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化学必修1

2026-03-30 19:30:02基础资料围观2次

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物质分类和转化-基础

纯净物:由一种单质或者化合物组成的物质

单质:由同种元素组成的纯净物

同素异形体:由同种元素组成的不同单质(\(\ce{O2,O3}\))(\(\ce{C,C60}\))，期间的转化属于化学变化，物理性质不同，化学性质相似

酸性氧化物:与碱反应生成盐和水的氧化物

碱性氧化物:与酸反应生成盐和水的氧化物

溶于水的酸性氧化物与水反应生成酸

溶于水的践行氧化物与水反应生成碱

难溶性碱加热分解为碱性氧化物和水

\[\ce{Cu(OH)2 ->[\Delta]CuO + H2O} \]

单质

稀有气体:\(\ce{He Ne Ar Kr Xe Rn Og}\)
金属
非金属

氧化物

成盐氧化物

酸性氧化物:\(\ce{CO2 SO2 SO3 SiO2 Mn2O7}\)
碱性氧化物:\(\ce{CuO MgO}\)
两性氧化物:\(\ce{Al2O3}\)

碱性氧化物一定是金属氧化物

不成盐氧化物

\(\ce{CO NO}\)

过氧化物

\(\ce{H2O2 Na2O2}\)

特殊氧化物

\(\ce{Fe3O4}\)

酸

强酸:\(\ce{H2SO3 HNO3 HCl HBr HI HClO4}\)
弱酸:其他的酸

\(\ce{CH3COOH}\)易挥发，\(\ce{H2SiO3}\)不可溶

碱

强碱(强碱的定义是在水溶液中完全电离成金属离子和氢氧根离子的碱):\(\ce{KOH NaOH Ca(OH)2 Ba(OH)2}\)

氨水电离不完全是弱碱

盐

正盐:酸碱恰好完全中和的产物

酸式盐:酸中的H部分被中和的盐

碱式盐:碱中的OH部分被中和的盐

复盐:由两种或两种以上的简单盐组成的化合物

混合物

汽油，盐酸

分散系和分类

把一种或几种物质以粒子形式分散到另一种或多种物质形成的混合物

分散系为容纳分散质的物质

分散质为被分散成粒子的物质

根据分散质粒子的直径大小:溶液(<1nm)，胶体(1~100nm)，浊液(>100nm)，如悬浊液(固体分散到液体)和乳浊液(液体分散到液体)

胶体

\(\ce{Fe(OH)3}\)胶体的制备:在沸水中逐滴加入5~6滴饱和\(\ce{FeCl3}\)溶液，继续煮沸，至液体成红褐色

\[\ce{FeCl3+3H_2O ->[\Delta] Fe(OH)3 (胶体) + 3HCl} \]

胶体根据分散剂状态的不同分为气溶胶，液溶胶，固溶胶

丁达尔效应：物理变化，胶体对于光线的散射，胶体能够穿过滤纸，浊液不能够穿过滤纸

应用有实验室区分溶液和胶体，放电影，日光入暗室，光线射入密林

胶体较为稳定，浊液不稳定

电解质

电解质:在水溶液或熔融状态下能导电的化合物

常见:酸碱盐水金属氧化物

非电解质:在水溶液或熔融状态下不能导电的化合物

电离:电解质溶于水/受热熔化/离解为自由移动离子的过程

条件:熔融或溶于水

强电解质:在水中完全电离的电解质，包括强酸，强碱和多数的盐(不管溶解度，难溶物溶于水的部分完全电离也是强电解质)

弱电解质:在水中部分电离的电解质

电解质溶液的导电能力和电离出的电荷浓度有关，和强弱电解质无关，如果电解质为微溶物，溶解的全部电离，也是强电解质

电离方程式

写电离式子的时候多元弱酸分部电离，弱酸酸根同理，多元弱碱一步拆分到位

强电解质电离写等号

弱电解质电离写可逆号

离子反应方程式

可溶的强电解质才拆为离子形式，如果是微溶物的溶液作为反应物也能拆开，但是浊液/作为生成物不能拆开

酸式盐的酸根阴离子部分若为弱酸，不能拆开

碱式盐的阴离子一般都不拆开

氧化还原反应

元素变价的反应为氧化还原反应

元素化合价升高的被氧化( \(\ce{Cu(0价)->Cu(2价)O}\) )

被氧化的失电子，被还原的得电子

元素化合价降低的被还原( \(\ce{Cu(2价)O->Cu(0价)}\) )

