强酸的pH变化大,弱酸的pH变化小。
①同浓度时,强碱的pH大,弱碱的pH小;
②同pH时,强碱的浓度小,弱碱的浓度大;
③稀释相同的倍数,强碱的pH变化大,弱碱的pH变化小。
(2)酸碱中和滴定曲线
氢氧化钠滴定等浓度等体积的盐酸、醋酸
盐酸滴定等浓度等体积的氢氧化钠、氨水
曲线起点不同:强碱滴定强酸、弱酸的曲线,强酸起点低;强酸滴定强碱、弱碱的曲线,强碱起点高
突跃点变化范围不同:强碱与强酸反应(强酸与强碱反应)的突跃点变化范围大于强碱与弱酸反应(强酸与弱碱反应)
室温下,当等体积、等浓度的一元强碱和一元强酸反应时,pH=7;但当等体积、等浓度的一元强碱和一元弱酸(或一元强酸和一元弱碱)反应时,pH>7(或pH<7)
指示剂的选择:强酸滴定弱碱用甲基橙,强碱滴定弱酸用酚酞,强酸与强碱的滴定,甲基橙和酚酞均可
(3)关于KW、Ksp的图像
不同温度下水溶液中c(H+)与c(OH-)的变化曲线
常温下,CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线[Ksp=9×10-6]
①A、C、B三点均为中性,温度依次升高,KW依次增大
②D点为酸性溶液,E点为碱性溶液,KW=1×10-14
③AB直线的左上方均为碱性溶液,任意一点:c(H+)<c(OH-)
①a、c点在曲线上,a→c的变化为增大c(SO),如加入Na2SO4固体,但Ksp不变
②b点在曲线的上方,Qc>Ksp,将会有沉淀生成
③d点在曲线的下方,Qc<Ksp,则为不饱和溶液,还能继续溶解CaSO4
(4)分布系数图像
[说明: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]
一元弱酸(以CH3COOH为例)
二元酸(以草酸H2C2O4为例)
δ0为CH3COOH分布系数,δ1为CH3COO-分布系数
δ0为H2C2O4分布系数、δ1为HC2O分布系数、
δ2为C2O分布系数
随着pH增大,溶质分子浓度不断减小,离子浓度逐渐增大,酸根离子增多。根据分布系数可以书写一定pH时所发生反应的离子方程式
同一pH条件下可以存在多种溶质微粒。根据在一定pH的微粒分布系数和酸的分析浓度,就可以计算各成分在该pH时的平衡浓度
4.抓住图像“五点”关键,突破酸碱混合图像问题
抓反应的“起始”点
判断酸、碱的相对强弱;结合溶质浓度和pH可求弱酸的Ka或或弱碱的Kb。
抓反应的“一半”点
判断是哪种溶质的等量混合
抓溶液的“中性”点
判断溶液中溶质的成分及哪种物质过量或不足
抓“恰好”反应点
判断生成的溶质成分及溶液的酸碱性
抓反应的“过量”点
判断溶液中的溶质,判断哪种物质过量
例如,室温下,向20 mL 0.1 mol·L-1 HA溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,溶液pH的变化如图所示:
5.三比较、三守恒、建模型,突破离子浓度比较
(1)明确“三个”比较
①电离能力大于水解能力,如CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,所以等浓度的CH3COOH与CH3COONa溶液等体积混合后溶液显酸性。
②水解能力大于电离能力,如HClO的电离程度小于ClO-的水解程度,所以等浓度的HClO与NaClO溶液等体积混合后溶液显碱性。
③酸式盐溶液的酸碱性主要取决于酸式盐的电离能力和水解能力哪一个更强。如在NaHCO3溶液中,HCO的水解大于电离,故溶液显碱性。
(2)熟练“三个”守恒
①电荷守恒:电解质溶液中所有阳离子所带的正电荷总数与所有阴离子所带的负电荷总数相等。
【c(阳离子)×电荷数之和=c(阴离子)×电荷数之和关键:不能漏某个离子且注意电荷数】
