《高考化学战略突围手册1》之STSE、化学基本论知识大全

高考化学战略突围手册(周星星·化学） 《高考化学战略突围手册1》 **前言** 亲爱的同学们： 此刻捧在你手中的，不仅是一本化学复习资料，更是一把解码高考命题逻辑的密钥。当你们在元素周期表前徘徊，在实验装置图中迷茫，在有机合成路线里困顿时，我们深知：比知识盲点更可怕的，是缺乏对高考底层规律的洞察。这本《高考化学战略突围手册》以“精准打击命题靶心，系统构建学科思维”为核心理念，将带领你们穿透题海迷雾，直击高考本质。 为何本书与众不同？ 大数据导航：深度剖析近些年全国28套高考真题，建立「考点热力分布图」，让87%的备考精力聚焦在13%的核心区 认知脚手架：独创「3×3学习矩阵」——每个考点配备「基础认知→高考变形→素养拓展」三级阶梯训练 命题人视角：特邀省级命题专家参与编写，在「工艺流程」「实验探究」等模块设置「命题陷阱预演区」 专题引擎全开 【化学与STSE·传统文化】 ■ 解锁青铜器「红斑绿锈」的氧化还原机理，破译《本草纲目》中「火药制备」的化学方程式 ■ 构建「STSE四维分析法」：针对碳中和、钠离子电池等热点，掌握「技术原理→社会价值→环境评估」解题路径 【化学基本理论】 ■ 可视化「能量传递密码」：用粒子碰撞动态模型图解活化能、催化剂作用机制 ■ 开发「平衡移动预判公式」：通过勒夏特列原理的数学化表达，30秒解决平衡图像题 【元素及其化合物】 ■ 创建「物质转化战略地图」：以硫元素为例，用拓扑网络呈现16种价态转化关系及27个关键反应 ■ 提炼「工业流程五步破题术」：从原料预处理到循环利用，建立标准化分析框架 【化学实验基础】 ■ 打造「实验安全决策树」：针对21种危险操作（如浓硫酸稀释、钠燃烧灭火）建立应急预案 ■ 原创「装置组合设计库」：通过236个真题案例，归纳气体制备→净化→收集→尾处理的模块化组合规律 【物质结构与性质】 ■ 图解「晶体结构解码术」：建立金属/离子/原子晶体判别「三看法则」（看微粒、看作用力、看参数） ■ 设计「分子极性速判转盘」：通过电负性差值+空间构型快速判断溶解性、熔沸点异常 【有机化学基础】 ■ 构建「官能团反应作战沙盘」：用军事推演模式模拟醛基、羧酸等官能团的「攻防转换」 ■ 开发「合成路线逆向工程」：从阿司匹林合成案例学习「断键→嫁接→修饰」的分子手术策略 同学们，高考化学的较量早已超越知识记忆的维度，它考验的是： ✅ 能否从海带提碘的工序中嗅出氧化还原反应的气息 ✅ 能否在晶胞参数计算时构建三维空间想象力 ✅ 能否在有机推断题中化身分子侦探，通过蛛丝马迹还原反应真相 本书将带你经历三重进化： 第一重：打碎「知识点孤立」的牢笼，建立「结构-性质-应用」的立体认知 第二重：突破「懂而不会」的怪圈，掌握「信息提取→模型构建→方案优化」的实战技能 第三重：挣脱「重复低效」的枷锁，运用「命题规律反推法」实现精准打击 当你开始用「电解池原理」审视金属防护，用「焓变熵变」预测反应方向，用「分子间作用力」解释物质特性时，化学将成为你手中最锋利的思维武器。 此刻启程，让我们以元素周期表为罗盘，以化学反应方程式为利刃，在这场知识与智慧的征途中，破茧成蝶，决胜高考！ **与你并肩的导航者** 一位深谙高考战场规则的化学战术指挥官 目录 专题一 化学与STSE、传统文化 知识点1 酸雨形成及防治...............................................................................................................................................1 知识点2 温室效应...........................................................................................................................................................2 知识点3 光化学烟雾.......................................................................................................................................................2 知识点4 雾霾..................................................................................................................................................................3 知识点5 臭氧层空洞.......................................................................................................................................................3 知识点6 大气主要污染物...............................................................................................................................................4 知识点7 水体污染及其防治...........................................................................................................................................4 知识点8 白色污染及其防治...........................................................................................................................................5 知识点9 土壤污染...........................................................................................................................................................7 知识点10 居室空气污染物...............................................................................................................................................7 知识点11 绿色化学与环境保护........................................................................................................................................7 知识点12 能源的概念和地位...........................................................................................................................................8 知识点13 能源的分类.......................................................................................................................................................9 知识点14 煤的综合利用...................................................................................................................................................9 知识点15 石油的综合利用..............................................................................................................................................11 知识点16 天然气的综合利用.........................................................................................................................................13 知识点17 三大化石燃料.................................................................................................................................................13 知识点18 液化石油气.....................................................................................................................................................13 知识点19 地沟油.............................................................................................................................................................13 知识点20 生物柴油.........................................................................................................................................................14 知识点21 解决能源问题的措施.....................................................................................................................................14 知识点22 新能源的特点.................................................................................................................................................14 知识点23 金属材料.........................................................................................................................................................14 知识点24 无机非金属材料.............................................................................................................................................19 知识点25 塑料.................................................................................................................................................................20 知识点26 纤维.................................................................................................................................................................20 知识点27 橡胶.................................................................................................................................................................21 知识点28 摄取人体必须的化学元素.............................................................................................................................22 知识点29 提供能源和营养的食物.................................................................................................................................23 知识点30 优化食物品质的添加剂.................................................................................................................................26 知识点31 造福人类的化学药物.....................................................................................................................................28 知识点32 化学与生活中的常用物质..............................................................................................................................30 知识点33 常考经典史籍材料归纳...............................................................................................................................31 知识点34 中国古代的冶金化学.................................................................................................................................33 知识点35 中国古代的酿酒.........................................................................................................................................33 知识点36 中国古代的制糖.........................................................................................................................................34 知识点37 汞化学...........................................................................................................................................................34 知识点38 中国古代的铅化学.....................................................................................................................................35 知识点39 中国古代的砷化学.....................................................................................................................................35 知识点40 中国古代的矾化学.....................................................................................................................................36 知识点41 中国黄白术的冶金成就.............................................................................................................................36 知识点42 炼制陶器.........................................................................................................................................................37 知识点43 冶炼青铜.........................................................................................................................................................37 知识点44 造纸.................................................................................................................................................................37 知识点45 黑火药.............................................................................................................................................................37 知识点46 染色.................................................................................................................................................................37 知识点47 单质的制取.....................................................................................................................................................37 知识点48 化合物的制取.................................................................................................................................................38 专题二 化学基本理论 物质的分类及转化................................................................................................................................................................1 知识点1 物质组成的基本概念.....................................................................................................................................39 知识点2 物质的分类方法.............................................................................................................................................41 知识点3 物质性质与变化之间的关系.........................................................................................................................43 知识点4 化学反应的分类.............................................................................................................................................44 知识点5 物质间的转化关系.........................................................................................................................................44 知识点6 分散系.............................................................................................................................................................45 知识点7 溶液、胶体、浊液性质的比较......................................................................................................................46 知识点8 胶体.................................................................................................................................................................46 物质的量..............................................................................................................................................................................49 知识点1 物质的量(n)....................................................................................................................................................49 知识点2 阿伏加德罗常数(NA)......................................................................................................................................49 知识点3 摩尔质量(M)...................................................................................................................................................50 知识点4 影响物质体积大小的因素.............................................................................................................................50 知识点5 气体摩尔体积(Vm)..........................................................................................................................................50 知识点6 阿伏加德罗定律及其推论.............................................................................................................................51 知识点7 混合气体的平均摩尔质量()或平均相对分子质量.................................................................................52 知识点8 计算气体摩尔质量的5种方法.....................................................................................................................52 知识点9 物质的量浓度.................................................................................................................................................53 知识点10 溶解度.............................................................................................................................................................53 知识点11 物质的量浓度计算的要素..............................................................................................................................53 知识点12 标况下气体溶于水，其物质的量浓度的计算.............................................................................................54 知识点13 溶液的稀释或混合的计算.............................................................................................................................55 知识点14 相同溶质的溶液混合后其质量分数的计算.................................................................................................55 知识点13 以物质的量为核心的各个化学计量之间的关系.........................................................................................56 离子反应 