高中化学-学霸笔记109页(1)_教资_初高中2026教资_26上资料（持续更新）_高中科三_高中科目三资料包合集②_高中化学

全国教师资格证考试用书 化学学科知识与教学能力(高 级中学) 上岸熊教师资格考试研究院 编著 上岸熊®出品考情介绍 一、考试题型 题型 每题分值 题量 总分值 单项选择题 3 20 60 简答题 12/13 2 25 诊断题 15 1 15 案例分析题 20 1 20 教学设计题 30 1 30 二、考题分析 题型 考查内容 通过历年真题分析，其中 1~12 题考化学专业知识，13~20 题考查化学 教学论(22 年下半年考试中 1~11 题考查化学专业知识，12~20 题考化学 单项选择题 教学论)，考点较为分散。但知识分布稳定、规律性强。考生在备考时 可根据考点分布建构知识体系，着重掌握基础知识，在作答时可本着先 定性、后定量的原则进行，在提高做题速度的同时保证准确率。 本题通常考查常见化学教学理论、方法，以及它们与具体化学知识的结 简答题 合。题目灵活、材料来源广泛、变形性强，答案不拘泥于一种，符合题 意即可，故死记硬背不可取，需理解记忆。 本题常考查化学学科知识及学业诊断，题目内容多涉及计算(答案确定 诊断题 性高)。出题形式为：给出一道选择题和学生考试结果，请考生据此回 答本题的正确选项、解题过程，分析学生错误解题原因等问题。 案例材料通常给出某一课堂实录或教学片段，请考生回答化学专业知识问题及以 案例分析题 旁观者的角度对材料中教师的行为进行评析。 出题形式一般为：给出三方面内容。 材料一：节选内容在相应课标中的内容标准要求。 材料二：教科书某部分节选内容。 教学设计题 材料三：给定教学对象学情，包括学段、学生已有知识情况等要求考 生据此写出教学目标、教学重难点、教学过程、板书设计、设计意图 等内容。第一篇 化学学科知识 第一篇 化学学科知识 第一章 化学基本概念 第一节 化学计量 一、物质的量与阿伏伽德罗常数【选择题备考】【22 上/23 下/24 上选择题】 表示含有一定数目粒子的集合体的物理量，符号是 n，单位为摩尔(mol)，描述的 物质的量 对象是微观粒子。 阿伏伽德罗常数 (NA) 指 1mol 任何粒子的粒子数，1mol 粒子集合体所含的粒子数约为( 。 = , = , = 6.02 × 10²³ 二、摩尔质量 定义 指单位物质的量的物质所具有的质量。 公式 = , = , = ⋅ 【上岸熊提示：相对原子质量：以一种碳原子质量的 1/12 为标准，其他原子的质量跟它相比较所得到的比 值】 三、气体摩尔体积与阿伏伽德罗定律 (一)气体摩尔体积 定义 指单位物质的量的气体所占的体积。 公式 标准状况下的气体摩尔体积： ₘ = , =ₘ ⋅ ₘ = 22.4 ⋅ ⁻ ¹ 【上岸熊提示：物质体积的大小主要由三个因素决定：1.构成这种物质的粒子数目；2.粒子之间的距离； 3.粒子的大小。】 【上岸熊拓展：气体摩尔体积为 22.4L/mol 的使用条件：1.标准状况；2.物质在标准状况下是气体(标准状 况下，新戊烷、环己烷、辛烷、苯、四氯化碳、溴、水、SO₃均不是)。】 (二)阿伏伽德罗定律及其推论 1.阿伏伽德罗定律 同温、同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。 2.阿伏伽德罗定律的推论 (可通过 pV=nRT 及 、 导出) = = 全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 结论 相同条件 公式 语言叙述 T、p 相同 温度、压强相同下的气体，其体积与其物质的量成正比。 ₁ ₁ = ₂ ₂ T、V 相同 温度、体积相同下的气体，其压强与其物质的量成正比。 ₁ ₁ = ₂ ₂ 温度、压强相同下的气体，气体的密度与其摩尔质量(或相对分子 T、p 相同 质量)成正比。 ₁ ₁ = ₂ ₂ 【上岸熊巧记：三同定一同，两同成比例。】 四、物质的量浓度 (一)表示方法 定义 单位体积的溶液中所含溶质 B 的物质的量，符号为 CB。 公式 = 【上岸熊提示：1.在物质的量浓度的概念中，体积是溶液的体积而不是溶剂的体积，体积单位是 L 而不 是 mL；溶质的量是物质的量而不是质量； 2.溶质可以是化合物，也可以是离子或其他特定组合。判断溶质时应具体情况具体分析： 水 水 如 、 、 [等; △ 4 2 4 2 3.同 一 溶液·5 ，无 →论 取 出 多大 体 积 →， 其 各 种浓 度 →(物 质 的 量浓度、溶质的质量分数、离子浓度)均不变。】 (二)表示溶液组成的其他物理量 1.溶解度 一定温度下，向一定量溶剂里加 入某种溶质，当溶质不能继续溶 饱和溶液、不饱 解时，所得到的溶液叫做这种溶 和溶液 质的饱和溶液；还能继续溶解的 溶 液 叫 做 这 种 溶 质 的 不 饱 和 溶 液。 在一定温度下，某固体物质在 100 丙 溶解度 g 溶剂里达到饱和状态时所溶解的 丙 质量。 = × 100 指气体的压强为 101kPa 和一定温 气体溶解度的大小与温度和压强有关，温度升 度时，在 1 体积水里溶解达到饱 气体的溶解度 高，气体溶解度减小，压强增大，气体溶解度增 和状态时的气体体积，记为 1 : 大。 x。 溶解度曲线 指固体物质的溶解度随温度变化的曲线。第一篇 化学学科知识 2.溶质的质量分数 丙 溶液中溶质的质量分数 不可 底 = + × 100 饱和溶液中溶质的质量分 数 = 100 + × 100 【上岸熊提示：溶质的质量分数、溶质的物质的量浓度及溶液密度之间的关系：( 1 =1000 ; 2 = (10三00) 实验：配制一定物质的量浓度的溶液 = 实验步骤 计算、称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀、装瓶贴标签 实验仪器 托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、量筒、100ml 的容量瓶、胶头滴管 容量瓶的使用 1.使用前必须查漏；2.原则：大而近 第二节 物质的组成、分类及变化 一、物质的组成 宏观上物质是由元素组成的，微观上物质是由分子、原子或离子构成的。 具有相同核电荷数的一类原子的总称。 元素 1.单质：只有一种元素组成的纯净物(游离态)。 2.化合物：由多种元素组成的纯净物(化合态)。 分子 保持物质化学性质的最小粒子。 性质：质量小，体积小；不断运动；有间隔。 联系：分子由原子构成；分子、原子都是构成物质的微粒。 原子 化学变化中的最小粒子。 区别：在化学变化中，分子可以再分，而原子不可以再分。 【上岸熊提示：一种物质如果由分子构成，那么保持它化学性质的最小粒子是分子；如果由原子构成， 那么保持它化学性质的最小粒子是原子。】 二、物质的分类 (一)纯净物 1.纯净物分为单质和化合物 单质 由同种元素组成的纯净物。 有机物 含有碳元素的化合物，如甲烷、乙醇、葡萄糖、蛋白质等。 化合物 通常指不含碳元素的化合物。少数含碳的化合物，如一氧化碳、二氧化碳、碳酸 无机物 盐、氰化物等也属于无机物。 【上岸熊拓展：(1)同种元素形成的不同单质叫同素异形体。形成有两种方式：①原子个数不同，如 O₂ 和 O₃；②原子排列方式不同，如金刚石。(2)同素异形体之间的性质差异主要体现在物理性质上，同素 异形体之间的转化属于化学变化。】全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 2.无机化合物【选择题备考】 不成盐氧化物 CO、NO 等。 氧化物 (1)酸性氧化物: CO₂、P₂O₅ 等; 【21 下 成盐氧化物 (2) 碱性氧化物: Na₂O、MgO 等; 选 择 (3)两性氧化物: Al₂O₃等。 题】 过氧化物 Na₂O₂、H₂O₂等。 (1) 一元酸: HCl、HNO₃等; 按电离出的 H⁺ (2)二元酸: H₂SO₄、H₂S 等; 数 (3)三元酸: H₃PO₄等。 按酸根是否含 (1) 无氧酸: HCl、H₂S 等; 有氧 (2) 含氧酸: H₂SO₄、HNO₃等。 (1) 强酸: HCl、H₂SO₄、HNO₃等; 酸 按酸性强弱 (2) 中强酸: H₂SO₃、H₃PO₄等; (3) 弱酸: H₂CO₃、HF 等。 (1) 挥发性酸: HCl、HNO₃等; 按有无挥发性 (2) 难挥发性酸: H₂SO₄、H₃PO₄等。 (1) 氧化性酸: HNO₃、浓 H₂SO₄、HClO 等; 按酸根氧化性 (2) 非氧化性酸: HCl、HF、H₃PO₄等。 (1)强碱: NaOH、 Ba(OH)₂等; 按碱性强弱 (2)弱碱: NH₃·H₂O 等。 碱 (1) 可溶性碱: NaOH、 Ba(OH)₂; 按水溶性 (2) 难溶性: Cu(OH)₂、 Mg(OH)₂等。 (1) 正盐: BaSO₄、KNO₃、NaCl 等; (2) 酸式盐: NaHCO₃、KHSO₄等; 盐 (3)碱式盐: 等； (4) 复盐: 等。 ₂ ₂ ₃ 氢化物 HCl、H₂S、NH₃等。 ₄ ₂ ⋅ 12₂ 【上岸熊提示：(1)酸性氧化物不一定是非金属氧化物，如 Mn₂O₇ ；非金属氧化物也不一定是酸 性氧化物，如 CO、NO；(2)碱性氧化物一定是金属氧化物，金属氧化物不一定是碱性氧化物，如 是酸性氧化物，Al₂O₃是两性氧化物；(3)酸性氧化物、碱性氧化物不一定都能与水反应 生成2 相7应的酸、碱, 如 SiO₂、MgO。】 【上岸熊拓展：盐的构成元素：一定含非金属元素，不一定含金属元素，如 NH₄Cl；金属与非金属： 金属在反应中只能失去电子，非金属在反应中可以失去电子也可以得到电子。从化合价来看，金属元 素在化合物中只能显正价，非金属元素的化合价有正也有负。】第一篇 化学学科知识 (二)混合物 由两种或两种以上的物质混合而成的物质，没有固定的组成和性质。常见：同素异形体间的混合物、同 分异构体间的混合物、分散系、高分子化合物。 三、分散系和胶体 (一)分散系 1.概念：一种物质(或几种物质)以粒子形式分散到另一种物质(或几种物质)里所形成的混合物。 (1)分散质————分散成微粒的物质；(2)分散剂————微粒分布在其中的物质。 2.分类: 3.三种分散系的比较： 分散系 溶液 胶体 浊液 分散质直径大小 < 1nm 1~100nm > 100nm 分散质粒子成分 离子或小分子 分子或离子的集合体 大量分子或离子的集合体 外观特征 均匀、透明 均匀、透明或半透明 浑浊、不均匀、不透明 稳定性 稳定，静置无沉淀 一定条件下稳定存在 不稳定 分散质粒子能否透过 能 不能 不能 半透膜 分散质粒子能否透过 能 能 不能 滤纸 Fe(OH)₃胶体、肥皂水、血 实例 食盐水、蔗糖溶液 液 、 土 壤 、 蛋 白 质 、 雾 、 泥水 云、烟 鉴别 无丁达尔现象 有丁达尔现象 静置分层 (二)胶体 1.胶体的性质及应用 现象 定义 解释 应用 胶体分散质的粒子比溶液中溶 光束通过胶体时，形成光 丁达尔效应 质的微粒大，使光波发生散区别溶液和胶体。 亮的“通路”的现象。 射。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 现象 定义 解释 应用 在冶金厂、水泥厂、硫酸 胶体粒子具有相对较大的表面厂 常 用 高 压 电 对 气 体 作 在外加电场的作用下，胶 积，能吸附离子而带电荷。有用，除去烟尘；分离蛋白 电泳现象 体粒子在分散剂里向电极 些胶体粒子为电中性，如淀粉质、氨基酸；血清蛋白电 做定向移动的现象。 溶液，无电泳现象。 泳用于诊断疾病；电泳电 镀。 (1)胶体粒子表面积大，吸附 胶体的稳定性介于溶液和 能力强，具有介稳性；(2)胶涂 料 、 颜 料 、 墨 水 的 制 浊液之间，在一定条件下 介稳性 体的布朗运动也使得胶体粒子造，洗涤剂、喷雾剂的应 能稳定存在，属于相对稳 不易聚集成较大的颗粒而沉降用。 定体系。 下来，因此胶体具有介稳性。 将胶体放入半透膜袋里， 再将此袋放入水中，使杂胶粒不能透过半透膜，而分 渗析 精制胶体、血液透析。 质分子或离子进入水中而子、离子可以透过半透膜。 除去。 2.胶体的聚沉 指胶体粒子聚集成为较大的颗粒，从而形成沉淀从分散剂中析出。方法：加入电解质溶液、加入带有相 反电荷的胶体粒子、加热。 3.胶体的制备 (1) Fe(OH)₃胶体：将少量饱和的氯化铁溶液逐滴滴加到沸腾的蒸馏水中，继续加热至液体呈红褐色， 就制得了氢氧化铁胶体。 胶体 (2) Al(OH)₃胶体：将明矾等铝盐 溶 于 3水+就3 制2得 \了x浓lon度g较eq小ua的l △氢 氧 (化 铝 )胶3 (体。) + 3 胶体 四、物质的性质与变化【选择题备考3】+ + 2 3 + 3 \ xlongequal ( ) ( ) + 3 物理变化 化学变化 特征 没有新物质生成。 有新物质生成。 实质 构成物质的粒子间没有发生变化。 物质的组成、结构发生变化，分子中原子重新组合。 关系 化学变化中一定伴随着物理变化的发生，但物理变化过程中不一定有化学变化。 三馏 蒸馏、分馏。 干馏。 四色 焰色反应。 显色反应、颜色反应、指示剂变色反应。第一篇 化学学科知识 续表 物理变化 化学变化 七解 溶解、潮解。 分解、电解、水解、裂解、降解。 氢化、氧化、水化、风化、炭化、钝化、催化、皂化、 二十化 熔化、汽化、液化、酸化。 歧化、卤化、硝化、酯化、裂化、(油脂)硬化、硫化、 老化。 【上岸熊提示：铁粉因为具有还原性可作食品袋内的脱氧剂；过氧化钠用于防毒面具是因为其能与二氧 化碳反应；臭氧用于餐具消毒是因其具有氧化性。】 第三节 离子反应 一、离子反应【选择题备考】 概念 有离子参加或有离子生成的反应。 1.生成难溶的物质, 如 BaSO₄、CaCO₃、AgCl 等。2.生成难电离的物质, 如弱酸、弱碱、水 条件 等。3.生成易挥发的物质，如 CO₂、SO₂等。4.发生氧化还原反应，强氧化剂转变为弱还原 剂，强还原剂转化为弱氧化剂，如 FeCl₃溶液中加入 Cu 的反应。 二、离子方程式【高频】【选择题备考】【简答题备考】【21 下/22 上选择题】【21 下简答题】 概念 用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子。 1.写出正确的化学方程式。2.将易溶于水且易电离的物质改写成离子形式；将难溶物、难 电离的物质、气体、单质、氧化物等均写成化学式。3.从方程式两边删去相等个数的同种 书写步骤 未参加反应的离子，并使化学计量数最简化。4.检查两边各元素原子个数是否守恒、电荷 是否守恒，以及得失电子是否守恒。 1.检查方程式是否符合客观反应事实。2.观察物质的存在形式和产物是否正确。3.看符号 正误判断 用得是否恰当。4.看是否符合题设条件及要求。5.看是否漏了某些离子反应。 【上岸熊提示：微溶物的处理方式：1.出现在生成物中写出化学式；2.做反应物处于溶液状态时写离子 符号；3.做反应物处于浊液或固态状态时写化学式。】 【上岸熊拓展：反应物量不同产物不同时，利用“少定多变”原则配平，谁少定谁化学计量数为 1。】 三、离子共存【选择题备考】【21 下选择题】 所谓几种离子在同一溶液中能大量共存，就是指离子之间不发生任何反应；若 概念 离子之间能发生反应，则不能大量共存。 一色，即溶液颜色。若题中限定条件为无色溶液，则注意 Fe³⁺ 、Fe²⁺ 、Cr³ ⁺ 、 、 、 、 等有色离子不能存在。 判断溶液中离子能否 大量共存的规律 二性，即溶液的酸性和碱性。 ₂ ₇ ⁻² ₄ ⁻² ₄ ⁻ ⁺² 四反应，指离子间通常能发生的四种类型的反应。 【上岸熊拓展：酸性条件下能发生自身的氧化还原反应的物质也不能大量共存；某些水解能力特别强的 离子即使在中性溶液中也不能大量共存；NH₄⁺ 与 CH₃COO⁻ 、HCO₃⁻ 虽能发生双水解反应，但能大量共全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 存；AlO₂⁻ 与 HCO₃⁻ 不能大量共存，但不是双水解造成的。】 【上岸熊提示：四反应：1.复分解反应，如 Ba²⁺ 与 SO₄²⁻ 、NH₄⁺ 与 OH⁻ 等；2.氧化还原反应，如 Fe³⁺ 与 、 )与还原性离子 Fe²⁺ 等；3.双水解反应，如 Al³⁺ 与]HCO₃⁻ 、Al³⁺ 与 AlO₂⁻ 等不能大量共存； − − + 4.络合反应, 如 Fe³⁺ 与 SCN⁻ 等。】 3 (二)实验仪器第一篇 化学学科知识 (三)实验试剂：标准液、待测液、指示剂。 (四)中和滴定操作 锥形瓶 用蒸馏水洗涤，不能用待测液润洗。 洗涤 将检验后不漏液的酸式、碱式滴定管先用蒸馏水洗涤，再用所盛溶液各润洗 2~ 滴定管 3 遍。洗涤的原则是少量多次。 标准液：向酸式滴定管中注入标准盐酸至“0”刻度以上，使尖嘴部分充满溶液且不留气 取液 泡；待测液：将待测 NaOH 溶液加入碱式滴定管中，使尖嘴部分充满溶液且不留气泡，准 确放出一定体积的溶液至锥形瓶中，加入 2 ~3 滴甲基橙试液。 左手控制活塞，右手不断振荡锥形瓶，加入一滴盐酸后，溶液由黄色变为橙色，且振荡 滴定 后 30s 内不变色，即达到滴定终点，停止滴定。 读数 平视滴定管中凹液面最低点，读取溶液体积。 计算 重复滴定 2 ~3 次，取几次结果的平均值。 (五)中和滴定的误差分析 中和滴定是一个要求较高的定量实验，每一处不当或错误操作都会带来误差。对于一元酸和一元碱的中 和反应，由公式： 稀 稀可知，V 测、C 标都是定值，故 V 标偏大则 c 测偏大。 测 测 = 第四节 氧化还原反应 一、氧化还原反应的概念、本质与特征【高频】【选择题备考】【教学设计题备考】【21 下/22 上选择 题】 【21 下教学设计题】 根据反应中有无电子转移或元素化合价是否发生变化，可以把化学反应划分为氧化还原反应和 概念 非氧化还原反应。 本质 电子转移(电子得失或偏移)。 特征 反应前后元素化合价发生变化。 1.氧化反应与还原反应关系图全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 二、氧化还原反应与四种基本反应类型的关系(见上方图) 【上岸熊总结：化合反应可能是氧化还原反应，有单质参加的化合反应一般是氧化还原反应；分解反应 可能是氧化还原反应，有单质生成的分解反应一般是氧化还原反应；置换反应都是氧化还原反应，复分 解反应都不是氧化还原反应；同素异形体之间的转化是化学变化，但不视为氧化还原反应。】 三、中学化学中常见的氧化剂和还原剂 (一)氧化剂 第一类 活泼的非金属单质 例: F₂、Cl₂、Br₂、O₂、O₃等。 第二类 高价态的金属阳离子 例: Fe³ ⁺ 、Cu² ⁺ 等。 第三类 变价元素的高价含氧化合物 例: KMnO₄、K₂Cr₂O₇ 、浓 H₂SO₄、HNO₃等。 其他 HClO、MnO₂、Na₂O₂、H₂O₂、漂白粉、银氨溶液等。 (二)还原剂 第一类 活泼的金属单质 例: K、 Na、 Mg、 Al、 Fe、 Zn 等。 第二类 某些非金属单质 例: H₂、C、 Si、S 等。 例: CO、 Fe(OH)₂、SO₂、H₂S、HBr、HI、H₂C₂O₄ 第三类 变价元素的低价态化合物 等。 其他 、 、 、 、 等。 ⁻² ⁻ ₃ ⁻²₃⁻ ⁻ ⁺² ⁻ (三)氧化剂及常见的还原产物 Cl₂ Cl⁻ O₂ H₂O 或 OH⁻ (或氧化物、酸、盐等) Fe³⁺ MnO₄ Mn²⁺ (酸性) 、MnO₂ (中性) 、MnO ⁻ (碱性) ⁺² ⁺ 2 H₂O₂ H₂O 或 OH⁻ (绿色氧化剂) 4 H₂SO₄(浓) SO₂ HNO₃ NO₂(浓) 、NO (稀) (四)还原剂及常见的氧化物 SO₃、SO ⁺² ⁺³ 2 ₂ ₃ ⁻² 4第一篇 化学学科知识 续表 H₂O₂ O₂ H₂S S 或 SO₂ NH₃ N₂或 NO H₂C₂O₄ CO₂ (浓) 四、氧化还原反应的计算依据 (一)氧化剂得到的电子总数=还原剂失去的电子总数(电子得失守恒)；(二)对于离子反应，反应前后电荷 平衡(电荷守恒)；(三)各元素原子个数相等(质量守恒)。 第二章 元素化合物 第一节 碱金属元素及其化合物 一、钠及其化合物 (一)钠的性质 1.钠的物理性质 颜色 状态 硬度 密度 熔点 导电、导热性 银白色、 小，可用小刀切 固体 ρ(H₂O) ﹥ρ(Na)﹥ρ(煤油) 97.8℃ 良好 金属光泽 割 2.钠的化学性质【选择题备考】【21 下选择题】 (白色固体) 与非金属反应 (淡黄色固体) 4 +₂ = 2 ₂ 点燃 (白烟) 2 +₂ \ xlongequal △ ₂ ₂ 与水反应 2 + ₂ \ xlongequal 2 与酸反应 (直接与 H⁺ 反应)。 2 + 2₂ = 2 + ₂ ↑ 实质是钠跟水反应。注意 Na 与 NaOH 溶液、澄清石灰水反应时，可能会 2 + 2⁺ = 2 ⁺ + ₂ ↑ 与碱溶液反应 引起溶液浓度的变化。 (有蓝色沉淀和气体生 与盐溶液反应 成，并不置换出铜) 2 + ₄ + 2₂ = ₂ ↓+ ₂ ↑+ ₂ ₄ 高温 与熔融盐反应 高温 (制取金属钾，因为 K 的沸点比 Na 4 + ₄ \ xlongequal 4 + 低，使 K 成为蒸气而逸出) + \ xlongequal + ↑ 与含羟基的醇、酚、羧 酸等有机物反应 2 + 2₂ ₅ ⇌ 2₂ ₅ + ₂ ↑全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 (1) 制取: 熔 � (2)保存：通常保存于煤油或石 钠的制取和保存 蜡油中。 2 ? 2 + ₂ ↑ ; 【上岸熊提示：Na 与水反应现象：(1)浮在水面上———密度比水小(浮)；(2)熔化成小球——钠的熔 点低，反应放热(熔)；(3)四处游动——生成气体(游)；(4)有“嘶嘶”的响声——反应剧烈(响)； (5)酚酞变红————生成碱(红)。实验现象————浮、熔、游、响、红，五个字体现了实验观察应 该全面、仔细、准确、形象；反应类型————置换反应、氧化还原反应、离子反应、放热反应、不 可逆反应；相关计算————1molNa 消耗 lmolH₂O, 生成 1molNaOH 和 lgH₂, 转移 1mol 电子。】 (二)常见的钠的化合物 1.氧化钠和过氧化钠 名称 氧化钠(Na₂O) 过氧化钠(Na₂O₂) 颜色状态 白色固体 淡黄色固体 电子式 是否为碱性氧化物 是 不是 ⁺ : :⁻² ⁺ ⁺ : : :⁻² ⁺ 氧元素化合价 -2 -1 生成条件 常温下 加热或点燃金属钠 稳定性 不稳定，可继续氧化 稳定 所含键型 离子键 离子键，非极性共价键 跟水反应 跟 CO₂反应 ₂ + ₂ = 2 2 ₂ ₂ + 2₂ = 4 +₂ ↑ 跟酸反应 ₂ + ₂ = ₂ ₃ 2 ₂ ₂ + 2 ₂ = 2 ₂ ₃ +₂ 用途 制 NaOH,用途较少 作漂白剂、供氧剂、氧化剂等 ₂ + 2 = 2 + ₂ 2 ₂ ₂ + 4 = 4 +₂ ↑+ 2₂ 转化关系 2.碳酸钠和碳酸氢钠【选择题备考】【简答2题 ₂备 考 】+₂【 2\1 x下lo选ng择eq题u】al △ 2 ₂ ₂ 名称 碳酸钠(Na₂CO₃) 碳酸氢钠 (NaHCO₃) 俗名 纯碱或苏打 小苏打 易溶于水(但比 Na₂CO₃溶解度小)，溶液 水溶性 易溶于水，溶液呈碱性 呈碱性 主 受 热 易 分 解 ， 其 分 解 反 应 方 程 式 为 ： 要 稳定，受热难分解，但碳酸钠晶 性 稳定性 体 易风化 质 2 ₃ \ xlongequal △ ₂ ₃ + ₂ ₃ ⋅10₂ (较 与 H⁺ 反应 (很快) ₂ + ₂ ↑ 快) ₃ ⁻² + 2⁺ ⇌ ₂ ↑+ ₂ ₃ ⁻ + ⁺ = ₂ + ₂ ↑第一篇 化学学科知识 续表 碳酸钠 名称 碳酸氢钠 (NaHCO₃) ₂ ₃ 与碱 与 OH⁻ 不反应， (碱过量) Ca(OH)₂ ⁺² + ⁻ + ₃ ⁻ = ₃ ↓+ ₂ 但 主 反应 CO₃²⁻ (碱不足) 要 ⁺² + ₃ ⁻² = ₃ ↓ ⁺² + 2 ⁻ + 2 ₃ ⁻ = ₃ ↓+ 性 与 CO₂及水 质 2₂ + 不反应 反应 ₂ ₃ + ₂ + ₂ = 与 CaCl₂或 ↓ 或 不反应(当再加氨水或 NaOH 溶液时，则有 2 ₃ BaCl₂溶液 ↓ 沉淀生成) ⁺² + ₃ ⁻² = ₃ 主要用途 制玻璃、造纸、制皂、洗涤剂 发酵粉、医药、灭火器 ⁺² + ₃ ⁻² = ₃ 或 浓硫酸或加热 相互转化 圆 ₂ ₃ \ xlongequal ₂ + ₂ ₂ \ chemfig \ (三)纯碱的生产 chemfig ) ₃ 1.氨碱法生产纯碱(索尔维制碱法) (1)生产原理 (2)主要生产过程 ①盐水的精制：利用熟石灰、纯碱等除去食盐水中的 Mg²⁺ 和 ②盐水氨化：使溶液显碱性，更易吸收 CO₂，增大溶液中的 HCO₃ 浓∘ 度，促使 Na⁺ 和 HCO₃结合生成 NaHCO₃, 从而结晶析出。 ③氨盐水碳酸化： 。 ④碳酸氢钠的转化：煅烧得到纯碱，同时回收近一半的二氧化碳再利用。 3 2 2 3 4 + + + = ↓+ ⑤氨的循环：向母液中加入石灰乳，回收氨循环利用。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 2.联合制碱法(侯德榜制碱法) (原料Ⅰ，来自合成氨) 二、碱金属元素 碱金属元素包含锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)六种。 1.原子结构：最外层上都只有 1 个电子，次外层均为 8 个(Li 为 2 个)电子； 2.单质的物理性质：都带银白色的金属光泽(除铯略带金色以外)，质软，密度小，熔点低， 有强的导热、导电性能。锂电池的比容量特别大，因而广泛应用； 相似性 3.单质的化学性质：都与氧气或水反应，生成物都是含 R⁺ (R 为碱金属元素)的离子化合 物； 4.最高价氧化物对应的水化物(ROH)均是强碱。 1.原子结构：随着核电荷数递增，核外电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大； 2.单质的物理性质：随着核电荷数递增，熔、沸点逐渐降低(与卤素、氧族单质相反)，密度 递变性 逐渐增大 (Li、Na、K 的密度 Rb、 Cs 的密度> 3.单质的化学性质：随 Li、Na、K、Rb、Cs 核电荷数递增金属性增强，ROH 的碱性逐渐增 < lg ⋅ ⁻ ³; > lg ⋅ ⁻ ³); 强。 1.锂密度比煤油小，不能保存在煤油中，通常密封在石蜡里； 2.碱金属密度有 Li~ Cs 呈增大趋势, 但ρ(K)<ρ(Na) 3.酸式盐的溶解度一般比相应的正盐大，但 特殊性 4.