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高中化学必修2
知识点归纳总结
高中化学必修2知识点归纳总结
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Z
第一章  物质结构  元素周期律
一、原子结构
1                                 相对质量   电荷量
                     质子(Z个)  1.007     +1  质子数决定元素种类
                     中子(A-Z个)1.008     0   中子数决定同位素
                                       1/1836   -1  核外电子排布(特别是最外层电子排布)
(略)     决定元素主要化性
2、两个关系:
1)质量关系:质量数(A)<该核素近似相对原子质量>=质子数(Z)+中子数(N)
2)电性关系:原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数(原子)=核外电子数-n(阴离子Xn-)=核外电子数+n(阳离子Xn+)
3.原子核外电子的排布规律:电子总是尽先排布在能量最低的电子层里;各电子层最多容纳的电子数是2n2;③最外层电子数不超过8个(K层为最外层不超过2个),次外层不超过18个,倒数第三层电子数不超过32个。
电子层:              七(由内至外,能量由低到高)
对应表示符号: K   L   M   N   O   P   Q
★熟背前20号元素,熟悉120号元素原子核外电子的排布:
H  He  Li  Be  B  C  N  O  F  Ne  Na  Mg  Al  Si  P  S  Cl  Ar  K  Ca
3.元素、核素、同位素
元素:具有相同核电荷数的同一类原子的总称。
核素:具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子。
同位素:质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子(核素)互称为同位素。
注:(1)同位素化性同,物性异
    2)天然同位素,原子个数百分比(丰度)不变
        3)元素相对原子质量是其天然同位素按原子个数百分比计算出的平均值
            35Cl  37Cl 原子个数百分比分别为75%  25%
则氯元素近似相对原子质量=35×75%+37×25%=35.5
二、元素周期表
1.编排原则:
按原子序数递增的顺序从左到右排列
将电子层数相同的各元素从左到右排成一横行。(周期序数=原子的电子层数)
把最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序从上到下排成一纵行。
主族序数=原子最外层电子数=最高正价(除F O外)=8-|负价|
2.结构特点:
核外电子层数      元素种类
第一周期          1            2种元素
短周期   第二周期          2            8种元素
周期             第三周期          3            8种元素
  7个横行)          第四周期          4            18种元素
  7个周期)          第五周期          5            18种元素
               长周期   第六周期          6            32种元素
                        第七周期          7            32种元素(填满)
                 主族:ⅠA~ⅦA7个主族,分别位于12 13 14 15 16 17纵行
        副族:ⅢB~ⅦB、ⅠB~ⅡB,共7个副族,分别位于34567 11 12纵行
18个纵行)  第Ⅷ族:三个纵行,位于ⅦB和ⅠB之间89 10纵行
16个族)    零族:稀有气体,位于18纵行
三、元素周期律
1.元素周期律:元素的性质(核外电子排布[最外层1-8]、原子半径[-]、主要化合价[最高正价+1-+7,负价-4-1]、金属性、非金属性)随着核电荷数的递增而呈周期性变化的规律。元素性质的周期性变化实质是元素原子核外电子排布的周期性变化的必然结果。
判断元素金属性和非金属性强弱的方法:
1)金属性强(弱)——单质与水或酸反应生成氢气容易(难);氢氧化物碱性强(弱);③相互置换反应(强制弱)FeCuSO4FeSO4Cu;④金属单质还原性越强金属性越强金属阳离子氧化性越弱金属性越强
2)非金属性强(弱)——单质与氢气易(难)反应;生成的氢化物稳定(不稳定);最高价氧化物的水化物(含氧酸)酸性强(弱);相互置换反应(强制弱)2NaBrCl22NaClBr2。⑤非金属单质氧化性越强非金属性越强⑥非金属阴离子还原性越弱金属性越强
原子X
AZ
原子核                              质子数和中子数共同决定相对原子质量
核外电子  Z
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2、同周期同主族元素性质递变规律
同周期元素性质递变规律(同左到右)
同主族元素性质递变规律(由上到下)
原子结构
电子层数相同,最外层电子数增,原子半径
最外层电子数同,电子层数增,原子半径增
最高正价+1→+7(除O、F)负价-4→-1
最高正价同,负价同
A A A A       A(N+1→+5)        A(正价除O)       A(正价除F
主要化合价
+1   +2  +3  +4 +2 -4    +5 +3 -3             +6 +4 -2             +7 +5 +3 +1 -1
元素金属性、非金属性
金属性减弱     非金属性增
NaMgAl     SiPSCl
金属性增:LiNaKRbCs(最强)
非金属性减:F(最强)>ClBrI
单质氧化性还原性
金属单质还原性减,非金属单质氧化性增
NaMgAl       SiPSCl2
金属还原性增:LiNaKRbCs
非金属氧化性减:F2Cl2Br2I2
离子氧化性还原性
金属阳离子氧化性增,非金属阴离子还原性
Na+Mg2+Al3+     P3-S2-Cl
金属阳离子氧化性减:LiNaKRbCs非金属阴离子还原性增:FClBrI
金属单质与水或酸置换H2难易
渐难:Na        Mg             Al
   冷水剧烈    热水,与酸快   与酸慢
化学式
A: RH4    A:RH3   A:H2R   A:HR
H2反应难易
由难到易Si高温P蒸气S加热Cl点燃或光照
氢化
氢化物稳定性
稳定性增SiH4 PH3 H2S HCl
稳定性减:HFHClHBrHI
水溶液酸性增:HFHClHBrHI
化学式
A ROH A R(OH)2 A R(OH)3 A H2RO3  A H3RO4(HRO3) A H2RO4  A HRO4
碱性
碱性减NaOH强>Mg(OH)2中强>Al(OH)3
碱性(金属)增:LiOHNaOHKOHRbOHCsOH
最高价氧化物的水化物
酸性
酸性增H2SiO3弱< H3PO4中强< H2SO4 强<HClO4
酸性(非金属)减:HClO4HBrO4HIO4
3、粒子(原子、离子)半径比较方法:
1先比较
电子层数,电子层数多的半径大。
如:同主族原子:LiNaKRbCs      FClBrI
同主族离子:Li+Na+K+Rb+Cs+   FClBrI
金属原子与金属阳离子:NaNa+
2)电子层数相同时,再比较
核电荷数,核电荷数多的半径反而小。
:同周期原子NaMgAlSiPSCl
核外电子排布相同离子:N3-O2-F-Na+Mg2+Al3+
          P3-S2-Cl-K+Ca2+
3)核电核相同时,核外电子数越多,半径越大,如:SS2-
410电子粒子:CH4  NH3  H2O  HF  Ne  Na+  Mg2+  Al3+  NH4+  H3O+  N3-  O2-  F-  OH- 
   18电子粒子:SiH4  PH3  H2S  HCl  Ar  K+  Ca2+  P3-  S2-  Cl-  HS- C2H6  N2H4  H2O2  F2
5、元素周期表应用:找农药:右上角非金属元素
                   找半导体:金属非金属分界线附近
                   找催化剂,合金:过渡元素
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金属性最强的在周期表的左下角是Cs;非金属性最强的在周期表的右上角是F
四、化学键
化学键是相邻两个或多个原子间强烈的相互作用。
1.离子键与共价键的比较
键型
离子键
共价键
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概念
阴阳离子结合成化合物的静电作用叫离子键
原子之间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键
成键方式
通过得失电子达到稳定结构
通过形成共用电子对达到稳定结构
成键粒子
阴、阳离子
原子
成键元素
活泼金属
与活泼非金属元素之间(特殊:NH4ClNH4NO3等铵盐只由非金属元素组成,但含有离子键)
非金属元素之间
2、离子化合物:由离子键构成的化合物叫做离子化合物。(一定有离子键,可能有共价键)
(1)活泼金属与活泼非金属形成的化合物。如NaCl、Na2O、K2S
            (2)强碱:如NaOH、KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2
            (3)大多数盐:如Na2CO3、BaSO4 特别(只含非金属元素)NH4Cl 
共价化合物:原子间通过共用电子对形成分子的化合物叫做共价化合物。(只有共价键)
(1)非金属氧化物如:CO2 CO SO2 SO3  NO2 NO
(2)非金属氢化物如:CH4  NH3  H2O  HF SiH4  PH3  H2S  HCl
(3)所有的酸如:H3PO4  H2SO4  H2SO3  HClO4  HClO HNO3
(4)绝大多数有机物:CH4   C2H5OH 
(5)特别:AlCl3
3、共价键的存在:
 非金属单质:H2、C60、N2、O2、O3、X2 、N2等(稀有气体为单原子分子除外)
 共价化合物:H2O、 CO2 、SiO2 H2S
 复杂离子化合物:强碱如NaOH、铵盐如NH4Cl、含氧酸盐如Na2CO3、过氧化物如Na2O2
极性键:由不同种原子形成,AB型,如,HCl
4、共价键分类
非极性键:由同种原子形成,AA型,如,ClCl
5、电子式:在元素符号周围用小黑点(或×)来表示原子的最外层电子(价电子)的式子叫电子式。
1)①离子的电子式:阳离子子式一般用它的离子符号表示如O2-  Cl-  Na+  Mg2+  Al3+;在阴离子或原子外加方括弧,并在方括弧的右上角出离子所带电荷的性和量。  
          