离子方程式....................................................................................................................................................57 知识点1 电解质和非电解质.........................................................................................................................................57 知识点2 强电解质和弱电解质.....................................................................................................................................57 知识点3 强电解质和弱电解质比较.............................................................................................................................58 知识点4 电离及电离方程式.........................................................................................................................................58 知识点5 金属导电与电解质溶液导电的区别.............................................................................................................59 知识点6 离子反应.........................................................................................................................................................59 知识点7 离子方程式.....................................................................................................................................................60 知识点8 离子方程式正误判断——“七看”.................................................................................................................61 知识点9 离子方程式中常见的少量和过量问题.........................................................................................................62 氧化还原反应的基本概念和规律......................................................................................................................................71 知识点1 氧化还原反应的本质和特征.........................................................................................................................71 知识点2 氧化还原反应相关概念及其关系.................................................................................................................71 知识点3 氧化还原反应电子转移的表示方法.............................................................................................................72 知识点4 氧化还原反应与四种基本反应类型之间的关系.........................................................................................73 知识点5 常见的氧化剂和还原剂.................................................................................................................................73 知识点6 三类重要的氧化还原反应.............................................................................................................................74 知识点7 氧化性、还原性强弱的比较方法..................................................................................................................74 知识点8 氧化还原反应的基本规律及应用.................................................................................................................78 知识点9 氧化还原方程式的配平.................................................................................................................................79 知识点10 氧化还原反应的计算方法.............................................................................................................................81 化学能与热能.....................................................................................................................................................................82 知识点1 体系和环境.....................................................................................................................................................82 知识点2 化学反应的实质与特征.................................................................................................................................82 知识点3 焓变与反应热.................................................................................................................................................82 知识点4 放热反应和吸热反应.....................................................................................................................................83 知识点5 焓变计算方法.................................................................................................................................................85 知识点6 热化学方程式.................................................................................................................................................86 知识点7 燃烧热.............................................................................................................................................................87 知识点8 中和热.............................................................................................................................................................88 知识点9 反应热、燃烧热和中和热的比较.................................................................................................................89 知识点10 盖斯定律、反应热的计算与比较..................................................................................................................90 原电池及化学电源..............................................................................................................................................................92 知识点1 原电池的概念和反应本质.............................................................................................................................92 知识点2 原电池的工作原理.........................................................................................................................................92 知识点3 单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比........................................................................................93 知识点4 原电池的构成条件.........................................................................................................................................94 知识点5 原电池中正负极的判断方法.........................................................................................................................94 知识点6 原电池原理的应用.........................................................................................................................................94 知识点7 常见化学电源及工作原理............................................................................................................................96 知识点8 原电池电极反应式的书写方法....................................................................................................................98 知识点0 锂离子电池电极反应式的书写...................................................................................................................103 知识点10 二次电池(可充电电池)电极反应的书写方法.............................................................................................103 电解原理及应用................................................................................................................................................................105 知识点1 电解和电解池...............................................................................................................................................105 知识点2 电解池的工作原理.......................................................................................................................................106 知识点3 电极反应式、电解方程式的书写.................................................................................................................106 知识点4 惰性电极电解电解质溶液的情况分析.......................................................................................................107 知识点5 活性电极电解电解质溶液的情况分析.......................................................................................................108 知识点6 电解混合溶液的情况分析...........................................................................................................................109 知识点7 氯碱工业........................................................................................................................................................110 知识点8 电镀................................................................................................................................................................110 知识点9 电解精炼铜......................................................................................................................................................111 知识点10 电冶金............................................................................................................................................................112 金属的腐蚀与防护............................................................................................................................................................113 知识点1 金属腐蚀的概念............................................................................................................................................113 知识点2 金属腐蚀的本质............................................................................................................................................113 知识点3 金属腐蚀的类型............................................................................................................................................113 知识点4 电化学腐蚀的分类........................................................................................................................................114 知识点5 判断金属腐蚀快慢的规律............................................................................................................................114 知识点6 金属的防护方法............................................................................................................................................114 锂电池和锂离子电池........................................................................................................................................................116 多池串联电化学装置的解题技巧....................................................................................................................................118 电化学离子交换膜的分析与应用....................................................................................................................................120 化学反应速率及影响因素................................................................................................................................................123 知识点1 化学反应速率的概念与表示方法...............................................................................................................123 知识点2 化学反应速率与化学计量数的关系...........................................................................................................123 知识点3 反应速率的比较与计算...............................................................................................................................124 知识点4 “三段式”法在化学反应速率计算中的应用...............................................................................................124 知识点5 影响化学反应速率的因素...........................................................................................................................125 知识点6 用图像表示浓度、温度、压强对化学反应速率的影响...............................................................................126 知识点7 稀有气体对反应速率的影响.......................................................................................................................127 知识点8 化学反应速率图像.......................................................................................................................................128 知识点9 基元反应与反应历程...................................................................................................................................128 知识点10 基元反应过渡状态理论...............................................................................................................................129 知识点11 活化能与反应热的关系................................................................................................................................129 知识点12 利用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响.......................................................................130 化学平衡............................................................................................................................................................................133 知识点1 可逆反应.......................................................................................................................................................133 知识点2 化学平衡状态...............................................................................................................................................133 知识点3 化学平衡的特点...........................................................................................................................................134 知识点4 化学平衡状态的判断方法...........................................................................................................................134 知识点5 化学平衡移动的概念...................................................................................................................................136 知识点6 化学平衡移动的实质...................................................................................................................................136 知识点7 化学平衡移动的过程...................................................................................................................................136 知识点8 化学平衡移动与化学反应速率的关系.......................................................................................................136 知识点9 外界条件对化学平衡的影响.......................................................................................................................137 