1、中學化學總复習設計化學科組：戴珮瑩、勞遠英、楊國權 澳門勞工子弟學校中學部中學化學課程之設置是要通過學習化學基礎知識，培養和發展學生各方面能力，用正確態度和觀點認識自然，以正確的觀點處理人和環境的關係。同時，正如澳門政府第法令第二條（課程計劃）所指出的“該計劃要從繼續升學的角度而設計 。 ”因此本文除全面复習化學,使之參與構成中學文化水平之外, 還考慮到升學之需要然，本澳多元化的教育，學生升讀大學途徑各異，一文難以囊括，故本文僅適用升讀國內大學的參考之用。使用的基礎教材是人民教育出版社出版的高級中學課本化學必修本（一） ， （二）及選修本（三） 。本文將對中學化學總复習中的四個問題進行探討：一
2、. 用化學基本概念, 基礎理論總結元素知識; 二. 歸納化學反應中幾種沉淀和溶液的顏色; 三. 化學計算復習方法之一例; 四. 升學考試的訓練.一用化學基本概念, 基礎理論總結元素知識，用元素的具體知識印證化學基本理論, 使在中學化學的范圍內知識融會貫通查看中學化學各冊課本的目錄, 可見課程對元素知識, 理論知識的章節安排是穿插進行編排的, 有些理論是反複出現, 螺旋式上升逐漸加深的當高三學完中學化學課程再進行總復習時, 則有條件重新整理知識體系. 在復習元素知識時, 也有條件從結構出發, 帶動元素知識的復習. 同時, 可以儘可能把知識“伸開腰”, 即能講的儘量講, 將有關的理論與元素知識聯繫
3、展開試以鹵族元素知識的復習做為一例：鹵族元素位於元素周期表中，除稀有氣體外的最右邊，它包括氟氯溴碘哎五種元素. 中學只討論氟至碘它們的單質在周期表各主族元素中狀態最為齊全，包括通常狀況為氣態的氟，氯; 易揮發的液態溴及能升華的碘. 而且它們獨與海洋有密切關聯.元素符號原子序數(核電荷數)周期數(電子層數) 原子結構示意圖最外層電子構型原子半徑10 元素電負性離子半徑10 2S22P5 0.71 4.0 1.33Cl 3S23P5 0.99 3.0 1.81Br 4S24P5 1.14 2.8 1.96 5S25P5 1.33 2.5 2.20注：元素的電負性是分子中原子對成鍵電子吸引能力相對大
4、小的一種量度，氟的電負性 4.0 為最大. 1.當我們引導學生認真閱讀上表的內容時, 唯一共同的就是 P 電子亞層都有 5 個電子,共性寓于特性之中, 即它們雖然 P 亞層都有 5 個電子, 但這亞層上的 5 個電子卻處在不同的電子層上, 無疑這就顯示出鹵族元素的四種原子都有得到一個電子而達到穩定結構的強烈傾向, 但元素的非金屬性隨核電荷的遞增逐漸減弱. 這條規律與表內顯示的原子半徑,電負性,離子半徑是一脈相承的. 以這樣的理解來看鹵素由氟到碘的四種單質與以氫氣為代表的還原劑反應時, 反應的活化能逐漸增高, 反應后釋放的能量逐漸降低：反應條件(能量逐漸增高) 反應后釋放的能量逐漸降低冷暗F2
5、H2 = 2 HF 爆炸光照Cl2 H2 = 2 HCl H2 在 Cl2 中燃燒有蒼白色火燄加熱Br2 H2 = 2 HBr持續加熱 I2 H2 = 2 H 同時分解由以上反應可知,鹵化氫的穩定性依次為：HFHClHBrHI，這也為它們分子的鍵能所証實, F H 565KJ/mol ; ClH 428 KJ/mol ; BrH362 KJ/mol ; IH 295 KJ/mol .既然了解到 F2 與 H2 成鍵需要的能量最低, 分子內鍵能也最高, 也就不難理解氫氟酸的電離度僅為 8%屬弱電解質, 而氫碘酸, 氫溴酸, 氫氯酸均屬強電解質. 因此, 切不可將氫碘酸當弱酸看待.氫元素位於元素周
