高一化学知识手册（下）_初高中资料库_高中资料库（转存避免链接过期失效）_高中化学

第一章物质结构元素周期表
知识体系：
章节概述：
本章包括四节内容，第一节“原子结构”讲述了原子的构成，核外电子排布以及
元素、核素、同位素、同素异形体四素的相关概念。
第二节“元素周期表”揭示了化学元素之间的内在联系，使其构成了一个完整的
体系，成为化学发展史上的重要里程碑之一。主要讲述周期表中元素的排列规律；
周期和族的概念和规律；碱金属、卤素的原子结构与性质。
第三节“元素周期律”则是将元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性的变
化进行总结。探索元素周期律的应用，既考察了对于元素周期表的熟悉程度，又
考察了对于元素周期律的应用。根据元素在周期表中的位置，了解它的结构，从
而探究它的性质。
第四节“化学键”通过思考元素的原子通过什么作用形成丰富多彩的物质开始探
索。学习到了离子间通过离子键相结合，原子间通过共价键相结合，从而形成离
子化合物或共价化合物，对于物质的结构和性质有了进一步的探究，并了解分子
间作用力和氢键的概念。
这一章节内容贯穿整个高中化学体系，对于元素性质的探究起着重要的指导作用。
知识清单：
原子结构
一、原子的构成：
1.构成原子的三种微粒的比较
2. 化学符号中各数字的含义
二、原子核外电子排布：
1.电子层
质子
中子
电子
电性
1 个质子带1 个单位的
正电荷
不显电性
1 个电子带1 个单位的
负电荷
相互
关系
质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）=原子的近似相对原子质量
原子：原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数
阳离子：质子数=核外电子数+电荷数
阴离子：质子数=核外电子数-电荷数
电子层数（n）
1
2
3
4
5
6
7
符号
K
L
M
N
O
P
Q
最多能容纳的电子数
2
8
8
18
18
32
32
电子层能量的关系
低高
电子层离核远近的关系
近远
2.核外电子排布规律（每层最多能容纳2n2 个电子）
(1)最外层8（K 为最外层时2）
(2)次外层18
(3)倒数第三层32
三、元素、核素、同位素：
1.元素：具有相同质子数的同一类原子的总称。
2.核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。
3.同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子。
同种元素原子的原子核中，中子数不一定相同。
例如氢元素的原子核中，中子数不相同，如下表。
(1)H、D、T 各为一种核素。
(2)H、D、T 三种核素都是氢的同位素。
(3)常见元素的同位素：
①氧元素：8
16O、8
17O、8
18O
②碳元素：6
12C、6
13C、6
14C
③铀元素：92
234U、92
235U、92
236U
(4)同位素形成各物质的物理性质不同、化学性质相同。
4.同素异形体：同种元素形成的不同单质。
例：O2和O3；白磷和红磷；金刚石、石墨和C60。
注：H2O、D2O、T2O 为同种物质，H2、D2、T2也为同种物质。
5.几种重要核素的用途
(1) 6
14C在考古工作中用于鉴定文物的年代；
(2)1
2H、1
3H用于制造氢弹；
(3)放射性同位素释放的射线用于育种、给金属探伤、诊断和治疗疾病等。
氢元素的原子核
原子名称
原子符号(Z
AX)
质子数（Z）
中子数（N）
1
0
氕
1
1H
1
1
氘
1
2H或D
1
2
氚
1
3H或T
四、相对原子质量：
1.原子的相对原子质量等于一个原子的实际质量除以12C 的实际质量的1/12
2.原子的近似相对原子质量=质量数
3.元素的相对原子质量=各种核素的相对原子质量×百分比
4.元素的近似相对原子质量=各种核素的质量数×百分比
注：百分比为物质的量百分比（n%）或原子个数百分比（N%）
知识清单：
元素周期表
一、元素周期表：
1.俄国化学家门捷列夫，制作出第一张元素周期表。
元素周期表中元素的排列依据是原子的核电荷数，如下图所示。
2.元素周期表有7 个横行，叫做周期。每一周期中元素的电子层数相同。
七个横行七周期，一二三短后四长。
类别
周期序数
包括元素种数
起、止元素
短周期
1
2
H、He
2
8
Li、Ne
3
8
Na、Ar
长周期
4
18
K、Kr
5
18
Rb、Xe
6
32
Cs、Rn
7
32
Fr、Og
3.元素周期表有18 个纵行，共16 个族。每一族中元素的最外层电子数相同。
(1)周期表中，共7 个主族（族序数后标A）、7 个副族（族序数后标B）、一个
第Ⅷ族、一个0 族，族序数用罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ来表示。
(2)除第8、9、10 三个纵行叫做第Ⅷ族外，其余每个纵行各为一族。
(3)He 及最外层电子数为8 的元素叫做0 族。
七主七副八和零，1-7 两个循环，逢3 转化主副族。
(4)周期表中有些族有特别的名称。例如：