知识点10 外界条件对化学平衡影响的图示分析.......................................................................................................137 知识点11 勒夏特列原理................................................................................................................................................139 知识点12 化学平衡常数...............................................................................................................................................139 知识点13 分压平衡常数(Kp).........................................................................................................................................141 知识点14 化学平衡的有关计算...................................................................................................................................142 知识点13 速率常数与化学平衡常数的关系...............................................................................................................143 知识点14 化学平衡图像的类型与解题方法...............................................................................................................144 知识点15 等效平衡.......................................................................................................................................................148 知识点16 等效平衡的应用——常见的平衡转化率分析...........................................................................................149 化学反应进行的方向........................................................................................................................................................152 知识点1 自发过程.......................................................................................................................................................152 知识点2 自发反应.......................................................................................................................................................152 知识点3 自发过程的判断...........................................................................................................................................153 知识点4 化学反应进行的方向与ΔH之间的关系.....................................................................................................153 知识点5 焓判据(能量判据).........................................................................................................................................153 知识点6 焓变与化学反应进行方向的关系...............................................................................................................153 知识点7 熵、熵变的概念............................................................................................................................................154 知识点8 影响熵大小的因素.......................................................................................................................................154 知识点9 熵判据...........................................................................................................................................................154 知识点10 熵变与化学反应进行方向的关系...............................................................................................................154 知识点11 自由能与化学反应的方向............................................................................................................................154 化学反应的调控................................................................................................................................................................156 知识点1 合成氨反应的原理分析...............................................................................................................................156 知识点2 工业合成氨的适宜条件...............................................................................................................................156 知识点3 工业合成适宜条件的选择...........................................................................................................................158 弱电解质的电离平衡........................................................................................................................................................160 知识点1 电离平衡的概念...........................................................................................................................................160 知识点2 电离平衡的特征...........................................................................................................................................160 知识点3 电离平衡的影响因素...................................................................................................................................160 知识点4 电离平衡常数...............................................................................................................................................161 知识点5 电离度...........................................................................................................................................................163 知识点6 一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)的比较.......................................................................................164 知识点7 一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)稀释图像比较...........................................................................165 知识点8 判断HA为一元弱酸的两种常用方法........................................................................................................165 水的电离和溶液的pH......................................................................................................................................................166 知识点1 水的电离与水的离子积常数.......................................................................................................................166 知识点2 影响水的电离平衡的因素...........................................................................................................................166 知识点3 水的离子积适用范围...................................................................................................................................167 知识点4 水的离子积表达式的应用...........................................................................................................................167 知识点5 溶液的酸碱性与pH......................................................................................................................................168 知识点6 溶液酸碱性的测定方法...............................................................................................................................169 知识点7 单一溶液的pH计算.....................................................................................................................................169 知识点8 酸碱溶液混合后pH的计算.........................................................................................................................169 知识点9 强酸与强碱混合...........................................................................................................................................170 知识点10 常温下，酸与碱pH之和为14，等体积混合...........................................................................................170 知识点11 溶液的稀释与pH..........................................................................................................................................170 知识点12 计算水电离产生c(H＋)和c(OH－)的5种类型(25 ℃时)...........................................................................171 酸碱中和滴定....................................................................................................................................................................172 知识点1 酸碱中和滴定的概念和原理.......................................................................................................................172 知识点2 酸碱中和滴定的实验操作...........................................................................................................................174 知识点3 酸碱中和滴定的指示剂的选择...................................................................................................................175 知识点4 酸碱中和滴定误差分析...............................................................................................................................177 知识点5 滴定实验的拓展与应用——氧化还原滴定和沉淀滴定...........................................................................178 盐类的水解........................................................................................................................................................................180 知识点1 盐类的水解的概念.......................................................................................................................................180 知识点2 盐类水解的规律...........................................................................................................................................180 知识点3 水解离子方程式的书写...............................................................................................................................181 知识点4 酸式强碱盐溶液酸碱性的判断...................................................................................................................183 知识点5 完全双水解反应...........................................................................................................................................184 知识点6 影响盐类水解的主要因素...........................................................................................................................184 知识点7 盐类水解的应用...........................................................................................................................................186 知识点8 盐溶液蒸干时所得产物的判断...................................................................................................................187 电解质溶液中离(粒)子浓度大小比较.............................................................................................................................189 知识点1 单一解质溶液中“三个守恒和一个比较”...................................................................................................189 知识点2 四组混合溶液中“三个守恒和一个比较”...................................................................................................192 电解质溶液的图像分析与解题思路 ..............................................................................................................................194 知识点1 强碱滴定一元弱酸——抓“五点”...............................................................................................................194 知识点2 多组反应图像...............................................................................................................................................195 知识点3 分布系数图及分析.......................................................................................................................................195 知识点4 一元强碱滴定多元弱酸曲线.......................................................................................................................196 知识点5 水电离曲线...................................................................................................................................................197 知识点6 对数曲线.......................................................................................................................................................198 沉淀溶解平衡....................................................................................................................................................................200 知识点1 25 ℃时，溶解性与溶解度的关系..............................................................................................................200 知识点2 沉淀溶解平衡的概念与特征.......................................................................................................................200 知识点3 影响沉淀溶解平衡的因素...........................................................................................................................201 知识点4 溶度积常数及其应用...................................................................................................................................201 知识点5 溶度积、溶解度和物质的量浓度之间的关系...........................................................................................202 知识点6 单一难溶电解质的溶解度的计算...............................................................................................................202 知识点7 由饱和溶液的物质的量浓度c(mol/L)饱和溶液的溶解度S (g)...............................................203 知识点8 饱和溶液的溶解度S(g)由饱和溶液的物质的量浓度c(mol/L)KSP..........................203 知识点9 沉淀的溶解...................................................................................................................................................204 知识点10 沉淀的转化...................................................................................................................................................205 知识点11 沉淀的生成....................................................................................................................................................207 高考化学战略突围手册(周星星·化学） 每天进步一小步 日积月累跨大步！ 学科网（北京）股份有限公司 专题一 化学与STSE、传统文化 一、化学与环境 环境污染是指人类直接或间接地向环境排放超过其自净能力的物质或能量，从而使环境的质量降低，对人类的生存与发展、生态系统和财产造成不利影响的现象．具体包括：水污染、大气污染、噪声污染、放射性污染等 1．酸雨形成及防治 (1)正常雨水偏酸性，pH 约为 5.6，这是因为大气中的 CO2溶于雨水中的缘故。酸雨是指pH小于5.6的雨水，CO2不会导致酸雨，NO2或SO2都会导致酸雨，酸雨的形成主要人为排放的氮氧化物和硫氧化物等酸性气体转化而成的 (2)硫酸型酸雨及治理 ①硫酸型酸雨(SO2引起)：SO2＋H2OH2SO3 2H2SO3＋O2===2H2SO4 (酸雨在空气中酸性增强的原因) ②SO2主要来源：主要是煤等化石燃料的燃烧 ③治理：开发新能源、处理工业废气、燃煤脱硫 a．石灰石脱硫：在煤中添加石灰石作为脱硫剂，可以减少煤燃烧时产生的SO2，发生反应的化学方程式如下：2CaCO3＋O2＋2SO22CaSO4＋2CO2 b．