锂易与氮气反应(生成 Li₃N)； ₂ ₃ > ₃ 5.锂的熔点最高，金属性最弱，因而锂与水反应较慢且反应时锂并不熔化； 6.碱金属单质及其离子的焰色反应呈不同颜色； 7.试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但金属 Na、K 等需立即放回原瓶。 1.概念：很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色，该变化属于物理变 化，属于元素的性质； 焰色反应 2.操作步骤：洗、烧、蘸、烧、观、洗、烧； 3.常见元素焰色：(1)钠：黄色；(2)钾：紫色(透过蓝色钴玻璃)； 4.应用：检验部分金属元素的存在(包括单质和化合物)。 【上岸熊提示：碱金属元素：1.与 O₂反应，Li 只生成 Li₂O，Na 在常温时生成 Na₂O，加热时容易生成 N a₂O₂;2.与 H₂O 反应: 剧烈程度由 Li 至 Cs 逐渐增强。】 2 2 2 + 2 = 2 + ↑ ,第一篇 化学学科知识 第二节 镁、铝及其化合物 一、镁、铝的性质及用途【23 下/24 上选择题】 单质 镁 铝 物质金 银白色固体，质软 银白色固体，较软 属 点燃 (发出耀眼 与非金 白光) 2 +₂ \ xlongequal 2 属反应 4 + 3₂ \ xlongequal △ 2 ₂ ₃ 点燃 2 + 3 ₂ \ xlongequal △ 2 ₃ 点燃 + ₂ \ xlongequal ₂ 2 + 3 \ xlongequal △ ₂ ₃ 与沸水 3 + ₂ \ xlongequal ₃ ₂ 不反应 反应 + 2₂ \ xlongequal △ ( ₂) + ₂ ↑ 化 与酸反 与稀 HNO₃反应生成 在 冷 的 学 应 Mg(NO₃)₂、NO (或 N₂、NH₄NO₃) 、H₂O 浓 H₂SO₄或浓]HNO₃中钝化 ₓ 性 + 2⁺ ⁺² + ₂ ↑ , 2 + 6⁺ = 2 ⁺ ³ + 3₂ ↑ , 质 与氧化 点燃 (剧烈 高温 物反应 燃烧，生成白色粉末和黑色固体) 2 + ₂ ₃ \ 2 + ₂ \ xlongequal 2 + (铝热反应) xlongequal 2 + ₂ ₃ 与盐溶 液反应 (与钠对比) + 2 ₄ ⁺ + 2₂ = ⁺² + 2 ₃ ⋅ ₂ + 2 + 3 ⁺² = 2 ⁺ ³ + 3 与强碱 ₂ ↑ + ⁺² = ⁺² + 不反应 反应 2 + 2 ⁻ + 2₂ = 2 ₂ ⁻ + 以化合态形式存在，主要存在于地壳和海水以化合态形式存在，主要以铝土矿形 3₂ ↑ 存在 中。 式存在。 可用来制造合金、导线、电缆、防锈 用途 可用来制造合金。 油漆、食品包装。 二、氧化镁和氧化铝 氧化物 MgO 催化剂 工业制备 铝土 ₂矿 中₃ 提取 ₃ \ xlongequal + 重要物理性质 白色固体，熔点高，密度小。 白色固体，熔点高，密度较小。 ₂ ↑ 与 H₂O (反应较慢) 不溶解，也不反应。 反应 + ₂ = ₂ 主要化 与 H⁺ 反 学性质 应 + 2⁺ = ⁺² + ₂ ₂ ₃ + 6⁺ = 2 ⁺ ³ + 3₂ 与 OH⁻ 不反应 反应 ₂ ₃ + 2 ⁻ = 2 ₂ ⁻ + ₂ 制造耐火、耐高温器材；工业冶炼 重要用途 制造耐火、耐高温器材。 铝。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 三、氢氧化镁和氢氧化铝 Mg(OH)₂是一种难溶于水的中强碱，能使酚酞试液变为浅红色。 氢氧化 1.跟酸反应： 镁 2.热稳定性差： ₂ + 2⁺ ⇌ ⁺² + 2₂ ; 3.溶解平衡：可溶于浓 NH₄Cl 等盐溶液中： 。 ( ₂) \ xlongequal △ + ₂ ; Al(OH)₃是难溶的白色胶状物质，不能使酚酞试液变色。它是典型的两性氢氧化物，既能跟 ₂ + 2 ₄ ⁺ ⇌ ⁺² + 2 ₃ ⋅ ₂ 强酸反应，又能跟强碱反应。 1.两性: 或 (不溶于氨水) ₃ + 3⁺ = ⁺ ³ + 3₂ 氢氧化 2.两式电离平衡为： 铝 ₃ + ⁻ = ₂ ⁻ + 2₂ ₃ + ⁻ = ₄⁻ 酸式电离 碱式电离 ₂ ⁻ + ⁺ + ₂ \ xlongequal ⇌ ( ₃) \ xlongequal △ ⁺ ³ + 3 ⁻ 3.热稳定性： Al(OH)₃能用于治疗胃酸过多， Al(OH)₃胶状物具有吸附性，能用作净水剂。 2 ( ₃) \ xlongequal △ ₂ ₃ + 3₂ 【上岸熊提示：既能与强酸反应又能与强碱反应的物质：两性氧化物、两性氢氧化物、某些单质(如 Al)、 弱酸的铵盐、多元弱酸的酸式盐、氨基酸。】 四、铝的其他化合物及铝合金 化学式： 。 电离方程式： 。 ₄ ₂ ⋅ 12₂ 明矾 属类：复盐(两种不同的金属阳离子和一种酸根阴离子组成的化合物)。 ₄ ₂ = ⁺ + ⁺ ³ + 2 ₄ ⁻² 明矾净水原理： 溶解于水后： 胶体 形成的 Al(OH)₃胶体吸附能力强。 ₄ ₂ ⋅ 12₂ 1.合金指的是两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物 ⁺ ³ + 3₂ ⇌ ₃ + 3⁺ , 质。 铝合金及其 2.合金有比它的成分金属更优良的性质。 制品 3.铝合金具有密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉等特点，并 且有一定的抗腐蚀能力。 五、氢氧化铝的制备 方案一：使铝屑与稀硫酸反应，再向溶液中 加入浓氨水，生成氢氧化铝沉淀 2 + 6⁺ = 2 ⁺ ³ + 3₂ ↑ 方案二：使铝屑与浓 NaOH 溶液反应，再向 ⁺ ³ + 3 ₃ ⋅ ₂ = ₃ ↓+ 3 ₄ ⁺ 溶液中通入 CO₂，生成氢氧化铝沉淀 2 + 2 ⁻ + 2₂ = 2 ₂ ⁻ + 3₂ ↑ 方案三：利用方案一、二的第一步反应得到 ₂ ⁻ + ₂ + 2₂ ⇌ ₃ ↓+ ₃ ⁻ 的 Al³⁺ 、AlO₂ 来生成氢氧化铝沉淀 ⁺ ³ + 3 ₂ ⁻ + 6₂ ₃ ↓第一篇 化学学科知识 第三节 铁、铜及其化合物 一、铁和铜的物理性质【选择题备考】【22 上选择题】 在周期表中位于第四周期第Ⅷ族，粉末为黑色。纯净的铁是银白色金属，不仅有金属的通性， 铁 而且易被磁铁吸引，也可被磁化。 在周期表中位置是第四周期ⅠB 族，属过渡金属。是一种有金属光泽的紫红色金属，质软，具 铜 有导电导热性(仅次于银)、延展性。属于重金属、有色金属、常见金属，不能被磁铁吸引。 二、铁和铜的化学性质 (一)铁的化学性质 点燃 点燃 棕褐色烟)；( 。 与非金属单 3 + 2₂ \ xlongequal ₃ ₄ ; 2 + 3 ₂ \ xlongequal 2 ₃ 质反应 【上岸熊注释：由上面的化学反应式可以比较非金属单质的氧化性强弱：Cl₂、O₂的 + \ xlongequal △ 氧化性比 S 强。】 与水蒸气反 高温 应 3 + 4₂ ( ) \ xlongequal ₃ ₄ + 4₂ 非氧化性酸： 。 氧化性酸： 与酸反应 + 2⁺ = ⁺² + ₂ ↑ 1.在冷的浓 HNO₃、浓 H₂SO₄中钝化; 2.反应时，酸过量产物为 稀 。 Fe 与 CuSO₄溶液反应的离子方程式： ⁺³ : + 4 ₃ = ₃ ₃ + ↑+ 2₂ 与盐反应 Fe 与 FeCl₃溶液反应的离子方程式： 。 + ⁺² = + ⁺² ; (二)铜的化学性质 + 2 ⁺³ = 3 ⁺² (铜绿) 与非金属单质反应 2 +₂ \ xlongequal △ 2 点燃 (棕黄色的烟) 2 + ₂ + ₂ +₂ = ₂ ₂ ₃ (黑色固体) + ₂ \ xlongequal ₂ 与盐溶液反应 C g 2 + \ triangleqC₂u 通入 O₂时，能与盐酸、硫酸反应 + 2 ⁺³⁺² + ⁺² ; + 2 }⁺² = ⁺² + 2 2 + 4 +₂ 浓\ xlongequal △ 2 ₂ + 2₂ 与强氧化性酸 浓 (浓 H₂SO₄、硝酸)反应 + 2₂ ₄ ( ) \ xlongequal △ ₄ + ₂ ↑+ 2₂ 稀 + 4 ₃ = ₃ ₂ + 2 ₂ ↑+ 2₂ 三、铁和铜的重要实验 3 + 8 ₃ = 3 ₃ ₂ + 2 ↑+ 4₂ (一)铁的氢氧化物制备 实验原理 ₃ + 3 ⇌ ₃ ↓+ 3 ₄ + 2 ₂ ↓+ ₂ ₄ 全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 实验步骤 在两支试管中分别加入少量的 FeCl₃溶液和 FeSO₄溶液，然后滴入 NaOH 溶液。 (红褐色沉淀) 实验现象 ₃ + 3 = ₃ ↓+ 3 、(白色絮状沉淀——灰绿色——红褐色) ₄ + 2 ⇌ ₂ ↓+ ₂ ₄ , 4 ₂ +₂ + 2₂ − 1.所用亚铁盐溶液必须是新制的，NaOH 溶液必须煮沸。 4 制备 Fe(OH)₂时的注 2.滴管必须插入液面以下。 意事项 3.往往在液面上加一层油膜，防止氧化。 (二)硫酸亚铁的制备 实验原理 4 + ₂ ₄ = ₄ + ₂ ↑ 1.在烧杯中加入稀 H₂SO₄和足量的铁屑，水浴加热，不要煮沸，到只有极少量气泡产 ₂ ₃ + 3₂ ₄ = ₂ ₄ ₃ + 3₂ , + ₂ ₄ ₃ = 3 生且溶液呈浅绿色时停止加热；2.少量热水预热过滤器，然后将反应溶液趁热过滤，并 实验步骤 立即将滤液转入试管中，静置冷却；3.看到浅绿色晶体析出，取出晶体，用少量蒸馏水 洗涤 2~3 次，再用滤纸将晶体吸干；4.将制得的硫酸亚铁放在广口瓶中，密闭保存。 1.工业铁屑常附有油污，应先除去油污；2.铁屑中常有铁锈，可向反应溶液中加入洁净 注意事项 的铁丝或铁片，生成硫酸亚铁；3.必须趁热过滤，防止硫酸亚铁析出。 (三)铝热反应 实验原理 高温 把少量干燥的氧化铁和适量的铝粉均匀混合后放在纸漏斗中，在混合物上面加少量氯酸钾 ₂ ₃ + 2 \ xlongequal 2 + ₂ ₃ 实验步骤 固体，中间插一根用砂纸打磨过的镁条，点燃。 剧烈反应，发出耀眼的光芒，产生大量的烟，纸漏斗被烧破，有红热状态的液珠落入蒸发 实验现象 皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体。 1.要打磨干净镁条表面氧化膜；2.纸漏斗要厚一些，并用水润湿；3.蒸发皿要垫适量的细 注意事项 沙：一是防止蒸发皿炸裂，二是防止熔融的液体溅出伤人；4.实验装置不要距人太近。 四、铁、铜常见化合物的比较 (一)铁的氧化物的性质比较 氧化亚铁 (FeO) 氧化铁 (Fe₂O₃) 四氧化三铁 (Fe₃O₄) 俗名 - 铁红 磁性氧化铁 色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 铁元素价态 +2 +3 +2、+3 水溶性 不溶 不溶 不溶 与非氧化性 酸反应 4H₂O ₂ ₃ + 6⁺ = ₃ ₄ + 8⁺ = ⁺² + + 2⁺ = ⁺² + ₂ 2 ⁺³ + 3₂ 2 ⁺³ +第一篇 化学学科知识 续表 四氧化三铁( 氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe₂O₃) 与氧化性酸反 3FeO+10HNO₃(稀)═ ₃ ₄稀 同上 应 3 ₃ ₄ + 28 ₃ = 与 CO 的反应 3 ₃ ₃ + ↑+ 5₂ 高温 9 ₃ ₃ + ↑+ 14₂ 炼铁、制铝热剂，作 2 + \ xlongequal + 用途 - 炼铁 油漆的颜料。 (二)铁的氢氧化物比较 化学式 Fe(OH)₂ Fe(OH)₃ 色态 白色絮状沉淀 红褐色絮状沉淀 与盐酸反应离子方程式 ( ₃) + 3⁺ \ xlongequal ⁺³ + ₂ + 2⁺ = ⁺² + 2₂ 受热分解(化学方程式) - 3₂ 2 ( ₃) \ xlongequal △ ₂ ₃ + 可溶性亚铁盐与碱反应： 3可₂ 溶 性铁盐与碱反应： 制法(离子方程式) 白色絮状沉淀 红褐色沉淀 ⁺² + ⁺³ + 3 ⁻ = 2空 气⁻ 中=， Fe ( O₂H)↓₂能迅速被氧气 氧 化 成₃ F↓e(OH)₃，现象是白色絮状沉 二者的关系 淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应方程式为： 。 4 ₂ + (三)铁盐和亚铁盐 ₂ + 2₂ = 4 ₃ 1. Fe³⁺ 和 Fe²⁺ 的检验 Fe²⁺ Fe³⁺ 溶液颜色 浅绿色 棕黄色 加碱溶液 白色沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀 红褐色沉淀 加 KSCN 溶液 无明显现象，加氯水后变(血)红色 溶液变(血)红色 加苯酚溶液 无明显现象 溶液呈紫色(FeCl₃溶液) 加 H₂S 气体或氢硫酸 无明显现象 浅黄色沉淀析出 2. Fe、Fe²⁺ 、Fe³⁺ 的相互转化————“铁三角”全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) Fe 只有还原性，可被氧 Fe 能被 S、Fe³⁺ 、Cu²⁺ 、H⁺ 等较弱氧化剂氧化为 Fe²⁺ 。 化剂氧化为 1Fe²⁺ 、Fe Fe 能被 Cl₂、HNO₃等强氧化剂氧化为 Fe³⁺ 。 ³⁺ Fe²⁺ 、Fe³⁺ ⁷ 有氧化 当 Fe²⁺ 遇到 C、 Al、 Zn、CO 等还原剂时, 可以被还原为 Fe。 性，可以被还原剂还原 Fe³⁺ 被 C、CO、 Al 等还原为 Fe。 为 Fe Fe²⁺ 、Fe³⁺ 均水解, 与 HCO₃⁻ 、AlO₂⁻ 、CO₃²⁻ 等相互促进水解 不能大量共存。 判断离子共存 Fe²⁺ 与 NO₃⁻ (H⁺ )、ClO⁻ 、MnO₄⁻ (H⁺ ), Fe³⁺ 与 S²⁻ 、I⁻ 、 HS⁻ 、SO₃²⁻ 在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存。 加过量铁粉过滤；( 加氯水或 lH₂O₂; 除杂方法 加过量铁粉过滤; (4) Fe(Al)、Fe₂O₃(Al₂O₃、SiO 1 ⁺² ⁺³ : 2 ⁺³ ⁺² : ₂):加过量强碱溶液过滤。 3 ⁺² ⁺² : (四)氧化铜和氢氧化铜比较 物质 氧化铜 氢氧化铜 化学式 CuO Cu(OH)₂ 状态 不溶于水的黑色固体(粉末) 不溶于水的蓝色固体(晶体) 化学性质 + 2⁺ = ⁺² + ₂ ₂ + 2⁺ = ⁺² + 2₂ + ₂ \ xlongequal △ + ₂ ( ₂) \ xlongequal △ + ₂ 制法 + \ xlongequal △ + ₂ 转化 ( ₂) \ xlongequal △ + ₂ ⁺² + 2 ⁻ = ₂ ↓ 【上岸熊注释：溶液中 Cu²⁺ 通常为蓝色, 可作为 Cu²⁺ |的判定依据。】 + 2⁺ = ⁺² + ₂ ₂ + 2⁺ = ⁺² + 2₂ (五)金属活动性顺序及其应用 金属活动 Fe、 Sn、 P K、 Ca、 Na Mg、 Al、 Zn H Cu、 Hg、 Ag Pt、 Au 性顺序 b 原子失去 由易到难，还原性由强到弱 电子能力 阳离子得 由难到易，氧化性由弱到强 电子能力 常 温 下 在 干 和 O₂反 常温下能生成 不能被氧 常温下易氧化 燥 空 气 中 不 一 加热时能被氧化 应 氧化膜 化 易被氧化 和 H₂O 反 加热或与 H₂O(g)反应置换 常温下置换出氢 一 不能置换水中的氢 应 出氢第一篇 化学学科知识 续表 不能置换稀酸中的氢 能置换出酸中的氢，常温 剧烈反应，置换 和酸反应 下 Fe、 Al 在冷的浓 HNO 一 只与王水 出酸中的氢 与强氧化性酸反应 ₃、浓 H₂SO₄中会钝化 反应 和碱反应 仅 Al、Zn 能跟强碱溶液反应生成 H₂ 和盐反应 先与水反应 排在前边的金属从盐溶液中置换出后边的金属 碱的热分 受热不分解 受热分解 - 微热分解 解 电解法(K~ Al) , 热还原法( Zn~ Cu) , 加热分解法( Hg~ Ag) , 物理方法(Pt~ A 冶炼方法 u) 第四节 碳、硅及其化合物 一、碳、硅的结构、物理性质与用途【选择题备考】【22 上/23 下选择题】 碳 硅 单质 金刚石、石墨、C₆ ₀ 等。 晶体硅和无定形硅。 存在形式 既有游离态，又有化合态。 仅有化合态。 晶体硅：与金刚石类似的空间网状结 结构 金刚石：空间网状。石墨：层状结构。 构。 金刚石熔点高、硬度大，石墨熔点高，质晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、 物理性质 软，有滑腻感。 硬度大、熔点高。 金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔 晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅 用途 芯。 太阳能电池。 二、CO₂和 SiO₂的比较 二氧化碳 二氧化硅 类别 均为酸性氧化物 结构特点 由二氧化碳分子构成 由氧原子与硅原子构成立体网状结构 物理性质 熔点和沸点低、微溶于水 常温下为坚硬难熔的固体、不溶于水 与碱(如 NaOH)反 应 化 ₂ + 2 = ₂ ₃ + ₂ 学 ₂ + 2 = ₂ ₃ + ₂ 与水反应 - 性 ₂ + = ₃ 质 与 CaO 反应 - 高温 ₂ + ₂ ⇌ ₂ ₃ 与 HF 反应 — + ₂ \ xlongequal ₃ 光导纤维、光学仪器、电子部件、石英 用途 制饮料、制碳酸盐 4 + ₂ = ₄ ↑+ 2₂ 钟 存在 空气中 岩石、水晶、硅藻土、玛瑙中全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 三、碳、硅元素单质及其化合物的特性 (一)一般情况，非金属元素单质熔、沸点低，硬度小，但硅和金刚石熔、沸点高，硬度大，其中金刚石 为天然存在的硬度最大的物质。 (二)一般情况，非金属元素单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。 (三)一般情况，较强氧化剂+较强还原剂═较弱氧化剂+较弱还原剂，而碳却能还原出比它更强的还原 剂，原因：C 转化为 CO 气体逸出反应体系。 (四)非金属单质一般不能生成 H₂，但 C、Si 均可： 高温 (水蒸气通过 灼热的炭层，生成水煤气的反应)； 2 。 2 + ( ) \ xlongequal + (五)一般情况，较活泼金属+酸═盐+氢气，然而 S2i 是非金2 属，3 却能2与氢氟酸发生反应： + 2 + = + 2 ↑ 但生成的 SiF₄不属于盐。 + 4 = (六)4一般情况2 ，酸性氧化物+碱═盐+水，SiO₂是酸性氧化物，却能与氢氟酸反应： ↑+ 2 ↑ , 。 2 4 + 4 ↑+ (七 2 )无机酸一般能溶于水，而 H₂SiO₃却难溶于水。 2 (八) H₂CO₃酸性强于 H₂SiO₃且生成的 H₂SiO₃为沉淀, 所以有 (九)制粗硅： 高温 粗硅提纯： 2 + 2 \ xlongequal + 2 ↑ 工业制取纯硅的工艺流程：SiO₂—C→粗硅 Cl₂→SiCl₄——H₂→纯硅，用焦炭还原 SiO₂，产物是 CO 而不是 CO₂。 四、硅酸盐 硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，在自然界中分布极广，是一大类结构复杂的固态物 质，大多数不溶于水，化学性质稳定。 (一) 最简单的硅酸盐——硅酸钠(Na₂SiO₃) 白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃或泡花碱，有黏性，会变质，因此要密封保存且放 硅酸钠的试剂瓶不能用玻璃塞。 与盐酸反应： 能与酸性较硅酸强的酸反应 与 CO₂水溶液反应： ₂ ₃ + 2 = ₂ ₃ ↓+ 2 用途 制作黏合剂 (矿物胶)、耐火阻燃材料 ₂ ₃ + ₂ + ₂ = ₂ ₃ ↓+ ₂ ₃ (二)硅酸盐的表示方法 硅酸盐种类繁多，结构复杂，组成各异，通常用二氧化硅和金属氧化物的组 内容 合形式表示其组成。 格式：金属氧化物·二氧化硅·水 复杂硅酸盐改写成氧化物 金属氧化物按金属活动性顺序(或低价在前，高价在后，若价态相同按活动性 的规则 顺序)第一篇 化学学科知识 (三)硅酸盐工业 指以含硅物质为原料经加热而制成硅酸盐产品的工业。陶瓷是人类最早使用的硅酸盐材料。 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 黏土、石灰石、石膏 纯碱、石灰石、石英砂 黏土 生产设备 水泥回转窑 玻璃熔炉 陶瓷窑 高温下发生复杂的物理、化 高温 高 温 下 发 生 复 杂 的 物 生产原理 ₂ ₃ + ₂ \ 学变化 理、化学变化 xlongequal ₂ ₃ + ₂ ↑ 高温 ₃ + ₂ \ 原料→研磨、混合→回转窑 xlongequal ₃ + ₂ ↑ 原料→玻璃熔炉→熔融物→冷却→混合→成型→干燥→烧 生产过程 中煅烧→加入石膏，研细→ 玻璃 结→冷却→成品 水泥 硅酸三钙( 、硅 主要成分 酸二钙( 、铝酸 Na₂SiO₃、CaSiO₃、SiO₂ 成分复杂 3 ⋅ ₂ 三钙 (3CaO·Al₂O₃) 2 ⋅ ₂ 具有水硬性，跟水掺和搅拌无固定熔点，在一定温度范围内逐 具有抗氧化性，耐高 重要性质 并静置后，很容易凝固变硬渐熔化 温，绝缘，耐酸碱腐蚀 有色玻璃 (加入 Co₂O₃后玻璃呈 蓝色，加入 Cu₂O 后玻璃呈红色， 矿渣硅酸盐水泥、复合硅酸普通玻璃呈淡绿色是因为原料中混 种类 土器、陶器、瓷器 盐水泥等 有 Fe²⁺ )、石英玻璃、光学玻璃 (加入 PbO)、钢化玻璃(工艺处 理)、玻璃纤维 (四)新型无机非金属材料 传统无机非金属材料(硅酸盐材料) 新型无机非金属材料 高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷、光导纤维 种类 普通水泥、普通玻璃、黏土质陶瓷等 等 1.耐腐蚀性、耐高温；2.质脆、经不起1.能承受高温，强度大；2.具有电学特性；3.具 特性 热冲击。 有光学特性；4.具有生物功能。 五、碳、硅及其化合物之间的转化关系全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 第五节 氯、溴、碘及其化合物 一、氯气的性质和用途【教学设计题备考】 物理性 通常氯气为黄绿色、有强烈刺激性气味，是密度比空气大的有毒气体，易液化。25℃时， 质 为淡黄绿色。 点燃 (白烟) 与金属反应(与变价 金属反应，将金属 点燃 (棕褐色烟) 2 + ₂ \ xlongequal 2 氧化至高价态) 点燃 棕黄色烟) 2 + 3 ₂ \ xlongequal 2 ₃ 光照或 (苍白色火焰、白雾) + ₂ \ xlongequal ₂ 点燃 与非金属反应 2+ 2\xlongequal 2 点燃 不足)(白雾) 点燃 充足)(白烟) 2 + 3 ₂ \ xlongequal 2 ₃ ( ₂ 化学性 (强氧化性) 2 + 5 ₂ \ xlongequal 2 ₅ ( ₂ 质 与水反应 光照 (HClO 不稳定，见光易分解) ₂ + ₂ ⇌ + 2 \ xlongequal 2 +₂ ↑ 与碱反应 ₂ + 2 = + + ₂ 2 ₂ + 2 ₂ = ₂ + ₂ + 2₂ 与还原性物质反应 ₂ + ₂ + 2₂ = ₂ ₄ + 2 2 + ₂ = 2 +₂ 与有机物反应 2 ₂ + ₂ = 2 ₃ 氯离子 在用硝酸银溶液检验时，一般先在被检测的溶液中滴入少量稀硝酸使其酸化，以排除干扰 的检验 离子。 氯气用 制漂粉精，消毒，制盐酸、农药、氯仿等。 途 【上岸熊提示：常温下干燥的氯气或液氯不能与铁发生反应，所以工业上常把干燥的液氯储存在钢瓶中。】 二、氯气的制法【选择题备考】【21 下选择题】 用强氧化性物质( 、 、 ₃等)和浓盐酸反应。 浓 ( ₂ ₄ ₃ 反应的原理 浓 ) ( 不 需 加 ₂ + 4 ( ) \ xlongequal △ ₂ + ₂ ↑+ 2₂ 热) 2 ₄ + 16 = 2 + 2 ₂ + 5 ₂ ↑+ 8₂ 实验室制法 浓 )(不需加热) 收集装置 向上排空气法或排饱和食盐水法 (Cl₂不溶于饱和食盐水)。 ₃ + 6 = + 3 ₂ ↑+ 3₂ 净化装置 用饱和食盐水除去 HCl，再用浓 H₂SO₄干燥。 吸收装置 用强碱溶液吸收多余的 Cl₂，防止污染空气。第一篇 化学学科知识 续表 1.电解饱和食盐水 (氯碱工业) 工业制法 电解 2.电解熔融的氯化钠和氯化镁制取金属钠和镁时，副产物是氯气。 2 + 2₂ \ xlongequal 2 + ₂ ↑+ ₂ ↑ 三、卤素及其化合物的递变规律及特性 (一)卤素及化合物的递变规律 单质氧化性 离子还原性 ₂ > ₂ > ₂ >₂ HX 的稳定性 HF>HCl>HBr>HI ⁻ > ⁻ > ⁻ >⁻ 熔点: HI>HF(含氢键)>HBr>HCl HX 的熔、沸点 沸点: HF(含氢键)>HI>HBr>HCl 最高价含氧酸的酸性 (二)卤素单质化学性质的相似性 ₄ > ₄ > ₄ 1.与 H₂反应 F₂ Cl₂ Br₂ I₂ 与 H₂化合条件 冷、暗 点燃或光照 500℃ 持续加热 反应情况 爆炸 强光照射时爆炸 缓慢化合 缓慢化合，反应可逆 卤化氢稳定性 HF>HCl>HBr>HI 【上岸熊提示：从 F→I 反应条件越来越苛刻，且卤化氢稳定性逐渐降低，HI 在加热条件下易分解。】 2.与水等其他物质反应 、 、 与水反应 ₂ + ₂ ⇌ + = 【上岸熊注释：将 F₂通入某物质的水溶液中，F₂先跟水反应。】 2₂ + 2₂ = 4 +₂ (1) F₂、Cl₂可与绝大多数金属化合(除 Au、 Pt 等外), Br₂、I₂可与大多数金 与金属反应属化合；(2)变价金属，如 Fe、Cu、Cl₂、Br₂将金属氧化到高价，I₂将金属氧化 到较低价。 、 与碱反应 ₂ + 2 = + + ₂ = 氧化还原反 3₂ + 6 5 + ₃ + 3₂ 应 ( 、 、I) 1 ₂ +2 =2 + ₂ ; ₂ +2 =2 +₂ ; ₂ +2 =2 =2 ₂ 2)₂ + ₂ ₃ + ₂ = ₂ ₄ + 2 ( = 全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) (三)卤素中的某些特性及相关应用【选择题备考】【23 上选择题】 1.无正价和含氧酸，非金属性最强； ，与 H₂反应在冷暗处即爆炸； 氟 3. HF 是弱酸，能腐蚀玻璃，保存在铅皿或塑料瓶中；有毒，在 HX 中沸点最高；4. AgF 易溶于 2.2₂ + 2₂ = 4 +₂ , 水，没有感光性。 