6、期表第一主族，氫原子核外只有一個電子，它和鹵素原子共價結合第一主族元素原子的最外層都只有一個電子，由鋰開始的鹼金屬元素容易失去電子表現出強的金屬性，且由鋰到銫隨核電荷遞增金屬性增強例如鈉在氯氣中燃燒時，鈉原子將最外層的一個電子完全轉移到氯原子的軌道上，以離子鍵形成氯化鈉晶體另外, 氯原子還能從銅原子的 4S 及 3d 軌道上獲得電子而形成穩定的高價 CuCl2晶體. 見必修本( 一) P2P3. 到此, 可以一氣呵成, 順便將鐵與鹵素反應的問題提出來. 鐵原子的外圍電子構型為 3d64S2 ,根據“洪特規則 ”, 當電子的排佈為全充滿, 半充滿或全空時, 原子比較穩定. 當鐵跟氯氣反應時, 氯
7、原子可使鐵原子失去 3 個電子而形成3d5 半充滿結構的穩定的鐵離子. 反應的方程式為: 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 ,同樣 2Fe + 3Br2 = 2FeBr3 , 而 Fe 跟 I2 反應則生成 FeI2. 以上諸例証實了鹵素原子從 F 到 I 得電子的能力逐漸減弱. 但它們的原子一旦獲得電子形成陰離子 X 后, 由於電子層數依次增多, 核對最外層電子的吸引力相對減弱, 故離子失電子的能力依次增強.鹵素離子的還原性 F Cl Br I .鹵素原子的氧化性 F Cl Br I 兩列對照不難看出其得失電子的關係,即必修本(一)P27 所列的置換關係: Cl2 + 2Br =2 C
8、l + Br2 ,Cl2 + 2 I = 2 Cl + I2Br2 + 2 I = 2Br + I2 (見實驗圖片). 2.以上沒有談到 Cl 被氧化的問題. 由元素周期表右上三角區的 F,O,Cl 的電負性為4.03.53.0, 無疑氧得電子的能力強于氯, 因此, Cl 可以把電子轉移給氧: 4HCl (g) + O2 (g) = 2Cl2 + 2H2O (用 CuCl2 作催化劑) 此反應實用意義不大, 故用MnO2 氧化濃鹽酸法在實驗室制取 Cl24HCl + MnO2 = MnCl2 + Cl2 + 2H 2O按鹵素離子的還原性 F Cl Br I 來看鹵化氫的實驗室制法：正如必修本(
9、一)P11 所指:用難揮發性的濃硫酸與相對應的鹽制取揮發性氣體NaCl (固) + H2SO4(濃) = NaHSO4 + HCl NaCl (固) + NaHSO4 = Na2SO4 + HCl 兩式合併得 :2NaCl (固) + H2SO4(濃) = Na2SO4 + 2 HCl同理, 可考慮用濃硫酸跟氟化鈣在鉛皿中制取可腐蝕玻璃的 HF 氣體 ： CaF2 (固) + H2SO4(濃) = CaSO4 + 2 HF再看看鹵離子的還原性順序, 我們能否同樣用濃硫酸跟 NaBr 或 NaI 共熱來制 HBr 或HI 氣體呢? 答案是否定的, 因為 Br 和 I 的還原性較強，跟強氧化性的濃
10、硫酸共熱, 不能如愿得到 HBr 或 HI, 而是: 2HBr + H2SO4(濃) = SO2+ Br 2+2H 2O, HI 更甚.在元素周期表中可見, 與硫同周期的磷元素的非金屬性較硫弱, 教材中稱 H3PO4 為中強酸, 可用來代替硫酸: NaBr (固) + H3PO4(濃)= NaH2PO4 + HBr NaI 亦同. 氯元素的電負性為 3.0, 僅次於氟,氧, 表現出較強的非金屬性. 氯原子易得一個電子形成負一價的陰離子.只在個別情況下呈正一價, 這就表現在 Cl2 的自我氧化還原反應中.如必修本(一)P6P8: (1) 氯水: Cl2 + H2O = HCl + HClO(2)