如在Na2CO3溶液中存在着Na+、CO、H+、OH-、HCO,它们存在如下关系:
c(Na+)+c(H+)=2c(CO)+c(HCO)+c(OH-)。
②物料守恒:电解质溶液中,由于某些离子能水解或电离,离子种类增多,但某些关键性的原子总是守恒的。或者说某些元素的原子个数比不变。
【方法:找出特定的两种元素的原子个数比,然后转换成相应的粒子浓度等式即可,An-在溶液中存在的粒子形式有n+1种。记得酸式根离子既水解又电离。】
例1:在Na2CO3溶液中有Na∶C=2∶1;C在溶液中有三种粒子CO、HCO、H2CO3;则有
c(Na+)=2[c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)]
例2:在物质的量相等的Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中有Na∶C=3∶2;C在溶液中有三种粒子CO、HCO、H2CO3;则有2c(Na+)=3[c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)]
③质子守恒:是指在电离或水解过程中,会发生质子(H+)转移,但在质子转移过程中其数量保持不变。
将混合溶液中的电荷守恒式和物料守恒式相联立,通过代数运算消去其中某离子,即可推出该溶液中的质子守恒。
(3)建立思维模型
①单一溶液 ②混合溶液
③不同溶液中某离子浓度的变化:若其他离子能促进该离子水解,则该离子浓度减小,若抑制其水解,则该离子浓度增大。
14.化学实验
一、常用仪器的识别及基本操作
1.仪器的识别
(1)用作容器或反应器的仪器
①试管 ②蒸发皿 ③坩埚 ④圆底烧瓶 ⑤平底烧瓶 ⑥烧杯 ⑦蒸馏烧瓶 ⑧锥形瓶 ⑨集气瓶 ⑩广口瓶 ⑪燃烧匙
(2)用于分离、提纯和干燥的仪器
①漏斗 ②分液漏斗 ③球形干燥管
(3)常用计量仪器
①量筒 ②容量瓶 ③滴定管 ④温度计 ⑤托盘天平
(4)其他仪器
①冷凝管(球形、直形) ②表面皿 ③滴瓶 ④胶头滴管
2.常见试剂的保存方法总结
保存依据
保存方法
典型实例
防氧化
①密封或用后立即盖好;
②加入还原剂;
③隔绝空气
①Na2SO3、Na2S、KI溶液等用后立即盖好;
②向FeSO4溶液中加少量铁屑;
③K、Na保存在煤油中,Li保存在石蜡油中
防与CO2反应
密封保存,减少暴露时间
NaOH、Na2CO3溶液、石灰水、Na2O2固体等密封保存
防挥发
①密封,置于阴凉处;
②液封
①浓盐酸、浓氨水等置于阴凉处;
②液溴用水封
防燃烧
置于冷暗处,不与氧化剂混合贮存,严禁火种
苯、汽油、酒精等
防分解
保存在棕色瓶中,并置于阴暗处
浓HNO3、KMnO4溶液、AgNO3溶液、氯水等
防水解
加入酸(碱)抑制水解
FeCl3溶液中加稀盐酸;Na2S溶液中加NaOH溶液
防腐蚀
①腐蚀橡胶的物质用玻璃塞或塑料塞;
②腐蚀玻璃的物质用塑料容器
①浓HNO3、酸性KMnO4溶液、氯水、溴水等腐蚀橡胶;
②氢氟酸保存在塑料瓶中
防黏结
碱性溶液用橡胶塞
NaOH、Na2CO3、Na2SiO3溶液等
3.常见实验安全事故的处理
少量浓硫酸溅到皮肤上 ——————立即用大量水冲洗,然后涂上3%~5%的碳酸氢钠溶液
酒精、Na、Mg等在实验台上着火——————用湿抹布或沙子盖灭,不能用水灭火
浓NaOH溶液溅到皮肤上——————立即用大量水冲洗,再涂上稀硼酸
苯酚沾到皮肤上——————立即用乙醇冲洗,再用水冲洗
误食重金属盐——————服用大量牛奶或蛋清,并及时送往医院
水银洒到桌面或地面上——————撒上硫粉并进行处理
防爆炸——————点燃可燃性气体前要验纯
