文档文本内容
高中化学必修第二册全册知识点汇总
第五章 化工生产中的重要非金属元素........................................................................................- 2 -
第一节 硫及其化合物..........................................................................................................- 2 -
第1 课时 硫和二氧化硫...............................................................................................- 2 -
第2 课时 硫酸 硫酸根离子的检验...........................................................................- 6 -
第3 课时 不同价态含硫物质的转化.........................................................................- 11 -
微专题1 常见漂白剂的归类分析.............................................................................- 13 -
第二节 氮及其化合物........................................................................................................- 13 -
第1 课时 氮气与氮的氧化物.....................................................................................- 13 -
第2 课时 氨和铵盐....................................................................................................- 16 -
第3 课时 硝酸 酸雨及防治.....................................................................................- 20 -
微专题2 常见气体的实验室制法.............................................................................- 24 -
第三节 无机非金属材料....................................................................................................- 25 -
微专题3 常见无机物间的相互转化.........................................................................- 29 -
实验活动4 用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子..........................................................- 30 -
实验活动5 不同价态含硫物质的转化.............................................................................- 31 -
第六章 化学反应与能量.............................................................................................................. - 32 -
第一节 化学反应与能量变化............................................................................................- 32 -
第1 课时 化学反应与热能.........................................................................................- 32 -
第2 课时 化学反应与电能.........................................................................................- 36 -
第二节 化学反应的速率与限度........................................................................................- 40 -
第1 课时 化学反应的速率.........................................................................................- 40 -
第2 课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制.................................................- 45 -
微专题4 控制变量法探究化学反应速率的影响因素..............................................- 50 -
微专题5 化学反应速率与平衡的图像分析..............................................................- 51 -
实验活动6 化学能转化成电能.........................................................................................- 53 -
实验活动7 化学反应速率的影响因素.............................................................................- 55 -
第七章 有机化合物......................................................................................................................- 57 -
第一节 认识有机化合物....................................................................................................- 57 -
第1 课时 碳原子的成键特点与烷烃的结构.............................................................- 57 -
第2 课时 烷烃的性质................................................................................................- 63 -
微专题6 烷烃的同分异构体及其取代物种类..........................................................- 66 -
第二节 乙烯与有机高分子材料........................................................................................- 69 -
第1 课时 乙烯............................................................................................................ - 69 -
第2 课时 烃 有机高分子材料.................................................................................- 72 -
微专题7 烃燃烧的有关计算.....................................................................................- 77 -
第三节 乙醇与乙酸............................................................................................................ - 79 -
第1 课时 乙醇............................................................................................................ - 79 -
第2 课时 乙酸 官能团与有机化合物的分类.........................................................- 82 -
第四节 基本营养物质........................................................................................................- 88 -
第1 课时 糖类............................................................................................................ - 88 -
第2 课时 蛋白质 油脂............................................................................................- 93 -
微专题8 常见有机反应类型的判断.........................................................................- 99 -
实验活动8 搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点........................................- 100 -
实验活动9 乙醇、乙酸的主要性质...............................................................................- 103 -
第八章 化学与可持续发展........................................................................................................- 107 -
第一节 自然资源的开发利用..........................................................................................- 107 -
第1 课时 金属矿物与海水资源的开发利用...........................................................- 107 -
第2 课时 煤、石油和天然气的综合利用...............................................................- 111 -
第二节 化学品的合理使用..............................................................................................- 114 -
第三节 环境保护与绿色化学..........................................................................................- 118 -
第五章 化工生产中的重要非金属元素
第一节 硫及其化合物
第1 课时 硫和二氧化硫
一、硫
1．硫元素的位置、结构与性质
(1)硫元素位于元素周期表的第三周期、第Ⅵ
A 族，硫原子的最外电子层有6 个
电子，在化学反应中容易得到2 个电子，形成－
2 价硫的化合物。
(2)与氧元素相比，得电子能力相对较弱，非金属性比氧的弱。故在富含O2的地
表附近的含硫化合物中，硫常显＋
4 价或＋
6 价，而氧显－
2 价。
2．硫单质的物理性质
硫(俗称硫黄)是一种黄色晶体，质脆，易研成粉末。硫难溶于水，微溶于酒精，
易溶于二硫化碳。
3．硫单质的化学性质
(1)氧化性表现为与金属、H2反应：
与Fe、Cu、H2反应的化学方程式分别为S ＋
Fe
=====
FeS
、S ＋
2Cu
=====
Cu
2S、
S ＋
H 2=====
H 2S，在这些反应，S 均作氧化剂。
(2)还原性表现为与O2反应，其化学方程式为S ＋
O 2=====
SO
2，反应中S 作还
原剂。
点拨：(1)硫的氧化性较弱，与变价金属反应，生成低价态的金属硫化物。
(2)硫与氧气反应，无论氧气是否过量，只生成SO2。
二、二氧化硫
1．物理性质
二氧化硫是一种无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气的大，易溶于水。
在通常情况下，1 体积的水可以溶解约40 体积的SO2。
2．化学性质
(1)具有酸性氧化物的性质
①与H2O 反应的化学方程式为SO2＋
H 2O
H2SO3。
②与碱(如NaOH)反应的化学方程式为SO2＋
2NaOH
==
=Na
2SO3＋
H 2O。
(2)还原性
SO2 在一定条件下与O2 反应的化学方程式为
，生成的
SO3也是酸性氧化物，与H2O 反应的化学方程式为SO3＋
H 2O ==
=H
2SO4。
(3)氧化性
SO2与H2S 反应的化学方程式为SO2＋
2H
2S ==
=3S
＋
2H
2O。
(4)漂白性
①SO2通入品红溶液中，品红溶液褪色，加热时，溶液又变红色。
②SO2的漂白原理：SO2与某些有色物质生成不稳定的无色物质。这些无色物
质容易分解又使有色物质恢复原来的颜色。
③应用：SO2在工业上应用于漂白纸浆、毛、丝等；此外SO2可用于杀菌消毒，
还是一种食品添加剂。
3．可逆反应
(1)正反应：向生成物方向进行的反应。
(2)逆反应：向反应物方向进行的反应。
(3)可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向
进行的反应。
点拨：可逆反应要注意“两同”：同一条件、同时进行。
SO2的漂白性
实验操作
实验现象
实验结论
用试管取2 mL SO2的水溶
液，向其中滴入1～2 滴品
溶液褪色
SO2或亚硫酸溶液能使品红溶液褪色
红溶液，振荡，观察溶液的
颜色变化
加热试管，注意通风，再观
察溶液的颜色变化
溶液恢复原
来的颜色
SO2 与品红溶液结合生成的无色物质
不稳定，加热易分解而使溶液恢复原
来的颜色
1.若将Cl2通入品红溶液中，现象是什么？若再加热，又有什么现象？
提示：品红溶液褪色；再加热时，不能恢复原来的颜色。
2．若将等物质的量的SO2和Cl2同时通入品红溶液中，溶液的漂白性是“强强
联合”吗？为什么？
提示：不是。若将等物质的量的SO2和Cl2相混合后，在溶液中发生反应：SO2＋
Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl，从而失去漂白能力。
1．物质具有漂白性是指物质能使有机色素褪色，如新制氯水使有色花瓣褪色，
SO2使品红溶液褪色等。SO2的漂白原理与新制氯水的不同，其原理是SO2能与某些
有色物质结合生成不稳定的无色物质，这些无色物质容易分解而使有色物质恢复
原来的颜色。
2．虽然SO2具有漂白性，但SO2使某些溶液褪色并不都是由于其漂白性。SO2
使有机色素褪色属于漂白，SO2使无机物褪色不属于漂白。
SO2
3．SO2虽具有漂白性，但不能漂白指示剂。因此将SO2通入紫色石蕊溶液中，溶
液只会变红，不会褪色。
SO2、CO2的性质比较与检验
1．分别将SO2、CO2通入澄清石灰水中，有什么现象？石灰水能鉴别SO2和
CO2气体吗？
提示：澄清石灰水均变浑浊；若继续通入，浑浊均变澄清，不能用石灰水鉴别
SO2和CO2气体。
2．举例说明可以用于检验SO2的试剂有哪些？
提示：品红溶液、溴水、酸性KMnO4等。
3．若要证明某气体是CO2和SO2的混合气体，需用哪些试剂？顺序如何确定？
提示：可用品红溶液、酸性KMnO4溶液和澄清石灰水。混合气体→品红溶液→
酸性KMnO4溶液→品红溶液→澄清石灰水。
1．CO2与SO2的主要化学性质比较
物质
SO2
CO2
与碱
反应
通入澄清石灰水中先生成沉淀，
当气体过量时沉淀又溶解：
Ca(OH)2＋SO2===CaSO3↓＋H2O
CaSO3＋SO2＋H2O===Ca(HSO3)2
通入澄清石灰水中，先生成沉淀，当
气体过量时沉淀又溶解：
Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O
CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2
氧化
性
SO2＋2H2S===3S＋2H2O
CO2＋C=====2CO
还原
性
能被酸性高锰酸钾溶液、HNO3、
NO2、氧气、氯水、溴水、碘水、
Na2O2、H2O2、Ca(ClO)2等氧化剂氧
化
无
漂白
性
能与某些有色物质生成不稳定的
无色物质而使有色物质褪色
无
2.鉴别SO2和CO2的常用方法
(1)用品红溶液鉴别：褪色的是SO2，不褪色的是CO2。
(2)用酸性KMnO4溶液鉴别：褪色的是SO2，不褪色的是CO2，原理：SO2被氧化。
(3)用溴水(或氯水)鉴别：褪色的是SO2，不褪色的是CO2，原理：Br2＋SO2＋
2H2O===H2SO4＋2HBr(或Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl)。
(4)用H2S 溶液鉴别：出现淡黄色浑浊的是SO2，无明显现象的是CO2，原理：
2H2S＋SO2===3S＋2H2O。
3．SO2和CO2混合气体的检验和除杂方法
(1)除去CO2中混有的SO2，常将混合气体通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶
洗气。
(2)检验SO2和CO2混合气体中CO2的方法
―→―→―→―→
除去SO2 检验CO2
第2 课时 硫酸 硫酸根离子的检验
一、硫酸
1．工业制硫酸的原理示意图
上述流程涉及的化学方程式为S ＋
O 2=====
SO
2 或4FeS2＋11O2=====2Fe2O3＋
8SO2，2SO2＋
O 22SO3，SO3＋
H 2O ==
=H
2SO4。
2．硫酸的酸性
(1)电离方程式：H2SO4==
=2H
＋ ＋
SO
。
(2)写出稀硫酸与Zn、CuO、NaOH 溶液、NaHCO3溶液反应的离子方程式分别
为Zn
＋
2H
＋ ==
=Zn
2 ＋ ＋
H 2↑、CuO
＋
2H
＋ ==
=Cu
2 ＋ ＋
H 2O、H ＋ ＋
OH
－ ==
=H
2O、HCO
＋
H ＋ ==
=CO
2↑
＋
H 2O。
3．浓硫酸的特性
(1)吸水性：浓硫酸能吸收存在于周围环境中的水分，可用于作干燥剂。
(2)脱水性：浓硫酸能将蔗糖、纸张、棉布和木材等有机物中的氢元素和氧元素
按水的组成比脱去。
(3)强氧化性
①与金属Cu 反应的化学方程式为2H2SO4( 浓
) ＋
Cu
=====
CuSO
4＋
SO
2↑
＋
2H2O。反应中氧化剂是浓硫酸，还原剂是Cu，还原产物为SO2。
②与非金属的反应
浓硫酸与木炭反应的化学方程式为C ＋
2H
2SO4( 浓
) =====
CO
2↑
＋
2SO
2↑
＋
2H2O。反应中氧化剂为浓硫酸，还原剂为C，还原产物为SO2。
实验制H2时，往往用稀硫酸而不用浓硫酸的原因是什么？
提示：浓硫酸具有强氧化性与金属反应时不产生H2而是产生SO2。
二、常见的硫酸盐
1 ．石膏( 化学式为CaSO4·2H2O) ，加热失水变为熟石膏( 化学式为
2CaSO4·H2O)，应用于制作各种模型和医疗用的石膏绷带，工业上还用于调节水泥
的硬化速率。
2．硫酸钡又称“重晶石”或“钡餐”，用于生产其他钡盐的原料或消化系统X
射线检查的内服药剂。
3．硫酸铜为白色粉末，CuSO4 结合水后变为蓝色晶体胆矾(化学式为
CuSO4·5H2O)，又称蓝矾。无水CuSO4可用于检验H2O 的存在。胆矾和石灰乳混合
制成一种常用的农药——波尔多液。
三、硫酸根离子的检验
1．SO 的检验
(1)实验探究：①稀硫酸或Na2SO4溶液――――→――→现象为有白色沉淀生
成，加盐酸后白色沉淀不溶解
②Na2CO3溶液――――→――→现象为有白色沉淀生成，加盐酸后白色沉淀
溶解且放出气体
(2)SO 的检验一般思路：待测液―――――→无沉淀无气体生成――――→白
色沉淀生成
2．粗盐中可溶性杂质的除去
杂质
加入的试剂
化学方程式
Na2SO4
BaCl2 溶液
Na2SO4＋
BaCl
2==
=BaSO
4↓
＋
2NaCl
MgCl2
NaOH
溶液
MgCl2＋
2NaOH
==
= Mg
(OH)
2↓
＋
2NaCl
CaCl2
Na2CO3溶液
CaCl2＋
Na
2CO3==
=CaCO
3↓
＋
2NaCl
浓硫酸的三大特性
探究1：蔗糖的脱水实验
现象1：蔗糖逐渐变黑。原因是浓硫酸具有脱水性：
C12H22O11――→12C
＋
11H
2O。
现象2：蔗糖体积膨胀，形成黑色疏松多孔的海绵状的炭，并放出有刺激性气
味的气体。原因是浓硫酸具有强氧化性
，
把
C 氧化成
CO
2，
并有
SO
2气体放出。
探究2：浓硫酸与Cu 的反应
[实验装置]
[问题思考]
1．a、b、c 试管中的现象分别是什么？
提示：a 中铜丝变黑，有气体逸出；b 中品红溶液逐渐变为无色；c 中溶液变为红
色。
2．浸NaOH 溶液棉团的作用是什么？写出反应的离子方程式。
提示：吸收尾气SO2，防止污染空气。
SO2＋2OH－===SO＋H2O。
3．b 中现象说明了什么？
提示：浓硫酸与Cu 共热生成SO2，同时说明SO2具有漂白性。
4．Cu 与浓硫酸的反应中，浓H2SO4表现了什么性质？
提示：强氧化性和酸性。
浓硫酸的三大特性
吸水
性
可吸收周围环境中的水
分或结晶水
作吸水剂，可以用来干燥O2、N2、CO2、Cl2等气
体，不能干燥碱性气体(NH3)和还原性气体(H2S、
HI 等)
脱水
性
将有机物中的氢、氧元
素按水的组成比例脱去
如向蔗糖中加入浓硫酸：C12H22O11――→12C＋
11H2O
强氧
化性
与金
属反
应
常温
与Fe、Al 接触，金属表面会生成一层致密的氧化
膜而钝化
加热
大多数金属(Au、Pt 除外)可被浓硫酸氧化，如Cu
＋2H2SO4(浓)=====CuSO4＋SO2↑＋2H2O
与非金属反应
可以和C 、S 、P 等非金属反应，如：C ＋
2H2SO4(浓)=====CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
与某些还原性物质(H2S、
HI 等)反应
H2S＋H2SO4(浓)===S↓＋SO2↑＋2H2O
点拨：(1)常温下与活泼金属反应(铁、铝除外)表现强氧化性和酸性，生成硫酸
盐和SO2，硫酸变稀后，生成的气体为H2。
(2)加热与不活泼金属(如Cu)反应时，即使金属过量也不能使H2SO4完全反应，
也不会产生H2。
(3)浓硫酸与金属反应时，既表现酸性又表现强氧化性，而与非金属反应时，只
表现强氧化性。
SO 的检验和粗盐的提纯
1．分析下列说法是否正确？不正确的说明原因。
(1)溶液中加入BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，说明溶液中含有SO。
(2)溶液中加入盐酸酸化的BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，说明溶液中含有
SO。
(3)溶液中先加入盐酸，无沉淀生成，再加BaCl2溶液有白色沉淀生成，说明溶
液中含SO。
(4)溶液中加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀生成，说明溶液含SO。
提示：(1)错误，Ag＋、CO、SO 等离子干扰。
(2)错误，Ag＋干扰。
(3)正确。
(4)错误，SO 干扰。