1. Br₂是深红棕色液体，易挥发；2. Br₂易溶于有机溶剂；3.盛溴的试剂瓶中加水，进行水封， 保存液溴不能用橡胶塞；4. AgBr 作感光材料，用于照相(AgX 中，除 AgF 外，其余均有感光性 ); 5.从海水中提取溴的工业流程： 溴 1.淀粉遇 I₂变蓝色；2. I₂加热时易升华；3. I₂易溶于有机溶剂；4.食用盐中加入 KIO₃可防 治甲状腺肿大；5. AgI 用于人工降雨；6.从海带中提取碘的工业生产流程： 碘 海带———晒干、灼烧→氵海带灰 浸泡→悬浊液——过滤→滤液(含 I⁻ 的溶液)) 通入 Cl₂ →粗碘 (含 I₂的溶液) 提纯→高纯碘单质 从海带中提取碘过程中涉及的化学方程式： 。 第六节 硫及其化合物 ₂ + 2⁻ =₂ + 2 ⁻ 一、硫的性质和用途 硫俗称硫黄，淡黄色晶体，不溶于水，微溶于酒精，易溶于 CS₂，质脆，是一种生命元素， 物理性质 组成某些蛋白质时离不开它。 1.跟金属反应： 。 2.跟非金属反应： 点燃 。 + \ xlongequal △ ; 2 + \ xlongequal △ ₂ 现象：硫在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，在纯氧中燃烧发出蓝紫色火焰。 +₂ \ xlongequal ₂ 化学性质 3.跟强氧化性酸反应： 浓 。 4.跟强碱反应： 。 + 2₂ ₄ ( ) \ xlongequal △ 3 ₂ ↑+ 2₂ 【上岸熊注释：做熔化硫的实验时，可用 NaOH 溶液洗涤试管中残余的 S。】 3 + 6 \ xlongequal △ 2 ₂ + ₂ ₃ + 3₂ 用途 制硫酸、橡胶、黑火药、医药、农药、火柴。 二、常见硫的化合物 (一)二氧化硫 1.二氧化硫的性质 物理性质 有刺激性气味，有毒，密度比空气大，易溶于水。 通入石蕊试液(酸性)，紫色 化学性质 不稳定，易分解) 溶液变红 ₂ + ₂ ⇌ ₂ ₃ (₂ ₃ }第一篇 化学学科知识 续表 先生成沉淀，后沉淀消失： 通入澄清石灰水(酸性) ₂ + ₂ = ₃ ↓+ ₂ 有气泡生成： (亚硫酸的酸性 与 Na₂CO₃溶液反应 ₃ + ₂ + ₂ = ₃ ₂ 比碳酸强) 化学性质 ₂ ₃ + ₂ = ₂ ₃ + ₂ 品红溶液(漂白性) 褪色(加热可恢复) 溴水 (还原性) 褪色： O₂(还原性) 催化剂 ₂ + ₂ + 2₂ = ₂ ₄ + 2 H₂S 气体(氧化性) 生成淡黄色固体： 2 ₂ +₂ \ xlongequal[ △ ] 2 ₃ (1)SO₂不能漂白酸碱指示剂，如 SO₂通入紫色的石蕊试液中 ，₂ 溶+液2变₂ 红 。=而3 氧↓化+类2₂ 漂 白剂(如氯水、Na₂ O₂等)能漂白酸碱指示剂。 (2)SO₂使溴水、KMnO₄溶液褪色，是利用 SO₂的还原性，而不是漂白性： (3)若向品红溶液中通入等物质的量的 Cl₂和 SO₂，则二者不是“强强联手”，而是“两败俱伤”， 4 2 2 4 2 4 2 2 + 5 + 2 = 2 + + 2 发生反应为 品红溶液不褪色。 向品红溶液和石2蕊试液2 中通入2 SO₂和2 Cl4₂，相关的变化和现象为： + + 2 = + 2 , 2.二氧化硫对环境的污染及治理 (1)二氧化硫的污染：SO₂是污染大气的主要有害物质之一，对人体的直接危害是引起呼吸道疾病，严重 时致人死亡； (2)酸雨的形成和危害：大气中 SO₂和 NO₂溶于水后形成酸性溶液，随雨水下降，就可能形成酸雨，酸雨 的 pH 小于 5.6。酸雨能直接破坏农作物、森林、草原，使土壤、湖泊酸化，还会加速建筑物、工业和名胜 古迹的腐蚀； (3)治理方法：空气中的二氧化硫主要来自化石燃料(煤和石油)的燃烧，以及含硫矿石的冶炼肥、磷肥、 纸浆生产等产生的工业废气。消除污染的主要方法之一是减少 SO₂的排放。例如，硫酸厂、冶炼厂等的尾 气要在排放前进行处理。 44全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) (二)硫酸的性质和用途 物理性质：无色油状液体，难挥发，密度比水大； 性质 化学性质：属于二元强酸，稀硫酸具有酸的通性。 浓硫酸稀释方法 将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中，并不断搅拌。 1.强氧化性： 浓 浓硫酸的特性 浓 + 2₂ ₄ ( ) \ xlongequal △ ₄ + ₂ ↑+ 2₂ 2.吸水性：浓硫酸常作干燥剂，但不能干燥 NH₃、H₂S、HI 等。 + 2₂ ₄ ( ) \ xlongequal △ 2 ₂ ↑+ ₂ ↑+ 2₂ 3.脱水性：将有机物质中氢、氧元素的原子按 2 ：1 脱成水，如使蔗糖变黑。 1.钝化：常温下，冷浓硫酸对 Al、Fe 有“钝化”作用，浓硫酸可用铝槽车装运； 浓硫酸与金属的反 2.活泼金属(如 Zn)：开始产生 SO₂，浓度变小后产生 H₂； 应 3.不活泼金属(如 Cu)：开始产生 SO₂(加热)，浓度变小后，稀硫酸不再与 Cu 反应。 硫酸的用途 生产化肥、染料，精炼石油，制造炸药、农药等。 (三)硫酸的工业制法：接触法制备硫酸 生产阶段 化学方程式 设备 有关原理 SO₂的制取与净化(造气) 沸腾炉 矿石粉碎：扩大接触面积。 高温 4 ₂ + 11₂ \ SO₂转化为 SO₃(接触氧化) 接触室 逆流热交换。 xlongequal 2 ₂ ₃ + 8 ₂ 催化剂 2 ₂ +₂ \ xlongequal[ △ ] 2 ₃ SO₂的吸收与硫酸的生成 吸收塔 逆流吸收。 (实际是用浓 H₂SO₄吸收。) ₃ + ₂ = ₂ ₄ 【上岸熊提示: 检验时 SO₄²⁻ 要排除 Ag⁺ 、CO₃²⁻ 的干扰，常用检测试剂是 BaCl₂溶液和稀盐酸。】 第七节 氮及其化合物 一、氮气的性质及用途 在自然界的存 既有游离态，又有化合态。N₂是空气的主要成分，氮是生命物质中的重要组成元素，是构 在 成蛋白质和核酸不可缺少的元素，是农作物生长所必需的元素。第一篇 化学学科知识 续表 常温下，N₂的化学性质很不活泼，可作保护气，但在高温、放电、点燃等条件 下，N₂能与 H₂、O₂、 Mg、 Ca 等发生化学反应。 高温高压 是工业上合成氨的反应原理； 化学性质 2.与 O₂反应: 放电或高温 1.₂ + 3₂ \ xlongequal 2 ₃ 3.与 Mg 反应: ₂ +₂ \ xlongequal 2 ; 点燃 。 氮气的用途 合成氨；制硝酸；用作保护气，保存农副产品；液氮可作冷冻剂。 ₂ + 3 \ hboxMg \ xlongequal ₃ ₂ ; ₃ ₂ + 6₂ = 3 ( ₂) + 2 ₃ ↑ 氮气的工业制工业上，利用液态氮的沸点比液态氧的沸点低从液态空气中将其加以分离而制得氮 法 气。 1.生物固氮：豆科作物根瘤菌将 N₂转化为化合态氮；2.自然固氮：天空中打雷闪 氮的固定 电时，N₂转化为 NO；3.工业固氮：在一定条件下，N₂和 H₂合成氨(人工固氮)。 二、氮的化合物 (一)氮的氧化物 氮有+ 1、+ 2、+ 3、+ 4、+5]五种正化合价, 可形成 N₂O、NO、N₂O₃、NO₂、N₂O 种类 ₄、N₂O₅ 六种氧化物，其中ⅠN₂O₃和 N₂O₅ 分别是 HNO₂和 HNO₃的酸酐。 物理性质 无色、无味的气体，有毒，难溶于水，一般用排水法收集。 化学性质 (常温下很容易化合)； 一氧化氮 实验室制备 稀 2 +₂ = 2 ₂ 4 + 3₂ + 2₂ = 4 ₃ 工业制备 3 + 8 ₃ = 3 ₃ 催₂ 化+剂2 ↑+ 4₂ 红4 棕₃ 色+有5刺₂ 激\ 性xlo气ng味eq的ua有l[ 毒△气] 体，易4液 化+，6易₂ 溶 于水，一般用向上排空气 物理性质 法收集 (工业上用来生产硝酸) 二氧化氮 具有强氧化性) 3 ₂ + ₂ = 2 ₃ + 化学性质 (自身氧化还原反应) 2 ₂ = ₂ ₄ ; ₂ + ₂ = ₃ + ( ₂ (加热时分解) 2 ₂ + 2 = ₂ + ₃ + ₂ 实验室制备 浓 2 ₂ \ xlongequal △ 2 +₂ + 4 ₃ = ₃ ₂ + 2 ₂ ↑+ 2₂ 【上岸熊提示：由于 NO₂气体和溴蒸气都能使湿润的淀粉-碘化钾试纸变蓝，故不能用淀粉-碘化钾试纸 区别 NO₂气体和溴蒸气，可用水或 AgNO₃溶液来区别。】 (二)氨的性质及用途 NH₃是无色、有刺激性气味、极易溶于水的气体；常温时，1 体积水大约可以溶解 700 体积的氨。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 氨水为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解； 受热又容易分解为 NH ₃和 H₂O。NH₃是中学阶段唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。 与水反应 ₃ ⋅ ₂ , N O 在水中的反应： 。 ₃ + ₂ ⇌ ₃ ⋅ ₂ ; ₃ ⋅ ₂ \ xlongequal △ ₃ ↑+ ₂ NH₃与 HCl、H₂SO₄反应的离子方程式: 与酸反应 ₃ + ₂ ⇌ ₃ ⋅ ₂ ⇌ ₄ ⁺ + ⁻ NH₃与 HNO₃反应: (不能发生氧化还原反应)。 ₃ + ⁺ = ₄ ⁺ ; 催化剂 ₃ + ₃ = ₄ ₃ (氨的催化氧化，是工业上制硝酸的基础，也是工业上制 NO 的方法) 4 ₃ + 5₂ \ xlongequal[ △ ] 4 + 6₂ 具有还原性 过量)； 过量) 催化剂 2 ₃ + 3 ₂ = ₂ + 6 ( ₂ 8 ₃ + 3 ₂ = ₂ + 6 ₄ ( ₃ 4 ₃ + 6 \ xlongequal 5₂ + 6₂ ; 2 ₃ + 3 \ xlongequal △ ₂ + 1.氨是氮肥工业及制造硝酸、铵盐、纯碱等的重要原料；2.氨也是有机合成工业的常用 氨的用途 3 + 3₂ 原料(如制尿素、合成纤维、染料等)；3.氨还可用作制冷剂。 (三)铵盐的性质 铵盐是由铵根离子和酸根离子构成的化合物，铵盐都是白色或无色晶体，都易溶于 物理性质 水。 1.受热分解(热解) 化学性质 ₄ \ xlongequal △ ₃ ↑+ ↑ 2.与强碱反应(碱解————铵盐的共性) ₄ ₃ \ xlongequal △ ₃ ↑+ ₂ ↑+ ₂ ↑ 3.水解反应： (强酸的铵盐溶液呈酸性)。 ₄ ₃ + \ xlongequal △ ₃ + ₃ ↑+ ₂ NH₄⁺ 的检验 取少许样品，与强碱共热，产生的气体用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝。 ₄ ⁺ + ₂ ⇌ ₃ ⋅ ₂ + ⁺ 用途 作氮肥、制炸药、制焊药等。 (四)硝酸 1.纯硝酸为无色、有刺激性气味的液体； 物理性质 2.硝酸沸点(83℃)低、易挥发，在空气中遇水蒸气呈白雾状； 3.质量分数为 69%以上的硝酸称为浓硝酸。 能与碱、CuO 等碱性氧化物、BaCO₃等盐反应。稀硝酸使紫色石蕊试液变 强酸性 红，浓硝酸使石蕊试液先变红(H⁺ 作用)，加热后褪色(强氧化作用，即漂白 作用)。用此可以证明浓硝酸的氧化性比稀硝酸强。 硝酸不稳定，见光或受热易分解，其反应方程式为： 化学性质 光照或加热 存放：HNO₃应盛放在棕色试剂瓶里，并存放在黑暗阴凉处。 不稳定性 4 ₃ \ xlongequal 2₂ + 4 ₂ +₂ ↑ 浓硝酸常呈黄色是因为 HNO₃分解产生的 NO₂溶解于浓硝酸中，去掉浓硝酸 中 黄 色 的 方 法 是 通 入 少 量 O ₂ ， 发 生 的 反 应 为 ： 。 4 ₂ +₂ + 2₂ = 4 ₃ 第一篇 化学学科知识 续表 1.与金属的反应(大部分金属能与硝酸反应)： 浓 稀 + 4 ₃ ₃ ₂ + 2 ₂ ↑+ 2₂ 2.常温下，铁、铝遇冷的浓 HNO₃能发生钝化，原因是浓 HNO₃使 Fe、Al 表 3 + 8 ₃ = 3 ₃ ₂ + 2 ↑+ 4₂ 面生成一层致密的氧化物薄膜，阻止了酸与内层金属的进一步反应，故常温下 可用铁、铝容器盛装冷的浓 HNO₃。 3.与非金属(木炭)的反应： 浓 化学性质 强氧化性 。 + 4 ₃ ( ) \ xlongequal △ ₂ ↑+ 4 ₂ ↑+ 4.硝酸还能与其他还原剂反应, 如 H₂S、SO₂、Na₂SO₃、FeSO₄、KI、NaB 2₂ r 等发生氧化还原反应。 3 ⁺² + 4⁺ + ₃ ⁻ = 3 ⁺³ + ↑+ 2₂ 5.浓硝酸和浓盐酸按体积比 1 ∶ 3 混合即为王水，它的氧化性更强，能溶解 6⁻ + 8⁺ + 2 ₃ ⁻ = 3₂ + 2 ↑+ 4₂ Pt、 Au 等金属。 用途 制炸药、染料、塑料、硝酸盐。 制备实验————氨催化氧化法制硝酸 (1)实验原理 催化剂 3 2 2 4 + 5 \ xlongequal[ △ ] 4 + 6 2 2 2 + = 2 (2)实验过程 2 2 3 3 + = 2 + 按下图装好仪器，并检查气密性，在各仪器中加入相应的试剂，先用酒精灯加热催化剂，几分钟后，向氨 水中鼓入空气，鼓气速度以维持催化剂红热为宜。 1 中为浓氨水，与水的比例为 1.5∶ 1；2 中为碱石灰干燥剂；3 中加入 Cr₂O₃催化剂；4 中为无水氯化钙 干燥剂；6 中为紫色石蕊溶液；7 中为氢氧化钠溶液。 三、氮及化合物之间的转化全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 第三章 物质结构与性质 第一节 原子结构与性质 一、原子结构【选择题备考】 (一)原子的构成 由原子核和核外电子组成，原子核分为中子(决定原子种类：同位素)和质子(核电荷数决定 构 元素种类)，核外电子分为电子数和电子排布，最外层电子数是原子的电子式，决定原子的 成 得失电子能力、主族元素的化学性质。 X 元素的化合价为+c 表 +c 示 方 质量数——A→d⁺ ——该离子带 d 个单位的正电荷 法 质子数——Z^e——一个粒子中含 X 原子的个数为 e 原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数；质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) 1.基态：处于最低能量状态的原子；2.激发态：基态原子吸收能量， 基态与激发态、原子它的电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子；3.原子光谱：不同元素 西 光谱 原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可用光谱仪摄取各种元 组 常 素原子的吸收光谱或发射光谱。 见 概 1.电子云：电子云图中小黑点的疏密表示电子在原子核外空间某处出现 念 电子云与原子轨道 概率的大小；2.原子轨道：人们常把电子出现的概率约为 90%的空间圈 出来，这种电子云轮廓图是对原子轨道的形象化描述。 (二)四个量子数 表示电子出现最大概率区域离核的远近(电子层)和电子能量的高低。n 的取 主量子数(n) 值为正整数，目前只取至 7。n 值表示电子层数，n 值越大，轨道能量越高。 表示电子亚层和能级，也可以描述原子轨道(或电子云)的形状。l 的取值受 角量子数(l) 制于 n 值, 只能取 0~(n - 1)的正整数。 磁量子数(m) 表示原子轨道在空间的伸展方向。m 取值受制于 l 值，共有(2l+l)个取值 自旋量子数用于表示电子自旋的运动方向。顺时针方向为 逆时针方向为- 自旋量子数(m₅ ) 1 + 2 , 1 2 【上岸熊提示：当 l=0 时，相应电子状态为 s 态，其原子轨道(或电子云)的形状为球形；当 l=1 时， 相应电子状态为 p 态，其原子轨道(或电子云)为哑铃形或纺锤形；当 I=2 时，相应电子状态为 d 态， 其原子轨道(或电子云)形状为花瓣形。】 【上岸熊拓展：对多电子原子而言，n 相同时，一般情况是 l 值越大，能量越高。但对于单电子原子，如 氢原子，能量不受 l 的影响，只与 n 有关。】第一篇 化学学科知识 (三)原子核外电子的排布规律 电子总是优先占据可供占据的能量最低的轨道，而后按照原子轨道近似能级图(又叫构造原理图 )依次进 能量最低原理 入能量较高的轨道。 电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，并且自旋方向相 同。 洪特规则 特例：当等价原子轨道处于全充满(p ⁶ , d¹ ⁰ , f¹⁴ ) ,半充满(p³, d ⁵ , f ⁷ ) 和全空(p ⁰ , d ⁰ , f ⁰ ) 时为稳 定状态。 每个电子的运动状态都不同，同一条轨道最多只能容纳两个自旋状态不同的电子。电子的两种自旋方向为 泡利原理 顺时针方向和逆时针方向，用“↑”和“↓”表示。 【上岸熊提示：原子最外层电子数目不超过 8 个(K 层为最外层时不能超过 2 个)；次外层电子数目不能超过 18 个(K 层为次外 层时不能超过 2 个)，倒数第 3 层电子数目不能超过 32 个。】 二、元素周期表与元素周期律【选择题备考】【21 下/22 上/23 下/24 上选择题】 (一)元素周期表的结构 电子层数相同的元素按原子序数递增的顺序从左到右排成横行，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 成纵列而得到的表叫元素周期表。 周期 具有相同的电子层数的元素按原子序数递增的顺序排列成的横行。 族 最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序排列成的纵列。 素周期表 0 族 电子 周期 IA 018 电 元 层 子 数 1H 2 He 氢 氨 1 1 ' ls' ⅡA ⅢA ⅣA VA VIA ⅦA 5° 1.008 2 13 14 15| 16 17 4.003 K 2 80 10 Ne 3 Li 4 Be 5B 6C 7N 9F 氧 氖 锂 铍 硼 碳 氮 氟 2 2 8 : 2 28:2 k 82 2s¹ 2s² 282p' 282p² 2s²2p³ 2s²2p³ p° p° 6.941 9.012 10.81 12.01 14.01 19.00 16.00 20.18 16 S 18 Ar 1 1 Na 12 Mg 13 Al 14 Si 15 P 17 Cl 硫 氩 钠 镁 铝 硅 磷 氯 3 3s³3p 3s²3 38¹ 3s² 3s²3p¹ 3s'3p² 3s'3p³ 3s³3p³ ⁴ p° 22.99 24.31 26.98 28.09 30.97 35.45 32.06 39.95 11 3 ⅢB ⅣB VB VIB ⅦB Ⅷ IB ⅡB 3 4 5| 6 7 8 9 10 11 12 19K 23 V 24 Cr 26 Fe 29 Cu 30 Zn 32 Ge 34 Se 36 Kr 20 Ca 21 Sc 22 Ti 25 Mn 27 Co 28 Ni 31 Ga 33 As 35 Br 8 钾 钒 铬 铁 铜 锌 锗 硒 氮 NM 钙 钪 钛 锰 钴 镍 镓 砷 溴 18 4 4s' 3d³4s³ 3d³4s 3d⁴4s 3d"4s" 3d"4s² 4s¹⁴p 4s'4p 48:4 L 4s² 3d¹4s¹ 3d²4s² 3d³4s² 3d⁷4s² 3d'4s² 4s²4p¹ 4s'4p³ 4s²4p³ 8 39.10 50.94 ¹ ¹ 63.55 65.38 ² ⁴ p° K 40.08 44.96 47.87 54.94 58.93 58.69 69.72 74.92 79.90 2 52.00 55.85 72.63 78.96 83.80 39 Y 41 Nb 42 Mo 44 Ru 45 Rh 47 Ag 48 Cd 52 Te 53 I 37 Rb 38 Sr 40 Zr 43 Tc 46 Pd 49 In 50 Sn 51 Sb 钇 铌 钼 钉 铑 银 镉 碲 碘 54 Xe 铷 锶 锆 锝 钯 铟 锡 锑 5 4d¹⁵s² 4d⁴⁵s 4d³5s 4d¹⁵s¹ 4d¹⁵s¹ 4d³⁵s¹ 4d¹⁵⁵³ 5s²5p 5s²5p³ 氮(S5) 5s' 5s² 4d²5s² 4d³5s² 4d¹⁰ 5s²5p¹ 5s²5p² 5s²5p³ 88.91 ¹ ¹ 101.1 102.9 107.9 112.4 ⁴ 126.9 131.3 85.47 87.62 91.22 [98] 106.4 114.8 118.7 121.8 92.91 95.96 127.6 3LK 8 18 18 8 2 55 Cs 56 Ba 72 Hf 73 Ta 74 W 75 Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 Tl 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn 57~71 铯 钡 给 担 钨 铼 锹 铱 铂 金 汞 铊 铅 铋 钋 砹 氡 La~ L 6 6s¹ 137.3 5d'6s² 5d⁶6s¹ 5d'6s 5d³⁶⁶ 5d'6s² 5d⁺ 6 5d*6s' 5d 6s¹ 5d⁺ '' 6s²6p¹ 6s²6p² 6s²6p³ [209) 6s²6p¹ 6s²6p³ u 132.9 8° 178.5 180.9 ² 186.2 190.2 s² 195.1 197.0 6s² 204.4 207.2 209.0 {6"> [210] [222] 镧系 183.8 192.2 200.6 PONMLK 18/2 18 104 R 106 111 R 118(Og ◎ 105 D 87 Fr 88 Ra 89~10 f 钻 S g 107 B 108 H 109 M 110 D g 铨 112 C 113 Nh 114 F 115 M 116 L 氮* ◎ b * 117 Ts 钫 镭 3Ac~ * 禧* h 铍 s 锶 t 镂 s 钺 * n 镯 | 1 铁 c 镆 v 镗 [294] ◎ 7 (6dP7s 硒* 7s¹ 7s¹ Lr锕 (6d²⁷ [271] * * * * [280] * 祢* * * * ²) [294] [223] [226] 系 s²)[2 [270] [277] [276] [281] [285] [284] [289] [288] [293] [268] 65] zz-2 … … 58 Ce 57 La 59 Pr 60 Nd 61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68 Er 69 Tm 70 Yb 71 Lu 铈 镧 错 钕 钜 钞 销 钆 钺 镝 钬 饵 钰 镜 鲁 镧系 4f¹5d¹ 5d'6s² 4f'6s² 4f⁴6s² 4f'6s² 4f'6s² 4f'6s² 4f'5d'6 4f⁹⁶s¹ 4f¹⁰⁶⁶³ 4f¹⁶⁶⁶ 4f¹⁰6s² 4f¹¹⁶6s 4f¹⁴6s² 4f"5d'6 6s²14 138.9 140.9 144.2 [145] 150.4 152.0 s²157.3 158.9 162.5 164.9 167.3 ²168.9 173.1 s²175.0 0.1 102 No 91 Pa 93 Np 96Cm 镉 101 Md 103 Lr 89 Ac 9 0 Th 94 Pu 95 Am 97 Bk 98 Cf 99 Es 100 Fm 错* 镆 92 U铀 镗 * 钔* 钫* 锕 钍 钚 镅* 铬* 锏* 镶* 赞* 锕系 5f'6d' 5f'6d'7 5f'6d 5F6d' (5f²⁷⁷s (5f (5f¹⁴6 6d¹⁷s² 6d²7s¹ 5f°7s² 5f'7s² 5f°7s² 5f"7s² 5f¹⁷⁷³ 5f¹²⁷s³ 7s²23 s²238.0 ¹⁷/s²[2 7s²[24 ³) 1¹4)7 d'7s³) [227] 232.0 [244] [243] [247] [251] [252] [257] 6 1.0 37] 7] [258] [262] [259]全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 元素 具有相同核电荷数(质子数)的一类原子的总称。 核素 具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，每一种原子为一种核素。 具有相同质子数、不同中子数的同一元素的不同核素互为同位素，同位素的化学性质相似， 同位素 物理性质不同。同位素之间的转化不属于化学变化。 元素周期表上元素的“外围电子排布”简称“价电子层”，这是由于这些能级上的电子数可 价电子层 在化学反应中发生变化。价电子层中的电子称为价电子。 (二)元素周期律【选择题备考】【21 下/24 上选择题】 同周期元素的原子、最高价阳离子、最低价阴离子的半径随核电 同周期元素的粒子 荷数增大而逐渐减小(稀有气体除外)。 同主族元素的粒子 同主族元素的原子或离子的半径随核电荷数增大而逐渐增大。 粒子半径大小 电子层结构相同(核外电子排布相同)的离子的半径，随核电荷数 电子层结构相同的粒子 的比较 的增加而减小。 同种元素形成的粒子 同种元素原子形成的微粒电子数越多，半径越大。 电子数和核电荷数都不同 可通过参照物进行比较。 的粒子 1.单质置换水或酸中氢的难易程度； 金属性 2.最高价氧化物对应水化物的碱性强弱。 金属性与非金 1.单质与氢气化合生成气态氢化物的难易程度或气态氢化物的 属性 非金属性 热稳定性； 2.最高价氧化物对应水化物的酸性强弱。 【上岸熊提示：根据洪特规则，当外围电子在能量相等的轨道上形成全空、半满和全满结构时，原子的能 量较低，元素的第一电离能较大。】 比较：【选择题备考】【21 下选择题】 同周期 (从左到右) 同主族(从上到下) 原子半径 逐渐减小 逐渐增大 电子层结构 电子层数相同，最外层电子数逐渐增多 电子层数递增，最外层电子数相同 得电子能力(非金属性) 逐渐增强 逐渐减弱 失电子能力(金属性) 逐渐减弱 逐渐增强 氢化物的稳定性 逐渐增强 逐渐减弱 最高价氧化物对应水化 酸性逐渐增强，碱性逐渐减弱 酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强 物的酸碱性 【上岸熊提示：元素的非金属性越强，其最高氧化物对应的水化物的酸性越强。】