用CaO脱硫：CaO＋SO2CaSO3、2CaSO3＋O22CaSO4(或2CaO＋2SO2＋O22CaSO4) c．用Ca(OH)2脱硫：Ca(OH)2＋SO2===CaSO3＋H2O、2CaSO3＋O22CaSO4 d．用氨水脱硫：2NH3·H2O＋SO2===(NH4)2SO3＋H2O(或NH3·H2O＋SO2===NH4HSO3)、 2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4 (3)硝酸型酸雨及治理 ①硝酸型酸雨(氮氧化合物NO、NO2引起)： 2NO＋O2===2NO2 3NO2＋H2O===HNO3＋NO ②氮氧化物主要来源：煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂的废气等 (4)氮氧化物对环境的污染及其防治 ①氮的氧化物都是有毒气体，都是大气污染物 ②空气中的NO2等是造成光化学烟雾的主要因素 ③空气中的NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂的废气等 ④常见的NOx尾气处理方法 a．碱液吸收法：NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适用于工业尾气中NOx的处理。2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O b．催化转化：在催化剂、一定温度下，NOx可与氨反应转化为无毒气体(N2)和H2O或与CO反应转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。NO2与CO反应的方程式为2NO2＋4CON2＋4CO2 2．温室效应 (1)温室效应的定义：温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应 (2)地球大气中起温室作用的气体称为温室气体，主要有二氧化碳(CO2)、甲烷、臭氧、一氧化二氮、氟里昂以及水汽等 (3)温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，产生的和大量排放的汽车尾气中含有的二氧化碳气体进入大气造成的 (4)温室效应的危害：①全球变暖 ②地球上的病虫害增加 ③海平面上升 ④土地沙漠化 ⑤缺氧 (5)温室效应的防治：减少温室气体向大气中排放是减缓温室效应的最直接的方法，导致CO2排放量有增无减的根本原因是世界对化石燃料的过分依赖，特别是对煤炭、原油和天然气的依赖。鉴于此，国际上CO2减排主要有五种方案： ①优化能源结构，开发核能、风能和太阳能等可再生能源和新能源 ②提高植被面积，消除乱砍滥伐，保护生态环境 ③从化石燃料中捕捉CO2并加以利用或封存 ④开发生物质能源，大力发展低碳或无碳燃料 ⑤提高能源的利用效率和节能，包括开发清洁燃烧技术和燃烧设备等 3．光化学烟雾 (1)光化学烟雾：氮氧化物(NxOy)和碳氢化合物(CxHy)在大气环境中受到强烈的太阳紫外线照射后，发生复杂的化学反应，主要生成光化学氧化剂(主在是O3)及其他多种复杂的化合物，这是一种新的二次污染物，统称为光化学烟雾。光化学烟雾主要发生在阳光强烈的夏、秋季节 (2)主要污染物：氮氧化物和碳氢化合物 (汽车尾气) (3)危害：人受到的主要伤害是眼睛和黏膜受刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、肺部功能损害 (4)来源：空气中氮的氧化物主要来自石油产品和煤燃烧的产物、汽车尾气以及制硝酸工厂的废气等 (5)防治措施：控制城市汽车数量、开发新能源、汽车安装尾气净化器 (6)汽车尾气主要是由汽油不完全燃烧产生的CO、气态烃等以及气缸中的空气在放电条件下产生的氮的氧化物等，它是城市大气污染或造成光化学烟雾的主要原因。汽车工业的发展可持续发展离不开技术的进步，改进汽车性质尾气净化技术，减少大气污染物的排放是汽车工业发展必然要求。在车排气管上加装“催化转化器”能将有毒的CO和NO转化为无毒的CO2和N2 4．雾霾 (1)雾霾是雾和霾的组合词，硫氧化物、氮氧化物和可吸入颗粒物(如PM2.5)这三项是雾霾的主要组成，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物才是加重雾霾天气污染的罪魁祸首。它们与雾气结合在一起，让天空瞬间变得灰蒙蒙的，燃煤和汽车尾气是雾霾天气产生的重要原因。“煤改气”、“煤改电”等清洁燃料改造工程减少了二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物，故有利于减少雾霆天气 (2)颗粒物的英文缩写为PM，粒子直径小于10微米的颗粒物即PM10，被称为“可吸入颗粒物”，而粒子直径小于2.5微米的颗粒物即PM2.5，目前还没有统一规范的中文名称，现在媒体上和科学界有“可入肺颗粒物”、“细颗粒物”、“超细颗粒物”、“细粒子”等各种说法，比较混乱。大颗粒物易被鼻腔、咽喉、气管拦截，或者通过绒毛的运动将其排除体外，但是由于PM2.5是细小颗粒物，一旦被人体从呼吸道吸入，就会沉积于人的肺泡内，而后溶解进入血液，造成血液中毒。很容易达到肺部深处，造成呼吸系统和心血管系统的伤害，刺激呼吸道、出现咳嗽、呼吸困难，加重哮喘发作，出现心律失常、诱发心脏病等等 (3)PM2.5就是细颗粒物又称细粒、细颗粒。细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5 微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，具有较强的吸附性，易附带有毒、有害物质(例如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大；汽车尾气中含有大量有害物体和粉尘，所以汽车尾气随意排放，与雾霾形成有很大的关系 5．臭氧层空洞 (1)臭氧层空洞：冰箱制冷剂氟里昂等排放到空气中，能破坏臭氧层，引起臭氧层空洞；NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。氟氯代烃在高空中发生化学反应，释放出高能的Cl原子和F原子，与O3反应而消耗O3，减少大气中平流层的臭氧浓度，导致大量紫外线辐射到地球，造成较大危害 (2)自然界中臭氧有 90%集中在距离地面 15~50km 的大气平流层中，也就是通常所说的臭氧层，虽然其中臭氧 含量很少，但可以吸收来自太阳的大部分紫外线，使地球上的生物免遭伤害 6．大气主要污染物 (1)空气质量日报：主要内容包括“空气污染指数”、“首要污染物”、“空气质量级别”、“空气质量状况”等，目前计入空气污染指数的项目主要为：二氧化硫、碳氧化物、氮氧化物、碳氢化物、飘尘、煤尘等 (2)CO2能造成温室效应，但CO2不属于空气污染物 (3)大气污染物根据组成成分，可以分为颗粒物、氮氧化物、硫氧化物、CO、碳氢化物、氟氯代烷(常用作制冷剂，商品名叫氟利昂) 7．水体污染及其防治 (1)定义：水体污染主要是指人类活动排放的污染物进入水体，引起水质下降，利用价值降低或丧失的现象 (2)水体污染源根据不同的分类方法，可以有不同的分类形式： ①按污染物的发生源地，可分为工业污染源、生活污染源、农业污染源和天然污染源 ②按排放污染的种类，可分为有机污染源、无机污染源、热污染源、噪声污染源、放射性污染源和同时排放多种污染物的混合污染源等 ③按排放污染物空间分布方式，可以分为点污染源(点源)和非点污染源(面源) (3)原因：农业化肥的使用、工业三废、生活污水、石油泄漏等 (4)常见的水体污染物的种类有  ①酸、碱、盐等无机物污染及危害：水体中酸、碱、盐等无机物的污染，主要来自冶金、化学纤维、造纸、印染、炼油、农药等工业废水及酸雨。水体的pH小于6.5或大于8.5时，都会使水生生物受到不良影响，严重时造成鱼虾绝迹。水体含盐量增高，影响工农业及生活用水的水质，用其灌溉农田会使土地盐碱化 ②重金属污染及危害：污染水体的重金属有：汞、镉、铅、铬、钒、钴、钡等。其中汞的毒性最大，镉、铅、铬也有较大毒性。重金属在工厂、矿山生产过程中随废水排出，进入水体后不能被微生物降解，经食物链的富集作用，能逐级在较高生物体内千百倍地增加含量，最终进入人体 ③耗氧物质污染及危害：生活污水、食品加工和造纸等工业废水，含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质。这些物质悬浮或溶解于污水中，经微生物的生物化学作用而分解。在分解过程中要消耗氧气，因而被称为耗氧污染物。这类污染物造成水中溶解氧减少，影响鱼类和其他水生生物的生长。水中溶解氧耗尽后，有机物将进行厌氧分解，产生H2S、NH3和一些有难闻气味的有机物，使水质进一步恶化 ④植物营养物质污染及危害：生活污水和某些工业废水中，经常含有一定量的氮和磷等植物营养物质；施用磷肥、氮肥的农田水中，常含有磷和氮；含洗涤剂的污水中也有不少的磷。水体中过量的磷和氮，为水中微生物和 藻类提供了营养，使得蓝绿藻和红藻迅速生长，它们的繁殖、生长、腐败，引起水中氧气大量减少导致鱼虾等水生生物死亡、水质恶化。这种由于水体中植物营养物质过多蓄积而引起的污染，叫做水体的“富营养化”。这种现象在海湾出现叫做“赤潮” a．赤潮(海水富营养化)是水中的氮、磷元素浓度过大造成的水污染，会导致藻类疯长，引起水中缺氧，水生生物大量死亡，水质恶化 b．水华(淡水富营养化)是含N、P、K等污水的任意排放，会导致藻类疯长，引起水中缺氧，水生生物大量死亡，水质恶化 c．水中氮、磷过的是造成水体富营养化的主要原因，使用无磷洗衣粉，不可能彻底解决水体富营养化问题 d．水俣病是指人或其他动物食用了含有机水银污染的鱼贝类，使有机水银侵入脑神经细胞而引起的一种综合性疾病 (5)防治 ①根本措施是控制工业废水和生活污水的排放 ②处理污水的方法很多，一般将物理法、生物法和化学法配合使用 ③污水处理中的主要化学方法及其原理 a．混凝法原理：利用胶体的凝聚作用，除去污水中细小的悬浮颗粒，如：明矾KAl(SO4)2·12H2O净水 b．中和法原理：利用中和反应调节废水的pH，如：熟石灰 c．沉淀法原理：利用化学反应使污水中的某些重金属离子生成沉淀而除去 d．氧化还原法原理：利用氧化还原反应将废水中的有害物质转化为无毒物质、难溶物质或易除去的物质 e．饮用水的消毒方法：主要有煮沸法和氯化消毒法 f．净化混浊的水，可以用明矾、硫酸铝、硫酸亚铁或碱式氯化铝作混凝剂，适量加入浑水中，用棍棒搅拌，待出现絮状物后静置沉淀 (水解原理：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋) 8．白色污染及其防治 (1)白色污染定义：白色污染(White Pollution)是对废塑料污染环境现象的一种形象称谓。是指用聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成的包装袋、农用地膜、一次性餐具、塑料瓶等塑料制品使用后被弃置成为固体废物，由于随意乱丢乱扔，难于降解处理，给生态环境和景观造成的污染 (2)主要来源：食品包装、泡沫塑料填充包装、快餐盒、农用地膜等 (3)白色污染的危害：丢弃在环境中的废旧包装塑料，不仅影响市容和自然景观，产生"视觉污染"，而且难以降解，对生态环境还会造成潜在危害，如：混在土壤中，影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产；增塑剂和添加剂的渗出会导致地下水污染；混入城市垃圾一同焚烧会产生有害气体，污染空气，损害人体健康；填埋处理将会长期占用土地，等等。“白色污染”的主要危害在于“视觉污染”和“潜在危害”： ①视觉污染：在城市、旅游区、水体和道路旁散落的废旧塑料包装物给人们的视觉带来不良刺激，影响城市、风景点的整体美感，破坏市容、景色，由此造成“视觉污染” ②潜在危害：第一，抛弃在陆地或水体中的废旧塑料包装物，被动物当作食物吞入，导致动物死亡（在动物园、牧区和海洋中，此类情况已屡见不鲜）；第二，混入生活垃圾中的废旧塑料包装物很难处理：填埋处理将会长期占用土地，混有塑料的生活垃圾不适用于堆肥处理，分拣出来的废塑料也因无法保证质量而很难回收利用。人们反映强烈的主要是“视觉污染”问题，而对于废旧塑料包装物长期的、深层次的“潜在危害”，大多数人还缺乏认识。具体来讲，可以从以下几条来说： a．侵占土地过多。塑料类垃圾在自然界停留的时间也很长，一般可达200~400年，有的可达500年 b．污染空气。塑料、纸屑和粉尘随风飞扬 c．污染水体。河、海水面上漂着的塑料瓶和饭盒，水面上方树枝上挂着的塑料袋、面包纸等，不仅造成环境污染，而且如果动物误食了白色垃圾会伤及健康，甚至会因其在消化道中无法消化而活活饿死 d．火灾隐患。白色垃圾几乎都是可燃物，在天然堆放过程中会产生甲烷等可燃气，遇明火或自燃易引起的火灾事故不断发生，时常造成重大损失。 e．白色垃圾可能成为有害生物的巢穴，它们能为老鼠、鸟类及蚊蝇提供食物、栖息和繁殖的场所，而其中的残留物也常常是传染疾病的根源。 f．废旧塑料包装物进入环境后，由于其很难降解，造成长期的、深层次的生态环境问题。首先，废旧塑料包装物混在土壤中，影响农作物吸收养分和水分，将导致农作物减产；其次若牲畜吃了塑料膜，会引起牲畜的消化道疾病，甚至死亡 g．因为体积大，所以填埋之处会滋生细菌，污染地下水 (4)解决白色污染措施 ①废弃塑料资源化：直接作为材料；制取合成高分子单位；制取燃料油 ②生物降解塑料：天然高分子改造法；化学合成法；微生物发酵法 ③塑料回收后再生方法有：熔融再生，热裂解，能量回收，回收化工原料及其他等方法 (5)几种重要的塑料 ①聚乙烯：聚乙烯是乙烯经加成聚合反应制得的一种热塑性树脂。根据聚合条件不同，可得到相对分子量从一万到几百万不等的聚乙烯。聚乙烯是略带白色的颗粒或粉末，半透明状，无毒无味，化学稳定性好，能耐酸碱腐蚀。商业上将聚乙烯分为低、中、高密度。一般用于包装的主要是不加增塑剂的低密度 (0.92g·cm－3~0.93g·cm－3)。相对分子量在9万-20万之间。聚丙烯主链有一个甲基侧链。如果甲基全部分布在一侧称为等规聚丙烯；如果甲基有规则地分布在主链两侧，称为间规聚丙烯；如果甲基无规则地分布在主链上，称无规聚丙烯。聚丙烯通常是半透明固体，无味无毒，密度(0.90g·cm－3~0.91g·cm－3)，机械强度比聚乙烯高，耐热性好。三种聚丙烯中，以等规聚丙烯产量最大。采用三氯化钛—氯二乙基铝为催化剂，在加氢饱和的汽油中使丙烯聚合，得到等规聚丙烯 ②聚氯乙烯：相对分子质量5万-12万，聚氯乙烯通过游离基加成聚合反应生成高聚物，属热塑性树脂。无定型白色粉末，无固定熔点，密度为(1.35g·cm－3~1.45g·cm－3)，具有较好的化学稳定性。熔于环乙酮，氯苯，二甲基甲酰胺，甲苯—丙酮混合溶剂等 ③聚苯乙烯：平均相对分子质量约20万。无色无味透明树脂，透光性好。表面富有光泽，易燃，密度为 (1.05g·cm－3~1.07 g·cm－3)具有优良的防水性，耐腐蚀性、电绝缘性 9．土壤污染 (1)土壤污染物大致可分为无机污染物和有机污染物两大类。无机污染物包括酸、碱、重金属、盐类、放射性元素铯、锶的化合物、含砷、硒、氟的化合物等。有机污染物主要包括有机农药、酚类、氰化物、石油、合成洗涤剂以及城市污水、污泥及厩肥带来的有害微生物等。当土壤中含有有害物质过多，超过土壤的自净能力，就会引起土壤的组成、结构和功能发生变化，微生物活动受到抑制，有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累通过“土壤→植物→人体”，或通过“土壤→水→人体”间接被人体吸收，达到危害人体健康的程度，就是土壤污染 (2)废旧电池中的汞、镉、铅等重金属盐，均为有毒物质，对土壤和水源会造成污染，则应集中回收处理 10．居室空气污染物：甲醛、苯及苯的同系物、氡等 (1)室内空气污染 ①厨房：燃料燃烧产生的 CO、CO2、NO、SO2 和尼古丁等造成污染；厨房油烟 ②装饰材料：主要来源甲苯、二甲苯、苯(如油漆)等；甲醛(如胶合板)；放射性污染(氡) (2)甲醛是一种重要的有机原料，是有味有毒的气体，主要用于人工合成黏结剂，所以在装饰材料、涂料、化纤地毯中都含有甲醛，用于室内装修时会引起室内空气的污染。一些装饰材料、化纤地毯、涂料等会不同程度地释放出甲醛气体，而使室内空气中甲醛含量超标，成为室内空气污染的主要原因之一。甲醛常用作装饰材料，对人体有害，可致癌，为环境污染物 11．绿色化学与环境保护 (1)绿色化学的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，尽可能使原料的利用率提高，减少副产品的排放，有利于环境保护。绿色化学的要求是原子利用率是100%，反应物全部转化为期望的产物，使原子的利用率达到100%，可知化合反应、加成反应符合绿色化学的要求，加聚反应只生成一种物质，反应物中的所有原子都转化到生成物中，原子利用率达到100%，符合要求，而取代反应、氧化反应、消去反应均有副产物，原子利用率达不到100%，不符合“绿色化学”要求 (2)所谓低碳经济，是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。低碳生活的核心是减少二氧化碳的排放。发展氢能和太阳能，限制塑料的使用，和发展绿色化学，都符合低碳经济；减少食物加工过程，减少二氧化碳排放，能体现低碳经济；目前电力的主要来源是火电，节约用电能减少二氧化碳排放，能体现低碳经济；本地食物能减少运输消耗、当季食物能减少贮存的能量消耗，能体现低碳经济，使用太阳能等代替化石燃料，减少二氧化碳的排放，符合低碳节能减排的要求 (3)垃圾的处理不能进行填埋处理，而应进行分类处理。处理垃圾应首先分类回收，最大限度减少资源的浪费，根据垃圾的分类和性质采取科学的方法处理，不能随意丢弃、掩埋或焚烧。对环境不产生污染的垃圾和适当掩埋、堆肥，有些垃圾可焚烧，但产生污染性气体的垃圾不能焚烧 (4)过分开发可燃冰，会影响海洋生态环境 (5)超薄塑料购物袋使用周期较短，易导致减少白色污染，减少超薄塑料购物袋的使用有利于环境保护 (6)改善大气质量的措施：减少煤等化石燃料燃烧产生的污染；减小汽车等机动车尾气污染；减少室内空气污染。 (7)六大工业尾气的主要成分 硫酸工厂尾气 SO2、O2、N2等，一般用氨水吸收 硝酸工厂尾气 NO、NO2、N2、O2等，一般用NaOH溶液吸收 高炉煤气 CO、CO2、N2等，一般回收利用 炼钢烟气 Fe2O3烟尘、CO等，一般回收利用 焦炉气 H2、CH4、C2H4、CO等，可用作燃料、化工原料 氯碱工业 Cl2，一般用NaOH溶液吸收 二、化学与能源 1．能源的概念和地位 (1)概念：能源就是能提供能量的自然资源，它包括化石燃料(煤、石油、天然气)、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等 (2)地位：能源是国民经济和社会发展的重要物质基础，它的开发和利用情况可以衡量一个国家和地区的经济发展和科学技术水平 2．能源的分类 (1)按转化传递过程分类 ①一次能源：直接来自自然界的能源。如：煤、石油、天然气、水能、风能、核能、海洋能、生物能等 ②二次能源：一次能源经加工、转换后获得的能源称为二次能源。如：沼气、各种石油制品(汽油、煤油、柴油)焦炭、煤气、工业余热、蒸汽、氢能、酒精、火电、水电、核电、太阳能发电、潮汐发电、波浪发电 (2)按属性分类 ①可再生能源：可连续再生、永远利用的一次能源称为可再生能源。如：水能、风能、生物能、太阳能、地热能、氢能、潮汐能、海洋能等 ②不可再生能源：经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源，称为不可再生能源。如：石油、煤、天然气、核能等 (3)按开发利用状况分类 ①常归能源：被人们广泛利用的能源称为常规能源。如：煤、石油、天然气、水能、生物能等 ②新能源：随着科技的不断发展，才开始被人类采用先进的方法加以利用的古老能源以及新发展的利用先进技术所获得的能源都是新能源。如：核聚变能、风能、太阳能、海洋能、地热能、潮汐能等 (4)按其形成和来源分类 ①来自太阳辐射的能量：太阳能、煤、石油、天然气、风能、水能、生物质能、海洋能 ②来自地球内部的能量：地热能、核能、火山能、地震能 ③来自天体引力的能量：潮汐能 3．煤的综合利用——煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源 (1)煤的组成：由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素 (2)煤的分类 (3)煤的干馏 ①原理：煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使煤中的有机物分解的过程，工业上也叫煤的焦化。煤干馏过程中发生一系列复杂的化学反应，煤的干馏是一个复杂的物理变化和化学变化过程 ②煤干馏的产品及用途——煤焦油、焦炭、粗氨水、粗苯、焦炉气 干 馏 产 品 主 要 成 分 主 要 用 途 出炉煤气 焦炉气 氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳[ 气体燃料、化工原料 粗氨水 氨、铵盐 氮肥 粗苯 苯、甲苯、二甲苯 炸药、染料、医药、农药、 合成材料 煤焦油 苯、甲苯、二甲苯 酚类、萘类 染料、医药、农药、合成材料 沥青 筑路材料、制碳素电极 焦炭 炭 冶金、合成氨造气、电石、燃料 注意 ①煤的干馏必须隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧 ②煤的干馏能够减少燃烧污染，提高燃煤的热效率，且能从煤中提取有价值的化工原料 ③煤的干馏过程中发生的主要是化学变化，而蒸馏的过程发生的是物理变化 (4)煤的气化 ①概念：煤的气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂(如蒸汽/空气或氧气等)发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程 ②主要反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ③发生的变化：化学变化 (5)煤的液化 ①概念：把煤转化成液体燃料的过程 ②发生的变化：化学变化 ③分类：直接液化和间接液化 a．直接液化：把煤炭制成煤浆，然后在高温、高压和催化剂条件下，使煤与氢气作用生成液态碳氢化合物 即：煤＋H2液体燃料 b．间接液化：把煤炭在高温下与水蒸气作用气化，产生合成气CO、H2等，然后在催化剂作用下合成甲醇等，即：煤CO＋H2甲醇 4．石油的综合利用 (1)石油的形成及成分 ①形成：古代动植物遗体经过非常复杂的变化而形成的 ②元素组成：碳、氢、硫、氧、氮等 ③物质组成：石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，主要是多种烷烃、环烷烃和芳香烃等，一般石油不含烯烃，从所含成分的状态看，大部分是液态烃，在液态烃里溶有气态烃和固体烃 ④物理性质：黑褐色的粘稠状物质，有特殊气味，比水轻，不溶于水，没有固定沸点 (2)石油的炼制 石油炼制的意义 从油田里开采出来的没有经过加工处理的石油叫做原油，还含有杂质成分：水，氯化钙，氯化镁等盐类。原油含盐、含水多，在炼制时要浪费燃料，含盐、含水多会腐蚀设备。所以，原油必须先经脱水、脱盐等处理过程才能进行炼制，其目的是将混合物进行一定程度的分离，使之物尽其用，另一方面，将含碳原子较多的烃转变为含碳原子较少的烃，做为基础有机化工原料 石油炼制的方法 分馏、裂化、裂解及催化重整 ①石油的分馏 a．概念：利用原油中各种烃的沸点不同，逐步升温使烃气化，再经冷凝将烃分离成不同沸点范围的产物的过程，石油分馏得到的各种馏分是混合物，分馏可得到汽油、煤油、柴油等轻质油，此时得到的汽油叫直馏汽油 b．设备：加热炉和分馏塔 c．分类 常压分馏 原理 用蒸发和冷凝的方法将原油分成不同沸点范围的馏分 原料 原油 目的 获得以燃料油为主的不同石油产品 产品 石油气、汽油、煤油、柴油、重油 减压分馏 原理 通过减压降低重油的沸点，从重油中分离出不同沸点范围的馏分 原料 重 油 目的 获得以润滑油为主的不同石油产品 产品 柴油、燃料油、石蜡、沥青、润滑油 d．为什么要减压分馏？若要将重油进一步分离，则要在更高的温度，而在高温下，高沸点的烃会分解，更严重的是还会炭化结焦，损坏设备，影响正常生产。由于同一种物质，在不同的压强下，沸点不同。因为外界压强越大，物质沸点就越高；外界压强越小，物质沸点就越低。因此要将重油进行减压分馏 ②石油的裂化 a．概念：在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃的过程 b．原料：重油 c．目的：提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量，此时得到的汽油叫裂化汽油 e．原理：C12H26C6H14＋C6H12 d．方法：热裂化和催化裂化 热裂化的目的是提高汽油的产量；缺点是温度过高，发生结焦现象 催化裂化的目的是提高汽油的产量；使用的催化剂是硅酸铝、分子筛(铝硅酸盐) ③石油的裂解 a．概念：即深度裂化，在高温下，使具有长链分子的烃断裂成乙烯、丙烯、丁烯等各种短链的气态烃和少量液态烃的过程 b．原料：含直链烷烃的石油分馏产品 c．目的：获得乙烯、丙烯等短链气态不饱和烃 d．裂解反应：C16H34C8H18＋C8H16 C8H18C4H10＋C4H8 C4H10CH4＋C3H6 C4H10C2H6＋C2H4 ④石油的催化重整 a．概念：石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃 b．目的：使链状烃转化为环状烃，获得芳香烃 c．产品：苯或甲苯等化工原料 注意 ①由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是多种烃的混合物 ②直馏汽油和裂化汽油的成分不同，性质有明显的区别，直馏汽油的成分为饱和烃，裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物，故裂化汽油可以发生加成反应，可使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色 ③分馏是物理变化，裂化、裂解和催化重整均为化学变化 ④化学“三馏”的比较 名称 干馏 蒸馏 分馏 原理 隔绝空气、高温下使物质分解 根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离 与蒸馏原理相同 产物 混合物 单一组分的纯净物 沸点相近的各组分组成的混合物 变化类型 化学变化 物理变化 物理变化 5．天然气的综合利用 (1)天然气的组成：主要成分是甲烷，还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等 (2)天然气的加工及利用 ①天然气是一种清洁的化石燃料，日常生活用作燃料 ②化工生产主要用于合成氨和生产甲醇等 (3)化学“六气”的主要成分 高炉煤气 水煤气 天然气 液化石油气 焦炉气 裂解气 主要成分 CO、CO2 H2、CO CH4 C3H8、C4H10、 C3H6、C4H8 H2、CH4、 C2H4、CO C2H4、C3H6、 C4H8、CH4 6．其它方面 (1)三大化石燃料：煤、石油、天然气是当今世界上最重要的化石燃料，它们为不可再生能源，煤在国民经济中占有很重要的地位，被称为“黑色的金子”、“现代工业的粮食”；石油被称为“现代工业的血液” (2)液化石油气是由碳氢化合物所组成，主要成分为丙烷、丁烷以及其他烷系或烯类等，燃烧液化石油气氧气不足时易产生一氧化碳，污染环境；管道煤气是指水煤气，是炽热的碳和水蒸气高温反应生成的，主要成分是CO和H2，使用不当易引起环境污染；氢气是一种清洁能源，燃烧产物生成水无污染，不会造成环境污染的；燃烧木材产物中有二氧化碳、甲酸、乙酸、碳颗粒等污染环境 (3)“地沟油”的主要成分是高级脂肪酸甘油酯，还含有害物质，不能食用，但可用来制肥皂(碱性条件下水解)或燃油(油脂能燃烧) (4)生物柴油是指植物油(如菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、棉籽油等)、动物油(如：鱼油、猪油、牛油、羊油等)、废弃油脂或微生物油脂与甲醇或乙醇经酯转化而形成的脂肪酸甲酯或乙酯。生物柴油是典型的“绿色能源”，具有环保性能好、发动机启动性能好、燃料性能好，原料来源广泛、可再生等特性。大力发展生物柴油对经济可持续发展、推进能源替代、减轻环境压力、控制城市大气污染具有重要的战略意义 (5)适度开发矿物资源，能促进地方经济发展；过度开发矿物资源，不利于地方经济发展的可持续发展，甚至资源浪费，环境污染。煤、石油、稀土等资源开发须有国家宏观控制，才能实现真正意义上的可持续发展；化石能源是有限的一次能源，为了长远的可持续发展，必须要开发新能源；开发利用太阳能、风能、潮汐能、地热能等可再生能源，可以减少化石燃料的使用，减轻温室效应的压力，有得社会的可持续发展 (6)燃料电池的能量转换率为80%，普通燃烧过程能量转换率为30%左右，氢气作为燃料电池的燃料，其产物又是水，对环境无危害性，从能效比及环境保护的角度看，氢气的确是最理想的能源。太阳能和氢能全面使用将是新能源领域人类努力的方向；氢氧燃料电池要求电极必须多孔具有很强的吸附能力，并具一定的催化作用，同时增大气固的接触面积，提高反应速率 (7)解决能源问题的措施 ①提高能源的利用效率：改善开采、运输、加工等各个环节；科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧 ②开发新能源：太阳能、风能、氢能、地热能、海洋能和生物质能都是最有希望的新能源。