2．如何除去NaCl 溶液中的Ca2＋？
提示：溶液中加入过量的Na2CO3溶液，过滤，再向滤液中加入适量稀盐酸，调
节溶液pH 为中性。
1．SO 的检验
(1)一般思路
待检验溶液――――――――→无明显现象(若有沉淀，则静置后取上层清
液)――――――→观察有无白色沉淀产生(若有白色沉淀产生，则说明待检验溶液
中含有SO；若无白色沉淀产生，则说明待检验溶液中不含SO)。
(2)排除干扰
①Ag＋干扰：用盐酸酸化可排除Ag＋的干扰。
②CO、SO、PO 干扰：BaCO3、BaSO3、Ba3(PO4)2都是白色沉淀，与BaSO4白色沉
淀不同的是，这些沉淀可溶于强酸中，因此检验SO 时，必须先用盐酸酸化。不能用
硝酸酸化，因在酸性条件下，SO、HSO 等会被溶液中的NO 氧化为SO，从而干扰检
验结果。
2．除去粗盐中可溶性杂质的步骤
点拨：粗盐提纯时为使杂质离子完全除去，要加入过量的试剂，后续试剂要能
够将前面所加的过量试剂除去，由此可知碳酸钠溶液要在氯化钡溶液之后加入，碳
酸钠既要除去杂质钙离子还要除去过量的钡离子。
物质的分离和提纯的“三个必须”和“四个原则”
(1)三个必须
①除杂试剂必须稍过量。
②过量试剂必须除尽，且容易除去。
③除杂途径选最佳，有多种杂质时除杂顺序必须合理。
(2)四个原则
第3 课时 不同价态含硫物质的转化
一、自然界中硫的存在和转化
1．硫的存在
(1)在自然界中硫元素主要以化合态形式存在，如组成生命体的蛋白质中含有
硫。在岩层深处和海底的无氧环境下，通常以硫化物的形式存在，如黄铁矿(FeS2)、
黄铜矿(CuFeS2)。在地表附近，硫化物转化为硫酸盐，如石膏(CaSO4·2H2O)、芒硝
(Na2SO4·10H2O)等。
(2)游离态的硫存在于火山口附近或地壳的岩层中。
2．硫的转化
火山口附近的硫单质会被大气中的氧气氧化成二氧化硫，二氧化硫可被进一
步氧化成三氧化硫。
二、常见硫的价态及转化
1．硫元素常见的化合价有－
2 、
0 、＋
4 和＋
6 ，可以通过氧化还原反应实现不同
价态含硫物质的相互转化。利用氧化剂，可将硫元素从低价态转化到高价态；利用
还原剂，可将硫元素从高价态转化到低价态。
2．硫的不同价态所对应的常见化合物
(1)含有－2 价硫的物质有酸：H2S，盐：Na2S、NaHS 等。
(2)含有＋4 价硫的物质有氧化物：SO2 ，酸：H2SO3，盐：Na2SO3、NaHSO3等。
(3)含有＋6 价硫的物质有氧化物：SO3，酸：H2SO4，盐：Na2SO4、NaHSO4等。
含硫物质之间的转化
1．下图是人们总结的不同价态硫元素的转化关系，请分析各种元素在氧化还
原反应中表现氧化性还是还原性，并举例说明。
提示：S只表现还原性，S只表现氧化性，S、S既表现氧化性又表现还原性。举例
略。
2．以硫元素为基础原料，合成硫酸，请设计合成路线。
提示：S――→SO2――→SO3――→H2SO4或
S――→SO2――→H2SO3――→H2SO4。
1．不同价态硫元素之间的相互转化
不同价态硫元素之间的相互转化主要通过氧化还原反应实现。上述转化中，从
左到右，硫元素化合价升高，需加入氧化剂。从右到左，硫元素化合价降低，需加入
还原剂。
2．相同价态硫元素之间的转化
以上两种转化关系均属于相同价态硫元素之间的转化，从左到右的转化，加入
碱可以实现；从右到左的转化，加入酸可以实现。
微专题1 常见漂白剂的归类分析
三类漂白剂的比较
类型
原理
举例
特点
备注
氧化型
将有机色质内部“生色
团”破坏掉
HClO、NaClO、
Ca(ClO)2
、
Na2O2、H2O2、O3
等
不可逆、持久
无选择性
加合型
与有机色质内部“生色
团”化合成无色物质
SO2
可逆、不持久
有选择性
吸附型
将有色物质吸附而褪色
活性炭
物理变化
吸附色素
点拨：当Cl2与SO2(体积比为1∶1)混合后通入品红溶液时，品红溶液不褪色，
因为SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。
第二节 氮及其化合物
第1 课时 氮气与氮的氧化物
一、氮气与氮的固定
1．氮元素的位置、结构与存在
(1)氮元素位于元素周期表的第二周期、第Ⅴ
A 族。氮原子的最外电子层有5 个
电子，既不容易得到3 个电子，也不容易失去5 个电子。因此，氮原子一般通过共用
电子对与其他原子相互结合构成物质。
(2)氮元素在自然界中主要以氮分子的形式存在于空气中，部分氮元素存在于
动植物体内的蛋白质中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
2．氮气的物理性质
N2是一种无色、无味的气体，ρ(N2)＜ρ(空气)，难溶于水。
3．氮气的结构与化学性质
(1)N2的结构
N2的结构式为N ≡
N ，氮氮键很难断裂，化学性质很稳定。
(2)化学性质
N2在高温、放电等条件下，N2获得足够的能量，使N≡N 断裂。写出N2与Mg、
H2、O2反应的化学方程式。
①3Mg
＋
N 2=====
Mg
3N2；②N2＋
3H
22NH3；
③N2＋
O 2=====
2NO
。
4．氮的固定：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。
(1)自然固氮：大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合
物，或者通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨。
(2)人工固氮：人类通过控制条件，将氮气氧化或还原为氮的化合物，最重要的
人工固氮途径就是工业合成氨。
Mg 在空气中燃烧时可以发生的反应有哪些？写出化学方程式。
提示：2Mg＋O2=====2MgO，3Mg＋N2=====Mg3N2，
2Mg＋CO2=====2MgO＋C。
二、一氧化氮和二氧化氮
1．物理性质
颜色
状态
气味
毒性
水溶性
NO
无色
气态
无味
有毒
不溶
NO2
红棕色
气态
有刺激性气味
有毒
易溶
2.化学性质
(1)NO 在空气中易转化为红棕色的NO2，反应方程式为
2NO
＋
O 2==
=2NO
2。
(2)NO2与H2O 反应生成HNO3和NO，反应方程式为
3NO2＋
H 2O ==
=2HNO
3＋
NO
。
N2的性质与NO、NO2的相互转化
NO2、NO 溶于水的实验探究，根据探究填下表中的空白。
实验操作
实验现象
实验结论
如图所示，在一支50 mL
的注射器里充入20 mL
NO，然后吸入5 mL 水，
用乳胶管和弹簧夹封住
管口，振荡注射器
无明显现象
NO 不溶于水
打开弹簧夹，快速吸入10
mL 空气后夹上弹簧夹
注射器中气体由无色
变为红棕色，注射器塞
子向左移动
NO 与空气中的O2 发生反
应生成红棕色的NO2：2NO
＋
O 2==
=2NO
2(填化学方程
式)
振荡注射器
注射器中气体由红棕
色变为无色，注射器塞
子继续向左移动
NO2与水发生反应生成了无
色
的
NO
：
3NO2
＋
H2O===2HNO3＋NO
1．N2的性质与氮的固定
2．NO、NO2的相互转化
第2 课时 氨和铵盐
一、氨
氨的电子式为
，结构式为
。
1．氨的物理性质
(1)氨是无色、有刺激性气味的气体，密度比空气的小，很容易液化。
(2)氨极易溶于水：在常温常压下，1 体积水大约可溶解700 体积氨。可利用喷
泉实验证明NH3极易溶于水。
液氨作制冷剂的原因是什么？
提示：氨易液化，液氨汽化时要吸收大量的热，使周围温度急剧降低。
2．氨的化学性质
(1)NH3与水反应的化学方程式为NH3＋
H 2O
NH3·H2O。
(2)NH3与酸反应生成铵盐
①浓氨水挥发出的NH3与浓盐酸挥发出的HCl 相遇形成白烟，即NH4Cl 晶体
小颗粒，其反应的方程式为NH3＋
HCl
==
=NH
4Cl。
②氨通入稀硫酸中反应的离子方程式为NH3＋
H ＋ ==
=NH
。
(3)氨的催化氧化
写出氨催化氧化制HNO3 的系列反应方程式依次为4NH3＋
5O
2=====
4NO
＋
6H2O，2NO
＋
O 2==
=2NO
2，3NO2＋
H 2O ==
=2HNO
3＋
NO
。
为什么蘸有浓氨水和浓盐酸的两支玻璃棒靠近时会产生白烟？蘸有
浓氨水和浓硫酸的两支玻璃棒靠近时是否也产生白烟？
提示：浓氨水和浓盐酸均有挥发性，挥发出来的NH3和HCl 在空气中相遇，化
合生成NH4Cl 固体小颗粒，即为白烟。浓硫酸没有挥发性，故不可能形成白烟。
二、铵盐——铵根离子(NH)与酸根离子构成的化合物
绝大多数铵盐易溶于水，受热分解，与碱反应生成NH3。
1 ．不稳定性：NH4Cl 、NH4HCO3 受热分解的化学方程式分别为
NH4Cl
=====
NH
3↑
＋
HCl
↑
、NH4HCO3=====NH3↑＋H2O＋CO2↑。
2．与碱的反应
(1) 固体反应：NH4Cl 与NaOH 反应的化学方程式为NH4Cl
＋
NaOH
=====
NH
3↑
＋
NaCl
＋
H 2O。
(2)溶液中铵盐与强碱反应的离子方程式(加热)：NH
＋
OH
－ =====
NH
3↑
＋
H2O。
稀溶液中铵盐与强碱反应的离子方程式(不加热)：NH
＋
OH
－ ==
=NH
3·H2O。
3．铵盐与碱反应的两个应用
(1)检验NH：待测液中加NaOH
溶液
并加热，用湿润的红色石蕊试纸放置于试
管口，若试纸变蓝，说明溶液中含NH。
(2)实验室制备NH3
用长试管加热NH4Cl 能制取NH3吗？为什么？
提示：不能。因为NH4Cl 分解产生的NH3和HCl 遇冷会再次化合为NH4Cl，不
能用于制取NH3。
氨与氨水的主要性质
1．氨气通入水中形成的溶液使酚酞变红的原因是什么？(用相关方程式表示)
提示：NH3＋H2O
NH3·H2O
NH＋OH－。
2．氨水的粒子成分主要有什么？
提示：NH3·H2O、NH3、NH、OH－、H2O。
3．向AlCl3、FeCl3溶液中分别加入足量的氨水，分别写出反应的离子方程式。
提示：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH、
Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH。
4．稀盐酸中通入NH3和将氨水加入稀盐酸中，分别写出反应的离子方程式。
提示：H＋＋NH3===NH，H＋＋NH3·H2O===NH＋H2O。
1．工业制HNO3的反应原理及流程
其主要流程是将氨和空气的混合气(氧∶氮≈2∶1)通入灼热(760～840 ℃)的
铂铑合金网，在合金网的催化作用下，氨被氧化成一氧化氮(NO)，生成的一氧化氮
结合反应后残余的氧气继续被氧化为二氧化氮，随后将二氧化氮通入水中制取硝
酸。各步反应的化学方程式如下：
4NH3＋5O2=====4NO＋6H2O
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2．氨水的主要化学性质
(1)弱碱性：NH3·H2O
NH＋OH－
(2)不稳定性：NH3·H2O=====NH3↑＋H2O
(3)与某些盐溶液生成沉淀，如AlCl3、MgCl2、FeCl3等。
NH3的实验室制法
1．氨气的实验室制法
(1)原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2=====CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。
(2)装置
①发生装置：固体＋固体――→气体，与实验室利用氯酸钾和二氧化锰加热制
取氧气的装置相同。
②净化装置：通常用碱石灰干燥氨气，不能用五氧化二磷、浓硫酸和无水氯化
钙干燥。
(3)收集方法：向下排空气法收集，试管口塞一团疏松的棉花团，目的是防止氨
气与空气形成对流，以收集到较纯净的氨气。
(4)验满方法
①方法一：用镊子夹住一片湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，说
明已经收集满。
②方法二：用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成，说明已经收集
满。
(5)尾气处理：多余的氨气要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸润的棉
花球)以避免污染空气。在吸收时要防止倒吸，常采用的装置如图所示：
2．实验室快速制氨气的方法
(1) 加热浓氨水法：NH3·H2O 不稳定，受热易分解生成NH3 ：
NH3·H2O=====NH3↑＋H2O，故可直接加热浓氨水制备NH3。
(2)浓氨水加固体NaOH(或生石灰、碱石灰)法：固体NaOH 溶于水放出大量的
热，会促使氨水分解，而生石灰可与水反应生成Ca(OH)2，同时反应放热，也会促使
氨水分解，故可在常温下向固体NaOH 或CaO 中滴加浓氨水来制备NH3。反应装置
图分别为：
第3 课时 硝酸 酸雨及防治
一、硝酸
1．物理性质
颜色
状态
气味
特性
无色
液态
有刺激性气味
易挥发
2.化学性质
(1)酸性：属于强酸，具有酸的通性，如CaCO3与HNO3反应的化学方程式为
CaCO3＋
2HNO
3( 稀
) ==
=Ca(NO
3)2＋
CO
2↑
＋
H 2O。
(2)不稳定性：见光或者受热易分解，化学方程式为4HNO3=====
4NO
2↑
＋
O2↑
＋
2H
2O。所以硝酸一般保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处。
(3)强氧化性
与金属反应：硝酸具有强氧化性，能与除金、铂、钛以外的大多数金属反应。
a．Cu 与浓硝酸反应的化学方程式为Cu
＋
4HNO
3( 浓
) ==
=Cu(NO
3)2＋
2NO
2↑
＋
2H2O。
Cu 与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu
＋
8HNO
3( 稀
) ==
=3Cu(NO
3)2＋
2NO
↑
＋
4H2O。
b．与Fe、Al 反应：常温下，浓硝酸或浓硫酸可使铁、铝表面形成一层致密的氧
化物薄膜，所以可以用铁制容器或铝制容器来盛装浓硝酸或浓硫酸。当加热时，Fe、
Al 会与浓硝酸或浓硫酸发生反应。
c．浓硝酸和浓盐酸的混合物(体积比为1 ∶
3 )叫做王水，能使一些不溶于硝酸
的金属如金、铂等溶解。
浓硝酸往往显黄色的原因是什么？
提示：HNO3分解生成的NO2溶于浓硝酸中显黄色。
3．用途
硝酸是重要的化工原料，可用于制造化肥、炸药、染料、农药等。
二、酸雨及防治
1．SO2、NOx 的主要来源
(1)SO2：主要来源于煤、石油和某些含硫的金属矿物的燃烧或冶炼。
(2)NOx：主要来源于机动车产生的尾气。
2．SO2、NOx对人体的危害
SO2与NOx会引起呼吸道疾病，危害人体健康，严重时会使人死亡。
3．酸雨
4．酸雨防治
(1)工业废气排放到大气中之前，必须进行适当处理，防止有害物质污染大气。
(2)减少化石燃料的直接燃烧，如脱硫处理。
硝酸的氧化性及有关计算
1．浓硝酸中加入紫色石蕊试液，溶液先变红又褪色，这表现了HNO3的什么性
质？
提示：酸性和强氧化性。
2．酸性条件下，Fe2＋、NO、Na＋能大量共存吗？在NO 存在的酸性条件下还能
氧化哪些离子？
提示：不能共存，NO 在酸性条件下能将Fe2＋氧化为Fe3＋。S2－、HS－、SO、HSO、
I－等。
3．将7.68 g 铜与50 mL 一定浓度的硝酸恰好完全反应，收集到标准状况下
4.48 L 气体。请思考：
(1)反应过程中，失去电子的物质的量为多少？
(2)被还原的HNO3为多少摩尔？未被还原的HNO3为多少摩尔？
(3)硝酸的物质的量浓度为多少？
(4)4.48 L 气体的成分有哪些？各是多少L?
提示：(1)n(e－)＝n(Cu)×2＝×2 mol＝0.24 mol。
(2)n(被还原HNO3)＝n(气体)＝＝0.2 mol，
n(未被还原HNO3)＝n(Cu)×2＝0.12 mol×2＝0.24 mol。
(3)n(HNO3)＝0.2 mol＋0.24 mol＝0.44 mol，
c(HNO3)＝＝8.8 mol·L－1。
(4)成分为NO2、NO，根据电子守恒和氮原子守恒可知
n(NO)＝0.02 mol，n(NO2)＝0.18 mol，
故V(NO)＝0.448 L，V(NO2)＝4.032 L。
1．硝酸的强氧化性
HNO3中的＋5 价氮元素具有很强的得电子能力。硝酸的浓度越大，反应温度
越高，其氧化性越强。
(1)硝酸与金属的反应
①除Au、Pt 等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属，如3Ag＋
4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O。
②活泼金属与硝酸反应不生成H2，硝酸的浓度不同，还原产物不同，可能是
NO2、N2O、NO、N2、NH 等。
③不活泼金属与硝酸反应的模板为
④常温下，浓硝酸能使Fe、Al 钝化。加热时可以与Fe、Al 发生反应。
(2)硝酸与非金属的反应
①反应规律：非金属单质＋浓硝酸→最高价氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋
H2O；
②实例：C＋4HNO3(浓)=====CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
(3)硝酸与还原性化合物的反应
硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子，如HI、HBr、
SO2、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、SO 等均能被HNO3氧化。
(4)铁与稀硝酸反应，先生成Fe(NO3)3，若Fe 过量，Fe(NO3)3再与Fe 反应生成
Fe(NO3)2。
2．硝酸与金属反应的计算
(1)电子守恒法：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，氮原子得到的电子总数等
于金属原子失去的电子总数。
(2)原子守恒法：硝酸与金属反应时，反应前硝酸中的NO 一部分仍以NO 的形
式存在，一部分转化为还原产物，这两部分中N 的物质的量之和与反应消耗的硝酸
中N 的物质的量相等。
(3)电荷守恒法
HNO3过量时，反应后溶液中(不考虑OH－)根据电荷守恒有c(NO)＝c(H＋)＋
nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。
(4)利用离子方程式计算
硝酸与硫酸混合液跟金属的反应，当金属足量时，不能用硝酸与金属反应的化
学方程式计算，应用离子方程式计算，因为生成的硝酸盐中的NO 与硫酸电离出的
H ＋仍能继续与金属反应。如金属铜与混酸的反应方程式为3Cu＋8H ＋＋
2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。
微专题2 常见气体的实验室制法
1．气体制备及其性质探究的基本流程
―→―→―→―→―→
2．常见气体的发生装置
(1)固＋固――→气(如制O2、NH3等)
(2)固＋液―→气(如制H2、O2、CO2、SO2、NO2、NO 等)
或
(3)固＋液――→气(如制Cl2、SO2等)
3．常见气体净化装置
类型
液态吸收剂
固态吸收剂
固态吸收剂
固体吸收剂，加热
装置
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
4.常见气体的收集方法
(1)排水法：收集难溶于水的气体，如O2、H2、N2、NO、CO 等。
(2)排液法：收集难溶于所选溶液的气体，如Cl2用排饱和食盐水法收集。
(3)向上排空气法：收集气体密度比空气的大且相差较大的气体，如Cl2、CO2、
NO2等。
(4)向下排空气法：收集气体密度比空气的小的气体，如CH4、H2、NH3等。
5．尾气处理装置(如下图a、b、c)
a b c
注意：吸收式装置要注意防倒吸。
第三节 无机非金属材料
一、硅酸盐材料
无机非金属材料一般含有硅、氧元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以
及特殊的光学、电学等性能。
1．硅酸盐的结构
在硅酸盐中，Si 和O 构成了硅氧四面体，Si 在中心，O 在四面体的4 个顶角；许
多这样的四面体还可以通过顶角的O 相互连接。其结构示意图为
。
2．硅酸盐材料
产品
原料
主要设备
主要成分
用途
陶瓷
黏土(主要成分为
含水的铝硅酸盐)
——
硅酸盐
建筑材料、绝缘材料、日用
器皿、卫生洁具等
玻璃
(普通)
纯碱、石灰石、石
英砂
玻璃窑
Na2SiO3、
CaSiO3、
SiO2
建筑材料、光学仪器、各种
器皿、高强度复合材料等
水泥
石灰石、黏土、
适量石膏
水泥
回转窑
硅酸盐
建筑和水利工程
微点拨：由原料和玻璃的成分及反应条件“熔融”，可知反应的化学方程式为
SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑，
SiO2＋CaCO3=====CaSiO3＋CO2↑。
二、新型无机非金属材料
1．硅和二氧化硅
(1)硅元素的存在与结构
存在
原子结构示意图
周期表中位置
含量
存在形态
地壳中居第二位
氧化物和硅酸盐
第三周期、第
Ⅳ
A 族
(2)单质硅的制备
(3)硅和二氧化硅的用途
2．新型陶瓷
(1)新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学
等方面具有很多新的特性和功能。
(2)碳化硅(SiC)俗称金刚砂，碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚
石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料。碳化硅还耐高温，可用作耐高温结
构材料、耐高温半导体材料等。
3．碳纳米材料
碳纳米材料在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。
结构特点
应用
富勒烯
由碳原子构成的一系列笼形分子
的总称
代表物C60开启碳纳米材料研究
和应用的新时代
碳纳米管
由石墨片层卷成的管状物，具有
纳米尺度的直径
用于生产复合材料、电池和传感
器等
石墨烯
只有一个碳原子直径厚度的单层
石墨
应用于光电器件、超级电容器、
电池和复合材料等
高纯硅的制备与重要硅的化合物的性质
1．高纯硅的工业制备原理流程图
2．硅及其重要化合物的主要性质
点拨：(1)氢氟酸不能用玻璃试剂瓶保存，氢氟酸能腐蚀玻璃，可用于玻璃制品
蚀刻花纹。
(2)强碱溶液不能用玻璃塞试剂瓶保存，应用橡胶塞。
(3)水玻璃在空气中变质生成沉淀。
微专题3 常见无机物间的相互转化
常见无机物之间的转化关系
1．钠及其化合物
2．铁及其化合物
3．铝及其化合物
4．氯及其化合物
5．硫及其化合物
6．氮及其化合物
7．硅及其化合物
实验活动4 用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子
[实验目的]
1．用化学沉淀法去除粗盐中的Ca2＋、Mg2＋和SO。
2．熟练掌握溶解、过滤、蒸发等操作，认识化学方法在物质分离和提纯中的重
要作用。
[实验用品]
托盘天平、药匙、量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、漏斗、滤纸、蒸发皿、坩埚钳、
铁架台(带铁圈)、石棉网(或陶土网)、酒精灯、火柴。
粗盐、蒸馏水、0.1 mol/L BaCl2溶液、20% NaOH 溶液、饱和Na2CO3溶液、6
mol/L 盐酸、pH 试纸。
[实验步骤]
实验操作流程
[问题和讨论]
1．步骤(1)中玻璃棒的作用是什么？
提示：搅拌、加速粗盐溶解。
2．步骤(2)中表明SO 沉淀完全的操作方法是什么？
提示：静置，取上层清液少量，继续滴加BaCl2溶液，若溶液不出现浑浊则表明
沉淀完全。
3．步骤(3)、(4)沉淀的离子有什么？
提示：步骤(3)沉淀Mg2＋，步骤(4)沉淀Ca2＋和Ba2＋。
4．步骤(3)与步骤(4)可以颠倒顺序吗？有什么原则？
提示：可以颠倒顺序，Na2CO3溶液加入必须在加BaCl2溶液之后。
5．过滤用到的玻璃仪器有哪些？其中玻璃棒作用是什么？
提示：漏斗、烧杯、玻璃棒，引流。
6．步骤(5)与步骤(6)可以颠倒顺序吗？为什么？
提示：不可以，若颠倒，前面生成的沉淀Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3又溶解，引入
杂质离子。
7．蒸发NaCl 溶液时，何时停止加热？蒸发时玻璃棒有什么作用？
提示：当蒸发皿中出现较多固体时，停止加热，利用余热蒸干。搅拌。
8．除杂时，每次所加试剂都要略微过量，为什么？
提示：使被除去的离子充分反应。
实验活动5 不同价态含硫物质的转化
[实验目的]
1．通过实验加深对硫及其化合物性质的认识。
2．应用氧化还原反应原理实现不同价态含硫物质的转化。
[实验用品]