防污染——————尾气吸收或点燃(可燃性气体)
4.熟记必备基本操作
(1)测定溶液pH的操作
将一小块pH试纸放在干燥洁净的表面皿上,用洁净干燥的玻璃棒蘸取少量待测液点到pH试纸中央,待变色________后再和标准比色卡对照,读出对应的pH。 [稳定]
(2)容量瓶检漏操作
向容量瓶中加入一定量的水,塞好瓶塞,用食指摁住瓶塞,另一只手托住瓶底,把容量瓶倒立过来,观察瓶塞周围有无水漏出。如果不漏水,将瓶正立并将________塞紧,把容量瓶倒立过来,再检查是否漏水。如果仍不漏水,即可使用。 [瓶塞旋转180°后]
(3)检查滴定管是否漏水操作
①酸式滴定管:关闭活塞,向滴定管中加入适量水,用滴定管夹将滴定管固定在铁架台上,观察是否漏水,若2分钟内不漏水,将________,重复上述操作。如果仍不漏水,即可使用。[活塞旋转180°]
②碱式滴定管:向滴定管中加入适量水,用滴定管夹将滴定管固定在铁架台上,观察是否漏水,若2分钟内不漏水,轻轻挤压________,放出少量液体,再次观察滴定管是否漏水。如果仍不漏水,即可使用。[玻璃球]
(4)滴定管赶气泡的操作
①酸式滴定管:右手将滴定管倾斜30°左右,左手迅速打开活塞使溶液冲出,从而使溶液充满_____。[尖嘴]
②碱式滴定管:将胶管弯曲使玻璃尖嘴向上倾斜,用两指捏住胶管,轻轻挤压________,使溶液从尖嘴流出,即可赶出碱式滴定管中的气泡。[玻璃球]
(5)装置气密性检查
①简易装置(如图):将导气管一端放入水中(液封气体),用手捂热试管,
观察现象。若导管口有气泡冒出,冷却到室温后,导管口形成________,
表明装置气密性良好。[一段水柱]
②有长颈漏斗的装置(如图):关闭止水夹,向长颈漏斗中加入适量水,长颈漏斗中会形成一段水柱,停止加水,过一段时间后,若漏斗中的水柱高度________,则装置气密性良好。[不变化]
[答题模板]
形成密闭体系--→操作--→描述现象--→得出结论。
(6)气体验满和检验操作
①氧气验满:将带火星的木条平放在集气瓶口,若木条复燃,
则说明收集的氧气已满。
②可燃性气体(如氢气)的验纯方法:用________收集一小试管的气体,
用大拇指堵住试管口移近火焰,放开手指,若听到尖锐的爆鸣声,则气体不纯;若听到轻微的“噗”的一声,则说明气体纯净。[排水法]
③二氧化碳验满:将燃着的木条平放在集气瓶口,若火焰熄灭,则气体已收集满。
④氨气验满:将湿润的红色石蕊试纸放在集气瓶口,若试纸变蓝,则说明气体已收集满。
⑤氯气验满:将湿润的淀粉碘化钾试纸放在集气瓶口,若试纸变蓝,则说明气体已收集满。
(7)焰色试验的操作
先将铂丝蘸取盐酸在酒精灯外焰上灼烧,反复几次,直到与酒精灯火焰颜色接近为止。然后用铂丝蘸取少量待测液,放在酒精灯外焰上灼烧,观察火焰颜色,若呈黄色,则说明溶液中含Na+;若透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色,则说明溶液中含K+。
(8)浓H2SO4稀释操作
将浓H2SO4沿烧杯壁缓缓注入水中,并用玻璃棒不断搅拌。
二、物质的分离、提纯及规范描述
1.物质分离、提纯的方法
依据物质的物理性质选择分离、提纯的方法
(1) “固+固”混合物的分离(或提纯)
加热升华法:如NaCl和I2 结晶法:如KNO,和NaCl
过滤法:如NaCl和Mg(OH)2 特殊法:如分离FeS和Fe可用磁铁吸引
(2) “液+液”混合物的分离(或提纯)
互溶——蒸馏法:如酒精和水,从石油中获取汽油、 不互溶——分液法:如油和水、乙酸乙酯和Na2CO3溶液
(3) “固+液”混合物的分离(或提纯)
互溶——结晶法:如从硫酸铜溶液中获取胆矾晶体;蒸馏法:如从海水中获取蒸馏水;萃取法:如从碘水中提取碘