这些新能源资源丰富，有些为可再生能源，并且在使用时对环境几乎没有污染 (8)新能源的特点 ①太阳能能量巨大，取之不尽，用之不竭，清洁无污染，不需要开采和运输。缺点是能量密度小，受地域和季节的影响较大 ②氢能有三大优点：一是单位质量的燃烧热值高，二是资源丰富，三是无毒、无污染。缺点是储存、运输困难 ③地热能蕴藏丰富，已被应用 ④风能是太阳能的一种转换形式，风能能量巨大。缺点是具有不稳定性，受地区、季节、气候影响较大 三、化学与材料 1．金属材料：金属材料可分为纯金属和合金。新型金属材料是具有特殊性能的金属结构材料 (1)合金 ①概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质 ②性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能 ③熔点：合金的熔点比各成分金属低 ④硬度和强度：合金的硬度比各成分金属大 注意 ①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素 ②合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加合；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质 ③并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金 ④合金一定是混合物 ⑤常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体 (2)常见的金属材料 ①金属材料分类 a．黑色金属材料：铁、铬、锰以及它们的合金 b．有色金属材料：除黑色金属以外的其他金属及其合金 ②黑色金属材料——钢铁 a．生铁：含碳量在2%～4.3%的铁的合金。生铁里除含碳外，还含有硅、锰以及少量的硫、磷等，它可铸不可煅。根据碳的存在形式可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种 b．钢：含碳量在0.03%～2%的铁的合金。钢坚硬有韧性、弹性，可以锻打、压延，也可以铸造。钢的分类方法很多，如果按化学成分分类，钢可以分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢就是普通的钢，碳素钢又可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢，低碳钢韧性、焊接性好，强度低；中碳钢强度高，韧性及加工性好；高碳钢硬而脆，热处理后弹性好。合金钢也叫特种钢，是在碳素钢是适当地加入一种或几种，如锰、铬、镍、钨、铜等合金元素而制成的。合金元素使合金钢具有各种不同的特殊性能，用于制不锈钢及各种特种钢 c．钢是用量最大，用途最广的合金 ③有色金属材料——铜和铝 a．铝及铝合金：Al是地壳中含量最多的金属元素，纯铝的硬度和强度较小，有良好的延展性和导电性，通常用作制导线。铝合金密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉，主要用于建筑页、容器和包装业、交通运输业、电子行业等。如：铝硅合金，制门窗、飞机等。 镁铝合金，制照相机外壳等 铝的耐腐蚀原因：表面的铝和空气中的氧气反应形成一层致密的氧化物薄膜 (Al2O3) 钝化：常温下铁、铝在浓硝酸、浓硫酸中形成致密的氧化物薄膜而阻止内部金属的氧化 b．铜及铜合金：纯铜有良好的导电性和导热性，主要用于电器和电子工业、建筑业。青铜是我国使用最早的合金，常见的铜合金有黄铜(Cu—Zn合金)和白铜(Cu—Sn合金) (3)金属的腐蚀和防护 ①金属腐蚀内容：金属的腐蚀是指金属或者合金跟周围接触到的化学物质发生化学反应而腐蚀损耗的过程 ②金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应 ③金属腐蚀的类型 a．化学腐蚀：金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。化学腐蚀实质是金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。其腐蚀过程没有电流产生 b．电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应。比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。电化学腐蚀过程有电流产生 ④化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属跟非金属单质直接接触 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化 联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 ⑤电化学腐蚀的分类——以钢铁的腐蚀为例进行分析 类型 析氢腐蚀 (腐蚀过程中不断有氢气放出) 吸氧腐蚀 (反应过程吸收氧气) 条件 水膜酸性较强(pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性 电极反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋ Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3·xH2O(铁锈主要成分) 联系 吸氧腐蚀更普遍 ⑥金属的防护 a．牺牲阳极法—原电池原理 b．外加电流法—电解原理 c．改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等 d．加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法 (4)金属元素在自然界中存在的形态 ①游离态：化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态的形式存在。如：金和铂以及少量的银和铜 ②化合态：化学性质比较活泼的金属，在自然界中能以化合态的形式存在。如： Al、Na 注意 ①少数金属在自然界中能以游离态的形式存在；而大多数的金属在自然界中能以化合态的形式存在 ②在地壳中，含量最高的金属元素是铝，其次是铁 (5)金属冶炼的原理和实质 ①原理：利用氧化还原反应的原理，在一定条件下，用还原剂或者加热、电解的方法把金属化合物还原为金属单质 ②实质：金属离子金属单质，即Mn＋＋ne－―→M (6)金属冶炼的主要步骤 ①矿石的富集 (目的：除去杂质，提高矿石右的有用成分的含量) ②冶炼 (目的：得到金属单质) ③精炼 (目的：提高金属的纯度) (7)金属冶炼方法——根据金属的活泼性 ①物理提取法：Au、Pt在自然界中主要以游离态存在 ②热分解法：适于冶炼金属活动性顺序表中位置靠后的不活泼的金属；像汞、银等不活泼金属，它们在金属活动性顺序表中位于氢的后面，其阳离子得到电子的能力很强，所以其还原条件也较容易达到。它们的氧化物受热就能分解得到单质。适用范围是不活泼的金属Hg和Ag 2HgO2Hg＋O2↑、2Ag2O4Ag＋O2↑ ③热还原法：适用于冶炼位于金属活动性顺序表中部的金属；常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气、活泼金属(如：铝)等，多数金属的冶炼过程属于热还原法。适用范围是较活泼的金属 Zn～Cu a．焦炭还原法：2PbO＋C2Pb＋CO2↑，C＋2ZnO2Zn＋CO2↑ b．一氧化碳还原法：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 c．氢气还原法：WO3＋3H2W＋3H2O d．活泼金属还原法(铝热反应)：2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr 10Al＋3V2O56V＋5Al2O3 ④电解法：位于金属活动性顺序表中氢前面的钾、钠、钙、镁、铝等几种金属的还原性很强，这些金属单质都很容易失去电子，而其对应的阳离子则氧化性很弱，很难得到电子，因此用一般的方法和一般的还原剂很难使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。适用范围是活泼的金属 K～Al 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑、MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 、2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 注意 ①工业上冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔点比MgCl2的高 ②冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电。加入冰晶石(Na3AlF6)的 目的是降低Al2O3的熔化温度 ③金属的活泼性与冶炼方法的关系： ④金属活动性顺序中，金属的位置越靠后，其阳离子越容易被还原，金属的位置越靠前，其阳离子越难被还原 2．无机非金属材料：无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。 (1)传统无机非金属材料——水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料 硅酸盐产品 水泥 玻璃 陶瓷 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 —— 原料 石灰石和粘土 纯碱、石灰石、石英(过量) 黏土 反应原理 复杂的物理 化学变化 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ 复杂的物理 化学变化 主要成分 3CaO·SiO2、2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 Na2O·CaO·6SiO2 —— 特性 水硬性(跟水掺和搅拌后容易凝固变硬) 非晶体，无固定熔点，在一定范围内软化可制成各种形状 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 (2)新型无机非金属材料：高温结构陶瓷如氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷，具有耐高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、强度大、密度小等特点。可以利用它来制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等。光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维，光缆即是由许多根光纤经过技术处理绕在一起。利用光缆通讯，能同时传输大量信息。光纤还可用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等 (3)新型无机非金属材料主要有先进陶瓷、非晶体材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等 (4)碳化硅、陶瓷和碳纤维为无机非金属材料；Si3N4、Al2O3是常用的高温结构陶瓷 (5)碳纤维是碳的单质；光导纤维主要成分是SiO2，属于无机物；高纯度的硅单质广泛用于制作太阳能电池 (6)合成纤维为有机材料；玻璃钢是一种复合材料，常用于制汽车车身、火车车厢和船体 (7)石英玻璃是 SiO2，与普通玻璃不同，可做光导纤维 3．有机高分子材料：高分子化合物(又称高聚物)一般相对分子质量高于10000，结构中有重复的结构单元；有机高分子化合物可以分为天然有机高分子化合物(如：淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶等)和合成有机高分子化合物(如：聚乙烯、聚氯乙烯等) (1)塑料：主要成分是合成树脂 ①热塑性塑料：链状线形结构受热会熔化，冷却会硬化，多次使用。如聚乙烯塑料，聚丙烯塑料等。聚乙烯是线型高分子，加热可成液体，称为热塑性塑料。有机玻璃也是热塑性塑料，可溶解于氯仿。聚乙烯可制成食品保鲜袋或保鲜膜。但是聚氯乙烯是有毒的，不能用来包装食品 ②热固性塑料：受热会交联成立体网状结构，一次使用。如酚醛树脂，脲醛树脂等。酚醛树脂加热会变软，然后变硬，属于热固性塑料。聚四氟乙烯，不会被酸、碱、王水以及各种有机溶剂所腐蚀，被誉为“塑料王” (2)纤维 ①纤维的定义：指凡具备或可以保持长度大于本身直径100倍的均匀线条或丝状的线型高分子材料 ②纤维的分类 a．天然纤维：棉花、羊毛、蚕丝和麻等是大自然赋予人们的天然纤维，天然纤维又分为植物纤维和动物纤维。植物纤维是富含多糖纤维素，只含C、H、O三种元素(如：棉花、麻等)，动物纤维主要成分是蛋白质，蛋白质在蛋白酶的作用下可水解(如：羊毛和蚕丝等) b．化学纤维：化学纤维指的是用天然或人工合成的高分子物质经化学、机械加工而制得的纤维，包括再生纤维和合成纤维 (i)再生纤维：以木材、秸秆等农副产品为原料，经过化学加工处理后得到的产品 (ii)合成纤维：以石油、天然气、煤和农副产品等为原料加工制得的单体，单体经聚合反应制成的高分子化合物，如六大纶：锦纶(尼龙)、涤纶(的确良)、腈纶(人造羊毛)、维纶、氯纶、丙纶 ③六大纶简介 a．锦纶/尼龙(聚酰胺纤维)：尼龙是聚酰胺纤维(锦纶)的一种说法，可制成长纤或者短纤。锦纶是聚酰胺纤维的商品名称，又称耐龙(Nylon)。英文名称Polyamide(简称PA)，其基本组成物质是通过酰胺键—NHCO—连接起来的脂肪族聚酰胺。强度与耐磨性能好。制作针织品、混纺织品、工业用布、轮胎帘子线、渔网、缆绳 b．涤纶/PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)：弹性好、强度高、吸水性差。做纺织材料、电绝缘材料、渔网、绳索、轮胎帘子线、降落伞、宇航服等，也可做成薄膜，制作电影胶片、录音录像带、磁卡等 c．腈纶/PAN(聚丙烯腈纤维)：CH2=CHCN的加聚产物，轻质、弹性好，人称“人造羊毛”。可与羊毛、棉等混纺，制作毛线、毛织品、棉织品、人造毛皮、地毯、窗帘等 d．维纶/PVFM(聚乙烯醇缩甲醛纤维)：吸湿性优良，有“合成棉花”之称。可与棉花混纺，做维棉混纺织物，做滤布、帆布、传送带等 e．氯纶/PVC(聚氯乙烯纤维)：耐燃、耐酸、碱、吸湿性差。可编织窗纱、筛网、网袋与绳子，制毛线、毛毯、棉絮、滤布等 f．丙纶/PP(聚丙烯纤维)：耐磨、强度高，耐酸、碱，耐老化性能差。制作地毯、编织袋、绳索、滤布、包装材料等 ④无机纤维：是以天然无机物或含碳高聚物纤维为原料，经过人工抽丝或直接碳化制成。包括玻璃纤维、金属纤维和碳纤维 (3)橡胶：橡胶是一类具有弹性的物质，在外力作用下，橡胶的形状发生改变，去除外力后又能恢复原来的形状 ①天然橡胶：聚异戊二烯。天然橡胶是线型高分子，人们通过增加橡胶分子之间交联的方法，使线型转变为体型的网状分子，由异戊二烯(2­甲基­1,3­丁二烯)合成反应方程式为 ②合成橡胶：以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等为单体，聚合而成，具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油性、耐高温或耐低温等性能，顺丁橡胶合成：顺丁橡胶是以1,3-丁二烯为原料，在催化剂作用下，通过加聚反应，得到以顺式结构为主的聚1,3-丁二烯 注意 ①橡胶的硫化:将线型结构的橡胶与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的双键打开，以二硫键(—S—S—)等把线型结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶 ②绝大多数橡胶的结构中有碳碳双键或还原性元素(如硫)，故橡胶有较强的还原性。因此，在实验室中盛放强氧化性物质(如高锰酸钾)的试剂瓶不能用橡胶塞 4．复合材料：将两种或两种以上不同性能的材料组合起来的具有优良性能的材料 如：玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)就是玻璃纤维熔化后拉丝加入到合成树脂中，强度大、密度小、耐腐蚀、韧性好。还有碳纤维复合材料等 5．其它 (1)聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，聚乙烯塑料具有良好的热塑性，可以加热封口；聚乙烯塑料的老化是因为被氧化所致；聚乙烯可做食品的包装，而聚氯乙烯不可 (2)聚氯乙烯是利用加聚反应生成的合成高分子化合物，为合成高分子化合物，不是天然高分子化合物 (3)聚酯纤维是化学纤维的一种属于合成高分子，棉花属于天然高分子，两者都属于高分子化合物， (4)棉、麻的成分都是纤维素，蚕丝的成分是蛋白质；尼龙是用合成高分子化合物做原料而制得的化学纤维属于合成纤维 (5)涤纶是合成纤维，真丝巾的成分是蚕丝，有机玻璃、电玉是合成塑料 (6)发泡塑料饭盒的原料是聚乙烯树脂，属于热塑性高分子材料，它价廉、质轻、保温性能好 (7)有机物易溶于有机溶剂，而含油较多的食品则属于有机溶剂，因此不适合盛放含有较多的食品 (8)1965年9月，我国科学家首先在世界上成功地实现了人工合成具有天然生物活力的蛋白质——结晶牛胰岛素 (9)PVC是聚氯乙烯的英文缩写；聚丙烯腈的英文缩写PAN；聚丙烯的英文缩写PP；PVC是聚氯乙烯的英文缩写；聚乙烯的英文缩写PE (10)电木是酚醛树脂，不可用作塑料袋；尼龙常用来制线，绳子等 (11)合成纤维除含C、H、O元素外，有的还含有其他元素，如腈纶含N元素、氯纶含Cl元素等，它们完全燃烧时不都只生成CO2和H2O (12)电木塑料具有热固性，一经加工成型就不会受热熔化；热塑性具有加热软化、冷却硬化的特性，不适合用于微波炉加热食品 四、化学与健康 1．摄取人体必须的化学元素：维持正常生命活动不可缺少的元素称之为生物体内必需元素。生物体内必需元素包括常量元素与微量元素 (1)常量元素是指含量在0.01%以上的元素，包括H、C、N、O、P、S、Cl、Na、Mg、K、Ca共11种元素 (2)微量元素是指含量在0.01%以下的元素，包括B、F、Si、Se、As、I、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sn、Mo共16种元素 (3)在生物体中，元素C、H、O、N等组成有机物，其余一些金属元素和非金属元素统称为矿物质，在生物体内约占4%~5% (4)合理摄入必须元素 ①补碘——加碘盐(KIO3)——缺碘可得大脖子病、智力低下、发育迟缓。补碘过高，引发甲状腺疾病。(可从海带或加碘盐获取碘) ②补铁——铁强化酱油——缺铁，患缺铁性贫血，血液输送O2的能力下降，儿童智力发育迟缓。过量服用补铁剂可引发铁中毒，造成胃肠道出血性坏死 ③补氟——含氟牙膏防龋齿 ④补锌——对人的生长发育起关键作用。儿童缺锌可导致生长发育不良，抵抗力差、食欲不振 2．提供能源和营养的食物：人体需要的营养物质主要有：糖类、油脂、蛋白质、无机盐、维生素和水 (1)糖类(C、H、O)——葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉、纤维素 ①糖类按照水解的发生情况及结构特点分为：单糖(不能水解成单糖的糖)、二糖和多糖，常见单糖是葡萄糖和果糖(最甜的糖)，常见的二糖是麦芽糖和蔗糖，常见的多糖是淀粉和纤维素(都属于天然高分子化合物)，能水解的只有二糖和多糖，具有还原性的是葡萄糖和麦芽糖 ②蔗糖是二糖，相对分子质量较小，不是高分子化合物 ③纤维素在人体内不能水解，人体内无纤维素酶，所以纤维素不能作为人类的营养物质 ④葡萄糖(C6H12O6)，是小分子，不能发生水解反应。糖尿病可用新制的Cu(OH)2悬浊液试纸检验，若变红说明患糖尿病。生活中有水果中。糖尿病人血液和尿液中含有葡萄糖。葡萄糖发生银镜反应或与新制的Cu(OH)2悬浊液反应均在碱性条件下进行，淀粉在酸性条件下水解后用这两反应检验葡萄糖一定要先加碱中和 ⑤葡糖糖用于制镜业、糖果制造业，还用于医药工业，葡糖糖可直接被人体吸收。因此，体弱和血糖过低的患者可利用静脉注射葡萄糖溶液的方式来迅速补充营养 ⑥淀粉遇碘水显蓝色。生活中富含淀粉的食物有大米、豆类、芋头、连藕等。食用加碘盐为KIO3，不能用来检验 ⑦用粮食酿酒时，先在糖化酶作用下水解为葡萄糖，然后在酵母作用下转变为酒精，都是化学变化 ⑧无糖饼干中不含蔗糖类物质，而不是不含糖类物质 (2)油脂——(C、H、O) ①油脂属于酯类，是高级脂肪酸和甘油生成的酯。包括：油和脂肪。脂肪：由饱和的高级脂肪酸甘油酯组成(动物油)；油：由不饱和的高级脂肪酸甘油酯组成(植物油)。天然油脂都是混合物，相对分子量很大，但不是高分子化合物；油脂属于烃的含氧衍生物，含有C、H、O三种元素 ②油脂含有酯基，能和氢氧化钠发生反应生成高级脂肪酸钠，高级脂肪酸钠是肥皂的主要成分，所以能制取肥皂(皂化反应)；油脂含有酯基能酸性水解生成高级脂肪酸和甘油，所以能制取甘油 ③花生油、大豆油、芝麻油、菜籽油均为植物油，猪油、羊油、牛油均为动物油，植物油饱和度较小，不是饱和酯类；牛油在碱性条件下水解产物为饱和高级脂肪酸钠和甘油，而花生油的水解产物为不饱和高级脂肪酸和甘油 ④油脂是人类主要食物之一，是热量较高的营养成分，人体中的脂肪食物是维持生命活动的一种备用能源，成年人体内约占体重的10%～20%的是脂肪，油脂还能溶解一些维生素，促进维生素的吸收； ⑤变质的油脂有难闻的特殊气味，是油脂发生氧化反应而产生异味；汽油属于烃，所以油脂不能制备汽油 (3)蛋白质——(C、H、O、N等) ①蛋白质是生命的基石，是组成细胞的基础物质。它广泛存在于生物体内，如：动物的肌肉、皮肤、血液、乳汁及毛、发、蹄、角等，或存在于植物的种子里。蛋白质是生命活动的主要物质基础，几乎一切生命活动过程都与蛋白质有关，没有蛋白质就没有生命。蛋白质白广泛应用于纺织、皮革、塑料、医药等各个行业；蛋白质主要由C、H、O、N四种元素组成。天然蛋白质水解生成α－氨基酸。氨基酸中含有氨基(－NH2)和羧基(－COOH)。它们之间可以脱水生成肽键。氨基酸是构成蛋白质的物质基础，氨基酸分子的种类和排列顺序决定了蛋白质分子的种类及相对分子质量的大小，蛋白质的一级结构决定了蛋白质的生物活性，蛋白质是天然高分子化合物 ②人体有 8 种氨基酸自身不能合成，称为必需氨基酸。必须氨基酸是指人体自身不能合成，必须通过食物摄入 ③赖氨酸是人体必需氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用，用作食品营养强化剂和饲料添加剂 ④蛋白质的性质 a．两性：在蛋白质分子中存在着没有缩合的羧基和氨基，既能跟酸反应又能跟碱反应，具有两性 b．水解：蛋白质酸、碱或酶的作用下，水解成相对分子质量较小的肽类化合物，最终逐步水解得到各种氨基酸 c．蛋白质的胶体性质：蛋白质是大分子化合物，其分子大小一般在1~100 nm之间，其水溶液具有胶体溶液的一般特性。如：具有丁达尔现象、布朗运动，不能透过半透膜以及较强的吸附作用 d．盐析：少量的盐[(NH4)2SO4]能促进蛋白质溶解。当向蛋白质溶液中加入的盐达到一定程度时，反而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。蛋白质的盐析是物理过程，是可逆过程，盐析出的蛋白质稀释后仍能溶解，盐析不影响蛋白质的生理活性。如：鸡蛋清蛋白溶液加入饱和(NH4)2SO4，有沉淀生成；在所得沉淀中加入蒸馏水，沉淀的蛋白质会重新溶解。采用多次盐析和溶解，可以分离、提纯蛋白质 e．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，称为蛋白质的变性。物理因素包括：加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波等；化学因素包括：强酸、强碱、重金属盐、乙醇、丙酮、甲醛、苯甲酸 盐析和变性的比较 盐析 变性 相同点 加入某种物质后有沉淀生成 变化条件 浓的轻金属盐溶液 ①加热 ②紫外线、X射线 ③加酸、加碱、加重金属盐 ④一些有机物：如乙醇、甲醛、苯甲酸 变化实质 物理变化(溶解度降低) 化学变化(蛋白质性质改变) 变化过程 可逆 不可逆 用途 分离、提纯蛋白质 杀菌、消毒 f．颜色反应：蛋白质可以和许多试剂发生特殊颜色反应，如带有苯环的蛋白质跟浓硝酸作用产生黄色。颜色反应可用于检验蛋白质 g．灼烧：产生烧焦羽毛的气味 ⑤重金属可使蛋白质变性而中毒，误食重金属盐，可马上服用大量的豆浆或牛奶，可与蛋白质作用而缓冲对人体的危害，但服用生理盐水、冷开水以及小苏打溶液等都不能与重金属盐反应，不能降低重金属盐对人体的危害 ⑥铬属重金属元素，会危害身体健康；硫酸铜为重金属盐，对人体有害，不能用于食品防腐 ⑦BaSO4既不溶于水也不溶于酸，所以在医学上可用作钡餐，钡属于重金属，Ba2+可以使蛋白质发生变性，所以Ba2+对人体有毒 (4)维生素 ①维生素按照其不同的溶解性，分为脂溶性维生素(如：维生素 A、D、E 和 K)和水溶性维生素(如：维生素 C、B) a．维生素A：缺它，易患夜盲症、干眼症等，属于脂溶性。胡萝卜等蔬菜和鱼肝油中维生素A含量较高。 b．维生素C：又称抗坏血酸，能防坏血病，属于水溶性，存在于水果、蔬菜中。它具有还原性，可将Fe3＋还原为Fe2＋，还能还原I2。人体不能合成维生素C，必须从食物中获得。维生素C加热易被氧化，生吃蔬菜水果比熟吃，损失维生素C少。维生素C具有还原性，可防止亚铁被氧化，可在口服硫酸亚铁片时同服维生素C，可增强治疗缺铁性贫血效果 c．维生素D：促进Ca2＋吸收，防佝偻病、软骨病，属于脂溶性 ②蔬菜、水果含有人体生长需要的维生素等营养素，为了营养均衡，应多吃蔬菜和水果，如：维生素C又叫抗坏血酸，主要存在于新鲜的蔬菜和水果中，缺少易得坏血病、牙龈出血等 五、优化食物品质的添加剂 1．食品干燥剂：具有吸水性，且吸水后仍然是无毒无害固体状的物质常用作食品干燥剂。目前使用的食品干燥剂多种多样，常用作食品干燥剂主要有CaSO4、CaCl2、硅胶、活性氧化铝、纤维干燥剂等，它们通过吸附食品中水进行干燥。尤其硅胶是一种高微孔结构的含水二氧化硅，无毒、无味、无嗅，化学性质稳定，具强烈的吸湿性能，是最常用的食品干燥剂 2．食品添加剂：食品添加剂是指食品在生产、加工、贮存过程中，为了改良食品品质及其色香味，改变食品结构，防止食品氧化、腐败、变质和为了加工工艺需要而加入食品中的人工合成物质或天然物质。大多数食品添加剂只要在其最大无毒副作用的范围内都可放心使用，如：味精(成分为谷氨酸钠)。有一些食品添加剂虽允许使用，但对人体有一定的危害，如：制作火腿、腊肉和香肠用的亚硝酸钠是一种较强的致癌物质，但至今也没有理想的代用品，所以仍允许限量使用。过氧化氢(双氧水)H2O2具有杀菌和漂白作用，常用于牛奶保鲜，然而据研究H2O2也有致癌的作用。再有用于生产面包、饼干、鱼肉制品的KBrO3(溴酸钾)，甜味剂糖精，食品着色剂也有致癌致畸作用，应尽量少用或少食含有此类添加剂的食品 (1)抗氧化剂：具有较强的还原性，容易与空气中的氧气反应，且生成产物无毒无害的物质常用作抗氧化剂。抗氧化剂又名脱氧剂、去氧剂或吸氧剂。它是一种能提高食品稳定性和延长贮存期的食品添加剂。高考对该考点的考查主要是将中学阶段所学的氧化还原的知识放在此处考，重点考查常见的还原剂的还原性。因此在考题中涉及到的抗氧化剂主要有以下两类：一类是有机脱氧剂：如用于婴儿食品、奶粉等作抗氧化剂的生育粉(维生素E或VE)、用于鱼肉制品、冷冻食品抗坏血酸(维生素C或VC)及其衍生物、茶多酚等等。另一类是无机脱氧剂：如：还原铁粉、亚铁盐、亚硫酸盐等。值得注意的是：细铁粉可与空气中氧气发生反应，常与干燥剂一起装入小袋里，组成一种既可以抗氧化，也可以防潮的双试剂 (2)防腐剂：防腐剂是能抑制微生物活动，防止食品腐败变质的一类食品添加剂。作用是延迟微生物生长引起腐败，使用的目的是保持食品原有品质和营养价值。常考的防腐剂有苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾、丙酸钙、亚硝酸盐及二氧化硫等 ①可以做防腐剂的有：苯甲酸钠、食盐、柠檬黄；苯甲酸钠具有防腐性，可以用作防腐剂，不作着色剂 ②亚硝酸钠(NaNO2)，外形与食盐很相似，能使火腿肠颜色更鲜红，多加一些亚硝酸钠会严重影响人体健康，使人食物中毒的事故，亚硝酸钠有毒，适量亚硝酸钠可做食品防腐剂，长期食用会对身体有害，不能用作调味品 (3)甜味剂：是指赋予食品甜味的食品添加剂。营养性甜味剂：如：蔗糖、葡萄糖、果糖等也是天然甜味剂。由于这些糖类除赋予食品以甜味外，还是重要的营养素，供给人体以热能，通常被视做食品原料，一般不作为食品添加剂加以控制。非营养性甜味剂：糖精(邻—磺酰苯甲酰)、甜叶菊甙、阿斯巴甜(天门冬酰苯丙氨酸甲酯)等。值得注意的是甜蜜素(环己基胺基磺酸钠)应当谨慎使用 (4)增味剂：它是指为补充、增强、改进食品中的原有口味或滋味而添加的物质，又称为鲜味剂或品味剂。常见的增味剂有：味精和鸡精等。味精的主要成分是谷氨酸钠，其味道鲜美，是一种比较纯粹的调味剂。鸡精除了还有一定量的谷氨酸钠，但还含有多种营养物质，使用更为广泛 (5)营养强化剂：营养强化剂是指根据营养需要，向食品中添加一种或多种营养素或者某些天然食品，用以弥补天然食物的缺陷，使其营养趋于均衡或弥补营养素的损失，维持食品的天然营养特性的一大类物质；在人们的基础膳食中有的放矢地加入某些营养强化剂，能减少和防止疾病的发生，增强人体体质。