1、第 1 页Z第一章 物质结构 元素周期律一、原子结构质子(Z 个)原子核 注意：中子(N 个) 质量数(A) 质子数 (Z)中子数(N)1原子( X) 原子序数核电荷数质子数原子的核外电子数核外电子(Z 个 )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 Ca2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；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：
2、 一（能量最低） 二 三 四 五 六 七对应表示符号： K L M N O P Q3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互称为同位素。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 种元素元 （
3、7 个横行） 第四周期 4 18 种元素素 （7 个周期） 第五周期 5 18 种元素周 长周期 第六周期 6 32 种元素期 第七周期 7 未填满（已有 26 种元素）表 主族：AA 共 7 个主族族 副族：BB、BB ，共 7 个副族（18 个纵行） 第族：三个纵行，位于B 和B 之间（16 个族） 零族：稀有气体三、元素周期律ZA第 2 页1元素周期律：元素的性质（核外电子排布、原子半径、主要化合价、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。2同周期元素性质递变规律第三周期元素 11Na 12Mg 13
4、Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar(1)电子排布 电子层数相同，最外层电子数依次增加(2)原子半径 原子半径依次减小 (3)主要化合价 1 2 3 44 53 62 71 (4)金属性、非金属性 金属性减弱，非金属性增加 (5)单质与水或酸置换难易 冷水剧烈 热水与 酸快 与酸反 应慢 (6)氢化物的化学式 SiH4 PH3 H2S HCl (7)与 H2 化合的难易 由难到易 (8)氢化物的稳定性 稳定性增强 (9)最高价氧化物的化学式 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7 (10)化学式 NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 H2SiO3
5、 H3PO4 H2SO4 HClO4 (11)酸碱性 强碱 中强碱 两性氢氧化物 弱酸 中强酸 强酸 很强的酸 最高价氧化物对应水化物 (12)变化规律 碱性减弱，酸性增强 第A 族碱金属元素：Li、Na、K、Rb、Cs、Fr（Fr 是金属性最强元素，位于周期表左下方）第A 族卤族元素：F、Cl、Br、I、At（F 是非金属性最强元素，位于周期表右上方）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）相互置换反应（强制弱），如：FeCuSO 4FeSO 4Cu。（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
6、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），如：2NaBrCl 22NaClBr 2。（）同周期比较：金属性：Na MgAl与酸或水反应：从易难碱性：NaOHMg(OH) 2Al(OH) 3非金属性：SiP SCl单质与氢气反应：从难易氢化物稳定性：SiH 4PH 3H 2SHCl酸性(含氧酸 )：H 2SiO3H 3PO4H 2SO4HClO 4（）同主族比较：金属性：LiNaKRbCs（碱金属元素）与酸或水反应：从难易碱性：LiOH NaOHKOHRbOH CsOH非金属性：F ClBrI（卤族元素）单质与氢气反应：从易难氢化物稳定：HFHCl HBrHI第 3 页金属
7、性：LiNaKRbCs还原性(失电子能力) ：LiNa KRbCs氧化性(得电子能力) ：Li Na K Rb Cs 非金属性：F ClBrI氧化性：F 2 Cl2Br 2I 2还原性：F Cl Br I 酸性(无氧酸 )：HFHClHBrHI比较粒子(包括原子、离子)半径的方法：（1）先比较电子层数，电子层数多的半径大。（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。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
8、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：NH 4Cl、NH 4NO3 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）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。（只有共价键一定没有离子键）极性共价键（简称极性键）：由不同种原子形成，A B 型，如，HCl。共价键非极性共价键（简称非极性键）：由同种原子形成，A A 型，如，ClCl 。2电子式：用电子式表示离子键形成的物质的结构与表示共价键形成的物质的结构的不同点：（1
9、）电荷：用电子式表示离子键形成的物质的结构需标出阳离子和阴离子的电荷；而表示共价键形成的物质的结构不能标电荷。（2） （方括号）：离子键形成的物质中的阴离子需用方括号括起来，而共价键形成的物质中不能用方括号。3分子间作用力定义把分子聚集在一起的作用力。由分子构成的物质，分子间作用力是影响物质的熔沸点和 溶解性 的重要因素之一。4水具有特殊的物理性质是由于水分子中存在一种被称为 氢键 的分子间作用力。水分子间的 氢键 ，是一个水分子中的氢原子与另一个水分子中的氧原子间所形成的分子间作用力，这种作用力使得水分子间作用力增加，因此水具有较高的 熔沸点 。其他一些能形成氢键的分子有 HF H2O NH
10、3 。第二章 化学反应与能量第一节 化学能与热能1在任何的化学反应中总伴有能量的变化。原因：当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量，而形成生成物中的化学键要放出能量。化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。第 4 页一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，取决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：所有的燃烧与缓慢氧化。酸碱中和反应。金属与酸反应制取氢气。大多数化合反应（特殊：CCO 2 2CO 是吸热反应） 。常见的吸
