2026年秋季印刷人教版化学五本书变化情况汇总

G 方法导引 分类 分类是根据研究对象的共同点和差异点，将它们区分为不同种类和层次的科学方 法。科学的分类能够反映事物的本质特征，有利于人们分门别类地进行深入研究。 分类有一定的标准，根据不同的标准，人们对研究对象进行不同的分类。在高中 化学的学习中，对物质及其变化的分类标准将从物质的组成和性质等宏观视角，拓展 到物质的构成、结构和参加化学反应的粒子等微观视角。 运用分类的方法，可以发现物质及其变化的规律，预测物质的性质及可能发生的 变化。 2.分散系及其分类 分散系dispersion system 我们在初中学过的溶液、乳浊液和悬浊液都是混合物， 胶体 colloid 这些混合物都是由一种物质分散到另一种物质中形成的。化 学上把一种（或多种）物质以粒子形式分散到另一种（或多 种)物质中所形成的混合物，叫做分散系。分散系中被分散 成粒子的物质叫做分散质，另一种物质叫做分散剂。例如， 对溶液来说，溶质是分散质，溶剂是分散剂，溶液是一种分 散系。乳浊液和悬浊液也各是一种分散系，其中被分散成小 液滴或固体小颗粒的物质是分散质，液体是分散剂。 我们可以根据分散质粒子的直径大小对分散系进行分 类。分散质粒子的直径小于1nm的是溶液，大于100nm 的是乳浊液或悬浊液，而分散质粒子的直径为1~100nm的 分散系是胶体。 胶体的种类很多，按照分散剂的不同，可分为液溶 胶、气溶胶和固溶胶。分散剂是液体的，叫做液溶胶，如 F(OH田3胶体；分散剂是气体的，叫做气溶胶，如云、雾； 分散剂是固体的，叫做固溶胶，如有色玻璃。有些液溶胶 是透明的，用肉眼很难与溶液相区分。那么，用什么方法 能够将它们区分开呢？ 些 8 第一章物质及其变化 练习与应用 1.在 里或 下能够导电的化合物叫做电解质。电解质溶液之所以能够导电，是由 于电解质在溶液中发生了一，产生了 2.下列叙述中，正确的是（)。 A.KNO,固体不导电，所以KNO,不是电解质 B.铜丝、石墨均能导电，所以它们都是电解质 C.熔融的MgCl,能导电，所以MgCl2是电解质 D.NaCI溶于水，在通电条件下才能发生电离 3.下列离子方程式中，正确的是（)。 A.将稀硫酸滴在铜片上：Cu+2H=Cu2+H2↑ B.将氧化镁与稀盐酸混合：MgO+2H一Mg+HO C.将铜片插入硝酸银溶液中：Cu+Ag=Cu2+Ag D.将稀盐酸滴在石灰石上：CaC0,+2H=Ca2+H,C0 4.下列各组中的离子，能在溶液中大量共存的是（)。 A.K、H、SO、OH B.Na、Ca2+、Co、NO C.Na、H、CI、Co D.Na、CCI、so 5.写出下列物质的电离方程式。 (1)HNO (2)KOH (3)Fe2(SO)3 (4)NH NO 6.对于下面4组物质，能发生反应的，写出有关反应的化学方程式；属于离子反应的，写出离子方程 式；不能发生反应的，说明原因。 (1)硫酸钠溶液与氯化钡溶液 (2)铝片与硫酸铜溶液 (3)稀盐酸与碳酸钠溶液 （4)硝酸钠溶液与氯化钾溶液 7.写出与下列离子方程式相对应的一个化学方程式。 (1)Cu2 +20H"=Cu(OH)2 (2)H+OH=H20 (3)2H+C0=H,0+C02↑ (4)Cu2+Fe=Fe2*+Cu 8.从稀盐酸、Ba(O2溶液、Zn和CuSO,溶液中选出适当的物质，写出实现下列要求的反应的离子方程式。 （1)实验室制取H2的反应。 (2)金属与盐的置换反应。 （3)酸与碱的中和反应。 (4)生成沉淀的复分解反应。 20第一章物质及其变化 @思考与讨论 (1)观察图2-17所示的装置，你能说出其中NaOH溶液的作用吗？ (2)结合初中所学的氧气、二氧化碳等气体的实验室制取方法讨论：在设计实验 室制取气体的装置时，应考虑哪些方面？ G 方法导引 实验室中制取气体装置的设计 实验室中制取气体的装置包括发生装置和收集装置，根据实际需要，还可增加 除杂装置和尾气处理装置等。 选择各部分装置时，应注意：依据反应物的状态和反应条件，选择气体的发生装 置；依据气体及其所含杂质的性质，选择除杂装置；依据气体的密度、气体在水中的 溶解性，以及是否与水反应，选择收集装置；依据气体的性质，选择尾气处理装置。 装置的连接顺序一般为：发生装置→除杂装置（如需要)→收集装置一→尾气处 理装置（如需要)。 三、氯离子的检验 氯气能与很多金属反应生成盐，其中大多数盐能溶于 水并电离出氯离子。对于可溶性氯化物中的氯离子，可以 用AgNO,溶液和稀硝酸进行检验。 【实验2-9】©凤⑤ 在三支试管中分别加入2~3mL稀盐酸、NaCl溶液、 Na,CO,溶液，然后各滴入几滴AgNO,溶液，观察现象。 再分别加入少量稀硝酸，观察现象。 可以看到，滴入AgNO,溶液后，三支试管中都有白 色沉淀生成。前两支试管中的白色沉淀容于稀硝酸，这 是AgCI沉淀；第三支试管中的沉淀溶于稀硝酸，这是 AgC0,沉淀。前两支试管中发生的离子反应是相同的，可 第二节氯及其化合物49 练习与应用 1.在0.5 mol Na,S0,中含有Na的数目约为（）个。 A.3.01×1023 B.6.02×102 C.0.5 D.1 2.瓦斯中甲烷与氧气的质量比为1：4时极易发生爆炸，此时甲烷与氧气的体积比为（ A.1:4 B.1:2 C.1:1 D.2:1 3.将30mL0.5mol/L NaOH溶液加水稀释到500mL,稀释后溶液中NaOH的物质的量浓度为 ()。 A.0.3 mol/L B.0.03 mol/L C.0.05 mol/L D.0.04 mol/L 4.阅读并分析体检报告，可以初步判断体检者的身体状况。 （1)在图2-23所示的体检报告中，表示葡萄糖指标的物理量是 (填字母)。 a.质量分数 b.溶解度 c.摩尔质量 d.物质的量浓度 (2)查看自己或家人的体检报告，哪些项目的指标是用物质的量浓度表示的？ (3)检测人的血液中葡萄糖（简称血糖，葡萄糖的相对分子质量为180）的含量，参考指标常 以两种计量单位表示，即“mmol/L”和“mgdL”（1L=l0d)。以“mmo/L”表示时，人的 血糖正常值为3.9~6.1mmo/L。如果以“mgdL”表示，血糖正常值范围是多少？若某人的血 糖检测结果为92mg/L,他（她)的血糖正常吗？ 5.某同学用容量瓶配制溶液，加水时不慎超过了刻度线，他（她）把液体倒出一些，重新加水至刻度 线。这样做会造成什么结果？ 6.配制250mL1.0mol/LH,S0,溶液，需要18mol/LHS0.溶液的体积是多少？ 7.成人每天从食物中摄取的几种元素的质量分别为.08。Ca、0.3gMg、0.2gCu和0.01g, 试求这4 种元素的物质的量之比.(mgFe和a8mg 60000000000000000000000000000000000000000 8.右图是某种饮用刊矿泉水标签的部分内容。请阅读这 ××× 种矿泉水的标签并计算： (饮用矿泉水) (1)Mg的物质的量浓度最大是多少？ 净含量：350mL (2)S0的物质的量最大是多少？ 配料表：纯净水、硫酸铁、氯化钾 9.现有0.270kg质量分数为10%的CuCL2溶液。计算 保质期：12个月 该溶液中： 主要成分：水 (1)CuCl2的物质的量； 钾离子（K):1.0-27.3mg/L (2)Cu2和C1的物质的量。 铁离子（Mg):0.1-4.8mg/L 10.查阅资料，了解物质的量及其相关的物理量在生 氣离子（C):10-27.3mgL 活和生产中的应用。 硫酸根离子（S0}):0.4-19.5mg 000000000000000000000000000000000000 第三节物质的量61 第一节 铁及其化合物 人类最早使用的铁，是来自太空的陨铁①（如图3-1）。 铁在自然界中可以像陨铁中的铁那样以单质形态存在，但 主要是以+2价和+3价化合物的形态存在于矿石中。铁元 素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。 图31陨铁 缘 iron 图3-2母地貌的岩层因含F®，0，而呈红色 我国目前发现最早的人工冶铁制品是河南三门峡出土 的西周晚期的玉柄铁剑，这说明西周晚期我国已掌握了冶 铁技术。战国中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨 大的作用。工业炼铁的原理是用还原的方法把铁从铁矿石 中提炼出来。你还记得炼铁高炉内发生的化学反应吗？ 图3-3战国时期的铁器—铁火盆 ①陨铁是从太空坠落于地球表面的含铁质较多的陨星。 68第三章铁金属材料 二、铁的重要化合物 1.铁的氧化物 铁元素可以形成三种氧化物，分别是氧化亚铁(F0)、 氧化铁(Fe,O,)和四氧化三铁（Fe,Oa)。FeO是一种黑色 粉末，不稳定，在空气里受热，能迅速被氧化成Fe,O4。 F,O,是一种复杂的化合物，是具有磁性的黑色晶体，俗称 磁性氧化铁。Fe,O,是一种红棕色粉末，俗称铁红，常用作 油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料。一 铁的氧化物都不容于水，也不与水发生反应。 Fe0和FC,O,是金属氧化物，它们都能与酸发生反应， 图3-7Fe,O,可作外墙涂料 分别生成亚铁盐和铁盐。 FeO+2H=Fe2*+H2O Fe2O3+6H=2Fe3++3H20 2.铁的氢氧化物 铁有两种氢氧化物，它们可以分别由相对应的可溶性 盐与碱溶液反应而制得。 公【实验3-1】©③ 在两支试管中分别加入少量的FeCl,溶液和FeSO,溶 液，然后各滴入NaOH溶液。观察并描述发生的现象。 Fe(OH), Fe(OH) 图3-8Fc(OHD,和Fe(OH),的生成 第一节铁及其化合物71 为什么在FeSO.溶液中加入NaOH溶液时，生成的白 氢氧化铁 色絮状沉淀迅速变成灰绿色，过一段时间后还会有红褐色 iron(Ⅲ)hydroxide 物质生成呢？这是因为白色的氢氧化亚铁[F(OH)2]被溶 氢氧化亚铁 解在溶液中的氧气氧化成了红褐色的氢氧化铁[Fe(OH),], iron(Ⅱ)hydroxide 反应的化学方程式分别为： FeSO,+2NaOH=Fe(OH)2I+Na2SO 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 加热Fe(OD,时，它能失去水生成红棕色的Fe,O,粉末。 2Fe(OHg△Fe,0+3H,0 Fe(OD,和Fe(OH,都是不容性碱，它们都能与酸发生 反应。 @ 思考与讨论 由实验3-1可知，白色的F(OHD2会被溶解在 溶液中的氧气氧化。那么，在实验室里，如何得到 Fe(OH2呢？ 3.铁盐和亚铁盐 常见的铁盐有Fez(SO)3、FeCl,等，常见的亚铁盐有 FeSOa、FeCl2等。 【实验3-2】©© 在两支试管中分别加入少量的FeC,溶液和FeCl溶液， 各滴入几滴KSCN溶液。观察并记录现象。 图3-9向FCCL,溶液中滴入KSCN溶液（左） 向FeCl,溶液中滴入KSCN溶液（右） 72第三章铁金属材料 【实验3-4】©凤@ 在一支试管中加入5mL盐酸，再向试管中放入一小块 铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管 口，你观察到什么现象？ 实验表明，铝表面的保护膜和铝均能与盐酸发生反应。 反应的化学方程式分别为：杨老师高中化学公众号 Al2O3+6HCI 2AICla+3H2O 2Al+6HCI 2AICla 3H21 个【实验3-5】©@ 在两支试管中分别加入少量的NaOH溶液，然后向其 中一支试管中放入一小块铝片，向另一支试管中放入用砂 纸仔细打磨过（除去表面的氧化膜)的一小块铝片。观察 现象。过一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口， 你观察到什么现象？ 铝片 打磨过 的铝片 可以看到，放入打磨过铝片的试管中立即产生气 图3-17将铝片放人NaOH溶液中 泡；而放入未打磨的铝片的试管中开始没有气泡，一段 时间后才产生气泡。