不互溶——过滤法
2.物质分离、提纯的装置
①过滤 ②蒸发 ③蒸馏(分馏) ④萃取与分液 ⑤洗气 ⑥升华 ⑦减压过滤
3.物质分离、提纯的精准描述
(1)粗盐的提纯
①实验室提纯粗盐的实验操作依次为取样、________、________、________、________、________。
②若过滤时发现滤液中有少量浑浊,从实验操作的角度分析,可能的原因是过滤时漏斗中液面高出滤纸边缘、玻璃棒靠在单层滤纸一边弄破了滤纸。 [溶解、沉淀、过滤、蒸发、结晶]
(2)从某物质稀溶液中结晶的实验操作
①物质溶解度受温度影响较小:________。[蒸发→结晶→过滤]
②物质溶解度受温度影响较大或带结晶水:________。[蒸发浓缩→冷却结晶→过滤]
(3)沉淀剂是否过量的判断方法
①静置,取上层清液于一洁净的试管中,继续滴加少量________,若无沉淀产生,则证明沉淀剂已过量,否则沉淀剂不过量。[沉淀剂]
②静置,取适量上层清液于一洁净试管中,向其中加入少量与沉淀剂作用产生沉淀的试剂,若产生沉淀,则证明沉淀剂已过量,否则沉淀剂不过量。
(4)洗涤沉淀的操作
将蒸馏水沿着玻璃棒注入过滤器中至浸没沉淀,静置,待水自然流下,重复操作2~3次即可。
(5)判断沉淀是否洗净的操作
取最后一次洗涤液,滴加……(试剂),若没有……现象,证明沉淀已经洗净。
4.常见物质的除杂(括号内为杂质)
NaHCO3(Na2CO3)溶液 [CO2 ] FeCl2(FeCl3) [过量铁粉;过滤]
FeCl3(FeCl2) [氯水] Fe2O3(Al2O3) [过量NaOH溶液;过滤]
NH4Cl(FeCl3) [适量氨水;过滤] KNO3(NaCl) [水 蒸发浓缩、冷却结晶]
NaCl(KNO3) [水 蒸发结晶、趁热过滤] 炭粉(CuO) [盐酸;过滤]
Fe(Al)粉[过量NaOH溶液;过滤] 乙醇(水) [CaO ;蒸馏]
乙酸乙酯(乙酸) [饱和Na2CO3溶液,分液]
5.常见混合气体的除杂(括号内为杂质)
H2(NH3) [浓硫酸] Cl2(HCl) [饱和NaCl溶液]
CO2(HCl) [饱和NaHCO3溶液] CO2(SO2) [饱和NaHCO3溶液 ]
CO2(CO) [灼热CuO ] CO(CO2) [石灰乳或NaOH溶液]
NO(NO2) [水] N2(O2) [灼热的铜网]
CH4(C2H4) [溴水]
注 常见气体除杂装置
图Ⅳ为冷凝除杂,如除去SO2中的SO3气体,CO2中的H2C2O4气体等。
三、实验仪器连接及现象作用描述
1.常见气体的制备
(1)气体制备的一般流程
———→———→———→
(2)常见的气体发生装置
固体与液体在常温下反应制备气体的装置,如图5,分液漏斗与烧瓶间的胶管能平衡气体压强,使液体顺利滴下,排出的气体体积不包括加入液体所占体积;如图6、图7,能随制随停,便于控制反应。
(3)常见的净化装置——用于除去气体中的杂质气体
①判断气体中杂质的方法
a.看反应介质。若反应在溶液中进行,则制取的气体中一定含有水蒸气;若反应物中有气体,由于气体不能充分反应,则制取的气体中一定含有原来的气体,如用CO2与Na2O2反应制取的O2中一定含有CO2杂质。
b.看反应物的性质。如用浓盐酸制取的气体中含有挥发出的HCl气体。
c.看生成物的成分。如用氯化铵和消石灰反应制取的氨气中含有水蒸气。
②气体干燥剂的选择
酸性
碱性
中性
干燥剂
浓硫酸、P2O5
碱石灰、CaO
CaCl2
气体
CO2、SO2、Cl2、NO2
NH3
H2、CO、N2、NO、CH4
特别提醒 选取干燥剂时,除了常规的从酸碱性角度考虑外,还要考虑特殊反应,如浓硫酸不能干燥还原性气体(H2S、HI等),可用P2O5干燥;中性干燥剂CaCl2不能干燥NH3,因为二者会发生络合反应(这些知识可能会成为高考的设题点)。