11、 在實驗室制 Cl2 用 NaOH 吸收多余的 Cl2,防污染: Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O(3) 工業制取漂白粉 : 2Cl2 + 2Ca(OH)2 = CaCl2 + Ca(ClO)2+ 2H2O對以上三個反應的理解如下: eA. 這一組氧化還原反應皆屬歧化反應, Cl 2 在冷水中可發生(1) 的反應, 即 Cl-Cl(2)(3)的反應同理; +1 價的氯很不穩定 2HClO = 2HCl + O2 B. 由漂白粉在空氣中易失效看, HClO 酸性比碳酸為弱.Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = 2HClO +CaCO3C. 是否考慮過(2)
12、(3)兩個反應為何有水生成? 可否理解為由反應(1)生成的兩種酸跟鹼發生中和反應而生成兩種鹽和水Cl2 + H2O = HCl + HClOHCl + NaOH = NaCl + H2OHClO + NaOH = NaClO + H2O以上三式相加得: Cl 2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O反應的離子方程式為: Cl 2 + 2OH = Cl + ClO + H2O(可讓同學們自己寫) 3.二 實驗 化學現象的歸納，體現化學課的生動 複習中學的化學實驗是高三總複習的四個主要內容之一. 一般包括常用化學儀器的使用; 一些實驗的基本操作; 常見氣體和重點物質的實驗室制法
13、及檢驗; 陰,陽離子的鑒定及物質的分離，提純等。這些內容已在一般複習書籍中常有詳載。許多學生感覺困難的是: 多種物質的溶液及沉澱的顏色容易混淆 , 為此, 本文僅就中學范圍所學相關內容加以整理, 歸納比較如下:(一) 白色沉澱問題: (實驗現象參見光碟)1. 中學化學中遇到的白色沉澱最多,其中某些白色澄澱的產生與“消失” ，適量則有沉澱，過量則沉澱“消失”者有如: Al(OH) 3 和 CaCO3, MgCO3 等的生成和消失.(A) 將 AlCl 溶液滴入 NaOH 溶液中, 可見少量 Al(OH)3 絮狀沉澱生成, 但此沉澱在過量的 NaOH 環境中則會消失. 發生的反應如下:AlCl3
14、+ 3NaOH = Al(OH)3 + 3NaCl (1)Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O (2)(1)+(2)得: AlCl 3 + 4NaOH = NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O 故實驗室制取 Al(OH)3 宜用可溶性鋁鹽跟氨水反應來制得.Zn(OH)2 同樣具有兩性 : ZnCl2 + 2NaOH = Zn(OH)2 + 2NaClZn(OH)2 + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2H2O合併後得: Zn(OH) 2 + 4NaOH = Na2ZnO2 + 2NaCl + 2H2O(B) 再如將 CO2 通入石灰水中, 即有白色 CaCO3