两支试管中均放出一种可燃性气 体一氢气。铝、氧化铝与NaOH溶液反应的化学方程 式分别为： 2Al +2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)]+3H2t 四羟基合铝酸钠 Al2O+2NaOH +3H2O=2Na[Al(OH)] A10是两性氧化物，既能与酸反应，又能与碱反应。 由)A1和A1O,均能与酸、碱反应，因此铝制餐具不 宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。 82第三章铁金属材料 都能与氧气“等非金属单质以及水反应。例如： 4i+02△2L20 2Na+OzA NazOz 2Na +2H2O 2NaOH H21 2K+2H2O =2KOH +H21 而且，上述反应的产物中，碱金属元素的化合价都 是+1价。 （2)碱金属元素的化学性质具有递变性。随着核电荷 数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐增多，原子半 径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，原子 失去最外层电子的能力逐渐增强。即从锂到铯，金属性② 逐渐增强。例如，碱金属单质与氧气或水反应时，钠的反 应比锂剧烈；钾的反应比钠剧烈；铷和铯的反应更加剧烈， 它们遇到空气或水都会立即燃烧，遇水甚至会爆炸。也可 以说，碱金属元素的化学性质具有差异性。 碱金属单质在物理性质上也表现出一些相似性和规律 性。例如，它们都比较柔软，有延展性；密度都比较小，熔 点也都比较低，导热性和导电性也都很好，如钠钾合金（室 温下呈液态)可用作核反应堆的传热介质。 表4-2碱金属单质的主要物理性质 颜色 密度 熔点 沸点 碱金属单质 (常态) (g·cm3) ℃ ℃ 银白色 0.534 180.5 1347 Na 银白色 0.97 97.79 882.9 K 银白色 0.86 63.65 774 Rb 银白色 1.532 38.89 688 Cs 略带金色光泽 1.879 28.40 678.4 ①钾与氧气反应生成多种氧化物，在中学阶段不作介绍。 ②一般情况下，元素的金属性强弱可以从其单质与水（或酸）反应置换出氢的难易程度，以及它们的最高价氧化 物的水化物一氢氧化物的贼性强弱来判断。 第一节原子结构与元素周期表101 (1)卤素单质与氢气的反应。 在一定条件下，卤素单质能与氢气反应生成卤化氢。 表4-4卤素单质与氢气的反应 H2+F2=2HF 在暗处能剧烈化合并发生爆炸，生成的氟化氢很稳定 H,+C,光照或点燃 2HCI 光照或点燃发生反应，生成的氯化氢较稳定 H,+B,△2HBr 加热至一定温度才能反应，生成的澳化氢不如氯化氢稳定 H2+12△2Hm 不断加热才能缓慢反应；碘化氢不稳定，在同一条件下同时分 解为H2和12 @思考与讨论 （1)根据卤素的原子结构，请你试着推测氟、氯、溴、碘在化学性质上表现出的 相似性和递变性。 (2)根据卤素单质与氢气的反应事实，讨论随着原子核电荷数的增多，卤素单质 与氢气反应的规律性变化。 F2 Cl2 Br2 12 ①与氢气反应的难易程度： ②生成的氢化物的稳定性： ③卤素的非金属性强弱①： (2)卤素单质间的置换反应。 类似于金属与盐溶液的置换反应，卤素单质间也可发 生置换反应。例如： 2NaBr Cl2=2NaCl Br2 杨老师高中化学公众号 ①一般情况下，元素的非金属性强弱可以从其最高价氧化物 的水化物的酸性强弱，或与氢气生成气态氢化物的难 易程度及氢化物的稳定性来判断。 第一节原子结构与元素周期表103 6.请查阅铯在周期表中的位置，预测铯的性质，并回答下列问题。 (1)绝原子的最外层电子数是多少？ (2)铯和钾比较，谁的熔点高？ (3)绝与水反应时，可能观察到什么现象？ (4)铯和钾比较，谁的金属性强？试解释你的答案。 (5)在实验室中应如何储存铯？ (6)硝酸铯是离子化合物还是共价化合物？ 7.在元素周期表中，氧、硫、硒、碲4种元素属于第ⅥA族元素（又称氧族元素请回答下列问题。 (1)查阅资料，填写下表中的空白。 对 元 元 核 单质 氢化物 原子 素 素 电 氧化物 氧化物的 结构 稳定性 名 符 荷 熔点 沸点 密度 化合 水化物的 示意图 (g·cm3) 化学式 变化 的化学式 ℃ ℃ 条件 化学式 称 号 数 规律 氧 0 8 H,0 点燃 疏 S02 16 加热 SO; 硒 Se 34 217 684.9 4.81 加热 不直接 碲 Te 52 +52 281818 449.8 989.9 6.24 化合 （2)根据上表中的数据，找出氧、硫、硒、碲的熔点、沸点和密度的变化规律。 (3)若要研究氧、硫、硒、碲4种元素非金属性强弱的变化规律，你认为可从哪些方面入手？ 8.门捷列夫曾预测傢、钪、锗元素的存在及其性质，三种元素后来被发现，且性质与预测相吻合；莫 塞菜也曾预测得、钷、铪、徕等元素的存在，这些元素后来也分别被发现。到目前为止，元素周期 表的第七周期已经被填满。你认为周期表是否还能拓展？请你设想一下，如果发现119号元素，它 应该位于周期表的什么位置，可能具有什么性质？你对元素周期表有什么新的认识？ 9.某种牛奶的营养成分表如右图所示(NRV%是指每100g 食品中营养素的含量占该营养素每日摄人量的比例)。 营养成分表 （1)请查阅资料，了解牛奶中的钙是以什么形式存在的。 项目 每100g NRV% (2)请查阅元素周期表，了解钙的有关信息，画出钙的 能量 309kJ 4% 原子结构示意图。 蛋白质 3.6g 6% (3)已知与钙同族的镁能与02、H20反应。请你参照第 脂肪 4.4g 7% 118页“整理与提升”的认识模型示例，或自己设计 碳水化合物 5.0g 2% 图示，推测钙的性质，并与同学交流。 钠 65 mg 3% (4)请你设计实验，比较镁、钙与水反应的难易程度。 钙 120mg 15% （5)请结合钙的化学性质解释牛奶中钙的存在形式。 复习与提高121 附录Ⅱ 些化学品安全使用标识 全殊化宁品统一分类和标爱 联合国《化学品分类及标记全球制度》（简称GHS)中的标准符号被我国国家标 准(GB③690一2009)采用，以厅狸化学品的贸易与运输。 安使用、运痴秋置 GHS标准智 示意 运输用标识举例 示意 30000 确保 易燃气体 易燃液体 易燃固体 易燃类物质 暴露在空气中自燃的物质 遇水放出易燃气体的物质 有机过氧化物 5.2 124附录Ⅱ 续表 GHS标准符号 示意 运输用标识举例 示意 氧化性物质 无机氧化剂 51 爆炸类物质 爆炸物，有整体爆炸危险 腐蚀金属或严重灼伤皮肤、 腐蚀类物质 损伤眼晴的物质 加压气体 非毒性且不易燃的加压气体 具有急性毒性的物质 毒性物质 (若为气体，“6”改为“2”) 6 可以表示轻度危害健康或危害 警示 无对应运输标识， 奥氧层的警示 无对应运输标识， 可以表示此物质对健康存在 健康危险 危害 无对应运输标识， 可以表示此物质对环境存在 环境危害 危害 注：1.以上运输用标识均参考我国013每发布的国家标准(GB30000)。 2025 2.运输用标识中的底色、线条、数字等指明了其具体的危险性。 3.运输用标识中的数字为危险货物分类号，具体可以参见国家标准(GB6944 012)。 附录Ⅱ125 附录IV 0三雅 0 部分酸、碱和盐的溶解性表（室温) 阴离子 阳离子 OH NO cr SO co H 溶、挥 溶、挥 溶 溶、挥 NH 溶、挥 溶 溶 溶 溶 K 溶 溶 溶 溶 溶 Na" 溶 溶 溶 溶 溶 Ba2 溶 溶 溶 困 Ca2+ 微 溶 溶 微 Mg" 溶 溶 溶 微 Al ⊙ 溶 溶 溶 Mn2 园 溶 溶 溶 园 2n2+ 困 溶 溶 溶 ▣ Fe2 园 溶 溶 溶 ⊙ Fe3 园 溶 溶 溶 Cu2 团 溶 溶 溶 Ag' 溶 ⊙ 微 ® 说明：“溶”表示那种物质可溶于水，“⑤表示你容于水，“微”表示微溶于水，“挥”表示挥发 性，“一”表示那种物质不存在或遇到水就分解了。 附录V127 在加热时，浓硫酸也能与木炭发生反应，生成二氧化 碳、二氧化硫和水。 2H2S0.(浓)+C△C02↑+2S02↑+2H20 ®思考与讨论 (1)硫酸具有酸的哪些共同的性质？请举例写出相关反应的离子方程式。 (2)实验室用金属与酸反应制取氢气时，往往用稀硫酸，而不用浓硫酸，这是 为什么？ 资料卡片 硫酸盐 硫酸钙自然界中的硫酸钙常以石膏 (BaSO,)的形式存在 重晶石是生产其他钡 (CaS0。·2H,0)的形式存在。石膏被加热到 盐的原料。硫酸银溶于水和酸，且不容易 150℃时，会失去所含大部分结晶水而变成 被X射线透过，因此在医疗上可被用作消化 熟石膏（2CaS0,·H,0)。熟石膏与水混合成 系统X射线检查的内服药剂，俗称“钡餐”。 糊状物后会很快凝固，重新变成石膏。利用 硫酸铜硫酸铜(CuSO,)是白色的粉 这种性质，石膏可被用来制作各种模型和医 末，结合水后会变成蓝色晶体，俗称胆矾 疗用的石膏绷带。在工业上，石膏还被用来 (CuSO4·5H0)。疏酸铜的这一性质可以用 调节水泥的硬化速率。 来检验酒精中是否含少量水。胆矾可以和石 硫酸钡自然界中的硫酸钡以重晶石 灰乳混合制成一种常用的农药—波尔多液。 三、硫酸根离子的检验 个【实验5-4】©凤© 在三支试管中分别加入少量稀硫酸、Na2SO.溶液和 NaCO溶液，然后各滴入几滴BaCl2溶液，观察现象。 △注意 再分别加入少量稀盐酸，振荡，观察现象。从这个实验 BaCl2、Ba(OH)2等可溶 中你能得出什么结论？写出相关反应的离子方程式。 性钡的化合物和BaCO,有 毒！使用时须做好个人防 在溶液中，SO?可与Ba+反应，生成不溶于稀盐酸的 护，相关废弃物应进行无 白色BaSO,沉淀。 害化处理。 Ba2++SO?=BaS04↓ 6 第五章化工生产中的重要非金属元素 二、一氧化氮和二氧化氮 一氧化氨和二氧化氮是氮的两种重要氧化物。 易 一氧化氮是无色的有毒气体，不溶于水，在常温下很 容易与氧气化合，生成二氧化氮。 2NO+O2=2NO2 二氧化氮是红棕色、有刺激性气味的有毒气体，密度 比空气的大，易液化，易溶于水。二氧化氮溶于水时生成 硝酸和一氧化氮，工业上利用这一原理生产硝酸。 3NO2+H2O 2HNO+NO @思考与讨论 【实验5-5】©A© 如图5-10所示，在一支50mL的注射器里充入20mLN0: 实验5-5中发生了 然后吸入5L水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注 哪些化学反应？如果 射器，观察现象。打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹 要将注射器中的NO充 上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，再观察现象。 分转化，可以采取什 么措施？上述实验对 工业上生产硝酸有什 图510二氧化氨溶于水的实验 么启示？ 三、氨和铵盐 氨是无色、有刺激性气味的气体，密度比空气的小。 氨很容易液化，液化时放热。液氨汽化时要吸收大量的热， 使周围温度急剧降低。因此，液氨可用作制冷剂。 个【实验5-6】©A© 如图5-11所示，在干燥的圆底烧瓶里充满NH3,用带 有玻璃管和胶头滴管（预先吸入水）的橡胶塞塞紧瓶口。 倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯中（预先在水里滴 入少量酚酞溶液)。打开弹簧夹，挤压胶头滴管，使水进入 烧瓶。观察并描述现象，分析出现这些现象的可能原因。 图5-11氨溶于水的喷泉实验 第二节氮及其化合物13 @思考与讨论 NH,CI和 图5-13为实验室 Ca(OH)2 棉 制取氨的简易装置示 意图。请仔细观察实 验装置，思考如何检 验试管中已收集满氨， 如何吸收处理实验中 图5-13实验室制取氨的简易装置 多余的氨。 