(4)常见的气体收集装置
①密度比空气大且不与空气中的成分反应的气体可用向上排空气法收集,导气管应“长进短出”;密度比空气小且不与空气中的成分反应的气体则用向下排空气法收集,导气管应“短进长出”。
②易溶于水或能与水反应的气体,如NH3、HCl、NO2等,需用排空气法或排其他试剂法收集。
③常温下能与空气中的成分反应的气体(如NO),密度与空气接近的气体(如N2、CO、C2H4等),都不能用排空气法收集。
④能溶于水但溶解度不大的气体,可以用排饱和溶液的方法收集,如CO2——排饱和NaHCO3溶液;SO2——排饱和NaHSO3溶液;H2S——排饱和NaHS溶液;Cl2——排饱和NaCl溶液。
(5)有毒气体的处理装置
①装置C适用于溶解度较小的有毒气体,如Cl2、NO2、H2S等。
②装置D、E适用于溶解度较大的气体,如HCl、NH3等。
③装置A适用于某些可燃性气体,如CO等。
④装置B采用收集法处理尾气,适用于NO、CO等。
2.常考仪器作用及操作目的作用示例
(1)常考仪器作用的规范描述示例
①中橡胶管的作用:平衡压强,使液体能顺利滴下;减小液体体积对气体体积测量的干扰。
②的作用:干燥气体或除去气体中的杂质。
③的作用:吸收尾气,防止污染空气。
④的作用:干燥气体或吸收气体;防止空气中的二氧化碳、水蒸气对实验产生影响。
⑤的作用:安全瓶,防止瓶内压强过大。
⑥的作用:通除去某些成分的空气,防止实验中产物受装置内残留空气的影响。
⑦的作用:混合气体;干燥气体;通过观察气泡速率控制流量。
⑧的作用:测量气体体积。读数时注意:装置冷却到室温,上下移动量气管使左右两液面高度一致,平视量气管内凹液面最低处读出数值。
⑨中仪器名称与作用:a为布氏漏斗,b为抽滤瓶或吸滤瓶,两者组合配合抽气,使抽滤瓶内压强减小,加快过滤的速率。
(2)实验操作的目的作用示例
①恒压滴液漏斗支管的作用:保证反应容器(一般为圆底烧瓶)内压强与恒压滴液漏斗内压强________(平衡压强),使恒压滴液漏斗内的液体________。
②沉淀用乙醇洗涤的目的:减小固体的溶解损失;除去固体表面吸附的杂质;乙醇挥发带走水分,使固体____________________。
③冷凝回流的作用及目的:防止××蒸气逸出而脱离反应体系,提高××物质的转化率。
④“趁热过滤”的目的:防止降温过程中杂质析出,提高产品的__________。
⑤减压蒸馏(减压蒸发)的原因:减小压强,使液体沸点________,防止××物质(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)____________。
[答案 ①相等 顺利滴下 ②快速干燥 ④纯度 ⑤降低 受热分解]
3.表格实验中的逻辑关系正误判断归纳
序号
实验
现象
解释与结论
正误
1
用洁净铂丝蘸取溶液进行焰色反应
火焰呈黄色
原溶液中有Na+无K+
×
2
滴加几滴稀NaOH溶液,将湿润红色石蕊试纸置于试管口
试纸不变蓝
原溶液中无NH
×
3
用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热
熔化后的液态铝滴落下来
金属铝的熔点较低
×
4
硝酸银溶液中加入足量NaCl溶液,再加入KI溶液
先出现白色沉淀,后变为黄色沉淀
Ksp(AgCl) >Ksp(AgI)
√
5
2 mL 2% CuSO4溶液中加4~6滴2% NaOH溶液,振荡后加入0.5 mL X溶液,加热煮沸
未出现红色沉淀
X不含有醛基
×
6
等体积pH=3的HA和HB两种酸分别与足量的锌反应
相同时间内,HA收集到的氢气多
HA是强酸
×
7