       
                                                     
分子或共价化合物电子式正确出共用数目
离子化合物电子式,阳离子的外层电子不再标出,只在元素符号右上角标出正电荷,而阴离子则要标出外层电子,并加上方括号,在右上角标出负电荷。阴离子电荷总数与阳离子
2用电子式表示形成过程:
          单质分子或共价化合物的形成过程
离子化合物的形成过程
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6、共价键、离子键、范德华力、氢键区别
存在范围
作用
本质
作用
强弱
大小因素
影响性质
共价键
分子内原子间
静电作
原子半径越小,键长越短,键能越大,键越稳
分子稳定性
离子键
离子晶体内阴阳离子间
静电作
离子半径越小,电荷越多,离子键越强
离子晶体的熔沸点、硬度等
范德华
分子间和分子晶体内
电性
引力
结构相似的分子,其式量越大,分子间作用力越大。
分子晶体的熔沸点、硬度等
氢键
分子间和分子晶体内
电性
引力
(稍强)
分子晶体的熔沸点
7、化学反应的实质:
一个化学反应的过程,本质上就是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程。
8、离子键、共价键与离子化合物、共价化合物的关系
化学键的种类
实例
无化学键
稀有气体分子(单原子分子)HeNe
非金属单
非极性共价键
O=OClClHH(均为非极性分子)
共价化合
只有共价键
特例:AlCl3
极性分子:
非极性分子:
只有离子键
 