试管、托盘天平、量筒、酒精灯、铁架台、试管架、橡胶塞、乳胶管、胶头滴管、玻
璃导管、石棉网(或陶土网)、玻璃棒、药匙、棉花、镊子、火柴。
浓硫酸、铜片、硫粉、铁粉、Na2S 溶液、酸性KMnO4溶液、NaOH 溶液、H2SO3溶
液、品红溶液。
[实验步骤]
1．(1)Na2S 溶液―――――→现象为有淡黄色沉淀生成，同时还有少量臭鸡蛋
气体生成。
(2)Na2S 溶液―――――→现象为紫色溶液褪去。
2．(1)Cu 与浓硫酸共热产生的气体通入品红溶液，现象为品红溶液褪色，说明
生成了SO2。
(2)SO2尾气可以用NaOH 溶液吸收，其反应离子方程式为SO2＋
2OH
－ ==
=SO
＋
H 2O。
3．将硫粉与铁粉均匀混合置于石棉网(或陶土网)上，用灼热的玻璃棒触及混合
粉末的一端，当混合物呈红热状态时，移开玻璃棒，现象是混合物继续保持红热并
燃烧。
[问题和讨论]
1．步骤1 实验涉及了哪些硫的价态变化？
提示：
2．步骤2 中涉及化学反应中，浓硫酸体现了哪些性质？
提示：酸性和强氧化性。
3．步骤2 中的反应，当Cu 过量，H2SO4能完全反应吗？为什么？
提示：不能。因为反应过程中，浓硫酸变为稀硫酸，Cu 与稀硫酸不反应，故不能
完全反应。
4．步骤3 反应中Fe 变成多少价？写出反应的化学方程式。
提示：＋2 价，Fe＋S=====FeS。
第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
第1 课时 化学反应与热能
一、化学反应与热能
1．实验探究
(1)向Mg 与稀盐酸反应的溶液中插入温度计，温度计显示的温度升高，说明该
反应为放热反应。
(2)将20 g Ba(OH)2·8 H2O 晶体粉末与10 g NH4Cl 晶体混合放入烧杯中，将烧
杯放在滴有几滴水的木片上。用玻璃棒快速搅拌，闻到有刺激性气味时用玻璃片盖
上烧杯，用手触摸杯壁下部感觉冰凉，烧杯与木片间有结冰现象，说明该反应为吸
热反应。
2．放热反应与吸热反应
(1)放热反应：释放热量的化学反应，如活泼金属与酸的反应，燃烧反应，中和
反应等。
(2)吸热反应：吸收热量的化学反应，如氢氧化钡与氯化铵的反应，盐酸与碳酸
氢钠的反应，灼热的炭与二氧化碳的反应。
有的化学反应需要加热，该反应是否为吸热反应？有的化学反应在
常温下能够进行，该反应是否为放热反应？
提示：都不一定；原因是化学反应放热还是吸热取决于反应物和生成物具有总
能量的相对大小，与反应是否需要加热无关。
二、化学反应存在能量变化的原因
1．从化学键的变化理解——主要原因
2．从物质储存化学能的角度理解
宏观解释
放热反应示意图
吸热反应示意图
化学反应放出热量
化学反应吸收热量
(1)放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来。
(2)吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”。
三、人类对能源的利用
1．利用的三个阶段
——树枝杂草
↓
——煤、石油、天然气
↓
——
2．化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题
(1)一是其短期内不可再生，储量有限；
(2)二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、
NO
x、
CO
等是大气污染物的主要
来源。
3．在燃料利用过程中，节能的主要环节
(1)燃料燃烧阶段——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法
提高燃料的燃烧效率；
(2)能量利用阶段——可通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电
厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能源利用率。
4．新能源
(1)特点：资源丰富、可以再生、对环境无污染等。
(2)人们比较关注的新能源：太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。
化学反应中能量变化的原因
利用化学键的能量变化可粗略计算化学反应过程中的能量变化。以反应H2(g)
＋Cl2(g)===2HCl(g)为例：
1．断裂1 mol H—H 键形成2 mol H 和1 mol Cl—Cl 键形成2 mol Cl，能量有什
么变化？数值为多少？
提示：吸收能量。数值为(436＋243)kJ＝679 kJ。
2．2 mol H 与2 mol Cl 形成2 mol H—Cl，能量有什么变化？数值为多少？
提示：放出能量。数值为2×431 kJ＝862 kJ。
3．1 mol H2与1 mol Cl2生成2 mol HCl 气体，能量有什么变化？数值为多少？
提示：放出能量。数值为2×431 kJ－(436 kJ＋243 kJ)＝183 kJ。
4．1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)具有的总能量和2 mol HCl(g)具有的总能量谁高
提示：1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)具有的总能量较高。
1．放热反应与吸热反应的比较
放热反应
吸热反应
形成原因
反应物具有的总能量大于生成
物具有的总能量
反应物具有的总能量小于生成物
具有的总能量
与化学键
强弱的关
系
生成物分子成键时释放的总能
量大于反应物分子断键时吸收
的总能量
生成物分子成键时释放的总能量
小于反应物分子断键时吸收的总
能量
反应过程
图示
示例
①金属与水或酸的反应
②燃烧反应
③中和反应
④大部分化合反应
①Ba(OH)2·8H2O 与NH4Cl 反应
②C 与H2O(g)、CO2的反应
③大部分分解反应
2.化学反应遵循的两条基本规律
(1)质量守恒定律：参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物
质的质量总和。
(2)能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但体系包含
的总能量不变。
第2 课时 化学反应与电能
一、化学能转化为电能
1．火力发电
(1)火力发电原理：通过化石燃料燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转化为
热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。间接实现了化学
能转化为电能。
(2)能量转换过程：化学能―――→热能―――→机械能――→电能。其中能量
转换的关键环节是燃烧
( 氧化还原反应
) 。
2．化学能直接转化为电能——原电池
(1)实验探究
⇒
⇒
(2)原电池
①定义：把化学能转化为电能的装置叫原电池。
②原理：负极：发生氧化反应，电子流出。
正极：发生还原反应，电子流入。
在Zn—H2SO4—Cu 形成的原电池中，H＋、SO 如何移动？
提示：H＋向正极移动，SO 向负极移动。
3．原电池的生活示例——水果电池
(1)水果电池中，水果的作用是提供电解质溶液。
(2)水果电池中，选择电极材料时应注意两电极不能相同，其中有一电极为活泼
金属如Al、Fe 等，另一电极可以是Cu 片或石墨棒等。
二、常见的化学电源
1．锌锰干电池
(1)结构：锌锰干电池是以锌筒作负极，石墨棒作正极，在石墨棒周围填充糊状
的MnO2和NH4Cl 作电解质溶液。
(2)原理：锌锰干电池属于一次性电池，放电之后不能充电(内部的氧化还原反
应无法逆向进行)。负极发生的电极反应为Zn
－
2e
－ ==
=Zn
2 ＋ ，正极发生的电极反应
为2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。
2．充电电池
(1)充电电池属于二次电池。有些充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在
充电时可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循
环进行。充电电池中能量的转化关系是化学能电能。
(2)常见充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。
3．发展中的燃料电池
生活中电动车、手机的电池属于一次电池还是二次电池？
提示：电动车、手机的电池都可以反复充电使用，都属于二次电池。
原电池的工作原理及电极反应式书写
1．用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接，使锌片与铜片接触，观察电流表
指针是否发生偏转？用石墨棒取代铜片进行上述实验呢？
提示：电流表指针均不发生偏转。
2．用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接，然后将锌片、铜片插入稀硫酸溶
液中，预测你可能观察到的现象是什么？用石墨棒取代铜片进行上述实验呢？
提示：锌片逐渐溶解，铜片表面有气泡生成，电流表指针发生偏转。用石墨棒取
代铜片进行上述实验，现象是锌片逐渐溶解，石墨棒表面有气泡生成，电流表指针
发生偏转。
3．将第2 题装置中的稀硫酸用乙醇溶液替换，电流表指针还会发生偏转吗？
提示：乙醇是非电解质，不导电，因此电流表指针不发生偏转。
4．第2 题中锌片发生什么反应？是什么极？写出电极反应方程式。
提示：氧化反应，负极，Zn－2e－===Zn2＋
5．根据第1、2、3 题可知，构成原电池的条件有哪些？
提示：(1)具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)；
(2)两电极均插入电解质溶液中；
(3)电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。
(4)有一个能自发进行的氧化还原反应。
1．原电池的工作原理
(1)两反应：正极——还原反应；负极——氧化反应。
(2)三方向：
①电流方向：正极→负极；
②电子流动方向(导线中)：负极→正极；
③阴、阳离子移动方向(电解质溶液中)；
阳离子：负极→正极；
阴离子：正极→负极。
2．确定原电池正、负极应注意的问题
(1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，两极材料可以为导电的非金属，
例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。
(2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构
成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。
(3)在判断原电池正、负极时，既要考虑金属的活泼性强弱也要考虑电解质溶液
性质。如Mg—Al—HCl 溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH 溶
液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。对于Cu—Fe(或Al)—浓硝酸构成的原
电池中，负极为Cu。
电极反应式书写的一般步骤
类似氧化还原反应方程式的书写
原电池原理的应用
1．锌与H2SO4反应制H2时向溶液中加少量CuSO4后为什么反应速率加快？
提示：锌置换出铜构成原电池。
2．“A—稀硫酸—B”形成的原电池中，B 为正极，则金属A、B 的活泼性谁较
强？
提示：A 较强。
3．根据反应：Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4，设计简单原电池装置图(注明电极材
料和电解质溶液)
提示：
原电池原理三个应用
1．加快反应速率：如实验室制H2用粗锌与酸反应。
2．比较金属的活泼性：原电池中一般负极金属比正极金属活泼。
3．设计原电池
(1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂
为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。
(2)选择合适的材料
①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者
在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。
②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。
第二节 化学反应的速率与限度
第1 课时 化学反应的速率
一、化学反应速率
1．表示方法：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物
浓度的增加量(均取正值)来表示。
2．表达式：v ＝
，单位mol/(L·min)或mol/(L·s)。
3．示例：某反应的反应物浓度在5 min 内由6 mol/L 变成了2 mol/L，则以该反
应物浓度的变化表示的该反应在这段时间内的平均反应速率为 0.8_mol/(L·min)。
点拨：(1)无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示，其化学反应速率都
取正值，而且是某一段时间内的平均速率，不是某一时刻的瞬时速率。
(2)在一定温度下，对于固体和纯液体物质来说，其单位体积里的物质的量不会
改变，即它们的物质的量浓度为常数，故一般不用固体或纯液体物质来表示反应速
率。
二、影响化学反应速率的因素
1．调控化学反应速率的意义
(1)例如，我们希望反应速率变慢的反应有食物的变质、橡胶和塑料的老化、金
属的锈蚀等。
(2)例如，我们希望反应速率变快的反应有氨、硫酸等化工产品的生产等。
2．化学反应速率的影响因素
一般条件下，当其他条件相同时，
(1)浓度：增大反应物浓度，化学反应速率增大。
(2)温度：升高温度，化学反应速率增大。
(3)压强：对于气体参加的反应，增大压强(减小容器容积)，气体反应物浓度增
大，化学反应速率增大。
(4)催化剂：催化剂可以改变化学反应速率，一般加快反应速率。
(5)其他：反应物状态、固体的表面积、溶剂、光照等。
化学反应速率的有关计算——“三段式”
在一定条件下，向2 L 密闭容器中充入2 mol N2和4 mol H2发生反应N2(g)＋
3H2(g)
2NH3(g)，10 min 时测定生成NH3 1 mol，则用N2、H2、NH3表示的平均
反应速率分别为多少？三者之比为多少？
[提示] N2(g) ＋ 3H2(g)
2NH3(g)
n(始) 2 mol 4 mol 0
Δn 0.5 mol 1.5 mol 1 mol
10 min 时 1.5 mol 2.5 mol 1 mol
所以v(N2)＝＝0.025 mol/(L·min)
v(H2)＝＝0.075 mol/(L·min)
v(NH3)＝＝0.05 mol/(L·min)
v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2。
1．正确理解化学反应速率
2．“三段式”解答模板
(1)写出有关反应的化学方程式。
(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
(3)根据已知条件列方程式计算。
例如，反应 mA ＋ nB
pC
t0 s/(mol·L－1) a b 0
转化/(mol·L－1) x
t1 s/(mol·L－1) a－x b－
则：v(A)＝ mol·L－1·s－1、
v(B)＝ mol·L－1·s－1、
v(C)＝ mol·L－1·s－1。
α(A)＝×100%。
反应速率大小比较的两种方法
同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快
慢不能只看数值大小，还要进行一定的转化：
(1)换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。
(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA＋bB
cC，要比较
v(A)与v(B)的相对大小，即比较的相对大小，若，则用v(A)表示的反应速率比用
v(B)表示的反应速率大。
影响化学反应速率的因素
1．温度对化学反应速率的影响
实验
操作
试管中均为2 mL 5%的H2O2溶液，同时滴入2 滴FeCl3溶液
实验
现象
①产生气泡速率最慢
②产生气泡速率较快
③产生气泡速率最快
实验
结论
其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大，降低温度，化学反应速
率减小
2.催化剂对化学反应速率的影响
实验操作
实验现象
①有少量气泡出现
②产生大量气泡
③产生大量气泡
实验结论
MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率加快
3.压强对化学反应速率的影响
在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其
发生反应：H2(g)＋I2(g)
2HI(g)。该密闭容器有一个可移动的活塞(如图所示)。
(1)向下压缩活塞，容器内气体压强如何变化？气体浓度如何变化？反应速率
如何变化？
提示：向下压缩活塞，气体压强增大，浓度增大，化学反应速率加快。
(2)保持容器的容积不变，向其中充入氦气(He)，反应速率如何变化？
提示：充入氦气，尽管压强增大，但反应物浓度不变，反应速率不变。
(3)保持容器内气体压强不变，向其中充入氦气(He)，反应速率如何变化？
提示：充入氦气，尽管压强不变，但容器的体积增大，反应物浓度减小，反应速
率减小。
1．影响化学反应速率的主要因素——内因
反应物本身的性质决定反应速率的大小。
2．影响化学反应速率的外界因素——外因
(1)浓度
①固体或纯液体的浓度为常数，所以增加其用量时，化学反应速率不变。
②增大固体的表面积或将固体溶于一定溶剂，能增大化学反应速率。
(2)温度：对任何反应，升高温度，反应速率增大。
(3)催化剂：一般地，使用催化剂能大大加快反应速率。
(4)压强
压强对反应速率的影响，是通过改变气体的浓度来实现的，故一般意义上的增
大压强是指压缩气体的体积。
①对无气体参加的化学反应，改变压强时，化学反应速率基本不变。
如MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。
②对有气体参加的反应，压强对化学反应速率的影响可简化理解为
压强改变→
a．恒容时：增大压强――→体积缩小――→反应速率增大。
b．气体反应体系中充入惰性气体(不参与反应)时对反应速率的影响
恒容：充入“惰性气体”―→总压增大―→反应物浓度不变―→反应速率不
变。
恒压：充入“惰性气体”―→体积增大―→反应物浓度减小―→反应速率减
小。
第2 课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制
一、化学反应的限度
1．可逆反应
(1)概念：在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。
(2)特点：①反应不能进行到底；
②在一定条件下反应物与生成物同时存在；
③正、逆反应方向同时进行。
2．化学平衡
(1)化学平衡的建立
①浓度对速率的影响的角度：
在一定条件下，向反应容器中加入N2和H2，发生反应：
N2＋3H2
2NH3。
浓度
速率变化
v 正、v 逆关系
开始
反应物浓度最
大
v 正最大
v 正＞v 逆
生成物浓度最
小
v 逆最小
变化
反应物浓度减
小
v 正减小
v 正＞v 逆
生成物浓度增
大
v 逆增大
平衡
反应物浓度不
变
v 正不变
v 正＝v 逆≠0
生成物浓度不
变
v 逆不变
②利用速率—时间(vt)图像分析(如图)：
(2)化学平衡状态的概念：在一定条件下，当反应进行到一定程度时，正反应速
率与逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓
度
都不再改变，达到一种表面静
止的状态，称之为化学平衡状态，简称化学平衡。
(3)化学反应的限度是指可逆反应在一定条件下所能达到或完成的最大程度，
即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的
最大转化率。
(4)转化率＝×100%。
(5)影响因素：改变反应条件，可以在一定程度上改变该反应的化学平衡状态。
化学反应达到平衡时，浓度不再改变，反应停止了吗？为什么？
提示：没有停止，因为v 正＝v 逆≠0。
二、化学反应条件的控制
1．化学反应条件的控制
(1)目的：促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应。
(2)基本措施
①改变化学反应速率：改变反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强、固体的
表面积以及催化剂的合理使用等。
②改变可逆反应进行的限度：改变可逆反应体系的温度、物质的浓度、气体的
压强等。
(3)考虑因素：控制反应条件的成本和实际可能性。
2．提高煤的燃烧效率
(1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉目的是增大与空气中O2的接触面积，煤粉燃
烧更充分，反应速率快；通入适当过量的空气可以使煤粉充分燃烧，生成CO2，放出
更多的热量；若空气不足，会造成煤燃烧不完全，生成CO，产生热量减少，且会造
成污染。
(2)选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是防止热量散失。
(3)充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是将燃烧后的废气通过热
交换装置，供其他方面使用。
根据合成氨的反应特点，温度越低，压强越大，氨的产率越高，为什
么合成氨采用压强为10 MPa～30 MPa、温度为400～500 ℃条件下进行？
提示：在合成氨的化工生产中，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。
合成氨的生产在温度较低时，反应速率小，一定时间内生成的NH3少；压强越大，对
动力和生产设备的要求越高。综合考虑采用此条件进行。
化学平衡状态的特征与判定
1．一定温度下，在定容的密闭容器中进行反应：
N2 ＋3H2
2NH3 。下列说法能说明反应达到的平衡状态的是
________________(填序号)。
①c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2 ②c(H2)保持不变 ③压强不再改变 ④
密度不变 ⑤v(N2)∶v(H2)＝1∶3 ⑥v 正(N2)＝v 逆(N2) ⑦单位时间内生成1 mol
N2同时生成2 mol NH3 ⑧气体的平均相对分子质量不变
[答案] ②③⑥⑦⑧
2．一定温度下，恒容密闭容器中发生反应：
C(s) ＋H2O(g)
CO(g) ＋H2(g) ；下列说法证明反应达平衡状态的是
________(填序号)。
①m(C)保持不变 ②H2的体积分数不变 ③气体的密度不变 ④气体的摩
尔质量不变 ⑤压强不变 ⑥v(CO)＝v(H2O)
[答案] ①②③④⑤
1．化学平衡状态的特征——“五字诀”
化学平衡状态的特征概括为逆、等、动、定、变，即
2．化学平衡状态的判定
(1)正、逆反应速率相等
①同种物质：v 正＝v 逆≠0
②不同种物质：＝
(2)各组分的浓度保持一定
①各组分的浓度不随时间的改变而改变；
②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。
(3)间接标志——“变量不变”
①反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体体积不等
的反应)。
②对于反应混合物中存在有颜色变化的物质的可逆反应，若体系中颜色不再
改变，则反应达到平衡状态。
③全是气体参加的反应前后化学计量数改变的可逆反应，平均相对分子质量
保持不变。
④对绝热密闭容器，温度保持不变。
⑤对恒压容器的非等体积气体反应，密度保持不变。
利用“变量”与“不变量”来判断化学平衡状态
(1)选变量
选定反应中“变量”，即随反应进行而变化的量，当变量不再变化时，反应已达
平衡状态。
(2)常见的变量
①气体的颜色；②对于气体体积有变化的反应来说，恒压反应时的体积、恒容
反应时的压强；③对于反应体系中全部为气体，且气体物质的量有变化的反应来说，
混合气体的平均相对分子质量；④对于反应体系中不全部为气体的反应来说，恒容
时混合气体的密度等。
(3)在利用、ρ、n(总)、p(总)判断时要注意反应特点和容器的体积变化问题。
平衡转化率的有关计算
