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文檔簡介
高中化學必修知識點詳盡歸納化學作為一門研究物質的組成、結構、性質及其變化規(guī)律的自然科學,其魅力在于探索微觀世界的奧秘與宏觀現(xiàn)象的聯(lián)系。高中化學必修內容是構建化學學科素養(yǎng)的基石,涵蓋了從基本概念到重要元素化合物,再到化學反應原理初步的核心知識。本文旨在對高中化學必修階段的關鍵知識點進行系統(tǒng)梳理與歸納,助力同學們構建清晰的知識網(wǎng)絡,為后續(xù)學習奠定堅實基礎。一、物質的組成、分類與化學用語(一)物質的組成與基本概念世界是由物質構成的,物質由元素組成。元素是具有相同核電荷數(shù)(即質子數(shù))的一類原子的總稱,是組成物質的基本單元。原子是化學變化中的最小微粒,分子是保持物質化學性質的最小微粒(對于由分子構成的物質而言)。離子則是原子或原子團得失電子后形成的帶電微粒。物質的組成可以從宏觀和微觀兩個層面理解。宏觀上,物質由元素組成,例如水由氫元素和氧元素組成;微觀上,物質由分子、原子或離子構成,例如水由水分子構成,鐵由鐵原子構成,氯化鈉由鈉離子和氯離子構成。(二)物質的分類為了更好地研究物質的性質和變化,我們需要對物質進行分類。常見的分類方法有:1.按組成成分是否單一:可分為純凈物和混合物。純凈物由一種物質組成,具有固定的組成和性質;混合物由多種物質組成,沒有固定的組成,各成分保持其原有性質。2.純凈物按元素組成種類:可分為單質和化合物。單質是由同種元素組成的純凈物,化合物是由不同種元素組成的純凈物。單質又可分為金屬單質、非金屬單質和稀有氣體。3.化合物按組成和性質:可進一步分為氧化物、酸、堿、鹽等。氧化物是由兩種元素組成,其中一種是氧元素的化合物(注意:H?O?、Na?O?等也屬于氧化物)。酸是在水溶液中電離出的陽離子全部是氫離子的化合物;堿是在水溶液中電離出的陰離子全部是氫氧根離子的化合物;鹽是由金屬陽離子(或銨根離子)和酸根陰離子構成的化合物。(三)化學用語化學用語是化學學科獨特的語言,是學習化學的重要工具。1.元素符號:用元素的拉丁名稱的第一個大寫字母或附加一個小寫字母來表示。不僅表示一種元素,還可表示這種元素的一個原子。2.化學式:用元素符號和數(shù)字的組合表示物質組成的式子?;瘜W式不僅表示一種物質,還能反映物質的組成元素及原子個數(shù)比(對于由分子構成的物質,化學式也叫分子式,表示一個分子及其構成)。3.化學方程式:用化學式表示化學反應的式子。它能表明反應物、生成物和反應條件,同時通過配平體現(xiàn)出化學反應中各物質的物質的量關系。書寫化學方程式需遵循質量守恒定律。4.離子符號:在元素符號或原子團右上角標明所帶電荷數(shù)及電性的符號。5.原子結構示意圖:表示原子的核電荷數(shù)和核外電子分層排布情況的圖示。二、化學計量在實驗中的應用(一)物質的量及其單位“物質的量”是國際單位制中七個基本物理量之一,符號為n,它表示含有一定數(shù)目粒子的集合體。其單位是摩爾(mol),簡稱摩。1mol任何粒子的粒子數(shù)與0.012kg碳-12中所含的碳原子數(shù)相同,約為6.02×1023,這個數(shù)稱為阿伏加德羅常數(shù),符號為N?。物質的量(n)、阿伏加德羅常數(shù)(N?)與粒子數(shù)(N)之間的關系為:n=N/N?。(二)摩爾質量單位物質的量的物質所具有的質量叫做摩爾質量,符號為M,單位是g/mol(或g·mol?1)。摩爾質量在數(shù)值上等于該粒子的相對原子質量或相對分子質量。物質的量(n)、質量(m)與摩爾質量(M)之間的關系為:n=m/M。(三)氣體摩爾體積單位物質的量的氣體所占的體積叫做氣體摩爾體積,符號為V?,單位是L/mol(或L·mol?1)。在標準狀況(0℃,101kPa)下,任何氣體的摩爾體積約為22.4L/mol。物質的量(n)、氣體體積(V)與氣體摩爾體積(V?)之間的關系為:n=V/V?(標準狀況下V?=22.4L/mol)。(四)物質的量濃度以單位體積溶液里所含溶質B的物質的量來表示溶液組成的物理量,叫做溶質B的物質的量濃度,符號為c?,單位是mol/L(或mol·L?1)。物質的量濃度(c?)、溶質的物質的量(n?)與溶液體積(V)之間的關系為:c?=n?/V。一定物質的量濃度溶液的配制是重要的實驗操作,步驟包括計算、稱量(或量?。?