15、 沉澱生成 .如繼續通入 CO2至過量, 則 CaCO3 沉澱逐漸消失:CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2( MgCO3 Mg(HCO3)2 亦同 )(C) 另有一種白色沉澱-原硅酸(膠狀), 或硅酸(粉狀 ) , 既溶於鹼又溶於氫氟酸. 其生成可用硅酸鈉與酸反應: Na2SiO3 + 2HCl = 2 NaCl + H2SiO3 或Na2SiO3 + CO2 + H2O = H2SiO3 + Na2CO3硅酸溶於鹼或氫氟酸的反應如下:H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2OH2SiO3 + 2NH3。 2O = (NH4)2SiO3 + 2H2O
16、H2SiO3 + 6HF = H2SiF6 + 3H2O SiF 4 + 2HF 2. 部分白色沉澱遇酸的三種情況:(A) 沉澱不溶解: AgCl,Ag 2SO4 和 BaSO4 都是不溶於酸的白色沉澱(B) 沉澱溶解, 有氣體生成: 碳酸鹽( CaCO 3, MgCO3 等) 溶於稀酸有 CO2 氣體生成; 硫化鋅溶於鹽酸有硫化氫氣體生成; 亞硫酸鋇(鈣)等沉澱溶於強酸有SO2 氣體生成.(C) 沉澱溶解, 無氣體生成: Mg(OH) 2, Al(OH)3 等沉澱與酸反應 , 沉澱溶解, 4.無氣體生成.(二) 幾種黃色沉澱: 在學習鹵素時, 已知 AgBr 和 AgI 均為不溶於水又不溶於
17、酸的黃色沉澱,唯AgBr 的黃色很淡.另外兩種是 Ag3PO4 和 Ag2SiO3 , Ag3PO4 沉澱既溶於稀硝酸又溶於氨水; Ag 2SiO3 可與硝酸反應析出白色 H2SiO3 凝膠. Ag3PO4 + 6NH3。H 2O = Ag(NH3)23PO4 + 6 H2OAg3PO4 + 2HNO3 = AgH2PO4 + 2AgNO3(三) 關於藍色溶液和藍色沉澱: ( 參見光碟 )化學反應中藍色溶液和藍色沉澱的問題可用以下實驗為例, 讓學生見一見實際的情況:* 目的: (1)加深理解官能團決定著有機化合物的特性(2)加深理解同一試劑在不同條件下, 對不同有機物發生的不同反應特徵, 從而
18、用來鑒別有機物.* 題目: 試用新制的氫氧化銅鑒別乙醇與丙三醇 ; 乙二醇與葡萄糖; 甲酸與乙酸; 乙酸與乙醛.* 試劑的制取及復習它的性質: (1)制取氫氧化銅: 取 10%的氫氧化鈉溶液適量 , 滴加 2%的硫酸銅至有較多深藍色沉澱生成, 搖盪後即成氫氧化銅濁液. (2)主要化學性質:a. 氫氧化銅受熱分解為黑色的氧化銅和水-樣品(1)b. 氫氧化銅與乙醛共熱有紅色氧化亞銅出現-樣品(2)c. 氫氧化銅分別與鹽酸,硫酸,硝酸,醋酸反應, 藍色沉澱溶解-樣品(3)(4)(5)(6)d. 氫氧化銅與丙三醇反應沉澱溶解,溶液呈絳藍色-樣品(7)用新制氫氧化銅鑒別上述四組有機物, 對比總結如下表現
19、象試劑 物質常溫 加熱對現象的解釋乙醇 無明顯變化 出現黑色沉澱( CuO )黑色沉澱(CuO)是 Cu(OH)2 分解生成丙三醇 溶液呈絳藍色 - 多元醇與 Cu(OH)2 反應生成多元醇銅葡萄糖 溶液呈絳藍色 出現紅色沉澱( Cu2O)葡萄糖是多羥基醛,具有多元醇及醛兩種官能團的特性乙醛 無明顯變化 出現紅色沉澱( Cu2O)Cu(OH)2 被醛基還原為 Cu2O乙酸等 沉澱溶解 - Cu(OH)2 跟酸反應生成可溶性銅鹽新制氫氧化銅甲酸 沉澱溶解 理論上出現紅色沉澱,但頗難產生.其醛基可用銀鏡反應証明 甲酸分子中既有羧基又有醛基OHCOH5.附件：關於確定有機化合物的分子式一、表示有機化