示意图 四、硝酸 硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。浓硝酸 A注意 见光或者受热会分解产生二氧化氮，所以一般将其保存在 硝酸具有腐蚀性和挥 棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处。 发性，使用时须注意防护 △ 和通风！ 4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O 或光照 硝酸具有很强的氧化性，硝酸的浓度不同，与金属反 应的产物也不同。 四【实验5-8】③凤@ 如图5-14所示，在橡胶塞侧面挖一个四槽，并嵌入下端 一铜丝 卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2L浓硝 酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触，观 察并比较实验现象。向上拉铜丝，终止反应。 硝酸 -NaOH溶液 图5-14硝酸与铜反应 浓硝酸、稀硝酸与铜反应的化学方程式分别为： 4HNO3(浓)+Cu=Cu(NO)2+2NO2↑+2H2O 资料卡片 8HNO3(稀)+3Cu=3Cu(NOg)2+2NO↑+4H2O 王水 值得注意的是，有些金属如铁、铝等虽然能与稀硝 浓硝酸和浓盐酸的混合物 酸或稀硫酸反应，但在常温下却可以用铁或铝制容器来 (体积比为1：3)叫做王水， 盛装浓硝酸或浓硫酸。这是因为常温下，铁、铝的表面被 能使一些®溶于硝酸的金属如 浓硝酸或浓硫酸氧化，生成了一层致密的薄膜，这层薄 金、 的筹溶解。 第二节氮及其化合物15 实验活动4 用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子 【实验目的】 1.用化学沉淀法去除粗盐中的Ca2+、Mg2+和SO子。 2.熟练掌握溶解、过滤、蒸发等操作，认识化学方法在物质分离和提纯中的重要作用。 【实验用品】 天平、药匙、量简、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、漏斗、滤纸、蒸发皿、坩埚钳、铁架 台（带铁圈）、陶土网①、酒精灯、火柴。 粗盐、蒸馏水、0.1mol/L BaCl2溶液、20%NaOH溶液、饱和Na,CO3溶液、 6mol/L盐酸、pH试纸。 【实验步骤】©A公凤@ 1.用天平称取5.0g粗盐，放入100mL烧杯中，然后加入20mL蒸馏水，用玻璃棒搅 拌，使粗盐充分溶解，得到粗盐水。 2.向粗盐水中滴加过量的BaCL2溶液（倒2~3mL),使SO与Ba2+完全反应生成 BaSO,沉淀，将烧杯静置。 3.静置后，沿烧杯壁向上层清液中继续滴加2~3滴BaCL2溶液。若溶液不出现浑浊， 则表明SO}已沉淀完全；若出现浑浊，则应继续滴加BaCl,溶液，直至SO沉淀完全。 4.向粗盐水中滴加过量的NaOH溶液（约0.25mL),使Mg2+与OH完全反应生成 Mg(OD2沉淀；然后滴加过量的饱和Na,CO3溶液(2~3mL),使Ca2+、Ba+(请思考：Ba2+ 是从哪里来的？)与CO完全反应生成沉淀。 5.用与第3步类似的方法分别检验Mg2+、Ca2+和Ba2+是否沉淀完全。 6。将烧杯静置，然后过滤，除去生成的沉淀和⑦溶性杂质。 7.向所得滤液中滴加盐酸，用玻璃棒搅拌，直到没有气泡冒出，并用pH试纸检验， 使滤液呈中性或微酸性。 8.将滤液倒入蒸发皿中，用酒精灯加热，同时用玻璃棒不断搅拌。当蒸发皿中出现 较多固体时，停止加热，利用蒸发皿的余热使滤液蒸干。 9.用坩埚钳将蒸发皿夹持到陶土网上冷却，得到去除了杂质离子的精盐。 【问题和讨论】 1.本实验中加入试剂的顺序是什么？按照其他顺序加入试剂能否达到同样的目的？ 2.为什么每次所加的试剂都要略微过量？第7步加入盐酸的目的是什么？ 3.第6步和第7步的操作顺序能否颠倒？为什么？ ①陶土网是石棉网的替代品。 实验活动4用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子 29 上述实验和分析表明，通过特定的装置使氧化反应与 还原反应分别在两个不同的区域进行，可以使氧化还原 原电池primary battery 反应中转移的电子通过导体发生定向移动，形成电流， 从而实现化学能向电能的转化。这种把化学能转化为电 能的装置叫做原电池。在原电池中，电子流出的一极是 负极（如锌片，电极被氧化)，电子流入的一极是正极（如 铜片，H*在正极上被还原)。 探究©© 简易电池的设计与制作 【目的】 根据原电池原理，设计和制作简易电池，体会原电池的构成要素。 【用品】 水果（苹果、柑橘咸柠穆等），食盐水，滤纸，铜片、铁片、铝片等金属片，石 墨棒，导线，小型用电器（发光二极管或电子音乐卡等)，电流表。 【实验】 (1)水果电池 参考图6-8所示水果电池，自选水果及相关 用品，制作水果电池。 (2)简易电池 参考图6-9，制作简易电池，并试验和比较不 同材料作电极的效果。 (3)设计演示原电池的趣味实验 图6-8水果电池 利用发光二极管或电子音乐卡等，设计一个 演示原电池的趣味实验（如电压不足，可将几个 电池串联起来)。 【问题和讨论】 (1)水果电池中，水果的作用是什么？ (2)通过比较不同材料作电极的简易电池， 你是否发现电极材料的选择有一些值得注意的问 图6-9简易电池 题？请与同学交流你的经验。 (3)在以上实验中，电池不可或缺的构成部分有哪些？ 第一节化学反应与能量变化37 电极材料 实验现象 解释 锌片、铜片 锌片、石墨棒 铜片、石墨棒 【问题和讨论】 1.根据以上实验，说明原电池的工作原理和构成要素，以及组装原电池的操作注意 事项。 2.能否用铁片作为电极代替铜锌原电池中的锌片？为什么？ 实验活动7 化学反应速率的影响因素 【实验目的】 1.体验浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响。 2.理解改变反应条件可以调控化学反应的速率。 【实验原理】 1.硫代硫酸钠与硫酸的反应 硫代硫酸钠与硫酸反应会生成®溶于水的硫： Na2Sz03+H2S04=NaS04+S02↑+S↓+H2O 反应生成的硫使溶液出现乳白色浑浊，比较浑浊现象出现所需时间的长短，可以判断 该反应进行的快慢。在不同浓度和温度条件下分别进行上述反应，并比较其反应快慢，可 以看出反应物浓度和温度对该反应速率的影响。 2,过氧化氢分解会产生氧气，在有或无催化剂存在下进行对比实验，通过观察氧气 产生的快慢可以看出催化剂对该反应速率的影响。 【实验用品】 烧杯、试管、量简、试管架、胶头滴管、温度计、药匙、秒表。 实验活动7化学反应速率的影响因素57 生成的一氯甲烷在常温下是气体，可与氯气进一步反 应，依次又生成了二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿)和四氯 甲烷（四氯化碳)。这4种产物都不榕于水，三氯甲烷和 四氯甲烷是工业上重要的有机溶剂。 H H 易 H+CC1光H CI+H-CI C 二氯甲烷（沸点：39.8℃） H C-OH+oC光c16C1+H-Cl C C 三氯甲烷（沸点：617℃） CI C CI H+CIC1光c-C-C1+H-Cl C 四氯甲烷（沸点：76.5℃） 在上述反应中，甲烷分子中的4个氢原子被氯原子逐 一替代，生成4种不同的取代产物。像这样，有机物分子 里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反 取代反应 应叫做取代反应。烷烃在一定条件下，可以与卤素单质 substitution reaction 发生取代反应。 烷烃是一类最基本的有机物，从结构上可以看作其他 各类有机物的母体。烷烃的性质在一定程度上体现了有机 物的通性。与无机物相比，大多数有机物的熔点比较低， 且难溶于水，易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂；大多数 有机物容易燃烧，受热会发生分解；有机物的化学反应比 较复杂，常伴有副反应发生，很多反应需要在加热、光照 或使用催化剂的条件下进行。有机物除了有以上通性，依 据其组成和结构的不同，还具有很多特性，我们在以后的 学习中会逐步接触。 第一节认识有机化合物65 第八章 化学与可持续发展 。自然资源的开发利用 。化学品的合理使用 。环境保护与绿色化学 资源、能源、材料、环保、健康、安全等是当今社会 重要的研究主题，化学与这些主题密切相关，在其研究与 应用中发挥着重要作用。 按照绿色化学思想和循环经济原则，利用化学变化可 以改变原有物质的组成和结构，合成新物质，使之具有更 加优异的性能；可以科学、安全、有效和合理地开发自然 资源和使用各种化学品，为建设美丽家园发挥化学科学的 重要价值。 资料卡片 天然气水合物 天然气水合物是天然气与水在高压、低 关研究取得了多项进展。我国的天然气水合 温条件下形成的类冰状结晶物质，主要成分 物开采技术处于世界先进水平。 是甲烷水合物，其组成可表示为CH·nHO, 甲烷分子处于由多个水分子形成的笼中。天 然气水合物的外观像冰，具有可燃性，故又 被称为“可燃冰”。它被认为是21世纪的高 效清洁能源。但是，储量巨大的天然气水合 物的分解和甲烷释放，可能会诱发海底地质 灾害，加重温室效应。目前，开发利用天然 图8-5 戈国南海可燃冰试开采成功 气水合物已经成为人们关注的重要领域，相 石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，成分复杂， 2017年 需要先在炼油厂进行加工，通过分馏来分离石油中沸点不 同的组分。 石油经分馏后可以获得汽油、煤油、柴油等含碳原子 少的轻质油，但其产量难以满足社会需求，而含碳原子多 的重油却供大于求。因此，需要通过催化裂化过程将重油 裂化为汽油等物质，再进一步裂解，可以获得很多重要的 化工原料。例如： 催化剂、 C16H34加热、加压 CaH18+CaHis 分馏fractionation 十六烷 辛烷辛烯 裂化cracking 催化剂 C。H8加热、加压 C4Ho+C4He 裂解pyrolysis 辛烷 丁烷 丁烯 催化剂 CaH0加热、加压 CHa C3He 丁烷 甲烷 丙烯 催化剂 CaHo加热.加压C2H。+C2Ha 丁烷 乙烷 乙烯 通过石油裂化和裂獬可以得到乙烯、丙烯、甲烷等重 要的基本化工原料。另外，石油在加热和催化剂的作用 下，可以通过结构的调整，使链状烃转化为环状烃，如苯 或甲苯等。 第一节自然资源的开发利用103 练习与应用 1.下列物质不能用作食品添加剂的是（ A.氯化镁 B.亚硝酸钠 C.山梨酸钾 D.三聚氧胺 2.下列有关合理用药的说法中正确的是( A.非处方药的包装上印有“OTC”标识 一次 B.每日早、中、晚次每隔8小时一次，服药效果相同 C.一次忘记服药，下次可以增加一倍剂量服用 D.长期服用阿司匹林可预防某些疾病，没有副作用 3.请将下列常见食品添加剂按照其主要功能进行分类（填序号)： ①谷氨酸钠②碳酸氢钠③硫酸钙④碘酸钾⑤苯甲酸钠 ⑥铁强化酱油中的乙二胺四乙酸铁钠⑦焦糖色⑧硫酸锌 (1)着色剂 _；（2)增味剂」 一；（3)膨松剂」 (4)凝固剂 ；(5)防腐剂」 一；（6)营养强化剂 4.碳酸钠和碳酸氢钠在食品工业中均可用作食品添加剂，它们也是生活中常见的日用化学品。 （1)为了解碳酸钠和碳酸氢钠的性质，请根据以下提示设计实验并完成实验报告。 ①观察二者的颜色和状态； ②观察其在冷水和热水中的溶解情况； ③测定其饱和溶液的pH; ④向其溶液中分别逐滴加人盐酸，观察现象。 （2)根据以上实验的结果和已学过的知识，列表比较碳酸钠和碳酸氢钠性质的异同。 （3)举例说明碳酸钠和碳酸氢钠在日常生活或食品工业中的用途，根据二者的性质进行解释，并与 同学讨论。 5.农药残留问题经常会成为公众关心的话题。请查阅有关资料，回答下列问题。 (1)为了减少农药残留，选择和施用农药时应该注意什么问题？ （2)日常生活中可以采取哪些措施来防止农药残留对人体的危害？ 6.某抗酸药每片含有CaC0,534mg,Mg(OH)2180mg。 （1)写出该抗酸药发挥药效时的化学方程式。 (2)服用抗酸药时，为什么一般要嚼碎后吞服？ 7.（1)为什么说毒品祸害之大，甚于洪水猛兽？请参考下列提示回答。 个人方面：毒品损害身体，对肝、肾和脑损害尤其大，使人无力工作；毒品会改变人的性格， 使人无心工作。 家庭方面：吸毒者除对毒品外，对家人及家事都不感兴趣；为了买毒品不停地搜刮金钱，使 家庭贫困，甚至解体。 社会方面：贩毒者铤而走险，危害社会；吸毒注射器共用，传播疾病。 （2)请你设计一幅说明毒品危害的宣传画，并与同学交流。 116第八章。化学与可持续发展 工农业生产和生活中产生的污水往往含有复杂的成分， 任意排放会导致土壤和水体的污染，必须经过多步处理才 能达到排放标准（如图8-22）。污水的处理方法很多，常 用的有物理法、化学法和生物法等。例如，加入硫酸亚铁、 硫酸铝、聚合氯化铝等混凝剂，可使污水中的细小悬浮物 等聚集成较大的颗粒，然后经沉淀、过滤除去。对其他溶 解在水中的污染物，则要根据其化学性质采用中和法、氧 化还原法和沉淀法等进行处理。 二级处理采用生物方法 三级处理主要采用化学沉 一级处理通常采用物理方法， （又称微生物法)及莱些化学方 淀法、氧化还原法、离子交换 即用格栅问、沉淀池等除去污水 法，除去水中的可降解有机物 法和反渗透法等，对污水进行 的溶解的污染物。经过一级处 等污染物。经过二级处理后的 深度处理和净化。经过三级处 理后的水一般达不到排放标准， 水一般可达到国家规定的排放 理后的水可用于绿化和景观用 所以通常将一级处理作为预处理。 难 标准。 水等。 格棚问：除 去污水中的 曝气池：通过 大块物体 微生物的代谢 深度处理 作用，将污水 中各种复杂的 有机污染物降 解为简单的、 无害的物质 曝气沉砂 未经处理 的污水 池：使砂、 水初步分离 达到一定 标准的可 二次沉淀池： 排放的水 经过曝气池出 来的水在此进 行二次沉淀 初次沉淀 池：使泥 水分离 图8-22污水处理流程示意图 工业废渣和生活垃圾等固体废物的处理应遵循无害化、 减量化和资源化的原则，达到减少环境污染和资源回收利 用这两个重要目的。 118第八章化学与可持续发展 思考与讨论 (1)含硫氧化物和含氦氧化物是形成酸雨的主要物 质。工业上常利用它们与一些物质发生反应加以控制、 消除和回收利用。请举例说明这些方法所依据的化学反 应和反应类型。 (2)含氨、磷元素的大量污水任意排入河流、湖泊 和近海水域，会出现水华、赤潮等水体污染问题。你认 为在城市和农村出现的这种水体污染各有什么特点？ 图8-23水华 请查阅资料，了解有关的污染及治理情况，并与同学 水中氮、磷元素过多，造成藻类疯 长、消耗水中溶解的氧，使水体变 交流。 成浑浊的绿色、水质恶化。 二、绿色化学 长期以来，科学技术为人类带来了巨大的物质财富， 而社会发展却面临着越来越大的环境压力。如何协调资 源开发利用与环境保护的关系，实现人类社会的可持续 发展？绿色化学的理论和实践为人类解决环境问题提供了 全新的思路。 理怠 绿色化学也称环境友好化学，其核心恩想就是改变 “先污染后治理”的观念和做法，利用化学原理和技术手 段，减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质， 实现从源头减少或消除环境污染（如图8-24）。 、安全的生产工艺 提高能源的利用率 反应过程 反应物 反应产物 无毒、无害原料 环境友好产品 可再生资源 原子经济性反应 (安全、可降解和再利用) 高选择性反应 (应用无毒、无害的催化剂 应用无毒、无害的溶剂 图8-24绿色化学示意图 简单而言，化学反应就是原子重新组合的过程。因此， 按照绿色化学的思想，最理想的“原子经济性反应”就是反 绿色化学 green chemistry 应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率 为100%。 第三节环境保护与绿色化学119 零化学与职业 环境保护工程师 大气、水和土壤与人们的生活息息相关， 处理厂、城市资源再生系统，规划、设计居 保护环境是我们的共同责任。环境保护工程 民区的给排水系统，监控和治理各类生产中 师的主要工作是预防和治理环境污染，包括 “三废”的排放等。 对环境问题的调查研究、分析监测、管理监 环境保护是一项关乎国计民生的事业， 督和对环境污染的控制与治理等。例如，应 要想成为一名合格的环境保护工程师，必须 用光谱分析、滴定分析等化学分析方法对环 要有高度的社会责任感，并具备分析化学、 境中的污染物进行分析和鉴定；研究大气中 环境化学、环境微生物学、环境监测、环境 PMo浓度、PM2s浓度和臭氧浓度；测定土壤 质量评价和环境工程等相关的知识。 和水样品的成分，检测其中的农药残留和废 弃物污染等。这些数据、分析和研究，既可 作为向公众发布环境信息、提供生活服务的 基础，也可为政府决策提出相应的环境保护 和环境治理方案，为制定政策提供参考。环 境保护工程师在一些研究单位和企业从事着 与环境保护相关的工作，如规划和建造污水 图8-25环境保护工程师正在进行环境监测 练习与应用 1.下列做法值得提倡的是（ )。 A.选用回收废纸制造的纸箱 B.选用一次性筷子、纸杯和塑料袋 C.将生活垃圾进行分类处理 D.选乘公共交通工具出行 2.我国酸雨的形成主要是由于（ ）。 A.森林遭到乱砍滥伐，破坏了生态环境 B.大量燃烧含硫化石燃料 C.大气中二氧化碳的含量增大 D.汽车排出大量尾气 3.下列废旧塑料制品的处理途径不恰当的是( A,焚烧回收热能入 B.深挖填埋 C.制成再生制品 D.裂解为化工原料 4.甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体。 旧的合成方法是： (CH3)2C=0+HCN->(CH3)2C(OH)CN (CH)2C(OH)CN CH,OH +H2SO.>CH2=C(CH)COOCH3 +NH,HSO, 第三节环境保护与绿色化学121 附录Ⅱ 0三猴 02 部分酸、碱和盐的溶解性表（室温） 阴离子 阳离子 OH NO CI so co H 溶、挥 溶、挥 溶 溶、挥 NH 溶、挥 溶 溶 溶 溶 K 溶 溶 溶 溶 溶 Na' 溶 溶 溶 溶 溶 Ba2 溶 溶 溶 雨 Ca2 微 溶 溶 微 西 Mg ① 溶 溶 溶 微 Al ⑦ 溶 绿 溶 Mn2 溶 溶 溶 困 Zn* ⊙ 溶 溶 溶 ⑥ Fe2 ⊙ 溶 溶 溶 ⑥ Fe 因 溶 溶 溶 Cu2 ① 溶 溶 溶 Ag" 溶 ⑦ 微 ® 说明：“溶”表示那种物质可溶于水， ⑦表示⑥溶于水，“微”表示微溶于水，“挥”表示挥发 性，“一”表示那种物质不存在或遇到水就分解了。 附录Ⅱ127 第一节 反应热 热量的释放或吸收是化学反应中能量变化的常见形式。 例如，燃料的燃烧、酸与碱的中和反应等会放出热量，属 于放热反应。而有些反应，如工业上煅烧石灰石的反应等 会吸收热量，属于吸热反应。化学反应过程中释放或吸收 的热量在生活、生产和科学研究中具有广泛的应用（如图 1-1)。那么，在实际应用中，人们如何定量地描述化学反 应过程中释放或吸收的热量呢？ 图1-1乙炔与氧气反应放出的热量 用于切脚金属 一、反应热 焓变 1.反应热及其测定 环境 在研究反应热时，需要明确体系和环境。下面以研究 盐酸与NaOH溶液的反应为例，对此作一些说明。 如图1-2所示，我们将试管中的盐酸、NaOH溶液及 体系 发生的反应等看作一个反应体系，简称体系（又称系统）； 与体系相互影响的其他部分，如盛溶液的试管和溶液之外 图1-2体系与环境示意图 的空气等看作环境。热量是指因温度不同而在体系与环境 之间交换或传递的能量。 在等温条件下①，化学反应体系向环境释放或从环境 体系system 吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。 环境 surroundingl 许多反应热可以通过量热计直接测定。例如，盐酸与 反应热heat of reaction NaOH溶液反应的过程中会放出热量，导致体系与环境之 间的温度产生差异。在反应前后，如果环境的温度没有变 化，则反应放出的热量就会使体系的温度升高，这时可以 ①指化学反应发生后，使反应后体系的温度恢复到反应前体系的温度，即反应前后体系的温度相等。 4第一章化学反应的热效应 减小 在一般情况下，当其他条件相同时，增大反应物浓 度，化学反应速率增大；降®反应物浓度，化学反应速率 减小。升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反 应速率减小。大量实验证明，温度每升高10℃，化学反 应速率通常增大为原来的2~4倍。这表明温度对反应速率 的影响非常显著。催化剂也可以改变化学反应速率。对 于有气体参加的化学反应，改变压强同样可以改变化学 反应速率。 三、活化能 如何解释浓度、压强、温度及催化剂等因素对化学反 应速率的影响呢？下面通过活化能和简单碰撞理论对这一 问题进行讨论。 研究发现，大多数化学反应并不是经过简单碰撞就 能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现。例如， 2HI=H2+I2实际上是经过下列两步反应完成的： 基元反应 2Hl→H2+2I① elementary reaction 2→2 每一步反应都称为基元反应，这两个先后进行的基元 反应反映了2H一H2+12的反应历程。反应历程又称反应 机理。 基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰 撞。以气体的反应为例，任何气体中分子间的碰撞次数都 是非常巨大的。通常情况下，当气体的浓度为1mol/L时， 在每立方厘米、每秒内反应物分子间的碰撞可达到1028次。 如果反应物分子间的任何一次碰撞都能发生反应的话，任 何气体的反应均可以瞬间完成。但实际并非如此。这说明 并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应。我们把能 有效碰撞 effective collision 够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞（如图2-2)。 ①自由基，带有单电子的原子或原子团。 第一节化学反应速率27 HI (1)碰撞时的能量不足 (2)碰撞时的取向不合适 (3)有效碰撞 图2-2HⅡ分解反应中分子碰撞示意图 为什么分子碰撞时有的能发生化学反应，有的不能 活化分子 呢？在化学反应的过程中，反应物分子必须具有一定的能 activated molecule 量，碰撞时还要有合适的取向，这样的碰撞才能使化学键 活化能 断裂，从而发生化学反应。可见，发生有效碰撞的分子必 activation energy 须具有足够的能量，这种分子叫做活化分子。活化分子具 有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反 应的活化能。 如图2-3所示，E,表示反应的活化能，E,表示活化分 子变成生成物分子放出的能量，E,-E,表示反应热。 E2 反应物1反应热 @ 思考与讨论 生成物 反应过程 请尝试用碰撞理论解释： 图2-3化学反应中反应物、生成物 (1)当其他条件相同时，为什么增大反应物的浓 的能量与活化能的关系 度会使化学反应速率增大，而個反应物的淡度会使 化学反应速率减小？ 减不 (2)当其他条件相同时，为什么升高温度会使 化学反应速率增大，而降低温度会使化学反应速率 减小？ 对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子 中活化分子的百分数是一定的，而单位体积内活化分子的 数目与反应物分子的总数成正比，即与反应物的浓度成正 28第二章化学反应速率与化学平衡 比。