离子键、极性共价键
离子键、非极性共价键
离子键、极性共价键、配位键
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第二章  化学反应与能量
第一节 化学能与热能
1、化学反应基本特征:物质变化、能量
变化。
1)化学反应是旧键断新键成,断开反应物中化学键吸收能量,形成生成物中化学键要放出能量。
化学键的断裂和形成
是化学反应中能量变化的主要原因。
若断键吸收总能量<成键放出总能量  为放热反应;若断键吸收总能量>成键放出总能量  为放热反应。
2)化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量,决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小
E反应物总能量>E生成物总能量,为放热反应;E反应物总能量<E生成物总能量,为吸热
反应。
2、常见的放热反应和吸热反应
常见的放热反应:①所有的燃烧与缓慢氧化。②酸碱中和反应。③金属与酸反应制取氢气。
大多数化合反应(特殊:CCO2
2CO是吸热反应)。
常见的吸热反应:①以CH2CO为还原剂的氧化还原反应如:C(s)H2O(g) 
CO(g)H2(g)
②铵盐和碱的反应如Ba(OH)2·8H2ONH4ClBaCl22NH310H2O
③大多数分解反应如KClO3KMnO4CaCO3的分解等。
3、能源的分类:
形成条件
利用历史
性质
可再生资源
水能、风能、生物质能
常规能源
不可再生资源
煤、石油、天然气等化石能源
可再生资源
太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能、沼气
一次能源
新能源
不可再生资源
核能
二次能源
(一次能源经过加工、转化得到的能源称为二次能源)
电能(水电、火电、核电)、蒸汽、工业余热、酒精、汽油、焦炭等
[思考]一般说来,大多数化合反应是放热反应,大多数分解反应是吸热反应,放热反应都不需要加热,吸热反应都需要加热,这种说法对吗?试举例说明。
点拔:这种说法不对。如CO2CO2的反应是放热反应,但需要加热,只是反应开始后不再需要加热,反应放出的热量可以使反应继续下去。Ba(OH)2·8H2ONH4Cl的反应是吸热反应,但反应并不需要加热。
第二节 化学能与电能
1、化学能转化为电能的方式:
火电(火力发电)
化学能热能机械能电能
缺点:环境污染、低效
电能
(电力)
原电池
将化学能直接转化为电能
优点:清洁、高效
2、原电池原理
1)概念:把化学能直接转化为电能
的装置叫做原电池。
2)原电池的工作原理:
通过氧化还原反应(有电子的转移)把化学能转变为电能。
3)构成原电池的条件:1)电极为导体且活泼性不同;(2)两个电极接触(导线连接或直接接触);(3
)两
个相互连接的电极插入电解质溶液构成闭合回路。
4)电极名称及发生的反应:
负极:较活泼的金属作负极,负极发生氧化
反应,
电极反应式:较活泼金属-ne
=金属阳离子
负极现象:
负极溶解,负极质量减少。
正极:较不活泼的金属或石墨作正极,正极发生还原
反应,
电极反应式:溶液中阳离子+ne
=单质
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正极的现象:
一般有气体放出或正极质量增加。
5)原电池正负极的判断方法:
依据原电池两极的材料:
较活泼的金属作负极(KCaNa太活泼,不能作电极);
较不活泼金属或可导电非金属(石墨)、氧化物(MnO2)等作正极。
根据电流方向或电子流向:(外电路)的电流由极流向极;电子则由极经外电路流向原电池的
极。
根据内电路离子的迁移方向:阳离子流向原电池极,阴离子流向原电池
极。
根据原电池中的反应类型:
负极:电子,发生氧化
反应,现象通常是电极本身消耗,质量减小。
正极:电子,发生还原反应,现象是常伴随金属的析出或H2
的放出。
6)原电池电极反应的书写方法:
i)原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应,负极反应是氧化反应,正极反应是还原
反应。因此书写电极反应的方法归纳如下:
①写出总反应方程式。   把总反应根据电子得失情况,分成氧化反应、还原反应。
氧化反应在负极发生,还原反应在正极发生,反应物和生成物对号入座,注意酸碱介质和水等参与反应。
ii)原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。
7)原电池的应用:①加快化学反应速率,如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。比较金属活动性强弱。③设计原电池。④金属的腐蚀。
2、化学电源基本类型:
干电池:活泼金属作负极,被腐蚀或消耗。如:CuZn
原电池、锌锰电池。
充电电池
:两极都参加反应的原电池,可充电循环使用。如铅蓄电池、锂电池和银锌电池等。
燃料电池:两电极材料均为惰性电极,电极本身不发生反应,而是由引入到两极上的物质发生反应,如H2CH4
料电池,其电解质溶液常为碱性试剂(KOH等)。
 学 反 应
  点
碱性锌—锰电
负极:(锌筒):Zn-2e-+ 2OH-= Zn(OH)2(氧化反应)
正极:(碳棒):2MnO2+2H2O +2e-=2MnOOH++ 2OH-
总反应:Zn+2MnO2+2H2O =2MnOOH + Zn(OH)2
铅蓄电池
负极:  Pb-2e-+SO42-=PbSO4
正极:  PbO2+4H++2e-+SO42-=PbSO4+2H2O
总反应:  Pb + PbO2 + 2H2SO4 ==== 2PbSO4 + 2H2O
锌银电池 Zn|KOH|Ag2O
负极:  Zn + 2OH- - 2e-= Zn(OH)2
正极:  Ag2O + H2O+2e- = 2Ag + 2OH-
总反应:Zn + Ag2O + H2O = 2Ag + Zn(OH)2
能量大,体积小,但有优越的大电池放电性能,放电电压平稳,广泛用于电子表、石英钟、计算机CMOS电池等
锂电池
新型电池
负极:   Li – e--=Li+
正极:   MnO2+2e-=MnO2-
总反应: Li+ MnO2=LiMnO2
温度使用范围广,放电电压平坦,体积小,无电解液渗漏,并且电压随放电时间缓慢下降,可预示电池使用寿命。适做心脏起搏器电源、高性能的手机和笔记本电脑电池等。
氢氧燃料电 
溶液30%氧化溶液:
负极: 2H2 –4e- + 4OH-=== 4H2O
正极: O2+ 4e- + 2H2O === 4OH-
溶液酸性溶液:
负极: 2H2 –4e-=== 4H+
正极: O2+ 4e- + 4H+ === 2H2O
甲烷燃料电 
溶液为氢氧化溶液:
负极: CH4 + 10OH- -8e- === CO32- + 7H2O
正极:2O2 + 8e- + 4H2O === 8OH-
总反应:CH4 + 2O2 + 2OH- === CO32- + 3H2O
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第三节 化学反应速率和限度
1、化学反应速率
1)概念:表反应快慢的物理量
表示方法:单位时间内反应物浓度的减少量生成物浓度的增加量
(均取正值)来表示。
公式:v(B)
()cBt
()nBVt
①单位:mol/(L·s)
mol/(L·min)
B为溶液或气体,固体或纯液体浓度为常数,不能计算速率。