常见的氧化剂:\(\ce{HNO3 KMnO4 H2SO4 ClO- Na2O2 H2O2 K2Cr2O7(Cr2O7^2-,Cr^3+)},Fe^3+\)

还原剂:金属，\(\ce{CO C H2}\)

还原性上，\(\ce{S^2- > SO3^2- > I- > Fe^2+}\)

根据得失电子守恒来配平方程式

元素处于最高价态的时候，只有氧化性，无还原性

元素处于最低价态的时候，只有还原性，无氧化性

中间价态，有氧化性和还原性

同一反应的同种元素不同价态原子发生氧化还原反应，两种价态相互考虑但不交叉

氧化性:得电子能力，还原性:失电子能力

氧化还原反应中

氧化剂的氧化性>还原剂，还原剂的还原性>氧化剂

氧化剂的氧化性>氧化产物，还原剂的还原性>还原产物

氧化产物和还原产物的氧化性/还原性无法比较

一种氧化剂和多种不同的还原剂相遇，先和较强的还原剂反应，一种还原剂和多种不同的氧化剂相遇，先和较强的氧化剂反应

金属单质的还原性【金属活动性顺序】

\[\ce{K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au} \]

金属阳离子的氧化

\[\ce{K+ < Ca^2+ < Na+ < Mg^2+ < Al^3+ < Zn^2+ < Fe^2+ < H+ < Cu^2+ < Fe^3+ < Ag+} \]

非金属单质氧化性【非金属活动性顺序】

\[\ce{F2 > Cl2 > Br2 > (Fe^3+) > I2 > S} \]

离子还原性

\[\ce{F- < Cl- < Br- < \color{red}{Fe^2+} < I- < \color{red}{SO3^2-} < S^2-} \]

物质的转化

酸的主要性质

金属

和活泼金属反应(\(\ce{K Ca Na Mg Al Sn Fe}\))，即活动性在\(\ce{H}\)之前的物质，比H活泼的金属(还原剂)，还原性比\(H\)(还原产物)强，于是将\(\ce{H+}\)还原

酸与碱性氧化物反应

酸必须可溶，显然会生成水

酸与碱反应

酸和碱至少有一个可溶

酸与某些盐反应

复分解反应：

生成气体或沉淀或水

生成更难电离的物质，比如强酸出弱酸，或更容易挥发的酸，难溶的弱酸

氧化还原反应:

酸具有氧化性，盐具有还原性，发生氧化还原反应

碱的某些性质

碱与非金属反应

碱与酸反应

碱与盐反应

生成气体，水，沉淀，注意强碱制弱碱存在但并不普遍

盐的某些性质

盐与酸

盐与碱

盐与盐

盐与金属

酸性氧化物的某些性质

与水反应生成可溶性酸

酸氧要能溶于水

与碱反应

生成盐和水， 酸性氧化物通常需要能与水反应生成酸，碱也要求可溶

与碱性氧化物生成盐

通常需要加热或高温，通常有时不需要水

碱性氧化物的某些性质

与水

与酸

与酸性氧化物

钠及其化合物

钠的部分性质

钠在自然界以化合态存在(单质:游离态)

用镊子取一小块钠（通常在石蜡油/煤油中保存），用滤纸吸干表面的煤油后，用刀切去一段的外皮，银白色，有金属光泽的固体，质地软，熔点低，密度大于水小于煤油

取完的钠要放回试剂瓶中

钠和氧气反应

钠很快表面变暗

\[\ce{4Na +O2 -> 2Na2O(氧化钠，白色固体)} \]

切一块绿豆大小的钠放入热坩埚

\(Na\)受热先融化，与\(O_2\)剧烈反应，发出\(\color{yellow}{黄色火焰}\)，生成\(\color{yellow}{黄色固体}\)

\[\ce{2Na+O2 ->[\Delta] Na2O2} \]

过氧化钠即那个黄色固体，为离子化合物，阴离子为\(O_2^{2-}\)，算作一个阴离子

\[\ce{2Na + Cl2 ->[\Delta] 2NaCl}\\ \ce{2Na + S -> Na2S} \]

注意，氧化产物为钠离子，还原产物为氯离子

生成NaCl的反应会看到白眼，研磨Na和S的混合物会发生爆炸

钠和水反应

钠浮在水面上(密度小于水)，融化为白色小球(熔点低，放热)，四处游动，有嘶嘶响声(生成气体)，溶液变红(生成碱性物质)

\[\ce{2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2 ^ } \]

钠如果着火，用干燥沙土盖灭

钠和酸反应

有酸先和酸反应再和水反应

\[\ce{2Na + 2HCl -> 2NaCl + H2 ^} \]