11、热反应：以 C、H 2、CO 为还原剂的氧化还原反应如：铵盐和碱的反应如 Ba(OH)28H2ONH 4ClBaCl 22NH 310H 2O大多数分解反应如 KClO3、KMnO 4、CaCO 3 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
12、，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 CO 2CO 2 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) 28H2O 与 NH4Cl 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：将化学能转化为电能的装置叫做原电池 （2）组成条件：两个活泼性不同的电极 电解质溶液 电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路
13、某一电极与电解质溶液发生氧化还原反应原电池的工作原理：通过氧化还原反应（有电子的转移）把化学能转变为电能。（3）电子流向：外电路： 负 极 导线 正 极内电路：盐桥中 阴 离子移向负极的电解质溶液，盐桥中 阳 离子移向正极的电解质溶液。电流方向：正极导线负极（4）电极反应：以锌铜原电池为例：负极：氧化反应： Zn2eZn 2 （较活泼金属）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， 第 5 页负极质量减少。正极：还原反应： 2H 2eH 2（较不活泼金属） 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，正
14、极的现象：一般有气体放出或正极质量增加。总反应式： Zn+2H+=Zn2+H2（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（K、Ca、Na 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（MnO 2）等作正极。根据电流方向或电子流向：（外电路）的电流由正极流向负极；电子则由负极经外电路流向原电池的正极。根据内电路离子的迁移方向：阳离子流向原电池正极，阴离子流向原电池负极。根据原电池中的反应类型：负极：失电子，发生氧化反应，现象通常是电极本身消耗，质量减小。正极：得电子，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
15、书写方法：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：a.写出总反应方程式。b.把总反应根据电子得失情况，分成氧化反应、还原反应。c.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。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：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。设计原电池。金属的腐蚀。3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
16、。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 H2、CH 4 燃料电池，其电解质溶液常为碱性试剂（KOH 等） 。第三节 化学反应的速率和限度1化学反应的速率（1）概念：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量（均取正值）来表示。计算公式：v(B) ()cBt()nVt单位：mol/(Ls)或 mol/(Lmin)第 6 页B 为溶液或气体，若 B 为固体或纯液体不计算速率。以上所表示的是平均速率，而不是瞬时速率。重要规律：速率比方程式系数比变化量比方程式系数比（2）影响化学反应速率的因素
17、：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：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言）压强：增大压强，增大速率（适用于有气体参加的反应）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（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
18、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 v 正 v 逆0。定：达到平衡状态时，各组
19、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）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：xAy B zC，xyz）第三章 有机化合物绝大多数含碳的化合物称为有机化合物，简称有机物。像 CO、CO 2、碳酸、碳酸盐等少数化合物，由于它们的组成和性质跟无机化合物相似，因而一向把它们作
20、为无机化合物。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。第 7 页2烃的分类：饱和烃烷烃（如：甲烷）脂肪烃(链状)烃 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(CH 4) 乙烯(C 2H4) 苯(C 6H6)结构简式 CH4 CH2CH 2 或(官能团)结构特点C C 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