以上所表示的是平均速率,而不是瞬时速率。
④重要规律:(i速率比=方程式系数比  ii变化量比=方程式系数比
2)影响化学反应速率的因素:
内因:由参加反应的物质的结构和性质决定的(主要因素)。
外因:①温度
:升高温度,增大速率
      催化剂
:一般加快反应速率(正催化剂)
浓度:增加C反应物的浓度
,增大速率(溶液或气体才有浓度可,改变固体或纯液体量不能影响速率)
压强
:增大压强,增大速率(适用于有气体参加的反应)(恒温恒容,充入惰气,速率不变,恒温恒压,充入惰气,速率减小)
其它因素:如光(射线)、固体的表面积(颗粒大小)、反应物的状态(溶剂)、原电池等也会改变化学反应速率。
2、化学反应的限度——化学平衡
    由开始反应至平衡过程:
反应开始:  υ(正)>υ(逆)        
反应过程中:υ(正)逐渐减小,υ(逆)逐渐增大;
反应物浓度减小,生成物浓度增大,反应正向进行。
平衡时:   υ(正)=υ(逆);各组分的浓度不再发生变化
1)在一定条件下,当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时,反应物和生成物的浓度
不再改变,达到表面上静止的一种平衡状态,这就是这个反应所能达到的限度,即化学平衡状态。
化学平衡的移动受到温度、反应物浓度、压强等因素的影响。催化剂只改变化学反应速率,对化学平衡无影响。
在相同的条件下同时向正、逆两个反应方向进行的反应叫做可逆反应。通常把由反应物向生成物进行的反应叫做正反应。而由生成物向反应物进行的反应叫做逆反应。
在任何可逆反应中,正方应进行的同时,逆反应也在进行。可逆反应不能进行到底,即是说可逆反应无论进行到何种程度,任何物质(反应物和生成物)的物质的量都不可能为0
2)化学平衡状态的特征:逆、动、等、定、变。
逆:化学平衡研究的对象是可逆反应。
动:动态平衡,达到平衡状态时,正逆反应仍在不断进行。
等:达到平衡状态时,正方应速率和逆反应速率相等,但不等于0。即vv≠0
定:达到平衡状态时,各组分的浓度保持不变,各组成成分的含量保持一定。
变:当条件变化时,原平衡被破坏,在新的条件下会重新建立新的平衡。
3)判断化学平衡状态的标志:
 VA(正方向)VA(逆方向)或nA(消耗)nA(生成)(不同方向同一物质比较)
各组分浓度保持不变或百分含量不变
借助颜色不变判断(有一种物质是有颜色的)
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总物质的量或总体积或总压强或平均相对分子质量不变(前提:反应前后气体的总物质的量不相等的反应适用,即如对于反应xAyB
zCxy≠z  )(具体条件具体分析)
判断可逆反达到平衡状的方法和依据
例举反应
mA(g)+nB(g)     pC(g)+qD(g)
各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定
平衡
各物质的质量或各物质质量分数一定
平衡
各气体的体积或体积分数一定
平衡
混合物体系中
各成分的含量
总体积、总压力、总物质的量一定
不一定平衡
①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA,即V()=V()
平衡
②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC,则V()=V()
平衡
V(A):V(B):V(C):V(D)=m:n:p:qV()不一定等于V()
不一定平衡
正、逆反应
速率的关系
④在单位时间内生成n molB,同时消耗了q molD,因均指V()
不一定平衡
m+np+q时,总压力一定(其他条件一定)
平衡
压强
m+n=p+q时,总压力一定(其他条件一定)
不一定平衡
Mr一定时,只有当m+np+q
平衡
混合气体平均相对分子质量Mr
Mr一定时,但m+n=p+q
不一定平衡
温度
任何反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时(其他不变)
平衡
体系的密度
密度一定
不一定平衡
其他
如体系颜色不再变化等
平衡
第三章  有机化合物
一、有机物
1.有机物的定义:含碳元素的化合物,不包含CO、CO2、H2CO3与碳酸盐。
2.结构特点:ⅰ、碳原子最外层有4个电子,一定形成四根共价键
、碳原子可以和碳原子结合形成碳链,还可以和其他原子结合
、碳碳之间可以形成单键,还可以形成双键、三键、碳碳可以形成链状,也可以形成环状
3.一般性质:ⅰ、绝大部分有机物都可以燃烧(除了CCl4不仅布燃烧,还可以用来灭火)
、绝大部分有机物都不溶于水(乙醇、乙醛、乙酸、葡萄糖等可以)
4.成键特点:在有机物分子中碳呈四价。碳原子既可与其他原子形成共价键,碳原子之间也可相互成键;既可以形成单键,也可以形成双键或三键;碳碳之间可以形成长的碳链,也可以形成碳环。
[拓展]我们知道,当烃分子中的碳原子个数为n时,其中氢原子个数的最大数值为2n+2
,这是氢原子个数的上限值。以链状烷烃分子结构和分子组成通式CnH2n+2为基础进行分析和比较:在结构中,若增加一个C=CC=O双键,就少2H;在结构中若出现一个C≡C就少4H;在结构中若出现一个环状结构也少2H;所以,烯烃和环烷烃的分子组成通式都为CnH2n;炔烃和二烯烃的分子组成通式都为CnH2n-2;苯和苯的同系物,结构中有苯环结构,苯环可以看成是具有3C=C双键和一个环状结构,氢原子个数应在烷烃的基础上减去4×2=8个,故苯和苯的同系物的分子组成通式为:CnH(2n+2-4×2)即CnH2n-6 (n≥6)。
二.同系物:结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。
(1)同系物必须结构相似,即组成元素相同,官能团种类、个数与连接方式相同,分子组成通式相同。  (2)同系物相对分子质量相差1414的整数倍。  (3)同系物有相似的化学性质,物理性质有一定的递变规律。
三.同分异构体:分子式相同,结构不同化合物互称同分异构体。同分异构体可以属于同一类物质,也可以属于不同类物质。可以是有机物,也可以是无机物。  中学阶段涉及的同分异构体常见的有三类:  (1)碳链异构  (2)位置(官能团位置)异构  (3)类别异构(又称官能团异构) 
一、烃
1、烃的定义:仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物,也称为烃。
2、烃的分类:
饱和烃烷烃(如:甲烷)
脂肪烃(链状)
10
                 不饱和烃烯烃(如:乙烯)
芳香烃(含有苯环)(如:苯)
3、甲烷、乙烯和苯的性质比较:
有机物
烷烃
烯烃
苯及其同系物
通式
CnH2n+2
CnH2n
——
代表物
甲烷
乙烯
分子式
CH4
C2H4
C6H6
电子式
结构式
结构简式
CH4
CH2CH2
空间结构
正四面体
所有原子在同一平面上
所有原子在同一平面上
(官能团)
结构特点
CC单键,
链状,饱和烃
CC双键,
链状,不饱和烃
一种介于单键和双键之间的独特的键,环状
空间结构
正四面体
六原子共平面
平面正六边形
物理性质
无色无味的气体,比空气轻,难溶于水
无色稍有气味的气体,比空气略轻,难溶于水
无色有特殊气味的液体,比水轻,难溶于水
用途
优良燃料,化工原料
石化工业原料,植物生长调节剂,催熟剂
溶剂,化工原料
有机物
     