将铝片和镁条作为电极,插入1.0 mol·L-1的NaOH溶液中
电流表指针偏向镁片
金属铝比镁活泼
×
8
向1.0 mol·L-1的NaHCO3溶液中滴加2滴甲基橙
溶液呈黄色
NaHCO3溶液呈碱性
×
9
向NaBr溶液中加入氯水,再加入淀粉KI溶液
溶液变蓝
氧化性:Cl2>Br2>I2
×
10
将浓硫酸滴到蔗糖表面
固体变黑膨胀
浓硫酸有脱水性和强氧化性
√
11
常温下,相同的铝片分别投入足量的稀、浓硫酸中
浓硫酸中铝片先溶解完
反应物浓度越大,反应速率越快
×
12
向CuSO4溶液中通入H2S气体
有黑色沉淀
CuS不溶于稀硫酸
√
13
在CuSO4溶液中加入KI溶液,再加入苯,振荡
有白色沉淀生成,苯层呈紫色
白色沉淀可能为CuI
√
14
向硝酸亚铁溶液中滴入稀硫酸
无明显现象
硝酸亚铁与硫酸不反应
×
15
常温下,用pH试纸测定一定浓度的NaHCO3溶液的pH
比对后,测得pH=8
HCO的水解程度小于其电离程度
×
16
向一定量的浓硫酸中加入过量的锌粒,微热至反应结束
产生气泡
该气体成分仅为SO2
×
17
将澄清石灰水滴入可能混有Na2CO3的NaHCO3溶液中
有白色沉淀产生
该溶液中一定含有Na2CO3
×
18
表面变黑的银器浸泡到盛有食盐水的铝制容器中,银器与铝接触
银器变得光亮如新
构成原电池,铝作负极,硫化银得电子被还原成单质银
√
19
向足量的浓硝酸中加入铁片,一段时间后加入铜粉
有气体生成,溶液呈蓝绿色
浓硝酸将Fe氧化成Fe3+,生成NO2,Cu与Fe3+反应生成Cu2+
×
15.有机化学基础
1.官能团与性质
类别
通式
官能团
主要化学性质
烷烃
CnH2n+2
(链状烷烃)
—
在光照时与卤素单质发生取代反应
烯烃
CnH2n(单烯烃)
碳碳双键:
(1)能与卤素单质、H2和H2O等发生加成反应;
(2)能被酸性KMnO4溶液等强氧化剂氧化
炔烃
CnH2n-2(单炔烃)
碳碳三键:—C≡C—
卤代烃
一卤代烃:R—X
碳卤键:X(X表示卤素原子)
(1)与NaOH水溶液共热发生取代反应生成醇;
(2)与NaOH醇溶液共热发生消去反应
醇
一元醇:R—OH
羟基:—OH
(1)与活泼金属反应产生H2;
(2)与卤化氢或浓氢卤酸反应生成卤代烃;
(3)脱水反应:乙醇140℃分子间脱水生成乙醚,170℃分子内脱水生成乙烯;
(4)催化氧化为醛或酮;
(5)与羧酸或无机含氧酸反应生成酯
醚
R—O—R′
醚键:
性质稳定,一般不与酸、碱、氧化剂反应
酚
Ar—OH(Ar表示芳香基)
羟基:—OH
(1)呈弱酸性,比碳酸酸性弱;
(2)苯酚与浓溴水发生取代反应,生成白色沉淀2,4,6-三溴苯酚;
(3)遇FeCl3溶液发生显色反应;
(4)易被氧化
醛
R
醛基:
(1)与H2发生加成反应生成醇;
(2)被氧化剂[O2、银氨溶液、新制的Cu(OH)2、酸性高锰酸钾等]氧化
酮
RR’(R、R′均不为H)
羰基
与H2发生加成反应生成醇
羧酸
ROH
羧基:OH
(1)具有酸的通性;
(2)与醇发生酯化反应;
(3)能与含—NH2的物质反应生成酰胺
酯
RO-R’
酯基:O-R
(1)可发生水解反应生成羧酸(盐)和醇;
(2)可发生醇解反应生成新酯和新醇
油脂
酯基:O-R
(1)水解反应(在碱性溶液中的水解称为皂化反应);
(2)硬化反应
胺
R—NH2
氨基:—NH2
呈碱性
酰胺
RNH2
酰胺基:NH2
发生水解反应,酸性条件下水解生成羧酸和铵盐;碱性条件下水解生成羧酸盐和NH3
氨基酸
RCH(NH2)COOH
氨基:—NH2,
羧基:—COOH
(1)两性化合物;
(2)能形成肽键(NH-)
蛋白质
结构复杂无通式
肽键:NH-,
氨基:—NH2,