21、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 主 要 化 学 性 质烷烃：甲烷氧化反应（燃烧）CH4+2O2 CO2+2H2O（淡蓝色火焰，无黑烟）取代反应 （注意光是反应发生的主要原因，产物有 5 种）CH4+Cl2 CH 3Cl+HCl CH3Cl +Cl2 CH 2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2 CHCl 3+HCl CHCl3+Cl2 CCl 4+HCl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。高温分解烯烃：
22、乙烯氧化反应 （）燃烧C2H4+3O2 2CO2+2H2O（火焰明亮，有黑烟）（）被酸性 KMnO4 溶液氧化，能使酸性 KMnO4 溶液褪色（本身氧化成 CO2） 。加成反应 CH2CH 2Br 2 CH 2BrCH 2Br（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 H2、Cl 2、HCl、H 2O 等发生加成反应CH2CH 2H 2 CH3CH3CH2CH 2HCl CH3CH2Cl（氯乙烷）CH2CH 2H 2O CH3CH2OH（制乙醇）加聚反应 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。（）加聚反应 n
23、CH2CH 2 CH 2CH 2n（聚乙烯）苯氧化反应（燃烧）2C6H615O 2 12CO26H 2O（火焰明亮，有浓烟）取代反应苯环上的氢原子被溴原子、硝基取代。Br 2 HBr 催化剂高温高压点燃点燃催化剂催化剂催化剂点燃FeBr3 Br第 8 页HNO 3 + H2O加成反应 苯不能使酸性 KMnO4 溶液、3H 2 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
24、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5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” ， “异” ， “新”：正丁烷，异丁烷；正戊烷，异戊烷，新戊烷。6比较同类烃的沸点（1）一看：碳原子数多沸点高。（2）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、食品中的有机化合物1乙醇和乙酸的性质比较有机物 主 要 化 学 性 质乙醇与 Na 的反应2C
25、H3CH2OH+2Na 2CH 3CH2ONa + H2乙醇与 Na 的反应（与水比较）：a.相同点：都生成氢气，反应都放热b.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。氧化反应a.燃烧：CH 3CH2OH + 3O2 2CO2 + 3H2Ob.在铜或银催化条件下：可以被 O2 氧化成乙醛（ CH3CHO）2CH3CH2OH + O2 2CH3CHO + 2H2Oc.乙醇被酸性 KMnO4 溶液或酸性重铬酸钾（K 2Cr2O7）溶液直接氧化成乙酸。浓硫酸NO2H2O点燃Cu 或 Ag催化剂第 9 页乙酸具有酸的通性：CH 3C
26、OOH CH3COO H使紫色石蕊试液变红；与活泼金属，碱，弱酸盐反应，如 CaCO3、Na 2CO3 等酸性比较：CH 3COOH H2CO3CH3COOHCaCO 32(CH 3COO)2CaCO 2H 2O（强制弱）酯化反应CH3COOHC 2H5OH CH3COOC2H5H 2O酸脱羟基醇脱氢三、基本营养物质种类 元素 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
27、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油 C、H、O 植物油 不饱和高级脂 肪酸甘油酯含有 CC 键，能发生加成反应，能发生水解反应油脂脂 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、ON、 S、P 等酶、肌肉、毛发等氨基酸连接成的高分子 能发生水解反应主 要 化 学 性 质葡萄糖结构简式：CH 2OHCHOHCHOHCHOHCHOHCHO或 CH2OH(CHOH)4CHO（含有羟基和醛基）醛基：使新制的 Cu(OH)2 产生砖红色沉淀测定糖尿病患者病情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
28、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）灼烧蛋白质有烧焦羽毛的味道（鉴别蛋白质）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。浓硫酸第 10 页第四章 化学与自然资源的开发利用第一节 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：
29、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（如：K 、Ca 、Na、Mg 、Al） 。如：2NaCl（熔融） 2NaCl 2 MgCl2（熔融） MgCl 22Al2O3（熔融） 4Al3O 2（2）热还原法：适用于较活泼金属（如：Zn、Fe 、Sn、Pb、Cu） 。常
30、用的还原剂：焦炭、CO、H 2 等。如：Fe 2O33CO 2Fe3CO 2 WO33H 2 W3H 2OZnO C ZnCO一些活泼的金属也可作还原剂，如 Al：Fe2O32Al 2FeAl 2O3（铝热反应） Cr2O32Al 2CrAl 2O3（铝热反应）（3）热分解法：适用于一些不活泼的金属（如 Hg、Ag ） 。2HgO 2HgO 2 2Ag2O 4AgO 2金属的活动性顺序 K、 Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb、(H) 、Cu Hg、Ag Pt、 Au金属原子失电子能力 强 弱金属离子得电子能力 弱 强主要冶炼方法 电解法 热还原法 热分解法 富集法还原剂或特殊措施
31、强大电流提供电子H2、CO、C、Al 等加热 加热物理方法或化学方法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）回收金属的实例：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Cl、 Na、K、Mg、Ca、S、C、F 、B、Br、Sr 等 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，蒸馏电 解 电 解 电 解 高 温 高 温 高 温 高 温 高 温