烷烃:
甲烷
①氧化反应(燃烧)
CH4+2O2CO2+2H2O(淡蓝色火焰,无黑烟)
 
②取代反应 (注意光是反应发生的主要原因,产物有5种)
在光照条件下甲烷还可以跟溴蒸气发生取代反应,
甲烷不能使酸性KMnO4
溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。
烯烃:
乙烯
①氧化反应 (ⅰ)燃烧
C2H4+3O22CO2+2H2O(火焰明亮,有黑烟)
 
(ⅱ)被酸性KMnO4溶液氧化,能使酸性KMnO4溶液褪色。
11
②加成反应 
CH2CH2Br2→CH2BrCH2Br(能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色)
在一定条件下,乙烯还可以与H2Cl2HClH2O等发生加成反应
CH2CH2H2CH3CH3
 
 
CH2CH2HClCH3CH2Cl(氯乙烷)
 
 
CH2CH2H2OCH3CH2OH(制乙醇)
 
 
③加聚反应 nCH2CH2-[-CH2-CH2-]-n(聚乙烯)
 
乙烯能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。常利用该反应鉴别烷烃和烯烃,如鉴别甲烷和乙烯。
①氧化反应(燃烧)
2C6H615O212CO26H2O(火焰明亮,有浓烟)
 
②取代反应
苯环上的氢原子被溴原子、硝基取代。
       
③加成反应
       
不能使酸性KMnO4
溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。
4、同系物、同分异构体、同素异形体、同位素比较。
概念
同系物
同分异构体
同素异形体
同位素
定义
结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质
分子式相同而结构式不同的化合物的互称
由同种元素组成的不同单质的互称
质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子的互称
分子式
不同
相同
元素符号表示相同,分子式可不同
——
结构
相似
不同
不同
——
研究对象
化合物
化合物
单质
原子
6、烷烃的命名:
普通命名法:把烷烃泛称为某烷,某是指烷烃中碳原子的数目。110用甲,乙,丙,丁,戊,已,庚,辛,壬,癸;11起汉文数字表示。区别同分异构体,用
正丁烷,异丁烷;正戊烷,异戊烷,新戊烷。
7、比较同类烃的沸点:
一看:碳原子数多沸点高。
碳原子数相同,二看:支链多沸点低。
常温下,碳原子数14的烃都为气体。
二、烃的衍生物
12
1、乙醇和乙酸的性质比较
有机物
饱和一元
饱和一元
饱和一元羧酸
饱和一元酯
通式
CnH2n+1OH
CnH2nO
CnH2nO2
CnH2nO2
代表物
乙醇
乙醛
乙酸
乙酸乙酯
结构简式
CH3CH2OH C2H5OH
CH3CHO
CH3COOH
CH3COO C2H5
官能团
羟基:-OH
醛基:-CHO
羧基:-COOH
物理性质
无色、有特殊香味的液体,俗名酒精,与水互溶,易挥发(非电解质)
无色有刺激性气味液体,易挥发,与水、乙醇互溶
强烈刺激性气味无色液体,俗称醋酸,易溶于水和乙醇,无水醋酸又称冰醋酸。
无色芳香液体,不溶于水,比水密度小,易溶于于有机溶剂。
用途
作燃料、饮料、化工原料;用于医疗消毒,乙醇溶液的质量分数为75
——
有机化工原料,可制得醋酸纤维、合成纤维、香料、燃料等,是食醋的主要成分
有机物
     
乙醇
①与Na的反应
2CH3CH2OH+2Na―→2CH3CH2ONa+H2
乙醇与Na的反应(与水比较):相同点:都生成氢气,反应都放热
不同点:比钠与水的反应要缓慢
结论:乙醇分子羟基中的氢原子比烷烃分子中的氢原子活泼,但没有水分子中的氢原子活泼。
②氧化反应 (Ⅰ)燃烧CH3CH2OH+3O22CO2+3H2O
 
(Ⅱ)在铜或银催化条件下:可以被O2氧化成乙醛(CH3CHO
2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
C
u
 
 
操作及现象:铜丝加热由红变黑,插入乙醇,由黑变红,反复多次,有刺激性气味产生。
                 (Ⅲ)被酸性高锰酸钾或重铬酸钾氧化CH3CH2OH→CH3COOH
③消去反应CH3CH2OHH2O+CH2===CH2醇分子结构:与—OH相连的碳必须有相邻的碳原
 
 
1
7
0
子,且此相邻的碳原子上还必须连有氢原子时,才能发生消去反应。反应条件:浓H2SO4,加热 。
即:
如:
 都不能发生消去反应。 
乙醛
氧化反应:醛基(CHO)的性质-与银氨溶液,新制Cu(OH)2反应
CH3CHO2Ag(NH3)2OHCH3COONH4H2O 2Ag↓3NH3
 