①第ⅠA 族（除氢）：碱金属元素
②第ⅦA 族：卤族元素
③0 族：稀有气体元素
4.元素位置确定
用每个周期最多能容纳的元素种数进行加法。
例：20 号元素：20=2+8+8+2
为第四周期第ⅡA 族
37 号元素：37=2+8+8+18+1
为第五周期第ⅠA 族
50 号元素：50=2+8+8+18+14
为第五周期第ⅣA 族
58 号元素：58=2+8+8+18+18+4
为第六周期第ⅢB 族
【注】第六、七周期的第三格会出现镧系和锕系，每一格有15 种元素。
5.元素周期表中的特殊位置
(1)元素种类最多的周期：第六、七周期（镧系、锕系）；
元素种类最多的族：第ⅢB 族（镧系、锕系）。
(2)组成化合物种类最多的族：ⅣA 族（最外层电子数为4，既可以得电子又可以
失电子，且含C 的有机物较多）。
(3)分界线：沿着元素周期表中铝、锗、锑、钋与硼、硅、砷、碲、砹的交界处
画一条虚线，即为金属与非金属交界线，该处元素适合作为半导体材料。
(4)抗高温、抗腐蚀航空材料：过渡元素。
(5)新型催化剂：过渡元素。
(6)农药：元素周期表右上角非金属元素。
二、碱金属和卤素：
1.碱金属元素（第ⅠA 族）
(1)物理性质
①相似性：除铯外，其余的都呈银白色；它们都比较柔软，有延展性。碱金属的
密度都比较小，熔点也都比较低，导热性和导电性也都很好，如液态钠可用作核
反应堆的传热介质。
②递变性：从Li 到Cs，密度逐渐升高（钠钾反常，钠的密度大于钾），熔沸点
逐渐降低。
③Na、K 储存在煤油或石蜡油中，Li 保存在石蜡中（Li 的密度小于煤油）。
(2)化学性质
碱金属元素原子最外层都有1 个电子，它们的化学性质相似，都能与氧气等非金
属单质以及水反应。例如：
4Li+O2=
△2Li2O
2Li+2H2O=2LiOH+H2
4Na+O2=2Na2O
2Na+2H2O=2NaOH+H2
2Na+O2=
△Na2O2
2K+2H2O=2KOH+H2
2K+O2=
△K2O2
K+O2=
△KO2
①上述反应的产物中，碱金属元素的化合价都是+1。
②随着核电荷数的增加，碱金属元素原子的电子层逐渐增多，原子半径逐渐增大，
原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，从锂到铯金属性逐渐增强，它们与氧气或
水反应时，钾比钠的反应剧烈，铷、铯反应更剧烈，产物碱性更强。
元素
名称
元素
符号
核电
荷数
原子结构示意图
最外层
电子数
电子
层数
原子半径
/nm
碱
金
属
元
素
锂
Li
3
1
2
0.152
钠
Na
11
1
3
0.186
钾
K
19
1
4
0.227
铷
Rb
37
1
5
0.248
铯
Cs
55
1
6
0.265
③碱金属元素从上到下：
a.金属单质还原性逐渐增强，对应金属离子氧化性逐渐减弱；
b.与水或酸置换H2 的难易程度：难易；
c.最高价氧化物对应水化物碱性逐渐增强。
2.卤族元素（第ⅦA 族）
(1)原子结构：最外层电子数均为7；随着核电荷数的增加，电子层数增加，原子
半径增大。
(2)物理性质：从F 到I，单质颜色逐渐加深，密度逐渐增大，熔沸点逐渐升高，
溶解度逐渐降低。
(3)化学性质：最外层电子数均为7，易得到一个电子，达到8 电子稳定结构，因
此卤素单质具有很强的氧化性。
①卤素单质与氢气反应
元素
名称
元素
符号
核电
荷数
原子结构示意图
最外层
电子数
电子
层数
卤素
单质
颜色状
态
卤
族
元
素
氟
F
9
7
2
F2
淡黄绿
色气体
氯
Cl
17
7
3
Cl2
黄绿色
气体
溴
Br
35
7
4
Br2
深红棕
色液体
碘
I
53
7
5
I2
紫黑色
固体
方程式
反应条件
氢化物
稳定性
氢化物
酸性
H2+F2=2HF
暗处能剧烈化合并发生爆炸
易

难
强

弱
弱

强
H2+Cl2
=
光照或点燃
2HCl
光照或点燃发生反应
H2+Br2=
△2HBr
加热至一定温度才能反应
H2+I2⇌
△
2HI
不断加热才能缓慢反应
随着核电荷数的增多，卤素单质与氢气的反应呈下述规律性变化：
a.剧烈程度逐渐减弱；
b.生成的氢化物稳定性逐渐减弱；
c.生成的氢化物酸性逐渐增强。
②卤素单质间的置换反应
2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2
2KI+Cl2=2KCl+I2
2KI+Br2=2KBr+I2
卤素从上到下：
a.随着核电荷数的增加，非金属单质氧化性减弱，对应非金属离子的还原性增强；
b.与H2 化合由易到难，氢化物稳定性逐渐减弱，氢化物酸性逐渐增强；
c.最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱。
3.在元素周期表中，同主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多，原子半径
逐渐增大，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱。所以金属性逐渐增强，
非金属性逐渐减弱。
知识清单：
元素周期律
一、元素周期律：