当其他条件相同时，反应物浓度增大，单位体积内活 化分子数增多，单位时间内有效碰撞的次数增加，化学反 应速率增大。同理，可以解释反应物浓度降但会使化学反 减火 应速率减小。 当其他条件相同时，升高温度，反应物分子的能量增 加，使一部分原来能量较低的分子变成活化分子，从而增 加了反应物分子中活化分子的百分数，使得单位时间内有 效碰撞的次数增加，因而化学反应速率增大。同理，可以 解释降低温度会使化学反应速率减小。 目前，科学家普遍认为，催化剂之所以能改变化学反 非催化反应 应速率，是因为它能改变反应历程，改变反应的活化能。 如图2-4所示，图中实线和虚线分别表示无催化剂和有催 反应物 催化反应 化剂的反应过程中，反应物及生成物的能量与活化能的关 生成物 系。显然，有催化剂时每一次反应的活化能比无催化剂时 反应过程 反应的活化能降低了很多。这就使更多的反应物分子成为 图2-4催化剂改变反应历程、降低 活化分子，增大了单位体积内反应物分子中活化分子的数 反应活化能示意图 目，从而增大了化学反应速率。 在现代化学工业中，催化剂的应用十分普遍。就近年 来化学工业生产与技术的发展趋势而言，催化剂往往成为 技术改造和更新的关键，从事这方面研究的科学家多次获 得诺贝尔奖。在生命现象中也存在着大量的催化作用。例 如，绿色植物的光合作用，动物体内蛋白质的分解等，都 是在酶的催化下进行的。由于催化作用可以为化学工业生 产带来巨大的经济效益，而且选择性极高的酶的生物催化 作用有助于加深对生命过程的认识和模拟，所以催化剂的 研究一直是高科技领域的重要内容。 除了改变浓度、温度、压强及选用催化剂等，还有很 多改变化学反应速率的方法。例如，通过光辐照、放射线 辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等。总之，向反 应体系输入能量，都有可能改变化学反应速率。 第一节化学反应速率29 电荷守恒和元素守恒是电解质溶液中重要的守恒关系，也是计算和比较电解质溶 液中各种离子浓度大小的依据。 二、影响盐类水解的主要因素 研究盐类水解时，一般从两个方面考虑：一是反应物 的性质；二是反应条件。 盐类水解程度的大小，主要是由盐的性质所决定的。 例如，对于强碱弱酸盐(MA)的水解： H2OH++OH MA =A+M* L HA(弱酸) 生成盐的弱酸酸性越弱，即越难电离（电离常数越 小)，该盐的水解程度越大。同理，对于强酸弱碱盐来说， 生成盐的弱碱碱性越弱，该盐的水解程度越大。 盐类的水解是可逆反应，水解平衡也受温度、浓度等 反应条件的影响。 回探究©A公@ 反应条件对Fez(SOa)3水解平衡的影响 【提出问题】 (1)Fe(SO,)溶液呈酸性还是碱性？写出Fe(SO, 提示 发生水解的离子方程式。 Fe(OHD2是一种弱 (2)从反应条件考虑，影响Fe(O)水解平衡的 碱， ®容于水。 因素可能有哪些？ 【实验探究】 现有以下实验用品： 试管、试管夹、试管架、胶头滴管、pH计、药匙、酒精灯、火柴； 0.01mol/LFe,(SO,溶液、Fe(SO3晶体、浓硫酸。 第三节盐类的水解75 伽法尼实验中的青蛙腿只是一种非常灵敏的验 钡等。伏打电堆的发明，促进了新元素的发 电器。 现、研究及电学的进一步发展，也为电化学的 为了进一步证明起电与青蛙等动物无关， 创建开辟了道路。 伏打设计了一种能检验电量的验电器。用多种 金属反复进行实验，他发现起电序列为：锌、 铅、锡、铁、铜、银和金。此序列中任意两 种金属接触，位于序列前面的带@电，后面 的带园电，这也是较早提出的金属活动性顺 序。1799年，伏打研制了能维持一定电流的 电堆（如图48)。这种电堆能为科研、生产提 供稳恒电源，使电能成为人们认识、改造自然 的锐利武器。例如，1807年英国化学家戴维 图48伏打电堆示意图 (S.H.Day,1778一1829)利用伏打电堆电解 图中各数字分别表示：1.铜片； 制得钾和钠，后来又陆续制得了镁、钙、锶、 2.锌片；3.湿布片；4.金属片。 4 练习与应用 … 1.为了验证a、b、c三种金属的活动性顺序进行如下实验：①将金属片a、b插人稀硫酸中，用导线将 它们与电流表相连，发现a是负极；②用金属片b、c替换a、b后重复上述实验，发现c是正极。则 a、b、c三种金属的活动性由强到弱的顺序为】 2.根据化学反应设计原电池（选用相同的盐桥）时，下列各项中合理的是（ )。 选项 A U 正极（金属/电解质溶液） Zn/ZnSO4溶液 Fe/FeCl,溶液 Zn/H2S0,(稀) Fe/ZnSO4溶液 负极（金属/电解质溶液） Fe/H2SO,(稀) Zn/ZnSO,溶液 Fe/FeCl,溶液Zn/FeCl,溶液 3.碱性锌锰电池的总反应为：Zn+2MnO2+2H,0一2MnO(OH)+Zn(OH)2。下列关于该电池的说法中 正确的是( )。 A.Zn为负极，MnO,为正极 B.工作时KOH没有发挥作用 C.工作时电子由MnO,经外电路流向Zn D.Zn发生还原反应，MnO,发生氧化反应 102第四章化学反应与电能 氢氧化钾 资料卡片 电解与元素的发现 氢氧化纳 伏打电池的发明，引起了化学家利用 的元素及利用新分离出的元素炭纯的其他 电解方法研究元素的兴趣 由电解法分离 元素如木表。 1807年 戴维电解熔融碳酸)制得钾；电解熔融煲酸的制得钠 1808年 戴维电解一种碱土金属氧化物与汞的混合物，得到汞齐后再蒸去汞，分别制得镁、钙、锶、钡 1808年 戴维等用钾还原无水硼酸制得单质硼 1823年 瑞典的贝采里乌斯（J.J.Berzelius,1779一1848)用钾还原四氟化硅得到单质硅 1825年 丹麦的奥斯特(HC.Oersted,1777一1851)用钾汞齐还原无水氯化铝得到铝 法国的奠瓦桑(H.Moissan,1852一1907)在无水HP中电解KF2制得单质氟，获得1906年 1886年 诺贝尔化学奖 资料卡片 电有机合成 许多有机化学反应包含电子的转移， 阳极：H0-20=20,t+2H 使这些反应在电解池中进行时称为电有 阴极：2CH,CHCN42H+2e=NC(CH).CN 机合成。例如，制造尼龙-66的原料己二腈 总反应： [NC(CH),CN]用量很大，传统上以乙炔和 2CH,=CHCN+H0电蟹NC(CH),CN+2Ot 甲醛为原料经过很长路线才能合成已二腈。 与其他有机合成相比，电有机合成具有 如改用电合成法，则先以丙烯为原料制备丙 反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高 烯腈(CH2=CHCN),再用丙烯腈电合成已二 等优点。 腈。电合成已二腈的反应如下。 第二节电解池109 附录Ⅱ 某些弱电解质的电离常数(25℃) 弱电解质 电离常数 H2C03 K-4.5×107 K,=4.7×10 54 H:C2Oa K,0×102 K.5×10 HCN 6.2×1010 53×165 HCIO 4.0×10-8 HF 6.3×104 HNO2 5.6×104 K=6.9×103 H,PO K=6.2×108 K,=4.8×1013 H,S K=1.1×10-7 K,=1.3×108 HSO K=1.4×102 Km=6.0×108 HCOOH 1.8×104 CH COOH 1.75×105 NH3·H,O 1.8×10-5 附录Ⅱ125 姆齐观察了这种未知气体的光谱，发现谱图 自从发现稀有气体后，人们在很长时间 里有不属于任何已知元素的橙、绿色两条谱 里没有发现稀有气体的化合物。而且，它们 线，认定是一种新的化学元素，随即和瑞利 的单质都是单原子分子的气体，被认为化学 将它命名为氢（Argon)。 性质是情性的，因而长期以来稀有气体一直 被称为情性气体。20世纪初，形成了 元素的 原子核外电子排布的知识后，得知稀 有气闲原子的最外层电子数都为8， 于是，就形成一种理论观念：任何原 子，只要最外层电子数达到8，就变成 图1-26拉姆齐的实验装置图 (陈氦外) 稳定状态，称为情性气体稳定结构。 188年，拉姆齐与人合作人在冰态空气中 这个观念统治了化学近半个世纪。然而， 发现了三种新元素，分别命名为氮(Krypton)、 1962年发生了重要转折，有一位名叫巴特 氖(Neon)、氩(Xenon)。1900年，发现放射 利特（N.Bartlett)的青年化学家合成了氙 性元素镭发生衰变释放的气体也是一种新元 的第一个化合物（如图1-27左)，不久， 素，到1923年被最后定名为氡(Radon)。 在三个不同实验室里又分别合成了XeF2、 从1868年发现氨算起，到1923年发现氢， XeF,和XeF。三种简单化合物。人们终于发 前前后后几经曲折，历时半个多世纪，稀有 现，情性气体不情，逆改称稀有气体。迄今 气体的整个家族成员才被全部确认。2006 为止，已经发现的稀有气体化合物已达上百 年，第七周期最后一种元素被人工合成（仅 种，所有稀有气体都能形成化合物；除跟氟 探测到4个原子)，后定名为Oganesson,元 外，跟氢、氧、氮、碳 氯、 磷…都能 素符号为Og,中文名称为氤。理论预测该元 形成化学键。 多数 素在常温常压下呈固态，难说是否属于稀有 读了这段科学史话，你有什么感想？ 气体，但其归属和命名仍按稀有气体论。 PF。和Xe反应前后 美丽的XeF,晶体 图1-27稀有气体化合物 第二节原子结构与元素的性质27 3.溶解性 物质相互溶解的性质十分复杂，受许多因素影响，如 温度、压强等。从分子结构的角度看，存在“相似相溶” 相似相溶like dissolves like 的规律。 蔗糖和氨易溶于水，难溶于四氯化碳；而萘和碘却易溶 于四氯化碳，难溶于水。如果分析溶质和溶剂的分子结构就 可以知道原因了，蔗糖、氨、水是极性分子，而萘、碘、四 氯化碳是非极性分子。通过对许多实验的观察和研究，人 们得出了一个经验性的“相似相溶”的规律：非极性溶质 一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。 水是极性溶剂，根据“相似相溶”，极性溶质比非极 性溶质在水中的溶解度大。 图230相似相溶一水和甲醇的相 如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大， 互溶解（虚线表示氢键) 溶解性越好。相反，无氢键相互作用的溶质在有氢键的水 中的溶解度就比较小。 结构简式 此外，“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。例如， 乙醇的化学为CH,CH,OH,其中的一OH与水分子的一OH 相近，因而乙醇能与水互溶；而戊醇CH,CH2CH2CH,CH,OH 中的烃基较大，其中的一OH跟水分子的一OH的相似因素 小得多了，因而它在水中的溶解度明显减小。 @思考与讨论 (1)比较NH和CH在水中的溶解度。怎样用“相似相溶”规律理解它们的溶解 度不同？ (2)为什么在日常生活中用有机溶剂（如乙酸乙酯等)溶解油漆而不用水？ （3)在一个小试管里放入一小粒碘晶体，加入约5mL蒸馏水，观察碘在水中的 溶解性（若有不溶的碘，可将碘水溶液倾倒在另一个试管里继续下面的实验）。在碘 水溶液中加入约1mL四氯化碳(CCl,),振荡 试管，观察碘被四氯化碳萃取，形成紫红色的 碘的四氯化碳溶液。再向试管里加入】mL浓碘化 钾(KI)水溶液，振荡试管，溶液紫色变浅， 这是由于在水溶液里可发生如下反应：I2+「一。 实验表明碘在纯水还是在四氯化碳中溶解性较 好？为什么？ 图2-31碘在水和四氯化碳中的溶解性 第三节分子结构与物质的性质59 第三节 金属晶体与离子晶体 一、金属键与金属晶体 绝大多数 金属除汞外)在常温下都是晶体，称其为金属晶体。 它们的结构就好像很多硬球一层一层很紧密地堆积，每一个 金属原子的周围有较多相同的原子围绕着。在金属晶体中， 原子之间以金属键相互结合。那么，金属键的本质是什么呢？ 描述金属键本质的最简单理论是“电子气理论”。