          (银氨溶液)
CH3CHO + 2Cu(OH)2CH3COOHCu2O↓2H2O
 
                                (砖红色)
醛基的检验:方法1:加银氨溶液水浴加热有
银镜生成。
方法2:加新制的Cu(OH)2碱性悬浊液加热至沸有
砖红色沉淀
乙酸
①具有酸的通性:CH3COOHCH3COOH
使紫色石蕊试液变红;
13
与活泼金属,碱,弱酸盐反应,如CaCO3Na2CO3
酸性比较:CH3COOH > H2CO3
2CH3COOHCaCO32(CH3COO)2CaCO2H2O(强制弱)
酯化反应(取代反应)
 (酸脱羟基醇脱氢)
乙酸乙
酯的水解(取代反应)    
酸性条件下:
碱性条件下: CH3COOCH2CH3 + NaOH  CH3COONa + CH3CH2OH
三、基本营养物质
食物中的营养物质包括:糖类、油脂、蛋白质、维生素、无机盐和水。人们习惯称糖类、油脂、蛋白质为动物性和植物性食物中的基本营养物质。
种类
代表物
代表物分子
葡萄糖
单糖
C H O
果糖
C6H12O6
葡萄糖和果糖互为同分异构体
单糖不能发生水解
反应
蔗糖
双糖
C H O
麦芽糖
C12H22O11
蔗糖和麦芽糖互为同分异构体
能发生水解反应
淀粉
糖类
多糖
C H O
纤维素
(C6H10O5)n
淀粉、纤维素由于n值不同,所以分子式不同,不能互称同分异构体
能发生水解反应
C H O
植物油
不饱和
高级脂肪酸甘油酯
含有CC
,能发生加成反应,
能发生水解反应
油脂
C H O
动物脂肪
饱和高级脂肪酸甘油酯
CC键,
能发生水解反应
蛋白质
C H O
N S P
酶、肌肉、
毛发等
氨基酸连接成的高分子
能发生水解反应
     
葡萄糖
结构简式:CH2OHCHOHCHOHCHOHCHOHCHO
CH2OH(CHOH)4CHO  (含有羟基和醛基)
醛基:①使新制的Cu(OH)2产生砖红色沉淀-测定糖尿病患者病情
②与银氨溶液反应产生银镜-工业制镜和玻璃瓶瓶胆
羟基:与羧酸发生酯化反应生成酯
蔗糖
水解反应:生成葡萄糖和果糖
淀粉
纤维素
淀粉、纤维素水解反应:生成葡萄糖
淀粉特性
:淀粉遇碘单质变蓝
油脂
水解反应:生成高级脂肪酸(或高级脂肪酸盐)和甘油
蛋白质
水解反应:最终产物为氨基酸
颜色反应:蛋白质遇浓HNO3变黄(鉴别部分蛋白质)
14
灼烧蛋白质有烧焦羽毛的味道(鉴别蛋白质)
四、几种重要的有机反应
1.取代反应: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代替的反应叫做取代,取代反应与置换反应区别:     
 
2.加成反应:有机物分子里不饱和的碳原子
跟其它原子或原子团直接结合生成新物质的反应称为加成反应。被加成的试剂如:H2X2(XClBrI)H2OHXHCN、等能离解成一价原子或原子团的物质。通过有机物发生加成反应时反应物之间的量关系,还可定量判断该有机物分子结构中不饱和键的情况:是C==C键,还是C≡C键,或是苯环结构,以及它们具有的个数。
3.酯化反应:羧酸和醇作用生成酯和水的反应叫酯化反应。
   
注意:
     酯化反应的脱水方式是:羧基脱羧羟基(无机含氧酸脱羟基氢)而醇脱羟基氢,即“酸脱羟基醇脱氢”(可用同位素原子示踪法证明。)。
    酯化反应是可逆的:羧酸+
+   反应中浓硫酸的作用是作催化剂和吸水剂,除去生成物中的水使可逆反应向生成物方向移动。
    在酸化反应中使用饱和Na2CO3溶液的作用是吸收未反应的乙酸,溶解乙醇,降低酯的溶解度,增大水的密度,使酯浮于水面,容易分层析出,便于分离。
乙酸乙酯中除乙酸杂质,只能用饱和的Na2CO3浓液,不能用NaOH溶液中和乙酸的方法。因为NaOH溶液碱性强,会促使乙酸乙酯水解,重新变成乙酸和乙醇,所以不能用NaOH溶液代替Na2CO3饱和溶液。
4.聚合反应
把小分子聚合成为高分子的反应。
1)加聚反应:nCH2CH2[CH2CH2]n
 
 
 
一定条件
N称为聚合度,-CH2CH2-称为链节,CH2CH2称为单体。
具体书写方法,把碳碳双键改为碳碳单键。那两个碳分别向外画一个键,整理形式,使得那两个键与两个碳在同一行。用中括号括起来外面标上n。
(2)缩聚反应:
15
 
反应特征
涉及具体物质的反应
取代反应
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应
烷烃的卤化;苯及其同系物的卤化、硝化;醇脱水成醚的反应;
酸与醇酯化,酯水解。 
酯化反应
酸和醇作用生成酯和水的反应
水解反应
有机物跟水在一定条件下发生的反应;实质是在有机分子中引入羟基的反应
酯、油脂、二糖、多糖、蛋白质的水解
加成反应
有机分子里的不饱和碳原子跟其它原子或原子团直接结合成一种新有机物的反应
烯烃与氢气、卤素单质、卤化氢和水;苯、醛、酮、油脂与氢气
加聚反应
含有碳碳双链的不饱和有机物,以加成的方式相互结合,生成高分子化合物的反应
烯烃
消去反应
有机化合物在适当条件下,从一分子中脱去一个小分子(如水、卤化氢),而生成不饱和(含双链或叁键)化合物的反应
醇的分子内脱水
发生消去反应的有机物分子中与官能团(—OH)相连碳原子的相邻碳原子必须要有氢原子,否则不能发生消去反应。
缩聚反应
有机物单体间通过失去小分子形成高分子化合物的反应
氧化反应
有机物分子里加氧去氢的反应
有机物在空气中燃烧;醇、醛等可被某些氧化剂所氧化
还原反应
有机物分子里加氢去氧的反应
中和反应
 有机酸或是有酸性的有机物跟碱作用生成盐和水的反应
   