第一篇 化学学科知识 第二节 分子结构与性质 一、化学键【选择题备考】 (一)化学键的种类【23 上选择题】 金属键 离子键 共价键 金属阳离子和自由电子(“电子气”)之 由阳、阴离子之间的静电 原子间通过共用电子对所 定义 间存在的强烈的相互作用 作用形成的化学键 形成的化学键 成键粒子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子 原子 成键本质 静电作用 静电作用 共用电子对 (二)配位键 一个原子提供孤电子对，与另一个接受孤电子对的原子形成的化学键，即成键的两个原 定义 子一方提供孤电子对，一方提供空轨道。 形成的条件 一个原子有孤电子对，另一个原子具有接受孤电子对的空轨道。 结构式表示 A→B，A 表示能够提供孤电子对的原子，B 表示具有能够接受孤电子对的空轨道的原子。 (三)离子键和共价键的比较 共价键 键型 离子键 非极性键 极性键 使阴、阳离子结合成化合 概念 原子之间通过共用电子对所形成的相互作用(电子云重叠)。 物的静电作用。 共用电子对偏向吸引电子能力强 特点 阴、阳离子键相互作用。 共用电子对不偏移。 的一方。 成键粒子 阴、阳离子。 原子。 成键条件 活泼金属和活泼非金属。 同种元素的原子。 不同种元素的原子。 非金属单质(稀有气体除外)， 存在 离子化合物。 共价化合物，某些离子化合物。 某些化合物。 (四)离子化合物与共价化合物实物比较 离子化合物 共价化合物 概念 离子间通过静电作用形成的化合物 原子间以共价键结合形成的化合物 构成微粒 阴、阳离子 原子 所含化学键 一定有离子键，可能有共价键 只含有共价键 导电性 熔融状态下能导电 熔融状态下不导电 气态氢化物、非金属化合物(铵盐除外)、含氧酸 类别 部分金属氧化物、强碱、大多数盐 等全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 二、分子的性质 (一)键的极性与分子的极性 1.极性分子与非极性分子 极性分子 分子中正负电荷中心不重合，从整个分子来看，电荷的分布是不均匀的、不对称的。 非极性分子 分子中正负电荷中心重合，从整个分子来看，电荷的分布是均匀的、对称的。 2.键的极性与分子的极性 键的极性 分子的极性 分类 极性键和非极性键 极性分子和非极性分子 决定因素 是否由同种元素的原子形成(共用电子对是否偏移) 正负电荷中心是否重合 (1)以非极性键结合的双原子分子必为非极性分子；(2)以极性键结合的双原子分子一定是 联系 极性分子；(3)以极性键结合的多原子分子是否为极性分子，由该分子的立体构型决定。 说明 键有极性，分子不一定有极性 【上岸熊提示：偶极矩：正、负电荷中心间的距离 d 与电荷中心所带电量 q 的乘积。它是一个矢量，方向 规定为由正电中心指向负电中心。包括键偶极矩、分子偶极矩。分子偶极矩：分子极性的大小常用偶极矩 来衡量。偶极矩越大，分子的极性也越大；分子的偶极矩为 0 时，则为非极性分子。】 (二)范德华力及其对物质性质的影响 物质的分子间存在的将分子聚集在一起的作用力。范德华力很弱，比化学键的键能小 1 ~2 个数 定义 量级。 1.一般来说，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越 影响 高。 2.相对分子质量相同时，分子的极性越大，范德华力越大，熔、沸点越高。 (三)氢键及其对物质性质的影响 氢原子与电负性较大的 X 原子以共价键结合，若与另一电负性较大、半径小的原子 Y (O、F、 N 等)接近，在 X 与 Y 之间，以 H 为媒介形成 X—H…Y 形式的一种特殊的分子间或分子内的相互 定义 作用。 形成氢键的分子可以是同一种分子，也可以是不同种分子，氢键不属于化学键，强度介于化学 键与范德华力之间。作用力强弱比较：化学键>氢键>范德华力。 1.熔点: HI>HF>HBr>HCl; 沸点: HF>HI>HBr>HCl,邻羟基苯甲醛<对羟基苯甲醛。 影响 2.溶解度：乙醇与水以任意比互溶。 3.密度：水的密度在固态时变小。 (四)溶解性：相似相溶 两种情况 一种是物质极性的相似，另一种是物质结构的相似。 极性溶质一般易溶解于极性溶剂中；非极性溶质一般易溶于非极性溶剂 分子极性对溶解性的影响 中。溶质分子与溶剂分子间的范德华力大，则溶质分子的溶解度大。第一篇 化学学科知识 续表 如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好，反 氢键对溶解性的影响 之，不能形成氢键的溶质在有氢键的水中的溶解度就比较小。此外，相似 相溶还适用于分子结构的相似性。 (五)无机含氧酸分子的酸性 无机含氧酸分子之所以能显示酸性，是因为其分子中含有——OH，而—OH 无机含氧酸分子的结构 上的 H 在水分子的作用下能够电离出 H⁺ 而显示一定的酸性。 1.对于同一种元素的含氧酸，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越 强。2.酸分子中不与氢原子相连的氧原子数目越多，酸性越强。 机含氧酸分子酸性强弱比较 含氧酸通式(HO)mROₙ 中，n 为非羟基氧原子(即不与氢原子相连的氧原子) 的数目，n 越大，酸性越强。 同主族元素或同周期元素最高 1.同主族，自上而下，非金属元素最高价含氧酸的酸性逐渐减弱。 价含氧酸酸性强弱的比较 2.同周期，从左到右，非金属元素最高价含氧酸的酸性逐渐增强。 【上岸熊提示：无机含氧酸都是共价化合物而非离子化合物，它们在熔融状态(即液态)下不电离，在水溶 液中 O——H 键断裂而电离出氢离子。】 三、共价键【选择题备考】【21 下选择题】 (一)共价键 本质及特征 本质是在成键原子相互靠近，形成共用电子对，其特征是具有饱和性和方向性。 1.按成键原子间共用电子对的数目，分为单键、双键、三键；2.按共用电子对是否偏移分 类型 为极性键、非极性键；3.按原子轨道的重叠方式分为σ键、π键，前者的电子云具有轴对 称性，后者的电子云具有镜像对称性。 1.原子的电子式 用“·”或“× ”来表示原子最外层电子。H·, ×Mg× , : Ci. 。 2.离子的电子式 (1)简单阳离子：用离子符号表示，如 Na⁺ ，Mg²⁺ ; (2)复杂阳离子、阴离子：不仅要画出各原子最外层电子，而且还应用“[]”括起来，并 电子式书写 在右上角标出所带电荷。 3.离子化合物 由阴、阳离子的电子式构成，但相同的离子不得合并，且带同类电荷的离子不得相邻。如 Na₂O 的电子式为：Na⁺ [:O:]²⁻ Na⁺ 。 4.共价化合物 共用电子对写在成键两原子中间(一般形成共价键后，成键原子达到稳定结构)，每个原子 最外层电子都要标出，相同的原子不能合并。如 CO₂的电子式为：Ö：：C：：Ö：。 共价化合物的 用一字线“——”表示共用电子对 结构式全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 1.σ键和π键的特征比较 键型 σ键 π键 成键方法 沿轴方向“头碰头” 平行方向“肩并肩” 示意图 牢固程度 强度大，不易断裂 强度较小，易断裂 电子云对称性 轴对称 镜像对称 共价单键是σ键；共价双键中一个是σ键，另一个是π键；共价三键中一个是σ键， 成键判断规律 另两个是π键。 (二)键参数————键能、键长、键角 键参数 概念 意义 气态基态原子形成 1mol 化学键释放的最低 键能 键能越大，化学键越强，越牢固，分子越稳定。 能量。 键长 形成共价键的两个原子之间的核间距。 键长越短，化学键越强，形成的分子越稳定。 键角 两个共价键之间的夹角。 键角决定分子的立体构型。 【上岸熊提示：键长、键能决定共价键强弱和分子稳定性：原子半径越小，键长越短，键能越大，分子 越稳定。】 【上岸熊拓展：原子晶体的熔、沸点高低，共价分子的稳定性均与共价键强弱有关。共价键越强，原子 晶体熔、沸点越高，共价分子稳定性越强；共价分子熔、沸点高低由分子间作用力大小来决定，而与共 价键的强弱无关。】 四、分子的立体结构【选择题备考】【23 下选择题】 (一)杂化轨道理论 在同一原子中能量相近的不同能级的几条原子轨道混杂起来，重新组成同等数目 要点 的、能量完全相同的杂化原子轨道。 过程 要经过激发、杂化、轨道重叠等过程。 杂化轨道的类 分 sp 杂化(呈直线形)、sp²杂化(呈平面三角形)、sp³杂化(呈四面体构型)、sp³d 杂 型与分子构型 化(三角双锥形) 、sp³d²杂化(正八面体)。第一篇 化学学科知识 sp 杂化和 sp²杂化 (二)价层电子对互斥理论(确定 VSEPR 模型、预测分子立体模型)【选择题备考】【23 下选择题】 1.分子的立体构型取决于中心原子的价层电子对数。2.价层电子对之间存在斥力，斥力 来源于两个方面，一是各电子对间的静电斥力，二是电子对中自旋方向相同的电子间产 价层电子对互 生的斥力。3.成键电子对由于受两个原子核的吸引，电子云比较集中在键轴的位置，而 斥理论的要点 孤电子对不受这种限制，显得比较肥大。4.成键电子对只包括形成σ键的电子对，不包 括形成π键的电子对，一般是单键间的键角小，单—双键间及双—双键间键角较大。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 1.分子的立体构型取决于中心原子的价电子对数。中心原子的价层电子对数等于σ键电 子对数和中心原子上的孤电子对数之和。 2.根据中心原子的价层电子对数，找出电子对间斥力最小的稳定的立体构型，称之为 VS 判断分子的立 EPR 模型，即理想构型。 体构型 3.用 VSEPR 理论确定分子或例子的实际构型的步骤： 确定中心原子的价层电子对—推出→VSEPR 模型——→略去 VSEPR 模型中中心原子上的 孤电子对一推出→分子或离子的实际空间构型。 4.价层电子对互斥理论的应用————预测分子的立体构型。 【上岸熊拓展：不同价层电子对间的排斥作用顺序如下：孤电子对—孤电子对>孤电子对—成键电子对>成 键电子对一成键电子对；电子对间的斥力还与其夹角有关，斥力大小顺序是 。 ∘ ∘ ∘ 【上岸熊提示：中心原子上的孤电子对数 。 90 > 120 > 180 1 第三节 晶体结构与性质 = 2 − ] 一、晶体的常识【选择题备考】 (一)晶体和非晶体 晶体 非晶体 结构特征 结构粒子在三维空间呈周期性有序排列 结构粒子无序排列 是否有自范性 有(能自发呈现多面体外形) 无 (不能自发呈现多面体外形) 熔点是否固定 固定 不固定 是否对称 对称 不对称 有无各向异性 有 无 间接方法：看是否有固定的熔点。 二者区别方法 科学方法：对固体进行 X 射线衍射实验。 获得晶体一般有三条途径： 1.熔融态物质凝固，例如熔融态 SiO₂，快速冷却形成天然玛瑙。 获得晶体的途径 2.气态物质冷却时不经液态直接凝固(凝华)，例如凝华得到的碘晶体。 3.溶质从溶液中析出，例如从饱和硫酸铜溶液中析出的硫酸铜晶体。 (二)离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体的比较 晶体类型 离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体 组成晶体的粒子 阳离子和阴离子 原子 分子 金属阳离子和自由电子 组成晶体的粒子间的相互作 离子键 共价键 范德华力 金属键 用 典型实例 氯化钠 金刚石 干冰 钠、镁、铝第一篇 化学学科知识 续表 熔点、沸点 熔点较高、沸点高 熔、沸点高 熔、沸点低 一般较高、部分较低 导热性 不良 不良 不良 良好 固态不导电，熔融态 特 导电性 差 差 良好 性 或溶于水能导电 机械加工性能 不良 不良 不良 良好 硬度 略硬而脆 高硬度 硬度较小 一般较大，部分较小 (三)晶胞 从晶体中“截取”出来具有代表性的最小部分，是能够反映晶体结构特征的最小重复单 晶胞概念 元。 一般来说，晶胞都是从晶体中截取下来的大小、形状完全相同的平行六面体，晶胞只是晶 晶胞的结构 体微观空间里的一个基本单元，在它的上、下、左、右、前、后无间隙并排着无数晶胞， 而且所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。 均摊是指每个图形平均拥有的粒子数目。求平行六面体晶胞中粒子个数的方法是： 1.处于顶点的粒子，同时为 8 个晶胞所共有，每个粒子有 属于该晶胞； 晶胞中原子 1 数目的确 2.处于棱上的粒子，同时为 4 个晶胞所共有，每个粒子有8属于该晶胞； 定———— 1 3.处于面上的粒子，同时为 2 个晶胞所共有，每个粒子有4属于该晶胞； 均摊法 1 4.处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。 2 二、分子晶体的结构与性质 (一)基本要点 分子晶体定义 只含分子的晶体，或分子间以分子间作用力相结合形成的晶体。 构成粒子 分子 1.所有的非金属氢化物, 例如: H₂O、H₂S、HCl、CH₄等。 2.部分非金属单质, 例如: 卤素单质、O₂、S₈ 、N₂、P₄、C₆ ₀ 、稀有气体 等。 常见的分子晶体 3.部分非金属氧化物，例如：( 、 、 等。 4.几乎所有的酸，例如：1 、 、 、 等。 ₂ ₄ ₆ ₂ 5.绝大多数的有机物，例如：苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。 ₂ ₄ ₃ ₃ ₄ ₂ ₃ 1.一般而言，硬度较小。 2.具有较低的熔、沸点。 分子晶体的物理性质 3.固态和熔融状态下都不导电。 4.溶解时遵循“相似相溶”原理。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) (二)典型分子晶体的结构 1.干冰 干冰(CO₂) 2 结构 晶胞为正方体，每个顶点和面心各有一个分子。 结构特点 1.平均每个晶胞中有 4 个( 分子。2.每个 CO₂分子周围有 12 个与之紧邻等距的 CO₂分 子。 ₂ 2.冰(H₂O) 冰(H₂O) 结构 冰和液态水的结构对比(虚线表示氢键) (1)冰属于分子晶体，水分子之间的主要作用力是氢键，也存在范德华力。 (2)在冰的晶体中，每个水分子与四面体顶角方向的 4 个相邻水分子相互吸引。 (3)水在 4℃时密度最大，低于或高于 4℃密度又将减小。 三、原子晶体的结构与性质 (一)基本要点 相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体，叫作原子晶体，又 原子晶体定义 称共价晶体。 构成粒子 原子 微粒间的作用 共价键 1.晶体中只存在共价键，原子间全部通过共价键相结合。 原子晶体的结构特 2.晶体为空间立体网状结构。 征 3.原子晶体中不存在单个分子，整块晶体可称为一个“巨分子”。如 SiO₂，代表硅 原子与氧原子个数比为 1 ：2，并不代表分子。第一篇 化学学科知识 续表 原子晶体不具有像金属那样的延展性和良好的导电性、导热性；由于共价键的结合力 强，故一般来说，原子晶体硬度很大，熔、沸点很高，多数不导电，部分为半导体， 原子晶体的物理性 难溶于一般溶剂。 质 熔、沸点变化规律：原子晶体的熔、沸点高低与其内部结构密切相关。对结构相似的 原子晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高。 例如，熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅>晶体锗。 (二)典型原子晶体的结构【选择题备考】 1.某些单质, 例如: 硼(B)、硅(Si) 、锗(Ge) 、金刚石(C)等。 2.某些非金属化合物，例如：碳化硅(SiC，俗称金刚砂)、二氧化硅(SiO₂)、氮化 常见的原子晶体 硼(BN) 、氮化硅(Si₃N₄) 等。 3.某些金属化合物，例如：氮化铝(AlN)、α型 Al₂O₃(不溶于水和酸，刚玉就是 α型 Al₂O₃) 等。 金刚石 (C) 结构特点： 1.每个碳原子以共价键与相邻 4 个碳原子结合，成为正四面体构型。 2.晶体中碳碳键夹角为 109°28'。 3.最小环上有 6 个碳原子。 4.1mol 金刚石中有 2mol 共价键。 二氧化硅(SiO₂) 【21 下选择题】 结构特点： 1.每个硅原子与 4 个氧原子相连；每个氧原子与 2 个硅原子相连。 2.最小环上有 6 个硅原子，6 个氧原子。 3.1mol 二氧化硅中有 4mol 共价键。 四、金属晶体的结构与性质 金属晶体 定义 以金属键为基本作用力的晶体称为金属晶体。金属键没有饱和性和方向性。 构成粒子 金属阳离子和自由电子全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 金属晶体 金属元素的原子半径越小、单位体积内自由电子的数目(价电子数)越多，相 互作用力越大，金属键就越强，金属的熔、沸点就越高。 影响金属键强弱的因素 如 Na、Mg、Al 的单位体积内价电子数目逐渐增多，金属键逐渐增强，熔、沸 点逐渐升高，硬度逐渐增大； Li、Na、K 的原子半径逐渐增大，金属键逐渐 减弱，熔、沸点逐渐降低。 金属晶体的物理性质 金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性。 五、离子晶体的结构与性质 (一)基本要点 定义 阴离子和阳离子通过离子键结合而成的晶体叫作离子晶体。 与中心离子(或原子)直接成键的离子(或原子)称为配位离子(或原子)，配位 配位数 离子(或原子)的数目称为配位数。离子晶体中离子的配位数是指一个离子周 围最近的异电性离子的数目。 1.阴、阳离子间只存在离子键。 2.不存在小分子，化学式只表示晶体中阴、阳离子个数的最简比。 结构特征 如 Na₂O₂的阴离子为 O₂²⁻ ，阳离子为 Na⁺ ，故晶体中阴、阳离子个数比 为 1 ∶2。 影响离子键强弱的因素 离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强。 1.具有较高的熔、沸点，难挥发。 离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用(离子键)，要克服离子间的相 互作用使物质熔化和汽化，就需要较多的能量。因此，离子晶体具有较高的 熔、沸点，难挥发。 2.硬而脆。 离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，离子晶体表现出较大的硬 离子晶体的物理性质 度。当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。 3.不导电，但熔化或溶于水后能导电。 4.大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如汽油、 苯、CCl₄ )中。 当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶 体中的离子克服离子间的相互作用而离开晶体，变成在水中自由移动的离 子。 【上岸熊提示：有化学键断裂和形成的变化不一定是化学变化。如氯化钠晶体溶于水时有化学键的断裂， 氯化钠晶体从溶液中析出时有化学键的形成，但没有新物质生成，不属于化学变化。】第一篇 化学学科知识 (二)典型离子晶体的结构 结构特点： NaCl 型晶体结构模型 1.每个 Na⁺ 同时吸引 6 个 Cl⁻ , 每个 Cl⁻ 同时吸引 6 个 Na⁺ , Na⁺ 数目与 Cl⁻ (配位数为 6) 数目之比为 1: 1, 故化学式为 NaCl; 2.在 NaCl 晶体中每个 Na⁺ 同时吸引着 6 个 Cl⁻ ，它们所围成的空间几何构型是正 八面体； 3.一个 Na⁺ 距离最近且相等的 Na⁺ 有 12 个。 4.一个晶胞中 Na⁺ 、Cl⁻ 的个数为 4 个。 符合该类型的: Li、 Na、K 和 Rb 的卤化物, AgF, MgO 等。 CsCl 型晶体结构模型 (配位数为 8) 结构特点： 1.每个 Cs⁺ 同时吸引 8 个 Cl⁻ , 每个 Cl⁻ 同时吸引 8 个 Cs⁺ , Cs⁺ 数目与 Cl⁻ 数目比为 1: 1。 2.在每个 Cs⁺ 周围与它最近的且距离相等的 Cs⁺ 有 6 个。 3.一个晶胞中 Cs⁺ 、Cl⁻ 个数均为 1。 符合该类型的: CsBr、CsI, NH₄Cl 等。 石墨晶体结构 石墨(混合晶体) 石墨晶体中的二维平面结构图 结构特点： 1.石墨晶体是层状结构，每一层碳原子排列成六边形。未成对电子形成大π键; 2.石墨晶体中 C 原子数与 C——C 键数之比是 2：3。其中每个正六边形占有的 C 原 子数平均为 2 个。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 六、物质熔、沸点高低比较的规律【选择题备考】 不同晶体类型的物质的 一般是：原子晶体>离子晶体>分子晶体。 熔、沸点高低顺序 同一晶体类型的物质，晶体内部粒子间的作用越强，熔、沸点越高。 原子晶体要比较共价键一般来说，原子半径越小，形成的共价键的键长越短，键能越大，其晶体熔、 的强弱 沸点越高。例如：金刚石>碳化硅>晶体硅。 离子晶体要比较离子键一般来说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用就越强, 的强弱 离子晶体的熔、沸点就越高。例如: NaCl > KCl > RbCl > CsCl。 1.结构和组成相似的物质，相对分子质量越大，熔、沸点越高(注意氢键的影 响，若存在氢键，则熔、沸点反常)。例如，卤化氢的沸点：HF >HI>HBr>HC l。 2.相对分子质量接近的物质，极性越强，熔、沸点越高。例如：CO >N₂。 分子晶体 3.在同分异构体中，一般来说，支链越多(越对称)，熔、沸点越低。例如： 正戊烷>异戊烷>新戊烷。 4.在芳香烃及其衍生物的同分异构体中，其熔、沸点高低顺序一般是：邻位化 合物>间位化合物>对位化合物。 金属晶体中金属离子半径越小，价电子数越多，其金属键越强，金属的熔、沸 金属晶体 点越高。例如: Al > Mg > Na; Li > Na > K > Rb > Cs。 合金的熔、沸点一般比其成分金属的熔、沸点低。例如：铝硅合金<铝。 第四章化学反应原理 第一节 化学反应与能量 一、化学反应与热能【高频】【选择题备考】【21 下选择题】【23 下教学设计题】 (一)化学基本反应 化学反应是指有新物质生成的反应。 反应类型 表达式 特点 化合反应 A+B+…→C “多变一”，生成物一定是化合物。 分解反应 A→B+C+… “一变多”，反应物一定是化合物。 置换反应 A+BC→B+AC 反应前后都是：单质+化合物。 复分解反应 AB+CD→AD+CB 反应前后都是：化合物+化合物。 (二)化学键与化学反应中能量变化的关系 当物质发生化学变化时，反应物中的旧化学键断裂要吸收能量，而生成物中新 化学键与化学反应中 化学键的形成要放出能量。即化学反应不仅有新物质生成，还伴随着能量变 能量变化的关系 化。因此，化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。第一篇 化学学科知识 (三)反应热【选择题备考】 1.定义：化学反应在生成新物质的同时，常伴随能量的变化，而能量的变化通常表现为热量的变化，即表现为 放出热量或吸收热量。在化学反应过程中放出或吸收的热量通常叫做反应热，反应热在特定条件下等于焓变， 用符号△H 表示，单位一般采用 kJ/mol。 化学反应都伴随着能量的变化，通常表现为热量变化。据此可将化学反应分为放热反应和吸热反应。 2.放热反应和吸热反应【23 上选择题】 类别 放热反应 吸热反应 能量变化示意图 反应物总能量 E₁和生 成物总能量 E₂的关系 反应物中键能总和 B₁ ₁ >₂ ₁ <₂ 与生成物中键能总和 B B₁ > B₂ ₂的关系 ₁ <₂ 反应中的能量变化 物质的内能转化成热能释放出来 热能转化成物质的内能贮存起来 (1)大多数化合反应； (1)大多数分解反应； (2)中和反应； (2)盐的水解和弱电解质电离； 常见的实例 (3)金属与酸反应； 与 NH₄Cl 反应; (4)燃烧反应； (4)C 和 CO₂、C 和 H₂O(g)反应; 3 ₂ ⋅8₂ (5)铝热反应 (5)某些铵盐与强碱反应。 (四)热化学方程式【选择题备考】【21 下选择题】 意义 表明了化学反应中的物质变化和能量变化。 1.应注明反应热的符号 (“+”或“-”)、数值和单位(kJ/ mol)。 2.注意反应热△H 与测定条件(温度、压强)有关。因此书写热化学方程式时应注明△H 的测定条 件。绝大多数反应的ΔH 是在 25℃、101kPa 下测定的，这时可不注明温度和压强。 书写要 3.注意若反应物和生成物的聚集状态不同，反应热数值也不同。因此，必须注明物质的聚集状态 求 (s、1、g、aq)才能完整地体现出热化学方程式的意义。对于化学式形式相同的同素异形体，还 必须注明名称，如 C(金刚石，s)。 4.注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数可表示该物质的物质的量，化学计量数可 以是整数，也可以是分数。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 5.由于△H 与参加反应物质的物质的量有关，所以化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与△H 书写要 相对应，如果化学计量数加倍，则△H 也必须要加倍。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反 求 应热数值相等，符号相反。 二、盖斯定律 盖斯定律 盖斯定律是计算反应热的重要依据，在生产和科学研究中有着重要意义。其内容为：化学反应不管是一步完 成还是分几步完成，其反应热是相同的，也就是说，化学反应的反应热只是与反应的始态和终态有关，而与 反应进行的具体途径无关。 例如： 或 所以热化学方程式间可进行“+”“-”等数学运算。 依据盖斯定律，对几个热化学方程式可进行移项、变向、(乘以某个数后)相加减等多种数学运算，依据所 △ =△ ₁ +△ ₂ △ ₁ =△ −△ ₂ , 得的新反应或新过程的△H 可以比较运算前的各△H 的大小，这种方法称为盖斯定律法。 第二节 化学反应速率和化学平衡 一、化学反应速率【选择题备考】【22 上/24 上选择题】 化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，在容积不变的反应器中，通常用单位 定义 时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。 