【典例】 在一定温度下，发生反应：N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)，起始时，充入
的N2和H2的物质的量分别是3.0 mol 和6.0 mol，平衡时生成NH3的物质的量是2.4
mol。已知容器的容积为5.0 L，试求：
(1)H2的转化率是________。
(2)平衡时混合气体中N2的体积分数是________(保留一位小数)。
[解析] N2(g) ＋ 3H2(g)
2NH3(g)
起始 3.0 mol 6.0 mol 0 mol
转化 1.2 mol 3.6 mol 2.4 mol
平衡 1.8 mol 2.4 mol 2.4 mol
(1)H2的转化率＝×100%＝60%。
(2)N2的体积分数＝×100%≈27.3%。
[答案] (1)60% (2)27.3%
“三段式”突破平衡转化率计算模型
mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)
起始/mol a b 0 0
转化/mol mx nx px qx
平衡/mol a－mx b－nx px qx
1．转化率：α(A)＝×100%，α(B)＝×100%。
2．气体体积分数(物质的量分数)
φ(A)＝×100%，
φ(D)＝×100%。
微专题4 控制变量法探究化学反应速率的影响因素
科学研究中，对于多因素(多变量)的问题，常常采用只改变其中的某一个因素，
控制其他因素不变的研究方法，使多因素的问题变成几个单因素的问题，分别加以
研究，最后再将几个单因素问题的研究结果加以综合。这种变量控制的方法是科学
探究中常用的方法。例如，探究温度对化学反应速率的影响时，控制浓度和其他影
响因素相同；而比较不同浓度对化学反应速率的影响时，则控制温度和其他影响因
素相同；最后综合得出影响化学反应速率的多种因素。
1．常见考查形式
(1)以表格的形式给出多组实验数据，让同学们找出每组数据的变化对化学反
应速率的影响。
(2)给出影响化学反应速率的几种因素，让同学们设计实验并分析各因素对化
学反应速率的影响。
2．解题策略
(1)确定变量：解答这类题目时首先要认真审题，找出影响实验探究结果的因素。
(2)定多变一：在探究时，应先控制其他的因素不变，只改变一种因素，探究这
种因素与所探究问题的关系，然后按此方法依次分析其他因素与所探究问题的关
系。
(3)数据有效：解答时注意选择的数据(或设置的实验)要有效，且变量统一，否
则无法作出正确判断。
【典例】 下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据。
实验
序号
金属质
量/g
金属
状态
c(H2SO4)
/(mol·L－1)
V(H2SO4
)/mL
溶液温度/℃
金属消失
的时间/s
反应前
反应后
1
0.10
丝
0.5
50
20
34
500
2
0.10
粉末
0.5
50
20
35
50
3
0.10
丝
0.7
50
20
36
250
4
0.10
丝
0.8
50
20
35
200
5
0.10
粉末
0.8
50
20
36
25
6
0.10
丝
1.0
50
20
35
125
7
0.10
丝
1.0
50
35
50
50
8
0.10
丝
1.1
50
20
34
100
9
0.10
丝
1.1
50
30
44
40
分析上述数据，回答下列问题：
(1)实验4、5 表明___________对反应速率有影响，__________，反应速率越大，
能表明同一规律的实验还有________。
(2)仅表明反应物浓度会对反应速率产生影响的实验有_____________。
(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有_________________，
其实验序号是______________。
(4)实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约15 ℃)相近，推测其原
因：_____________________________________________。
[解析] (1)比较实验4 和5：金属质量相等，硫酸浓度相同，反应前溶液温度相
同，粉末状金属比丝状金属反应快，这说明固体反应物的表面积对反应速率有影响，
固体与液体的接触面积越大，反应速率越快。类似实验还有1 和2。(2)其他条件相
同，浓度不同的实验有实验1、3、4、6、8 和实验2、5。(3)要表明反应温度对反应速率
有影响，应控制其他条件相同，仅温度不同，如实验6、7 和实验8、9。(4)由表中数据
可知，金属质量相等，即一定质量的金属与足量的稀硫酸反应放出的热量相同。
[答案] (1)固体反应物的表面积 表面积越大 1、2 (2)1、3、4、6、8 和2、5
(3)反应温度 6、7 和8、9 (4)稀硫酸过量，等量的金属完全反应，放出的热量相等
微专题5 化学反应速率与平衡的图像分析
化学反应速率与化学反应限度问题常以图像题的形式出现，在相关图像的平
面直角坐标系中，可能出现的物理量有物质的量、浓度、压强、时间等。这类问题要
按照“一看、二想、三判断”这三个步骤来分析解答。
(1)“一看”——看图像
①看面：理解各坐标轴所代表量的意义及曲线所表示的是哪些量之间的关系。
②看线：分清正反应和逆反应，分清突变和渐变、小变和大变；理解曲线“平”
与“陡”即斜率大小的意义；理解曲线的变化趋势并归纳出规律。若图中有拐点，
可按照“先拐先平”的规律，即较早出现拐点的曲线所表示的反应先达到平衡，对
应的温度高、压强大。
③看点：理解曲线上点的意义，特别是某些特殊点，如坐标轴的交点、几条曲线
的交叉点、极值点、转折点等。分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增
大的是生成物。
④看辅助线：作横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)。
⑤看量的变化：弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化还是转化率的变化。
(2)“二想”——想规律
如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系、各物质的化学反应速率之
比与化学计量数之比的关系、外界条件的改变对化学反应的影响以及对正、逆反应
速率的影响规律等。
(3)“三判断”——利用有关规律，结合图像，通过对比分析，做出正确判断。
【典例】 对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(正反应是放热反应)，
在673 K、30 MPa 下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。
请回答下列问题：
(1)a 点时正反应速率________(填“＞”“＜”或“＝”下同)逆反应速率；c
点时正反应速率________逆反应速率。
(2)d 点处n(N2)________(填“＞”“＜”或“＝”)e 点处n(N2)，原因是
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(3)起始时加入氢气的物质的量为________mol。
(4)若温度、压强不变，反应在加入催化剂条件下进行，在上图的基础上画出
n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系图。(已知催化剂不影响反应限度)。
[解析] a、b、c 三点反应都没有达到平衡状态，故正反应速率大于逆反应速率
但d、e 点反应都处于平衡状态，正、逆反应速率相等，各组分的含量保持不变。平衡
时生成了0.6 mol 氨气，则消耗0.9 mol 氢气，故起始时加入氢气的物质的量为0.4
mol＋0.9 mol＝1.3 mol。若加入催化剂，反应达到平衡的时间缩短，但平衡时各物质
的物质的量不变。
[答案] (1)＞ ＞ (2)＝ 当反应处于平衡状态时，混合物中各组分的含量
保持不变 (3)1.3 (4)如图虚线所示(只要体现出达到平衡的时间缩短，且平衡时
NH3和H2的物质的量与原平衡一样即可)
实验活动6 化学能转化成电能
[实验目的]
1．理解氧化还原反应在化学能转化成电能过程中的作用，体会化学的价值。
2．认识原电池的构成要素及其作用。
[实验用品]
烧杯、导线、电流表。
锌片、铜片、石墨棒、稀硫酸。
[实验步骤]
1．电极材料的实验
(1)用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接，使锌片与铜片接触，观察电流表
指针是否发生偏转；用石墨棒代替铜片进行上述实验。解释所观察到的现象。
电极材料
电流表指针是否发生偏转
解释
锌片、铜片
否
没有电解质溶液
，
无法形成原电池
锌片、石墨棒
否
(2)将锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察现象；再插入铜片，观察现象；取出
铜片，插入石墨棒，观察现象。
电极材料
实验现象
解释
锌片
锌片逐渐溶解
，
表面有气泡产生
锌与稀硫酸反应生成氢气
锌片、铜片
锌片逐渐溶解
，
表面有气泡产生
，
铜片表面无明显现象
锌与稀硫酸反应生成氢气
，
铜
与稀硫酸不反应
锌片、石墨
棒
锌片逐渐溶解
，
表面有气泡产生
，
石墨棒表面无明显现象
锌与稀硫酸反应生
成氢气，石
墨与稀硫酸不反应
2.原电池实验
如下表所示，选择不同的电极材料，以及稀硫酸、导线和电流表，组装原电池，
试验其能否产生电流，并作出解释。
电极材料
实验现象
解释
锌片、铜片
锌片逐渐溶解，铜片表面有
气泡产生，电流表指针发生
偏转
锌、铜、稀硫酸构成原电池，锌作负
极，铜作正极，锌失去电子转化为Zn
2
＋，H ＋ 得到电子在铜片表面产生H2
锌片、石墨
棒
锌片逐渐溶解，石墨棒表面
有气泡产生，电流表指针发
生偏转
锌、石墨、稀硫酸构成原电池，锌作负
极，石墨棒作正极，锌失去电子转化为
Zn
2 ＋ ，H ＋ 得到电子在石墨棒表面产生
H2
铜片、石墨
棒
铜片、石墨棒表面均无明显
现象，电流表指针不偏转
铜、石墨与稀硫酸不反应
，
无法构成原
电池
[问题和讨论]
1．根据以上实验，说明原电池的工作原理和构成要素，以及组装原电池的操作
注意事项。
提示：原电池的工作原理：原电池在工作时，负极上失电子发生氧化反应，电子
通过外电路输送到正极上，电解质溶液中具有氧化性的物质得到电子发生还原反
应，氧化反应和还原反应不断发生，负极失去的电子通过导线不断地流向正极，电
解质溶液中的阳离子不断地从负极移向正极，这样就形成了闭合回路，实现化学能
向电能的转化。
原电池的构成要素：①电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其
他导电的材料(非金属或某些氧化物等)组成；②电解质溶液：作反应介质，参与氧化
还原反应，在溶液中构成闭合回路，起导电的作用；③两电极之间有导线连接或直
接接触，形成闭合回路；④发生的反应是自发的氧化还原反应。
组装原电池的操作注意事项：①选择合适的电极材料；②能发生自发的氧化还
原反应；③整个装置能形成闭合回路。
2．能否用铁片作为电极代替铜锌原电池中的锌片？为什么？
提示：可以用铁片代替锌片，因为铁比铜活泼，且能够与稀硫酸发生自发的氧
化还原反应。
实验活动7 化学反应速率的影响因素
[实验目的]
1．体验浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响。
2．理解改变反应条件可以调控化学反应的速率。
[实验原理]
1．硫代硫酸钠与硫酸的反应
硫代硫酸钠与硫酸反应会生成不溶于水的硫：Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋
SO2↑＋S↓＋H2O，反应生成的硫使溶液出现乳白色浑浊，比较浑浊现象出现所需
时间的长短，可以判断该反应进行的快慢。在不同浓度和温度条件下分别进行上述
反应，并比较其反应快慢，可以看出反应物浓度和温度对该反应速率的影响。
2．过氧化氢分解会产生氧气，在有或无催化剂存在下进行对比实验，通过观察
氧气产生的快慢可以看出催化剂对该反应速率的影响。
[实验用品]
烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、药匙、秒表。
0．1 mol/L Na2S2O3溶液、0.1 mol/L H2SO4溶液、10% H2O2溶液、1 mol/L FeCl3
溶液、MnO2粉末、蒸馏水。
[实验步骤]
1．浓度对反应速率的影响
实验
编号
加入0.1 mol·L－1Na2S2O3
溶液的体积/mL
加入水的
体积/mL
加入0.1 mol·L
－
1H2SO4溶液的体积/m
L
出现浑浊
的快慢
1
2
0
2
快
2
1
1
2
慢
2.温度对化学反应速率的影响
实验
编号
加入0.1 mol·L－1Na2S2O3
溶液的体积/mL
加入0.1 mol·L－1H2SO4
溶液的体积/mL
水浴温
度/℃
出现浑浊
的快慢
1
2
2
冷水
慢
2
2
2
热水
快
3.催化剂对化学反应速率的影响
向三支大小相同的试管中各加入2 mL 10% H2O2溶液，再向其中的两支试管中
分别加入少量MnO2粉末和2 滴1 mol·L－1FeCl3溶液。观察、比较三支试管中气泡出
现的快慢。
可观察到，加入催化剂的试管中比未加催化剂的试管中气泡出现得快(填
“快”或“慢”，下同)；加入少量MnO2粉末的试管中比加入2 滴1 mol·L－1FeCl3溶
液的试管中气泡出现得快。
[问题和讨论]
在通常情况下，铁与冷水或热水都不发生反应，但红热的铁与水蒸气则可发生
反应，生成Fe3O4和H2。试从反应条件的角度思考并解释这一事实。
提示：红热的铁和水蒸气具有较高的温度，温度越高，化学反应速率越快，反应
越容易发生。
[实验结论]
1．其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大；减小反应物浓度，化
学反应速率减小。
2．其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减
小。
3．催化剂可以改变化学反应速率。
第七章 有机化合物
第一节 认识有机化合物
第1 课时 碳原子的成键特点与烷烃的结构
一、有机化合物中碳原子的成键特点
1．甲烷是最简单的有机化合物，甲烷的分子式为CH4，电子式为
，结
构式为
。
2．有机物中碳原子的结构及成键特点
(1)有机物中，碳原子可以形成4 个共价键。
(2)碳原子间成键方式多样
①碳碳之间的结合方式有单键(
)、双键(
)、三键(—C
≡
C—
)。
②多个碳原子之间可以结合成碳链，也可以结合成碳环(且可带支链)，如下图
所示。
(3)有机物分子可能只含有一个或几个碳原子，也可能含有成千上万个碳原子。
点拨：有机物中碳原子成键特点和碳原子间的连接特点决定了有机物种类繁
多。
二、烷烃
1．烷烃的结构
(1)甲烷的结构
甲烷的空间结构是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4 个氢原子位
于4 个顶点上。分子中的4 个C—H 的长度和强度相同，相互之间的夹角相同，为
109°28′。空间示意图是
。甲烷的球棍模型为
，空间填充模型为
。
2．烷烃——只含有碳和氢两种元素
(1)示例：乙烷的结构式为
，分子式为C2H6，丙烷的结构式为
，分子式为C3H8。
(2)结构特点
①分子中碳原子之间都以单键结合，②碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使
碳原子的化合价都达到“饱和”，称为饱和烃，又称烷烃。
(3)分子组成通式：链状烷烃中的碳原子数为n，氢原子数就是2 n ＋
2 ，分子通式
可表示为CnH2n＋2。
(4)烷烃的一般命名
①方法
碳原子数(n)及表示
n≤
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
甲
乙
丙
丁
戊
己
庚
辛
壬
癸
n＞10
相应汉字数字
②示例：C4H10称丁烷，C8H18称辛烷，C12H26称十二烷。
3．同系物
(1)概念：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物。
(2)实例：CH4、C2H6、C3H8互为同系物。
4．同分异构体
(1)概念
①同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象。同分异
构现象是有机物种类繁多的重要原因之一。
②同分异构体：具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。
(2)写出C4H10的同分异构体：CH3CH2CH2CH3 和
，其名称分别为正
丁烷和异丁烷。
(3)戊烷的同分异构体有3 种，己烷的同分异构体有5 种。
(1)C4H10是CH4的同系物吗？
(2)CH3—CH===CH2与
互为同分异构体吗？
提示：(1)是。(2)是。
有机物中碳原子的成键特点及应用
1．写出C3H8的结构式及其简式。
提示：
2．写出C2H4Cl2的结构式及其简式。
提示：
，CH3CHCl2或CH2ClCH2Cl。
3．写出乙烷的分子式、最简式、结构式、电子式和结构简式。
提示：C2H6、CH3、
、
4．两种有机物的碳骨架如图所示。
已知它们结构中的碳原子余下的价键均与氢原子结合。二者的分子式如何写？
提示：棱晶烷：C6H6、立方烷：C8H8。
1．碳原子的成键特点
2．烷烃的组成与结构特点
微点拨：(1)烷烃分子里只有两种化学键：碳碳单键和碳氢键。每个碳原子都以
4 个共价单键与其他碳原子或氢原子相连接。
(2)烷烃是饱和烃，碳原子数一定的链状烷烃分子中氢原子数已达到最多，其他
含有相同碳原子数的烃分子中的氢原子数都比链状烷烃少。
(3)链状烷烃的通式为CnH2n＋2(n 为正整数)，符合该通式的烃一定是烷烃。
(4)碳碳结合成链状，链状不是“直线状”，而是呈锯齿状，链上还可分出支链。
3．有机物结构简式的书写
(1)同碳原子上的相同原子可以合并，如
可简化为CH3—CCl2—CH3。
(2)依次相连的相同基团可以合并，如
CH3CH2CH2CH2CH3可进一步简化为CH3(CH2)3CH3。
(3)键线式简式，如CH3CH2CH2CH3可进一步简化为
。
同系物与同分异构体的判断
1．CH3CH2CH2CH3与
是否属于同系物？为什么？是同分异构
体吗？为什么？
提示：不是同系物。因为同系物在分子组成上必须相差1 个或若干个CH2原子
团，一定具有不同的分子式。而CH3CH2CH2CH3与
分子式相同，属于
同分异构体。
2．CH2===CHCH3和
的组成相同，二者中哪一个与CH2===CH2互
为同系物？由此判断，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物一定是
同系物吗？
提示：与CH2===CH2 互为同系物的是CH2===CHCH3，因为CH2===CH2 和
CH2===CHCH3分子中都含有
，结构相似，且分子组成上相差1 个CH2原
子团。
分子中含碳碳单键而不含双键，化学键类型不同，结构不相似。
由此可知分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物结构不一定相似，故
不一定是同系物。
3．
是同分异构体吗？为什么？
提示：不是，二者原子的连接次序相同，二者为同一物质。
4．
是否为同分异构体？说明理由。
提示：不互为同分异构体，由于二者均为四面体结构，为同一种物质。
1．化学“四同”的比较
同位素
同素异形体
同系物
同分异构体
概
念
质子数相同而中
子数不同的同一
由同种元素形
成的不同单质
结构相似，在分子
组成上相差一个或
分子式相同，但
结构不同的化
种元素的不同原
子
若干个CH2 原子团
的化合物
合物
对
象
原子
单质
有机化合物
无机化合物、有
机化合物
性
质
化学性质几乎完
全相同，物理性质
略有差异
化学性质相
似，物理性质
差异较大
化学性质相似，熔
沸点、密度规律性
变化
化学性质相似
或不同，物理性
质有差异
2.正确理解同系物
(1)同系物的研究对象一定是同类有机物
(2)同系物一定满足同一通式，但通式相同的有机物不一定是同系物，如
CH2===CH2和
均满足通式CnH2n(n≥2，n 为正整数)，但因二者结构不相
似，故不互为同系物。
(3)同系物的相对分子质量之差一定是14(CH2)的倍数。
3．正确理解同分异构体
(1)同分异构体要求分子式相同，但结构不同，二者缺一不可；分子式相同，则
相对分子质量相等，但相对分子质量相等的物质，分子式不一定相同，如CO 和
C2H4。
(2)结构不同意味着同分异构体不一定是同类物质，如CH3CH2CH===CH2和
。
(3)同分异构体的结构一定不同，因此它们的物理性质存在差异；如果同分异构
体的结构相似，属于同类物质，则它们的化学性质相似；如果同分异构体是不同类
别的物质，则它们的化学性质不同。
(4)烷烃中，甲烷、乙烷、丙烷不存在同分异构体，其他烷烃均存在同分异构体，
且同分异构体的数目随碳原子数的增加而增多，如丁烷有2 种同分异构体、己烷有
5 种同分异构体、癸烷有75 种同分异构体。同分异构现象是有机物种类繁多的原因
之一。
第2 课时 烷烃的性质
一、烷烃的性质
1．烷烃的认识：天然气、沼气和煤层气的主要成分均为甲烷，“凡士林”、石蜡、
汽油、煤油的主要成分是含碳原子数较多的烷烃。
2．烷烃的物理性质(随分子中碳原子数增加)
烷烃均为难溶于水的无色物质。
(1)熔点、沸点与密度：逐渐升高。
(2)状态：由气态→液态→固态，其中常温、常压下碳原子数小于或等于4 的烷
烃为气态。
3．烷烃的化学性质
在通常情况下，烷烃比较稳定，与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不反应。但
在特定条件下可燃烧，在较高温度下会发生分解，与氯气等发生取代反应。
(1)氧化反应—燃烧反应
CH4、C3H8 燃烧的化学方程式分别为CH4＋
2O
2――→
CO
2＋
2H
2O、C3H8＋
5O2――→
3CO
2＋
4H
2O。
点拨：煤矿中时常发生瓦斯爆炸，这与CH4气体爆炸有关。为了保证安全生产，
必须采取通风，严禁烟火等措施。
(2)受热分解——应用于石油化工和天然气化工生产中。
(3)取代反应——以甲烷为例，写出化学方程式
①CH4＋
Cl
2――→
CH
3Cl
＋
HCl
②CH3Cl
＋
Cl
2――→
CH
2Cl2＋
HCl
③CH2Cl2＋
Cl
2――→
CHCl
3＋
HCl
④CHCl3＋
Cl
2――→
CCl
4＋
HCl
取代反应是有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的
反应。
CH4与Cl2在光照下，能生成几种有机物？这些产物的状态和溶解性
如何？
提示：4 种有机物，一氯甲烷(CH3Cl)为气态，二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯
甲烷(四氯化碳)均为液态，4 种产物都不溶于水。
二、有机物的一般性质
1．物理性质：大多数有机物的熔点比较低，难溶于水，易溶于汽油、乙醇、苯等
有机溶剂。
2．化学性质：大多数有机物容易燃烧，受热会发生分解；有机物的化学反应比
较复杂，常伴有副反应发生，很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的条件下进
行。
点拨：有机反应比较复杂，常有很多副反应发生，因此有机反应化学方程式常
用“―→”，而不用“===”。
烷烃的取代反应
CH4与Cl2的取代反应
实验
装置
A B
实验
现象
A 装置：试管内气体颜色逐渐变浅；试管内壁有油状液滴出现，试管中有少
量白雾，且试管内液面上升，有固体析出
B 装置：无明显现象
请回答下列问题：
1．Cl2与CH4反应生成了哪些产物？物质的量最多的是什么产物？有机产物中
哪种产物常温下是气体？
提示：五种产物，有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl。HCl 的量最多。CH3Cl 在
常温下是气体。
2．能否用CH4和Cl2按1∶1 的体积比混合来制取纯净的CH3Cl？为什么？
提示：不能。CH4和Cl2的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，生
成物为混合物，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物
CH3Cl 的产率低，因此不能用CH4 和Cl2 按1∶1 的体积比混合来制取纯净的
CH3Cl。
3．0.5 mol CH4与Cl2在光照下发生取代反应，反应完全后，测得四种有机产物
的物质的量相同，则消耗Cl2的物质的量为多少？生成HCl 多少mol?