羧基:—COOH
(1)具有两性;
(2)能发生水解反应;
(3)在一定条件下变性;
(4)含苯环的蛋白质遇浓硝酸发生显色反应;
(5)灼烧有特殊气味
糖
Cm(H2O)n
羟基:—OH,
醛基:—CHO,
酮羰基:
(1)氧化反应,含醛基的糖能发生银镜反应(或与新制的氢氧化铜反应);
(2)加氢还原; (3)酯化反应;
(4)多糖水解; (5)葡萄糖发酵分解生成乙醇
2.有机物分子共线、共面问题判断
(1)明确三种典型模型
①甲烷分子中所有原子一定不共平面,最多有3个原子处在一个平面上,若用其他原子代替其中的任何氢原子,所有原子一定不能共平面,如CH3Cl分子中所有原子不在一个平面上。
②乙烯分子中所有原子一定共平面,若用其他原子代替其中的任何氢原子,所得有机物中所有原子仍然共平面,如CH2===CHCl分子中所有原子共平面。
苯分子中所有原子一定共平面,若用其他原子代替其中的任何氢原子,所得有机物分子中的所有原子也仍然共平面,如溴苯()分子中所有原子共平面。
(2)把握三种组合
①直线结构与平面结构连接,则直线在这个平面上。如苯乙炔:,所有原子共平面。②平面结构与平面结构连接,如果两个平面结构通过单键相连,由于单键的旋转性,两个平面可以重合,但不一定重合。如苯乙烯:,分子中共平面原子至少12个,最多16个。③平面结构与立体结构连接,如果甲基与平面结构通过单键相连,则由于单键的旋转性,甲基上的一个氢原子可能暂时处于这个平面上。
(3)注意题目要求
限制条件是“可能”、“一定”、“最多”、“最少”、“所有原子”、“碳原子”等。如分子中所有原子可能共平面,分子中所有碳原子一定共平面,而所有原子一定不能共平面。
3.同分异构体的判断
烃基数
甲基(CH3-)1种、乙基(C2H5-)1种、丙基(C3H7-)2种、丁基(C4H9-)4种、戊基(C5H11-)8种。如丁基有4种,则C4H9Cl、C4H9OH、C4H9COOH均有4种同分异构体
等效氢法
等效氢原子算法:同一个碳原子上的氢原子是等效H;同一个碳原子上的甲基上的氢原子是等效H;处于对称位置碳原子上的氢原子是等效H
某有机物有多少种等效氢,其一元取代物就有多少种同分异构体。
定一移一法
分析二元取代产物的方法:如分析C3H6Cl2同分异构体的数目,可先固定其中一个氯原子位置,然后移动另一个氯原子
换位思考法
某烃CxHy的m元取代物有多少种同分异构体,则该烃的(y-m)元取代物也有多少种同分异构体,如:二氯苯有3种则四氯苯也有3种。
组合法
饱和酯R1COOR2,—R1有m种,—R2有n种,则该酯共有m×n种结构
4.1mol常考官能团所消耗NaOH、Br2、H2物质的量的确定
消耗物
举例
说明
NaOH
①1mol酚酯基消耗2molNaOH;
②1mol酚羟基消耗1molNaOH;
③1mol酯基消耗1molNaOH;
④1mol羧基消耗1molNaOH;
⑤1mol碳溴键消耗1molNaOH;
⑥醇羟基不消耗NaOH
Br2
①1mol碳碳三键消耗2molBr2;
②1mol碳碳双键消耗1molBr2;
③酚羟基的每个邻、对位各消耗1molBr2
H2
①1mol酮羰基、醛基、碳碳双键消耗1molH2;
②1mol碳碳三键(或碳氮三键)消耗2molH2;
③1mol苯环消耗3molH2
①一般条件下羧基、酯基、酰胺基不与H2反应;
②酸酐中的碳氧双键一般不与H2反应
5.常见有机反应类型
反应类型
实例
取代反应
卤代
甲烷的卤代,苯及含苯环化合物的卤代
酯化
乙酸与乙醇的酯化反应
水解
酯、油脂的水解,二糖、多糖的水解
其他
苯及含苯环化合物的硝化
加成反应
烯烃与H2、Br2、HCl等的加成,苯及含苯环化合物与H2的加成
加聚反应
乙烯、苯乙烯、氯乙烯等的加聚反应