表达式 v=Δc/Δt 式中: (v——化学反应速率; Δc——浓度变化量; Δt——反应时间。) 单位 mol/(L· min)或 ; mol/(L·s)或 。 1.化学反应速率是 指 一 ⋅⁻段 时¹⋅ 间 ⁻内 的¹ ;平均速率，且反应 速 率⋅⁻ 均¹取⋯⁻ 正¹ 值，即 v>0。 2.化学反应速率不用固体或纯液体物质的“浓度变化”来表示。 3.同一个化学反应，在同一段时间内，用不同物质表示反应速率时，数值可能相同也可能不同， 注意 但表达的意义却相同。 4.在同一反应中用不同的物质来表示反应速率时，其数值之比等于各物质的化学计量数之比。如 化学反应: mA(g)+nB(g) == = pC(g)+qD(g)的 v(A) : v(B) : v(C) : v(D)=m ∶ n ∶p ∶q。 【上岸熊提示：用于比色分析的分光光度计可用在测定化学反应速率的实验中。】 二、影响化学反应速率的因素【选择题备考】 内 决定反应速率的主要因素：反应物本身的性质。 因 反应物的浓 增加反应物的浓度，反应速率增大。 度 外 因 1.对可逆反应，升高温度，正逆反应速率都增大，但吸热反应速率增大的程度大； 温度 2.对可逆反应，降低温度，正逆反应速率都减小，但吸热反应速率减小的程度大。第一篇 化学学科知识 续表 1.反应前后气体体积不变的反应，加压(或减压)时，正逆反应速率增大(或减小)的倍 数相同，平衡不移动； 2.对于反应前后体积发生变化的反应，方程式中气态物质化学计量数大的一侧，其反 应速率受压强的影响程度大，加压时，它增大的程度大；减压时，它减小的程度大； 3.对于有气体参加的反应，讨论压强对反应速率的影响时，应区分引起压强改变的原 因，这种改变对反应体系的浓度产生何种影响，由此判断出对反应速率有何影响。对 气体反应体系，有以下几种情况： 压强 (1)恒温时：增大压强→体积缩小→浓度增大→反应速率加快。 外 (2)恒温恒容时： 因 ①充入气体反应物→浓度增大→速率加快； ②充入“惰性气体”→总压强增大，但各气体分压不变，即各物质的浓度不变，反应 速率不变。 (3)恒温恒压时：充入“惰性气体”→体积增大→各反应物质浓度减小→反应速率减 慢。 催化剂能够降低反应的活化能，增加活化分子的百分数，同等程度的提高正逆反应的速 催化剂 率。 其他条件 如光照、反应物颗粒大小、溶剂、反应物的状态等都可以影响化学反应速率。 【上岸熊提示：改变固体或纯液体的量对化学反应速率无影响，但改变固体的表面积，会影响化学反应速 率。当固体或纯液体参加反应时，反应速率与接触面积、扩散速率的大小有关，所以增大接触面积(将固体 研碎)或加快扩散速率(搅拌)均可提高反应速率。】 三、化学平衡【选择题备考】【案例分析题备考】【21 下案例分析题】【23 下选择题】【24 上诊断题】 (一)化学平衡的建立、特征和标志 化学理论性知识是指反映物质及其变化的本质属性和内在规律的化学基本概念和基础理论。“化学平衡” 概念属于化学反应原理内容，是化学理论性知识。 1.可逆反应 在相同条件下，既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的反应。可逆反应必须是同一条件下既能向正反 应方向又能向逆反应方向进行的反应，对于在不同条件下进行的反应物、生成物正好相反的反应则不能认 为是可逆反应。可逆反应是不能进行到底的，不能实现完全转化。 2.化学平衡的建立 化学平衡的建立 对于可逆反应，不管从正反应开始(只投入反应物)，还是从逆反应开始(只投入生成物)，或从正、逆反 应同时开始(同时投入反应物和生成物)，在一定条件下都会达到 v(正)=v(逆)的状态。 当 v(正)=v(逆)时，单位时间内同一物质消耗的量与生成的量完全相等，因而各物质的浓度和百分含量保 持一定，即达到化学平衡状态——在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应速率相等，反应混合物 中各组分的浓度保持不变的状态。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 3.化学平衡的特征 逆 只有可逆反应才能达到化学平衡状态。 动 是动态平衡，正、逆反应仍在不断进行。 等 v(正)=v(逆) (同一物质)。 定 各组分的浓度及百分含量保持一定。 当影响化学平衡的外界条件发生变化，使 v(正)≠v(逆)时，平衡便会发生移动而使各组分 变 的浓度、百分含量发生变化直至建立新的平衡。 如果外界条件不变时，不论采取何种途径，即反应是由反应物开始或由生成物开始，是一 同 次投料或是分步投料，最后所达到的化学平衡状态是相同的，即化学平衡状态只与反应条 件有关而与反应途径无关。 4.化学平衡的标志————判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据(变量不变原则) 反应 mA(g)+nB(g)⇌ pC(g)+qD(g) (1)各物质的物质的量或物质的量分数一定 平衡 (2)各物质的质量或质量分数一定 平衡 混合物体系中各 成分的含量 (3)各气体的体积或体积分数一定 平衡 (4)总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 (1) 在单位时间内消耗了 m mol A.同时生成了 m mol A, 平衡 即 v(正)= v(逆) (2) 在单位时间内消耗了 n mol B, 同时消耗了 p mol 平衡 C,则 v(正)=v(逆) 正、逆反应速率 (3) v (A) : v (B) : v (C) : v (D)=m : n : p : q, v 不一定平衡 的关系 (正)不一定等于 v(逆) (4) 在单位时间内生成了 n mol B, 同时消耗了 q mol 不一定平衡 D,均指 v(逆) (5)在单位时间内同一物质断裂的化学键与生成的化学键 平衡 的物质的量相等 m+n≠p+q 时，混合气体的平均相对分子质量一定 平衡 混合气体的平均 相对分子质量 m+n=p+q 时，混合气体的平均相对分子质量一定 不一定平衡 任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时(其他 温度 平衡 温度条件不变) 体系的密度 密度一定 不一定平衡 颜色 含有有色物质的体系颜色不再变化 平衡第一篇 化学学科知识 【上岸熊提示：“三段式”法解化学平衡计算 在化学平衡的计算中，常常要计算反应物的转化率、各组分的转化浓度、转化的物质的量、平衡浓度、 平衡时物质的量等。若在反应的化学方程式下用“三段式”法列出各物质的起始、转化、平衡的量，理 顺关系，找出已知量与未知量的关系，对正确分析和解决问题有很大帮助。】 (二)影响化学平衡的因素 可逆反应中旧的化学平衡被破坏、新的化学平衡建立的过程就是化学平衡的移动。平衡移动的根本原因 是ν(正)≠ν(逆)。移动的结果是ν(正)、ν(逆)又相等。 1.浓度对化学平衡的影响 以反应 ⇌ 为例。 aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) - 增大反应物浓度 增大生成物浓度 减小反应物浓度 减小生成物浓度 v(正)瞬间增大； v(逆)瞬间增大； v(正)瞬间减小； v(逆)瞬间减小；v v(逆)不变，随 v(正)不变，随 v(逆)不变，随 (正)不变,随 速率变化 后增大； 后增大； 后减小； 后减小； v'(正)>v'(逆)。 v'(正) v'(逆)。 平衡移动方向 正反应方向 逆反应方向 逆反应方向 正反应方向 v-t 图像 在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，都可以使化 规律 学平衡向正反应方向移动；增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，都可以使化 学平衡向逆反应方向移动。 2.压强对化学平衡的影响 (1)压强改变与化学反应速率、化学平衡移动间的关系 改变压强——引起→浓度改变————挑→反应速率改变————→反应前后气体体积不相等： v'(正)≠v'(逆)——→平衡移动 改变压强→浓度改变→反应速率改变—→反应前后气体体积相等：v′(正)=v′(逆)—→平衡不移 动全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) (2)压强变化所导致的气体反应速率的变化、化学平衡移动和相关 v-t 图像如下表。 平衡 压强改 化学平衡 速率变化 移动 v-t 图像 规律 变 方向 v(正)、ν(逆) aA(g)+bB(g)⇌ cC(g)+dD(g)a+ 同时增大， 正向 加压 b>c+d v ' ( 正 ) > v ' 移动 (逆)。 v(正)、v(逆) aA(g)+bB(g)⇌ cC(g)+dD(g)a+ 逆向 减压 同时减小， 在其他条件 b>c+d 移动 v'(正)v'(逆)。 (逆) v(正)、ν(逆)同等 aA(g)+bB(g)⇌ cC(g)+dD(g)a+b 加压或 不移 程度增大或减小， =c+d 减压 动 最终相等。 3.温度对化学平衡的影响【选择题备考】 化学平衡 △H >0 △H <0 △H<0 △H >0 体系温度改 升温 升温 降温 降温 变 v(正)、v(逆) v(正)、v(逆) v(正)、v(逆) v(正)、v(逆) 速率变化 同时增大， 同时增大， 同时减小， 同时减小， v'(正)>v'(逆)。 v'(正)v'(逆)。 v'(正)7 、 、 碱性 ₄ ⁺ ⁺² ⁺³ ₃ ⁻² ₃ ⁻² ₃ ⁻ “越弱越水解”指的是盐对应的酸(或碱)越弱，水解程度越大，溶液碱性(或酸性)越强。如果酸性 HA>H B，那么相同浓度的 NaA 和 NaB 溶液，后者的碱性强。 (三)影响水解平衡的因素 主要因素是盐本身的性质，组成盐的酸根离子所对应的酸越弱或阳离子对应的碱越弱，水解 内因 程度就越大(越弱越水解)。 1.温度：水解过程一般是吸热过程，故升温使水解程度增大，反之则减小。 2.浓度：盐溶液越稀，水解程度越大，反之越小。 外因 3.溶液的酸碱性：组成盐的离子能与水发生水解反应。向盐溶液中加入 H⁺ ，可抑制阳离子 水解，促进阴离子水解；向盐溶液中加入 OH⁻ ，能抑制阴离子水解，促进阳离子水解。 四、难溶电解质的溶解平衡 (一)固体物质的溶解度 不同的固体物质在水中的溶解度差别很大，从溶解度这一角度来讲，可将物质进行如下分类： 溶解性 易溶 可溶 微溶 难溶 溶解度 >10g 1 ~ 10g 0.01 ~ 1g <0.01g 绝大多数固体物质的溶解度随温度的升高而增大，如 KNO₃、CuSO₄等，少数物质的溶解度随温度的变 化不明显，如 NaCl；个别物质的溶解度随温度的升高反而减小，如 Ca(OH)₂。 (二)沉淀溶解平衡 将固体物质溶于水中时，一方面，在水分子的作用下，分子或离子脱离固体表面进入水中， 沉淀溶解 这一过程叫溶解(扩散)过程；另一方面，溶液中的分子或离子又在未溶解的固体表面聚集成 平衡的建 晶体，这一过程叫结晶(或析出)过程。当这两个相反的过程的速率相等时，物质的溶解达到 立 最大限度，形成饱和溶液，达到沉淀溶解平衡状态。 绝对不溶解的物质是不存在的，任何难溶物质的溶解度都不为零。以难溶物质氯化银为例， 沉淀溶解 尽管其溶解度很小，但仍会有少量溶解，氯化银在水中存在着溶解和沉淀两个过程，在一定 平衡 温度下，当沉淀溶解和生成的速率相等时，便得到氯化银的饱和溶液，建立动态平衡。 1.“动”：动态平衡，溶解的速率和沉淀的速率并不为 0； 2. “等”: v 溶解 =V 沉淀; 沉淀溶解平 3.“定”：达到平衡时，固体质量和离子浓度保持不变； 衡的特征 4.“变”：当温度、溶液中离子浓度等外界条件改变时，溶液平衡将发生移动，达到新的平 衡。第一篇 化学学科知识 (三)沉淀溶解平衡常数——溶度积 一定条件下，难溶物质的饱和溶液中，存在沉淀溶解平衡，其平衡常数叫做溶度常数或溶度 定义 积。 以 PbI₂沉淀溶解平衡为例： 表达式 。 ₂ ⇌ ⁺² + 2⁻ 溶度积(Ksp)反映了难溶电解质在水中的溶解能力。对于阴阳离子个数比相同的电解质，Ksp 的 意义 ₛ ₚ = ⁺² ⋅ ²⁻ = 7.1 × 1⁻0⁹ 数值越大，电解质在水中的溶解能力越强。 影响 Ksp 的 Ksp 与其他化学平衡常数一样，只与难溶电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量和溶液中离子 因素 浓度的变化无关。 【上岸熊提示：对于阴阳离子个数比不同的电解质，要确定其溶解能力的大小，不能直接比较 Kₛ ₚ 的数值 大小。】 第四节 电化学基础 一、原电池【选择题备考】【21 下/22 上选择题】【23 下/24 上简答题】 (一)原电池的工作原理及组成【23 下/24 上选择题】 定义 把化学能直接转化成电能的装置。 图 (1)和图(2)是铜锌原电池装置示意图。 工作原理 在两个装置中锌片作负极、铜片作正极， Zn 失去电子发生氧化反应而溶解，电子经 Zn 片流入 Cu 片，因此有电流产生，化学能转化为电能。电极反应和总反应如下： 负极： (氧化反应)； 正极： (还原反应)； − 2⁻ = ⁺² 总反应： ⁺² + 2⁻ = 基本组成 由电极材料和电解质溶液形成两个半电池，两个隔离的半电池通过盐桥连接。 + ⁺² = + ⁺² 工作条件 1.两个活泼性不同的电极；2.电解质溶液；3.形成闭合电路(或在溶液中接触)。 较活泼的金属电极为负极，电子流出的电极为负极，发生氧化反应的电极为负极。较不活泼的 电极判断 电极为正极，电子流入的电极为正极，发生还原反应的电极为正极。 电子流向：负极——沿导线→正极； 三向判断 离子迁移：阳离子 移向→]正极，阴离子——移向→负极； 电流方向：正极——→负极。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) (二)化学电源【选择题备考】 化学电源是根据原电池的反应原理设计的将化学能转化为电能的装置，又称为电池。化学电源是能 够实际应用的原电池。化学电源包括一次电池、二次电池(或可充电电池)、燃料电池等。 干电池的电压通常约为 1.5V，不能充电。负极是 Zn，正极是 MnO₂。 一次电 负极： (负极质量增大) 池—— 碱性 正极：2 锌锰干电池 + 2 ⁻ − 2⁻ = ₂ 总反应： 2 ₂ + 2₂ + 2⁻ = 2 + 2 ⁻ 铅蓄电池是最常见的二次电池，可以放电和充电，负极材料是 Pb，正极材料是 PbO + 2 ₂ + 2₂ = ₂ + 2 ₂，电解质溶液是 H₂SO₄溶液。 1.放电时的反应 负极： (负极质量增大) 正极： 二次电池(或 + ₄ ⁻² − 2⁻ = ₄ 可充电电池) 电池总反应： ₂ + 4⁺ + ₄ ⁻² + 2⁻ = ₄ + 2₂ 2.充电时的反应 + ₂ + 2₂ ₄ = 2 ₄ + 2₂ 阴极： 阳极： ₄ + 2⁻ = + ₄ ⁻² 电池总反应： 通电 ₄ + 2₂ − 2⁻ = ₂ + 4⁺ + ₄ ⁻² 原理：利用原电池的工作原理，连续地将燃料和氧化剂(如 O₂ )的化学能直接转化为 2 ₄ + 2₂ \ xlongequal + ₂ + 2₂ ₄ 电能。 燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，它的电极材料一般具有很强的催化活 性，如铂电极、活性炭电极等。 燃料电池由 3 个主要部分组成：负极(燃料电极)、正极(氧气或空气电极)、电解质溶 液。两电极材料均为惰性电极，电极本身不发生反应，而是由引入到两电极上的燃料 和氧化剂发生反应。 常见的燃料电池：氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 燃料电池 负极：H₂被氧化失去电子变成 H⁺ ，电子由负极流向电池的正极，同时，H⁺ 通过电 解质溶液移向正极。 正极：O₂得电子发生还原反应。第一篇 化学学科知识 (三)原电池原理的主要应用 加快氧化还原反应 例如：在锌与稀 H₂SO₄反应时加入少量 CuSO₄溶液能使产生 H₂的速率加快。 的速率 例如：有两种金属 a 和 b，用导线连接后插入到稀 H₂SO₄中，观察到 a 极溶解，b 极 比较金属活动性强 上有气泡产生。根据现象判断出 a 是负极，b 是正极，由原电池原理可知，金属活动 弱 性: a > b。 使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或 用于金属的防护 钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是： 1.电极材料的选择 在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极。并且， 原电池的电极必须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液或其中溶解的物质反 应。 2.电解质溶液的选择 设计制作原电池 电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极 发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐 桥)，则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料失去电子后形成的阳离子相 同的阳离子。如在铜一锌一硫酸铜溶液—硫酸锌溶液构成的原电池中，负极金属锌浸 泡在含有 Zn²⁺ 的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有(Cu²⁺ 的电解质溶液中。 二、电解池【选择题备考】【22 上选择题】 (一)电解池的工作原理【23 下选择题】 电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。 定义 电解池：把电能直接转化为化学能的装置。(由外界电能驱动，不需要自发的氧化还原反应) 电解 CuCl₂溶液的实验装置如图所示： 工作原 理 通电前，Cu²⁺ 和 Cl⁻ 在溶液里自由移动，通电后，在电场的作用下，离子做定向移 实验分 动：阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动。在阳极，Cl⁻ 优先 OH⁻ 放电，在阴极，Cu 析 ²⁺ 优先于 H⁺ 放电，电极反应为： 阳极： 阴极： 。 2 ⁻ − 2⁻ = ₂ ↑ ; ⁺² + 2⁻ = 全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 实验现 阴极上有红色固体析出，阳极产生气泡，有刺激性气味，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变 象 蓝。 1. CuCl₂发生了电解反应: 电解 。 工作原 实验结 2.电解熔融的氯化钠：通电后，Na⁺ 和 Cl⁻ 分别向阴极和阳极定向迁移，并在两极上 ₂ \ xlongequal + ₂ ↑ 理 论 放电，阴极： 阳极： 在电流作用下，反应 熔酶═萄电 得以发生。 2 ⁺ + 2⁻ = 2 , 2 ⁻ − 2⁻ = ₂ ↑ , 两极判 2阴 极 ： 与外接电源负 极 相+连 ₂ 的↑一极。 断 阳极：与外接电源正极相连的一极。 (二)电解原理的应用 电解法冶炼活泼金 电解熔融的 NaCl、MgCl₂、Al₂O₃ - Na₃AlF₆ T 可冶炼 Na、 Mg、 Al 等金属。 属(冶金工业) 原理：粗铜作阳极 (M 是比 Cu 活泼的金属杂质如 Z 铜的电解精炼 n、 Ni、 Fe); 纯铜作阴极 溶液(含 H₂SO₄ ) 作电解液。 − 2⁻ = ⁺² , − ⁻ = ⁿ⁺ ⁺² + 2⁻ = ; ₄ 电镀是一种特殊的电解，要求镀件必须作阴极，镀层金属作阳极，含有镀层金属离子 电镀 的溶液作电镀液。电镀时，理论上电解质溶液的浓度保持不变。如以铁制品为阴极， 铜片作阳极，CuSO₄溶液为电镀液，可在铁制品表面镀上铜。 电镀铜、精炼铜比较 —- 电镀铜 精炼铜 镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀粗铜金属作阳极；精铜作阴极，CuSO₄溶液作电解 形成条件 液必须含有镀层金属的离子。 液。 阳极： 阳 极 ： 、 等 ； 阴 电极反应 极： 。 阴极： 。 − 2⁻ = ⁺² ; − 2⁻ = ⁺² − 2⁻ = ⁺² 溶液变化 电镀液的浓度不变。 溶液中铜离子浓度减小。 ⁺² + 2⁻ = ⁺² + 2⁻ = 第一篇 化学学科知识 第五章 有机化学基础 第一节 认识有机化合物 一、常见有机化合物的分类组成、通式和代表物【选择题备考】【21 下选择题】 有机物————按官能团可分为以下不同类别的有机物： 类别 官能团 分子通式 结构通式 代表物 烷烃 — R—CH₃ 烯烃 C═C ₙ ₂ ₙ₊₂ 1 RCH=CHR' ₃ ₂ ₃ 烃 炔烃 —C≡C— ₙ ₂ ₙ 2 RC≡CR' ₃ − = ₂ 苯的同系 ₙ ₂ ₙ₋₂ 2 ₃ − = ₃ } — 物 ₙ ₂ ₙ₋₆ 6 卤代烃 —X — R—X R—OH ₃ ₂ 醇 —OH 醇羟基 CH₃CH₂OH (饱和一元醇) (R 不是苯基) ₙ ₂ ₙ₊₂ | | 醚 —C—o—C— R—O—R (饱和醚) 烃的衍 | ₙ ₂ ₙ₊₂ ₃ ₂ ₂ ₃ 生物 —OH 与苯环直接相 酚 —OH 酚羟基 — 连 CnH₂nO 醛 R—CHO CH₃CHO (饱和一元醛) ‖. − . } CnH₂nO 酮 (饱和酮) ' }‖ − − 全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 类别 官能团 分子通式 结构通式 代表物 CnH₂nO₂ 羧酸 R—COOH CH₃COOH (饱和一元羧酸) 酯(含油 (饱和一元羧酸与 ₙ ₂ ₙ ₂ 烃的 脂) 饱和一元醇形成的 ' 衍生 酯) − − − ₃ ₂ ₅ 物 —NH₂、—CO 氨基酸 -— OH 硝基化合 —NO₂ —— R—NO₂ 物 二、同系物和同分异构体 概念 结构相似，在分子组成上相差一个或若干个 CH₂原子团的有机物。 1.同系物必然符合同一通式； 2.同系物必为同一类物质，所含官能团的种类、数目必须相同； 同 判断有 3.同系物分子式不同； 系 机物为 物 4.同系物结构相似但不一定完全相同, 如 CH₃CH₂CH₃和 C(CH₃)₄,虽 同系物 前者无支链，而后者有支链，结构不尽相同，但两者碳原子间均以单键结 的方法 合成链状，结构仍相似，属同系物； 5.同系物之间的物理性质不同，但化学性质相似。 同分异构现象与化合物具有相同的分子式，但结构不同，因而产生了性质上的差异，这种现象叫同分异 同分异构体 构现象。具有同分异构体现象的化合物互为同分异构体。 1.碳链异构：分子中碳原子的排列顺序不同而产生的同分异构体。如所有的烷烃异构都 属于碳链异构； 2.位置异构：分子中官能团(包括双键、三键或侧链在苯环上)位置不同而产生的同分异 构现象。如 1-丁烯与 2-丁烯、1-丙醇与 2-丙醇、邻二甲苯与间二甲苯及对二甲苯； 3.官能团异构：分子中官能团不同而分属不同类物质的异构体，如乙醇(C₂H₅ OH)和 同分异构体的基 二甲醚(CH₃OCH₃) ; 本类型 4.顺反异构：由于碳碳双键上的两个碳原子所连接的原子或基团的空间位 置不同而形成的几何构型不同的异构体，如 (顺-2-丁烯) 和 (反-2-丁烯); ₂ . =₃ .₃ ₃ .₃ = 第一篇 化学学科知识 续表 5.对映异构：具有完全相同的组成和原子排列，但在三维空间里不能重叠而是互为镜 像的异构体，又称为手性异构。手性分子都是手性异构体，如醛的对映异： 和 [ − 同分异构体的基 本类型 其中，顺反异构与对映异构又称为有机物的立体异构。 − − = [( − 三、研究有机化合物的一般步骤和方法 (一)有机物分子式的确定方法 实验式是表示化合物分子中所含各元素的原子数目最简整数比的 式子，实验式又叫最简式。 实验式法 各元素的质量分数——→各元素的原子个数之比(实验式) 相 对分子质量→ n 值─→分子式。 有机物分子式 密度或其他条件→摩尔质量——→1mol 分子中所含各元素原子的 物质的量关系法 的确定方法 物质的量——→分子式。 化学方程式法 化学方程式和其他题干要求→列方程组→求解未知数值——→分 子式。 (代数法) 题干要求或物质性质——→确定类别及组成通式- 相对分子质量 通式法 → n 值——→分子式。 (二)有机物分子结构的确定【24 上选择题】 官能团决定有机化合物的化学性质，通过一些特定的化学反应和 有机化合物官能团的确定 化学方 实验现象，可以确定有机化合物中含有何种官能团。 法 常见重要官能团的检验方法 见下表。 分子在特定频率光的照射下，吸收一定的能量，引起分子结构中电子的跃迁或分子中原子间价 键振动频率的变化等，产生不同的吸收光谱，这些光谱反映了分子结构的某些特征。利用这一 原理，可以对有机化合物分子结构进行测定。 现代化学测定有机化合物结构的方法比较多，经常采用的是核磁共振谱和红外光谱。 物理方 1.核磁共振谱(NMR)分为氢谱('H 核磁共振谱)和碳谱两类，其中比较常用的是氢谱。由氢谱能 法 够推知有机化合物分子中有几种不同类型的氢原子及它们的原子个数比，进而推断出有机化合 物的碳骨架结构。 2.红外光谱(IR)：每种化学键或官能团在红外光谱中都有一个特定的吸收区域，因此从红外光 谱中就可以准确判断相应有机化合物分子中含有哪种化学键或官能团。红外光谱不仅可以用于 定性鉴定，还可以定量算出样品的浓度。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 存在 例如，在乙醇分子的核磁共振氢谱图中出现了三组不同的峰，且峰的面积之比是 1 ∶ 2 ∶3，这说明乙醇分子中存在三种不同化学环境的氢原子，它们的个数比为 1 ∶ 2 ∶3。 物理 方法 乙醇的结构为： 常见重要官能团的检验方法 官能团种类 试剂 判断依据 溴的 CCl₄溶液 红棕色褪去 碳碳双键或碳碳三键 酸性 KMnO₄溶液 紫色褪去 卤素原子 依次加入 NaOH 溶液、稀 HNO₃、AgNO₃溶液 有沉淀生成 醇羟基 钠 有 H₂气体逸出 FeCl₃溶液 显紫色 酚羟基 浓溴水 有白色沉淀生成 银氨溶液 有银镜生成 醛基 新制 Cu(OH)₂悬浊液 有砖红色沉淀生成 羧基 NaHCO₃溶液 有 CO₂气体逸出 第二节 烃和卤代烃 一、脂肪烃 (一)烷烃 烃是仅由碳和氢两种元素组成的有机化合物，也称为碳氢化合物。 