提示：四种产物的物质的量均为mol＝0.125 mol，
n(Cl)＝0.125 mol×(1＋2＋3＋4)＝1.25 mol，
n(HCl)＝n(Cl)＝1.25 mol，
n(Cl2)＝1.25 mol。
即消耗Cl2的物质的量为1.25 mol，生成HCl 为1.25 mol。
1．烷烃与Cl2的取代反应
(1)反应条件：光照(漫散光照射，不用太阳光直射，以防爆炸。)
(2)生成产物的种类很多，烷烃碳原子越多，产物越多，但HCl 最多。
(3)反应特点：
①连锁反应
烷烃中的氢原子被氯原子逐步取代，各步反应同时进行，即第一步反应一旦开
始，后续反应立即进行。
②数量关系：每取代1 mol 氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl。
2．在光照条件下，烷烃与Cl2、Br2等卤素单质的气体发生取代反应，生成多种
卤代产物和相应的卤化氢气体。CnH2n＋2＋X2――→CnH2n＋1X＋HX，CnH2n＋1X 可与
X2继续发生取代反应。
3．取代反应的特点是“上一下一，有进有出”，类似无机反应中的复分解反应，
注意在书写化学方程式时，防止漏写产物中的小分子。
微专题6 烷烃的同分异构体及其取代物种类
1．烷烃同分异构体的书写方法——减碳法
(1)两注意：①选择碳原子数最多的碳链为主链；
②找出对称轴。
(2)四句话：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列对、邻到间。
(3)书写的步骤
①先写出碳原子数最多的主链。
②写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基(—CH3)连在主链某个碳
原子上。
③写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基(—CH2CH3)或两个甲基
(—CH3)连在主链碳原子上，以此类推。
(4)实例(以C6H14为例)
a．将分子中所有碳原子连成直链作为主链。
C—C—C—C—C—C
(a)
b．从主链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链对称轴一侧的
各个碳原子上，此时碳骨架有两种：
(b) (c)
注意：甲基不能连在①位和⑤位碳原子上；对于(b)中②位和④位碳原子等效，
只能用一个，否则重复。
c.从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即两个甲基)依
次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种：
(d) (e)
②位或③位碳原子上不能连乙基，否则主链上会有5 个碳原子，则与(b)中结构
重复。所以C6H14共有5 种同分异构体。
2．烷烃取代物的种类
(1)一元取代物
①根据烷基的种类确定一元取代物种类
a．甲基、乙基的结构只有一种，即甲基(—CH3)、乙基(—CH2CH3)；
b．丙基的结构有两种，分别为
；
c．丁基(—C4H9)的结构有4 种，戊基(—C5H11)的结构有8 种。如C4H9Cl 有4 种，
C5H11Cl 有8 种。
②等效氢法：有几种等效氢原子就有几种一元取代物。
a．连在同一个碳原子上的氢原子等效，如甲烷中的4 个氢原子等效。
b．同一个碳原子上所连接的甲基(—CH3)上的氢原子等效。如新戊烷
中的4 个甲基等效，各甲基上的氢原子完全等效，也就是说新戊烷分
子中的12 个氢原子是等效的。
c．分子中处于镜面对称位置(相当于平面镜成像时，物与像的关系)的氢原子是
等效的。如
分子中的18 个氢原子是等效的。
(2)多元取代物种类——分次定位法
如，C3H8的二氯代物种类
3．替代法
若烃CxHy的m 元取代物有n 种同分异构体，则其(y－m)元取代物也有n 种同
分异构体。例如，C3H8的二氯代物C3H6Cl2有4 种同分异构体，则C3H8的六氯代物
C3H2Cl6也有4 种同分异构体(六氯代物中的氢原子替代二氯代物中的氯原子，六氯
代物中的氯原子替代二氯代物中的氢原子)。
【典例】 下列关于同分异构体的叙述中正确的是( )
A．新戊烷的一氯代物有三种
B．丙烷中七个氢原子被溴原子取代的产物有两种
C．丁烷的二氯代物有7 种
D．C5H11Cl 有6 种结构
B [A 项，新戊烷
的等效氢原子有一种，一氯代物
有一种，错误；B 项，CH3CH2CH3的七个氢原子被取代与一个氢原子被取代的产物
种类相等为两种，正确；C 项，丁烷有两种碳链结构，C—C—C—C 和
，C—
C—C—C 的二氯代物有6 种，
的二氯代物有3 种，共9 种，错误；D 项，
C5H11— 有8 种结构，C5H11Cl 有8 种结构，错误。]
第二节 乙烯与有机高分子材料
第1 课时 乙烯
一、乙烯的应用及物理性质
1．应用：乙烯是石油化工重要的基本原料，通过一系列反应，乙烯可以合成有
机高分子材料、药物等。乙烯产量可以用来衡量一个国家石油化学工业的发展水平
乙烯还是一种植物生长调节剂。
2．物理性质：乙烯为无色、稍有气味的气体，难溶于水，密度比空气的略小。熔、
沸点分别为－169 ℃、－104 ℃。
二、乙烯的组成与结构
分子式
电子式
结构式
结构简式
分子模型
球棍模型
填充模型
C2H4
CH2===CH2
点拨：乙烯分子中的碳原子价键没有全部被氢原子“饱和”，为不饱和碳原子。
三、乙烯的化学性质
乙烯分子中含有碳碳双键，使乙烯表现出较活泼的化学性质。
1．氧化反应
实验
现象
点燃纯净的乙烯
火焰明亮且伴有黑烟，同时放出大量的热
通入酸性高锰酸钾溶液
酸性高锰酸钾溶液褪色
(1)乙烯燃烧的化学方程式为C2H4＋
3O
2――→
2CO
2＋
2H
2O。
(2)乙烯被酸性KMnO4溶液氧化为CO2。
为什么甲烷燃烧没有黑烟，而乙烯燃烧有较浓的黑烟？
提示：乙烯分子里含碳量约为85.7%，而甲烷分子里含碳量为75%，乙烯中含
碳量高，燃烧不完全产生的碳的小颗粒形成黑烟。
2．加成反应
(1)乙烯使溴的四氯化碳溶液(或溴水)褪色，反应的化学方程式为CH2==
=CH
2
＋
Br
2―
→
CH
2Br
—
CH
2Br。
(2)乙烯与H2加成，反应的化学方程式为CH2==
=CH
2＋
H 2――→
CH
3CH3。
(3) 乙烯与H2O 加成，反应的化学方程式为CH2==
=CH
2 ＋
H2O ―――――→
CH
3CH2OH。
(4)加成反应概念：有机物分子中的不饱和碳原子与其他原子或原子团直接结
合生成新的化合物的反应。
3．聚合反应
(1)乙烯之间相互加成可得到聚乙烯，化学方程式为
n CH
2==
=CH
2――→
CH
2—
CH
2。
(2)认识加成聚合反应
①由相对分子质量小的化合物分子相互结合成相对分子质量大的聚合物的反
应叫做聚合反应。乙烯的聚合反应同时也是加成反应，称为加成聚合反应，简称加
聚反应。
②能合成高分子的小分子物质称为单体；高分子化合物中化学组成相同、可重
复的最小单位称为链节；含有链节的数目称为聚合度，通常用n 表示。例如：
乙烯聚合反应生成聚乙烯中乙烯为单体，—
C H 2—
CH
2—为链节，n 为聚合度。
CH4与C2H4的空间结构的拓展应用
已知CH4、C2H4的两种模型如下表
球棍模型
空间填充模型
甲烷
乙烯
请思考下列问题：
1．甲烷中的4 个H 与1 个C 相对位置如何？分子的空间构型是什么样的？C
—H 键的夹角为多少？
提示：4 个H 在正四面体的四个顶点上，1 个C 在正四面体的体心，分子空间构
型为正四面体形。109°28′。
2．乙烯分子中的4 个H 与2 个C 是否共面？共价键的夹角约为多少？
提示：共面。120°。
3．CH2===CH—CH3分子中共面原子最多有几个，至少有几个？
提示：
分子中共面原子最多有7 个，至少有6 个。
1．甲烷分子的正四面体结构
2．乙烯分子的六原子共面结构
乙烯的主要化学性质及应用
1．乙烯氧化反应的原理探究
(1)燃烧反应：C2H4＋3O2――→2CO2＋2H2O，乙烯中的碳碳键、碳氢键全部破
坏。
(2)乙烯与酸性高锰酸钾溶液的反应
①乙烯与酸性高锰酸钾反应时，碳碳双键被破坏，乙烯被氧化为二氧化碳，高
锰酸钾溶液被还原为无色的Mn2＋。
②应用：高锰酸钾溶液可用于鉴别乙烷和乙烯，但不能用于除去乙烷中的乙烯。
2．乙烯加成反应、加聚反应的原理分析
(1)乙烯加成反应的示意图(以乙烯与溴加成为例)
(2)乙烯加聚反应的示意图
CH2===CH2＋CH2===CH2＋CH2===CH2＋……――→
—CH2—CH2—＋—CH2—CH2—＋—CH2—CH2—＋……――→ —CH2—CH2
—CH2—CH2—CH2—CH2—……
(3)乙烯与常见物质的加成反应
X2或XY
反应条件
主要产物
应 用
Br2
溴的四氯化碳溶液
CH2BrCH2Br
鉴别甲烷和乙烯
HCl
催化剂加热
CH3CH2Cl
制取纯净的氯乙烷
H2O
高温、高压和催化剂
CH3CH2OH
制取乙醇
n 个
CH2===CH2
催化剂(在一定条件下)
CH2— CH2
聚乙烯
制备聚乙烯
第2 课时 烃 有机高分子材料
一、烃
1．定义：仅含碳和氢两种元素的有机化合物称为碳氢化合物，也称为烃。
2．分类
3．乙炔——最简单的炔烃
分子式为C2H2，结构式为H—C≡C—H，结构简式为
HC
≡
CH
，空间结构为直线形。
4．苯——最简单的芳香烃，是芳香烃的母体
分子式为C6H6，结构式为
，结构简式为
或
。
在苯分子中6 个碳原子之间的键完全相同。6 个H 和6 个C 在同一平面上。
乙炔是甲烷的同系物吗？为什么？
提示：不是，二者的结构不相似，组成上也不相差一个或若干个CH2原子团。
二、有机高分子材料
1．塑料
(1)组成
①主要成分：合成树脂。如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等。
②特定作用的添加剂。如：提高塑性的增塑剂，防止塑料老化的防老剂，以及增
强材料、着色剂等。
(2)性能：强度高、密度小、耐腐蚀、易加工。
(3)常见塑料示例
①聚乙烯(PE)，结构简式为 CH
2—
CH
2。
②聚氯乙烯(PVC)：结构简式
。
③聚苯乙烯(PS)：结构简式为
。
④聚四氟乙烯(PTFE)：结构简式为CF2—CF2。
⑤聚丙烯(PP)：结构简式为
。
⑥有机玻璃(PMMA)和电玉(UF)等。
2．橡胶
(1)橡胶的组成、结构与性能
橡胶是一类具有高弹性的高分子材料，是制造汽车、飞机轮胎和各种密封材料
所必需的原料。天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯，结构简式为
。其单体为
(异戊二烯)；天然橡胶分子中
含有碳碳双键，易发生氧化反应和加成反应；硫化橡胶是工业上用硫与橡胶作用进
行橡胶硫化，其原理是使线型的高分子链之间通过硫原子形成化学键，产生交联，
形成网状结构。
(2)橡胶的分类
橡胶
[知识延伸]合成橡胶
(1)原料：以石油、天然气中的二烯烃和烯烃为原料。
(2)性能：具有高弹性、绝缘性、气密性、耐高温或耐低温等性能。
(2)合成纤维的性质和用途
①性质：合成纤维具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不易虫蛀等优良性
能。
②用途：制作衣服、绳索、渔网、工业用滤布和飞机、船舶的结构材料等。
有机高分子的合成和单体判断
1．写出下列有机物的加聚反应方程式。
(1)CH2===CH2
(2)CH3—CH===CH2
(3)CH2===CH—CH===CH2
提示：(1)nCH2===CH2――→CH2—CH2
2．加聚合成的高分子结构为
，则该高分子的单体是
什么？写出结构简式。
提示：CH2===CH2，
。
1．有机高分子的基本概念
nCH2===CH2―→ CH2—CH2
| | |
单体 链节 聚合度
2．加聚反应的类型
(1)单烯烃加聚：单体中只含一个
时，断开双键，断键原
子与其他分子中的断键原子结合，依次重复形成高聚物，如丙烯的聚合：nCH3—
CH===CH2――→
。
(2)二烯烃加聚：当一个分子中存在两个
时，断键原子与其他分子中的
断键原子相结合，而内部其他的断键原子再结合成不饱和键。
如顺丁橡胶的生成：nCH2===CH—CH===CH2――→ CH2—CH===CH—
CH2
(3)共聚：是两种或多种化合物在一定的条件下发生聚合反应生成一种高聚物
的反应。例如，丙烯和乙烯的一种加聚方式为在一定条件下能生成聚乙丙烯(下为
某中一种加聚反应)。
nCH2===CH2＋nCH2===CH—CH3――→
点拨：加聚反应高聚物的写法
(1)含一个碳碳双键的单体聚合物的写法：断开双键，键分两端，添上括号，n 在
后面。
(2)含“C===C—C===C”的单体聚合物的写法：双变单，单变双，括住两头，n
在后面。
(3)含有一个碳碳双键的两个单体聚合物的写法：双键打开，彼此相连，括住两
头，n 在后面。
3．加聚产物单体的推断
(1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物，其合成单体必为一种
将链节两端两个半键断开向内闭合即可。
(2)凡链节主链上只有四个碳原子(无其他原子)且链节无双键的聚合物，其单体
必为两种，在链节两端及正中央画线断开，然后左右两个半键闭合即可。
如
的单体为CH2===CH2和CH3—CH===CH2。
(3)凡链节主链上只有碳原子且存在
键结构的高聚物，判断其合成单
体的规律是“见双键，四个碳，无双键，两个碳”划线断开，然后将半键闭合，将单
双键互换即可。
微专题7 烃燃烧的有关计算
烃完全燃烧的通式为CxHy＋O2――→xCO2＋H2O。
1．等物质的量(体积相同)的烃(CxHy)完全燃烧规律
(1)耗氧量多少取决于x＋的值，x＋越大，耗氧量越多。
(2)生成CO2的量的多少取决于x 的值，x 的值越大，生成CO2越多。
(3)生成水的量的多少取决于的值，的值越大，生成水的量越多。
2．等质量的不同烃完全燃烧时的耗氧规律
氢元素的质量分数越大，消耗O2越多，产生的H2O 越多；反之碳元素的质量分
数越大，消耗O2越少，产生的CO2则越多。等质量的烃完全燃烧时，消耗氧气的量
取决于CxHy中的值，此值越大，耗氧量越多。
3．最简式相同的烃燃烧时的规律
最简式相同的烃不论以何种比例混合，只要混合物总质量一定，完全燃烧后生
成的CO2和H2O 及耗氧量一定。
4．烃完全燃烧前后气体体积变化规律
CxHy＋O2――→xCO2＋H2O
1 x＋ x
(1)燃烧后温度高于100 ℃，即水为气态：
ΔV＝V 后－V 前＝－1
(2)燃烧后温度低于100 ℃，即水为液态：ΔV＝V 后－V 前＝x－＝－1－＜0，气体
体积一定减小。
【典例】 在105 ℃、101 kPa 时，取1 L 两种气态烃与9 L 氧气混合，充分燃烧
后恢复到原状态，所得气体体积仍是10 L。有下列组合的混合烃：①C2H4和C3H4
②CH4和C2H6
③CH4和C3H4 ④C2H2和C3H6，其中可能符合上述要求的是 ( )
A.①②
B．①③④
C．①③
D．②④
B [气态烃一般是指碳原子数小于等于4 的烃。先假设该气态烃的混合物的
平均分子式为CxHy。烃类燃烧的通式为CxHy＋O2――→xCO2＋H2O。当温度超过
100 ℃时，水为气体。根据题意，燃烧前后气体的体积不变，因此有1＋x＋＝x＋，解
得y＝4。所给的4 个组合中，碳原子数均小于4，符合气态烃的要求，因此只需要看
氢原子数能不能平均到4 即可。而要平均到4，肯定是一个比4 大，一个比4 小(或
者均等于4)。组合①中氢原子数均为4，符合要求；组合②中氢原子数平均值肯定
大于4，不符合要求；组合③中氢原子数均为4，符合要求；组合④中氢原子数一个
为2，一个为6，可以平均到4，符合要求。]
烃燃烧前后气体体积变化规律
(1)体积是否发生变化的题目要看清两点：一看温度，二看氢。
①温度在100 ℃以下，水是液态，反应后气体体积一定减小。
②温度在100 ℃以上，水是气态，再看氢，氢原子数大于4 时，气体体积增大；
小于4 时，气体体积减小；等于4 时，气体体积不变。
(2)①若平均分子组成中，存在1＜N(C)＜2，则一定有CH4；若平均分子组成中，
存在2＜N(H)＜4，则一定有C2H2。
②若M 混＜26，则一定有CH4；若M 混＜28(烷烃、烯烃的混合物)，则一定有
CH4。
第三节 乙醇与乙酸
第1 课时 乙醇
一、乙醇的物理性质、组成与结构
1．乙醇的物理性质
乙醇俗称酒精，无色、有特殊香味的液体，密度比水的小，易挥发，与水以任意
比例互溶，是优良的有机溶剂。
2．乙醇的组成与结构
乙醇的分子式：C2H6O，结构式：
，
结构简式：CH3CH2OH 或C2H5OH。其中的—OH 原子团称为羟基。乙醇可以看
成是乙烷分子中的一个氢原子被—OH 取代后的产物。
二、烃的衍生物与官能团
1．烃的衍生物
烃分子中的氢原子被其他原子或原子团所取代而生成的一系列化合物。如一
氯甲烷、1，2二溴乙烷、乙醇、乙酸等。
2．官能团
(1)定义：决定有机化合物特性的原子或原子团。
(2)实例
物质
CH3Cl
CH3CH2OH
CH2===CH2
CH≡CH
所含官能团
—Cl
—OH
—C≡C—
官能团的名称
氯原子
羟基
碳碳双键
碳碳三键
点拨：烃分子失去1 个氢原子后的剩余部分叫烃基，如—CH3、—CH2CH3分别
称为甲基、乙基。
三、乙醇的化学性质及应用
1．乙醇与Na 反应——置换反应
化学方程式为2CH3CH2OH
＋
2Na
―
→
2CH
3CH2ONa
＋
H 2↑，与水和Na 反应相
比反应剧烈程度缓和的多。
2．氧化反应
(1)燃烧
①化学方程式：CH3CH2OH
＋
3O
2――→
2CO
2＋
3H
2O。
②现象：产生淡蓝色火焰，放出大量的热。