该 ⊙- 理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布 整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的 金属原子维系在一起。由此可见，金属晶体跟共价晶体一 样，是一种“巨分子”。金属键的强度差别很大。例如，金 图3-28金属品体的电子气 属钠的熔点较低、硬度较小，而钨是熔点最高的金属，铬是 理论示意图 硬度最大的金属，这是由于形成的金属键强弱不同。 电子气理论还可以用来解释金属材料良好的延展性。 当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对 滑动，但不会改变原来的排列方式（如图3-29)，而且弥 漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润 滑剂的作用，所以金属有良好的延展性。当向金属晶体中 掺入不同的金属或非金属原子时，就像在滚珠之间掺入了 细小而坚硬的砂土或碎石一样，会使这种金属的延展性甚 至硬度发生改变，这也是对金属材料形成合金以后性能发 生改变的一种比较粗浅的解释。 外力 图3-29电子气理论对金属良好延展性的解释 86第三章品体结构与性质 (NH,)2SO4、CuSO4·5H20、Cu(NH)SO,·H,O等，在这些 离子晶体中还存在共价键、氢键等。（注：晶体中也存在范 德华力，只是当能量份额很低时不提及。)然而，贯穿整个 晶体的主要作用力仍是阴、阳离子之间的作用力。 ②思考与讨论 我们知道，金属的熔，点差异很大，如钨的熔点为3410℃，而常温下，汞却是 液体。离子晶体的熔点是不是也差异很大呢？请从理化手册或互联网查找下列离子 化合物的熔点，并得出结论与同学交流。 化合物 熔点1℃ 化合物 熔点/℃ Cao NazSO KCI Ca2SiO NHNO, Na;POa BaSO CHCOOCs LiPF NaNO2 @科学·技术·社会 离子液体 离子晶体的熔点，有的很高，如CaO 酸根(BF)等，常见的阳离子如季铵离子 的熔点为2613℃，有的较低，如NH,NO,、 (RN,即NH的H被烃基R取代)、带烃基 Ca(HP02的熔点分别为170℃、109℃。早 侧链的咪唑、嘧啶等有环状含氮结构的有机 在1914年就有人发现，引入有机基团可降低 胺正离子等。 离子化合物的熔点，如C2HNH,NO3的熔点 只有12℃，比NH,NO,低了158℃！到20世 CH 纪90年代，随着室温或稍高于室温时呈液态 F、 D.-E 的离子化合物的优异性质不断被开发利用， 人们才意识到它们的巨大价值，并将它们定 图3-311丁基3甲基味唑六氟磷酸盐 义为离子液体。 传统的有机溶剂大多易挥发，它们的蒸 大多数离子液体含有体积很大的阴、阳 气大多有毒，而离子液体却有难挥发的优 离子（如图3-31)。常见的阴离子如四氯铝 点，这是由于离子液体的粒子全都是带电荷 酸根（A1CI:)、六氟磷酸根（P℉6)、四氟硼 的离子。 88第三章品休结构与性质 NaX NaF NaCl NaBr Nal 熔点/℃ 995 801 775 651 Si议 Si证， SiCl, SiBra Sil 熔点/℃ -90.2 -70.4 5.2 120.5 从表中可以看出，钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高很多，请用所学知识简单解释。 13.下表列出了几种HX晶体的熔点： HX HF HCI HBr HI 熔点/℃ -83.57 -114.18 -86.81 -50.79 在HX晶体中，HF的熔点反常，比HCI的高，这是由于」 14.元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素Y基态原 子的3印轨道上有4个电子。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍。 (1)X与Y所形成化合物晶体的晶胞如右图所示。在该晶胞中，X离子的数目为 ；该化合物 的化学式为■ (2)在Y的氢化物(H2Y)分子中，Y原子轨道的杂化类型是 (3)Z的氢化物(H,Z)在乙醇中的溶獬度大于H,Y的，其原因是 （4)Y与Z可形成的YZ的空间结构为 (用文字描述)。 15.元素周期表中的四种元素A、B、E、F,原子序数依次增大。A的基态原子价层电子排布为ns"p°； B的基态原子2p能级有3个单电子；E2*的郇轨道中有10个电子：F单质在全屋活动性顺序中排在 最末位。 (1)写出E的基态原子的电子排布式：」 最外层 (2)A、B形成的AB常作为配位化合物中的配体。在AB中，元素A的原于采取sp杂化，则A与B 形成的化学键中含有的σ键与π键的数目之比为 (3)E、F均能与AB形成配离子，已知E2与AB形成配离子时，配位数为4；F与AB形成配离子 时，配位数为2。工业上常用F和AB形成的配离子与E单质反应，生成E2与AB形成的配离 子和F单质来提取F,写出上述反应的离子方程式：」 复习与提高103 第一章 有机化合物的结构 。有机化合物的结构特点 ·研究有机化合物的一般 特点与研究方法 方法 有机化学是在原子、分子水平上研究有机化合物的组 成、结构、性质、转化及应用的科学。我们生活中的衣食 住行都离不开有机化合物。有机化合物中的原子主要以共 价键相结合，分子结构复杂。这决定了有机化合物种类繁 多、数量庞大，决定了有机化合物的性质与无机化合物的 猩 相比有很大不同。大多数有机化合物不溶于水，可以燃烧。 有机反应多为分子间的反应，一般反应速率较小，常伴有 副反应，产物比较复杂。 有机化合物的结构可以通过仪器分析的方法进行测定， 其结构中的官能团是进行有机化合物分类的基本依据，并 与有机化合物的特征性质密切相关。官能团的种类和相互 影响、化学键的类型和极性是认识有机化合物结构特征和 有机反应的重要视角。 3.下列分子式只表示一种物质的是()。 A.C.Ho B.CH12 C.C,H,CI D.CH2Cl2 4.下列物质中，与2甲基丁烷互为同系物的是（)。 A.CH,CH(CH)2 B.CH:CH,CH(CH,)2 C.CH,CH2CH2CH2CH, D.CH,C(CH); 5.下列物质中，与2,2-二甲基丁烷互为同分异构体的是（)。 A.2-甲基丁烷 B.3-甲基戊烷 C.2-甲基己烷 D.2,2-二甲基丙烷 6.（1)烹凋油烟中含有十一烷，该烷烃的分子式是 0 (2)烷烃CH,一CH一CH2一CH一CH的分子式为 它与甲烷的关系是 。请用 CH3 CHs 系统命名法对其命名： (3)2,2,3,3-四甲基丁烷的结构简式为 其一氯代物有种。 CH,CH, (4)CH,一C一CH一CH,的名称是 其一氯代物有 CHs 只有一缈 7.碳原子数小于10的链状烷烃中，一氯代物不存在同分异构的烷烃有多少种？写出它们的结构 简式。 8.烷烃分子中可能存在以下结构单元：一CH,、一CH,一、一CH一、一C一。其中的碳原子分别被 称为伯、仲、叔、季碳原子，数目分别用n1、n2、n、n,表示。例如，以下分子中，n=6,2=1 m3=2,n,=1。 CH, CH,一CH一CH一C-CH2一CH CH,CH,CH, 请根据不同烷烃的组成和结构，分析烷烃（除甲烷外）中各种原子数的关系。 (1)烷烃分子中的氢原子数为ND),则N(田与，、n2、n、n的关系是： N(H)= 或ND=」 （2)若某烷烃的n2=n=n,=1,则其结构简式可能是 第一节烷烃33 第三节 芳香烃 在烃类化合物中，有很多分子里含有一个或多个苯环， 这样的化合物属于芳香烃，苯是最简单的芳香烃。 芳香烃arene 苯benzene 一、苯 苯是一种无色、有特殊气味的液体，有毒，不溶于水。 苯易挥发，沸点80.1℃，熔点5.5℃，常温下密度0.88gcm3。 苯是一种重要的化工原料和有机溶剂。 1.苯的分子结构 个【实验2-1】©A@© 向两支各盛有2L苯的试管中分别加入酸性高锰酸钾 溶液和澳水，用力振荡，观察现象。 实验表明，苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，也不与 溴水反应。溴在苯中的溶解度比在水中的大，因此苯能将 溴从溴水中萃取出来。 根据苯的分子式CH。可以推测其分子的不饱和程度很 大，应与烯烃、炔烃等不饱和烃具有相似的化学性质。但 是，以上实验事实表明，苯的化学性质与烯烃和炔烃有很 大差别，说明苯分子具有不同于烯烃和炔烃的特殊结构。 研究表明，苯分子为平面正六边形结构，其中的6个碳 原子均采取$p杂化，分别与氢原子及相邻碳原子以σ键结 合，键间夹角均为120°，连接成六元环（如图2-11)。每个 碳碳键的键长相等，都是139p,介于碳碳单键和碳碳双 图2-10苯的分子结构模型 键的键长之间。每个碳原子余下的p轨道垂直于碳、氢原子 第三节芳香烃43 构成的平面，相互平行重叠形成大π键，均匀地对称分布 在苯环平面的上下两侧（如图2-11)。 键 大π键 图2-11苯分子中的σ键和大开键示意图 2.苯的化学性质 苯的大π键比较稳定，在通常情况下不易发生烯烃和 炔烃所容易发生的加成反应。苯有可燃性，在空气里燃烧 会产生浓重的黑烟。 (1)取代反应 苯与溴在FBr,催化下可以发生反应，苯环上的氢原 子可被溴原子取代，生成溴苯。 +Br2 FeBr, -Br+HBr1 溴苯 纯净的溴苯是一种无色液体，有特殊的气味， ⑦溶于 水，密度比水的大。 在浓硫酸作用下，苯在50~60℃还能与浓硝酸发生硝 化反应，生成硝基苯。 +HO-NO2 浓硫酸 -NO2+H2O △ 硝基 难 纯净的硝基苯是一种无色液体，有苦杏仁气味 ⑦溶 于水，密度比水的大。 44第二章烃 二、苯的同系物 苯环上的氢原子被烷基取代所得到的一系列产物称为 苯的同系物，其通式为CH2w6。苯的同系物一般是具有类 似苯的气味的无色液体，不溶于水，易溶于有机溶剂， 密度比水的小。常见的苯的同系物及其部分物理性质见 表2-2。 表2-2常见的苯的同系物及其部分物理性质 苯的同系物 名称 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/(g·cm) O -CH, 甲苯 -95 111 0.867 -CHs 乙苯 -95 136 0.867 CH; 邻二甲苯 -25 144 0.880 CH, （1,2-二甲苯) CH 间二甲苯 -48 139 0.864 （1,3-二甲苯) CH 对二甲苯 CH,- 13 138 0.861 (1,4二甲苯) 苯的同系物与苯都含有苯环，因此能在一定条件下发 生溴代、硝化和催化加氢反应。但由于苯环与烷基的相互 作用，苯的同系物的化学性质与苯又有所不同。 个【实验2-2】©®@ 实验内容 实验现象 解释 （1)向两支分别盛有2mL 苯和甲苯的试管中各加入儿 滴澳水，静置 (2)将上述试管用力振荡， 静置 46第二章烃 续表 实验内容 实验现象 解释 (3)向两支分别盛有2mL 苯和甲苯的试管中各加入几 滴酸性高锰酸钾溶液，静置 (4)将上述试管用力振荡， 静置 甲苯分子中含有苯环和甲基（如图2-13)，因此其化 学性质与苯和甲烷有相似之处。同时，由于甲基与苯环之 间存在相互作用，甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢 原子活化而易被取代，而苯环也使甲基活化，因此甲苯的 图2-13甲苯的分子结构模型 化学性质又有不同于苯和甲烷之处。 @思考与讨论 结合苯和甲苯的分子结构特点及上述实验结果， 分析苯和甲苯的物理性质、化学性质有哪些相似，点和 不同点。 甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下可以发 生取代反应，生成一硝基取代物、二硝基取代物和三硝基 甲苯toluene 取代物，硝基取代的位置均以甲基的邻、对位为主。