钠和盐溶液反应

可以看作先和水反应然后氢氧化钠和盐溶液反应

\[\ce{2Na +2H2O -> 2NaOH + H2 ^}\\ \ce{2NaOH +CuSO4 -> Cu(OH)2 v + Na2SO4}\\ \ce{3NaOH + FeCl3 -> Fe(OH)3 v + 3NaCl}\\ \ce{NaOH + NH4Cl ->[\Delta] NaCl + NH3 ^ + H2O} \]

用途

传热介质，Na-K合金，作还原剂制备不活泼金属

\(Na_2O\)和$Na_2O_2 $

\[\ce{Na2O +H2O -> 2NaOH}\\ \ce{2Na2O2 +2H2O -> O2 ^ + 4NaOH} \]

放热，能让紫色石蕊溶液先变蓝后褪色

这是因为中间会生成过氧化氢，具有强氧化性，能将有色物质（如有机色素）氧化成无色物质，氧化漂白，属于化学漂白

\[\ce{Na2O +CO2 -> Na2CO3}\\ \ce{2Na2O2 + 2CO2 -> 2Na2CO3 + O2} \]

\(Na_2O2\)为强氧化剂

\[\ce{Na2O2 + SO2 -> Na2SO4} \]

与酸反应

\[\ce{2Na2O2 +4HCl -> 4NaCl + O2 ^ + 2H2O} \]

呼吸面具中氧气的来源就是过氧化钠和水/\(\ce{CO2}\)反应

过氧化钠要密封保存，钠着火了不能用\(\ce{CO2}\)灭火器

\(\ce{Na2CO3 NaHCO3}\)

\(\ce{Na2CO3}\):纯碱，苏打，白色粉末，溶于水放热

\(\ce{NaHCO3}\):小苏打，白色晶体，溶于水吸热

溶解度上，\(\ce{Na2CO3}\)>\(\ce{NaHCO3}\)

\(\ce{}\)
碱性上，\(\ce{Na2CO3}\)>\(\ce{NaHCO3}\)

\[\ce{2NaHCO3 ->[\Delta] Na2CO3 + H2O + CO2 ^} \]

\(\ce{Na2CO3}\)有热稳定性

与酸反应:

\[Na_2CO_3\\ \ce{CO_3^2- + H+ -> HCO3^2-}\\ \ce{CO_3^2- + 2H+ -> H2O + CO2 ^} \\ NaHCO_3\\ \ce{HCO3- + OH- -> H2O + CO3^2-} \]

与\(Ca(OH)_2\)反应

\[Na_2CO_3\\ \ce{Na2CO3 + Ca(OH)2 -> 2NaOH + CaCO3 v}\\ NaHCO_3\\ \ce{Ca^2+ + 2OH- + 2HCO3- -> 2H2O + CO3^2- + CaCO3 v}\\ \ce{HCO3- + OH- + Ca^2+ -> H2O + CaCO3 v} \]

\(Na_2CO_3\):纺织，制皂，造纸，制玻璃，去油污，食用碱

\(NaHCO_3\):制药(中和胃酸)，培制糕点(发酵粉)

焰色实验

铂丝/铁丝放在外烟灼烧至与原来的火焰颜色相同

蘸取\(\ce{Na2CO3}\)，火焰为黄色

用盐酸洗净，蘸取\(\ce{K2CO3}\)，通过\(\color{blue}{蓝色钴玻璃}\)(滤去黄光)，观察到\(\color{purple}{紫色}\)

氯及其化合物

氯气

黄绿色，有刺激性气味，有毒气体，密度比空气大，溶于水，易液化为液氯，具有强氧化性

常温下干燥的氯气不与铁反应，存储在钢瓶中

变价金属与氯气生成高价氯化物

\[\ce{Cl2 + 2Na ->[\Delta] 2NaCl}\\ \ce{3Cl2 + 2Fe ->[\Delta] 2FeCl3}\\ \ce{Cl2 + Cu ->[\Delta] CuCl2} \]

氯气能和很多非金属/金属单质发生反应

氯气与氢气反应，燃烧的时候安静，发出苍白色火焰，瓶口有白雾

但是光照会爆炸

\[\ce{H2 + Cl2 ->[点燃] 2HCl}\\ \ce{H2 + Cl2 ->[光照] 2HCl(爆炸)} \]