1.化合价规律
结论：
(1)最高正价=主族序数=最外层电子数
(2)最低负价=主族序数-8
(3)最高正价+最低负价=8
(4)同周期，从左至右，最高正价从+1+7，最低负价从-4-1（非金属）
(5)金属无负价，O、F 无最高正价
2.半径规律
(1)原子半径比较
①同一周期主族元素，从左到右，原子半径依次减小；
②同一主族元素，从上到下，原子半径依次增大；
③不同周期、不同主族元素的原子半径可以根据同主族
与同周期原子半径的变化规律解决。
(2)离子半径比较
①同主族元素的离子，电子层数越多，半径越大；
②电子层排布相同的离子，核电荷数越大，半径越小；
③同种元素的粒子，电子数越多，半径越大；
④所带电荷、电子层数都不相同的离子，可选一种离子参照比较。
3.金属性与非金属性规律
(1)金属性：同周期从左到右，逐渐减弱；同主族从上到下，逐渐增强。
判断依据如下：
①单质与水反应的难易程度：反应越容易，金属性越强；
②单质与酸反应的剧烈程度：反应越剧烈，金属性越强；
③最高价氧化物对应水化物碱性强弱：碱性越强，金属性越强；
第一周期
H
最高化合价
+1
最低化合价
-1
第二周期
Li
Be
B
C
N
O
F
最高化合价
+1
+2
+3
+4
+5
+2
0
最低化合价
0
0
-4
-3
-2
-1
第三周期
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
最高化合价
+1
+2
+3
+4
+5
+6
+7
最低化合价
0
0
0
-4
-3
-2
-1
④金属间置换反应：金属性强的金属可以置换出金属性弱的金属；
⑤金属活动性顺序：按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、（H）、Cu、
Hg、Ag、Pt、Au 顺序，金属性逐渐减弱。
(2)非金属性：同周期从左到右，逐渐增强；同主族从上到下，逐渐减弱。
判断依据如下：
①单质与氢气反应的难易程度：反应越容易，非金属性越强；
②气态氢化物的稳定性：稳定性越强，非金属性越强；
③最高价氧化物对应水化物酸性强弱：酸性越强，非金属性越强；
④与盐溶液之间的置换反应：非金属性强的元素单质可以置换出非金属性弱的元
素单质；
⑤相互化合后的价态：化合后显负价的元素的非金属性强于化合后显正价的元素
的非金属性。
二、周期表和周期律的应用：
1.预测元素的性质：根据元素在周期表中的位置，结合该元素所在族的其他元素
的性质及相关递变规律，加以推测判断。
(1)同一主族元素，最外层电子数相同，化学性质相似；
(2)在元素周期表中处于对角线位置的元素，性质相似。
2.启发人们在一定区域里寻找新物质，如催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料等。
(1)分界线附近元素寻找半导体材料；
(2)过渡元素寻找优良催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料；
(3)周期表右上角氟、氯、磷、硫元素探索新品种的农药。
知识清单：
化学键与分子间作用力
一、离子键和共价键：
1.结论
(1)含有金属元素的一般为离子键，除AlCl3 其为共价化合物；
(2)非金属元素的两个原子之间一般形成共价键，但多个原子间也可能形成离子
键，如NH4Cl 等；
(3)极性共价键一般由不同非金属元素的原子组成，非极性共价键一般由同种非
金属元素的原子组成；
(4)只含有共价键的化合物称为共价化合物，只含有离子键或既含有离子键又含
有共价键的化合物称为离子化合物。
2.化学键与物质类别
(1)化学键的存在
(2)化学键与物质类别的关系
①只含有共价键的物质
a.同种非金属元素构成的单质，如I2、N2、P4、金刚石、晶体硅等；
b.不同非金属元素构成的共价化合物，如HCl、NH3、SiO2、CS2 等。
离子键
共价键
极性共价键
非极性共价键
定义
阴阳离子间强烈静电作用
共用电子对之间的强烈作用
成键微粒
阴阳离子
原子之间
成键性质
静电作用
共用电子对之间相互作用
成键条件
活泼金属与非金属元素
不同种非金属
元素之间
同种非金属元素
之间
化合物形式
离子化合物
共价化合物
电子式实例
②只含有离子键的物质
活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如Na2S、CsCl、K2O、NaH 等。
③既含有离子键又含有共价键的物质
如Na2O2、NH4Cl、NaOH、Na2SO4 等。
④无化学键的物质
稀有气体（单原子分子），如氩气、氦气等。
二、电子式：
1.概念：在元素符号周围用“·”或“×”来代表原子的最外层电子（价电子）
的式子。
2.书写
写出下列物质的电子式：
Na2O2
NaOH
MgCl2
CO2
NH4Cl
Cl2
N2
H2O
3.用电子式表示物质的形成过程
Na2S：
CO2：
三、化学键与物质类别、物质变化的关系：
1.物质的溶解或熔化与化学键变化的关系
(1)离子化合物的溶解或熔化过程
离子化合物溶于水或熔化后均电离成自由移动的阴、阳离子，离子键被破坏。
(2)共价化合物的溶解过程