消去反应
卤代烃、醇的消去反应
氧化反应
燃烧氧化
绝大多数有机物易燃烧氧化
催化氧化
反应物含有—CH2OH,可以氧化为醛基、酮
酸性KMnO4溶液的氧化
反应物含有碳碳双键、碳碳三键、羟基(—CH2OH或)、醛基(—CHO)等均可被酸性KMnO4溶液氧化,而使其褪色
银氨溶液或新制的Cu(OH)2悬浊液氧化
醛类、甲酸酯、葡萄糖等含醛基(—CHO)的化合物、
6.糖类、油脂、蛋白质、核酸
(1)葡萄糖分子含有羟基、醛基两种官能团,因此它具有醇、醛两类物质的化学性质,利用此规律就能轻松掌握葡萄糖的化学性质。
(2)单糖、二糖、多糖的核心知识可用如下网络图表示出来。
注意 +H2O+
(3)油脂性质
①归类学性质:油脂是酯,因此纯净的油脂无色且不溶于水,密度比水的小;能发生水解反应(若烃基部分存在不饱和键,则还具有不饱和烃的性质)。
②对比明“三化”:油脂中的“三化”指的是氢化、硬化、皂化。不饱和程度较高、熔点较低的液态油,通过催化加氢可提高饱和度,转变成半固态的脂肪,这个过程称为油脂的氢化,也称油脂的硬化;皂化指的是油脂在碱性条件下发生水解生成高级脂肪酸盐与甘油的反应。
(4)蛋白质性质
①两性:蛋白质的结构中含有—NH2和—COOH,因此既能与酸反应。又能与碱反应,是两性分子。
②水解:蛋白质在酸、碱或酶的作用下,最终水解得到各种氨基酸。天然蛋白质水解的最终产物都是α-氨基酸。
③盐析:向蛋白质溶液中加入大量的浓轻金属盐或铵盐[如NaCl、(NH4)2SO4溶液等],使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出,这种作用称为盐析。盐析不影响蛋白质的结构和生物活性,是物理过程,具有可逆性。利用盐析可分离提纯蛋白质。
④变性:在某些物理因素或化学因素的影响下,蛋白质的理化性质和生理功能发生改变的现象。常见的影响因素有,物理因素(加热、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波)化学因素(强酸、强碱、重金属盐、乙醇、福尔马林、丙酮)等。变性会使蛋白质的结构发生变化,使其失去生理活性,在水中不能重新溶解,是不可逆过程。
⑤颜色反应:分子中含有苯环的蛋白质遇浓硝酸呈黄色。
⑥蛋白质灼烧有烧焦的羽毛味。
(5)核酸的分类和组成
(1)核酸的分类
天然的核酸根据其组成中所含戊糖的不同,分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。
(2)核酸的组成
核酸是由许多核苷酸单体形成的聚合物。核苷酸进一步水解得到磷酸和核苷,核苷继续水解得到戊糖和碱基。因此,核酸可以看作磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的生物大分子。其中的戊糖是核糖或脱氧核糖,它们均以环状结构存在于核酸中,对应的核酸分别是核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。
7.合成高分子
(1)合成高分子的基本方法
①加成聚合反应(加聚反应)
a.单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物(例如:烯、二烯、炔、醛等)。
②缩合聚合反应(缩聚反应)
a.单体分子中至少含有两个官能团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)。
b.缩聚反应生成聚合物的同时,还有小分子副产物(如H2O、NH3、HCl等)生成。
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