20、合物的化學式可用分子式來表示在高中化學的有機化學學習中，常見有“求它的分子式”的習題，而且這種求有有機物的分子式的題目常常並不是求出分子式就完結的習題，而是作為一個起點，即求出這個有機化合物的分子式後，接著在給定條件下進一步寫出它的同分異構體，或者提出其它的問題，因此確定有機化合物的分子式的練習十分重要。二、確定分子式可以從深入地瞭解分子式含義開始分子式（Molecular Formula）用化學符號表示物質分子組成的化學式。它表明一個分子中所含各種元素的原子數目。如 C H4 是乙烯的分子式，它表示乙烯的分子式，它表示乙烯分子由 2 個碳原子和 4 個氫原子構成。C 12H22O11 是蔗糖
21、的分子式，它表示一個蔗糖分子由 12 個碳原子、22 個氫原子和 11 個氧原子構成。分子式是根據實驗式和分子量確定的。如乙烯的實驗式是 CH2，它的式量是 14，而分子量是 28，所以可知其分子式是 C2H4。分子式既已表明每個分子中各元素的原子數目，所以按已知的分子式、即可由原子量計算分子量。例如已知乙酸的分子式是 C2H4O2，其分子量即為122+14+162=60。嚴格地說，只有分子化合物（如 CO2、C 2H5OH）或分子單質（O 2、N 2）才有分子式。而離子化合物氯化物不論在固態、液態、氣態還是在溶液中都沒有 NaCl 分子存在，只有鈉離子和氯離子，所以 NaCl 是氯化鈉的化學
22、式而不是是分子式。三、確定分子式計算要確定物質的分子式，一般可先求分子量再依其元素含量之百分比，求出元素質量進而求得原子個數比，再得到該物質的實驗式、化學式。求得物質的分子量可以由1. 密度（克升）22.4 升2. 物質的相對密度物質的分子量3. 由已知質量推算4. 由化學反應推算i)根據元素在該化合物中的質量百分組成確定分子式（已如課本所學，見高一化學(一)P51 甲烷的分子式組成和結構）ii)根據元素在該物質中的質量比來確定分子式例題 1 某烴所含碳、氫兩種元素的質量比為 3：0.5，它對空氣的相對密度為 1.448，求它的分子式。解題參考1. 利用碳氫元素的質量比(12：1)求得碳氫的原
23、子個數，從而寫出此烴的最簡式(或稱實驗式)2. 再由該物質對空氣的相對密度求得該物質的分子量3. 利用實驗式量與分子量比得分子式解1.求最簡式： ： =0.25：0.5 即係 1：2125.0得最簡式：CH 2 式量為 12+2=142.求分子量：M=D (空氣) 29=1.44829=423.求分子式： =3 故分字式為 C3H614答：(略 )例題 2 某有機物含 C:60%、H:13.3%、o26.7% 。該有機物的蒸氣對氫氣的相對密度為 30，求它的分子式。解題參考通過它對 H2 的相對密度求得分子量，再由 1 摩爾該有機物中含 C、H、O 之物質之比，從而寫出其分子式解該有機物的分子
24、量為 302=601 摩爾該有機物含碳 =3 摩爾12%60含氫 =8 摩爾3.含氧 =8 摩爾267.0故該有機物的分子式為 C3H8O練習：1. 某氣體烴分子裏，氫原子個數比碳原子個數多一倍，該化合物對氫的相對密度為14，求它的分子式。2. 分解 5 克乙烷得到 1 克氫，4 克碳。1 升乙烷的質量是 1 升氫氣的質量的 15 倍。求証乙烷的分子式。3. 4.2 克某烴完全燃燒後，生成 0.3 摩爾 CO2 和 0.3 摩爾 H2O。該烴的蒸氣對氫氣的相對密度為 21，這種烴分子式是甚麼？4.燃燒某種烴 1.68 克時，生成 5.28 克的二氧化碳和 2.16 克水。該烴的蒸汽對氮氣的相對