①有些共价化合物溶于水后，能与水反应，产物发生电离，共价化合物分子内共
价键被破坏，如CO2 和SO2 等。
②有些共价化合物溶于水后，发生电离，其分子内的共价键被破坏，如HCl、
H2SO4 等。
③某些共价化合物溶于水后，其分子内的化学键不被破坏，如蔗糖（C12H22O11）、
酒精（C2H5OH）等
(3)单质的溶解过程
某些活泼的非金属单质溶于水后，能与水反应，其分子内的共价键被破坏，如
Cl2、F2 等。
2.化学键与化学反应
旧化学键的断裂和新化学键的形成是化学反应的本质，是反应中能量变化的根本。
3.化学键对物质性质的影响
(1)对物理性质的影响
金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质硬度大、熔点高，就是因为其中的共价键
很强，破坏时需消耗很多的能量。NaCl 等部分离子化合物，也有很强的离子键，
故熔点也较高。
(2)对化学性质的影响
N2 分子中有很强的共价键，故在通常状况下，N2 很稳定；H2S、HI 等分子中的
共价键较弱，故它们受热时易分解。
四、分子间作用力和氢键：
1.分子间作用力又称范德华力
(1)特点
①它比化学键弱得多，主要影响物质的熔点、沸点等物理性质，而化学键主要影
响物质的化学性质；
②它存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数气态、液态、固态非金属
单质分子之间。
(2)变化规律：一般来说，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分
子间作用力越大，物质的熔沸点也越高。
2.氢键
(1)氢键是分子间存在的一种比分子间作用力稍强的相互作用。
(2)形成条件：除H 外，形成氢键的原子通常是O、F、N。
(3)氢键存在广泛，会使物质的熔点和沸点升高，如醇、H2O、NH3、HF 等分子
间。
第二章化学反应与能量
知识体系：
章节概述：
本章包括三节内容，第一节“化学反应与热能”讲述了反应热的概念与常见的吸
放热反应。了解到如何通过反应物和生成物的键能或所具有的能量判断化学反应
是吸热反应还是放热反应。
第二节“化学反应的速率和限度”讲述了化学反应速率的概念，影响化学反应速
率的因素以及化学反应限度的相关内容。对于可逆反应和平衡状态有了初步的认
识和理解，有助于后续《化学反应原理》这本书的学习和理解。
第三节“化学反应与电能”则是将生活中常见的电池以化学的方式进行学习，我
们一共了解到原电池的形成条件、组成、电极方程式与电池的工作原理。将化学
与生活紧密结合，增强学生对于知识的理解和应用能力。
这一章节内容共学习了热化学、电化学、化学平衡三大方面的知识，为高二《化
学反应原理》的学习打下坚实的基础。
知识清单：
化学反应与热能
一、焓变与反应热：
1.反应热：化学反应中放出或吸收的热量。
2.焓变：在恒压条件下的反应热，其符号为ΔH，单位为kJ/mol。
二、吸热和放热反应：
1.化学反应的实质
宏观：有新物质生成。
微观：旧化学键的断裂与新化学键的形成；化学键的断裂和形成是化学反应中能
量变化的主要原因。
2.吸放热反应概念
(1)吸热反应是指在过程中吸收热量的化学反应；
(2)放热反应是指在过程中放出热量的化学反应。
3.反应特点
(1)从能量高低的角度分析
反应物具有的能量为E 反，生成物具有的能量为E 生：
若E 反>E 生，则反应为放热反应；若E 反<E 生，则反应为吸热反应。即图像上坡为
吸热反应，下坡为放热反应。
(2)从化学键的角度分析
①键能表示断开1mol 化学键所吸收的能量或形成1mol 化学键所放出的能量，
单位为kJ/mol。
②化学反应中能量变化的关系（键能角度）
反应物总键能<生成物总键能，该反应为放热反应；
反应物总键能>生成物总键能，该反应为吸热反应。
【注】结构相似的物质的能量越低，物质越稳定。键能越大，物质越稳定。
4.焓变H=反应物总键能-生成物总键能
H>0 为吸热反应；H<0 为放热反应
“左减右，正吸负放”
三、常见的吸热反应和放热反应：
1.常见的放热反应
(1)大多数化合反应；
(2)燃烧反应；
(3)酸碱中和反应；
(4)活泼金属与水和酸的反应；
(5)铝热反应；
(6)缓慢的氧化反应。
2.常见的吸热反应
(1)大多数分解反应；
(2)铵盐与碱的反应，如Ba(OH)28H2O 晶体与NH4Cl 晶体的反应；
(3)C+CO2 =
高温
2CO、C+H2O(g) =
高温
CO+H2
(4)氢气、木炭和一氧化碳加热还原金属氧化物的反应。
【注】
①有热量放出未必是放热反应，放热反应和吸热反应必须是化学变化；
②反应条件与热量变化没有必然联系，需要点燃或加热的反应不一定是吸热反应；
③过氧化氢分解生成氧气和水为放热反应。
知识清单：
化学反应的速率和限度
一、化学反应速率：
1.表达式：=
∆c
∆t
其中：化学反应速率；∆c：物质的量浓度的变化量；∆t：时
间的变化量。
2.单位：mol/(Ls)，molL-1s-1，mol/(Lmin)，molL-1min-1
【注】
(1)同一反应，用不同物质来表示，反应速率的数值不同，但都表示同一反应速
率；