燃烧为剧烈发光放热的化学反应

氯气还能和还原性物质反应

氯气的氧化性强于三价铁离子

\[\ce{Cl_2 + 2Fe^{2+} -> 2Cl- + 2Fe^3+}\\ \ce{Cl_2 + 2I- -> 2Cl- + I2}\\ \ce{Cl_2 + S^2- -> S v + 2Cl-}\\ \ce{2H_2O +SO2 + Cl2 -> 2Cl- + SO4^2- + 4H+} \]

与水反应

\[\ce{Cl2 + H2O <=> HClO + HCl} \]

HClO的性质

弱酸性(酸性小于碳酸)

强氧化性，还原的产物默认为\(\ce{Cl-}\)

不稳定性:

\[\ce{2HClO ->[光照] 2HCl + O2 ^} \]

湿润的氯气会和水反应生成\(\ce{HClO}\)，因此具有强氧化性

氯水

新制氯水:浅黄绿色，有\(\ce{Cl2 H2O HClO H+ Cl- OH-}\)，强氧化性，酸性，不稳定性

旧置氯水:无色HCl，有\(\ce{H2O H+ Cl- OH-(极少)}\)，酸性

考虑检验新制氯水中的成分

\(Cl^-\):\(\ce{HNO3 AgNO3}\)，生成白色沉淀

\(Cl_2\):观察溶液是否为黄绿色

\(HClO\):紫色石蕊溶液先变红后褪色

\(H^+\):\(\ce{Mg或NaHCO3}\)，出气泡

次氯酸可以用来杀菌消毒

氯气与碱反应

\[\ce{Cl2 + 2NaOH -> NaCl + NaClO + H2O}\\ \ce{2Cl2 + 2Ca(OH)2 -> CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O} \]

其中\(\ce{CaCl2 Ca(ClO)2}\)为漂白粉的主要成分

增强漂白粉漂白性:\(\ce{Ca(ClO)2 + CO2 + H2O -> 2HClO + CacO3}\)

漂白粉变质:\(\ce{2HClO ->[光照] 2HCl + O2 }\)

氯气的实验室制备

物质的量

\(n\),\(N_A\)

表示含哟一定数目粒子的物质的集合体，符号为\(n\)，单位为\(mol\)，所有的微粒均可描述，用化学式表示

\(1mol\)粒子所含的粒子数目叫做阿伏伽德罗常数，用\(N_A\)表示，单位为\(\ce{mol^{-1}}\)，数值上约为\(6.02\times 10^23\)

摩尔质量

单位物质量(1摩尔)的物质的质量，符号\(M\)，单位\(g/mol\)，数值上等于该粒子的相对原子/分子质量

气体摩尔质量

粒子数目相同时，气体的体积主要来源于粒子间距，固体液体主要来源于粒子大小

同温同压下，等物质量的气体粒子间距相同，体积相同

单位物质的量的气体的体积记作\(V_m\)

标准状况(0度，101kPa)，\(V_m=22.4L/mol\)

\[PV=nRT \]

（R为常数）

物质的量浓度

单位体积溶液中所含的物质的量

实验室配置

金属材料

铁及其化合物

铁单质

游离态:陨铁

化合态:正2价或正3价

在地壳中的含量处于第4位

银白色，有延展性，导电性，导热性，可被磁体吸附

和非金属反应

\[\ce{2Fe +3Cl2 ->[\Delta] 2FeCl3} \]

氯气的氧化性强于三价铁

\[\ce{Fe + S ->[\Delta] FeS } \]

硫的氧化性强于二价铁

\[\ce{3Fe + 2O2 ->[点燃] Fe3O4} \]

和弱氧化性酸反应

\[\ce{Fe + 2H+ -> Fe^2+ + H2 ^} \]

和水蒸气反应

湿棉花提供水蒸气，肥皂液收集气体便于检验

固体仍为黑色，点燃肥皂泡，听到爆鸣声

\[\ce{3Fe + 4H2O (g) ->[高温] 4H2 + Fe3O4} \]

与盐溶液反应

\[\ce{Fe + Cu^2+ -> Cu + Fe^2+} \]

铁与较弱氧化剂反应变为二价，较强变为三价

铁与水蒸气，氧反应生成\(Fe_3O_4\)

\[\ce{Fe2O3 + 3CO ->[高温] 3CO2 + 2Fe} \]

铁元素，铁为人体必须的微量元素含量最多的一种

铁的化合物

\(FeO\):黑色，不溶解，具有还原性

\[\ce{FeO + 2H+ -> Fe^2+ + H2O} \]

\(Fe_2O_3\):俗称铁红，红棕色粉末，不具有还原性，作为油漆或涂料

\[\ce{Fe2O3 + 6H+ -> Fe^3+ + 3H2o} \]