高考常考的食品营养强化剂主要包括维生素、矿物质、氨基酸三类。如维生素A、维生素B、维生素C、维生素D、维生素E、叶酸、生物素等；氨基酸类，如牛磺酸、赖氨酸等；营养素类，如：二十二碳六烯酸(DHA)、膳食纤维、卵磷脂等；矿物元素强化剂：加碘食盐、含钙饼干、含铁糖果、葡萄糖酸锌、葡萄糖酸钙等等。其中，维生素E、卵磷脂、维生素C既是食品中主要的强化剂，又是良好的抗氧化剂。特别值得注意的是，为了预防甲状腺肿大，常在食盐中加入一定量的KIO3。另外，三聚氰胺有毒，不能用作食品添加剂。 ①营养强化剂对增强食品的营养价值有重要作用，但是否需要食用含有营养强化剂的食品，应根据每个人的不同情况或医生的建议而定，并非所有人都适合食用 ②营养强化剂：增强食品的营养价值，如：加碘食盐、铁强化酱油等 (6)着色剂：使用着色剂的作用是为了使食品的色泽更加诱人，如柠檬黄能使食品变黄，不是加得越多越好，添加过量的添加剂对人体有害。苋菜红为红褐色或暗红褐色均匀粉末或颗粒，是一种着色剂，如：叶绿素、β－胡萝卜素、辣椒红、胭脂红、柠檬黄等 (7)发色剂：与食品发生反应呈现的颜色。如亚硝酸钠(NaNO2)，腌制的肉类呈红色。 (8)调味剂：咸味：食用盐(NaCl)；酸味：食醋(CH3COOH)、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乳酸等；鲜味剂：味精、酱油；甜味：蔗糖；辣味：辣椒粉；食用香料：香精 (9)疏松剂：碳酸氢钠，原理是：2NaHCO3Na2CO3 ＋ CO2↑＋ H2O。 3．保健食品：保健食品又称功能性食品，系指具有特定保健功能的食品，即适用于特定人群食用，具有调节机体功能，不以治病为目的的食品。该类食品，除具有营养功能，还具有感觉功能和调节生理活动功能，在欧美国家称“健康食品”、“营养食品”。保健食品含有多种生理活性物质如：微量活性元素、不饱和脂肪酸和磷脂、乳酸菌类 4．食物的酸碱性：食物的酸碱性与化学上所指的溶液的酸碱性是不同的概念，它是指食物成酸性或成碱性，是按食物在体内代谢最终产物的酸碱性分类的。蛋白质在体内经过消化、吸收后，最后氧化成酸，这类食物在生理上称为成酸性食物，习惯上称为酸性食物；葡萄虽然很酸，在体内氧化后生成二氧化碳和水排出体外，剩下碱性的钾盐，因此属于碱性食物；肉、蛋、鱼属于酸性食品，长期摄入易导致血液偏酸性 ①酸性食物所含元素 C、N、S、P 等非金属元素。如：富含蛋白质的物质，肉类、蛋类、鱼类 ②碱性食物 K、Na、Ca、Mg 等金属元素。如：蔬菜、水果等 5．绿色食品是没有经过人为添加化学污染的食品，而不是单指颜色 6．有机食品是目前国标上对无污染天然食品比较统一的提法，任何食品都含有有机物，但不都是有机食品 7．食品污染是指蔬菜、粮食、副食品等在生产、贮存、运输、加工的过程中，农药、化肥、激素、防腐剂(苯甲酸及其钠盐等)、色素、增白剂（“吊白块”、大苏打、漂粉精）、调味剂等，以及转基因技术的不恰当使用所造成的污染 8．为了提高农作物的产量和质量，应研发高效低毒的农药，降低蔬菜的农药残留量 六、造福人类的化学药物 1．抗酸药：用来治疗胃酸过多。常见的抗酸药(能中和胃酸有弱碱性)有：NaHCO3、CaCO3、MgCO3、Al(OH)3、Mg(OH)2 ，而碳酸钠碱性较强，不适合做胃酸中和剂 (1)“胃舒平”：反应原理是：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O (2)“胃得乐”：反应原理是：MgCO3＋2H＋===Mg2＋＋CO2↑＋H2O 或NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，离子方程式为HCO＋H＋=== CO2↑＋H2O (3)复方药：三硅酸镁，反应原理是：2MgO·3SiO2·nH2O＋4HCl===2MgCl2＋3SiO2·nH2O＋2H2O 2．解热镇痛药：阿司匹林，化学名称是乙酰水杨酸，具有解热镇痛作用，但长期服用会导致胃痛、头痛、眩晕、恶心等不适症状 3．抗生素：最早发现的一种天然抗生素是青霉素，使用前要做皮试 4．处方药与非处方药：处方药需要凭医生处方才能从药房或药店获得，并要在医生的指导下使用。非处方药则不需要凭医生处方，消费者可自行购买和使用，其包装上有“ OTC”标识 5．鸦片、吗啡、海洛因等有麻醉、止痛、镇静作用，也可用于治疗某些疾病，但它们属于毒品。麻黄碱是兴奋剂，可以使人兴奋 6．胃部透视，服“钡餐”，其成份是BaSO4 七、其它 1．人体正常状态下，机体的PH值维持在7.35～7.45之间，略呈碱性，血浆的pH值主要取决于血浆中HCO与H2CO3和H2PO与HPO的比值，由于人体具有HCO与H2CO3和H2PO与HPO自动缓冲系统，能使血液的pH保持在正常范围之内，达到生理平衡，如果机体PH值若较长时间低于7.35，就会形成酸性体质，使身体处于亚健康状态，其表现为机体不适、易疲倦、精神不振、体力不足、抵抗力下降等．这种状况如果得不到及时纠正，人的机体健康就会遭到严重损害，从而引发心脑血管疾病和癌症、高血压、糖尿病、肥胖等严重疾患。正常人人体内各体液pH总保持一定范围，否则会产生酸中毒或碱中毒 2．碘是合成甲状腺激素的主要元素，缺乏会患甲状腺肿大，食盐加碘是防止人体缺碘而加的营养强化剂，能预防地方性甲状腺肿，但不能防治高血压；因为我国政府提倡使用加碘食盐，饮食中不缺碘，在饮用水中不适合添加。碘是人体必需的微量元素，有“智力元素”之称。其中一半左右集中在甲状腺内。在食物中，海带、海鱼等海 产品中含碘最多。加碘盐中添加的是碘酸钾(KIO3)。在山区常见粗脖子病(甲状腺肿大)，呆小病(克汀病)，医生建议多吃海带，进行食物疗法。上述病患者的 病因是人体缺一种元素：碘 3．很多化学元素在人们生命活动中起着重要作用，缺少它们，人将会生病。例如儿童常患的软骨病是由于缺少： 钙元素 4．铁是人体中必需微量元素中含量最多的一种。缺铁会发生缺铁性贫血。含铁较多的食物有动物内脏、动物全血、肉类、鱼类、蛋类等 5．婴儿食品内不能加入任何着色剂 6．医用消毒酒精的浓度是：75%(体积分数) 7．医院输液常用的生理盐水，所含氯化钠与血液中含氯化钠的浓度大体上相等。生理盐水中 NaCl 的浓度是：0.9%(质量分数) 8．人被蚊子叮咬后皮肤发痒或红肿，简单的处理方法是：擦稀氨水或碳酸氢钠溶液 9．医院放射科检查食道、胃等部位疾病时，常用“钡餐”造影法。用作“钡餐”的物质是：硫酸钡 10．医院里的灰锰氧或 PP 粉是：高锰酸钾 11．“纯净水”、“蒸馏水”中不含无机盐，因此应添加含钙、镁的碳酸氢盐，才能利于儿童身体健康发育 12．漂白粉具有腐蚀性，在饮用水中不适合添加13、碳酸氢钠俗称“小苏打”，易溶于水，人体通过饮食中的食盐即可获得钠，在饮用水中不适合添加 14．血液透析是将利用半透膜原理，通过扩散、对流体内各种有害以及多余的代谢废物和过多的电解质移出体 15．发出鱼腥味的物质是胺类化合物，蛋白质水解生成氨基酸，氨基酸经脱羧作用产生二氧化碳和胺，烹调时加入少量食醋是为了中和，生成醋酸铵，盐没有特殊的气味 16．胃酸中和剂：胃酸的主要成分为盐酸。适度的胃酸可以帮助消化，但分泌过多，患者就会感到胃部不适，出现胃部灼烧感、吞酸、反胃、吐酸水等现象。高考中常考的胃酸中和剂有：碳酸氢钠（NaHCO3)、氢氧化铝[Al(OH)3]、氢氧化镁[Mg(OH)2]等 17．医学造影剂：医学上常用于胃肠和消化道作造影剂的物质是难溶于水和胃酸的硫酸钡(BaSO4又称“钡餐”)。而碳酸钡(BaCO3)要与胃酸反应生成可溶性钡盐，不但达不到造影的目的，而且生成的可溶性重金属钡盐对人的肝脏、肾脏、中枢神经造成伤害。故碳酸钡不可用于胃肠X射线造影检查，医学上常用的定影剂是硫酸钡(BaSO4) 18．漂白剂：二氧化硫(SO2)具有漂白性，可用于漂白纸浆、草帽等。SO2用于漂白纸浆是因为SO2遇水则形成亚硫酸(H2SO3)与某些有色物质作用，生成不稳定的无色物质。SO2除具有漂白作用外，还具有防腐作用。此外，由于亚硫酸的强还原性，可防止果蔬中的维生素C的氧化破坏，SO2用作某些食品或饮品（红酒）的防腐剂。另外，次氯酸及其盐也具有漂白功能，常作漂白剂。值得注意的是，具有漂白作用“吊白块”，其化学式为NaHSO2·CH2O·2H2O，常温时较稳定，在80℃以上就开始分解为有害物质。它可使人发热头疼，乏力，食欲减退等。一次性食用剂量达到10g就会有生命危险。“吊白块”主要在印染工业中作漂白剂，不能用于食品漂白 19．维生素 C 的结构简式是，它的分子式是 C6H8O6，由于它能防治坏血病，又称为抗坏 血酸。在维生素 C 溶液中滴入紫色石蕊试液，溶液颜色变红，说明维生素 C 溶液具有酸性；在维生素 C 溶液中滴入少量蓝色的含有淀粉的碘水，可观察到的现象是溶液蓝色褪色，说明维生素 C 具有还原性性 八、化学与生活中的常用物质 (1)无机盐净水剂：氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸铝、氯化铝、明矾，其原理均是无机盐电离出的金属阳离子水解形成氢氧化铁胶体、氢氧化铝胶体吸附水中的悬浮颗粒并一起沉降下来；Na2FeO4、K2FeO4是强氧化剂，能消毒杀菌，还原产生的Fe3＋水解生成氢氧化铁胶体可吸附水中的悬浮杂质，是新型净水剂 (2)常见的消毒剂 ①含氯消毒剂：是指溶于水产生具有杀灭微生物活性的次氯酸的消毒剂，其有效成分常以有效氯表示。包括：氯气、二氧化氯、漂白粉(氯化钙与次氯酸钙的混合物)、次氯酸钠(84消毒液)、次氯酸钙(漂粉精) ②过氧化物：过氧化氢(H2O2)、过氧乙酸(CH3COOOH) ③其他：臭氧、SO2、KMnO4、75%的酒精、苯酚 (3)漂白剂：漂白粉、次氯酸钠、SO2、过氧化氢、过氧化钠、臭氧、活性炭 (4)干燥剂：浓硫酸(不能干燥NH3、H2S、HI)、生石灰(也可作食品干燥剂)、无水氯化钙(不能干燥氨气)、硅胶可作(袋装食品)干燥剂、P2O5(不能作食品干燥剂) (5)食品干燥剂：具有吸水性，且吸水后仍然是无毒无害的固体状物质 (6)抗酸药：作用是“中和”胃液中的HCl，缓解胃部不适，其主要成分是能与HCl“中和”的化学物质，如氢氧化铝、碳酸氢钠、碳酸镁、氢氧化镁等 (7)医学造影剂：医学上常用作胃肠和消化道造影剂的物质是难溶于胃酸的硫酸钡(又称为“钡餐”) 九、常考经典史籍材料归纳 1．《汉书》中“高奴县有洧水，可燃”，沈括在《梦溪笔谈》对“ 洧水”的使用有“予知其烟可用，试扫其烟为墨，黑光如漆，松墨不及也，此物必大行于世”“洧水”的主要成分是石油、烟的主要成分是炭黑 2．《抱朴子内篇·黄白》中“曾青涂铁，铁赤如铜”，其“曾青”是可溶性铜盐 3．东汉成书记载有“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(铁)的先河 4．我国晋代炼丹家、医学家葛洪所著《抱朴子》一书中记载有“丹砂烧之成水银，积变又还成”，丹砂是红色的硫化汞 5．早在古代，我国人民就积累了不少对化学物质变化的认识。例如，晋代炼丹家、医学家葛洪所著《抱朴子》一书中记载有“丹砂烧之成水银，积变又成丹砂”。这句话中的丹砂指的是HgS 6．《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”里的“碱”是K2CO3 7．《本草纲目》“(火药)乃焰消、硫磺、山木炭所合，以为烽燧    诸药者”，利用KNO3的氧化性 8．《天工开物》中“凡石灰，经火焚炼为用”里的“石灰”指的是CaCO3 9．《天工开物》记载:“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 10．《本草经集注》中区分硝石(KNO3)和朴消(Na2SO4)的方法：“以火烧之，紫青烟起，乃真硝石也”，这是利用 了焰色反应 11．《本草经集注》中区分硝石和朴消:“以火烧之，紫青烟起，乃真硝石也”利用焰色反应区别硝石(KNO3)和朴消(Na2SO4) 12．《神农本草经》中“水银……熔化还复为丹”里的“丹”是HgO 13．《本草图经》中“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 14．公元前200多年写成的《山海经》记述:“……令丘之山。无草木，多灰。”这些都说的是天然气露到地面后，发生燃烧的现象 15．《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”里的“剂钢”是铁的合金。 16．《开宝本草》记载:“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 17．《集注》:“鸡屎矾不入药用，惟堪镀作，以合熟铜；投苦酒(醋)中，涂铁皆作铜色，外虽铜色，內质不变”中鸡屎矾指碱式硫酸铜或碱式碳酸铜 18．《新修本草》是我国古代中药学著作之一，记载844种，其中关于“青矾”的描述为:“本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃……，烧之赤色……”“青矾”的主要成分为FeSO47H2O 19．1856年，英国传教士威康臣先生在译著《格物探源》中提到：“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 20．我国明代本草纲目中收藏药物1892种，其中烧酒条目下写到: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 21．我国清代本草纲目拾遗中记载鼻冲水，写到: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。宜外用,勿服……这里的鼻冲水是指氨水 22．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 23．霾尘积聚难见路人，雾霾所形成的气溶胶有丁达尔效应 24．熬胆矾铁釜，久之亦化为铜，该过程发生了置换反应 25．中国丝绸有五千年的历史和文化。古代染坊常用某种“碱剂”来精炼丝绸，该“碱剂”的主要成分是一种盐，能促进蚕丝表层的丝胶蛋白杂质水解而除去，使丝绸颜色洁白、质感柔软、色泽光亮。这种“碱剂”是草木灰 26．《本草衍义》中对精制砒霜过程有如下叙述：“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。”文中涉及的操作方法是升华 十、中国古代化学的工艺简介 1．中国古代的冶金化学 (1)胆铜法：用胆水炼铜是中国古代冶金化学中的一项重要发明。这种工艺是利用金属铁将胆矾溶液中的铜离子置换出来,还原为金属铜,再熔炼成锭。早在西汉时就已有人觉察到这一化学反应，《淮南万毕术》、《神农本草经》就提到：“白青（碱式碳酸铜）得铁化为铜”，“石胆……能化铁为铜”。 (2)淘冶黄金：黄金都是以游离状态存在于自然界，分沙金和脉金（小金）两种。历史上的早期采金技术都是“沙里淘金”。例如，《韩非子·内储说上》提到“丽水之中生金”。 (3)炼银：银虽有以游离状态或银金合金状态(黄银)存在于自然界的,但很少，主要以硫化矿形式存在,并多与铅矿共生。中国大约在春秋初期才开始采集银，东汉时期发明了以黑锡（铅）结金银的“灰吹法”。明代著作《菽园杂记》、《天工开物》中有翔实记载。 (4)炼汞：在自然界中虽有游离态汞存在,但量很少,主要以丹砂（硫化汞）状态存在。方士们在密闭的设备中升炼水银，先后利用过石灰石、黄矾、赤铜、黑铅、铁和炭末来促进硫化汞的分解。南宋时期发明了蒸馏水银的工艺，设计了专用的装置，《天工开物》中也有类似记载（图2）。在中国的医药化学中还曾利用过铅汞齐、锡汞齐。唐代已开始用银锡汞齐作为补牙剂。 (5)黄铜：明代以前，这种合金是利用炉甘石（碳酸锌矿）和金属铜、木炭合炼而成的。这个炼制方法的记载最早见于五代末期的“日华子点庚法”，是一个炼金术的配方。 (6)炼锌：明初中国已掌握了从炉甘石炼取金属锌的技术，那时称这种金属为“倭铅”。明代著作《天工开物》中有世界上现存最早的关于炼锌术的文字记载。 (7)镍白铜：镍白铜自古是中国云南的特产。东晋常璩《华阳国志》就已记载：“螳螂县因山名也，出银、铅、白铜、杂药。”明代云南已大量生产似银的锌镍铜合金，含铜40％～58％，镍7.7％～31.6％，锌25.4％～45％,称为“中国白铜” 2．中国古代的酿酒 (1)酿酒起源：据《礼记》记载，西周已有相当丰富的酿酒经验和完整的酿酒技术规程，其中“月令篇”叙述了负责酿酒事宜的官“大酋”在仲冬酿酒时必须监管好的6个环节:“秫稻必齐，曲蘖必时，湛炽必洁、水泉必香,陶器必良,火齐必得，兼用六物。”  (2)酿酒：先用米曲霉、黑曲霉、黄曲霉等将淀粉分解(水解)为葡萄糖，称为糖化；再用酵母菌将葡萄糖发酵产生酒精，发酵后的混合料经过蒸馏，得到白酒和酒糟。 3．中国古代的制糖 《诗经》中已有“周原膴膴,堇荼如饴”的诗句，可知西周时已有饴糖。战国时成书的《尚书·洪范篇》有“稼穑作甘”之句。“甘”即饴糖。东汉许慎《说文解字》说:“饴,米蘖煎也。”最早对饴做了解释。《齐民要术》对饴的制作，分门别类作了阐述 4．汞化学：汞是炼丹术中最重要的金属，因此关于它的化学反应和化合物研究得最多　 (1)硫化汞：中国古代的炼丹家由丹砂(即硫化汞)升炼水银，曾取得丰富的经验。其中由硫黄和水银再升炼出红色硫化汞这件事，在化学史上有重大的意义：不仅是一项最早的无机化学合成工艺，而且是用合成方法确定一种物质(丹砂)化学组成的最早范例，也是人类对可逆化学反应认识的开端。葛洪在《抱朴子内篇》中说“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂”。这是古代炼丹家对该可逆反应的简单概括。关于合成丹砂的明确记载,最早见于隋代方士苏元明《太清石壁记》(现存本为唐人楚泽编)的“太一小还丹方”。在唐代以后的中国炼丹术著作中“升炼灵砂”仍占重要地位，入明以后称人工升炼的丹砂为“银朱” (2)氧化汞：它可能是较硫化汞更早制得的人工制品。《神农本草经》说：“水银……镕 化（加热）还复为丹。”《黄帝九鼎神丹经》中的“神符”、“柔丹”、“伏丹”都是在土釜中加热水银制得。这些“丹”实际上都是红色氧化汞，当时人们把它误认作“丹砂”。陶弘景最先明确区分了这两种红色的丹药。明代以后，氧化汞广泛用作疡科药，称为“红升丹”，因为那时是用水银、硝石、白矾三味混合升炼而成，又称“三仙丹”。它的纯度很高，不含游离水银　　 (3)氯化汞：它的合成是中国古代汞化学中重大成就之一。氯化高汞俗名升汞，中国古代称为粉霜、霜雪；氯化亚汞俗名甘汞，中国古代称为轻粉、水银粉。由于它们都是白色结晶，古时常发生混淆。中国古代炼丹家很早就将水银、硫黄(或直接用丹砂)和戎盐、绿矾（或白矾）一起升炼，以制取甘汞；如配方中再掺入硝石或胆矾，则可制得升汞。大约前者在东汉时先制得，后者在东晋时制得。这两种人工制品后来都成为重要的药物，并有多种配方。清代曾把升汞定名为“白降丹” 5．中国古代的铅化学：商代的墓葬中发现有各种铅器和铅戈，说明中国当时已会炼制和使用铅。炼丹术中也常将铅及其化合物作为实验对象 (1)铅粉：中国最早的人工铅制剂是铅粉，即碱式碳酸铅。铅粉的出现可能始自殷代，因为当时用铅器贮酒，低浓度的酒易发酵变为乙酸，乙酸与铅作用生成的乙酸铅，在空气中吸收二氧化碳后，便会沉积出铅粉。战国时，铅粉已普遍用作化妆品。《周易参同契》里说：“胡粉（即铅粉）投火中，色坏还为铅”；《抱朴子·论仙篇》说：“胡粉……是化铅所作。”这说明汉晋之际对铅粉与铅的互变关系已有较多认识。铅粉自古以来就用作颜料、化妆品和药物；汉代以后又成为制釉原料和炼丹要药 (2)乙酸铅：中国古时称作铅霜，实际上往往是铅粉制造工艺的第一步产物,所以制得可能较早,但关于它的制备方法的记载则较晚，最早见于唐代问世的一些丹经，称为“玄白”。铅霜之名最早见于北宋苏颂的《图经本草》 (3)氧化铅：金属铅在空气中焙烧即得氧化铅(PbO)，中国古称黄丹,其色泽金黄，受到早期炼丹家的重视,称为“玄黄”。若将黄丹以猛火加热，即变为橘红色的铅丹(Pb3O4),秦代已用作红色颜料,因其色红似丹砂,也被炼丹家视为炼丹大药。汉末或晋代发明了用硝石、硫黄和金属铅炼制铅丹的方法,称为硝黄法,纯度较高。《名医别录》对该法已有记载。明代又有改进，采用硝石、矾和金属铅合炼的制法，称为硝矾法，生产效率大为提高。宋代以后，则普遍作为灰吹法炼银的副产品而取得  6．中国古代的砷化学：中国古代医药和炼丹术中很早就利用了含砷矿物，其中有雄黄(As2S2)、雌黄 (As2S3)、礜石(FeAsS)、砒黄(不纯的砒石)等；后来又利用了信石(As2O3，信州产者良)。长沙马王堆三号汉墓出土的帛书所记载的医方中有“冶礜石”和“燔雄黄”，是在空气中焙烧礜石和雄黄，所得升华产物就是人工制造的砒霜  (1)雄黄和雌黄：它们初时用作颜料。宝鸡西周墓出土的丝织物上的黄色纹痕，表明就是以雌黄着色的。 东汉时有疡科“五毒方”，以石胆、丹砂、雄黄、礜石、慈石(即磁石)在土釜中合炼，所得药物的成分为 升华的雄黄、砒霜和少量的硫酸亚汞。《神农本草经》把雄黄列为中品，礜石列为下品，说明对它们 的毒性和医疗效用已有一定的了解。雄黄和雌黄在炼丹术中始终被视为炼丹要药。《神农本草经》中 说，炼食雄黄可使人轻身神仙。《黄帝九鼎神丹经》所记载的“神丹”就是升华提纯的雄黄  (2)砒霜：至迟到隋代时，中国炼丹家已知焙烧雄黄制得纯净的砒霜。唐代著名医学家兼炼丹家孙思邈在 《千金药方》中最早用它治疗疟疾、牙痛等病，因其毒性猛烈，称为“貔霜”。较晚的本草学著作则写 作“砒霜”  　雄黄、雌黄、砒霜在炼丹术中所以受到重视，还在于它们在炼金实践中用作“点化药”  (3)单质砷：中国古代砷化学中的最大成就为单质砷的制得。孙思邈《太清丹经要诀》中有以雄黄、雌黄 与金属锡合炼的丹方，在密闭坩埚中升华的产物即单质砷。南宋方士们将砒霜和草木药或蜜合炼，得 到了“色如银”或“如黑角色，甚硬”的单质砷晶体，称为“死砒”、“伏砒”或简称“砒”。可以说，在化学史 上是中国炼丹家最早发现了元素砷  7．中国古代的矾化学：中国古代在染色、医药、炼丹术中都曾广泛地应用各种矾，包括绿矾(FeSO4·7H2O， 又名青矾，用于染黑，所以又称皂矾)、白矾[KAl(SO4)2·12H2O，又名明矾]、黄矾[KFe3(SO4)2(OH)6]、 胆矾(CuSO4·5H2O，唐代以前称石胆)  (1)绿矾：为中国制取和应用最早的一种矾。战国时期已用于染黑，那时是通过焙烧涅石(含煤黄铁矿)取 得的，所以得到“儦石”(后改称为礬石)之称，《山海经》已有关于涅石和以涅(绿矾)染黑的记载。在北 宋盛行胆铜法后，便得到了廉价的副产品绿矾。黄矾是绿矾经自然风化氧化而形成的，很早就用于染 色；唐代以后又成为炼金术中的“染色剂”  (2)胆矾：石胆和白矾在中国古代用作医药。《神农本草经》将石胆列为中品。炼丹家因为它具有“能化铁 为铜成金银”的神异特性，将它视为“延寿、成仙”的圣药。唐代以前，它的主要产地是遥远的陇西羌道， 十分难得，所以唐人所辑《黄帝九鼎神丹经诀》中有胆矾的制法：用黄矾、绿矾和曾青(碱式碳酸铜) 合炼后经浸取、重结晶而制得。东汉炼丹家狐刚子曾干馏胆矾，从挥发物中收集到硫酸，但未曾推广。  　矾在中国古代化学中的重要性还表现在它和硝石一起加热时所起的反应和作用。这时，它们便部分地 起硝酸的作用。例如，红升丹和白降丹的升炼、铅丹的“矾硝法”炼制、南宋以后出现的“炸金法”(金银 分离术)都依靠这种混合药剂的作用 8．中国黄白术的冶金成就：中国炼丹术中的黄白术(即炼金术)以制作人造金银为目的,在古代的技术条件下显然是不可能达到的，但炼丹术士们确实炼成过一些金黄色或银白色的“药金”和“药银”，对古代合金学和化学作出了贡献　　  (1)砷铜合金：中国炼丹家“点化”药金、药银,使用了一些药剂，其中研制最早、使用最久的是一些含砷矿物，如：雄黄、雌黄、砒石等。西汉武帝时茅盈等即用雄黄点化赤铜,制成含砷量较低(＜10％)的砷黄铜,即当时所谓丹阳金。隋代以后，这种点化技术有所提高，制取了含砷量较高的银白色砷铜合金，这种砷白铜的炼制技艺到唐代趋于成熟，使它成为一种重要的药银。南宋以后，一些方士已知先从砒霜炼制“死砒”，再用它直接点化这种合金。　　  (2)锌黄铜：中国炼丹家大约在唐代或五代时期掌握了以炉甘石点化鍮石(即鍮石金)的技艺。这种类似黄金的锌黄铜很快取代了砷黄铜，直到现在它在合金中仍占重要地位  (3)二硫化锡：金黄色二硫化锡的炼制成功是中国黄白术中的一项重大成果。7 世纪孙思邈最先以金属锡和雄黄合炼制得。北宋人所撰《灵砂大丹秘诀》中又记载了以金属锡和丹砂合炼的制法。欧洲人在14世纪制得，称为“彩色金”(mosaic gold)，长期用作金色颜料　　  (4)汞齐：中国黄白术在制作药银的尝试中，曾广泛利用水银，制得多种白色的汞齐，如银汞齐、铜汞齐、铜锌汞齐、铅汞齐、铅银汞齐等。唐代已发明世界上最早的补牙合金，即银锡汞齐（白锡银），这种技艺最初也可能也出于方士之手　  (5)其他合金：炼丹家们还曾制得铜锌砷(鍮石银)、锡银、锡砷、锡砷铜（白锡银）、锡铅(生铅银、即镴)等多种银白色合金 9．炼制陶器：陶瓷是传统的硅酸盐材料，它的基本原料是黏土。釉料中主要含有一些金属及其化合物，在高温烧制时金属及其化合物发生不同的氧化还原反应，产生不同颜色的物质 10．冶炼青铜：冶炼青铜的过程大致是先把选好的矿石加入熔剂，再放入炼炉内，点燃木炭熔炼，等火候成熟，弃去炼渣得初铜。初铜经提炼才能获得纯净的红铜。红铜加锡、铅熔成合金，即是青铜。 11．造纸：以我国古书《天工开物》卷中所记载的竹纸制造方法为例，步骤如下： ①斩竹漂塘：将新砍下的嫩竹放入池塘中，浸泡一百日以上，利用天然微生物分解并洗去竹子的青皮 ②煮徨足火：放入“徨”桶内与石灰一道蒸煮，利用石灰的碱性脱脂、杀死微生物等 ③舂臼：把上述处理的竹子，放入石臼中打烂，形同泥面 ④荡料入帘：将被打烂的竹料倒入水槽内，并以竹帘在水中荡料，竹料成为薄层附于竹帘上面 ⑤覆帘压纸：将竹帘反过来，使湿纸落于板上。重复荡料与覆帘步骤，叠积上千张湿纸后，加木板重压以挤去大部分的水 ⑥透火焙干：将湿纸逐张扬起，生火焙干 12．黑火药：主要成分：硝酸钾、木炭和硫黄。反应原理：2KNO3＋S＋3CK2S＋N2↑＋3CO2↑ 13．染色：染色是一个很古老的工艺，即用染料使物品着色 14．单质的制取：晋朝葛洪在《抱朴子、仙药篇》，对制取单质砷提出雄黄转化为三氧化二砷，列举六种方法，其中第三种“或先以硝石化为水乃凝之”，从现在的化学反应式看： As3S4+12KNO3=4K3AsO4+4SO2+12NO，再藉富含碳物质松脂等还原得砷。隋末唐初的孙思邈(581~682年)，在其《太清丹经要诀》中：“雄黄十两(1斤16两计)末之，锡三两，铛中合熔出之，入皮袋中揉之使碎。入坩埚中火之，其坩埚中安药了，以盖合之，密固入风炉吹之，令埚同火色。寒之，开其色似金”。西汉时期的“胆铜法”，更为大家熟知，在《淮南万毕述》中：“曾青得铁则化为铜”。“曾青”指铜的化合物硫酸铜一类。该法一可常温制取，二对矿石品位要求不高，是“湿法冶金”的先祖 15．化合物的制取 (1)化工之母硫酸的最早制得者，中国2世纪(东汉末)的金丹学家狐刚子，在他的《出金矿图录》中的《炼石丹精华法》，就有叙述，早于贾比尔·海扬足足600年。原文：“以击垒作两个方头炉，相去二尺，各表里精泥其间．旁开一孔，亦泥表里，使精熏使干。一炉中着铜盘，使足，即密泥之；一炉中，以炭烧石胆使作烟，以物扇之，其精华尽入铜盘．炉中却火待冷，开启任用．入万药，药皆神” 文中装置科学性很强，为使不漏气，“即密泥之”，为提高炉温，‘‘以物扇之”。“精华”指硫酸酐或硫酸． (2)苛性钾　战国时期著作《周礼·考工记》中对氢氧化钾的记述原文：“泺帛，以烂为灰，渥润其帛，实诸泽器，淫之以蜃”。大意按现在的话来说，漂洗(泺)丝帛时，先烧烂木(烂指干燥木头)为灰(含K2CO3较多)，用其灰汁浸泡丝帛于光泽容器中，再加入蜃(蜃指石灰)。其反应：K2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓＋2KOH 晋朝葛洪还指出。“此不宜预作，十日即息”，早掌握苛性钾强烈吸收二氧化碳的性质了；还指出“此大毒”，腐蚀性极强．明朝李时珍还将制得的碳酸钾用于洗衣、发面。 每天进步一小步 日积月累跨大步！1 学科网（北京）股份有限公司 专题二 化学基本理论 物质的分类及转化 一、物质的组成与分类 1．物质组成的基本概念 (1)原子、分子、离子的概念 ①原子是化学变化中的最小微粒 ②分子是保持物质化学性质的最小微粒，一般分子由原子通过共价键构成，但稀有气体是单原子分子 ③离子是带电荷的原子或原子团 (2)元素与物质的组成 ①元素与核素 a．元素：具有相同核电荷数的一类原子的总称 b．核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，如H元素有1H、2H、3H 3种原子，即3种核素 ②宏观上物质是由元素组成的，微观上物质是由原子、分子或离子构成的 ③元素与物质的关系 元素 ④元素在物质中的存在形态 a．游离态：元素以单质形式存在的状态 b．化合态：元素以化合物形式存在的状态 (3)同素异形体 ①概念：由同种元素形成的不同单质叫同素异形体 ②形成方式：原子个数不同；原子排列方式不同 ③性质差异：物理性质差别较大，化学性质相似 ④相互转化：同素异形体之间的转化属于化学变化 (4)纯净物与混合物 ①纯净物：由同种单质或化合物组成的物质 ②混合物：由几种不同的单质或化合物组成的物质 ③纯净物和混合物的区别 纯净物 混合物 有固定的组成和结构 无固定的组成和结构 有一定的熔、沸点 无一定的熔、沸点 保持一种物质的性质 保持原有物质各自的性质 (5)元素、物质及微粒间的关系 注意 ①只含一种元素的物质不一定是纯净物，也可能是混合物，如：O2和O3，金刚石和石墨，红磷和白磷；只含一种元素的纯净物才是单质 ②结晶水合物属于纯净物，如：CuSO4·5H2O、KAl(SO4)2·12H2O等物质 ③同位素形成的单质或化合物是纯净物，如：H2与D2、H2O和D2O ④常见的混合物 a．