(2)同一反应，不同物质的反应速率之比等于化学计量数之比；
如：对于已知反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化学反应速率可用不同的
反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于化学计量
数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q；
(3)化学反应速率均用正值，指的是平均速率而不是瞬时速率；
(4)纯固体、纯液体浓度恒定不变，不能用它们表示反应速率。
二、影响化学反应速率的因素
1.内因：物质本身的性质。
2.外因
(1)催化剂：改变化学反应速率。
正催化剂加快反应速率；
负催化剂减缓反应速率。
(2)浓度：其他条件一定时，增大反应物浓度，反应速率加快；减小反应物浓度
越小，反应速率减慢。
注：固体、纯液体不适用。
(3)温度：其他条件一定时，升高温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减
慢。
(4)压强：对于气体参加的反应，增大压强，反应速率加快；减小压强，反应速
率减慢。
3.其他因素：光照、原电池、固体表面积等。
三、化学反应限度:
1.可逆反应
同一条件下，正反应（反应物生成物）和逆反应（生成物反应物）同时进行。
书写可逆反应的化学方程式时，用“⇌”。
2.化学平衡状态
(1)一定条件下，可逆反应进行到正=逆，反应物和生成物的浓度不再改变时的状
态，叫做化学平衡状态。
(2)化学平衡建立过程中化学反应速率的变化图像（-t 图）
(3)化学平衡状态的特征：逆、等、动、定、变
①逆：化学平衡研究的对象是可逆反应；
②等：平衡时，正=逆；
③动：动态平衡，达到化学平衡，不是反应停止，正=逆0；
④定：平衡时，混合物中各组分的浓度和百分含量不变；
⑤变：当外界条件（温度、浓度、压强等）发生变化时，则原平衡被破坏，反应
混合物中各组分的百分含量会改变，维持条件不变，又会在新条件下建立新的化
学平衡。
(4)化学平衡状态的判定
①正=逆0
②变量不变
知识清单：
化学反应与电能
一、原电池：
1.原电池
(1)概念：将化学能转化为电能的装置。
(2)实质：自发进行的氧化还原反应。
2.原电池工作原理（以锌铜原电池为例）
装置示意图
现象
锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出，质量增加，电流
表指针发生偏转
电极
Zn 电极
Cu 电极
电极名称
负极
正极
电子流向
流出
流入
反应类型
氧化反应
还原反应
电极反应式
Zn-2e-=Zn2+
Cu2++2e-=Cu
总反应式
Zn+Cu2+=Cu+Zn2+
3.原电池形成的条件
(1)两个活泼性不同的电极；
(2)电解质溶液或熔融电解质，形成闭合回路（或两极直接接触）；
(3)能自发地发生氧化还原反应。
4.电流流向：正极→负极
电子流向：负极→正极（电子不能通过溶液）
离子流向：阴离子流向负极、阳离子流向正极（正正负负）
5.电极反应
负极：一般是活泼性较强的金属，发生氧化反应。
正极：一般是活泼性较弱的金属（或导电非金属），发生还原反应。
【小结】
1.工作原理示意图（以铜锌原电池为例）
2.原电池电极的判断
“勾叉法”即将能与电解质溶液发生反应的电极材料画勾，不能与电解质溶液发
生反应的电极材料画叉，“一勾一叉勾为负，双勾双叉活为负”。
3.原电池的负极
一般，在原电池反应中活泼金属作负极包含两层含义：
(1)“活泼”是指相对活泼而不是绝对活泼。
(2)在大部分原电池反应中，金属活动性较强的一极作负极，另一电极作正极。
但在某些特殊条件下例外，例如：
①冷的浓硝酸作电解质溶液，金属铁或铝与金属铜作电极时，铁或铝在冷的浓硝
酸中钝化，金属活动性弱的铜与浓硝酸发生氧化反应作负极。
②NaOH 溶液作电解质溶液，金属镁与金属铝作电极时，因铝能与NaOH 溶液反
应，作负极，而金属活动性强的镁只能作正极。
4.原电池的设计
从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池，实际设计时应注
意以下几点：
(1)负极（还原性较强的物质）；
(2)正极是活动性较差的金属或能导电的非金属；
(3)电解质溶液：两电极浸入电解质溶液中，阴离子移向负极，阳离子移向正极。
二、原电池原理的应用
1.加快氧化还原反应的速率
例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4 溶液，能使产生H2 的速率加快。
2.比较金属活动性强弱
负极较活泼
3.设计化学电池
例如：以Fe+CuCl2=FeCl2+Cu 为依据，设计一个原电池。
(1)将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极
和正极的电极反应式。
负极：Fe-2e-=Fe2+
正极：Cu2++2e-=Cu
(2)确定电极材料
若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；若发生氧化反应的