16
    
五、主要官能团性质
1.羟基(以乙醇为例)
结构:—OH(-OH
1可以与活泼金属反应,置换出氢 2CH3CH2OH2Na 2CH3CH2ONaH2
 
 
 
 
1、羟基与1钠反应,显然如果是与铝反应,应该是3羟基与1铝。这是金属取代H取代反应。
2、可以与羧基发生酯化反应CH3CH2OHCH3COOH  CH3COOCH2CH3H2O
1羟基与1羧基反应脱1水。
3、可以在Cu/Ag催化的条件下与氧气反应,氧化为醛基。要求该羟基必须连接的碳要至少与两个氢原子相连。(氧化反应)
2CH3CH2OHO2  2CH3CHO2H2O
 
Cu/Ag
 
催化机理:2CuO22CuO  CuOCH3CH2OH CH3CHOH2OCu
 
 
 
2羟基+1氧气――2醛基+2水。
4、可以与酸性高锰酸钾(KMnO4),重铬酸钾(K2Cr2O7)反应,氧化成为羧基。要求该羟基必须连接的碳要至少与两个氢原子相连。(氧化反应)
5C2H5OH + 4KMnO4 + 6H2SO4  5CH3COOH + 4MnSO4 + 11H2O + 2K2SO4
 
 
 
 
此反应中5羟基与4高锰酸根反应生成5羧基与4二价锰离子。
加入硫酸表明是酸性环境,其实硫酸中仅有氢离子参加反应。
与重铬酸钾的反应,可用于检测酒后驾车。
一个碳上有两个羟基是不稳定的,会自发失水, HOCOHO   C+H2O
 
 
 
 
2.醛基(以乙醛为例)
结构:-CHO  
1、可与新制的氢氧化铜,在碱性条件下,反应生成羧基与氧化亚铜(砖红色)。
CH3CHO+2Cu(OH)2CH3COOH+Cu2O+2H2O
 
 
 
1醛基+2氢氧化铜――1羧基+1氧化亚铜+2水(氧化反应)
CH
O 
17
2、可与银铵溶液([Ag(NH3)2]OH)发生银镜反应。
CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+2Ag+3NH3+H2O 
 
 
 
水浴△
1醛基+2Ag(NH3)2OH1羧基4氨气21水―1 COONH4(羧酸与碱反应)3氨气21
(氧化反应)
3.羧基(以乙酸为例)
结构:-COOH 
1、可电离出氢离子,所以有此结构的有机物有酸性。
CH3COOH  CH3COOH1羧基可电离出1氢离子。
所以1mol锌与2mol乙酸反应生成1mol氢气
2 、酯化反应,见羟基的叙述。
4.碳碳双键(以乙烯为例)
结构C   C
1 与卤素加成CH2CH2Br2→CH2BrCH2Br(能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色)
2 、与水加成CH2CH2H2OCH3CH2OH(制乙醇)
 
 
3、与氢气加成CH2CH2H2CH3CH3
 
 
4、与卤化氢加成CH2CH2HClCH3CH2Cl(氯乙烷)
 