烷烃，即饱和烃，是只有碳碳单键和碳氢键的链烃，是最简单的一类有机化合物。烷烃分子里的碳原子之 间以单键结合成链状(直链或含支链)，其余化合价全部为氢原子所饱和。烷烃分子中，氢原子的数目达到 最大值。烷烃的通式为 Cn H₂n+2° 1.甲烷【案例分析题备考】 甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。海底存在的“可燃 存在 冰”主要是天然气水合物( 。 甲 甲烷是一种重要的燃料和化工原料(是合成氨和合成甲醇、汽油等工业的原 ₄ ⋅ ₂ 用途 烷 料)，甲烷分解生成的炭黑是橡胶工业的原料。 甲烷是一种没有颜色、没有气味的气体，密度是(0.717g·L⁻ ¹(标准状况 物理性质 )，极难溶于水。第一篇 化学学科知识 续表 分子式：CH₄；电子式： 结构式： 立体结构：正四面体结构。 ~× 分子结构 (1)稳定性：常温下与溴水、酸性高锰酸钾溶液等不反应。 (2)可燃性：在空气中点燃纯净的甲烷气体，可以安静地燃烧，产生淡蓝色的火 焰，生成二氧化碳和水，放出大量的热。以甲烷为主要成分的天然气是一种理想 的清洁能源。 反应的热化学方程式为： 。 (3)取代反应 ₄ + 2₂ = ₂ + 2₂ △ =− 890.3 ⋅ ⁻ ¹ 甲烷在光照条件下跟氯气发生反应，生成一系列产物，其反应的化学方程式为： 光 光 ; 光 甲 C ₄ + ₂ → ₃ + ; ₃ + ₂ → 光₂ ₂ + 烷 。 ₂ ₂ + ₂ \ autoleftrightharpoons → ₃ + ; ₃ + ₂ → → ₄ + 化学性质 实验现象： ①色变浅：说明氯气参与了反应，导致混合气体的黄绿色变浅； ②现白雾：说明反应后生成氯化氢气体； ③水上升：说明反应后气体体积的减少而使水位上升； ④出油滴：说明反应后有难溶于水的有机物生成； ⑤析晶体：生成的氯化氢溶于水使氯化钠析出晶体； ⑥石蕊红：说明有酸性物质生成。 【上岸熊注释：在生成的四种取代产物中，只有 CH₃Cl 是气体，其他的都是液 体。其中 CH₃Cl 和 CCl₄是常用的有机溶剂，CCl₄可做灭火剂。】 (4)高温分解：CH₄——高温→C+2H₂(制炭黑)。 甲烷分解生成的氢气是工业上合成氨及合成汽油等工业的原料，炭黑是橡胶工业 的原料。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 2.烷烃的组成、结构与性质 (1)烷烃的通式为： 。 (2)物理性质：随分子中碳原子数的递增呈规律性变化，熔、沸点逐渐升高，相对密度 ₙ ₂ ₙ₊₂ ≥ 1 逐渐增大。 烷烃的通 式和通性 (3)化学性质：在通常状况下，不与强酸、强碱及强氧化剂反应，也难与其他物质化 合，但在特定条件下可燃烧，可发生取代反应和裂解反应。烷烃燃烧的通式为： 点燃 。 3 +1 除甲烷外，还有一系列性质跟它很相似的烃，如乙烷(C₂H₆ )、丙烷((C₃H₈ ) 、丁 ₙ ₂ ₙ₊₂ + 2 ₂ → ₂ + ( + 1)₂ 烷(C₄H₁₀ ) 等, 这类烃称为烷烃。 (1)每个碳原子形成四个共价键，且碳原子之间只以单键相连成链状； (2)碳原子的剩余价键均与氢原子结合； (3)烷烃 CnH₂n+₂分子中含有(n-1)个 C-C 键, (2n+2)个 C-H 键, 共含有(3n+1) 个共 价键; (4)烷烃是链烃，但烷烃分子中的碳并不在一条直线上，而是呈锯齿状(乙烷除外)； (5)分子式(碳原子数)不同的烷烃一定互为同系物，分子式相同(结构不同)的烷烃一定 烷烃的结 互为同分异构体。 构特点 (6)烃基：烃失去一个或几个氢原子后所剩余的原子团，用“R—”表示。如果是一元 饱和烃基， “R—”的通式为： 。 例如： −ₙ ₂ ₙ₊₁ 1 甲烷 甲基 亚甲基 ₄ →− → ₃ − [ − } − ₂ − → 乙₃ 烷 ₃ →} ₃ 乙₂ 基→ − 或 ▿− 丙烷 异丙烷 丙基 ₃ ₂ ₃ → ( ₃ ₂) − ₃ ₂ ₂ − (1)“等效氢”法：判断烷烃的一元取代物(一个氢原子被取代)的数目关键是确定氢原 子的不同位置，识别“等效氢”。哪些是等效氢呢?—CH₃上的 3 个氢原子；同一个碳 原子上所连甲基中的氢原子(如(CH₃)₃C—);互为对称(处于镜面对称位置)的氢原子 烷烃的取 等。简而言之，位置关系相同的氢原子即为等效氢，等效氢上的一元取代物只计一 代物数目 种。 的判断技 (2)“互补”法：若某有机物分子中总共含有 a 个氢原子，则某 m 元取代物和 n 元取代 巧 物的种类当 n+m=a 时相等。如 C₅ H₁₂的五元取代物和七元取代物的种类相等。 一氯代物只有一种的物质有 ₙ ₂ ₙ₊₂ 1 10 , ₃ ₃ ₄ ₃ ₃ ₃ ₃ ₃ ₃ 第一篇 化学学科知识 3.烃类的熔、沸点规律 (1)分子结构相似(同系列中的同系物)的烷烃，随分子质量的增大(或 C 原子数增多)，分子 烃类的 间作用力增大，熔沸点增高； 熔 、 沸 点 (2)分子式相同的烃，支链越多，熔沸点越低(如戊烷的 3 种同分异构体的沸点：正戊烷>异 规律 戊烷>新戊烷)。C 原子 5 个以上的烷烃唯独新戊烷为气态(常温)。 (二)烯烃和炔烃 1.乙烯【选择题备考】【21 下选择题】 乙烯的来 乙烯是最重要的石油化工产品之一，乙烯的产量可以用来衡量一个国家石油化工发展水平。 源、用途和 乙烯是无色、稍有气味的气体，难溶于水，标准状况下密度为 1.25g⋅ L⁻ ¹，比空气的密度 性质 略小。 (1)加成反应 乙烯能跟溴水、氢气、卤化物及水等在适宜条件下发生加成反应 (常温下使溴的四氯化碳溶液或溴水褪色) △ (2)氧化反应 ₂ = ₂ + ₂ → ₂ ₂ 化学性质 ①可燃性：易燃，并放出热量，燃烧时火焰明亮，并产生黑烟(乙烯燃烧不完全)。 点燃 ②常温下容易被氧化剂氧化，如将乙烯通入酸性 KMnO₄溶液中，溶液的紫色很快褪去。 ₂ = ₂ + 3₂ [ }2 ₂ + 2₂ (3)加聚反应 (聚乙烯) ₙ ( 1 )₂ 乙烯=与 ₂ 其他物→质的鉴别 + ₂ − ₂ 利用被鉴别物质性质的差异进行区分，要求操作简单、安全，现象明显，结论准确，以乙烷 和乙烯的鉴别为例。 ①操作：分别点燃；现象：一种气体燃烧不冒烟，一种气体燃烧冒黑烟；结论：不冒烟者是 乙烷，冒黑烟者是乙烯； 乙烯的鉴别 ②操作：将两种气体分别通入酸性 KMnO₄溶液中；现象：一种气体使酸性 KMnO₄溶液褪 和除杂 色，一种气体不能使酸性 KMnO₄溶液褪色；结论：使酸性 KMnO₄溶液褪色的为乙烯，不能 使酸性 KMnO₄溶液褪色的为乙烷。 (2)乙烯除杂质 要求将杂质除干净，又不能引入新杂质，还不能对主要成分产生不利影响。如乙烷中混有乙 烯，除杂的方法是用溴水洗气，乙烯与溴发生加成反应被除去，乙烷不反应逸出。 (1)反应原理: 乙醇、浓硫酸(1: 3)在 170℃下反应。 乙烯的实验 室制法全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 浓硫酸的作用：催化剂和脱水剂。 (2)装置 乙烯的实验 室制法 操作注意事项： ①加入顺序：向乙醇中注入浓硫酸，边注入，边搅拌； ②必须加沸石、垫石棉网； ③温度计必须位于液面以下，但不可接触烧瓶壁； ④点燃前验纯； ⑤加热时，要迅速升温到 170℃。 浓硫酸 (温度控制在 140℃左右时，生成乙醚，方程式为： 2₂ ₅ → ₂ ₅ − −₂ ₅ +₂ + (4)收集气体：排水法。 ₂ ) 2.乙炔 纯净的乙炔是无色、无味的气体，比空气轻，微溶于水，易溶于有机溶剂。可用氧炔焰来焊接 物理性质 或切割金属，乙炔还可用于合成聚氯乙烯等合成材料，是一种重要的化工原料。 (1)加成反应 CH≡CH+Br₂——→BrCH═CHBr; BrCH═CHBr+Br₂——→Br₂CHCHBr₂(溴水褪色) (2)氧化反应 ①点燃：燃烧时火焰明亮且带有浓烈的黑烟，并放出大量的热，产生温度很高的氧炔焰，可用 化学性质 来切割金属。 点燃 ②乙炔能使酸性 KMnO₄溶液褪色。 2₂ ₂ + 5₂ − → 4 ₂ + 2₂ (1)反应原理： (2)装置 ₂ + 2₂ → ₂ +₂ ₂ ↑ 乙炔的实验 室制法第一篇 化学学科知识 续表 (3)注意事项： ①CaC₂与 H₂O 的反应比较剧烈，为了得到平稳的乙炔气流，可以用饱和食盐水代替水， 并用分液漏斗控制流速； 乙炔的实验 ②操作：CaC₂与水反应剧烈，并产生泡沫，反应过程大量放热，不可使用启普发生器； 室制法 ③收集气体：一般用排水法； ④硫酸铜溶液的作用：电石中含有 CaS、Ca₃P₂等，会使制得的乙炔中含 H₂S、PH₃而有 特殊的臭味；硫酸铜溶液可除去杂质气体。 二、芳香烃【选择题备考】【22 上选择题】 (一)苯 苯是无色带有特殊气味的液体，有毒，不溶于水，密度比水小，熔点 5.5℃，沸点 80.1℃。 物理性质 当温度低于 5.5℃时，苯就会凝结成无色晶体。 1.卤代反应(取代反应) 2.硝化反应(取代反应) 硝化反应是指苯分子中的氢原子被——NO₂所取代的反应，也属于取代反应的范畴。 化学性质 3.加成反应 4.氧化反应 苯在空气中燃烧产生明亮的火焰并带有浓烟： 点燃 。 1.苯不能使酸性 KMnO₄溶液和溴水因化学反应而褪色，由此可知苯在化学性质上与烯烃有差 2₆ ₆ + 15₂ [ }12 ₂ + 6₂ 苯分子的 别； 特殊结构 2.苯在催化剂(Fe 或 FeBr₃)作用下与液溴发生取代反应，说明苯具有类似烷烃的性质； 在性质方 面的体现 3.苯又能与 H₂在催化剂作用下发生加成反应，说明苯具有烯烃的性质。 总之，苯易发生取代反应，能发生加成反应，难被氧化，其化学性质不同于烷烃、烯烃。 1.组成和结构 芳香族化合物：含有一个或几个苯环的有机物叫芳香族化合物。如硝基苯、溴苯。 苯的同系 芳香烃：含有一个或多个苯环的碳氢化合物。如苯乙烯。 物 苯的同系物：只含有一个苯环且苯环侧链上所连接的取代基为饱和烷烃基。其通式为 ₙ ₂ ₙ₋₆ 6全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 2.化学性质 (以甲苯为例) (1)氧化反应 ①燃烧反应式： 点燃 ②使酸性 KMnO₄溶液褪色。 ₇ ₈ + 9₂ [ 7 ₂ + 4₂ ; 苯的同系 物 硝化反应 2，4，6-三硝基甲苯为淡黄色针状晶体，简称三硝基甲苯，俗称 TNT，用于国防和爆破。 (二)化石燃料 由有机物和无机物所组成的复杂的混合物。主要含有 C、H、O、N、S 等元素。煤 煤 通过干馏可制得液态烃、甲醇、苯、甲苯等。 化石燃料 天然气 主要成分是 CH₄，CH₄是高效、较洁净的燃料，燃烧热比 CO 和 H₂都大。 石油 深褐色黏稠液体，主要含有烷烃、环烷烃和芳香烃，一般不含有烯烃。 三、卤代烃 (一)溴乙烷的性质 物理性质 纯净的溴乙烷为无色液体，沸点 38.4℃，难溶于水，密度比水大。 1.水解反应(取代反应) 溴 水 乙 烷 2.消去反应 的 ₂ ₅ + →₂ ₅ + △ 化学性质 性 有机化合物在一定条件下，从分子中脱去一个或几个小分子(如 H₂O、HBr 等)， 质 而生成不饱和(含双键或三键)化合物的反应。 △]△ ₂ ₂ ↑+ +₂ (二)卤代烃的性质【24 上选择题】 \ chemfig ₂ + ₂ + → △ 1.物理通性 卤代烃都不溶于水，可溶于大多数有机溶剂。氯代烷的沸点随烃基增大呈现升高的趋势；一氯代烷的密 度均比水小且随烃基增大呈现减小的趋势。 2.官能团 ——X(卤素原子)。第一篇 化学学科知识 3.化学通性 卤代烃的化学性质是能发生取代反应和消去反应。 反应类型 水解反应(取代反应) 消去反应 反应条件 强碱的水溶液、加热 强碱的醇溶液、加热 断键方式 + + + 卤代烃分子中——X 被水中的——OH 所取 相邻的两个碳原子间脱去小分子 HX。 代，生成醇： 反应本质 水 和通式 N aX。 H₂O − ₂ − + → − ₂ + △ 消去 HX，生成含碳碳双键或三键的不饱和化 产物特征 引入—OH，生成含—OH 的化合物。 合物。 (1)没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去 反应, 如 CH₃Cl; (2) 有邻位碳原子,但邻 (1)所有卤代烃在 NaOH 的水溶液中均能发 位上无氢原子，该类烃也不能发生消去反 反应规律 生水解反应；(2)多卤代烃水解可生成多元 应；(3)有两种或三种邻位碳原子，且碳原 醇。 子上均带有氢原子时，发生消去反应可生成 不同的产物。 四、烃和卤代烃规律总结 1.直线形分子：含—C≡C—(引申：与三键碳原子直接相连的原子一定和三键碳原子共 线)。 烃 分 子 2.平面形分子： 中原子 (1) C=C、 (引申：与双键碳原子直接相连的原子和双键碳原子一定共面)； 共线、 (2)苯环结构(引申：与苯环直接相连的原子一定和苯环共面)。 共 面 问 3.空间立体形分子：含烷基结构的分子，如 CH₄正四面体(引申：与烷基碳原子直接相连 题 的 4 个原子中最多只有 2 个原子与碳原子共面；烷烃大于或等于 3 个碳原子的空间结构一 般是锯齿形)。 1.烃类 烃类、 所有的烃都是无色物质，不溶于水而易溶于苯、乙醚等有机溶剂，其密度比水小。 卤 代 烃 分子里碳原子数小于等于 4 的脂肪烃在常温常压下都是气体，其他脂肪烃在常温常压下是液体 的 物 理 或固体。且随着分子中碳原子数的增加，常温下脂肪烃的状态也由气态逐渐过渡到液态或固 性 质 及 态。 其 变 化 烃类的熔沸点一般比较低。其变化规律是： 规律 (1)组成与结构相似的物质(即同系物)，相对分子质量越大，其熔沸点越高； (2)相对分子质量相近或相同的物质(如同分异构体)，支链越多，其熔沸点越低；全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 (3)组成与结构不相似的物质，当相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，其熔沸点 越高。 2.卤代烃 溶解性：均不溶于水，可溶于大多数有机溶剂。 烃类、 沸点： 卤 代 烃 (1)一卤代烷的沸点随着碳原子数的增加而升高，且较相应的烷烃高； 的 物 理 (2) 同一烃基的卤代烷的沸点: R—I>R— Br>R— Cl>R—F。 性 质 及 (3)碳原子数相同，卤素也相同时，烃基的支链越多，沸点越低。 其 变 化 密度： 规律 (1)一卤代烷的密度比相应的烷烃大； (2)在同系物中，密度随碳原子数的增加而减小(卤族元素的质量分数逐渐减小，从而影响 程度减弱)； (3)烃基相同，卤原子种类不同的卤代烃中，密度最低的是氟代物，最高的是碘代物。 3.卤代烃比同碳原子数的烷烃分子沸点高。 点燃 对所有烃来说，其通式可表示为 C Hy，燃烧的通式为( 。根 ₓ 据这一方程式，可推出下列重要规律： +( +4) 2 → 2+2 2 1.物质的量相同的烃完全燃烧时，耗氧量的多少由(x+y/4)决定，生成 CO₂的多少由 x 决 定；生成水的多少由 y 决定。 2.由于等质量的氢和碳相比，氢耗氧量多，因此，等质量的不同烃完全燃烧时，耗氧量由氢 元素的含量决定，氢元素的含量越高，耗氧量越多。即 y/x 的比值越大，耗氧量越多，比值 越小，耗氧量越少。等质量的各种烃，燃烧时耗氧量最多的是甲烷。 3.相同质量的不同烃完全燃烧时，若生成 CO₂的量相同，则烃中碳元素的含量相同；若生成 水的量相同，则烃中氢元素的含量相同。 烃类燃烧 4.最简式相同的有机物，无论以何种比例混合，只要总质量一定，完全燃烧时生成的 CO₂和 规律 H₂O 及耗氧量相同。 5.物质的量相同的烃 C₃Hy，完全燃烧时，若生成 CO₂的量相同，则烃分子中碳原子的个数 相同；若生成水的量相同，则烃分子中氢原子的个数相同；若生成 CO₂的量与生成水的量均 相同，则烃分子式相同(同分异构体)。 6.在温度高于 100℃时，生成的水为气态，反应前后的体积变化为： 时，y>4，反应后气体的总体积增大。 = 1 + + 4 − + 2 ₘ = 1 − 4 ₘ 时，y<4，反应后气体的总体积减小。 1 1−4 <0 时，y=4，反应后气体的总体积不变。 2 1−4 >0 3 1−4 =0第一篇 化学学科知识 续表 7.在温度低于 100℃时，生成的水为液态，反应前后的体积变化为： 烃类燃烧 即无论 y 为何值，燃烧后气体的总体积总是减小。 1+ +4 − 规律 8.含碳量高 低与燃烧现象的关系：含碳量越高，燃烧现象越明显，表现为火焰越明亮， ₘ = 1+4ₘ >0, 黑烟越浓；而含碳量越低，燃烧现象越不明显，往往火焰不明亮，无黑烟。 第三节 烃的含氧衍生物 一、烃的含氧衍生物的组成、结构和性质【选择题备考】【23 下选择题】 类 通式/官能团 代表物 分子结构特点 主要化学性质 别 1.跟活泼金属反应生成 H₂。 2.跟氢卤酸反应生成卤代烃。 羟基直接与链烃 基相连，O—H 键 3.脱水反应：分子间脱水生成醚；分子 醇 R—OH C₂H₅ OH 及 C—O 键均有极 内脱水生成烯烃。 性。 4.催化氧化为醛或酮。 5.与羧酸反应生成酯。 1.弱酸性；2.与浓溴水发生取代反应； —OH 直接与苯环 酚 —OH 3.遇 FeCl₃溶液呈紫色; 4.易被氧 相连。 化。 1.与 H₂加成生成醇。 C=O 双键有极性 醛 2.被氧化剂(O₂、多伦试剂、斐林试 和不饱和性。 }‖ − ~~ − 剂、酸性高锰酸钾等)氧化为羧酸。 ₃ − −− ⁰} ~ − } 1.具有酸的通性。 受 C=O 双键影响, 羧 2.能与醇发生酯化反应。 O — H 键 能 电 酸 ︸ 3.能与含—NH₂物质脱去水生成酰胺 离，产生 H⁺ 。 ‖ 3 − − ‖ − − } (含肽键)。 分 子 中 RCO— 1.发生水解反应，生成羧酸和醇。 酯 和 — OR'之间的 2.可发生醇解反应生成新酯和新醇。 键易断裂。 二、醇类 (一)乙醇的性质和重要用途 无色透明、具有特殊香味的液体；密度比水小；沸点为 78.5℃，易挥发；能与水以任 物理性质 意比例互溶。可用作燃料、有机溶剂、消毒剂、酿酒、化工原料等。 与活泼金属 N 钠投入煤油、乙醇、水中的实验现象比较： 化学性质 a、K、 Mg 反 2 ₃ ₂ + 2 2 ₃ ₂ + ₂ ↑ 钠与煤油：钠沉于试管底部，不反应。 应 钠与乙醇：钠沉于试管底部，有气泡缓慢逸出。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 钠与水：钠熔成小球，浮在水面，四处游动，发出“嘶嘶”声，有气体产 生，钠很快消失。 通过比较能说明如下问题： 1.密度：水>钠>煤油、乙醇； 与活泼金属 N 2.反应剧烈程度：钠与水反应剧烈，单位时间内放出的热量大，使钠熔化， a、K、 Mg 反 说明钠的熔点低。反应生成氢气，说明水分子中的氢原子相对较活泼。钠与 应 乙醇反应缓慢，生成氢气，说明乙醇分子里羟基中的氢原子相对不活泼； 3.反应实质：钠与水反应是水分子中的氢原子被置换的置换反应。乙醇与钠 反应说明乙醇中的氢原子与烷烃中的氢原子不完全相同，实质上是羟基上的 氢原子被置换。 点燃 1.燃烧: 2.催化氧化：乙醇在加热和有催化剂(Cu 或 Ag)存在的条件下，被空气中氧 ₂ ₅ + 3₂ → 2 ₂ + 3₂ ; 气氧化成乙醛。可用以下实验演示该反应。 实验：把一段绕成螺旋状的铜丝，放在酒精灯外焰上烧至红热(铜丝表面变 黑)，趁热将铜丝插入乙醇溶液中，铜丝立即变成红色。重复上述操作几 次，原有的乙醇气味消失而带有强烈的刺激性气味(乙醛气味)的物质生成。 化学性质 上述实验可用下列方程式表示： 2 +₂ \ xlongequal △ 2 ₃ +₂ + Cu 是催化剂，乙醇催化氧化生成乙醛的化学方程式(合并上述两个反应) ₃ ₂ + → △ 催化剂 为： 。 氧化反应 规律： 2 ₃ ₂ +₂ → 2 ₃ + 2₂ △ (1)与羟基(—OH)相连的碳原子上有两个氢原子的醇(—OH 在碳链末端的 醇)，被氧化生成醛。 。 (2)与羟基(—OH)相连的碳原子上有一个氢原子的醇(—OH 在碳链中间的 2 − ₂ − ₂ +₂ → △ }2 − ₂ + 2₂ } △ 醇)，被氧化生成酮。 (3)与羟基(—OH)相连的碳原子上没有氢原子的醇不能被催化氧化。 取消(20.00)OH 不能形成-—『一双键，不能被氧化成醛或酮』 3.与强氧化剂反应：乙醇还可以与酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液反 应，直接被氧化成乙酸： 乙醇.氧化乙醛.氧化→乙酸。第一篇 化学学科知识 续表 酯化反应 消去反应发生的条件和规律： 1.醇分子中，连有羟基(——OH)的碳原子必须有相邻的碳原子且此相邻的碳 原子上还必须连有氢原子时，才可发生消去反应而形成不饱和键。除此以外 还必须有浓 H₂SO₄的催化作用和脱水作用，加热至 170℃才可发生。 2.在醇分子中，氧原子吸引电子的能力比氢原子和碳原子强，O——H 键和 C ——O 键的电子对都向氧原子偏移，因而醇在起反应时，O——H 键容易断 裂，氢原子可被取代，如乙醇和钠反应；同样，C——O 键也易断裂，羟基能 化学性质 被脱去或取代，如乙醇的消去反应和取代反应。 消去反应 (1)与金属钠反应：断裂 1 键，化学方程式为： (2)乙醇在发生消去反应时断裂 2、3 键，化学方程式为： 2 ₃ ₂ + 2 → 2 ₃ ₂ + ₂ ↑ (3)乙醇在催化氧化生成乙醛时断裂 1、4 键，化学方程式为： 催化剂 (4)乙醇在发生酯化反应时断裂 1 键，化学方程式为： 2 ₃ − ₂ +₂ → 2 ₃ + 2₂ △ 浓硫酸 (5)乙醇与浓氢溴酸混合加热发生取代反应时，断裂 2 键，化学方程式为： ₃ +₂ ₅ → ₃ ₂ ₅ + ₂ △ 催化剂 。 乙醇的工业制法 ₂ ₅ + △ ₂ ₅ − + ₂ } 催化剂 乙烯水化法 (工业生成酒精) 淀粉.——酶解→葡萄糖———酒化酶→乙醇((食用酒精) ₂ = ₂ + ₂ → ₃ ₂ ○ 淀粉 葡萄糖 发酵法 (₆ ₁ ₀ ₅ ₙ) + ₂ → ₆ ₁ ₂ ₆ =₂ ₅ =\₃L → +2 ₂ 葡萄糖 酒精 ₆ ₁ ₂ ₆ → ↑ 利用生物质能，将植物的秸秆、枝叶、杂草中的纤维素转化为酒精。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) (二)醇的组成、分类和同分异构体 定义 羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物称为醇。 醇可看做链烃或苯的同系物等烃分子里的氢原子被羟基取代的产物，故醇的通式可由烃 组成和通式 的通式衍变而得。饱和一元醇的通式为( ，饱和 x 元醇的通式为( 。 醇的分类 ₙ ₂ ₙ₊₂ , ₙ ₂ ₙ₊₂ ₓ 1.按烃基种类分为：饱和一元醇，如 CH₃CH₂OH；不饱和一元醇，如( 芳香醇，如 ₂ = ₂ ; 2.按羟基数目分为：一元醇，如 CH₃CH₂OH;二元醇如 HOCH₂CH₂OH;三元醇等。 醇的同分异构 醇存在碳链异构、官能团位置异构及类别异构。醇与醚、芳香醇及酚是类别异构体，如 现象 CH₃CH₂OH 与( 等。 (三)醇类的性质和用途 ₃ − − ₃ 1.相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远远高于烷烃。这是由于醇分 沸点变化 子间形成了氢键。 规律 2.饱和一元醇，随分子中碳原子数的增加，沸点逐渐升高。通常含 1 ~11 个碳 原子的直链饱和一元醇为液体，含 12 个碳原子以上的醇为无色蜡状固体。 物理性质 密度 一元脂肪醇的密度一般小于 1 。 甲醇、乙醇、丙醇等低级醇均可与水以任意比例混溶，这是因为甲醇、乙醇、 lg ⋅ ⁻ ³ 溶解性 丙醇与水分子形成了氢键。 由于醇类都以羟基为官能团，所以醇类的化学性质与乙醇相似，即能跟活泼金属反应， 化学性质 能发生酯化反应、消去反应、取代反应、氧化反应等。 三、酚类 (一)苯酚 苯酚的分子式是 C₆ H₆ O，它的结构简式是( 分子组成和结 构 纯净的苯酚是无色晶体(露置在空气里会因小部分被氧化而呈粉红色)。苯酚具有特殊的 气味，熔点 43℃，在水中的溶解度不大，当温度高于 65℃时，则能与水混溶。苯酚易 物理性质 溶于乙醇等有机溶剂。苯酚有毒，其稀溶液可直接用作防腐剂和消毒剂。其浓溶液对皮 肤有强烈的腐蚀性，若不慎沾上，应立即用酒精清洗，再用水冲洗。 甲苯分子中的甲基和苯基相互影响，使甲基的化学性质不同于一般的烷基，苯基的化 学性质也不同于苯，由此联想，苯酚分子里的羟基与苯基也相互影响。 化学性质 1.弱酸性第一篇 化学学科知识 续表 (1) C₆ H₅ OH 白的酸性比 H₂CO₃的弱, 但比 HCO₃⁻ 的酸性强, 因此,C₆ H₅ ONa 溶 液中通入 CO₂气体，不管 CO₂是少量还是过量，生成物都是 NaHCO₃，不可能生成 Na ₂CO₃； (2)乙醇、碳酸、水、苯酚酸性由强到弱为：碳酸>苯酚>水>乙醇。 2.苯环上的取代反应 苯酚与浓溴水反应，生成 2，4，6-三溴苯酚白色沉淀： 此反应十分灵敏，常用于苯酚的定性检验和定量测定。 【上岸熊提示：2，4，6-三溴苯酚不溶于水，但易溶于苯，若苯中溶有少量苯酚，加 浓溴水不会产生白色沉淀，因而用浓溴水检验不出溶于苯中的苯酚，也不能用浓溴水 来除去苯中混有的少量苯酚(应加 NaOH 溶液后分液)。】 化学性质 3.显色反应 苯酚跟 FeCl₃溶液作用显紫色，利用这一反应可以检验苯酚的存在，也是酚类物质的 特征反应。 4.氧化反应 6₆ ₅ + ⁺³ \ xlongequal = [ (₆ ₅ ₆) ⁻]³ + 6⁺ 苯酚晶体在常温下易被空气中的氧气氧化，也易燃烧，能被酸性 KMnO₄溶液氧化。 5.加成反应 苯酚可在苯环上发生加成反应。如： 6.苯酚与甲醛的缩聚反应 苯酚和甲醛在浓盐酸的催化作用下，经沸水水浴加热生成酚醛树脂，反应方程式为： 四、醛类 官能团 醛基(——CHO)总是在碳链的端点而不可能在两个碳原子之间。 饱和一元醛的通式为 CnH₂nO 或(CnH₂n+₁CHO。醛可以分为脂肪醛和芳香醛、一元醛和 通式 二元醛等。 主要有强还原性，可与弱氧化剂【如银氨溶液、新制 Cu(OH)₂悬浊液】反应，生成羧 化学性质 酸；能与氢气加成而生成醇。醛基比较活泼，也能发生加聚和缩聚反应。 