\(Fe_3O_4\):磁性氧化铁，具有还原性

\[\ce{Fe3O4 + 8H+ -> 2Fe^3+ + Fe^2+ + 4H2O} \]

氧化铁和四氧化三铁和还原性酸反应会被还原为二价铁

FeO不稳定，在空气中受热会被氧化为\(\ce{Fe3O4}\)

FeO和四氧化三铁会被氧化性酸氧化为三价铁

\[\ce{28H+ + 3Fe3O4 + NO3- -> NO ^ + 9Fe^3+ + 14H2O}\\ \ce{10H+ + 3FeO + NO3- -> NO ^ + 3Fe^3+ + 5H2O} \]

铁的氢氧化物

\(\ce{Fe(OH)2}\):白色，不溶解，制取后出现白色沉淀，后白色沉淀变为灰绿色（部分二价铁和三价铁的混合氢氧化物，出现于部分氧化的时候 ），最后变为红褐色

\[\ce{Fe + 2OH- -> Fe(OH)2}\\ \ce{4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O -> 4Fe(OH)3}\\ \ce{Fe(OH)2 + 2H+ -> Fe^2+ + H2O} （和酸反应）\\ \ce{Fe(OH)2 ->[O2] Fe(OH)3} \]

\(\ce{Fe(OH)3}\):红褐色

\[\ce{Fe^3+ + 3OH- -> Fe(OH)3 v}\\ \ce{Fe^3+ + 3NH3·H2O -> 3NH4+ + Fe(OH)3 v}\\ \ce{Fe(OH)3 + 3H+ -> Fe^3+ + 3H2O}\\ \ce{2Fe(OH)3 ->[\Delta] Fe2O3 + 3H2O} \]

铁和亚铁的盐

铁盐的检验方法：

\(\ce{KSCN}\)硫氰化钾为无色的

\[\ce{Fe^3+ + 3SCN- <-> Fe(SCN)3} \]

\(\ce{Fe(SCN)3}\)为弱电解质，溶液为血红色

考虑检验\(\ce {Fe^2+}\)，先加入\(\ce{KSCN}\)再加入\(\ce{Cl2 或 H2O2}\)

\(\ce{[Fe(CN)6]^3-}\)为黄色

\[\ce{Fe^2+ + K+ + [Fe(CN)6]^3- -> KFe[Fe(CN)6] (蓝色 v)} \]

考虑检验\(\ce{Fe^3+ }\)中是否存在\(\ce{Fe^2+}\)使用\(\ce{MnO4}\)

亚铁盐的强还原性

\[\ce{2FeCl2 + Cl2 -> 2FeCl3}\\ \ce{Cl2 + 2Fe^2+ -> 2Cl- + 2Fe^3+}\\ \ce{Br2 + 2Fe^2+ -> 2Br- + 2Fe^3+}\\ \ce{8H+ + 5Fe^2+ + MnO4- -> 5Fe^3+ + Mn^2+ + 4H2O}\\ \ce{4Fe^2+ + 4Na2O2 + 6H2O -> 4Fe(OH)3 + 8Na+ + O2}\\ \ce{2H+ + 2Fe^2+ + H2O2 -> 2Fe^3+ + 2H2O}\\ \ce{3Fe^2+ + 4H+ + NO3- -> 3Fe^3+ + NO ^ + 2H2O}\\ \ce{Cr2O7^2- + 14H+ + 6Fe^2+ -> 2Cr^3+ + 6Fe^3+ + 7H2O} \]

说明：

  • \(\ce{MnO4-}\)有氧化性，极强氧化剂，紫色
  • \(\ce{HNO3，Cr2O7^2-}\)有氧化性，分别较强氧化剂 强氧化剂
  • \(\ce{Na2O2}\)有强氧化性

铁盐的弱氧化性

\[\ce{Zn + Fe^2+ -> Zn^2+ + Fe}\\ \ce{2FeCl3 + Cu -> 2FeCl2 + CuCl2}\\ \ce{2FeCl3 + Fe -> 3FeCl2}\\ \ce{2Fe^3+ + 2I- -> 2Fe^2+ + I2}\\ \ce{Fe2O3 + 2HI -> 2Fe^2+ + I2 + H2O}\\ \ce{2H2O + 2Fe^3+ + SO2 -> 2Fe^2+ + SO4^2- + 4H+} \]

金属材料

合金概述

合金是由两种或两种以上的金属（或金属和非金属）熔合而成的具有金属特性的物质

硬度一般比较高，且熔点比较低


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