 
加成反应实质是把碳碳双键变为碳碳单键,然后加成物拆为两份(如Cl2拆为两个氯原子,水拆为一个氢原子一个羟基),分别连一个C
5.卤原子
结构-X(XFClBrI)
纯的卤素可以取代某些烷烃中的氢,而形成卤代烃。
1、甲烷与氯气在光照情况下生成氯代甲烷的反应。
2、苯与液溴在溴化铁催化下生成溴苯的反应。
常见物质的特征反应列表如下:
有机物或官能团
常用试剂
反应现象
溴水
褪色
C=C双键C≡C叁键
酸性KMnO4溶液
褪色
酸性KMnO4溶液
褪色
苯的同系物
溴水
分层,上层棕红色
醇中的—OH
金属钠
产生无色无味气体
银氨溶液
水浴加热生成银镜
醛基—CHO
新制Cu(OH)2
煮沸生成砖红沉淀
酸碱指示剂
遇石蕊变红
新制Cu(OH)2
常温沉淀溶解呈蓝色溶液
羧基—COOH
Na2CO3溶液
产生无色无味气体
淀粉
碘水
呈蓝色
Br
COH
O 
18
HNO3
呈黄色
蛋白质
 灼烧
有烧焦羽毛味
六、有机实验
1.氯气与甲烷的反应
初始情况,试管中为甲烷与氯气的混合物,水槽内为饱和氯化钠溶液(防止氯气泄露)。
现象:试管内颜色逐渐变浅(Cl2反应),试管内壁出现油状液滴,试管中有少量白雾(HCl与空气中的水蒸气形成盐酸小液滴),液面上升(HCl溶解,生成物很多为液体,气压减小)。
原理:在光照条件下发生反应,主要生成反应为氯代甲烷(CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4)。
方程式:
CH3Cl常温为气体,其他3种氯代甲烷均为液体。
2.制取乙酸乙酯。
操作:在试管中加入3mL无水乙醇,再边震荡,边慢慢加入2mL浓硫酸,接着2mL冰醋酸(纯乙酸),可加入沸石(防暴沸)。将导管通入装有饱和碳酸钠溶液的试管,但不要把导管插入液面(防倒吸)。
现象:碳酸钠溶液上方有透明的不溶于水的油状液体产生,有芳香味。
原理:乙酸与乙醇在浓硫酸催化下生成乙酸乙酯,由于乙酸和乙醇均易挥发,而乙醇溶于水,乙酸可以和碳酸钠反应,乙酸乙酯在碳酸钠溶液中溶解度低(比在水中小),且密度比水小(0.9),在上层。浓硫酸用于加快反应速率,并吸收产物水以提高乙酸乙酯产率。
方程式:CH3COOHCH3CH2OHCH3CH2COOCH2CH3H2O
CH3COOHNa2CO3=CH3COONaNaHCO3(由于乙酸一般较少,所以生成碳酸氢钠)
第四章  化学与可持续发展
第一节 开发利用金属矿物和海水资源
一、金属矿物的开发利用
1、金属的存在:除了金、铂等少数金属外,绝大多数金属以化合态的形式存在于自然界。
2、金属冶炼的涵义:简单地说,金属的冶炼就是把金属从矿石中提炼出来。
金属冶炼的实质是把金属元素从化合态还原为游离态,即(化合态)                    
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3、金属冶炼的一般步骤:  
(1)矿石的富集:除去杂质,提高矿石中有用成分的含量。
(2)冶炼:利用氧化还原反应原理,在一定条件下,用还原剂把金属从其矿石中还原出来,得到金属单质(粗)。
(3)精炼:采用一定的方法,提炼纯金属。
4、金属冶炼的方法
(1)电解法:适用于一些非常活泼的金属。
2NaCl(熔融)
2NaCl2    MgCl2(熔融)
MgCl2    2Al2O3熔融
4Al3O2
得电子、被还原
19
(2)热还原法:适用于较活泼金属。
Fe2O33CO
2Fe3CO2        WO33H2
W3H2O          ZnOC
ZnCO↑
常用的还原剂:焦炭、COH2等。一些活泼的金属也可作还原剂,如Al
Fe2O32Al
2FeAl2O3(铝热反应)     Cr2O32Al
2CrAl2O3(铝热反应)
(3)热分解法:适用于一些不活泼的金属。
2HgO
2HgO2         2Ag2O
4AgO2
5 (1)回收金属的意义:节约矿物资源,节约能源,减少环境污染。(2)废旧金属的最好处理方法是回收利用。(3)收金属的实例:废旧钢铁用于炼钢;废铁屑用于制铁盐;从电影业、照相业、科研单位和医院X光室回收的定影液中,可以提取金属银。
二、海水资源的开发利用
1、海水是一个远未开发的巨大化学资源宝库,海水中含有80多种元素,其中ClNaKMgCaSCFBBrSr 11种元素的含量较高,其余为微量元素。常从海水中提取食盐,并在传统海水制盐工业基础上制取镁、钾、溴及其化合物。
2海水淡化的方法:蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久,蒸馏法的原理是把水加热到水的沸点,液态水变为水蒸气与海水中的盐分离,水蒸气冷凝得淡水。
3、海水提溴
浓缩海水             溴单质            氢溴酸            溴单质
有关反应方程式:①2NaBrCl2Br22NaCl        Br2SO22H2O2HBrH2SO4         2HBrCl22HClBr2
4、海带提碘
海带中的碘元素主要以I的形式存在,提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2,再萃取出来。证明海带中含有碘,实验方法:(1)用剪刀剪碎海带,用酒精湿润,放入坩锅中。(2)灼烧海带至完全生成灰,停止加热,冷却。(3)海带灰移到小烧杯中,加蒸馏水,搅拌、煮沸、过滤。(4)在滤液中滴加稀H2SO4H2O2然后加入几滴淀粉溶液。
证明含碘的现象:滴入淀粉溶液,溶液变蓝色。2IH2O22HI22H2O
第二节 化学与资源综合利用、环境保护
一、煤和石油
1、煤的组成:煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物,主要含碳元素,还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。
2、煤的综合利用:煤的干馏(化变)气化(化变)液化(化变)
煤的干馏是指将煤在隔绝空气的条件下加强使其分解的过程,也叫煤的焦化。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。
煤的气化是将其中的有机物转化为可燃性气体的过程,如:C+H2O
 C O +H2(水煤气)
煤的液化是将煤转化成液体燃料的过程。
3、石油的组成:石油主要是多种烷烃、环烷烃和芳香烃多种碳氢化合物的混合物,没有固定的沸点。
4、石油的加工:石油的分馏(物变)、催化裂化(化变)裂解(化变)
二、环境保护和绿色化学
金属的活动性顺序
KCaNa
MgAl
ZnFeSn
PbCu
HgAg
PtAu
金属原子失电子能力
                
金属离子得电子能力
                
主要冶炼方法
电解法
热还原法
热分解法
富集法
还原剂或
特殊措施
强大电流
提供电子
H2COC
Al等加热
加热
物理方法或
化学方法
20
环境问题主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏,以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。
1、环境污染
1)大气污染
大气污染物:颗粒物(粉尘)、硫的氧化物(SO2SO3)、氮的氧化物(NONO2)、CO、碳氢化合物,以及氟氯代烷等。    
大气污染的防治:合理规划工业发展和城市建设布局;调整能源结构;运用各种防治污染的技术;加强大气质量监测;充分利用环境自净能力等。
2)水污染
水污染物:重金属(Ba2Pb2等)、酸、碱、盐等无机物,耗氧物质,石油和难降解的有机物,洗涤剂等。     
水污染的防治方法:控制、减少污水的任意排放。
3)土壤污染
土壤污染物:城市污水、工业废水、生活垃圾、工矿企业固体废弃物、化肥、农药、大气沉降物、牲畜排泄物、生物残体。    
土壤污染的防治措施:控制、减少污染源的排放。
2、绿色化学
绿色化学的核心就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。按照绿色化学的原则,最理想的原子经济就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物(即没有副反应,不生成副产物,更不能产生废弃物),这时原子利用率为100%。
3、环境污染的热点问题:
1)形成酸雨的主要气体为SO2NOx
2)破坏臭氧层的主要物质是氟利昂CCl2F2)和NOx
3)导致全球变暖、产生温室效应的气体是CO2
4)光化学烟雾的主要原因是汽车排出的尾气中氮氧化物
、一氧化氮、碳氢化合物。
5白色污染是指聚乙烯等塑料垃圾
6)引起赤潮的原因:工农业及城市生活污水含大量的氮、磷等营养元素。(含磷洗衣粉的使用和不合理使用磷肥是造成水体富营养化的重要原因之一。)