检验方法 用银镜反应或与新制的 Cu(OH)₂悬浊液共热看能否生成银镜或砖红色沉淀来检验醛基。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) (一)甲醛 甲醛 甲醛也叫蚁醛，是一种无色、有刺激性气味的气体，易溶于水，35%~45%的甲醛水溶液叫福尔 马林，它能使蛋白质变性凝固，因此具有杀菌、防腐性能，常用来浸制生物标本，也用作消毒 剂等。甲醛是一种重要的有机合成原料，用于合成纤维工业、制酚醛树脂、制革工业等。 结构式： 甲醛是最简单的醛。甲醛为气体(通常情况下)，其他的醛皆为液态或固态(通常状况下)。甲醛 有毒，不合格的室内装修材料、家具释放的主要污染物是甲醛、苯等。 在与弱氧化剂反应过程中, 1mol HCHO 最多可还原出 4mol 的 Cu(OH)₂, 产生 2mol 的 Cu₂O。 HCHO 氧化可用下列过程表示： HCHO—[O]→HCOOH—[O]→H—O—COOH(即] 。 (二)乙醛 ₂ ₃ ) − ₂ + ₂ ↑ 1.物理性质 乙醛是一种没有颜色、具有刺激性气味的液体，密度比水小，沸点是 20.8℃。乙醛易挥发，能跟水、乙 醇、乙醚、氯仿等互溶。 2.化学性质 乙醛分子中的醛基官能团对乙醛的主要化学性质起决定作用。 (1)加成反应 试剂名称 化学式 与乙醛的加成产物 氢氰酸 HCN α-羟基丙腈 氨及氨的衍生物(以氨为例) NH₃ α-羟基乙胺 醇类(以甲醇为例) CH₃OH 乙醛半缩甲醇第一篇 化学学科知识 (2)氧化反应 ①实验中涉及的主要化学反应简要表示为： ₃ + ₃ ⋅ ₂ = ↓+ ₄ ₃ O + 2 ₃ ⋅ ₂ = ₃ ₂ + 2₂ △ A g(₃ NH ₃ ) ₂+O2H (氢 (氧 ₃ 化₂)二 氨 合→银 ₃ )， 它 是 ₄ 一种+弱2 氧 化↓+剂3， 能₃ 把+乙₂ 醛 氧化成乙酸，乙酸 又与氨反应生成乙酸铵，而 Ag⁺ 被还原成金属银附着在试管壁上，形成银镜，所 与银氨溶液的反应— 以，这个反应叫作银镜反应。 ——银镜反应 ②银镜反应常用来检验醛基的存在。 ③试管要洁净。 ④银氨溶液要用新配制的，配制银氨溶液是向 AgNO₃稀溶液中逐滴滴加稀氨水， 直到最初生成的沉淀恰好溶解为止。要防止加入的氨水过量，并且必须随配随用， 不可久置，否则会生成容易爆炸的物质。 ⑤实验条件是水浴加热，不能直接加热煮沸，且加热过程中不能震荡试管。 ⑥试管上的银镜可用稀 HNO₃洗去。 在试管中加入 10%的 NaOH 溶液 2mL, 滴入 2%的 CuSO₄溶液 4 ~ 6 滴, 得到新制的 氢氧化铜，振荡后加入乙醛溶液 0.5mL，加热。观察并记录实验现象。 实验现象：蓝色沉淀先变绿色，再变黄色，最后变成砖红色沉淀。 与新制氢氧化铜的反 应 、↓ ⁺² + 2 ⁻ = ₂ △ Cu ₂₃ O 是 砖+红2色 固( 体 ₂，) 不+溶 于 水 ，→ 也₃ 不 与 乙 酸 反+应 ₂ 。 ↓+ 3₂ 乙醛在一定温度和催化剂存在的条件下，能被空气中的氧气氧化成乙酸： 与氧气的反应 五、酮类 酮类 羰基与两个烃基相连的化合物叫作酮。最简单的酮类化合物是丙酮( 。常温下，丙酮是无色 透明的液体，易挥发，与水、乙醇等混溶。 ₃ ₃ 酮不能被银氨溶液、新制的 Cu(OH)₂悬浊液等弱氧化剂氧化，但可催化加氢生成醇。丙酮是一种重要的 有机溶剂和化工原料。 饱和一元酮的通式为(CnH₂nO,酮类没有还原性，不与银氨溶液、新制 Cu(OH)₂悬浊液反应，故此可用这 两种试剂鉴别醛和酮。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 六、羧酸 (一)羧酸概述 羧酸 分子由烃基(或氢原子)和羧基相连而组成的有机化合物叫做羧酸。羧酸的官能团是羧基(—C 概念 OOH)。 1.按烃基的种类 脂肪酸, 如 CH₃COOH; 芳香酸, 如◯COOH。 羧酸的分类 2.按羧基的数目 一元羧酸，如( ; 二元羧酸, 如 HOOCCOOH。 3.按碳原子的数目 ₂ = ; (1)低级脂肪酸, 如 CH₃CH₂COOH; (2)高级脂肪酸, 如 C₁₇ H₃₅ COOH。 (二)乙酸的性质【选择题备考】【21 下选择题】 乙酸又叫醋酸，普通食用醋中含有 3%~5%的乙酸。乙酸是一种具有强烈刺激性气味的无色液 物理性质 体，易溶于水。温度低于 16.6℃，乙酸就凝结成冰一样的晶体，这样的纯乙酸又称冰醋 酸。 1.乙酸为弱酸，具有酸的通性，能使紫色石蕊试液变红。 、 + 2 ₃ → ₃ ₂ + ₂ ↑ 可用食醋除去水壶、热水瓶胆内的水垢，熏醋对防止感冒传染有一定的作用。 ₃ + 2 ₃ → ₃ ₂ + ₂ + ₂ ↑ 科学探究——证明酸性： 。 实验步骤：向盛有少量 Na₂CO₃粉末的试管中加入一定量的乙酸溶液。 化学性质 ₃ > ₂ ₃ 实验现象：试管里有无色、无味的气泡生成。 反应方程式： 。 推理：根据“强酸制弱酸”的规律，可知醋酸的酸性比碳酸强。 ₂ ₃ + 2 ₃ = 2 ₃ + ₂ + ₂ ↑ 2.酯化反应： 浓硫酸 。 羧酸脱去羟基，醇脱去氢原子，这是酯化反应的一般规律。酯化反应中浓 H₂SO₄起催化、 ₃ + ₂ ₃ \ xlongequal[ △ ] ₃ ₂ ₃ + ₂ 吸水作用。酯化反应属于取代反应。 1.发酵法： 糖 萄化剂 催化剂 淀粉—水解→ I 工业制法 2.乙烯氧化法： ₆ ₁ ₂ ₆ →₂ ₅ → ₃ → ₃ ₃ → ₁ ] H ₂ →2 ₃ +₂ → (三)羧酸的通性 ₂ ₂ ₂ +₂ → 羧酸的通性 一元羧酸的通式为 R—COOH，饱和一元脂肪羧酸的通式为( 。饱和 通式 二元脂肪羧酸的通式是( 。 ₙ ₂ ₙ ₂ ₙ ₂ ₙ₊₁ − ₙ ₂ ₙ₋₂ ₄ 第一篇 化学学科知识 续表 羧酸的通性 分子中含有 10 个以下的碳原子一元酸为液体，高级脂肪酸为蜡状固体。二元 物理性质 脂肪酸与芳香酸均为结晶体。低级的羧酸易溶于水，随着相对分子质量的增 大，溶解度下降。 羧酸的化学性质与乙酸相似，主要取决于羧基官能团。 1.弱酸性：当羟基中的 O—H 键断裂，具有酸性： 。 (1)能使紫色石蕊试液变红； ⇌ ⁻ + ⁺ (2)与活泼金属反应生成氢气：2Na+2RCOOH——→2RCOONa+H₂↑; 通性 (3)与弱酸盐反应： 化学性质 → (4) 与碱发生中和反 应 :₃ RC+OO2H + Na O H —→→2R C O O Na + H₂+O₂ ; + ₂ ↑ ; (5)与碱性氧化物反应生成盐和水： 。 2.羧基中的 C—O 键断裂，—OH 被其他基团(R'O—)取代，发生酯化反应： 2 + ₂ → 2 + ₂ (四)常见羧酸的结构和性质 甲酸分子的结构简式为 HCOOH。因此，甲酸既具有酸的一般性质，又具有醛的性质。甲 甲酸(俗称 酸易被氧化成 H₂CO₃。在碱性条件下，甲酸可发生银镜反应，可跟新制(Cu(OH)₂作用 蚁酸) 析出 Cu₂O 砖红色沉淀，可使酸性 KMnO₄溶液和溴水褪色(氧化反应)。 常见的高级 饱和硬脂酸：C₁₇ H₃₅ COOH(固态)；不饱和：油酸：C₁₇ H₃₃COOH(液态)软脂酸：C 脂肪酸 ₁₅ H₃₁COOH(固态) 乙二酸(又 HOOC—COOH，由于直接相连的两个羧基的相互影响，使其酸性强于甲酸和其他二元酸， 名草酸) 且具有较强还原性，可使 KMnO₄褪色；常用作漂白剂、除锈剂、除墨水痕迹等。 鳞片状或针状晶体；微溶于水，易溶于乙醇、乙醚，易升华。一般常作为药物或防腐剂 苯甲酸(安 使用，有抑制真菌、细菌、霉菌生长的作用，药用时通常涂在皮肤上，用以治疗癣类的 息香酸) 皮肤疾病。用于合成纤维、树脂、涂料、橡胶、烟草工业。 七、酯类【选择题备考】 酯是羧酸分子中的羟基(—OH)被—OR'取代后的产物，简写为 RCOOR'，其中 R 和 R'可以 概念 相同，也可以不同。 物理性质 羧酸酯一般不溶于水，比水轻。 羧酸酯的通 羧酸酯的一般通式为 RCOOR′、HCOOCH₃、CH₃COOCH₃、CH₃COOCH₂CH₃等一系列由 式 饱和一元羧酸与饱和一元醇形成的酯的通式是( 。 酯类化合物是根据生成酯的羧酸和醇的名称来命名的。 ₙ ₂ ₙ ₂ 2 酯的命名全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 酯的重要化学性质是发生水解反应，生成相应的酸和醇(或酚)。酯在碱存在和 酯的化学性 加热的条件下完全水解，水解不可逆，速度快，酯在酸存在和加热的条件下部 质——水解 分水解，水解可逆，速度慢；若只加热而不加催化剂，酯几乎不水解。 反应【21 下选择题】 △ ′ ′ 硫酸 + → + ' ' 第四节 生命中的基础有机化学物质 + ₂ = } + 一、糖类、油脂和蛋白质代表物的化学组成 — — 元素组成 代表物 代表物分子 结构特点 葡萄糖 含醇羟基(—OH) 和醛基(—CHO) 单糖 C、H、O C₆ H₁₂O₆ 果糖 含醇羟基(—OH) 和羰基(—CO—) 糖类 双糖 C、H、O 蔗糖、麦芽糖 含醇羟基(—OH) (C₆ H₁₀ O₅ ) 多糖 C、H、O 淀粉、纤维素 含醇羟基(—OH) ₁ ₂ ₂ ₂ ₁ ₁ n 不 饱 和 高 级 脂含有酯基 (—COOR)和碳碳双键(—C 油 C、H、O 植物油 肪酸甘油酯 = C—) 油脂 饱 和 高 级 脂 肪 脂肪 C、H、O 动物脂肪 含有酯基(—COOR) 酸甘油酯 氨基酸连接成 C、H、O、 酶、肌肉、毛 含有肽键、羧基(—COOH)和氨基(— 蛋白质 的高分子化合 N、S、P 等 发等 NH₂ ) 物 (一)油脂 油脂定义及结构 油脂是多种高级脂肪酸(如硬脂酸、软脂酸、油酸、亚油酸等)跟甘油形成的 酯，属于酯类化合物。常温下呈液态的油脂叫作油，呈固态的油脂叫作脂 肪。其结构可以表示如右图：如果 R、R'、R"相同，称为简单甘油酯；如果 R、R'、R"不同，称为混合甘油酯。 (二)糖类、油脂、蛋白质的性质 1.葡萄糖在碱性、加热条件下，能与银氨溶液反应析出银；在碱性、加热条件 下，也可与新制的氢氧化铜悬浊液反应产生砖红色沉淀。 C △ + 葡萄糖的特 + 2 ( ₄) + 2 ( ₃ ₂) → ₂ ( ₄) ₄ + 征反应 3 ₃ ↑+ 2 ↓+ ₂ △ O 以上特征反应可用于鉴别葡萄糖。 ₂ ( ₄) + 2 ( ₂) + → ₂ ( ₄) + 催化剂 2.发酵生成酒精： 。 ₂ ↓+ 3₂ ₄ ₆ ₁ ₂ ₆ → 2₂ ₅ + 2 ₂ ↑第一篇 化学学科知识 续表 淀粉的特征 无还原性。在稀酸或淀粉酶的催化下水解，最终产物是葡萄糖，在常温下，淀粉遇碘变 反应 蓝。 1.蛋白质具有胶体的性质 有些蛋白质能溶于水。由于蛋白质分子直径相对较大，已达到了胶体微粒的大小，溶于 水便形成胶体。因此蛋白质溶液具有胶体的某些性质。 2.两性 (1)蛋白质的结构中含有——NH₂和——COOH，故有两性。它能与酸、碱反应生成盐； (2)成肽反应： 3.盐析 蛋白质的特 向蛋白质溶液中加入浓的无机盐溶液(如硫酸钠、硫酸铵、硫酸镁等)，可使蛋白质的溶 征反应 解度降低而从溶液中析出，这种作用叫盐析。 4.变性 蛋白质在某些物理因素或化学因素的影响下，理化性质和生理功能发生改变的现象叫做 蛋白质的变性。 引起蛋白质变性的物理因素主要包括：加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波 等；化学因素主要包括：强酸、强碱、重金属盐、三氯乙酸(Cl₃CCOOH)、乙醇、丙酮、 甲醛等。 5.颜色反应 分子中含有苯环的蛋白质跟浓 HNO₃作用时呈黄色。一般天然蛋白质都含有苯环。 6.蛋白质的灼烧 蛋白质中除了 C、H、O 元素外，还含有 N、S 等元素，所以灼烧时具有烧焦羽毛的气味。 (三)糖类、油脂、蛋白质的水解反应 催化剂 葡萄糖 葡萄糖 果糖)( (C₆ H₁₀ O₅ )n(淀粉).+nH₂O——催化剂→nC₆ H₁₂O₆ ((葡萄糖)。 ₁ ₂ ₂ ₂ ₁ ₁ ( ) + ₂ → →₆ ₁ ₂ ₆ ( +₆ ₁ ₂ ₆ ₆ ₁ ₂ ₆ 1.淀粉、纤维素水解都用 H₂SO₄做催化剂，但淀粉用 20%H₂SO₄，纤维素用 90%，均 需微热； 2.检验产物时必须用 NaOH 溶液中和过量的酸，才能用银氨溶液或新制 Cu(OH)₂悬浊液 糖类水解 进行检验。 3.淀粉是否发生水解的判断：利用淀粉遇碘变蓝的反应和其水解最终产物葡萄糖能发生 银镜反应来判断淀粉是否发生水解和水解进行程度。如淀粉没有水解，则不能发生银镜 反应；如淀粉已完全水解，则遇碘不能变蓝色；如既能发生银镜反应，又能遇碘变蓝 色，则说明淀粉仅部分水解。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 油脂+水——H⁺ 或酶→高级脂肪酸+甘油 油脂水解 油脂+NaOH—△→n 高级脂肪酸钠+甘油(皂化反应) 蛋白质水解 蛋白质+水 催化剂→氨基酸 二、有机物的鉴别 鉴别有机物，必须熟悉有机物的性质(物理性质、化学性质)，要抓住某些有机物的特征反应，选用合适的 试剂，逐一鉴别它们。 (一)常用的试剂及某些可鉴别物质种类和实验现象【选择题备考】【21 下选择题】 溴水 试剂名 酸性高锰酸 新制 FeCl₃ 酸碱指示 银氨溶液 碘水 NaHCO₃ 过量饱 称 钾溶液 溶液 剂 少量 Cu(OH)₂ 和 含 碳 碳 双 含碳碳双 含醛基化 键、三键 含醛基化合 羧酸(酚不 键、三键 被鉴别 合物及葡 苯酚溶 物及葡萄 苯酚溶 能使酸碱 的物质、 的物质 萄糖、果 淀粉 羧酸 的物质 液 糖、果糖、 液 指示剂变 种类 烷基苯(但 糖、麦芽 (但醛有 麦芽糖。 色)。 糖。 醇、醛有 干扰)。 干扰)。 酸性高锰酸 出现白 使石蕊或 放出无色 溴水褪色分 出现红色 呈现紫 呈现蓝 现象 钾紫红色褪 色沉 出现银镜。 甲基橙变 无味气 层。 沉淀。 色。 色。 色。 淀。 红。 体。 【上岸熊提示：可以用浸有酸性高锰酸钾溶液的硅藻土做水果保鲜剂。原因：水果在保存过程中会释放出 具有催熟作用的乙烯，酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能够与具有还原性的乙烯发生氧化还原反应，从 而达到保鲜水果的目的。】 (二)卤代烃中卤素的检验 取样，滴入 NaOH 溶液，加热至分层现象消失，冷却后加入稀硝酸酸化，再滴入 AgNO₃，观察沉淀的颜色， 确定是何种卤素。 (三)检验溶解在苯中的苯酚 检验溶解在苯中的苯酚 取样，向试样中加入 NaOH 溶液，振荡后静置、分液，向水溶液中加入盐酸酸化，再滴入几滴 FeCl ₃溶液(或过量饱和溴水)，若溶液呈紫色(或有白色沉淀生成)，则说明有苯酚。 若向样品中直接滴入 FeCl₃溶液，则由于苯酚仍溶解在苯中，不得进入水溶液中与 Fe³⁺ 进行离 子反应；若向样品中直接加入饱和溴水，则生成的三溴苯酚会溶解在苯中而看不到白色沉淀。 若所用溴水太稀，则一方面可能生成溶解度相对较大的一溴苯酚或二溴苯酚，另一方面可能生成的 三溴苯酚溶解在过量的苯酚之中而看不到沉淀。第一篇 化学学科知识 第五节 有机高分子化合物 一、有机高分子化合物的基本概念和基本性质【选择题备考】【21 下选择题】 相对分子质量从几万到几百万甚至更高的化合物，称为高分子化合物，简称高分子，也 概念 称为聚合物或高聚物。 单体 能用来合成高分子化合物的低分子化合物称为单体。 高分子化合 化学组成和结构均可以重复的最小单位称为链节，也称重复结构单元。 物的表示方 链节 —是聚乙烯的重复结构单元(链节)。 法 聚合度 每个高分子里链节的重复次数称为聚合度，以 n 表示。 − ₂ − ₂ 线型结构呈长链状，可以带支链，也可以不带支链。高分子链之间以分子间 + ₂ − ₂ ₙ] 线型结构 作用力紧密结合。 结构特点 体型结构还产生交联。高分子链上如果还有能起反应的官能团，当它跟别的 体型结构 单体或别的物质起反应时，高分子链之间将形成共价键，产生一些交联， 形成网状结构。高分子链之间交联的程度越大，高分子材料的强度越高。 基本分类 有机高分子有不同于小分子物质的一些性质。 有机高分子化合物通常难溶于水，线型高分子可溶于适当的溶剂(如有机玻 溶解性 璃溶于氯仿)，体型高分子不易溶解，只能一定程度的胀大。 线型有机高分子化合物(如聚乙烯)通常具有热塑性，即当加热时它会变软、 热塑性和热流动，受冷时又硬化，可反复加热、受冷再造。而体型有机高分子化合物 固性 (如酚醛树脂，即电木)则通常具有热固性，即受热时不会变软，只能被彻底 基本性质 裂解，因此不能通过加热、受冷反复再造。 强度 高分子材料的强度一般较大。 高分子化合物中的原子是以共价键结合的，因此它们一般不导电，是很好的 电绝缘性 绝缘材料。 有机高分子化合物的组成元素主要是碳元素和氢元素，它们往往不耐高温、 可燃性 易燃烧。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 二、应用广泛的高分子材料 (一)塑料 1.塑料的成分 主要是合成树脂，含有少量使其具有某些特定性能的辅助加工剂，如能提高塑性的增塑剂，防止塑料老 化的防老化剂。 2.几种常见的塑料 单位 单位名称 聚合物名称 用途 饮料纸盒涂层、导线绝缘层、薄膜 乙烯 聚乙烯(PE) 等。 ₂ = ₂ 苯乙烯 聚苯乙烯(PS) 盆、梳子、玩具、包装材料。 排水管、凉鞋、雨衣、化工容器贮 氯乙烯 聚氯乙烯(PVC) 槽。 ₂ = − 四氟乙烯 聚四氟乙烯(PTFE) 法兰垫片、轴承、不粘锅涂层。 丙烯腈 聚丙烯腈 人造羊毛、地毯、毛毯。 ₂ = ₂ ₂ = − 甲基丙烯酸甲酯 有机玻璃 透明材料、轻质管材、板材。 ₂ ⇌ − ₃ 丁二烯、丙烯腈、 ABS 塑料 高强度头盔、电器外壳、手提箱。 苯乙烯 ₂ = − = ₂ ₂ = 三、新型有机高分子材料 概念 既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。 高分子分离膜是用具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜。它的特点 是能够让某些物质选择性地通过，而把另外一些物质分离掉。 高分子分 膜分离的基本原理是利用天然或人工合成的、具有选择透过性的薄膜，以 离膜 功能高分子材 外界能量或化学势差为推动力，对双组分或多组分体系进行分离、分级、 料 提纯或富集。分离膜多数是固体(目前大部分膜材料是有机高分子)，也可 以是液体。它们的共同点：必须对被分离的体系具有选择透过性的能力。 1.医用高分子材料概况 医用高分 生物医学高分子材料简称医用高分子材料，是一类令人瞩目的功能高分子 子材料 材料。它已渗入医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。第一篇 化学学科知识 续表 2.医用高分子材料的性能 特别是直接与体液接触的或可植入体内的所谓“生物材料”，必须无毒，有 良好的生物相容性和稳定性，有足够的机械强度，而且易于加工、消毒。 3.医用高分子材料的分类和用途 功能高分子材 医用高分 (1)医用生物高分子材料可以粗略地分为三大类：软性，即橡胶状聚合物、 料 子材料 半结晶聚合物和其他有关聚合物。医用硅橡胶是最早也是最成功的商品化医 用高分子材料之一； (2)主要的软性生物高分子材料：硅橡胶、聚醚氨酯、橡胶、组织代用品、 药物储放器件、黏合剂、管形材料、接触镜等。 复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型的材料。复合材料可以 定义 发挥每一种材料的长处，并避免其弱点，既能充分利用资源，又可以节约能 源。例如玻璃钢等。 复合材料 性能与用 复合材料具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，广泛应用在宇 途 航工业、汽车工业、机械工业、体育用品甚至人类健康等方面。 第六章 化学实验 第一节 化学实验基本操作 一、常用仪器的主要用途和使用方法【选择题备考】【21 下选择题】 (一)常用仪器的分类 1.按用途不同来分 大致可分为用于计量的仪器、用于反应的仪器、用于存放药品的仪器、用于固定连接的仪器、用于提供 热源的仪器等。 2.按制作材料不同来分 大致可分为玻璃仪器、瓷质仪器、金属仪器、木质仪器、塑料仪器、橡胶仪器等。 (二)常用仪器的主要用途和使用方法 1.加热仪器————酒精灯 (1)加热时用外焰加热； (2)酒精灯中的酒精不超过灯容积的 2/3、不少于 1/4； (3)绝对禁止向燃着的酒精灯中添加酒精，以免失火； (4)绝对禁止用酒精灯引燃另一只酒精灯； (5)用完酒精灯，必须用灯帽盖灭，不可用嘴吹。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 2.可加热仪器 (1)直接加热的仪器 仪器图形与名称 主要用途 使用方法和注意事项 少量试剂的反应容器，收集少量气试管夹夹在离试管口 处；液体不超过容积的 ； 体，或装配成小型气体发生器等。 加热固体时试管口应略1 向下倾斜。 1 3 2 浓缩蒸发时，要用玻璃棒搅拌；待有较多量固体 浓缩溶液或蒸发液体。 时停止加热，取放时，应用坩埚钳。 灼烧少量固体。 移动坩埚时要用坩埚钳夹取。 (2)间接加热的仪器(隔石棉网加热的仪器) 仪器图形与名称 主要用途 使用方法和注意事项 固—液或液—液反应器。 给液体加热时，要放入一些碎瓷片防止暴沸。 酸碱中和滴定时，不需要干燥，不能用待测液 常用于中和滴定，也可作反应器。 润洗。 配制溶液，作反应器、给试管水浴加配制溶液时，溶解固体，转移液体均需要玻璃 热。 棒。 3.计量仪器 仪器图形与名称 主要用途 使用方法和注意事项 (1) 称前先调 0; 称量药品(及仪器) (2)托盘上应垫纸，腐蚀性药品应盛放于玻璃器皿内称量； 的质量(精度 0.1g) (3)左盘放物品右盘放砝码； 。 (4) 1g 以下用游码。第一篇 化学学科知识 续表 仪器图形与名称 主要用途 使用方法和注意事项 (1)不能加热； (2)不可用于配液或作反应容器； 量取液体的体积(精 (3)应根据量取液体的体积选用合适的规格，规则为“大而 度 0.1mL)。 近”； (4)量程刻度在上(量筒底面即为零——故不标“0”)。 (1)根据要求选用一定规格的容量瓶； (2)溶液转入时要用玻璃棒引流； 用于精确配置一定 (3)加水至距刻度线 1 ~2cm，改用滴管逐滴加水，使溶液凹 物质的量浓度的溶 面最低点恰好与刻度线水平相切； 液。 (4)不能贮存配好的溶液，应将配好的溶液装入试剂瓶中； (5)不能盛装冷或热的溶液。 (1)滴定操作的精 (1)使用前，首先检查滴定管是否漏液； 确量器； (2)酸式滴定管用来盛装酸性溶液或强氧化溶液，不能盛装碱 (2)精确 量 取液 性溶液； 体体积(精度 0.1m (3)碱式滴定管用来盛装碱性溶液和无氧化性溶液，不能盛装 酸式、碱式 L)。 酸性和强氧化性液体。 滴定管 4.常用分离提纯仪器 仪器图形与名称 主要用途 使用方法和注意事项 (1)制作过滤器时，滤纸紧贴漏斗壁，用水 润湿，注意不得留有气泡； (1)向小口仪器中转移液体； (2)滤纸低于漏斗边缘，液体低于滤纸边 (2)漏斗加滤纸后，可过滤液体； 缘； (3)长颈漏斗用于装配气体发生装 (3)制取气体应将长管末端插入液面下， 置。 防止气体逸出。 漏斗长颈漏斗 (1)注意活塞处不得渗漏； (1)萃取, 分液; (2)分离液体时，下层液体由下口流出， (2)用于随时添加液体。 上层液体由上口倒出。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 仪器图形与名称 主要用途 使用方法和注意事项 (1)一般选择能与杂质气体反应的试剂作吸收 液； 除去气体中的杂质。 (2)装入液体量不宜超过其容积的 2/3； (3)气体的流向为“长进短出”。 用于干燥或吸收某些气体，干燥剂为粒 (1)注意干燥剂或吸收剂的选择； 状，常用 CaCl₂、碱石灰等。 (2)一般为大口进气，小口出气。 5.其他常用仪器 仪器图形与名称 主要用途 使用方法和注意事项 (1)胶头滴管使用时不要将液体吸入试管 (1)滴瓶用于盛放少量液体； 内，不能平置和倒置；滴液时不可接触器 (2)胶头滴管用于吸取和滴加液 壁； 体。 (2)滴瓶上的滴管与滴瓶配套使用。 (1)用于储存固体药品，瓶口内壁 有磨砂，并配有磨砂的玻璃塞； (1)不宜盛放易挥发物，盛放碱性物质时还 (2)用于储存液体药品，有无色和 应改用软木或橡胶塞； 棕色，棕色的常用于存放见光易分 (2)盛放氧化性药品时一定要用玻璃塞。 解的药品。 不能用火加热；研磨时必须稍加压力，使研杵 用来研磨硬度不太大的固体物质， 缓慢地转动并加以挤压，使固体粉碎，切不可 有时用来拌匀反应物。 用研杵敲击。 将泥三角置于三脚架上，将坩埚放在泥三角 用于灼烧实验，和坩埚配套使用。 上，下面用酒精灯加热，坩埚钳常用于夹持坩 埚或其他高温器皿。 球形冷凝管：主要用于回流； 冷凝水应从下口进，从上口出。 直形冷凝管：主要用于蒸馏。第一篇 化学学科知识 6.试剂瓶选用的四个要素 瓶口 固体药品存放于广口瓶；液体药品存放于细口瓶； 瓶质 与玻璃强烈反应的试剂(如氢氟酸)不能用玻璃试剂瓶盛装； 瓶塞 强碱性溶液不可用玻璃塞的玻璃试剂瓶来盛装，强氧化性试剂不能用橡皮塞； 瓶色 见光易分解的试剂应保存在棕色试剂瓶中。 7.特殊试剂存放“八防范” 保存依据 保存方法 典型实例 (1)密封后或用后立即盖好； (1) Na₂SO₃固体、KI、Na₂S 溶液; 防氧化 (2)加入还原剂； (2) FeSO₄溶液加入少量铁屑; (3)隔绝空气 (油封或水封)。 (3)K、Na 保存在煤油中，白磷保存在水中。 防潮解 密封保存。 NaOH、CuSO₄等固体。 防水解 加入酸或碱抑制水解。 溶液加入硫酸。 保存在棕色试剂瓶中，置于阴暗 ₂ ₄ ₃ 防分解 浓硝酸、氨水、AgNO₃溶液等。 处。 (1)密封、置于阴暗处； (1)浓盐酸、浓氨水等； 防挥发 (2) 液封。 (2)液溴用水封。 (1) 硝酸、氨水、溴水、KMnO₄、汽油、 (1)腐蚀橡胶的用磨口玻璃塞； 防腐蚀 苯、CCl₄等; (2)腐蚀玻璃的用塑料瓶。 (2) 氢氟酸。 NaOH 溶液、Na₂CO₃溶液、氨水、 Na₂SiO₃ 防黏结 碱性溶液用橡胶塞。 溶液等。 防与 CO₂反应 密封保存。 NaOH、NaClO、漂白粉、石灰水、 Na₂O₂等。 二、化学实验安全操作 1.玻璃仪器的洗涤 (1)洗净标准 玻璃内壁附着均匀的水膜，既不聚滴，也不流下。 (2)常见附着物的洗涤 不宜用水清洗的物质，根据其性质选不同的洗涤剂将其溶解，然后再用水洗。