为气体（如H2）或溶液中的还原性离子，可用惰性电极（如Pt、碳棒）作负极。
发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。
本例中可用Fe 作负极，用铂丝或碳棒作正极。
(3)确定电解质溶液
一般选用反应物中的电解质溶液即可，如本例中可用CuCl2 溶液作电解液。
(4)构成闭合回路：将电极用导线连接，使之构成闭合回路。
4.电化学防护：牺牲阳极的阴极保护法——利用原电池原理
①负极（阳极）是作保护材料的金属；
②正极（阴极）是被保护的金属设备。
三、化学电源
1.一次电池
(1)一次电池：放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。
(2)碱性锌锰电池
构成：负极是锌，正极是MnO2，电解质是KOH
负极：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2
正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-
总反应式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
特点：比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电。
(3)锌银电池（纽扣电池）
负极是锌，正极是Ag2O，电解液是KOH
负极：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2
正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
总反应式：Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2
2.充电电池
(1)又称为二次电池，放电时，化学能转化成电能；充电时，电能转化成化学能。
(2)铅蓄电池
构成：负极是Pb，正极是PbO2，电解质是H2SO4
负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4
正极：PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O
总反应式：Pb+PbO2+2H2SO4 ⇌
充电
放电
2PbSO4+2H2O
【小结】
①正极、负极质量均增加，溶液质量降低
②离子移动方向：SO42-既去正极，又去负极
③电子计算：若2mol e-转移时，有2mol H2SO4 发生反应
④PbSO4 为难溶物质，正负极反应式PbSO4 中不拆
3.燃料电池
(1)燃料电池正极通O2，负极通燃料，即“正氧负燃”。
(2)正极方程式
①酸性水溶液：O2+4e-+4H+=2H2O
②碱性水溶液：O2+4e-+2H2O=4OH-
③固体氧化物：O2+4e-=2O2-
④熔融碳酸盐：O2+4e-+2CO2=2CO32-
(3)负极方程式
负极通燃料，化合价升高、失去电子、发生氧化反应，“升失氧负”。
以甲烷燃料电池为例：
①酸性水溶液：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
②碱性水溶液：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O
③固体氧化物：CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O
④熔融碳酸盐：CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O
【小结】
a.快速计算负极燃料失电子数，“碳四氢一氧减二氮不算”
例：CH4：失（41+14）个电子
C6H14：失（46+114）个电子
C2H5OH：失（42+16-21）个电子
N2H4：失（02+14）个电子
b.配电荷时，酸性水溶液用H+；碱性水溶液用OH-；固体氧化物用O2-；熔融碳
酸盐用CO32-。
第三章有机化合物
知识体系：
章节概述：
本章包括六节内容，第一节“有机物概述”讲述了有机化合物的定义、特点及常见
的表示方法。
第二节“烷烃的结构和性质”讲述了烷烃的概念、结构、性质以及命名方式，同系
物和同分异构体的概念。
第三节“乙烯和烯烃”讲述了乙烯和烯烃的结构和性质，学习到了官能团的概念，
以及乙烯与甲烷的鉴别除杂方法，为后续的学习奠定了一定的基础。
第四节“苯”主要讲述苯的结构与性质，还学习到了苯结构的特殊性。
第五节“乙醇和乙酸”主要讲述了乙醇和乙酸的结构和性质，包括它们的物理性质
和化学性质，以及它们之间发生的酯化反应相关知识点。乙醇和乙酸都是生活中
常见的有机化合物，本节的学习可以提高学生对于学习化学的兴趣。
第六节“基本营养物质”阐述了食物中富含的营养物质，主要介绍了糖类、油脂、
蛋白质的分类、结构以及性质。向学生展示了日常的食物中所蕴藏的奥秘，基本
营养物质与化学之间的联系，水解的相关知识点，为后续学习进行铺垫。
这一章节内容贯穿整个有机化学体系，对于有机化学的学习起着重要的指导作用。
知识清单：
有机物概述