、溶解(或稀釋)、轉移、洗滌、定容、搖勻等,需要用到容量瓶、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、托盤天平(或量筒)等儀器。三、物質的化學性質與化學反應(一)物質的分類與性質物質的性質分為物理性質和化學性質。物理性質是物質不需要發(fā)生化學變化就表現(xiàn)出來的性質,如顏色、狀態(tài)、氣味、熔點、沸點、硬度、密度、溶解性等。化學性質是物質在化學變化中表現(xiàn)出來的性質,如可燃性、氧化性、還原性、酸堿性、穩(wěn)定性等。根據(jù)物質在化學反應中表現(xiàn)出的性質,可以將其分為氧化劑、還原劑、酸、堿、鹽、氧化物等,并研究它們之間的典型反應。(二)離子反應電解質在水溶液中或熔融狀態(tài)下離解成自由移動的離子,這些離子之間發(fā)生的反應稱為離子反應。離子反應的實質是某些離子濃度的減小。1.電解質與非電解質:在水溶液中或熔融狀態(tài)下能夠導電的化合物叫做電解質;在上述情況下都不能導電的化合物叫做非電解質。酸、堿、鹽都是電解質。2.離子方程式:用實際參加反應的離子符號來表示反應的式子。書寫離子方程式時,應注意將易溶于水且易電離的物質拆寫成離子形式,難溶物、難電離物質(如弱酸、弱堿、水)、氣體、單質、氧化物等仍用化學式表示,并遵循質量守恒和電荷守恒。(三)氧化還原反應氧化還原反應是一類有電子轉移(得失或偏移)的化學反應。其特征是反應前后元素的化合價發(fā)生變化。1.基本概念:*氧化反應:物質失去電子(或化合價升高)的反應。*還原反應:物質得到電子(或化合價降低)的反應。*氧化劑:在反應中得到電子(或所含元素化合價降低)的物質,具有氧化性。*還原劑:在反應中失去電子(或所含元素化合價升高)的物質,具有還原性。*氧化產物:還原劑被氧化后生成的物質。*還原產物:氧化劑被還原后生成的物質。2.實質:電子轉移(電子得失或共用電子對偏移)。3.關系:在一個氧化還原反應中,氧化反應和還原反應同時發(fā)生,氧化劑和還原劑同時存在,電子得失總數(shù)相等。(四)化學反應的能量變化化學反應不僅有物質的變化,還伴隨著能量的變化?;瘜W反應中釋放或吸收的能量通常以熱能的形式表現(xiàn)出來,稱為反應熱。1.放熱反應與吸熱反應:放出熱量的化學反應稱為放熱反應(ΔH<0),吸收熱量的化學反應稱為吸熱反應(ΔH>0)。2.焓變:在恒壓條件下,化學反應的反應熱等于焓變,符號為ΔH,單位為kJ/mol。3.燃料的充分燃燒:燃料燃燒時需要充足的氧氣,以使燃料充分燃燒,提高能量利用率,減少污染物排放。四、物質結構元素周期律(一)原子結構1.原子的構成:原子由原子核和核外電子構成,原子核由質子和中子構成。質子帶正電,中子不帶電,電子帶負電。原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質子數(shù)=核外電子數(shù)。質量數(shù)(A)=質子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N)。2.核外電子排布:核外電子分層排布,遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則。常用電子層(K、L、M、N...)來表示核外電子的分層運動狀態(tài)。元素的化學性質主要取決于其最外層電子數(shù)。(二)元素周期表與元素周期律1.元素周期表的結構:元素周期表按原子序數(shù)遞增的順序排列,將電子層數(shù)相同的元素排成一個橫行(周期),將最外層電子數(shù)相同的元素按電子層數(shù)遞增的順序排成一個縱行(族)。周期表有7個周期(短周期、長周期、不完全周期)和16個族(7個主族、7個副族、1個第Ⅷ族、1個0族)。2.元素周期律:元素的性質隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律。主要體現(xiàn)在:*核外電子排布的周期性變化。*原子半徑的周期性變化(同周期從左到右逐漸減小,同主族從上到下逐漸增大)。*元素主要化合價的周期性變化(最高正價從+1到+7,負價從-4到-1)。*元素金屬性和非金屬性的周期性變化(同周期從左到右金屬性減弱,非金屬性增強;同主族從上到下金屬性增強,非金屬性減弱)。3.元素在周期表中的位置、結構與性質的關系:原子結構決定元素在周期表中的位置,元素在周期表中的位置反映了原子結構,并決定了元素的化學性質。