其中 生成三硝基取代物的化学方程式为： CH3 CH3 3HO-NO2 浓硫酸O2N NO2+3H2O △ NO2 2,4,6-三硝基印苯(TNT) 2,4,6-三硝基甲苯又叫梯恩梯（TNT),是一种淡黄色 晶体，还溶于水。它是一种烈性炸药，广泛用于国防、采 矿、筑路、水利建设等。 第三节芳香烃47 @ 思考与讨论 (1)在光照条件下，甲苯与氯气能发生类似甲烷与氯气的取代反应，请写出可能 的有机产物的结构简式。分离提纯这些有机化合物的方法是什么？ (2)在FBr,催化下，甲苯与溴发生取代反应可以生成一溴代甲苯，请写出该反 应的主要有机产物的结构简式，并从化学键和官能团的角度分析反应中有机化合物的 变化。 （3)在Pt作催化剂和加热的条件下，甲苯与氢气能发生类似苯与氢气的加成反 应，请写出该反应的化学方程式。 (4)对比苯与甲苯的结构，以及二者发生硝化反应的产物，你能得出什么结论？ 资料卡片 稠环芳香烃一萘、蒽 0二程 由两个或两个以上的苯环共用相邻的两 它的结构可表示为： 个碳原子的芳香烃是稠环芳香烃。 萘（分子式为CoH3)是一种无色片状晶 蒽（分子式为CH。)是一种无色晶体， 体，有特殊气味，熔点80℃，易升华，团容 于水。曾用于杀菌、防蛀、驱虫，因其有一 易升华，团容于水，易溶于苯。惹是合成染 料的重要原料，它的结构可表示为： 定毒性，现已不再使用。茶是一种重要的化 工原料，可用于生产增塑剂、农药、染料等， 练习与应用 1.下列化合物中 不 于水，且密度小于水的是( )。 A.乙酸 B.乙醇 C.苯 D.四氯化碳 2.下列有机化合物的分子中，所有原子不可能位于同一平面的是( A.C2H2 B.C2H C.CH(苯) D.C,H(甲苯) 3.对下列变化过程中发生反应的类型判断不正确的是()。 A.CH4→CH,CI 取代反应 B.CH=CH2→CH.BrCH.Br加成反应 Br 取代反应 D NO2 加成反应 48第二章烃 第一节 卤代烃 我们对一氯甲烷、1,2-二溴乙烷、氯乙烯和溴苯这些 卤代烃halohydrocarbon 名称已经不陌生了。它们的结构母体分别是甲烷、乙烷、 乙烯和苯，可看作是这些烃分子中的氢原子被卤素原子取 代后生成的化合物，我们将这类物质称为卤代烃。卤代烃 的种类很多，根据分子里所含卤素原子的不同，分为氟代 烃、氯代烃、溴代烃和碘代烃，可用一X表示。根据取 旬 资料卡片 代卤原子的多少，可分为单卤代烃和多卤代烃。 卤代烃的命名 常温下，卤代烃中除个别为气体外，大多为液体或固 卤代烃的命名一般用系统 体。卤代溶于水，可溶于有机溶剂，某些卤代烃本身 命名法，与烃类的命名相似。 是很好的有机溶剂。卤代烃的密度和沸点都高于相应的烃， 例如： 它们的密度一般随着烃基中碳原子数目的增加而减小，沸 CH,CH,CHCH; 点随碳原子数目的增加而升高。 CI 表3-1几种氟代烃的密度和沸点 2氯丁烷 液态时密度 CH2=CH一Cl 名称 结构简式 沸点/℃ (g·cm3) 氯乙烯 氯甲烷 CH,CI 0.916 -24 CH2一CH, 氯乙烷 CHCH,CI 0.898 12 Br Br 1-氯丙烷 CH,CHCH.Cl 0.890 46 1.2-二澳乙烷 1-氯丁烷 CH.CH,CH,CH.CI 0.886 78 1-氯戊烷 CH,CH,CH2CH2CH,CI 0.882 108 我们以溴乙烷为例来学习卤代烃的主要性质。溴乙烷 的分子式为CHBr,结构简式为CH,CH,Br,分子结构如 图3-1所示。它是无色液体，沸点38.4℃，密度比水的大， 难溶于水，可溶于多种有机溶剂。溴乙烷的核磁共振氢谱 如图3-2所示。 54第三章烃的衍生物 练习与应用 1.关于卤代烃的下列说法不正确的是( A.卤代烃不属于烃 B.卤代烃溶于水，易溶于有机溶剂 C.有的卤代烃可用作有机溶剂 D.所有的卤代烃都可以发生消去反应生成相应的烯烃 2.下列卤代烃属于CH,CH,C1同系物的是( )。 A.CH,CI B. -CI C.CH2=CHCI D.CH,CICH,CI 3.1-氯丙烷和2-氯丙烷分别与NaOH的乙醇溶液共热反应，下列叙述正确的是（)。 A.产生的宫能团相同 B.产物互为同分异构体 C.碳氢键断裂的位置相同 D.产生的官能团不同 4.下列反应属于取代反应的是（ A.乙烯与溴的四氯化碳溶液生成1,2-二溴乙烷 B.溴乙烷与氢氧化钠的乙醇溶液共热生成乙烯 C.氯乙烯生成聚氯乙烯 D.丙烷与氯气在光照下生成氯丙烷 5.为检验1-溴丁烷中的溴元素，下列实验操作正确的顺序是 (填序号)。 ①加热煮沸 ②加入硝酸银溶液 ③取少量1-溴丁烷 ④加入足量稀硝酸酸化 ⑤加入氢氧化钠溶液 ⑥冷却 6.写出下列过程中有关反应的化学方程式。 （1)由2-溴丙烷转化为丙烯。 (2)由1-溴丁烷制取1,2-丁二醇(CH,OHCHOHCH,CH3)。 7.1.57g某一氯代烷与足量NaOH水溶液混合加热，充分反应。所得产物用稀硝酸酸化后再加入足量 AgNO,溶液，得到2.87g白色沉淀。 （1)求该一氯代烷的相对分子质量。 (2)写出该一氯代烷可能的结构简式和名称。 8.A、B、C、D是4种有机化合物，它们的分子中均含有2个碳原子，其中A和B是烃。在标准状况 下，A对氢气的相对密度是13，B与HCl反应生成C,C和D混合后加入NaOH并加热，可生成B。 (1)判断A、B、C、D各是哪种有机化合物，写出它们的结构简式。 （2)写出有关反应的化学方程式。 9.聚氯乙烯是生活中常用的塑料。工业生产聚氯乙烯的一种合成路线如下： 500550℃ 乙烯 聚合 1,2-二氯乙烷 氯乙烯 聚氯乙烯 ① ② 请写出反应①、②的化学方程式，并注明反应类型。 58第三章烃的衍生物 在上述实验中所用到的酸性重铬酸钾(K,C,O,)溶液 也是一种常用氧化剂。乙醇能被酸性重铬酸钾溶液氧化， 其氧化过程可分为两个阶段： CH,CH,OH氧化、CH,CHO氧化CH,COOH 乙醇 乙醛 乙酸 在有机化学反应中，通常把有机化合物分子中失去氢 原子或加入氧原子的反应叫做氧化反应。例如，乙醇在氧 化剂的作用下失去氢原子转化为乙醛，以及乙醛在氧化剂 的作用下加入氧原子转化为乙酸，发生的都是氧化反应。 与氧化反应相反，通常在有机化学反应中，有机化合物分 子中加入氢原子或失去氧原子的反应是还原反应。 目资料卡片 在日常生活中，我们看到有些人喝酒后， 酶能使乙醛氧化为乙酸。乙酸参与体内代谢， 会产生脸部变红、呕吐、昏迷等醉酒症状； 转化为二氧化碳和水排出体外。人体内如果 有些人喝了一定量的酒，却并不会出现上述 具备这两种酶，就能较快地分解酒精。一般 症状。这是什么原因造成的呢？ 人的体内都有乙醇脱氢酶，但不少人缺少乙 酒精在人体内的代谢主要靠两种酶：一 醛脱氢酶，这使体内的乙醛不易被氧化为乙 种是乙醇脱氢酶，另一种是乙醛脱氢酶。乙 酸，从而让人脸部甚至体表毛细血管扩张充 醇脱氢酶使乙醇氧化变成乙醛，而乙醛脱氢 血，并产生其他醉酒症状。 二、酚 苯酚是一元酚，是酚类化合物中最简单的，其分子式 OH OH 是CHO,结构可表示为 或○，分子结构如图3-11 图3-11苯酚的分子结构模型 所示。下面以苯酚为例来研究酚类化合物的性质。 个注意 纯净的苯酚是无色晶体，但放置时间较长的苯酚往往 苯酚有毒，对皮肤有 是粉红色的，这是部分苯酚被空气中的氧气氧化所致。苯 腐蚀性，使用时一定要小 酚具有特殊的气味，熔点43℃。苯酚易溶于乙醇等有机溶 心。如不慎沾到皮肤上， 剂。室温下苯酚在水中的溶解度是9.2g,当温度高于65℃ 应立即用乙醇冲洗，再用) 时能与水互溶。 永冲洗 大量流动清水冲洗，及时就医 第二节醇酚63 资料卡片 自然界的许多动植物中含有有机酸，例 羧基也含有羟基，所以又叫做羟基酸，它们 如，蚁酸（甲酸）、安息香酸（苯甲酸）、草 既具有羟基的性质，也具有羧基的性质。例 酸（乙二酸）等。有些有机酸分子中既含有 如，乳酸、柠檬酸、苹果酸等。 CH,COOH CH,一CH一COOH HO-C-COOH OH CH,COOH 乳酸（2-羟基丙酸) 柠橡酸 图3-21 酸奶和柠檬中分别含有乳酸和柠檬酸 二酸是化学分析中常用的还原剂，也是重要的化工原料。 甲酸、乙酸等分子中碳原子数较少的羧酸能够与水互 溶。随着分子中碳原子数的增加，一元羧酸在水中的溶解 度迅速减小，甚军⑦溶于水，其沸点也逐渐升高。饱和高 级脂肪酸多是溶于水的蜡状固体。羧酸与相对分子质量 相当的其他有机化合物相比，沸点较高，这与羧酸分子间 可以形成氢键有关。 表34几种羧酸的熔点和沸点 名称 结构简式 熔点/℃ 沸点/℃ 图3-22乙酸的分子结构模型 甲酸 HCOOH 8 101 乙酸 CH COOH 17 118 丙酸 CHCH,COOH -21 141 正丁酸 CHCH,CH,COOH -5 166 十八酸（硬脂酸） CH(CH)COOH 70 383 12 10 65 4 苯甲酸 COOH 122 249 图3-23乙酸的核磁共振氢谱 羧酸的化学性质主要取决于羧基官能团。由于受氧原 子电负性较大等因素的影响，当羧酸发生化学反应时，羧 基结构中下面两个部位的化学键容易断裂： 74第三章烃的衍生物 NaOH/乙醇 光 ② →A A→B ③ ④ ⑤ DNaOH/水C< 一定条件 Br -Br ⑦ ⑥还原双键 请写出各步反应的化学方程式，并指出其反应类型；分析以上合成路线中官能团的转化过程。 (提示：反应⑤利用了1,3-环已二烯与Br2的1,4-加成反应。) 0 4.1,4-二氧杂环己烷（又称1,4-二氧六环或1,4二噁烷， )是一种常用的溶剂，在医药、化妆品、 香料等精细化学品的生产中有广泛应用。请以乙烯为基础原料，使用逆合成分析法设计它的合成路 线。（提示：参考乙醇分子间脱水生成乙醚的反应。） 5.苯甲酸苯甲酯( 是一种有水果香气的食品香料。请以甲苯为基础原料，使用 逆合成分析法设计它的合成路线。 6.乙烯是有机化工生产中重要的基础原料，请以乙烯为基本原料合成正丁醇(CH,CH,CH,CH,OH), 写出有关反应的化学方程式。 已知： OH R C-H+R-CH-CHO 雀化RCH-CH-CHO熊化R-CH=C-CO R R 7.氟他胺是一种抗肿瘤药，在实验室由芳香烃A制备氟他胺的合成路线如下所示： CF CF3 CF A-Cl 一定条件 Fe/盐酸 B 光 (CHCI) ② no. ④ ① D E 吡啶 ⑤ CF Y CI O,n 氟他胺 (1)芳香烃A的名称是， 反应③和④的反应类型分别是 (2)请写出反应⑤的化学方程式。此啶是一种有机碱、请推测其在反应⑤中的作用 （3)对甲氧基乙酰苯胺（CH,O一 NHCOCH3)是合成染料和药物的中间体，请写出由苯甲 醚( OCH)制备对甲氧基乙酰苯胺的合成路线（其他试剂任选）。 92第三章烃的衍生物 1.淀粉 淀粉是绿色植物光合作用的产物，是植物储存营养物 质的一种形式，在种子、块根和块茎中含量丰富，谷类和 薯类含淀粉较多。天然淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成。 支链淀粉含量很高的一些谷物，如糯米、糯玉米等有比较 直链淀粉 黏的口感。 淀粉是白色粉末状物质，没有甜味，⑦溶于冷水。在 热水中淀粉会部分溶解，形成胶状的淀粉糊。淀粉遇碘显 蓝色，利用该现象可检验淀粉的存在。 淀粉不能被银氨溶液和氢氧化铜等弱氧化剂氧化，属 于非还原糖。由于其分子中葡萄糖单元醇羟基的存在，淀 支链淀粉 粉可以发生酯化反应。淀粉在酸或酶的作用下水解，生成 图4-3直链淀粉和支链淀粉的结构 示意图（其中每个小的六边 一系列产物，最终生成葡萄糖。 形代表一个苮萄糖的环状结 构单元) (CgHo○).+nH,0酸或、nC。H,206 淀粉 葡萄糖 淀粉是食物的一种重要成分，也是重要的工业原料。 以淀粉或淀粉水解生成的葡萄糖等为原料，经发酵可以得 到多种产品，如燃料乙醇、白酒、食醋、味精，以及氨基 酸、抗生素等药物。淀粉经酯化后可用于生产食品添加剂、 表面活性剂和可降解塑料等。 2.纤维素 纤维素是自然界中分布最广泛的一种多糖，参与构成 了植物的细胞壁，起着保护和支持作用。 