一、有机化合物：
1.定义：指含碳元素的化合物，但含碳化合物CO、CO2、碳酸、碳酸盐及碳酸氢
盐等属于无机物。
2.特点：易燃烧、易炭化、受热易分解、反应慢且复杂、一般难溶于水、种类多。
3.成键特点
(1)种类：基本为共价键；碳原子的最外层有4 个电子，可与其他原子形成4 个
共价键，而且碳碳原子之间也能相互形成共价键。
(2)有机物种类繁多的原因
①碳原子的成键特点；
②碳原子的结合方式。
4.有机物常见表示方法
(1)化学式：是实验式（最简式）、分子式、结构式、结构简式、电子式等的统
称。
(2)分子式：用元素符号表示单质或化合物分子组成的式子。离子化合物晶体、
石英等原子晶体不是分子形式。
(3)最简式/实验式：各元素原子个数的最简整数比的式子。通过实验和计算得到，
离子化合物晶体、原子晶体一般用最简式表示。
(4)电子式：只表示原子最外层电子及成键形式的式子。
(5)结构式：将共用电子对用短线表示的式子。
(6)结构简式：是把结构式中的单键省略之后的一种简略表达形式。
(7)键线式：只用键线来表示碳架。分子中的碳氢键、碳原子及与碳原子相连的
氢原子均省略，而其他杂原子及与杂原子相连的氢原子须保留，每个端点和拐角
处都代表一个碳。用这种方式表示的结构式为键线式。
(8)球棍模型：是一种空间填充模型，用来表现化学分子的三维空间分布。例：
(9)比例模型：比例模型就是原子紧密连起的，只能反映原子大小不反应化学键
的一种大致的排列方式。例：
知识清单：
甲烷和烷烃
一、甲烷的结构与性质：
1.甲烷的分子结构
甲烷
分子式
CH4
电子式
结构式
结构简式
CH4
结构特点
只含碳碳单键的饱和烃
空间构型
正四面体
模型
球棍模型
比例模型
2.甲烷的物理性质：无色、无味、难溶于水的气体，密度比空气小。
3.甲烷的化学性质
(1)氧化反应
①燃烧反应
a.现象：火焰明亮且呈蓝色，烧杯内壁有水珠生成
b.CH4+2O2 →
点燃
CO2+2H2O
②甲烷不能使酸性KMnO4 溶液褪色（稳定性）
(2)取代反应
①实验探究
实验装置
实验现象
a.试管内氯气的黄绿色气体逐渐变淡；
b.试管中有少量白雾生成；
c.试管内壁上有油状液滴生成，这是甲烷和氯气反
应所生成的一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿（或三氯甲
烷）、四氯化碳（或四氯甲烷）和氯化氢的混合物；
d.试管内液面上升；
e.水槽中有固体析出。
实验结论
甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应，方程式如
下：
CH4+Cl2
CH3Cl+HCl
CH3Cl+Cl2
CH2Cl2+HCl
CH2Cl2+Cl2
CHCl3+HCl
CHCl3+Cl2
CCl4+HCl
②取代反应概念：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。
③注意
a.甲烷与卤素单质在光照下发生取代反应，与氯水、溴水等不反应；
b.反应产物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl 五种，有机反应复杂，常用
“→”连接反应物和生成物；
c.当n(CH4)：n(Cl2)=1：1 时，反应不只是CH4+Cl2
CH3Cl+HCl，其他反
应仍在进行；
d.甲烷与氯气在光照条件下反应，得到产物中物质的量最多的是HCl。
(3)高温分解（隔绝空气）：CH4 →
高温
C+2H2
二、烷烃的结构与性质：
1.烷烃的定义：碳原子与碳原子以单键构成链状，碳的其余价键全部被氢原子饱
和，这种烃称为饱和链烃，也称为烷烃。
通式
CnH2n＋2(n≥1)
结构
链状（可带支链）分子中碳原子呈锯齿状排列；碳原子间
以单键相连，其余价键均被氢原子饱和
特点
一个碳原子与相邻四个原子构成四面体结构；1 mol CnH2n
＋2 含共价键的数目是(3n＋1)NA
2.烷烃的物理性质
(1)密度：随着分子中的碳原子数的增加而增大，但都小于水的密度；
(2)溶解度：不溶于水，易溶于有机溶剂。
(3)熔沸点
①有机物中C 的数量越多，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越
高；
②C 的数量相同时，支链数量越多，熔沸点越低。
(4)状态
①对于链状烷烃来说：
a 碳的个数为1-4 时，为气态烃；
b.碳的个数为5-16 时，为液态烃；
c.碳的个数大于16 时，为固态烃。
②正戊烷、异戊烷为液态，新戊烷为气态。
3.烷烃的化学性质
(1)稳定性：常温下，不与强酸、强碱、强氧化剂反应。
例：不能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色。
(2)氧化反应（燃烧反应）
①在空气或氧气中点燃，完全燃烧时生成CO2 和H2O；
②在相同情况下，随着烷烃分子里碳原子数的增加，燃烧越来越不充分，燃烧火
焰原来越明亮，有些伴有黑烟；
③烷烃燃烧的通式：
CnH2n+2
+（
）O2
n CO2+ (n+1) H2O。
(3)取代反应
①光照条件下，烷烃与Cl2、Br2 等气态卤素单质发生取代反应，生成卤代烃和卤