(三)化學鍵相鄰原子之間強烈的相互作用稱為化學鍵?;瘜W鍵主要包括離子鍵和共價鍵。1.離子鍵:陰、陽離子之間通過靜電作用形成的化學鍵。通?;顫娊饘伲ㄈ绲冖馎、ⅡA族元素)與活潑非金屬(如第ⅥA、ⅦA族元素)之間易形成離子鍵,離子化合物中一定含有離子鍵。2.共價鍵:原子間通過共用電子對所形成的化學鍵。非金屬元素原子之間(或某些金屬與非金屬原子之間)通常形成共價鍵。共價鍵又可分為極性共價鍵和非極性共價鍵。只含有共價鍵的化合物稱為共價化合物。3.電子式:在元素符號周圍用“·”或“×”來表示原子最外層電子的式子。可用于表示原子、離子、離子化合物、共價化合物以及某些分子的形成過程。五、常見無機物及其性質(一)金屬及其化合物金屬元素在自然界中分布廣泛,其單質和化合物具有重要的用途。1.鈉及其化合物:鈉是活潑金屬,具有強還原性,能與水、氧氣等發(fā)生劇烈反應。氧化鈉(Na?O)和過氧化鈉(Na?O?)是鈉的重要氧化物,其中過氧化鈉與水、二氧化碳反應會放出氧氣。碳酸鈉(Na?CO?)和碳酸氫鈉(NaHCO?)是重要的鈉鹽,它們在性質(溶解性、熱穩(wěn)定性、與酸反應等)和用途上有所區(qū)別又有聯(lián)系。2.鋁及其化合物:鋁是地殼中含量最多的金屬元素,具有良好的延展性和導電性。鋁及其氧化物(Al?O?)、氫氧化物[Al(OH)?]均具有兩性,既能與酸反應,又能與強堿反應。3.鐵及其化合物:鐵是應用最廣泛的金屬。鐵具有可變價態(tài)(+2、+3),F(xiàn)e2?具有還原性,F(xiàn)e3?具有氧化性,F(xiàn)e3?能與KSCN溶液作用顯紅色,這是檢驗Fe3?的常用方法。鐵的氧化物有FeO、Fe?O?、Fe?O?,氫氧化物有Fe(OH)?(白色絮狀沉淀,易被氧化)和Fe(OH)?(紅褐色沉淀)。(二)非金屬及其化合物非金屬元素種類繁多,其單質和化合物性質各異。1.氯及其化合物:氯氣(Cl?)是黃綠色有刺激性氣味的有毒氣體,具有強氧化性,能與金屬、非金屬、水、堿等發(fā)生反應。氯水是氯氣的水溶液,含有Cl?、HClO、H?、Cl?、ClO?等微粒,具有漂白性(HClO的強氧化性)和酸性。次氯酸(HClO)不穩(wěn)定,見光易分解。氯化鈉是重要的鹽。2.硫及其化合物:硫(S)是淡黃色固體,單質硫既有氧化性又有還原性。二氧化硫(SO?)是酸性氧化物,具有漂白性(暫時性)、還原性。濃硫酸具有吸水性、脫水性和強氧化性。硫酸是重要的強酸。3.氮及其化合物:氮氣(N?)在常溫下性質穩(wěn)定,在一定條件下能與氫氣、氧氣等反應。一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO?)是氮的重要氧化物,NO?是造成光化學煙霧和酸雨的因素之一。氨氣(NH?)是堿性氣體,易溶于水,其水溶液呈堿性。銨鹽受熱易分解,與堿反應放出氨氣。硝酸是重要的強酸,具有強氧化性和不穩(wěn)定性。4.硅及其化合物:硅(Si)是良好的半導體材料。二氧化硅(SiO?)是酸性氧化物,硬度大,熔點高,是制造光導纖維的主要原料。硅酸(H?SiO?)是不溶于水的弱酸。硅酸鹽是構成地殼巖石的主要成分,常用氧化物的形式表示其組成。六、化學反應的速率與限度(一)化學反應速率化學反應速率是用來衡量化學反應進行快慢的物理量,通常用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示,單位為mol/(L·s)或mol/(L·min)。影響化學反應速率的因素包括內因(反應物的性質)和外因(溫度、濃度、壓強、催化劑等)。升高溫度、增大反應物濃度(氣體或溶液)、增大壓強(氣體反應)、使用正催化劑等,都能加快化學反應速率。(二)化學平衡在一定條件下的可逆反應中,當正反應速率等于逆反應速率,反應物和生成物的濃度不再發(fā)生變化時,體系達到化學平衡狀態(tài)?;瘜W平衡是一種動態(tài)平衡。1.可逆反應:在同一條件下,既能向正反應方向進行,同時又能向逆反應方向進行的反應。2.化學平衡狀態(tài)的特征:逆(可逆反應)、等(v正=v逆≠0)、動(動態(tài)平衡)、定(各物質濃度保持不變)、變(條件改變,平衡可能發(fā)生移動)。3.影響化學平衡的因素:濃度、溫度、壓強(對有氣體參加且反應前后氣體分子數(shù)改變的反應)。勒夏特列原理(平衡移動原理)指出:如果改變影響平衡的一個條件(如濃度、溫
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