气体混合物：空气、水煤气(CO和H2)、爆鸣气(H2和O2)、天然气(主要成分是CH4)、焦炉气(主要成分是H2、C2H4、CO和CH4)、高炉煤气、石油气、裂解气 b．液体混合物：氨水、氯水、王水、天然水、硬水、软水、水玻璃、福尔马林、浓H2SO4、盐酸、汽油、植物油、分散系(如溶液、胶体、浊液等) c．固体混合物：碱石灰、漂白粉、高分子化合物(如蛋白质、纤维素、淀粉)、玻璃、水泥、合金、铝热剂 ⑤分子式为C5H10的物质可能是纯净物，也可能是混合物 2．物质的分类方法 (1)交叉分类法：对同一物质按不同的标准进行分类 如：Na2CO3从其组成的阳离子来看，属于钠盐，从其组成的阴离子来看，则属于碳酸盐 (2)树状分类法：按照一定标准对同类事物进行再分类 如：物质的分类——依据组成和性质 (3)树状分类法在无机化合物分类中的应用 ①氧化物的分类：由两种元素组成的化合物，其中一种是氧元素，分为金属氧化物与非金属氧化物，酸性氧化物、碱性氧化物与两性氧化物等 注意 a．碱性氧化物一定是金属氧化物，但金属氧化物不一定是碱性氧化物，如：Mn2O7为酸性氧化物、Na2O2为过氧化物、KO2为超氧化物 b．酸性氧化物不一定是非金属氧化物，如Mn2O7；非金属氧化物也不一定是酸性氧化物，如：CO、NO c．酸性氧化物、碱性氧化物不一定都能与水反应生成相应的酸碱，如：SiO2、CuO d．能与酸反应生成盐和水的氧化物不一定是碱性氧化物，如：Al2O3 e．能与碱反应生成盐和水的氧化物不一定是酸性氧化物，如：NO2、Al2O3 f．NO、CO是不成盐氧化物，它们既不和酸反应又不和碱反应 g．酸性氧化物一定是酸酐，但酸酐不一定是酸性氧化物，如：醋酸酐(CH3CO)2O)不属于氧化物 ②酸的分类：电离出的阳离子全部是H＋的化合物叫做酸，分为强酸与弱酸、含氧酸与无氧酸等；但能电离出H＋的物质不一定是酸，如NaHSO4是一种盐 ③碱的分类：电离出的阴离子全部是OH－的化合物是碱，分为强碱与弱碱、可溶性碱与难溶性碱等 ④盐的分类：由金属阳离子(或铵根离子)与酸根离子构成的化合物是盐，分为可溶性盐与难溶性盐，酸式盐、碱式盐与正盐等 二、物质的性质与变化 1．物质性质与变化之间的关系 (1)从物质变化的角度认识化学变化 有新物质产生的变化叫做化学变化，又叫做化学反应，所以同素异形体之间的转化都属于化学变化 如：3O22O3 (2)从化学键的角度认识化学变化 化学变化的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。旧化学键的断裂和新化学键的形成是一个化学变化过程中的两个方面，仅有旧化学键的断裂，没有新化学键的形成不是化学变化，如：NaCl固体熔化是物理变化 (3)常见的物理变化和化学变化 物理变化 化学变化 三馏 蒸馏、分馏 干馏 四色 焰色反应 显色反应、颜色反应、指示剂变色反应 五解 潮解 分解、电解、水解、裂解 十五化 熔化、汽化、液化、升华 氧化、风化、炭化、钝化、催化、皂化、歧化、硝化、酯化、裂化、油脂的硬化 注意 ①常见易混的物理变化——金属导电、溶解、潮解、萃取、分液、蒸馏、分馏、挥发、升华、吸附、盐析、渗析、焰色反应、物质三态变化等 ②常见易混的化学变化——风化、同素异形体间的相互转化、脱水、变性、干馏、显色反应、颜色反应、钝化、煤的气化和液化等 ③原子核的变化(核裂变、核聚变)不属于化学变化 2．化学反应的分类 3．物质间的转化关系 (1)单质、氧化物、酸、碱和盐的通性及转化 ①金属单质及其化合物的转化： 金属单质碱性氧化物碱盐 如：NaNa2ONaOHNa2SO4 符合上述转化关系的常见金属有Na、K、Ca、Ba等，但Mg、Fe、Al、Cu不符合上述转化 ②非金属单质及其化合物的转化： 非金属单质酸性氧化物酸盐 如：SSO2H2SO3Na2SO3 符合上述转化关系的常见非金属有C、S、P等，但N、Si等不符合上述转化 (2)同一元素、不同价态的代表物间的转化关系 ①2H2S＋O2===2S↓＋2H2O ②SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O ③2SO2＋O22SO3 ④Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O (3)常见物质的转化规律 ①“强制弱”规律 分类 实例 离子方程式 酸 CH3COONa＋HCl CH3COO－＋H＋=== CH3COOH 碱 FeCl3＋NaOH Fe3＋＋3OH－=== Fe(OH)3↓ 氧化剂 Cl2＋KI Cl2＋2I－===I2＋2Cl－ 还原剂 Fe＋CuSO4 Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋ ②“易溶制难溶”规律 如：Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应，其离子方程式为Ba2＋＋SO===BaSO4↓ 向AgCl悬浊液中滴加KI溶液：I－(aq)＋AgCl(s)AgI(s)＋Cl－(aq) 三、分散系　胶体 1．分散系 (1)含义：把一种(或多种)物质分散在另一种(或多种)物质中所得到的体系，称为分散系 (2)组成：分散系中被分散的物质称作分散质，起容纳分散质作用的物质称为分散剂 (3)分类 ①按分散质或分散剂的聚集状态(气态、液态、固态)来分，分散系可以分成9种 分散质 分散剂 实例 气 气 空气 液 气 云、雾 固 气 烟、灰尘 气 液 泡沫 液 液 牛奶、酒精的水溶液 固 液 油漆、Fe(OH)3胶体 气 固 泡沫塑料 液 固 珍珠(包藏着水的碳酸钙) 固 固 有色玻璃、合金 ②当分散剂是水或者其他液体时，根据分散质粒子直径的大小，分散系可分为三类 a．分散质粒子直径小于1 nm的分散系是溶液 b．分散质粒子直径在1～100 nm之间的分散系是胶体 c．分散质粒子直径大于100 nm的分散系是浊液 注意 ①溶液、浊液、胶体三种分散系本质的区别是分散质粒子的大小不同 ②分散系都是混合物而不是纯净物 2．溶液、胶体、浊液性质的比较 分散系 比较项目 溶液 胶体 浊液 分散质粒子 分子、离子 较多分子集合体或大分子 大量分子集合体(固体小颗粒或小液滴) 分散质粒子直径 d<1 nm 1 nm<d<100 nm d>100 nm 外部特征 均一、透明、稳定 均一、透明、较稳定 不均一、不透明、不稳定 稳定性 稳定 介稳体系 不稳定 能否透过滤纸 能 能 不能 能否透过半透膜 能 不能 不能 鉴别方法 无丁达尔效应 有丁达尔效应 静置分层 实例 碘酒、蔗糖溶液、盐酸 豆浆、云、雾、烟 泥浆、油水混合物 3．胶体 (1)概念：分散质粒子直径在1～100 nm之间的分散系是胶体 注：胶体的本质特征：胶体粒子的直径在1 nm～100 nm之间是胶体区别于其他分散系的依据 (2)常见的胶体 氢氧化铁胶体、氢氧化铝胶体、硅酸胶体、淀粉胶体、蛋白质胶体、豆浆、墨水、云、烟、雾、有色玻璃 (3)胶体的分类 按分散剂状态 气溶胶 烟、云、雾 液溶胶 Fe(OH)3胶体、蛋白质溶液 固溶胶 烟水晶、有色玻璃 按分散质 粒子胶体 分散质粒子是很多小分子或离子的集合体，如Fe(OH)3胶体 分子胶体 分散质粒子是高分子化合物，如淀粉溶液、蛋白质溶液 (4)Fe(OH)3胶体的制备 实验步骤 在小烧杯中加入25 mL 蒸馏水，加热至沸腾，向沸水中慢慢滴入5～6滴氯化铁饱和溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热。即可得到氢氧化铁胶体 实验装置 实验现象 烧杯中液体呈红褐色 化学方程式 FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl 注意 ①不能用自来水制备Fe(OH)3胶体，因为自来水中有电解质，会使胶体发生聚沉，应用蒸馏水 ②要边加热边摇动烧杯，但不能用玻璃棒搅拌，否则会使Fe(OH)3胶粒碰撞成大颗粒形成沉淀 ③往沸水中滴加氯化铁饱和溶液后，可稍微加热煮沸，但不宜长时间加热。原因是长时间加热将导致氢氧化铁胶体聚沉 ④书写制备胶体的化学方程式时，生成的胶体不加沉淀符号“↓”，应注明“胶体”二字 (5)胶体的提纯：渗析法 (半透膜：只允许小分子、离子透过，而胶体不能透过) (6)胶体的性质及应用 ①丁达尔效应：当光束通过胶体时，胶体中的现象为出现一条光亮的“通路”，产生丁达尔效应的原因是胶体粒子对光线有散射作用。可用此性质鉴别溶液和胶体 ②介稳性：胶体的稳定性介于溶液与浊液之间，在一定条件下能稳定存在，属于介稳体系，但改变条件就有可能发生聚沉 ③聚沉：在一定条件下，胶体粒子聚集成较大的颗粒，形成沉淀从分散剂中析出。此性质常用于制作豆腐、净水等。使胶体聚沉的常用方法有：①加入电解质溶液，②加入与胶粒带相反电荷的胶体，③加热或搅拌 ④电泳：由于胶体粒子带有电荷，在电场作用下，胶体粒子在分散剂中作定向移动的现象。此性质可用于工业上的静电除尘 注意 ①丁达尔效应是物理变化而不是化学变化 ②胶体不带电，胶体中的胶粒能够吸附体系中的带电粒子而使胶粒带电荷，但整个分散系仍呈电中性 物质的量 一、物质的量　摩尔质量 1．物质的量(n) (1)概念：物质的量是国际单位制中的七个基本物理量之一，表示含有一定数目粒子的集合体。符号为n，单位是摩尔(mol) 注意 国际单位制(SI)的7个基本单位： 物理量 长度 质量 时间 电流 热力学温度 物质的量 发光强度 单位名称 米 千克 秒 安(培) 开(尔文) 摩尔 坎(德拉) 单位符号 m kg s A K mol cd (2)摩尔(mol)：国际上规定，1 mol粒子集合体所含的粒子数与0.012 kg 12C所含的碳原子数相同，约为6.02×1023 (3)物质的量的规范表示方法： 如：1 mol Fe、1 mol O2、1 mol Na＋或钠离子 (4)计量对象：微观粒子，微观粒子有：分子、原子、离子、原子团、质子、中子、电子等 2．阿伏加德罗常数(NA) (1)含义：1 mol任何物质所含的粒子数叫做阿伏加德罗常数，符号为NA (2)单位：mol－1 (3)数值：NA≈6.02×1023 mol－1 (4)物质的量与微粒数、阿伏加德罗常数之间的关系：n＝或N＝n·NA 注意 阿伏加德罗常数(NA)与6.02×1023的区别：6.02×1023是个纯数值没有任何物理意义，而阿伏加德罗常数(NA)是指1 mol任何微粒所含的粒子数，它与0.012 kg 12C所含的碳原子数相同，数值上约为6.02×1023 3．摩尔质量(M) (1)概念：单位物质的量的物质所具有的质量称为该物质的摩尔质量。符号为M (2)单位：g·mol－1 (3)数值：以g·mol－1为单位，任何粒子的摩尔质量在数值上都等于该粒子的相对分子(原子)质量 (4)物质的量(n)、质量(m)与摩尔质量(M)之间的关系：n＝ 注意 ①摩尔质量、相对分子(或原子)质量、1 mol物质的质量在数值上是相同的，但三者的含义不同，单位不同 ②摩尔质量的单位是g·mol－1，相对原子(分子)质量的单位是1，1 mol物质的质量单位是g 如：钠的摩尔质量为23 g·mol－1，钠的相对原子质量为23,1 mol钠的质量为23 g 二、气体的摩尔体积　阿伏加德罗定律 1．影响物质体积大小的因素 (1)粒子的大小——物质的本性) (2)粒子间的距离——由温度与压强共同决定 (3)粒子的数目——物质的量的大小 注意 ①气体体积的主要影响因素：粒子的数目和粒子间的距离 ②固体体积的主要影响因素：粒子的数目和粒子的大小 2．气体摩尔体积(Vm) (1)概念：单位物质的量的气体所占的体积，单位为L·mol－1(或L/mol)和m3/mol(或m3·mol－1) (2)气体摩尔体积与物质的量、气体体积之间的关系：Vm＝ (V = n·Vm) (3)影响因素：气体摩尔体积的数值不是固定不变的，它决定于气体所处的温度和压强 (4)计算时常用标准状况下的气体摩尔体积 ①数值：标准状况下(0 ℃、101 kPa)，Vm≈22.4 L·mol－1 ②标准状况下气体的物质的量：n＝ mol 注意 ①22.4L/mol的理解：气体摩尔体积的数值与温度、压强有关；非标准状况下气体摩尔体积可能是22.4 L/mol，也可能不是22.4 L/mol。故1 mol气体的体积若为22.4 L，它所处的状况不一定是标准状况，如气体在273 ℃和202 kPa时，Vm也为22.4 L/mol ②使用对象：必须是气体，可以是单一气体，也可以是混合气体，如：水、酒精、SO3、CCl4等在标准状况下不是气体，不能用气体摩尔体积计算 ③抓“两看”，突破气体与状况陷阱 一看：气体是否处于标准状况(0 ℃、101 kPa) 二看：标准状况下，物质是否是气态。常见干扰物质： a．无机物Br2、SO3、H2O、HF等 b．有机物中碳原子数大于4的烃，如苯、己烷等 c．有机物中烃的衍生物CCl4、氯仿、乙醇等 3．阿伏加德罗定律及其推论 (1)阿伏加德罗定律：同温同压下，相同体积的任何气体，含有相同数目的分子(或气体的物质的量相同) (2)阿伏加德罗定律的推论——理想气体状态方程为：pV＝nRT 由理想气体的状态方程结合物质的量的相关公式可以推出： pM =ρRT [其中：p为气体压强；V为气体体积；n为物质的量；R为常数；T为温度(单位为开尔文，符号是K)；ρ密度；M摩尔质量；m质量；N气体的分子数] 公式 语言叙述 T、p相同 同温同压下，任何气体的体积之比等于其物质的量之比，也等于其分子数之比 同温同压下，任何气体的密度之比等于其摩尔质量之比，也就是其相对分子质量之比 T、V相同 同温同体积时，任何气体的压强之比等于其物质的量之比，也等于其分子数之比 注意 ①阿伏加德罗定律适用于任何气体，既包括单一气体，也包括混合气体，但不适用于非气体 ②温度、压强、体积、分子数四个物理量相互制约，只要其中“三同”成立，第“四同”也成立，即“三同”定“一同”。如： a．同温、同压下，相同物质的量的气体，气体体积相同 b．同温、同体积下，相同物质的量的气体，气体的压强相同 4．混合气体的平均摩尔质量()或平均相对分子质量 1混合气体的平均摩尔质量： 2根据混合气体中各组分的物质的量分数或体积分数求混合气体的平均摩尔质量 ①＝＝＝M1a1%＋M2a2%＋…＋Miai% 其中ai%＝×100%，是混合气体中某一组分的物质的量分数。 ②＝＝＝M1b1%＋M2b2%＋…＋Mibi% 其中bi%＝×100%，是混合气体中某一组分的体积分数 (3)已知混合气体的密度：＝×224 5．计算气体摩尔质量的5种方法 (1)根据物质的质量(m)和物质的量(n)：M＝(定义式) (2)根据一定质量(m)的物质中微粒数目(N)和阿伏加德罗常数(NA)：M＝ 推理过程： 特例：已知一个分子的质量，则M＝m(分子)×NA (3)根据标准状况下气体的密度ρ：M＝ρ×22.4 L·mol－1，ρ的单位是g/L 推理过程： 如：标准状况下，0.4L某气体的质量为1.143g，则该气体的相对分子质量为：M=ρ×22.4 = 22.4L·mol－1× =64g·mol－1 (4)根据气体的相对密度(D＝)：＝D(相对密度)M1＝M2×D(相对密度) 推理过程： 如：某气体对氧气的相对密度为2.5，则该气体的相对分子质量为：M1=d×M2=2.5×32=80 (5)对于混合气体，求其平均摩尔质量，上述计算式M＝ρ×22.4(g·mol－1)、M1/M2＝D、M＝m/n、M＝NA·m/N 仍然成立。还可以用下式计算：，a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数) 三、物质的量浓度及其简单计算 1．物质的量浓度 (1)概念：表示单位体积溶液里所含溶质B的物质的量的物理量，符号为cB (2)表达式：cB＝ (3)单位：mol·L－1或mol/L (4)特点：对于某浓度的溶液，取出任意体积的溶液，其浓度、密度、质量分数相同，但所含溶质的质量、物质的量则因体积不同而改变 2．溶质的质量分数 (1)概念：以溶液里溶质质量m(B)与溶液质量的比值表示溶液组成的物理量，一般用百分数表示 (2)表达式：w(B)＝×100% 3．溶解度 (1)概念：在一定温度下，某固体物质在100_g溶剂(通常是水)里达到饱和状态时所溶解溶质的质量，单位是g (2)表达式：S＝×100g 4．物质的量浓度计算的要素 (1)正确判断溶液的溶质 与水发生反应的物质，溶质发生变化，水量减少 如：Na、Na2O、Na2O2NaOH； SO3H2SO4；NO2HNO3 特殊物质 如：NH3溶于水后溶质为NH3·H2O，但计算浓度时仍以NH3作为溶质 含结晶水的物质，溶质不变但水量增多 如：CuSO4·5H2OCuSO4；Na2CO3·10H2ONa2CO3 (2)准确计算溶液的体积 ①c＝中的V是溶液的体积，不是溶剂的体积，也不是溶质和溶剂的体积之和，不能用水的体积代替溶液的体积，应根据V＝×10－3 L计算 ②两溶液混合，溶液的体积并不是两液体体积的加和，应依据混合溶液的密度进行计算 (3)物质的量浓度(c)与溶质质量分数(w)的换算 设c为溶质的物质的量浓度，单位mol·L－1，ρ为溶液密度，单位g·cm－3，w为溶质的质量分数，M为溶质的摩尔质量，单位g·mol－1，按溶液体积为1 L，公式的推导如下：c＝＝＝ mol/L (4)物质的量浓度(c)与溶解度(S)的换算 若某饱和溶液的密度为ρ g·cm－3，溶质的摩尔质量为M g·mol－1，溶解度为S g，则溶解度与物质的量浓度的表达式分别为：S＝，c＝＝ 5．标况下气体溶于水，其物质的量浓度的计算 (1)气体溶于水，溶质是该气体与水反应生成的物质，NH3溶于水后主要溶质是NH3·H2O，但以NH3计算 (2)气体溶于水，溶液的体积不是溶剂的体积更不是气体体积与溶剂体积之和，应根据V＝进行计算 假定气体的摩尔质量为M g·mol－1，V L(标准状况下)该气体溶于1 L水中所得溶液的密度为ρ g·cm－3 ①先计算溶质的物质的量：n＝ mol ②再计算溶液的体积：V＝ ＝×1×10－3 L·mL－1 ＝ L ③后计算溶质的物质的量浓度：c＝＝＝ mol·L－1 6．溶液的稀释或混合的计算 (1)浓溶液稀释 (稀释规则：稀释前后溶质的质量和物质的量均不变) ①溶质的质量不变：m(浓)·w(浓)＝m(稀)·w(稀)；m(稀)＝m(浓)＋m(水) ②溶质的物质的量不变：c(浓)·V(浓)＝c(稀)·V(稀) (2)相同溶质两溶液混合 ①同溶质不同溶质的质量分数的溶液的混合的计算 (混合规则：混合前后溶质的质量) m1w1＋m2w2＝m(混)·w(混)，式中，m1＋m2＝m3 (质量有加和性) 即：w(混合)＝ ②同溶质不同物质的量浓度的溶液的混合计算 (混合规则：混合前后溶质的物质的量不变) c1V1＋c2V2＝c(混)·V(混) a．混合后溶液体积保持不变时：c1V1＋c2V2＝c混×(V1＋V2) b．混合后溶液体积发生改变时：c1V2＋c2V2＝c混V混，其中V(混)＝＝ 7．相同溶质的溶液混合后其质量分数的计算 同一溶质、质量分数分别为a%、b%的两溶液混合 等体积 混合 ①当溶液密度大于1 g·cm－3 时，必然是溶液浓度越大，密度越大，等体积混合后，质量分数w>(a%＋b%)(如H2SO4、NaOH等) ②当溶液密度小于1 g·cm－3时，必然是溶液浓度越大，密度越小，等体积混合后，质量分数w<(a%＋b%)(如酒精溶液、氨水等) 等质量 混合 两溶液等质量混合时(无论ρ>1 g·cm－3还是ρ<1 g·cm－3)，则混合后溶液中溶质的质量分数 w＝(a%＋b%) 四、以物质的量为核心的各个化学计量之间的关系 相关公式 ①n＝，n表示物质的量，NA表示阿伏加德罗常数，N表示粒子数 ② n＝，m表示物质的质量，M表示摩尔质量 ③n＝，V表示气体体积 ④c＝，c表示物质的量浓度，V表示溶液的体积 ⑤ 离子反应 离子方程式 【知识网络】 【核心知识梳理】 一、电解质及其电离 1．电解质和非电解质 (1)电解质：在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物，称作电解质。如：氯化钠、硝酸钾、氢氧化钠等 (2)非电解质：在水溶液中和熔融状态下都不能导电的化合物，称作非电解质。如：蔗糖、酒精等 2．强电解质和弱电解质 (1)强电解质：在水溶液中全部电离成离子的电解质称为强电解质。强电解质溶液中不存在电离平衡 (2)弱电解质：在水溶液中只有一部分分子电离成离子的电解质称为弱电解质。弱电解质溶液中存在电离平衡 注意 ①单质和混合物既不是电解质也不是非电解质，如Cu、NaCl溶液 ②电解质本身不一定能导电，如固态KNO3、液态硫酸、HCl(g)等就不能导电；电解质的导电是有条件的(必须发生电离)，电解质必须在水溶液中或熔化状态下才能导电，且是本身电离而导电的化合物 ③能导电的物质并不全部是电解质：如：铜、铝、石墨、NaOH溶液等虽能导电，但它们既不是电解质，也不是非电解质 ④SO2、SO3、CO2、NH3的水溶液能导电，但导电原因是与水作用后的生成物(H2SO3、H2SO4、H2CO3、NH3 ·H2O)电离所致，并非本身电离出自由离子而导电，所以SO2、SO3、CO2、NH3等为非电解质，而H2SO3、H2SO4、、H2CO3、NH3 ·H2O则是电解质 ⑤CaCO3、BaSO4、AgCl等某些难溶盐在水中的溶解度极小，不能导电，但因这些物质在水中可溶的部分能完全电离，所以这些难溶盐属于电解质且是强电解质 ⑥金属氧化物(CuO)等物质在水中不溶，但因其在熔融状态下能够导电，所以这类金属氧化物属于强电解质 ⑦电解质溶于水能导电，但熔融状态下不一定能导电，如：氯化氢 3．强电解质和弱电解质比较 强电解质 弱电解质 定义 溶于水后几乎完全电离的电解质 溶于水后只有部分电离的电解质 化合物类型 离子化合物及具有强极性键的共价化合物 某些具有弱极性键的共价化合物 电离程度 几乎100％完全电离，无电离平衡 只有部分电离，存在电离平衡 微粒的种类 只有电离出的阴阳离子，不存在电解质分子 既有电离出的阴阳离子，又有电解质分子 相互关系 均为电解质。在相同温度下，同浓度的强电解质溶液的导电能力强于弱电解质溶液 4．电离及电离方程式 (1)电离：电解质在水溶液中或熔融状态下产生自由移动离子的过程，电离过程可以用电离方程式表示 (2)电离方程式：表示电解质电离成离子的式子，用化学式和离子符号表示的式子) ①强电解质：全部电离，用“===”连接，如：H2SO4===2H＋＋SO、NaOH===Na＋＋OH－ ②弱电解质：部分电离，用“”表示，如：CH3COOHH+＋CH3COO－ NH3·H2ONH＋OH－ ③多元弱酸：分步电离(即每次只电离出一个H+)，且电离程度逐步减弱，以第一步电离为主 如：H2CO3H+＋HCO (主要) 决定H2CO3的酸性 HCO3—H+＋CO (次要) ④多元弱碱：分步电离，但一步写出，如：Cu(OH)2的电离方程式：Cu(OH)2Cu2＋＋2OH－ ⑤两性氢氧化物：双向电离，如Al(OH)3的电离方程式：H＋＋AlO＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－ ⑥酸式盐的书写方法 a．弱酸的酸式盐在溶液中完全电离，生成酸式酸根离子和阳离子，如：NaHCO3===Na＋＋HCO b．强酸的酸式盐在水溶液中完全电离，如：NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO (水溶液中) c．强酸的酸式盐在熔融状态时，生成酸式酸根离子和阳离子，如：NaHSO4===Na＋＋HSO (熔融状态) 5．金属导电与电解质溶液导电的区别 (1)导电本质(电荷的定向移动) ①金属：金属导电的粒子是自由移动的电子 ②电解质溶液：电解质溶液或熔融液的导电粒子是自由移动的离子，其导电的前提是电离 (2)导电过程发生的变化 ①金属：物理变化 ②电解质溶液：导电的同时发生化学变化 (3)与温度的关系 ①金属：温度升高，导电能力减弱 ②电解质溶液：温度升高时强电解质的导电能力不变；温度升高时，弱电解质电离程度增大、离子浓度增大、导电性会增强 (4)影响电解质溶液导电能力的因素：电解质溶液导电能力的大小，决定于溶液中自由移动离子的浓度和离子的电荷数，与电解质的强弱没有必然联系，导电能力强的不一定是强电解质，强电解质的导电能力不一定比弱电解质的导电能力强 二、离子反应和离子方程式 1．离子反应 (1)概念：有离子参加或有离子生成的反应统称为离子反应 (2)本质：溶液中某些离子的物质的量的减少 (3)离子反应发生的条件 ①复分解反应类型 a．生成难溶的物质：在稀H2SO4中加入BaCl2溶液：Ba2＋＋SO===BaSO4↓ b．生成难电离(弱酸、弱碱、水)的物质：在稀H2SO4中加入CH3COONa溶液：CH3COO－＋H＋===CH3COOH c．生成易挥发的物质：在稀H2SO4中加入Na2CO3溶液：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O ②氧化还原反应类型：强氧化性物质＋强还原性物质弱氧化性物质＋弱还原性物质 如：FeCl3溶液与Cu反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ ③生成络合物：如FeCl3溶液加入KSCN或其它可溶性硫氰化物溶液：Fe3+＋3SCN－===Fe(SCN)3 ④双水解反应：如FeCl3溶液加入NaHCO3溶液：Fe3+＋3HCO3－===Fe(OH)3↓＋3CO2↑ 2．离子方程式 (1)概念：用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子 (2)意义：离子方程式不仅可以表示某一个具体的化学反应，还可以表示同一类型的离子反应 (3)书写步骤 ①写：根据反应事实，写出正确的化学方程式 ②拆：把易溶于水、易电离的物质拆写成离子形式，难溶于水、难电离的物质及气体仍用化学式表示 ③删：等量删去方程式两边不参加反应的离子 ④查：检查方程式两边各元素的原子个数和电荷数是否相等(三大守恒：质量、电荷、得失电子守恒) (4)书写要点 ①单质、氧化物、过氧化物在离子方程式中一律写化学式；弱酸(HF、H2S、HClO、H2SO3等)、弱碱(如NH3·H2O)、水等难电离的物质必须写化学式；难溶于水的物质(如CaCO3、BaSO3、FeS、PbS、BaSO4，Fe(OH)3等)必须写化学式，气体、非电解质必须写化学式 a．常见的强酸、弱酸 强酸 HNO3、H2SO4、HClO4、HCl、HBr、HI，浓盐酸、浓硝酸在离子方程式中可拆，浓硫酸一般不拆 弱酸 H2CO3、H2SiO3、CH3COOH、H2C2O4、HClO、HF、H2S、H2SO3 b．常见的强碱、弱碱 强碱 NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2 弱碱 NH3·H2O、Mg(OH)2、Fe(OH)3 ②酸式盐 a．弱酸的酸式酸根离子不能拆开，如HCO、HS－、HSO等 b．强酸的酸式酸根离子(如HSO)在水溶液中写成拆分形式，如NaHSO4应写成Na＋、H＋和SO；而NaHSO4在熔融状态下HSO不能拆开，应写成Na＋和HSO ③微溶物[Ag2SO 4、CaSO4、Ca(OH)2、MgCO3]在离子方程式中的书写方法 a．生成物中有微溶物[Ag2SO 4、CaSO4、Ca(OH)2、MgCO3]时，微溶物用化学式并打↓表示 如：Na2SO4溶液中加入AgNO3 溶液：2Ag+＋SO===Ag2SO4↓ b．当反应物里有微溶物处于溶液状态(稀溶液)，应写成离子的形式 如：CO 2气体通人澄清石灰水中：CO2＋Ca2+＋2OH－===CaCO3↓＋H2O c．当反应物里有微溶物处于悬浊液或固态时，应写成化学式 如：用石灰乳制漂白粉的反应：2Ca(OH)2＋2Cl2===Ca2＋＋2Cl－＋2ClO－＋H2O ④氨水在离子方程式中的书写方法 a．作反应物时用NH3·H2O 如：硫酸铝溶液中加入氨水：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH b．作生成物时，若加热或浓溶液时写成NH3↑+H2O；若无加热条件或在稀溶液中生成，则书写成NH3·H2O 如：浓NaOH溶液中加入硫酸铵固体：OH－＋NH===NH3↑＋H2O (NH4)2SO4与NaOH两溶液混合加热：NH＋OH－NH3↑＋H2O NH4Cl与NaOH两稀溶液混合：NH＋OH－===NH3·H2O ⑤固体之间的反应、浓硫酸(或浓磷酸)与固体之间的反应，不能电离出离子，所以不写离子方程式 如：Ca(OH)2(s)＋2NH4Cl(s)CaCl2(s)＋2NH3↑＋2H2O 3．离子方程式正误判断——“七看” (1)看是否符合反应的客观事实 如向稀盐酸溶液中加铁：2Fe＋6H+===2Fe3+＋3H2↑(　　) (2)看反应是否符合拆写原则 如碳酸氢钙溶液与盐酸反应：Ca(HCO3)2+2H+===Ca2++2H2O+2CO2↑(　　) (3)看是否符合原子守恒和电荷守恒 如Fe2++Cl2＝Fe3++2Cl— (　　) (4)看是否漏写离子反应 如CuSO4溶液和Ba(OH)2溶液反应：Ba2++SO42— ＝BaSO4↓(　　) (5)看阴、阳离子配比是否正确　 如稀H2SO4和Ba(OH)2溶液反应：H++SO42— +OH— +Ba2+===BaSO4↓+H2O(　　) (6)看“===”、“ ”、“↓”、“↑”是否使用恰当 如NaHCO3的水解：HCO＋H2O===H2CO3＋OH－( ) (7)看反应物的用量。如过量、少量、足量、等物质的量等 如次氯酸钙溶液中通入过量CO2：Ca2＋＋2ClO－＋H2O＋CO2 === CaCO3↓＋2HClO 三、离子方程式中常见的少量和过量问题 (一)少量、过量知识要点 1．