25、密度為 3，試求它的分子式。iii)根據反應物與生成物的質量或體積確定分子式原理：如果知道了生成物的質量，可以推算出反應物中所含元素的質量。因此就夠確定原子個數及分子式。例題 3 燃燒 5.6 升某氣體制得 16.8 升 CO2 和 13.5 克水，該氣體 1 升在標準狀況下質量為 1.875 克，求該氣體的分子式。解題參考一摩爾(22.4 升、44 克) 二氧化碳中含碳 12 克，故可由二氧化碳的量求得碳元素的質量。進而求得它的原子個數，同理由水求得氫原子個數。故步驟為：求元素質量 原子個數 實驗式 分子式解1. 5.6 升該氣體質量為 5.61.875=10.5(克)其中碳的質量為 ： =
26、 =9(克)X8.1642X其中氫的質量為 ： =1.5(克)Y5.3Y+ =9+1.5=10.5 驗算該氣體只有碳氫兩種元素X故其最簡式為 C：H= ： =0.75：1.5=1：2 CH2 式最為 14129.2. 由分子式量求分子式：分子量子(M)1.87522.4=423. 求式量與分子量之比(n)= 34得分子式(CH 2)n=(CH2)3=C3H6答：(略 )練習：1. 在標準狀況下，某氣態烴 2.8 升充分燃燒後，恢復到原來狀況生成 8.4 升 CO2 和 9克水，求此烴的分子式。2. 燃燒 1.5 克物質生成 1.12 升(標況)和 0.9 克水。該物質的蒸氣對空氣密度為 1.0
27、4(標況) ，求它的分子式。3. 某有機物在氣態時對氫氣的相對密度為 30，充分燃燒 3 克該有機物可得 CO2 3.36升( 標況 )和 3.6 克水，該有機物不能跟金屬鈉反應，求此有機物的分子式。iv)通過化學方程式計算利用通式求分子式。例題 4 某飽和一元醇 4.6 克與足量鈉反應放出 1120 毫升 H2(標況)，求該醇的分子式。設分子式為 ROH 寫出有關化學方程式 利用化學方程式求出 ROH的摩爾質量從而得出分子量(M) 利用通式求原子個數寫出分子式。解設此一元醇的通式為 ROH，分子量為 M，其反應的化學方程式為2ROH + 2Na 2RONa + H2 6.42M1.422.4
28、4.6=2 1.12已知醇的通式為 CnH2n+1OH (12+8)n+18=分子量 =46 n=2 (CnH2n+1 為 R)將 n=2 代入通式得 C2H5OH答：(略 )練習：把 0.9 克醛與氧化銀的氨溶液反應，可還原出 2.7 克銀，求該醛的分子式。提示：根據醛與氧化銀氨溶液反應的化學方程式可得關係如下：RCHO2Agv)利用有機物燃燒消耗氧氣的量求分子式例題 5 燃燒 0.1 摩爾某種有機物消耗了 0.2 摩爾 O2，生成了 4.48 升(標況)CO 2 和 3.6克水。求此有機物的分子式。解設該有機物分子式量為 CxHyOz，且 CO2 的物質的量為 4.48 升/22.4 升/摩=0.2 摩，水的物質的量為 3.6 克/18 克/摩=0.2 摩CxHyOz+ ( + ) O2 CO2 + H2OX4ZYXY讀此化學方程：1 摩爾 CxHyOz 燃燒消耗( + )摩爾氧氣，生成了 摩爾 CO2 和4ZX摩爾 H2OY題設：0.1 摩 CxHyOz 燃燒，消耗 0.2 摩爾 O2，生成了 0.2 摩爾 CO2 和 0.2 摩爾 H2O 因此從以上得CxHyOz+ ( + ) O2 CO2 + H2OX4ZYXY1 + 0.1 0.2 0.2 0.22.02.041.YXZYX解之得 = 2 = 4 =2