(2)催化氧化——催化剂可以是Cu
或
Ag
。
①化学方程式：2CH3CH2OH
＋
O 2――→
2CH
3CHO
＋
2H
2O。
②乙醛的结构简式为CH3CHO，官能团称为醛基，可以写为
或—CHO。
乙醛在适当条件下可被O2氧化为乙酸，化学方程式为
2CH3CHO
＋
O 2――→
2CH
3COOH。
(3)与强氧化剂反应
反应原理：CH3CH2OH――――――――→CH3COOH。
3．乙醇的用途
(1)用作酒精灯、火锅、内燃机等的燃料。
(2)用作生产医药、香料、化妆品、涂料等的化工原料。
(3)医疗上常用体积分数为75%的乙醇溶液作消毒剂。
点拨：(1)酒类产品标签中酒精度是指乙醇的体积分数。白酒一般在25%～
68%，啤酒一般在3%～5%。
(2)乙醇进入人体后，会在肝中通过酶的催化作用被氧化为乙醛和乙酸，最终被
氧化为CO2和H2O。
乙醇的主要性质探究
1．乙醇与Na 反应实验探究
根据上述装置图，思考探究
(1)上述实验的现象：
①钠开始沉于试管底部，最终慢慢消失，产生无色可燃性气体；
②烧杯内壁有水珠产生；
③向烧杯中加入澄清石灰水不变浑浊。
(2)上述实验发生反应的方程式为2C2H5OH
＋
2Na
―
→
2CH
3CH2O Na
＋
H 2↑。
(3)乙醇与Na 反应和水与Na 反应的剧烈程度有什么差异？得出什么结论？
[答案] 乙醇与Na 反应比水与Na 反应平缓。乙醇羟基中的氢原子比水中氢原
子的活泼性差。
2．乙醇的催化氧化实验探究
实验步骤：
向一支试管中加入3～5 mL 乙醇，取一根10～15 cm 长的铜丝，下端绕成螺旋
状，在酒精灯上灼烧至红热，插入乙醇中，反复几次，观察反应的现象，小心地闻试
管中液体产生的气味(如图)。
(1)实验现象：
①灼烧至红热的铜丝表面变黑，趁热将铜丝插入乙醇中，铜丝立即又变成红色；
②能闻到一股不同于乙醇的强烈的刺激性气味。
(2)实验结论：
①铜在反应中起催化剂的作用，
②乙醇被氧化成乙醛，
③乙醇催化氧化的化学方程式为2CH3CH2OH
＋
O 2――→
2CH
3CHO
＋
2H
2O。
第2 课时 乙酸 官能团与有机化合物的分类
一、乙酸的物理性质与组成、结构
食醋中含有3%
～
5%
的乙酸，故乙酸又称为醋酸。
1．物理性质
颜色
气味
状态(通常)
熔点
沸点
溶解性
无色
强烈刺激性气味
液态
16.6 ℃
108 ℃
易溶于水和乙醇
2.组成与结构
纯净乙酸又叫冰醋酸，冬天如何从盛有冰醋酸的试剂瓶中取出乙酸？
提示：用温水浴浸泡后，待冰醋酸熔化后再用倾倒法取出少量醋酸即可。
二、乙酸的化学性质
乙酸的化学性质主要由分子中的羧基决定。
1．乙酸的酸性
(1)乙酸是一种重要的有机酸，具有酸性，比H2CO3的酸性强。
(2)写出下列化学方程式
①与活泼金属Mg 反应：2CH3COOH
＋
Mg
―
→
(CH
3COO
) 2Mg
＋
H 2↑。
②与金属氧化物CuO 反应：2CH3COOH
＋
CuO
―
→
(CH
3COO
) 2Cu
＋
H 2O。
③与碱NaOH 中和反应：CH3COOH
＋
NaOH
―
→
CH
3COONa
＋
H 2O。
④与盐NaHCO3反应：CH3COOH
＋
NaHCO
3―
→
CH
3COON
a ＋
CO
2↑
＋
H 2O。
用食醋浸泡有少量水垢(主要成分是CaCO3)的暖瓶或水壶，可以清除
其中的水垢。这是利用了醋酸的什么性质？通过这个事实你能比较出醋酸与碳酸
的酸性强弱吗？写出有关的离子方程式。
提示：利用食醋清除水垢是利用了醋酸的酸性，它之所以能清除水垢是因为
CH3COOH 能与CaCO3 发生反应：2CH3COOH＋CaCO3―→2CH3COO－＋Ca2＋＋
H2O＋CO2↑；该反应的发生可以说明CH3COOH 的酸性比H2CO3的酸性强。
2．酯化反应
(1)乙酸与乙醇反应的化学方程式为CH3COOH
＋
CH
3CH2OH
CH
3COOC2H5＋
H2O，酸与醇反应生成酯和水的反应叫酯化反应，属于可逆反应，又属于取代反应。
(2)为了提高酯化反应的速率，一般需加热，并加入浓硫酸作催化剂。
3．酯类
(1)酯类的一般通式可写为
，官能团为酯基(
，或写作
—COOR)。
(2)低级酯具有一定的挥发性，有芳香气味，可用作饮料、糖果、化妆品中的香
料和有机溶剂。
烹制鱼时，添加一些醋和酒，能够使鱼肉更加美味，利用所学化学知
识解释其原理是什么？
提示：醋中的乙酸和酒中的乙醇会发生酯化反应生成乙酸乙酯：CH3COOH＋
C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O。乙酸乙酯是无色透明液体，具有芳香气味。在一定程
度上可以起到提香的作用。
三、官能团与有机化合物的分类
类别
官能团
代表物及简式
烷烃
－
甲烷CH4
烯烃
碳碳双键
乙烯CH2==
=CH
2
炔烃
—
C ≡
C —
碳碳三键
乙炔HC≡CH
芳香烃
－
苯
卤代烃
碳卤键
(X 表示卤素原子)
溴乙烷CH3CH2Br
醇
—OH 羟基
乙醇CH3CH2OH
醛
醛基
乙醛
羧酸
羧基
乙酸
酯
酯基
乙酸乙酯
点拨：常见有机物的衍变关系
常见物质中羟基(—OH)的活泼性比较
给四种物质编号，进行下列实验：
1．根据实验中现象，A、B、C、D 中—OH 的活泼性顺序如何？
提示：A＞D＞B＞C。
2．能否用NaHCO3溶液鉴别乙酸和乙醇？为什么？
提示：可以。乙酸比碳酸酸性强，可以与NaHCO3反应生成CO2气体，而乙醇中
的羟基氢原子活泼性比碳酸中的羟基氢原子弱，不能与NaHCO3反应。
3．用Na 可以除去乙醇中的水吗？为什么？
提示：不可以，Na 与乙醇也可反应。
常见物质中—OH 的活泼性比较
乙醇(—OH)
水
碳酸
乙酸(—COOH)
电离程度
不电离
微弱电离
部分电离
部分电离
酸碱性
中性
中性
弱酸性
弱酸性
与Na
反应
反应
反应
反应
与NaOH
不反应
不反应
反应
反应
与NaHCO3
不反应
不反应
不反应
反应
羟基中氢原
子的活泼性
――――→
酯化反应的原理及实验探究
乙酸与乙醇的酯化反应实验探究
在一支试管中加入3 mL 无水乙醇，然后边振荡试管边慢慢加入2 mL 浓硫酸
和2 mL 冰醋酸，按如图装置进行实验(产生的蒸气经导管通到饱和Na2CO3溶液的
液面上)，观察右边试管中的现象并闻气味。
请思考回答：
1．在酯化反应实验中为什么加热温度不能过高？如何对实验进行改进？(乙酸
乙酯的沸点为77 ℃)
提示：尽量减少乙醇和乙酸的挥发，提高乙酸和乙醇的转化率。对实验的改进
方法是水浴加热。
2．装置中长导管的作用是什么？
提示：长导管起到导气、冷凝的作用。
3．浓硫酸在酯化反应中除了起催化剂作用外，还可能有什么作用？
提示：吸水剂作用。
4．在吸收乙酸乙酯的装置中，导管口不插入饱和Na2CO3溶液的原因是什么？
提示：以免产生倒吸。
5．从导管导出的蒸气中有什么物质？
提示：乙酸乙酯、乙酸与乙醇。
6．用含18O 的乙醇与乙酸发生酯化反应，18O 存在哪些产物中？
提示：乙酸乙酯。
1．酯化反应的机理
通常用同位素示踪原子法来证明：如用含18O 的乙醇与乙酸反应，可以发现，
生成物乙酸乙酯中含有18O。
可见，发生酯化反应时，有机酸断C—O 键，醇分子断O—H 键，即“酸去羟基
醇去氢”。
2．实验中的注意事项
(1)试剂的加入顺序
先加入乙醇，然后沿器壁慢慢加入浓硫酸，冷却后再加入CH3COOH。
(2)导管末端不能插入饱和Na2CO3 溶液中，防止挥发出来的CH3COOH、
CH3CH2OH 溶于水，造成溶液倒吸。
(3)浓硫酸的作用
①催化剂——加快反应速率。
②吸水剂——提高CH3COOH、CH3CH2OH 的转化率。
(4)饱和Na2CO3溶液的作用
①降低乙酸乙酯的溶解度，便于分层，得到酯。
②与挥发出来的乙酸反应。
③溶解挥发出来的乙醇。
(5)酯的分离
采用分液法分离试管中的液体混合物，所得上层液体即为乙酸乙酯。
常见官能团及其代表物的主要反应
官能团
代表物
典型化学反应
碳碳双键或三键
乙烯
(1)加成反应：使溴的CCl4溶液褪色
(
或
—
C≡C—)
或乙炔
(2)氧化反应：使酸性KMnO4溶液褪色
羟基
(—OH)
乙醇
(1)与活泼金属(Na)反应
(2)催化氧化：在铜或银催化下被氧化成乙
醛
羧基
(—COOH)
乙酸
(1)酸的通性
(2)酯化反应：在浓硫酸催化下与醇反应生
成酯和水
酯基
(—COO—R)
乙酸
乙酯
水解反应：酸性或碱性条件
醛基
(—CHO)
乙醛
氧化反应：
与新制Cu(OH)2 悬浊液加热产生砖红色沉
淀或与银氨溶液反应生成银镜
说明：当有机物中有多种官能团时，该有机物可表现多官能团的主要性质。
第四节 基本营养物质
第1 课时 糖类
一、糖类的组成与分类
营养物质主要包括糖类、蛋白质、油脂、维生素、无机盐和水，前三者为人体必
需的基本营养物质。
1．糖类的组成
糖类是由C 、
H 、
O 三种元素组成的一类有机化合物，其组成大多可以用通式
Cn(H2O)m表示，也被称为碳水化合物。
微点拨：糖类不一定均符合通式Cn(H2O)m，如鼠李糖的分子式为C6H12O5，但符
合Cn(H2O)m的有机物不一定是糖，如乙酸分子式可写为C2(H2O)2。
2．糖类的分类
类别
代表物
分子式
相互关系
单糖
葡萄糖、果糖
C6H12O6
同分异构体
二糖
蔗糖、麦芽糖、乳糖
C12H22O11
同分异构体
多糖
淀粉、纤维素
(C6H10O5)n
不属于同分异构体
点拨：单糖不能水解，二糖水解生成两分子单糖，多糖水解生成多分子单糖。
二、葡萄糖
葡萄糖是最重要的单糖，是构成多种二糖和多糖的基本单元。
1．组成与结构
葡萄糖是一种有甜味的无色晶体，能溶于水，其分子式为C6H12O6，结构简式：
CH2OH
(CHOH)
4CHO。在葡萄糖分子中含有两个决定葡萄糖化学性质的原子团，它
们分别是—
OH(
羟基
) 和
(—CHO 醛基)。
2．主要性质及应用
(1)葡萄糖与新制的Cu(OH)2反应，生成砖红色的Cu2O 沉淀。此性质常用于血
液和尿液中葡萄糖的含量测定。
(2)葡萄糖与银氨溶液反应生成银，在试管内壁形成光亮的银镜。常用于葡萄糖
的检验和工业上的制镜。
微点拨：葡萄糖与新制Cu(OH)2、银氨溶液反应时均在碱性条件下加热进行，
同时后者应水浴加热。
三、蔗糖、淀粉和纤维素
1．淀粉的特征反应：将碘溶液滴到一片馒头或土豆上，观察实验现象。
实验现象：变蓝。实验结论：淀粉遇碘变蓝。
2．蔗糖、淀粉和纤维素的水解反应
(1)蔗糖的水解方程式为
。
(2)淀粉或纤维素的水解反应
实验现象：最终有砖红色沉淀生成；
解释：淀粉水解生成的葡萄糖与新制的
Cu(OH)
2共热生成砖红色
沉淀
；
淀粉(或纤维素)的水解方程式为
。
(3)在人体内缓慢氧化，提供人体活动所需能量，写出葡萄糖在人体内氧化的化
学方程式：
C6H12O6＋
6O
2――→
6CO
2＋
6H
2O。
(4)葡萄糖酿酒的反应为
。
点拨：淀粉在人体内的变化
葡萄糖的结构与性质探究
1．葡萄糖与新制Cu(OH)2悬浊液的反应
(1)实验过程
(2)实验现象：在酒精灯上加热一段时间后试管内出现砖红色沉淀。
(3)实验分析及结论
出现的砖红色沉淀为氧化亚铜
(Cu
2O ) ，说明在加热条件下，葡萄糖可以把新制
的氢氧化铜还原为Cu2O。
2．葡萄糖与银氨溶液的反应——银镜反应
(1)实验过程
银氨溶液的制备：
在洁净的试管中加入1 mL 2%的AgNO3溶液，然后边振荡试管边逐滴滴入2%
的稀氨水，至最初产生的沉淀恰好溶解为止，制得银氨溶液。
(2)实验现象：在试管内壁上附着一层光亮的银镜。
(3)实验结论
银氨溶液与葡萄糖反应生成了银。
1．分子结构特点
2．葡萄糖的化学性质
官能团决定物质的主要化学性质，因此葡萄糖兼有醛基和羟基的性质。
3．两个反应应注意的问题
(1)银镜反应
①试管洁净；②银氨溶液应现用现配；③采用水浴加热；④不能振荡试管。
(2)葡萄糖与新制Cu(OH)2反应
①Cu(OH)2悬浊液要现用现配；②配制时NaOH 要过量，将少量CuSO4滴到过
量的NaOH 溶液中，若CuSO4过多易形成黑色的CuO 沉淀；③要用酒精灯加热至
沸腾。
糖类的水解
要检验淀粉的水解程度，提供了以下实验操作过程：①取少量淀粉加水制成溶
液、②加热、③加入碱液，中和并呈碱性、④加入银氨溶液、⑤加入几滴稀硫酸、⑥
再加热(水浴)、⑦加入几滴碘水。
甲、乙、丙三位同学分别做了以下三个实验，指出他们的实验目的或现象：
(1)甲：①→⑤→②→③→④→⑥，现象：无银镜产生。甲同学的实验结论是
________________________________________________________________
________________________________________________________________，
依据是_________________________________________________________。
(2)乙：①→⑤→②→③→④→⑥，现象：有银镜产生；
①→⑤→②→⑦，现象：溶液变蓝。
乙同学的实验结论是___________________________________，
依据是_______________________________________________。
(3)丙：①→⑤→②→⑦，现象：________________。丙同学的实验结论是证明
淀粉已完全水解。
[答案] (1)淀粉还没有开始水解 无葡萄糖生成
(2)淀粉部分水解 淀粉和葡萄糖均存在
(3)溶液不变蓝
1．糖类水解
(1)水解规律
(2)水解条件
蔗糖、淀粉的水解均用稀硫酸作催化剂，并且水浴加热。
2．检验淀粉水解及水解程度的实验步骤
实验现象及结论：
情况
现象A
现象B
结论
①
溶液呈蓝色
未产生银镜
未水解
②
溶液呈蓝色
出现银镜
部分水解
③
溶液不呈蓝色
出现银镜
完全水解
微点拨：(1)检验葡萄糖生成时要注意水解液加碱呈碱性。
(2)检验淀粉是否存在时，注意水解液不用加碱呈碱性，否则I2与碱反应。
第2 课时 蛋白质 油脂
一、蛋白质——构成细胞的基本物质
1．组成元素：蛋白质是一类非常复杂的天然有机高分子，由碳、氢、氧、氮、硫
等元素组成。
2．化学性质
(1)蛋白质的水解反应
蛋白质―――――→多肽―――――→氨基酸。
点拨：(1)蛋白质有的溶于水，如鸡蛋清；有的难溶于水，如丝、毛等。
(2)蛋白质水解的最终产物是氨基酸，如甘氨酸
与苯丙氨酸
，分子中含有的官能团有氨基(—NH2)和羧基(—
COOH)。
(2)蛋白质的变性
①按下列实验操作完成实验：
②实验现象：加入醋酸铅溶液，试管内蛋白质产生沉淀；加入蒸馏水后沉淀不
溶解。
③结论：在某些物理因素或化学因素的影响下，蛋白质的理化性质和生理功能
发生改变的现象，称为蛋白质的变性。能使蛋白质变性的因素有：
物理因素：加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波等；
化学因素：强酸、强碱、重金属的盐类、三氯乙酸、乙醇、丙酮、甲醛等。
④蛋白质的变性是一个不可逆过程，变性后的蛋白质在水中不溶解，同时也会
失去原有的生理活性。利用蛋白质的变性，可用于杀菌消毒，而疫苗等生物制剂的
保存则要防止变性。
(3)蛋白质的特征反应——检验蛋白质
①颜色反应：向盛有鸡蛋清溶液的试管中滴加3～5 滴浓硝酸，在酒精灯上微
热，观察到的现象是溶液遇浓硝酸变黄色。实验结论：浓硝酸可使某些蛋白质显黄
色，常用此反应来鉴别蛋白质。
②蘸取少量鸡蛋清或取一根头发，放在酒精灯火焰上灼烧，可闻到烧焦羽毛的
特殊气味。常用此反应区分毛料纤维与合成纤维。
3．蛋白质的用途
蛋白质是人类必需的营养物质，绝大多数酶是蛋白质，是生物体内重要的催化
剂。蛋白质在医药、食品、纺织等领域中有重要的应用价值。
二、油脂
1．油脂的分类：室温下，液态油脂称为油，固态油脂称为脂肪。
2．油脂的分子结构
(1)油脂是由高级脂肪酸与甘油(丙三醇)通过酯化反应生成的酯，其结构如图所
示：
结构简式里，R、R′、R″为同一种烃基的油脂称为简单甘油酯；R、R′、R″为不同
种烃基的油脂称为混合甘油酯。天然油脂大都是混合甘油酯。
(2)组成油脂的高级脂肪酸种类较多，常见的有：
①饱和脂肪酸：如硬脂酸，结构简式为C17H35COOH；软脂酸，结构简式为
C15H31COOH。
②不饱和脂肪酸：如油酸，结构简式为C17H33COOH；亚油酸，结构简式为
C17H31COOH。
(3)脂肪酸的饱和程度对油脂熔点的影响
植物油含较多不饱和脂肪酸的甘油酯，常温下一般呈液态；动物油含较多饱和
脂肪酸的甘油酯，常温下一般呈固态。
3．油脂的性质
(1)物理性质：油脂的密度比水的小，黏度比较大，油脂难溶于水，易溶于有机
溶剂。油熔点较低，脂肪熔点较高。
(2)化学性质
①油脂的水解反应
a．油脂＋水――→高级脂肪酸＋甘油；
b．油脂＋氢氧化钠――→高级脂肪酸钠＋甘油。
②油脂的氢化反应
植物油分子中存在
，能与氢气发生加成反应，将液态油脂转化为半固
态油脂。
点拨：油脂在碱性条件下水解生成高级脂肪酸盐和甘油的反应称为皂化反应，
利用皂化反应进行肥皂生产。
4．油脂在人体内的转化
油脂在人体小肠中通过酶的催化可以发生水解反应，生成高级脂肪酸和甘油，
然后再分别进行氧化分解，释放能量。同时油脂能促进脂溶性维生素的吸收。
蛋白质的主要性质及应用
1．以
为例，说明氨基酸有哪几种官能团？表现哪些性质？
提示：氨基酸有氨基(—NH2)和羧基(—COOH)，表现碱性和酸性。同时氨基酸
分子间可聚合为多肽，进而生成蛋白质。
2．为什么生物实验室用甲醛溶液(福尔马林)保存动物标本？
提示：甲醛溶液能使动物标本蛋白质及细菌病毒蛋白质变性而失去生理活性。
3．钡盐也属于重金属盐，医院在做胃透视时要服用“钡餐”BaSO4为何不会
中毒？能否改服BaCO3?