若一个反应的生成物能够和反应物继续反应，则该反应的反应物之间存在少量、过量问题 如：CO2与Ca(OH)2溶液反应，CO2(少量)＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，生成的CaCO3能与CO2继续反应，则说明CO2与Ca(OH)2溶液之间存在少量、过量问题 2．少量和过量是相对的：向Na2CO3溶液滴加少量盐酸，Na2CO3＋HCl(少量)===NaHCO3+NaCl，对于盐酸来说是少量的，对于来Na2CO3说就是过量的，即过量的Na2CO3溶液与盐酸反应依旧是这个反应 3．注意逐滴滴加的问题，向A中加入B，开始B是少量的 如：向Ca(OH)2溶液逐滴滴加NaHCO3溶液，Ca(OH)2＋NaHCO3(少量)===H2O+CaCO3↓+NaOH (二)“三法”突破与量有关的离子方程式的书写 类型一、连续反应型 【反应特点】反应生成的离子(生成物)因又能跟剩余(过量)的反应物继续反应而跟用量有关 【方法技巧】“分步书写”法——叠加法 如：向Ca(OH)2溶液中通入过量CO2气体，可按照反应顺序分别写出两步反应： ①CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O ②CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2 由①＋②可得：2CO2＋Ca(OH)2===Ca(HCO3)2 1．碱溶液与酸性氧化物反应：向[Ca(OH)2、NaOH、氨水]中通入酸性气体(CO2、SO2) (1)向澄清石灰水中通入CO2 气体 少量CO2与Ca(OH)2溶液反应 CO2(少量)＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O 过渡反应 CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2 过量CO2与Ca(OH)2溶液反应 2CO2(过量)＋Ca(OH)2===Ca(HCO3)2 (2)向NaOH溶液中通入CO2 气体 少量CO2与NaOH溶液反应 CO2(少量)＋2NaOH===Na2CO3＋H2O 过渡反应 Na2CO3＋CO2 +H2O===2NaHCO3 过量CO2与NaOH溶液反应 CO2(过量)＋NaOH===NaHCO3 (3)向氨水中通入CO2气体 少量CO2与氨水反应 CO2(少量)＋2NH3•H2O===(NH4)2CO3＋H2O 过渡反应 (NH4)2CO3＋H2O＋CO2===2NH4HCO3 过量CO2与氨水反应 CO2(过量)＋NH3•H2O===NH4HCO3 (4)向澄清石灰水中通入SO2气体     少量SO2与Ca(OH)2溶液反应 SO2(少量)＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋H2O 过渡反应 CaSO3＋H2O＋SO2===Ca(HSO3)2 过量SO2与Ca(OH)2溶液反应 2SO2(过量)＋Ca(OH)2===Ca(HSO3)2 (5)向NaOH溶液中通入SO2气体     少量SO2与NaOH溶液反应 SO2(少量)＋2NaOH===Na2SO3＋H2O 过渡反应 Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3 过量SO2与NaOH溶液反应 SO2(过量)＋NaOH===NaHSO3 (6)向氨水中通入SO2气体     少量SO2与氨水反应 SO2(少量)＋2NH3•H2O===(NH4)2SO3＋H2O 过渡反应 (NH4)2SO3＋H2O+SO2===2NH4HSO3 过量SO2与氨水反应 SO2(过量)＋NH3•H2O===NH4HSO3 2．可溶性多元弱酸与碱溶液反应 (7)向H2A(弱酸)溶液中滴入NaOH溶液 少量NaOH溶液与H2A溶液反应 H2A＋NaOH(少量)===NaHA＋H2O 过渡反应 NaHA＋NaOH===Na2A＋H2O 过量NaOH溶液与H2S溶液反应 H2A＋2NaOH(过量)===Na2A＋2H2O (8)向H2S溶液中滴入NaOH溶液 少量NaOH溶液与H2S溶液反应 H2S＋NaOH(少量)===NaHS＋H2O 过渡反应 NaHS＋NaOH===Na2S＋H2O 过量NaOH溶液与H2S溶液反应 H2S＋2NaOH(过量)===Na2S＋2H2O (9)向NaOH溶液通入H2S气体 少量H2S与NaOH溶液反应 H2S(少量)＋2NaOH===Na2S＋2H2O 过渡反应 Na2S＋H2O＋H2S===2NaHS 过量H2S与NaOH溶液反应 H2S(过量)＋NaOH===NaHS＋H2O 3．多元弱酸的正盐[Na2CO3、Na2SO3、Na2S]与强酸的反应 (10)向Na2CO3溶液中滴入稀盐酸 少量HCl溶液与Na2CO3溶液反应 Na2CO3＋HCl(少量)===NaHCO3＋NaCl 过渡反应 NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑ 过量HCl溶液与Na2CO3溶液反应 Na2CO3＋2HCl(过量)===2NaCl＋H2O＋CO2↑ (11)向Na2SO3溶液滴入稀盐酸 少量HCl溶液与Na2SO3溶液反应 Na2SO3＋HCl(少量)===NaHSO3＋NaCl 过渡反应 NaHSO3＋HCl===NaCl＋H2O＋SO2↑ 过量HCl溶液与Na2SO3溶液反应 Na2SO3＋2HCl(过量)===2NaCl＋H2O＋SO2↑ (12)向Na2S溶液滴入稀盐酸 少量HCl溶液与Na2S溶液反应 Na2S＋HCl(少量)===NaHS＋NaCl 过渡反应 NaHS＋HCl===NaCl＋H2S↑ 过量HCl溶液与Na2S溶液反应 Na2S＋2HCl(过量)===2NaCl＋H2S↑ 4．多元弱酸(或其酸酐)与更弱酸的盐溶液反应 (13)向漂白粉[Ca(ClO)2]的水溶液中通入CO2气体 少量CO2与Ca(ClO)2溶液反应 Ca(ClO)2＋H2O＋CO2(少量)===CaCO3↓＋2HClO 过渡反应 CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2 过量CO2与Ca(ClO)2溶液反应 Ca(ClO)2＋2H2O＋2CO2(过量)===Ca(HCO3)2＋2HClO (14)向NaClO溶液中通入CO2气体——无少量、过量问题 少量CO2与NaClO溶液反应 NaClO＋H2O＋CO2(少量)===NaHCO3＋HClO (15)向NaAlO2溶液中通入CO2 气体 少量CO2与NaAlO2溶液反应 2NaAlO2＋3H2O＋CO2(少量)===2Al(OH)3 ↓＋Na2CO3 过渡反应 Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3 过量CO2与NaAlO2溶液反应 NaAlO2＋2H2O＋CO2(过量)===Al(OH)3 ↓＋ NaHCO3 (16)向Na2SiO3溶液中通入CO2 气体 少量CO2与Na2SiO3溶液反应 Na2SiO3＋H2O＋CO2(少量)===H2SiO3↓＋Na2CO3 过渡反应 Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3 过量CO2与Na2SiO3溶液反应 Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3 5．与SO2有关的几个重要的反应 (17)向NaClO溶液中通入SO2气体 SO2气体与少量NaClO溶液反应 SO2＋ClO－(少量)＋H2O===Cl－＋SO42—＋2H＋ 过渡反应 H＋＋ClO－===HClO SO2气体与过量NaClO溶液反应 SO2＋3ClO－(过量)＋H2O===Cl－＋SO42—＋2HClO (18)向Ca(ClO)2溶液中通入SO2气体 SO2气体与少量Ca(ClO)2溶液反应 2SO2＋Ca(ClO)2(少量)＋2H2O===CaSO4↓＋2HCl＋H2SO4 过渡反应 H＋＋ClO－===HClO SO2气体与过量Ca(ClO)2溶液反应 2SO2＋3Ca(ClO)2(过量)＋2H2O===2CaSO4↓＋4HClO＋CaCl2 6．与“铝”有关的离子反应 (19)向AlCl3溶液中滴入NaOH溶液 少量NaOH溶液与AlCl3溶液反应 AlCl3＋3NaOH(少量)===Al(OH)3↓＋3NaCl 过渡反应 Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O 过量NaOH溶液与AlCl3溶液反应 AlCl3＋4NaOH(过量)===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O (20)向NaAlO2溶液中滴入稀盐酸 少量稀盐酸与NaAlO2溶液反应 NaAlO2＋HCl(少量)＋H2O===Al(OH)3↓＋NaCl 过渡反应 Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O 过量稀盐酸与NaAlO2溶液反应 NaAlO2＋4HCl(过量)===NaCl＋AlCl3＋2H2O 7．其它连续反应型 (22)Fe与稀硝酸的反应 少量Fe与稀硝酸反应 Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 过渡反应 2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2 过量Fe与稀硝酸反应 3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O (23)Na2S溶液与FeCl3溶液的反应 少量Na2S溶液与FeCl3溶液反应 Na2S(少量)＋2FeCl3===2NaCl＋2FeCl2＋S↓ 过渡反应 Na2S＋FeCl2===2NaCl＋FeS↓ 过量Na2S溶液与FeCl3溶液反应 3Na2S(过量)＋2FeCl3===6NaCl＋2FeS↓＋S↓ (24)氯水与Na2SO3溶液的反应 氯水与少量Na2SO3溶液反应 Na2SO3(少量)＋Cl2＋H2O===2NaCl＋H2SO4 过渡反应 H2SO4＋Na2SO3===Na2SO4＋H2O＋SO2↑ 氯水与过量Na2SO3溶液反应 2Na2SO3(过量)＋Cl2===2NaCl＋Na2SO4＋SO2↑ (25)溴水与Na2SO3溶液的反应 溴水与少量Na2SO3溶液反应 Na2SO3(少量)＋Br2＋H2O===2NaBr＋H2SO4 过渡反应 H2SO4＋Na2SO3===Na2SO4＋H2O＋SO2↑ 溴水与过量Na2SO3溶液反应 2Na2SO3(过量)＋Br2===2NaBr＋Na2SO4＋SO2↑ (26)碘水与Na2SO3溶液的反应 碘水与少量Na2SO3溶液反应 Na2SO3(少量)＋I2＋H2O===2NaI＋H2SO4 过渡反应 H2SO4＋Na2SO3===Na2SO4＋H2O＋SO2↑ 碘水与过量Na2SO3溶液反应 2Na2SO3(过量)＋I2===2NaI＋Na2SO4＋SO2↑ (27)Cl2与Na2CO3溶液的反应 少量Cl2与Na2CO3溶液反应 ①Cl2＋H2OHCl＋HClO ②Na2CO3＋HCl(少量)===NaHCO3＋NaCl ③Na2CO3＋HClO===NaHCO3＋NaClO ①＋②＋③得： Cl2(少量)＋2Na2CO3＋H2O===2NaHCO3＋NaCl＋NaClO 过量Cl2与Na2CO3溶液反应 ①Cl2＋H2OHCl＋HClO ②Na2CO3＋2HCl(过量)===2NaCl＋H2O＋CO2↑ ①＋②得： 2Cl2(过量)＋Na2CO3＋H2O===2NaCl＋CO2↑＋2HClO 类型二、离子配比型 【反应特点】当一种反应物中有两种或两种以上组成离子参与反应时，因其组成比例不协调(一般为复盐或酸式盐)，当一种组成离子恰好完全反应时，另一种组成离子不能恰好完全反应(有剩余或不足)而跟用量有关 【方法技巧】“定一法”——找出引起配比的本质反应 ①根据相对量将少量物质定为“1 mol”，若少量物质有两种或两种以上离子参加反应，则参加反应离子的物质的量之比与物质组成之比相符 ②依据少量物质中离子的物质的量，确定过量物质中实际参加反应的离子的物质的量 ③依据“先中和后沉淀”的思路正确书写离子方程式 8．酸式盐与“量”有关的离子反应——“定一法” (28)向澄清石灰水中滴入NaHCO3溶液 本质反应 HCO3－＋OH－===CO32—＋H2O 少量NaHCO3溶液与Ca(OH)2溶液反应 Ca(OH)2＋NaHCO3(少量)===H2O＋CaCO3↓＋NaOH 过量NaHCO3溶液与Ca(OH)2溶液反应 Ca(OH)2＋2NaHCO3(过量)===2H2O＋CaCO3↓＋Na2CO3 (29)向Ca(HCO3)2滴入NaOH溶液 本质反应 HCO3－＋OH－===CO32—＋H2O 少量NaOH溶液与Ca(HCO3)2溶液反应 Ca(HCO3)2＋NaOH(少量)===CaCO3↓＋NaHCO3＋H2O 过量NaOH溶液与Ca(HCO3)2溶液反应 Ca(HCO3)2＋2NaOH(过量)===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O (30)向Ba(OH)2溶液中滴入NaHCO3溶液 本质反应 HCO3－＋OH－===CO32—＋H2O 少量NaHCO3溶液与Ba(OH)2溶液反应 Ba(OH)2＋NaHCO3(少量)===BaCO3↓＋NaOH＋H2O 过量NaHCO3溶液与Ba(OH)2溶液反应 Ba(OH)2＋2NaHCO3(过量)===BaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O (31)向碳酸氢钡[Ba(HCO3)2]溶液中滴入NaOH溶液 本质反应 HCO3－＋OH－===CO32—＋H2O 少量NaOH溶液与Ba(HCO3)2溶液反应 Ba(HCO3)2＋NaOH(少量)===BaCO3↓＋NaHCO3＋H2O 过量NaOH溶液与Ba(HCO3)2溶液反应 Ba(HCO3)2＋2NaOH(过量)===BaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O (32)向Ca(OH)2溶液中滴入Ca(HCO3)2溶液——无少量、过量 Ca(OH)2溶液与过量Ca(HCO3)2溶液 Ca(OH)2＋Ca(HCO3)2===2H2O＋2CaCO3↓ (33)向NaOH溶液中滴入NaHCO3溶液——无少量、过量 NaOH溶液与过量NaHCO3溶液 NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O (34)向Ba(OH)2溶液滴入NaHSO4溶液 本质反应 H＋＋OH－===H2O 少量NaHSO4溶液与Ba(OH)2溶液反应 Ba(OH)2＋NaHSO4(少量)===H2O＋BaSO4↓＋NaOH 过量NaHSO4溶液与Ba(OH)2溶液反应 Ba(OH)2＋2NaHSO4(过量)===2H2O＋BaSO4↓＋Na2SO4 (35)向Ba(HCO3)2溶液中滴入NaHSO4溶液 本质反应 HCO3－＋H＋===CO2↑＋H2O 少量NaHSO4与Ba(HCO3)2溶液反应 Ba(HCO3)2＋NaHSO4(少量)===H2O＋CO2↑+BaSO4↓＋NaHCO3 过量NaHSO4与Ba(HCO3)2溶液反应 Ba(HCO3)2+2NaHSO4(过量)===2H2O+2CO2↑+BaSO4↓+Na2SO4 9．其它离子配比型——“定一法” (36)向明矾溶液中滴入Ba(OH)2溶液 Al3+沉淀完全(沉淀的物质的量最大) 2KAl(SO4)2＋3Ba(OH)2===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓＋K2SO4 SO沉淀完全(沉淀的质量最大) KAl(SO4)2＋2Ba(OH)2===2BaSO4↓＋KAlO2＋2H2O (37)NH4Al(SO4)2与Ba(OH)2溶液反应 n[NH4Al(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]＝1∶1 3Ba2＋＋3SO＋2Al3＋＋6OH－===3BaSO4↓＋2Al(OH)3↓ n[NH4Al(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]＝1∶2 NH＋Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===NH3·H2O＋Al(OH)3↓＋2BaSO4↓ 类型三、先后反应型 【反应特点】一种反应物的两种或两种以上的组成离子，都能跟另一种反应物的组成离子反应，但因反应顺序不同而跟用量有关 【方法技巧】“假设定序”法：这类反应只要明确离子反应的先后顺序，书写也就迎刃而解了。在不明确离子反应的先后顺序时，可假设Cl2先与Br－反应，则生成的溴单质还要氧化Fe2＋生成Fe3＋，这样即可确定Cl2先与Fe2＋反应，后与Br－反应，然后再根据量的关系书写即可 10．因发生氧化还原反应而且与“量”和“反应顺序”有关的离子反应 (还原性：I－>Fe2＋>Br－) (38)FeBr2溶液与氯气反应 少量Cl2与FeBr2溶液反应 3Cl2(少量)＋6FeBr2===2FeCl3＋4FeBr3 过量Cl2与FeBr2溶液反应 3Cl2(过量)＋2FeBr2===2FeCl3＋2Br2 n(FeBr2):n(Cl2)==1:1时 6Cl2＋6FeBr2===4FeCl3＋3Br2＋2FeBr3 (39)FeI2溶液与氯气反应 少量Cl2与FeI2溶液反应 Cl2(少量)＋FeI2===FeCl2＋I2 过量Cl2与FeI2溶液反应 3Cl2(过量)＋2FeI2===2FeCl3＋2I2 n(FeI2):n(Cl2)==4:5时 5Cl2＋4FeI2===4I2＋2FeCl3＋2FeCl2 11．其它先后反应型 (40)NH4HSO4溶液与NaOH溶液的反应 NaOH不足 H＋＋OH－===H2O NaOH过量 NH＋H＋＋2OH－===NH3·H2O＋H2O (41)将Fe(NO3)3溶液与HI混合 HI不足 H＋＋2NO＋6I－===4H2O＋3I2＋2NO↑ HI过量 Fe3＋＋12H＋＋3NO＋10I－===Fe2＋＋5I2＋6H2O＋3NO↑ (42)向含有OH－、CO、AlO的溶液中，逐滴加入稀盐酸至过量，反应的离子方程式依次为： ① OH－＋H＋===H2O ② AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓ ③ CO＋H＋===HCO ④ HCO＋H＋===CO2↑＋H2O ⑤ Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O (43)向含有H＋、Al3＋、NH的溶液中，逐滴加入NaOH溶液至过量，反应的离子方程式依次为： ① H＋＋OH－===H2O ② Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ ③ NH＋OH－===NH3·H2O ④ Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O 氧化还原反应的基本概念和规律 【知识网络】 【核心知识梳理】 一、氧化还原反应的基本概念 1．氧化还原反应的本质和特征 (1)本质：电子转移(得失或偏移) (2)特征：反应过程中元素的化合价发生变化 注意 ①氧化还原反应的概念：凡是有元素化合价升降的化学反应叫做氧化还原反应 ②氧化还原反应的判断方法和依据，就是元素的化合价有没有发生变化 2．氧化还原反应相关概念及其关系 相关概念及其关系 规律 升 (化合价升高) 失 (失电子) 氧 (被氧化，发生氧化反应) 还 (作还原剂，本身具有还原性) 降 (化合价降低) 得 (得电子) 还 (被还原，发生还原反应) 氧 (作氧化剂，本身具有氧化性) 概括为：升失氧、降得还，剂性一致、其他相反 几组 概念 ①氧化反应：元素化合价升高的反应 (失去电子的反应) ②还原反应：元素化合价降低的反应 (得到电子的反应) ③氧化剂：元素化合价降低的反应物 (得电子的反应物) ④还原剂：元素化合价升高的反应物 (失去电子的物质) ⑤氧化产物：还原剂失去电子被氧化所得的生成物叫氧化产物 ⑥还原产物：氧化剂得到电子被还原所得的生成物叫还原产物 实例 在Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2的反应中Fe2O3是氧化剂，CO是还原剂；C元素被氧化，Fe元素被还原；Fe2O3具有氧化性，CO具有还原性；CO2是氧化产物，Fe是还原产物 3．氧化还原反应电子转移的表示方法 (1)双线桥法：①标变价，②画箭头，③算数目，④说变化 表示方法 实例 微点拨 ①箭头必须由反应物指向生成物，且两端对准同一种元素 ②在“桥”上标明电子的“得”与“失”且得失电子总数相等、化合价的升降、被氧化或被还原 ③得失电子数目的正确表述是a×be—，a表示得或失电子的原子的数目，b表示每个原子失去或得到的电子数（即化合价升高或降低的数目），当a或b为1时，必须省略 (2)单线桥法：箭头由失电子原子指向得电子原子，线桥上只标电子转移的数目，不标“得到”、“失去”字样 表示方法 实例 微点拨 ①箭头必须由还原剂中失电子的元素指向氧化剂中得电子的元素 ②箭头方向表明电子转移的方向，“桥”上只标出转移电子的总数，无需注明电子的“得”与“失” 4．氧化还原反应与四种基本反应类型之间的关系 四大基本反应与氧化还原反应的关系图 注意 ①有单质参加或者生成的反应不一定是氧化还原反应 如：同素异形体之间的转化，3O22O3 ②没有单质参加的化合反应和没有单质生成的分解反应有可能是氧化还原反应 如：Na2O2＋SO2===Na2SO4 H2O2＋SO2===H2SO4 NH4NO3N2O↑＋2H2O 5．常见的氧化剂和还原剂 (1)常见氧化剂：常见氧化剂包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物、过氧化物等。如： (2)常见还原剂：常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属阴离子及含低价态元素的化合物、低价金属阳离子、某些非金属单质及其氢化物等。如： (3)元素化合价处于中间价态的物质既有氧化性，又有还原性 元素化合价处于中间价态的物质 氧化产物 还原产物 Fe2＋ Fe3＋ Fe SO(H2SO3) SO S H2O2 O2 H2O 注：Fe2＋、SO主要表现还原性，H2O2主要表现氧化性 6．三类重要的氧化还原反应 (1)歧化反应：氧化剂和还原剂为同种物质，且发生氧化还原反应的元素均为同种元素之间，这样的氧化还原反 应反应称为歧化反应 如：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O 3S＋6NaOH2Na2S＋Na2SO3＋3H2O (2)归中反应：氧化产物和还原产物为同种物质，且发生氧化还原反应的元素均为同种元素之间，这样的氧化还 原反应反应称为归中反应。或：同种元素由不同价态(高价态和低价态)转变为中间价态的氧化还原反应，称之 为归中反应 如：SO2＋2H2S===2H2O＋3S↓ 5NaCl＋NaClO3＋3H2SO4===3Cl2↑＋3Na2SO4＋3H2O (3)部分氧化还原反应 (注意酸性作用) 如：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑ Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 注意 对于部分氧化还原反应，氧化剂(还原剂)中被还原(氧化)与未被还原(氧化)的比例，要依据化学方程式或得失电子数来确定，只有被还原(氧化)的那部分才作氧化剂(还原剂) 如：在3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O中，8 mol HNO3参加反应只有2 mol HNO3作氧化剂 二、氧化性、还原性及其强弱比较 1．氧化性、还原性的判断 (1)氧化性是指得电子的性质(或能力)；还原性是指失电子的性质(或能力) (2)氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易程度，与得、失电子数目的多少无关 如：Na－e－===Na＋，Al－3e－===Al3＋，但根据金属活动性顺序表，Na比Al活泼，更易失去电子，所以Na比Al的还原性强 2．氧化性、还原性强弱的比较方法 (1)根据化学方程式判断 氧化还原反应发生规律可用如下式子表示 规律 氧化性强弱：氧化剂>氧化产物 还原性强弱：还原剂>还原产物 【实例】有以下反应：①H2SO3＋I2＋H2O===2HI＋H2SO4 ②2FeCl3＋2HI===2FeCl2＋I2＋2HCl ③3FeCl2＋4HNO3===2FeCl3＋NO↑＋2H2O＋Fe(NO3)3 还原性 氧化性 从反应①可知 H2SO3＞I－ I2＞H2SO4 从反应②可知 I－＞Fe2＋ Fe3＋＞I2 从反应③可知 Fe2＋＞NO HNO3＞Fe3＋ 总的强弱顺序 还原性：H2SO3＞I－＞Fe2＋＞NO 氧化性：HNO3＞Fe3＋＞I2＞H2SO4 (2)根据元素的活动性顺序来判断 规律 特点 上左下右可反应，隔之愈远愈易行 注：①金属阳离子的氧化性随其单质还原性的增强而减弱；非金属阴离子的还原性随其单质的氧化性增强而减弱 ②Fe对应的离子为Fe2+，即氧化性：Cu2+＞Fe2+；又由于2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2可以发生，则氧化性：Fe3+＞Cu2+，因此三种离子的氧化性为：Fe3+＞Cu2+＞Fe2+ (3)根据反应条件的难易来判断 化学反应 反应条件 2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O 常温 MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 加热 加热、加催化剂 氧化性：KMnO4＞MnO2＞O2 【结论】当不同氧化剂作用于同一还原剂时，若氧化产物化合价相同，可根据反应条件的难易来判断。反应越易进行(反应条件要求越低)，则氧化剂的氧化性越强；同理，当不同还原剂作用于同一氧化剂时，若还原产物化合价相同，可根据反应条件的难易来判断。反应越易进行(反应条件要求越低)，则还原剂的还原性越强 (4)根据反应的剧烈程度来判断 ①金属单质与水反应的剧烈程度 Na、Mg、Al分别与水的反应 分析 Na与冷水剧烈反应 Mg与冷水几乎不反应，能与热水反应 Al加热条件下也不明显 还原性：Na＞Mg＞Al ②非金属单质与H2化合的难易程度 化学反应 反应条件及现象 分析 H2＋F2===2HF 冷暗处剧烈反应而爆炸 氧化性：F2＞Cl2＞Br2＞I2 H2＋Cl22HCl 光照条件下剧烈反应而爆炸 H2＋Br22HBr 加热至500 ℃时才能发生反应 H2＋I22HI 在不断加热的条件下才能缓慢进行，且为可逆反应 【结论】反应越剧烈，对应物质的氧化性或还原性越强 (5)根据变价元素被氧化或被还原的程度不同来判断 化学反应 分析 2Fe＋3Cl2 2FeCl3 铁元素被氯气氧化为＋3价，被硫氧化为＋2价，则氧化性：Cl2＞S Fe＋SFeS 【结论】当变价的还原剂在相似的条件下作用于不同的氧化剂时，可由氧化产物中元素化合价的高低来判断氧化剂氧化性的强弱。即：在相同条件下，使还原剂中元素化合价升得越高，则氧化剂的氧化性越强 (6)根据元素周期表判断 ①同周期：从左到右，金属单质的还原性逐渐减弱；非金属单质的氧化性逐渐增强 ②同主族：从上到下，金属单质的还原性逐渐增强；非金属单质的氧化性逐渐减弱 (7)根据电化学原理来判断 ①原电池：一般情况下，两种不同的金属构成原电池的两极，其还原性：负极＞正极 ②电解池：用惰性电极电解混合溶液时，在阴极先放电的阳离子的氧化性较强，在阳极先放电的阴离子的还原性较强 (8)某些氧化剂的氧化性或还原剂的还原性与下列因素有关 ①浓度：一般来说，氧化剂的浓度越大，其氧化性越强；还原剂的浓度越大，其还原性越强，如： 氧化性：浓H2SO4＞稀H2SO4，浓HNO3＞稀HNO3；还原性：浓盐酸＞稀盐酸 ②温度：许多氧化还原反应是在加热条件下进行的。可见升高温度可增强氧化剂的氧化性、还原剂的还原性 如：热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强 ③酸碱性：同一种物质，所处环境酸(碱)性越强其氧化性(还原性)越强 如：中性环境中NO不显氧化性，酸性环境中NO显氧化性 如：酸性条件：2MnO＋6H＋＋5SO===2Mn2＋＋5SO＋3H2O 中性条件：2MnO＋H2O＋3SO===2MnO2＋3SO＋2OH－ 碱性条件：2MnO＋2OH－＋SO===2MnO＋SO＋H2O 其氧化性：KMnO4(酸性)>KMnO4(中性)>KMnO4(碱性) 注意 ①常见的氧化性、还原性顺序 氧化性：KMnO4＞Cl2＞Br2＞Fe3＋＞I2>稀H2SO4＞S 还原性：Mn2＋＜Cl－＜Br－＜Fe2＋＜I－＜SO2 (SO)＜H2S (S2－) ②H2O2中氧元素尽管处于中间价态，但H2O2主要表现为氧化性，其还原$$