例如： 残留污物 特殊洗涤剂 MnO₂ 浓盐酸、加热 油污 纯碱溶液 银镜 稀硝酸 硫 CS₂或热的 NaOH 溶液全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 残留污物 特殊洗涤剂 水垢 稀盐酸 难溶碳酸盐 稀盐酸 2.药品的取用 一般原则 不接触皮肤、不品尝味道、不靠近闻气味，勿沾污标签。 (1)粉末状：“一平二送三直立”； 固体药品的取用 用药匙往试管里送入固体粉末 用纸槽往试管里送入固体粉末 (2)块状：用镊子， “一斜二送三滑下”。 向容器内加液体药 品 3.物质的溶解 (1)使用仪器：烧杯、试管、玻璃棒等； 固体的溶解 (2)促溶方法：研细、搅拌、加热等。 液体溶解 一般方法：将密度大的液体沿着器壁慢慢注入密度小的液体中，并用玻璃棒轻轻搅动。 (1)对溶解度不大的气体, 如 CO₂、Cl₂、H₂S 等, 用如图(a) 所示装置; (2)极易溶于水的气体，如 NH₃、HCl 等，用如图(b)所示装置。 气体的溶解 4.试纸的使用 (1)石蕊试纸(红、蓝色)：定性检验溶液的酸、碱性； 试纸的 (2)pH 试纸：定量(粗测)检验酸碱性的强弱； 类型和 (3)品红试纸：检验 SO₂等有漂白性的物质； 用途 (4)KI 淀粉试纸：检验 Cl₂等有氧化性的物质； (5)醋酸铅试纸：检验硫化氢或硫化物。 (1)检验液体：取一小块试纸放在表面皿或玻璃片上，用洁净的玻璃棒蘸取待测溶液点在试 试纸的 纸中部观察试纸颜色的变化； 使用方 (2)检验气体：一般先将试纸湿润，粘在玻璃棒的一端，并使其接近出气口，观察颜色的变 法 化。第一篇 化学学科知识 5.仪器的安装、连接 仪器的安装、连接 (1)安装顺序：一般从热源开始，按从下到上、从左到右的顺序； (2)连接顺序：洗气时， “长进短出”，如 a；量气装置“短进长出”，如 b；干燥管除杂时“大 进小出”,如 c。 6.化学实验的安全常识 (1)常见危险化学药品的标识。 (2)化学实验中常见事故的处理。 意外事故 处理方法 酒精及其他易燃有机物小面积失火 立即用湿布铺盖。 钠、磷等失火 迅速用沙子覆盖。 酸(或碱)流到桌上 立即用适量 NaHCO₃溶液(或稀醋酸)作用，后用水冲洗。 酸(或碱)沾到皮肤上 用水冲洗，再用 NaHCO₃稀溶液(或硼酸溶液)冲洗。 酸、碱溅到眼中 立即用水反复冲洗，并不断眨眼，千万不要用手揉眼睛。 苯酚(或液溴)沾到皮肤上 用酒精擦洗后用水冲洗。 误食重金属盐 应立即口服生蛋清或牛奶。 汞滴落到桌上或地上 尽量回收，后在桌上或地上撒上硫粉。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) (3)常用实验安全装置。 防污染的安全装置 防倒吸的安全装置 加热法制取并用排水法收集气体或吸收溶解度较大的气体时，要注意熄灭酒精灯的顺序或加装安全瓶。 三、化学实验基本操作试题的规范解答及答题模板 (一)装置气密性检验的答题模板 装置气密性检验的基本原理是看密闭体系内外能否形成压强差，若能形成压强差则说明气密性良好，不能形成压强差则说明装置漏气，常用的检验方 法有热胀冷缩法和液面差法。 检验范围 凡是有导气管的实验装置，在放入药品之前均需要先检查装置的气密性。 思维流程第一篇 化学学科知识 续表 整套装置气 为使其产生明显的现象，用酒精灯对装置中某个可加热容器微热，观察插入水中导管口是 密性检查 否有气泡冒出，停止加热观察导气管末端是否有一段水柱回升。 (二)沉淀剂是否过量的判断 沉淀剂是否过量的判断方法 (以用 BaCl₂溶液沉淀 Na₂SO₄溶液为例说明)。 方法 1.适用于沉淀的质量需要称量、并进行有关的定量计算。 反应原理—— 2+ 2− 关键词语————静置、4清液、滴加4 ； + = ↓ ; 答题模板————静置，向上层清液中继续滴加少量×××试剂(沉淀剂)，观察有无沉淀生成，若无沉淀生 成，证明×××(沉淀剂)已过量； 规范描述————静置，向上层清液中继续滴加少量 BaCl₂溶液，若无沉淀生成，证明 BaCl₂已过量。否则 BaCl₂不过量。 方法 2.适用于不需要称量沉淀的质量，只是定性说明相关的问题。 答题模板——静置，取适量上层清液于一洁净试管中，加入少量的×××试剂(沉淀剂)，观察有无沉淀生 成，若产生沉淀，证明×××(沉淀剂)已过量。 规范描述———静置，取适量上层清液于一洁净试管中，加入少量的 Na₂SO₄溶液，若有白色沉淀生成，证 明 BaCl₂已过量。否则 BaCl₂不过量。 (三)试纸的使用【选择题备考】 1. pH 试纸 此类问题是格式化的，解答此类题要注意四个得分点和关键词：取试纸→蘸得测液→点试纸→对比读数。 答题模板：取一小片 pH 试纸放在表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在 pH 试纸上，等试纸变 色后，再与标准比色卡对比。 2.定性试纸的答题模板 (1)检验液体： 取一小块×××试纸放在表面皿或玻璃片上，用洁净玻璃棒蘸取少量待测液，点在试纸上，试纸显×××色, 则溶液为×××。 (2)检验气体： 取一小块×××试纸用蒸馏水润湿，粘在玻璃棒的一端，再放到×××口附近，试纸显×××色，则气体为 ×××。 【上岸熊提示：广泛 pH 试纸测量范围是 1~14，测量时取整数，不需要估读，它只能大致测量物质的酸碱 性；而精密 pH 试纸可以将 pH 测量值精确到小数点后一位，比广泛 pH 试纸的测量精度高。】全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 第二节 物质的分离、提纯和检验 一、物质的分离与提纯【选择题备考】 (一)分离提纯常用的物理方法 分离、提纯方法 适用范围 实例 密度较大或晶体颗粒较大的固体与母 倾析 颗粒较大的晶体与母液分离。 液分离。 固体(不溶，直径大于滤纸孔隙)与液 过滤 过滤 AgCl、BaSO₄等沉淀。 体分离。 1.蒸发法用于去掉一定量的溶剂， 1.食盐溶液的蒸发、结晶，草木灰浸出液提 使溶液浓缩或制得饱和溶液，实现 蒸发、结晶(重结 取钾盐； 固体与液体分离； 晶) 2. NaCl、KNO₃的结晶分离; 2.固体与固体(均溶，但溶解度受温 3.从苦卤中提取 KCl。 度变化影响不同)分离。 1.从混合溶液中蒸馏出乙酸乙酯。 沸点不同的液态组分形成的混合物的 蒸馏、分馏 2.从石油中分离出各种馏分； 分离。 3.海水的蒸馏(淡化)。 1.用 CCl₄从碘水中将碘萃取出来，再分 某物质在不同溶剂里溶解度不同而被 萃取、分液 萃取，互不相溶的液体因密度不同而 液； 分开。 2.溴苯、硝基苯用水或碱洗后，再分液。 杂质与被提纯物质在溶解性上有明显氯气中混有氯化氢，可用饱和食盐水除去，溴 溶解 (洗气) 差异的混合物。 乙烷与乙醇用水分离。 升华 易升华的物质。 碘的提纯。 渗析 胶粒与溶液中的溶质分离。 淀粉溶液中的 NaCl，可通过半透膜除去。 肥皂与甘油分离、鸡蛋白溶液中加饱和(NH₄) 盐析 胶体从混合物中分离。 ₂SO₄溶液。 【上岸熊提示：二氧化锰难溶于水，可以用过滤的方法分离二氧化锰固体与溶液。】 (二)分离提纯常用的化学方法 分离、提纯方法 适用范围 实例 除去 NaCl 固体中混有的 Na₂SO₄, 可用 Ba 生成沉淀法 将杂质转化为沉淀的方法。 Cl₂将 SO₄²⁻ 转化为 BaSO₄沉淀除去。 除去 NaCl 固体中混有的 Na₂CO₃,可加入盐 生成气体法 将杂质转化为气体的方法。 酸, 使 CO₃²⁻ 转化为 CO₂气体除去。 用加热的方法除去易分解的物除去 Na₂CO₃固体中混有的少量的 NaHCO₃, 热分解法 质，适用于固体混合物。 可加热使 NaHCO₃分解而除去。第一篇 化学学科知识 续表 分离、提纯方法 适用范围 实例 SiO₂中混有. ，可用盐酸将 Al₂O₃溶 利用杂质可以在酸、碱试剂中 酸碱溶解法 解而除去；除去苯中的苯酚可加入 NaOH 溶液 溶解而除去。 ₂ ₃ , 反应后分液。 将还原性的杂质氧化或者将氧CO₂气体中混有 CO，可用灼热的 CuO 将 CO 氧 氧化还原法 化性的杂质还原。 化为 CO₂。 直接转化法 (若转化反应可逆程度 利用某些化学反应，将杂质转 CO₂气体中混有 SO₂, 可通过 NaHCO₃溶液, 化为所需的物质或转化为其他 大，或转化条件难以达 使 SO₂转化为 CO₂。 物质后再加以分离。 到 ， 或 转 化 后 难 以 分 离，不能用此法。) 除 去 MgCl₂ 中 混 有 的 FeCl₃, 可 加 Mg 水解法 除去易水解的物质。 O、 Mg(OH)₂、MgCO₃等, 降低 H⁺ 浓度, 促进 FeCl₃水解为 Fe(OH)₃沉淀。 除去 AlCl₃中的 FeCl₃, 可以利用 Al(OH)₃ 其他 的两性，先加过量 NaOH 溶液，过滤，再通适 量的 HCl。 (三)常用物质分离提纯的具体操作方法 方法 基本操作 注意事项 所用仪器： 烧杯、漏斗、滤纸、玻璃棒、铁架台、铁圈 过滤 “一贴二低三靠” 滤纸紧贴漏斗内壁；滤纸边缘低于漏斗口；漏斗里液面低于边缘 上；玻璃棒下端紧靠三层滤纸；漏斗下端紧靠烧杯内壁。 洗涤次数不宜过多，因为 沉淀 洗涤时以蒸馏水刚浸没沉淀为宜，次数 1 ~2 次即可。 沉淀也能在洗涤时有部分 的洗涤 溶解。 在蒸发时，要不断地搅 结晶分为蒸发溶剂结晶和冷却热饱和溶液结晶。蒸发溶剂结晶适用 拌，加热沸腾后火势要减 蒸发、结晶于温度对溶解度影响不大的物质。重结晶：将得到的晶体重新溶解 小，以防止由于沸腾剧烈 在蒸馏水中加热蒸发至饱和，冷却再次结晶、过滤。 使液体飞溅。 检验分液漏斗是否漏水，关好旋塞，注入一种溶液，体积不应小于 先验漏；漏斗下端紧贴盛 分液漏斗的一半，倒入一定量萃取液，总体积不超过容积的 2/3， 萃取、分液 接的容器内壁；开塞放 盖上玻璃塞振荡，不时打开玻璃塞放气，将分液漏斗放在铁圈上静 液，关塞分液。 置至完全分层开塞放液，下层下口，上层上口。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 方法 基本操作 注意事项 放置酒精灯，根据酒精灯的高度固定铁圈，垫石棉网，检查 先检查装置气密性； 蒸馏烧瓶的气密性，固定蒸馏烧瓶，放入碎瓷片，加入混合 蒸馏 加入碎瓷片防止暴 液，塞住塞子。连接冷凝管和接收器，加热并控制温度，接 沸。 收冷凝液。 二、混合物的除杂 (一)无机混合物除杂示例 混合物 除杂试剂 反应的化学方程式或理由 分离方法 Na₂CO₃ 适量 NaOH 溶液或加热 (NaHCO₃) ₃ + ₂ ₃ + ₂ 2 ₃ \ xlongequal △ ₂ ₃ + NaHCO₃ CO₂和水 ₂ + ₂ ↑ ₂ ₃ + ₂ + ₂ = 2 ₃ NaCl ₂ ₃ 适量 BaCl₂溶液 过滤 ₂ ₄ + ₂ = 2 + ₄ ↓ NaCl ₂ ₄ 加热分解 (NH₄Cl) ₄ \ xlongequal △ ₃ ↑+ ↑ FeCl₂ 适量铁粉 2 ₃ + = 3 ₂ FeCl₃ ₃ 通入适量 Cl₂ 2 ₂ + ₂ = 2 ₃ ₂ 加铜粉 过滤 ₃ ₂ 2 ₃ + = ₃ ₂ + 2 I₂ ₃ 加热 加热使 I₂升华，冷却后凝华得到碘。 — (SiO₂) 过量 NaOH 溶液 过滤 ₂ ₃ ₂ ₃ + 2 = 2 ₂ + ₂ } ₂ ₃ 适量氨水 过滤 ₄ ₃ + 3 ₃ ⋅ ₂ = ₃ ↓+ ₃ 3 ₄ 水 根据两者的溶解度随温度变化不同。 降温结晶 (NaCl) ₃ NaCl 适量 NaOH 溶液 过滤 ₂ + 2 ⇌ ₂ ↓+ 2 炭粉 ₂ 稀 HCl 过滤 (CuO) + 2 = ₂ + ₂ 第一篇 化学学科知识 续表 混合物 除杂试剂 反应的化学方程式或理由 分离方法 CuO 磁铁 — 吸引 (Fe) 胶体 蒸馏水(半透膜) Fe(OH)₃不能透过半透膜 渗析 ₃ CuS ₃ 稀 HCl 过滤 (FeS) + 2 = ₂ + ₂ ↑ Mg 粉 过量 NaOH 溶液 过滤 (Al 粉) 2 + 2 + 2₂ = 2 ₂ + (二)常见气体混合物除杂示例 3₂ ↑ 混合物 除杂试剂 反应的方程式或原理 分离方法 CuSO₄溶液 洗气 浓 H₂SO₄ 洗气 ₂ ₂ ₂ ₄ + ₂ = ↓+ ₂ ₄ HCl 极易溶于水， ₂ ₃ ₃ + ₂ ₄ = ₄ ₄ } Cl₂(HCl) 饱和 NaCl 溶液 洗气 Cl₂在 NaCl 饱和溶液中溶解度 小。 CO₂(HCl) 饱和 NaHCO₃溶液 洗气 SO₂(HCl) 饱和 NaHSO₃溶液 洗气 ₃ + = + ₂ + ₂ ↑ 饱和 NaHCO₃溶液 洗气 ₃ + = + ₂ + ₂ ↑ 22 ₃ + ₂ ₂ ₃ + ₂ + C ₂O ₂( ₂C O) 灼烧 CuO 2 ₂ 饱和石灰水 洗气 + \ xlongequal △ + ₂ N₂(O₂) 灼烧铜网 ₂ ₂ + ₂ = ₃ ↓+ ₂ 2 +₂ \ xlongequal △ 2 溴水 洗气 ₂ ₄ + ₂ → ₂ ₂ } (三 )₄ 常见₂ 有₄ 机₂混 合₂ 物除杂示例 ₂ ₂ + 2 ₂ → ₂ ₂ 混合物 除杂试剂 反应的方程式或原理 分离方法 乙醇(水) 新制 CaO 蒸馏 溴苯(溴) NaOH 溶液 分液 + ₂ = ₂ 溴乙烷(乙醇) 水 乙醇易溶于水 分液 2 + ₂ = + + ₂ 苯(苯酚) NaOH 溶液 分液 乙酸乙酯(乙酸) 饱和 Na₂CO₃ 分液 ↑ 2 ₃ + ₂ ₃ 2 ₃ + ₂ + ₂ 全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 混合物 除杂试剂 反应的方程式或原理 分离方法 蒸馏水 (半透 淀粉(食盐) 淀粉不能透过半透膜而食盐可以 渗析 膜) 蒸馏水 (半透 渗析、结 葡萄糖(淀粉) 葡萄糖可以透过半透膜 膜) 晶 盐析、过 皂化液(甘油) NaCl 皂化液为胶体 滤 三、物质的检验 (一)常见离子的检验方法 离子 检验试剂 实验现象 Ba2⁺ 稀 H₂SO₄和稀 HNO₃ 生成不溶于稀 HNO₃的白色沉淀。 KSCN 溶液或 NaOH 溶液 溶液变红色或生成红褐色沉淀。 生成白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终为红褐色，或 ⁺³ NaOH 溶液或氯气和 KSCN 溶液 通入氯气后，加入 KSCN 溶液，溶液变红色。 ⁺² H⁺ 紫色石蕊试液 试液变红色。 Ag⁺ HCl 和稀 HNO₃ 生成不溶于稀 HNO₃的白色沉淀。 NH₄⁺ NaOH 溶液 加热后产生刺激性气味的气体。 用铂丝蘸取溶液，在酒精灯火焰 K⁺ 火焰呈浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。 上灼烧 Cl⁻ AgNO₃溶液和稀 HNO₃ 生成不溶于稀 HNO₃的白色沉淀。 Br⁻ AgNO₃溶液和稀 HNO₃ 生成不溶于稀 HNO₃的淡黄色沉淀。 I⁻ AgNO₃溶液和稀 HNO₃ 生成不溶于稀 HNO₃的黄色沉淀。 BaCl₂溶液和稀 HCl 生成不溶于稀 HCl 的白色沉淀。 BaCl₂溶液和稀 HCl 生成溶于稀 HCl 的白色沉淀，放出刺激性气味气体。 ₄ ⁻² BaCl₂溶液、稀 HCl 和澄清石灰 加入 溶液生成白色沉淀，再加稀盐酸，沉淀溶 ₃ ⁻² 水 解，并产生无色无味气体，使澄清石灰水变浑浊。 ₂ ₃ ⁻² BaCl₂溶液，澄清石灰水和稀 HNO不生成白色沉淀，遇酸放出无色无味的气体，使澄清 ₃ 石灰水变浑浊。 ₃ ⁻ CuSO₄或 Cu(NO₃)₂溶液；氯水 加少量 CuSO₄或( 溶液产生黑色沉淀；滴 或溴水 加氯水或溴水，产生黄色沉淀。 ₃ ₂ ⁻² 或 边滴加稀盐酸边振荡。开始有白色沉淀产生，当稀盐 稀盐酸 酸过量时，沉淀又消失。 ₄⁻ ₂ ⁻第一篇 化学学科知识 (二)离子的检验 离子的检验通常在溶液中进行，要注意思维流程及答题规范，如 Cl⁻ 的检验。 检验原理： + − 所需试剂：AgNO₃溶液与稀硝酸； + = ↓ ; 关键词语：取样、滴加、酸化； 答题模板：取样→滴加×××试剂→描述现象→得出结论； 规范描述：取少量溶液于一洁净小试管中，滴入几滴硝酸酸化的 AgNO₃溶液，观察到有白色沉淀生成，说 明原溶液中含有 Cl⁻ 。 (三)常见有机物的检验 有机物 鉴别方法 实验现象 点燃，用干燥、洁净的烧杯罩在火焰上方；烧 CH₄ CH₄燃烧后，杯壁有水珠；石灰水变浑浊。 杯反转后迅速导入澄清石灰水。 C₂H₄ 向瓶中滴入酸性高锰酸钾溶液或溴水，振荡。 溶液褪色。 C₂H₂ 向瓶中滴入酸性高锰酸钾溶液或溴水，振荡。 溶液褪色。 乙醇 点燃。 有香味。 乙醛 在新制的氢氧化铜悬浊液中滴加试液，煮沸。 有砖红色沉淀。 乙酸 用紫色石蕊试液或蓝色石蕊试纸检验。 紫色石蕊试液或蓝色石蕊试纸变红。 乙酸乙酯 加入少量滴加了酚酞的 NaOH 溶液，加热。 红色消失。 苯酚 在少量的稀溶液中滴加几滴 FeCl₃溶液。 溶液变紫色。 第三节 常见气体的制备与收集【23 下选择题】 一、常见气体的制备 (一)常见气体的制备原理和发生装置 适用气 反应特点 发生装置图 制备原理 注意事项 体 1.试管要干燥； 2.试管 口 略 向 下 O₂ 2 ₃ \ xlongequal[ △ ] ₂ 2 + 倾斜； 固体+固体气体 3₂ ↑ 2 ₄ \ xlongequal △₂ ₄ + 3.加热时要先均匀加 ₂ +₂ ↑ 热再固定加热。 2 ₄ + ( ₂) \ xlongequal △ ₃ ₂ + 2 ₃ ↑+2₂ 1.烧瓶加热时要垫上 固体(液体)+ 石棉网； 浓 液体 2 . 反 应 物 均 为 液 体 ₂ + 4 ( ) \ xlongequal △ ₂ + 气体 时，烧瓶内要加碎瓷 ₂ ₂ ↑+2₂ 片防止暴沸。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 适用 反应特点 发生装置图 制备原理 注意事项 气体 H₂ 固体+液体 使用分液漏斗既可 →气体 或 以增强气密性，又 + ₂ ₄ = ₄ + ₂ ↑ O₂ 可以控制生成气体 液体+液体 2 ₂ ₂ + 2₂ = 4 +₂ ↑ 的速率和量。 NH₃ →气体 2₂ ₂ \ xlongequal ₂ 2₂ +₂ ↑ 浓 ₃ ⋅ ₂ + ⇌ ₃ ↑+ ₂ SO₂ ₂ ₃ + ₂ ₄ = ₂ ₄ + ₂ ↑ 此装置只适用于块 稀 +₂ NO 固体+液体气 状固体与液体的反 体 3 + 8 ₃ = 3 ₃ ₂ + 应, 如 H₂、CO₂ 浓 2 ↑+4₂ 的制备。 + 4 ₃ ₃ ₂ + 2 ₂ ↑ ₂ CO₂ +2₂ 二、气体收集装置 ₃ + 2 = ₂ + ₂ ↑+ ₂ 收集方 排水法 向上排空气法 向下排空气法 法 气体特 — 密度比空气大 密度比空气小 征 收集装 置 H₂、O₂、NO、CH₄、C₂H₄ Cl₂、HCl、CO₂、NO₂、H₂S、SO 实例 H₂、NH₃等。 等。 ₂等。 三、常见气体的检验 气体 试剂或操作 现象 进行爆鸣实验，吹肥皂泡并点燃；还原 C H₂ 产生爆鸣声；无水硫酸铜粉末变蓝 uO 并将产生的气体通过无水 CuSO₄ O₂ 带火星的木条 带火星的木条复燃 Cl₂ 湿润的淀粉-碘化钾试纸 变蓝 NH₃ 湿润的红色石蕊试纸 变蓝 HCl 硝酸银溶液 生成白色沉淀 SO₂ 品红溶液 品红溶液褪色 NO 与空气接触 迅速变成红棕色第一篇 化学学科知识 续表 气体 试剂或操作 现象 NO₂ 颜色，溶于水 红棕色，褪色 CO₂ 澄清石灰水 变浑浊 酸性高锰酸钾溶液或溴水 褪色 C₂H₂ 酸性高锰酸钾溶液或溴水 褪色 ₂ ₄ CO 灼热氧化铜，产生气体通入澄清石灰水 氧化铜由黑变红，澄清石灰水变浑浊 四、气体的净化与干燥 (一)气体的净化 气体的净化 主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性等。 如：1.易溶于水或能与水反应不生成其他气体的杂质用水吸收。2.酸性气体用碱性吸 除杂试剂选择 收剂吸收，碱性气体用酸性吸收剂吸收。3.还原性杂质用氧化性较强的物质作吸收剂 的依据 来吸收或转化，氧化性杂质用还原性较强的物质作吸收剂来吸收或转化。4.选用能与 气体中的杂质反应生成难溶性物质或可溶性物质的试剂作吸收剂来除去杂质。 1.不损失主体气体；2.不增加新的杂质气体；3.封闭装置内进行；4.操作简便，易于 除杂原则 分离。 除杂装置 1.用洗气瓶吸收杂质时，气流方向是长管进，短管出；用干燥管吸收杂质时，气流方 气体净化应注 向是大口进，小口出；用玻璃管或 U 形管吸收杂质时，气流方向可以任意选择； 意的事项 2.当气体中含有多种杂质时，若采用洗气装置，通常是除杂在前，干燥在后；若用加 热装置除杂时，通常是干燥在前，除杂在后。 (二)气体的干燥 1.干燥的原则 干燥剂只能吸收气体中含有的水分而不能与气体发生反应。 (1)酸性干燥剂不能干燥碱性气体；(2)碱性干燥剂不能干燥酸性气体；(3)具有强氧化性的干燥剂 不能干燥具有强还原性气体(注：H₂、CO、SO₂虽具有还原性，但可用浓硫酸干燥)。全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 2.常用的干燥装置及干燥剂的选用 液态干燥剂 固体干燥剂 装置 洗气瓶 干燥管或 U 型管 常见干燥剂 浓硫酸 无水氯化钙 碱石灰 H₂、O₂、Cl₂、S H₂、O₂、Cl₂、SO₂、 可干燥的气体 O₂、CO₂、CO、CH 、 、 、 、 、 、 、 ₄ ₂ ₂ ₂ ₄ ₃ NH₃、H₂S、HBr、HI Cl₂、H₂S、HCl、SO₂、CO₂ ₂ ₄ ₂ 不可干燥的气体 NH₃ 等。 等。 五、尾气处理方法 尾气处理方法 对于极易溶于水的尾气。如 NH₃、HCl、HBr 等，可采用防倒吸装置(c：导管与液面保持一定距 离，防止液体倒吸；d：在导气管的出气口处连接一倒置的漏斗与吸收剂液面接触)吸收。如下 图 c、d。 对于溶解度不大的尾气。如 Cl₂、CO₂等，可直接将出气管插入吸收剂液面中吸收。如下图 a、b。 对于有毒且易燃的气体，可在尾气出口处放置一点燃的酒精灯，如使 CO 燃烧转变为无毒 CO₂气 体。 六、具有特殊作用的实验改进装置 防堵塞安全 装置 如图所示，为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置(见 恒压式)；为防止粉末或糊状物堵塞导气管，可将棉花团置于导管口处(见防阻 式)。 为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套上一支小试管(见液封 液封装置 式)。第一篇 化学学科知识 续表 启普发生器 的拓展创新 七、化学实验方案的设计与评价 (一)化学实验方案的设计 1.基本原则 基本原则 内容 科学性 实验原理、实验流程科学合理。 安全性 保护人身、仪器、环境安全。 可行性 仪器、条件、试剂在中学现有条件下能满足要求。 简约性 步骤少、仪器装置简单、节省药品、效果好。 2.一般思路 思路 内容 多种可行的方法 最佳实验方案应从反应物、反应条件和生成物三方面考虑。 优化选择 反应物：要尽可能价廉易得；无毒无腐蚀性；用量少。 反应条件：要易于控制；操作安全；装置(设备)简单；能耗要低；反 具体详细实验方案 应物转化率要高。 详细的实验方案应包含多方面内 生成物：尽可能纯；副产物要无毒、无污染、无腐蚀性且易于除去。 容，关键是实验原理和步骤 (1)明确目的，弄清原理 明确目的要求 知识迁移分析类 认真审题 实验原理 比 提取有用信息 (2)选择实验用品 选择实验用品 选择 组装 实验目的原理 反应物、产物的性质特点 药品仪器 实验装置 药品对实验仪器是否影响全国教师资格证考试用书·化学学科知识与教学能力(高级中学) 续表 选择实验用品 选择 组装 反应条件 药品仪器 实验装置 【上岸熊扩展：排除干扰因素。】 排除干扰因素 内容 定性试验 干扰现象清晰 定量实验 干扰数据准确度 制备实验 干扰产品纯度、产率 3.注意事项 装置选择与连接→气密性检查→加固体药品→加液体药品→开始实验(按程序)→拆 实验操作顺序 卸仪器→其他处理等。 若气体制备实验需加热，应先加热气体发生装置，通入气体排出装置中的空气后， 加热操作先后顺 再给实验中需要加热的物质加热。目的：(1)防止爆炸(如氢气还原氧化铜)；(2)保 序的选择 证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中的物质反应。熄灭酒精灯的顺序则相 反。 (1)实验中反应物或产物若易吸水、潮解、水解等，要采取措施防止吸水； 实验中试剂或产 (2)易挥发的液体产物要及时冷却； 物防止变质或损 (3)易挥发的液体反应物，需在反应装置中加装冷凝回流装置(如长导管；竖直的 失 干燥管、冷凝管等)； (4)注意防止倒吸的问题。 会画简单的实验 考纲要求能够绘制和识别典型的实验仪器装置图，可用“示意装置图”表示。一般 装置图 能画出简单的装置图即可，但要符合要求，例如形状、比例等。 (二)化学实验方案的评价 1.化学实验评价的内容 评价实验原理————是否明确、合理。 评价实验方案————是否安全、可行。 评价药品、仪器————是否方便、易得。 评价实验现象和结论————是否明显、清晰。 2.化学实验评价的三大视角 (三)化学实验观察的主要内容【简答题备考】 实验观察是获取实验事实的一种科学方法，观察时应明确实验目的，确定实验观察的重点，明确观察的 要素和程序，协调多种感觉器官全面、有序地进行观察。为体现观察的有序性，可从以下几个方面进 行。 实验前：反应物的物理性质(如反应物的颜色、状态、气味等)；反应装置(如用什么作反应容器、装置有 何特点等)；反应条件(如是否加热、通电等)；操作顺序(如仪器的安装、握持方法和使用方法，实第一篇化学学科知识 验的操作步骤和操作方法)；其他(如药品的用量、实验注意事项等)。 实验中：反应过程中的主要现象(如是否有颜色变化、气体生成、沉淀析出，是否发光、放热等)。 实验后：是否有新物质生成；新物质的颜色、状态、气味、溶解性等；仪器拆分顺序；仪器整理等。 (四)化学实验兴趣【选择题备考】 按照水平高低，化学实验兴趣可分成感知兴趣、操作兴趣、探究兴趣和创造兴趣。 感知兴趣是指学生通过感知教师演示实验的现象和观察各种实验仪器、装置而产生的一种兴趣。 操作兴趣是指学生通过亲自动手操作化学实验所产生的一种兴趣。 探究兴趣是指学生通过探究物质及其变化规律而形成的一种兴趣。 创造兴趣是指学生在运用所学的知识、技能和方法进行创造性的科学活动中所形成的一种兴趣。