图44纤维素的结构示意图（其中 个【实验4-2】©A© 每个小的六边形代表一个葡 在试管中放入少量脱脂棉，加入几滴蒸馏水和几滴浓 萄糖的环状结构单元) 硫酸，用玻璃棒将混合物搅拌成糊状。加入过量NaOH溶 液中和至碱性，再滴入3滴5%CuSO,溶液，加热，观察并 解释实验现象。 108第四章生物大分子 纤维素是白色纤维状物质，没有甜味，⑦溶于水，也不 溶于一般的有机溶剂。纤维素的化学性质与淀粉的类似，在 酸或酶的催化下可发生水解，最终生成葡萄糖；能够发生酯 化反应；不能被氢氧化铜等弱氧化剂氧化，属于非还原糖。 0二难 (CgHnOg).+nH,0陵或nC。H,206 纤维素 葡萄糖 纤维素的用途十分广泛。棉和麻的纤维大量用于纺织 工业。一些富含纤维素的物质，如木材、秸秆等是造纸 的原料。纤维素还可以用来制造纤维素硝酸酯、纤维素 乙酸酯和黏胶纤维等。纤维素硝酸酯又称硝酸纤维，极易 燃烧，可用于生产火药、塑料和涂料等。纤维素乙酸酯又 称醋酸纤维，不易燃烧，是一种纺织工业原料，可用于生 图45显微镜下放大的亚麻布 产塑料、过滤膜、胶片等。黏胶纤维是将木材、秸秆等富 (可以看到束状亚麻纤维) 含纤维素的物质经化学处理后，通过纺丝而制成的再生纤 维。黏胶纤维中的长纤维一般称为人造丝，短纤维称为人 造棉，都可用于纺织工业。 资料卡片 甲壳质 在自然界中大量存在的多糖，除纤维素以 好的生物相容性和一定的抑菌作用。因为结构 外，还有由乙酰氨基葡萄糖相互结合形成的甲 中存在着羟基和氨基，壳聚糖易于通过化学反 壳质。它是许多低等动物，特别是节肢动物， 应进行结构修饰，得到具有不同性质的衍生物， 如虾、蟹、昆虫外壳的重要成分，是一种来源 应用于食品、医药、纺织、造纸和环保等领域。 丰富的可再生资源。甲壳质团溶于水和一般的 壳聚糖还具有生物可降解性，可制成药物载体、 有机溶剂，难以利用。但它在碱溶液中可以脱 手术缝合线、环保包装袋，以及农用可降解地 去乙酰基，生成以氨基葡萄糖为单体的高聚 膜等。 物—壳聚糖。壳聚糖可溶于酸溶液，具有良 第一节糖类109 @思考与讨论 根据以上氨基酸结构简式中所含有的官能团，推测氨基酸可能具有哪些化学性质。 。年00年4年年g年4484ggg,,,,gg年。。年。4年年gg$年4年年g。年年g年年年年4++ 1.氮基酸的两性 氨基酸分子中既含有羧基，又含有氨基。羧基是酸性 信息搜索 基团，氨基是碱性基团，因此氨基酸是两性化合物，能与 味精是一种常见的调味 酸、碱反应生成盐。 品，其化学成分主要为谷氨 酸单钠盐。请搜索相关资料， CH2-C-OH+HCI→CH2-C -OH 了解味精的发现历史，以及我 NH2 NHaCl 国化工专家吴蕴初(1891一 1953)研制生产味精、创办 CH C OH+C ONa+H.O 民族化学工业的事迹。 NH2 NH2 2.成肽反应 两个氨基酸分子（可以相同，也可以不同)在一定 条件下，通过氨基与羧基间缩合脱去水，形成含有肽键 8 图47吴蕴初 一)的化合物，发生成肽反应。 d c oH+HN CH CooH HN CH N cH HN-CH- CH-COOH H2O R R 氨基酸 氨基酸 二肽 由两个氨基酸分子缩合后形成的含有肽键的化合物称 为二肽。二肽还可以继续写其他氨基酸分子缩合生成三肽、 在一灵条件不 四肽、五肽，以至生成长链的多肽。 CH-COOH R R" 多肽 第二节蛋白质113 量的直接来源，也是生物体内重要的能量转 生断裂，整个水解过程可释放较多能量供生 换中间体。ATP的生物学功能与其独特的分 物体使用囚此也被称为高能磷酸金。植物 子结构有密切关系。ATP分子中的磷酸与核 光合作用和动物体内食物氧化分解提供的能 糖之间通过磷酯键连接，磷酸与磷酸之间则 量，则可使ADP与磷酸重新反应合成ATP。 形成磷酸酐键。磷酸酐键在ATP水解时会发 NH2 释放能量 HO P-0-P-0-CH2 0 OH OH OH H OH OH H OH OH OH 吸收能量 ATP ADP 图4-16生物体内的ATP-ADP循环示意图 二、核酸的结构 DNA的结构十分复杂。直到1953年，科学家在深人 研究DNA晶体X射线衍射数据的基础上，提出了DNA分 子的双螺旋结构模型。 图4-17脱氧核糖核酸(DNA) 图418DNA分子的扫描隧道显 的结构示意图 微镜照片（不同的颜色代 表相对高度，暖色较高」 冷色较低) DNA分子的双螺旋结构具有以下特点：DNA分子由 两条多聚核苷酸链组成，两条链平行盘绕，形成双螺旋结 构；每条链中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧， 124第四章生物大分子 @科学·技术·社会 聚氯乙烯薄膜能用于食品包装吗？ 聚氯乙烯薄膜的透明性好，具有防潮、 苯二甲酸二辛酯等。这些掺杂在聚氯乙烯高 防水、绝缘等性能，广泛用作包装袋、雨 分子链间的增塑剂小分子能起到润滑的作 衣、桌布、窗帘、充气玩具、塑料大糊等。 用，利于高分子链的运动。但是，这些增塑 但是，聚氯乙烯本身较硬，为了提高其塑料 剂小分子在室温下会逐渐“逃逸”出来，使 制品（如薄膜、塑料鞋、塑料软管）的可塑 柔软的塑料制品逐渐变硬；有的增塑剂还具 性、柔韧性与稳定性，需加入增塑剂、稳定 有一定毒性。所以，不能用含增塑列的聚氯 剂等，如加入增塑剂邻苯二甲酸二丁酯或邻 乙烯薄脾生产食品包装材料。 才能闲于 (1)聚乙烯 盒品安玉机长标任 聚乙烯具有极其广泛的用途，按合成方法可分为高压 法聚乙烯和低压法聚乙烯。高压法聚乙烯是在较高压力与 聚乙烯polyethylene 较高温度，并在引发剂作用下，使乙烯发生加聚反应得到 的，含有较多支链，密度和软化温度较低，属于低密度聚乙 烯(LDPE)。低压法聚乙烯是在较低压力和温度下，用催 化剂使乙烯发生加聚反应得到的，支链较少，密度和软化温 度较高，属于高密度聚乙烯(HDPE)。 表5-1高压法聚乙烯与低压法聚乙烯的对比 比较项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯 聚合反应条件 150MPa300MPa,200℃左右，使用引发剂 0.1MPa2MPa,60~100℃，使用催化剂 高分子链的结构 含有较多支链 支链较少 密度/g·cm) 0.910.93 0.94～0.97 软化温度/℃ 105~120 120~140 主要性能 无毒，较柔软 无毒，较硬 主要用途 生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等 生产瓶、桶、板、管等 ①引发剂是用来引发聚合反应的物质。 第二节高分子材料137 OH OH CHOH其>H CH2--OH +(n-1)H2O 在碱催化下，苯酚与过量的甲醛反应，生成羟甲基苯 酚的同时，还生成二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，继续 反应就可以生成网状结构的酚醛树脂。 OH OH 图5-5宇宙飞船返回舱烧蚀后的外壳 CH2OH HOCH2- CH2OH CH2OH CH2OH 2,4二羟甲基苯酚 2.4.6-三羟甲基苯酚 具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融，也 ①溶于一般溶剂。酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻 燃、隔音材料和复合材料。可用于生产烹饪器具的手柄， 一些电器与汽车的零部件，火箭发动机、返回式卫星和宇 图5-6使用酚醛树脂底板制成的 宙飞船外壳等的烧蚀材料。 集成电路板 @ )思考与讨论 (1)通过以上学习，我们了解到合成高分子的结 构大致可以分为三类：线型结构、支链型结构和网状结 构，你能举例说明它们各自的特性吗？ （2)尿素(H,NCONH2)可以与甲醛发生反应，最 终缩聚成具有线型或网状结构的脲醛树脂。请写出尿素 与甲醛反应得到线型聚合物的化学方程式。 图5-7脲醛树脂 2.合成纤维 纤维是人们生活中的必需品。棉花、羊毛、蚕丝和麻 等是大自然赋予人们的天然纤维；以木材、秸秆等农副产 合成纤维 synthetic fiber 品为原料，经加工处理可以得到再生纤维；以石油、天然 气、煤、农副产品等为原料，将其转化为单体，再经过聚 合反应得到的是合成纤维。再生纤维与合成纤维统称为 化学纤维。 第二节高分子材料141 脂肪族二元羧酸与脂肪族二元醇的缩聚反应时，得到的聚酯 性能不理想，转而研究己二胺与己二酸的缩聚反应，成功合 成了聚已二酰己二胺纤维（又称锦纶66、尼龙66，两个数 字6分别代表二胺和二酸分子中所含碳原子的个数)。 nH2N-(CH2)e-NH2+nHO-C(CH2)C-OH 催化剂 HOC(CH2)C-NH(CH2)NH ]H +(2n-1)H2O 聚己二酰己二胺 聚已二酰己二胺⑥溶于普通溶剂，熔化温度高于260℃， 拉制的纤维具有天然丝的外观和光泽，耐磨性和强度超过 当时任何一种纤维。20世纪40年代前后，使用尼龙生产的 丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线等产品陆续问世。此后， 人们开始生产由6-氨基已酸合成的锦纶6、由癸二酸和癸 二胺合成的锦纶1010等脂肪族聚酰胺纤维（锦纶)，以及 耐高温、高强度的芳香族聚酰胺纤维（芳纶)。 @科学·技术·社会 高强度芳纶纤维 20世纪60年代，人们合成了强度高、密 二甲酰对苯二胺纤维，又称芳纶1414（商品 度低，并且具有耐酸、耐碱、耐高温、耐磨 名凯芙拉，数字1和4指单体对苯二甲酸和对 等优异特性的芳香族聚酰胺纤维 聚对苯 苯二胺的官能团在苯环上的位置)。 8-O-8om盖HtmONn8O-8oe-0 聚对苯二甲酰对苯二胺 它的强度高，密度却只有钢的15；其热 稳定性高，在500℃高温下不会溶化分解。可 以制成防弹装甲、消防服、防切割耐热手套， 以及交通工具的结构材料和阻燃内饰等。 图5-10使用了芳纶纤维结构材料的经型飞机 第二节高分子材料143 复习与提高 1.分别写出由乙烯合成低密度聚乙烯与高密度聚乙烯的聚合反应方程式，并注明各自的反应条件。说 明这两种不同的聚乙烯的结构、性能与用途。 2. 寿出由乙炔转化为氯乙烯与聚氯乙烯的化学方程式。厨查阅资料、了解为什么聚氯乙桥班歹 能用于餐具和食品包装。人一 3.ABS树脂是丙烯腈(acrylonitrile,CH=CHCN)、l,3-丁二烯(l,3-butadiene)和苯乙矫（styrene) 三种单体的共聚物、具有耐热、耐腐蚀、强度高等特点，可用于家用电器和仪表的外壳，并可作为 3D打印的材料。请写出生成ABS树脂的聚合反应方程式。 4.请写出癸二酸与癸二胺发生缩聚反应制取锦纶1010的化学方程式。 5,请以乙烯和对二甲苯为起始原料，设计聚对苯二甲酸乙二酯的合成路线，写出相关的化学方程式。 6.仿瓷餐具质轻美观，不易破碎，其主要成分蜜胺树脂是由三聚氰胺与甲醛在一定条件下缩聚得到的 网状结构的聚合物。已知： NH H 催化剂、 H,N H,N NHCH,OH 三聚胺 请据此写出三聚氟胺与甲醛反应得到线型聚合物的化学方程式，并说明线型聚合物如何进一步反应 生成网状结构的蜜胺树脂。 7.有机高分子A可用于生产俗称“白乳胶”的木材黏合剂，B通过加聚反应可制得A。B的蒸气对H 的相对密度为43，分子中C、H、O的原子个数比为2：3：1。B在酸性条件下水解可生成碳原子数 相同的两种有机化合物D和M。 (1)写出B在一定条件下生成A的化学方程式。 （2)写出属于不饱和羧酸的B的同分异构体的结构简式（包括顺反异构体）。 (3)已知羟基与碳碳双键直接相连的有机化合物会迅速转化为醛。M可以发生银镜反应，请写出M 的结构简式。 （4)已知： R一CH2-COOH -定条件R一CH-COOH Br D可以发生如下转化： D 一定条件， E 1NaOH溶液，HF可 Br2 △ 有机化合物G是F的同系物，且G的相对分子质量比F的大14，两分子G反应可生成六元环状 化合物H,请写出H的结构简式和G生成链状缩聚物的化学方程式。 复习与提高153