提示：BaSO4是一种不溶性的重金属盐且不与胃酸反应，BaCO3在胃酸的作用
下会溶解，重金属离子Ba2＋会使人体蛋白质变性而中毒，所以不能服用BaCO3。
4．农业上可用CuSO4、生石灰和水制成的波尔多液防止病虫害，其原理是什么
提示：波尔多液呈碱性且含有重金属Cu2＋，可使害虫中蛋白质变性而死亡。
5．蛋白质在酶的作用下能发生水解反应，其水解的最终产物是什么？反应中
酶的作用是什么？
提示：氨基酸。催化剂。
1．氨基酸的酸、碱性及缩合反应(以
为例)
2．鉴别蛋白质的两种方法
方法一：利用颜色反应
鉴别蛋白质可利用蛋白质的颜色反应，即某些含苯环的蛋白质遇到浓硝酸变
黄。
方法二：灼烧
蛋白质灼烧时产生特殊的气味，即烧焦羽毛的气味。
3．蛋白质盐析与变性的比较
盐析
变性
概念
蛋白质在某些盐的浓溶液中
因溶解度降低而析出
蛋白质在加热、酸、碱等条件下性质发生
改变而聚沉
特征
可逆
不可逆
实质
溶解度降低，物理变化
结构、性质改变，化学变化
条件
碱金属、镁、铝等轻金属盐的
浓溶液及铵盐溶液
加热、强酸、强碱、重金属盐类、紫外线、
X 射线、甲醛、酒精、苯甲酸等
用途
提纯蛋白质
杀菌消毒
油脂的组成、结构与性质
1．油脂的组成与结构
油脂是只含C、H、O 三种元素的高级脂肪酸甘油酯
，其中R、R′、R″可以相同也可以不相同。
2．油脂的化学性质
(2)水解反应
①酸性或酶的作用下水解
油脂在人体中(在酶的作用下)水解，生成高级脂肪酸和甘油，被肠壁吸收，作为
人体的营养物质。
②碱性水解(皂化反应)
油脂在碱性(NaOH)条件下的水解反应中生成的高级脂肪酸的钠盐是肥皂的主
要成分。所以将油脂在碱性条件下的水解反应称为皂化反应。
注意：酸或碱均可催化酯的水解反应，但碱能使水解反应趋于完全。
3．油脂和矿物油的比较
物质
油脂
矿物油
脂肪
油
组成
多种高级脂肪酸的甘油酯
多种烃(石油及其分馏产品)
含饱和烃基
含不饱和烃基
性质
固态或半固态
液态
具有烃的性质，不能水解
能水解并部分兼有烯烃的性质
鉴别
加含酚酞的NaOH 溶液，加热，红
色变浅
加含酚酞的NaOH 溶液，加热，无变
化
微专题8 常见有机反应类型的判断
有机反应类型与结构的关系
反应类型
官能团种类、试剂、反应条件
实质或结果
加成反应
—C≡C—、
～X2(X＝Cl、Br，下同)、
H2、HBr、H2O，后三种需要有催化剂等条件
碳碳三键、碳碳双键
消失
取代反应
饱和烃：X2(光照)；苯环上的氢原子：X2(催化
剂)、浓硝酸(浓硫酸)
—X、—NO2 取代碳
原子上的氢原子
水解型
酯、油脂＋H2O(酸作催化剂)
生成酸和相应醇
酯、油脂＋NaOH(碱溶液作催化
剂)
生成酸的钠盐和相应
醇
酯化型
R—OH＋R′—COOH(浓硫酸、
加热)
生成相应的酯和水
氧化反应
催化氧化
C2H5OH＋O2(催化剂)
生成乙醛和水
KMnO4
氧化型
CH2===CH2，C2H5OH
CH2===CH2被氧化生
成CO2，C2H5OH 被氧
化生成乙酸
加聚反应
含
或—C≡C—的有机物
有机高分子
微点拨：能发生水解反应的有机物有酯类(含油脂)、二糖和多糖、蛋白质与多肽
等。
【典例】 某有机物的结构简式如图所示，则此有机物可发生反应的类型有(
)
①取代反应 ②加成反应 ③消去反应 ④酯化反应 ⑤水解反应 ⑥氧化
反应 ⑦中和反应
A．①②③④⑤⑥⑦
B．②③④⑤⑥
C．②③④⑤⑥⑦
D．①②③⑤⑥
A [该有机物中含有碳碳双键、酯基、醇羟基和羧基等官能团。碳碳双键和苯
环可发生加成反应；酯基可发生水解反应；醇羟基可发生酯化反应(取代反应)、消去
反应和氧化反应等；羧基可发生中和反应。]
实验活动8 搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点
一、实验目的
1．加深对有机化合物分子结构的认识。
2．初步了解使用模型研究物质结构的方法。
二、实验用品
分子结构模型(或橡皮泥、黏土、泡沫塑料、牙签等代用品)。
三、实验步骤
1．填写下表，并搭建甲烷分子的球棍模型。
甲烷
分子式
结构式
CH4
结构特点
碳原子与4 个氢原子形成4 个C—H 键，4 个C—H 键的长度和强度完全相同，夹
角也相同均为109°28′，甲烷分子为正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，
4 个氢原子分别位于正四面体的4 个顶点
甲烷分子的球棍模型：
2．填写下表，并搭建乙烷、乙烯和乙炔分子的球棍模型，比较三者的立体结构。
乙烷
乙烯
乙炔
分子式
结构式
分子式
结构式
分子式
结构式
C2H6
C2H4
C2H2
H —
C ≡
C —
H
结构特点
结构特点
结构特点
6 个C—H 键长度和强度完
全相同，碳原子之间通过
单键相连，分子由两个四
面体构成，2 个碳原子和6
个氢原子不在同一个平面
上
碳原子之间通过碳碳双键
相连，不能旋转，4 个C—
H 键长度和强度完全相
同，夹角为120°，2 个碳原
子和4 个氢原子在同一个
平面上
碳原子之间通过碳碳三
键相连，2 个C—H 键长
度和强度完全相同，夹
角为180°，2 个碳原子和
2 个氢原子在同一条直
线上
乙烷、乙烯和乙炔分子的球棍模型分别为
四、问题和讨论
1．通过以上有机物分子球棍模型的搭建，归纳碳原子的成键特征和各类烃分
子中的化学键类型。
提示：每个碳原子形成4 个共价键；烷烃中含有碳碳单键及碳氢键，烯烃中含
有碳碳双键及碳氢键，可能有碳碳单键，炔烃中含有碳碳三键及碳氢键，可能有碳
碳单键。
2．根据二氯甲烷的结构式推测其是否有同分异构体，并通过搭建球棍模型进
行验证，体会结构式与分子立体结构之间的关系。
提示：二氯甲烷可看作是甲烷中的2 个氢原子被2 个氯原子所代替的产物，与
甲烷的结构相似，故其不存在同分异构体。
3．分子中含有4 个碳原子的烃可能有哪些结构？尝试用球棍模型进行探究。
提示：分子中含有4 个碳原子的烃可能有CH3CH2CH2CH3、
[巩固练习]
依据如图所示A～E 的分子示意图填空。
A B C D E
(1)B 的名称是________。
(2)D 的分子式为________。
(3)最简单的饱和烃是________(填标号，下同)。
(4)属于同一物质的是________。
(5)上述分子中属于C 的同系物的是________。
[解析] (1)由B 的球棍模型可知，B 为乙烯。
(2)D 的分子式为C6H6。
(3)最简单的饱和烃是A(CH4)。
(4)C 为丙烷的结构简式，E 为丙烷的球棍模型，故C、E 为同一种物质。
(5)上述分子与C(CH3CH2CH3)结构相似，且分子组成上相差一个或若干个CH2
原子团的有机物为A(CH4)。
[答案] (1)乙烯 (2)C6H6 (3)A (4)C、E (5)A
实验活动9 乙醇、乙酸的主要性质
一、实验目的
1．通过实验加深对乙醇、乙酸主要性质的认识。
2．初步了解有机化合物的制备方法。
3．提高实验设计能力，体会实验设计在科学探究中的应用。
二、实验用品
试管、试管夹、烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃导管、乳胶管、橡胶塞、铁架台、试管
架、酒精灯、火柴、碎瓷片。
乙醇、乙酸、饱和Na2CO3溶液、浓硫酸、澄清石灰水、铜丝、紫色石蕊溶液、锌
片、氧化铜、酚酞、NaOH 溶液。
三、实验步骤
1．乙醇的性质
(1)向试管中加入少量乙醇，可观察到乙醇为无色透明的液体，有特殊的香味。
(2)点燃酒精灯，然后用冷而干燥的烧杯罩在上面，发现烧杯内壁有水珠生成，
说明有H2O 生成，迅速倒转烧杯，加入澄清石灰水，澄清的石灰水变浑浊，说明有
CO2生成。
(3)在试管中加入少量乙醇，把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯外焰上加热，
使铜丝表面生成一薄层黑色的CuO，立即将其插入盛有乙醇的试管中，这样反复操
作几次。闻到试管中的液体有刺激性气味，铜丝插入乙醇后由黑色变成红色。
2．乙酸的性质
(1)向试管中加入少量乙酸，可观察到乙酸为无色透明的液体，有强烈的刺激性
气味。
(2)可设计以下实验证明乙酸的酸性
实验内容
实验现象
实验结论
①向乙酸中滴加紫
色石蕊溶液
变红
乙酸电离产生了H＋
②将锌片投入乙酸
中
产生气泡
2CH3COOH ＋Zn―→(CH3COO
) 2Zn
＋
H2↑
③向乙酸中加入氧
化铜
黑色固体溶解，
生成蓝绿色溶液
CuO＋2CH3COOH―→(CH3COO
) 2Cu
＋
H2O
④向滴有酚酞的
NaOH 溶液中加入
溶液红色逐渐变
浅
CH3COOH ＋NaOH―→CH3COONa
＋
H2O
乙酸
⑤向乙酸中加入
Na2CO3溶液
产生气泡
2CH3COOH＋Na2CO3―→2CH3COONa
＋
CO
2↑
＋
H 2O
(说明乙酸的酸性强于碳酸的酸性)
(3)在一支试管中加入2 mL 乙醇，然后边振荡试管边慢慢加入0.5 mL 浓硫酸
和2 mL 乙酸，再加入几片碎瓷片。在另一支试管中加入3 mL 饱和Na2CO3溶液，按
图所示把装置连接好。用小火加热试管里的混合物，产生的蒸气经导管通到饱和
Na2CO3溶液的上方约0.5 cm 处，观察到该试管中慢慢收集到无色透明油状液体。
取下盛有饱和Na2CO3溶液的试管，并停止加热。振荡盛有饱和Na2CO3溶液的试管，
静置，待溶液分层后，观察上层的油状液体，闻到液体有香味。
四、问题和讨论
1．在乙醇氧化生成乙醛的实验中，加热铜丝及将它插入乙醇里的操作为什么
要反复进行几次？
提示：该反应的实质是氧化铜与乙醇反应生成乙醛，故重复多次进行催化效果
更好，产生的乙醛更多，现象更明显。
2．在制取乙酸乙酯的实验中，浓硫酸和饱和Na2CO3溶液各起什么作用？在实
验过程中，盛有饱和Na2CO3溶液的试管内发生了哪些变化？请解释相关现象。
提示：浓硫酸的作用是作催化剂与吸水剂；饱和碳酸钠溶液的作用是中和乙酸、
吸收乙醇、降低乙酸乙酯的溶解度。饱和碳酸钠溶液的液面上有无色透明的油状液
体产生，并可闻到香味。乙酸和乙醇在浓硫酸的催化下可生成乙酸乙酯，其在常温
下为无色油状液体，有香味，不溶于饱和碳酸钠溶液。
3．写出下列反应的化学方程式。
(1)乙醇的催化氧化
(2)乙酸与乙醇的酯化反应
提示：(1)2CH3CH2OH＋O2――→2CH3CHO＋2H2O
(2)CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O
[巩固练习]
1．某课外兴趣小组欲在实验室里制备少量乙酸乙酯，该小组的同学设计了以
下四个制取乙酸乙酯的装置，其中正确的是( )
A [B、D 项中的玻璃导管插到试管b 液面以下，会引起倒吸，错误；C 项试管
b 中的试剂NaOH 溶液会与生成的乙酸乙酯反应，错误。]
2．利用下列装置进行乙醇的催化氧化实验，并检验其产物，其中C 装置的试管
中盛有无水乙醇。(固定和夹持装置已略去)
A B C E
(1)装置A 圆底烧瓶内的固体物质是________，B 中的试剂是________，C 的作
用是_______________________________。
(2)本实验中需要加热的装置有________(填字母)。
(3)写出D 处发生反应的有机化学方程式：____________________________
________________________________________________________________。
(4)检验E 中的生成物需要的试剂为_______________________。
[解析] (1)A 中H2O2 在MnO2 催化作用下生成水和氧气，化学方程式为
2H2O2=====2H2O＋O2↑；B 的作用是吸收氧气中的水蒸气，可用浓硫酸作吸水剂；
C 的作用是加热乙醇得到乙醇蒸气进入D。
(2)在本实验中，C 需加热产生乙醇蒸气，D 需加热，使乙醇蒸气与O2在Cu 催
化下发生氧化反应产生乙醛，故需要加热的装置有CD。
(3)D 中乙醇被催化氧化生成乙醛，反应的化学方程式为2CH3CH2OH＋
O2――→2CH3CHO＋2H2O。
(4)乙醇被氧化为乙醛，乙醛分子中含有醛基，具有还原性，能被银氨溶液或新
制氢氧化铜悬浊液氧化，分别产生银镜或砖红色沉淀。
[答案] (1)MnO2 浓硫酸 预热反应混合气体(或提供乙醇蒸气)
(2)CD (3)2CH3CH2OH＋O2――→2CH3CHO＋2H2O
(4)银氨溶液(或新制氢氧化铜悬浊液)
第八章 化学与可持续发展
第一节 自然资源的开发利用
第1 课时 金属矿物与海水资源的开发利用
一、金属矿物的开发利用
1．金属元素在自然界中存在的形态
(1)极少数的不活泼金属(金、铂等)以游离态的形式存在。
(2)绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。
(3)在地壳中，含量最高的金属元素是铝，其次是铁。
2．金属冶炼原理与实质
(1)原理：金属从化合物中还原出来。
(2)实质：化合物中金属得到电子被还原生成金属单质。
3．金属冶炼方法
(1)加热分解法(写出化学方程式)
①制Hg：2HgO
=====
2Hg
＋
O 2↑。
②制Ag：2Ag2O =====
4Ag
＋
O 2↑。
(2)电解法(写出化学方程式)
①制Mg：MgCl2( 熔融
) =====
Mg
＋
Cl
2↑。
②制Al：2Al2O3( 熔融
) =====
4Al
＋
3O
2↑。
③制Na：2NaCl(
熔融
) =====
2Na
＋
Cl
2↑。
(3)热还原法：高温加热条件下用还原剂把金属还原出来
①常用还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气、铝等。
②高炉炼铁：CO 还原Fe2O3的化学方程式为3CO
＋
Fe
2O3=====
2Fe
＋
3CO
2。
③铝热反应：Al 还原Fe2O3的化学方程式为2Al＋Fe2O3=====2Fe＋Al2O3。
点拨：工业上冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO 的原因是MgO 的熔点比MgCl2
的高，冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态不
导电。
4．合理开发和利用金属资源的主要途径
(1)提高金属矿物的利用率；
(2)开发环保高效的金属冶炼方法；
(3)防止金属
的腐蚀
；
(4)加强废旧金属的回收和再利用；
(5)使用其他材料代替金属材料。
二、海水资源的开发利用
1．海水水资源的利用
(1)海水水资源利用，主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。
(2)海水淡化：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去，都可以达到淡
化海水的目的。海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换
法
等。其中蒸馏
法的历史最久，技术和工艺也比较成熟，但成本较高。
2．海水的化学资源利用
(1)海水中的化学元素
海水中含量最多的为O 、
H 两种元素，还有Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、
F 等11 种元素。其他为微量元素，如Au。
(2)海水中化学资源的利用
(3)从海水中获取能源
①从海水中提取铀和重水，用于核能开发。
②开发潮汐能、波浪能等新型能源。
金属的冶炼原理与常用方法
1．人类使用金属的年代先后顺序与金属活动性有什么关系？青铜器和铁器时
代哪个时间早？
提示：金属越活泼，冶炼时所需条件要求越高，在人类历史上出现的相对晚一
些。金属越不活泼，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早，所以青铜器时代比铁
器时代早。
2．K、Ca 的冶炼方法是什么？为什么？
提示：电解法，K、Ca 的金属活动性很强，一般还原剂难还原。
3．当铁轨有缝隙时，维修工人常将铝粉与氧化铁的混合物点燃，让熔融的铁水
流入铁轨的裂缝，冷却后就将铁轨牢牢的黏结在一起。其中的原理是什么？写出化
学方程式。
提示：高温条件下，铝粉与Fe2O3发生置换反应，化学反应方程式为Fe2O3＋
2Al=====Al2O3＋2Fe。
1．金属的冶炼原理
金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质
的过程，即：Mn＋＋ne－===M。
2．金属冶炼方法与金属活动性的关系
金属活动性顺序
K、Ca、Na、
Mg、Al
Zn、Fe、Sn、Pb、
(H)、Cu
Hg、Ag
Pt、Au
金属原子失电子能力
强―→弱
金属离子得电子能力
弱―→强
主要冶炼方法
电解法
热还原法
热分解法
富集法
[拓展链接]
铝热反应简介
(1)概念：铝与某些难熔金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等)在高温条件下发
生的置换反应称为铝热反应。
(2)反应原理(以铝和氧化铁反应为例)：Fe2O3＋2Al=====2Fe＋Al2O3。
(3)铝热剂：铝粉和某些难熔金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、V2O5、MnO2等)的混
合物。
(4)反应特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈
熔融态且易与Al2O3(固态)分离。
(5)应用：在冶金工业上常用这一原理制取熔点较高的金属，如V、Cr、Mn 等；
也可用于焊接钢轨等。
海水资源的开发利用
1．海水提溴
海水提溴的常用方法是空气吹出法。
(1)主要流程
(2)主要反应
Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－(氧化)
Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4(富集)
Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－(提取)
2．海带中含有碘元素的检验及碘的提取
(1)海带中含有碘元素的检验
①关键反应的反应原理：2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O。
②实验步骤及证明方法：
(2)海带中提碘
①工艺流程：海带→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质。
②主要的化学反应原理：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。
3．海水提镁
(1)工艺流程
(2)主要的化学反应原理
CaCO3=====CaO＋CO2↑
CaO＋H2O===Ca(OH)2
Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋CaCl2
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑
第2 课时 煤、石油和天然气的综合利用
一、煤的组成及其综合利用
1．煤的组成
2．煤的综合利用
煤的干馏、气化和液化属于什么变化？
提示：化学变化。
二、天然气的组成和利用
三、石油的组成和综合利用
1．组成：石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。
2．综合利用
(1)分馏
①定义：利用石油中各组分沸点的不同进行分离的过程叫做石油的分馏。
②石油经分馏后可以获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油，但其产量
难以满足社会需求，而含碳原子多的重油却供大于求。
(2)催化裂化
①目的：将重油裂化为汽油等物质。
②例如：C16H34―――――→C8H18＋
C 8H16
(3)裂解
①目的：得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料。
②例如：C8H18―――――→C4H10＋
C 4H8
C4H10―――――→CH4＋
C 3H6
C4H10―――――→C2H6＋
C 2H4。
(4)催化重整：石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构调整，使链状烃转
化为环状烃。
点拨：石油的分馏为物理变化，石油的裂化、裂解、催化重整均为化学变化。
四、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料
1．三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维，这三大合成材料，是以煤、石油
和天然气为原料生产的。
2．随着合成材料的大量生产和使用，急剧增加的废弃物对人类社会造成巨大
的环境压力。
生活中的白色污染，主要指什么？
提示：废弃塑料制品。
煤、石油的综合利用原理
1．“三馏”比较
干馏
蒸馏
分馏
原理
隔绝空气加强热
使物质分解
根据液态混合物中各组分
沸点不同进行分离
与蒸馏原理相同
产物
产物为混合物
产物为单一组分的纯净物
产物为沸点不同的各组
分组成的混合物
反应
类型
化学变化
物理变化
物理变化
微点拨：减压可以降低物质的沸点，石油的减压蒸馏可以在较低温度下，使重
油、柴油等常压蒸馏产品继续分离，可得到燃料油、润滑油、石蜡等石油产品。
2．化学中“两裂”的比较
名称
定义
目的
裂化
在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高
的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃
提高轻质油的产量，特别
是提高汽油的产量
裂解
在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种
短链的气态烃和少量液态烃
获得短链不饱和烃
3.化学“六气”的主要成分
高炉煤气
水煤
气
天然
气
液化石油
气
焦炉气
裂解气
主要
成分
CO、CO2、
N2
H2、
CO
CH4
C3H8、
C4H10
H2、CH4、
C2H4、CO
C2H4、C3H6、
C4H8、CH4
第二节 化学品的合理使用
一、化肥、农药的合理施用
1．合理施用化肥
(1)考虑因素：除了要考虑土壤酸碱性、作物营养状况等因素，还必须根据化肥
本身的性质进行科学施用。
(2)应用实例：硝酸铵是一种高效氮肥，但受热或经撞击易发生爆炸，因此必须
作改性处理后才能施用。
(3)过量施用化肥的危害
①很多化肥易溶于水，过量施用不仅会造成浪费，部分化肥随着雨水流入河流
和湖泊，造成水体富营养化，产生水华等污染现象。
②不合理施用化肥还会影响土壤的酸碱性和土壤结构。
2．合理施用农药
(1)农药的发展：早期农药有除虫菊、烟草等植物和波尔多液、石灰硫黄合剂等
无机物。现在人们研制出了有机氯农药、有机磷农药、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯等
有机合成农药。
(2)农药的发展方向：高效、低毒和低残留。
(3)不合理施用农药的危害
农药对生态系统和自然环境影响是广泛而复杂的。
①农药可能会破坏害虫与天敌之间的生态平衡，一些害虫还会产生抗药性。
②蜜蜂等传粉昆虫对农药很敏感，大量用药如不注意就会引起这些昆虫的大
量死亡。
③农药施用方法、用量和时机不当，会造成土壤和作物的农药残留超标，以及
大气、地表水和地下水的污染。
二、合理用药
1．药物的分类：药物按来源分为天然药物与合成药物。
2．药物的作用机理
(1)有的药物是通过改变机体细胞周围的物理、化学环境而发挥药效，如抗酸药
(2)更多药物是通过药物分子与机体生物大分子的功能基团结合而发挥药效，
其分子结构与生物活性密切相关。
3．阿司匹林
(1)阿司匹林化学名称为乙酰水杨酸，具有解热镇痛作用。
(2)以水杨酸为原料制取阿司匹林的化学方程式为
(3)不良反应：长期大量服用阿司匹林会导致胃痛、头痛、眩晕、恶心等不适症
状。
4．合理用药
(1)在医生、药师指导下，遵循安全、有效、经济、适当等原则。
(2)滥用药物危害巨大。例如无处方长期服用安眠药或镇静剂；滥用抗生素；运
动员服用兴奋剂；等等。
(3)拒绝毒品。
有人说，西药是人工合成药，有毒，不能随便吃；中药是天然的，无毒，
多吃少吃都没关系。你认为对吗？
提示：不管是中药还是西药，合成的还是天然的，都有毒。俗话说“是药三分
毒”，总之，要对症下药，按量服用，不可滥用。
三、安全使用食品添加剂
1．食品添加剂的概念
食品添加剂是指为改善食品品质和色、香、味，以及防腐、保鲜和加工工艺的需
要而加入食品中的人工合成或天然物质。
2．食品添加剂的类别
(1)着色剂、增味剂
①着色剂包括天然色素(如红曲红、β胡萝卜素、姜黄等)和合成色素(如苋菜红、
柠檬黄、靛蓝等)。
②增味剂：增加食品的鲜味，如味精(化学名称为谷氨酸钠)。
(2)膨松剂、凝固剂
①膨松剂：使食品松软或酥脆(如NH4HCO3、NaHCO3)。
②凝固剂：改善食品的形态。如制作豆腐的盐卤。
(3)防腐剂、抗氧化剂
①防腐剂：防止食品腐败变质，杀灭微生物或者控制其滋生条件。如采用加入
食盐、干燥、加热、冷冻、抽真空等方法；常见的防腐剂有苯甲酸及其钠盐、山梨酸
及其钾盐等。
②抗氧化剂：防止食品在空气中被氧化而变质，如抗坏血酸(即维生素C)。
(4)营养强化剂
由于人们的年龄阶段(如婴幼儿时期、中老年时期等)、工作环境及地方性营养
状况等的特殊要求，需要在食品中加入营养强化剂，以补充必要的营养成分。如在
食盐中添加碘酸钾，在奶粉中添加维生素、碳酸钙、硫酸亚铁、硫酸锌等。
3．使用原则
在规定范围内合理使用食品添加剂，对人体健康不会产生不良影响，但是违反
规定，将一些不能作为食品添加剂的物质当作食品添加剂，或者超量使用食品添加
剂，都会损害人体健康。
微点拨：亚硝酸钠是一种防腐剂和护色剂，可用于一些肉制品如腊肉、香肠等
的生产。它不但使肉制品较长时间保持鲜红色，而且具有防止变质作用，但是亚硝
酸钠具有一定的毒性，还会与食物作用形成致癌物，因此食品中的亚硝酸钠要严格
控制用量。
化学品的合理使用
1．化肥能促进植物的生长，是否施肥越多越好？为什么？
提示：不是。施肥过多，可能植物被烧死，同时影响土壤的酸碱性和土壤结构。
2．敌敌畏或甲胺磷农药都是酯类物质，若在使用过程中不慎接触了敌敌畏或
甲胺磷农药，立即用肥皂反复擦洗可避免中毒，为什么？
提示：肥皂的碱性较强，敌敌畏和甲胺磷都属于酯类物质，在碱性条件下水解
失去毒性。
3．“绝大多数食品添加剂在过量时对人体有害，所以应该禁止使用食品添加
剂”这种观点正确吗？为什么？
提示：不正确。食品添加剂在规定范围内合理使用，对人体健康不会产生不良
影响，正确使用食品添加剂能够延长食品保质期或增强食品营养，是有利的。应该
合理使用食品添加剂，而不是禁止。
1．化肥、农药的利与弊
利
弊
(1)提高农产品产量。
(2)与有机肥料和天然农药相比，化肥和合
成农药用量少、见效快。
(3)降低生产成本，促进农业机械化发展。
(1)滥用药物会破坏生态环境。
(2)研究和施用杀虫剂等农药已经进
入了恶性循环。
(3)影响食品品质。
2.抗生素的利与弊
抗生素具有良好的抗菌作用，但同时也会使细菌产生抗药性，并且还会出现一
些毒副作用，这些问题已经日益为人们所关注。抗生素诱发细菌产生抗体，这种抗
体是可以传递的。例如，青霉素在早期使用中，可以治疗大多数细菌引起的疾病，如
肺炎、脑膜炎、破伤风、淋病等，但是现在临床治疗中常常无效。另外，抗生素会产
生副作用，轻则出现皮疹，重则出现严重的贫血症状，甚至休克、死亡。抗生素属于
处方药。
3．食品添加剂的利与弊
食品添加剂是用于改善食品品质、延长食品保存期、增加食品营养成分的一类
化学合成或天然物质。食品添加剂的作用有以下四点：
(1)控制食品的化学变化、物理变化、微生物变化，以减少因食品变质而引起的
损耗，降低微生物的危害，保证食品的质量；
(2)延长食品的有效保存期；
(3)便于食品加工，有利于加工工艺；
(4)改善食品的色、香、味和营养价值。但是如果使用不当也会对人体造成危害，
如过量使用防腐剂亚硝酸钠会有致癌的可能。
4．食品添加剂的使用
(1)在下列情况下可使用食品添加剂：
①保持或提高食品本身的营养价值；
②作为某些特殊食品的必要配料或成分；
③提高食品的质量和稳定性，改进其感官特性；
④便于食品的生产、加工、包装、运输或者储藏。
(2)食品添加剂使用时应符合以下基本要求：
①不应对人体产生任何健康危害；
②不应掩盖食品腐败变质；
③不应掩盖食品本身或加工过程中的质量缺陷，或以掺杂、掺假、伪造为目的
而使用食品添加剂；
④不应降低食品本身的营养价值；
⑤在达到预期效果的前提下尽可能降低在食品中的使用量。
第三节 环境保护与绿色化学
一、化学与环境保护
1．环境保护
(1)环境问题：主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态
环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。
(2)环境保护的任务
①环境监测：对污染物的存在形态、含量等进行分析和测定，为控制和消除污
染提供可靠的数据。
②治理工业三废(废水、废气、废渣)。
③寻找源头治理环境污染的生产工艺：杜绝污染物的排放，从根本上解决环境
问题。
2．大气污染
(1)污染物主要来源：除了自然因素外，大气污染物主要来自化石燃料的燃烧和
工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。
(2)次生污染物的形成
3．污水的处理方法
(1)常用的污水处理方法有物理法、化学法、和生物法等。
(2)污水处理常用化学方法：中和法、氧化还原法、沉淀法等。
(3)污水处理的流程
①一级处理：通常采用物理方法，即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的
污染物。经一级处理后的水一般达不到排放标准，所以通常将一级处理作为预处理。
②二级处理：采用生物方法(又称微生物法)及某些化学方法，除去水中的可降
解有机物等污染物。经二级处理后的水一般可以达到国家规定的排放标准。
③三级处理：主要采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗透法等，对
污水进行深度处理和净化。经过三级处理后的水可用于绿化和景观用水等。
4．固体废弃物的处理
工业废渣和生活垃圾等固体废物的处理应遵循无害化、减量化和资源化的原
则，达到减少环境污染和资源回收利用这两个重要目的。
二、绿色化学
1．绿色化学也称环境友好化学，其核心思想就是改变“先污染后治理”的观
念和做法，利用化学原理和技术手段，减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害
化学物质，实现从源头减少或消除环境污染。
2．简单而言，化学反应就是原子重新组合的过程。因此，按照绿色化学的思想，
最理想的“原子经济性反应”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这
时原子利用率(即期望产物的总质量与生成物的总质量之比)为100%。
常见环境问题与绿色化学
1．含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物质。工业上常利用它们与一
些物质发生反应加以控制、消除和回收利用。请举例说明这些方法所依据的化学反
应和反应类型。
提示：例如，针对我国以煤炭为主、酸雨类型属于硫酸型的特点，主要采取燃料
预脱硫、炉内脱硫和烟囱排气除硫等措施，用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3等吸收脱
硫，其主要化学反应原理和类型如下：
CaCO3=====CaO＋CO2↑，分解反应
CaO＋SO2=====CaSO3，化合反应
2CaSO3＋O2=====2CaSO4，化合反应(或氧化还原反应)
SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3，化合反应
再如，机动车辆的尾气排放也同样需要控制，其中的氮氧化物还是光化学污染
的主要成因，它比硫氧化物的消除难度大，一般采用CH4、H2等在Pt、Pd 等的催化
作用下将氮氧化物还原为N2和H2O，其主要化学反应原理和类型如下：
CH4＋4NO2=====4NO＋CO2＋2H2O，氧化还原反应
CH4＋4NO=====2N2＋CO2＋2H2O，氧化还原反应
2．含氮、磷元素的大量污水任意排入河流、湖泊和近海水域，会出现水华、赤潮
等水体污染问题。你认为在城市和农村出现的这种水体污染各有什么特点？怎样
预防？
提示：导致水华、赤潮现象的原因，从农村方面来说，主要是人们的日常生活、
水产及禽畜养殖等产生的污水或固体废弃物未经处理排放，化肥的不当使用等；从
城市方面来说，主要是人们的生活废水及工业生产废水的排放等。
水华、赤潮现象达到一定程度，会使饮用水(淡水)水源受到威胁，水生生物大量
减少，生态遭到破坏，水产养殖业更是面临毁灭性打击。
预防水华、赤潮现象的发生，一要少用或不用含氮、磷洗涤剂，合理使用化肥，
适量向水产养殖区投放饲料等；二要对产生的含氮、磷的废水、固体废弃物做科学
合理的处理。
3．设计Cu 制备CuSO4的实验方案，并评价优劣。
提示：方案1：Cu――→CuSO4
方案2：Cu――→CuO――→CuSO4
方案1 产生SO2污染气体，且H2SO4利用率低，而方案2 无污染气体且H2SO4
利用率高。
1．常见环境问题
环境问题
主要污染物
主要危害
温室效应
CO2
造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小等
酸雨
SO2、NOx
土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等
臭氧层破
坏
氟氯代烷、NOx
到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康
及生态环境带来多方面危害
光化学烟
雾
碳氢化合物、NOx
刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病
甚至死亡
白色污染
废弃塑料制品
①在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致
农作物减产。
②混入生活垃圾中难处理、难回收。
③易被动物当作食物吞入，导致动物死亡
赤潮和水
华
废水中含氮、磷
元素的营养物质
使水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中
溶解的氧，使水体变得浑浊、水质恶化
PM2.5
颗粒物
污染空气，形成雾霾天气，增加交通事故，危害
人体健康
2.常见工业废气的成分及处理
工厂尾气
主要成分
处理方式
硫酸厂尾气
SO2、O2、N2等
一般用氨水吸收
硝酸厂尾气
NO、NO2、N2、O2等
一般用NaOH 溶液吸收
高炉煤气
CO、CO2、N2等
一般回收利用
炼钢烟气
Fe2O3烟尘、CO 等
一般回收利用
焦炉气
H2、CH4、CO、CO2、C2H4、N2等
可用作燃料
3.寻找从源头上治理环境污染的生产工艺
从人类生产活动的角度来说，污染物的排放大都是从物质的工业生产开始的，
实施清洁能源生产既能满足人们的物质需求，又可以合理使用自然资源，同时能从
根本上解决环境问题。
4．绿色化学对化学反应的要求
注意：原子利用率＝×100%