化氢气体，可表示为：CnH2n+2+X2 →
光照
CnH2n+1X+HX
②取代反应与置换反应对比
取代反应
置换反应
概念
区别
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代替的
反应。
一种单质和一种化合物生成另一
种单质和另一种化合物的反应
通式
A-B + C-D →A-D + B-C
单质+化合物=单质’+化合物’
比较
①可与化合物发生反应，反应物中
可以有或者没有单质；
②反应能否进行受催化剂、温度、
光照等外界条件影响较大；
③逐步取代，很多反应是可逆的，
由于共用电子对破裂而交换原子
或原子团。
①反应物、产物中一定有单质；
②在水溶液中进行的置换反应遵
循金属或非金属活动性顺序；
③反应一般单向进行，单质与化
合物通过电子的转移而发生氧化
还原反应。
(4)裂化反应：指在高温和隔绝空气的条件下，烷烃分子中的C-C 键或C-H 键发
生断裂，由较大分子转变成较小分子的过程。（碳链：长→短）
(5)裂解反应：指只通过高热能将一种物质（一般为高分子化合物）转变为一种
或几种物质（一般为低分子化合物）的化学变化过程。（碳链：短→碎，可理解
为更深度裂化）
例：C16H34
C8H18+C8H16；C7H16
C4H10+C3H6
三、烷烃的习惯命名法：
1.碳数
碳数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
10 以上
命名
甲
乙
丙
丁
戊
己
庚
辛
壬
癸
中文
数字
例如：C2H6 为乙烷，C4H10 为丁烷。
2.当碳原子数相同时，用正、异、新来区别。
(1)正：表示直链烷烃；
(2)异：表示末端具有-CH(CH3)2 结构的烷烃；
(3)新：表示末端具有-C(CH3)3 结构的烷烃。
例如：CH3CH2CH2CH2CH3 称为正戊烷，(CH3)2CHCH2CH3 称为异戊烷，C(CH3)4
称为新戊烷。
四、同系物与同分异构体
1.同系物
(1)定义：指结构相似、分子组成相差若干个“-CH2-”原子团的有机物分子之间
的互称。
(2)特点：
①同一类别；
②化学式不同；
③组成元素相同；
④相对分子质量相差14n；
⑤化学性质相似，物理性质呈现一定的递变规律。
2.同分异构体
(1)定义：具有相同分子式，而结构不同的分子之间的互称。
(2)特点：
①分子式相同，是指化学组成和相对分子质量同，相对分子质量相同不一定是同
分异构体，如C8H18 和C7H14O；
②同分异构体可以是同类物质，也可以是不同类物质。
(3)常见烷烃的同分异构体
①丁烷的同分异构体为CH3CH2CH2CH3、
。
②戊烷的同分异构体为CH3CH2CH2CH2CH3、
。
3.“四同“对比
定义
结构
性质
同位素
质子数相同，中子数不
同的同一元素的不同原
子
电子层结构相同，
原子核结构不同
物理性质不同
化学性质相似
同素异形体
同一元素组成的不同单
质
单质的组成或结
构不同
物理性质不同
化学性质相似
同系物
结构相似，分子组成相
差若干个-CH2-原子团
的有机物
相似
物理性质不同
化学性质相似
同分异构体
分子式相同，结构不同
的化合物
不同
物理性质不同
化学性质不一定
相同
知识清单：
乙烯和烯烃
一、乙烯的结构与性质：
1.乙烯的结构
乙烯
分子式
C2H4
电子式
结构式
结构简式
CH2=CH2
结构特点
含碳碳双键的不饱和链烃
立体构型
平面形
球棍模型
比例模型
2.乙烯的物理性质：无色，稍有气味的气体；难溶于水；密度比空气略小。
3.乙烯的化学性质
(1)氧化反应
①燃烧反应
a.方程式：C2H4+3O2 →
点燃
2CO2+2H2O
b.现象：火焰明亮，伴有黑烟
②乙烯可以被酸性高锰酸钾氧化，使其褪色，生成CO2
(2)加成反应
①概念：有机物分子里不饱和的碳原子跟其它原子或原子团直接结合，生成别的
物质的反应，叫加成反应。分子结构中含有双键或叁键的化合物，一般能与H2、
X2（X 为Cl、Br、I）、HX、H2O、HCN 等小分子物质起加成反应。
②乙烯与溴加成：乙烯可使溴的四氯化碳溶液（或溴水）褪色，反应方程式为：
③乙烯与H2、HX、H2O 发生加成反应的方程式分别为：
(3)加聚反应
①乙烯合成聚乙烯塑料的化学方程式为:
,
单体为CH2=CH2，链节为—CH2—CH2—，聚合度为n。
②三大合成材料是塑料、合成橡胶和合成纤维。
5.乙烯的来源
分馏
原理
利用原油中各组分沸点的不同进行分离
产品
常压
石油气、汽油、煤油、柴油、重油
减压
柴油、燃料油、石蜡、沥青、润滑油
裂化
目的
提高轻质油的产量和质量
方法
热裂化和催化裂化
裂解
目的
生产气态的有机化工原料
产物
乙烯、丙烯、异丁烯、甲烷、乙烷
6.甲烷和乙烯的鉴别与除杂
(1)鉴别甲烷、乙烯
①燃烧反应现象不同；
②与酸性高锰酸钾反应，乙烯使其褪色，甲烷不褪色；
③与溴水反应，乙烯使其褪色，甲烷不褪色。
(2)除去甲烷中的乙烯
加入溴水，乙烯与溴水反应，生成液态1，2-二溴乙烷。
小结：除杂不引杂、除杂不除本
二、烯烃的结构与性质：
烯烃
通式
CnH2n(n≥2)
代表物
CH2=CH2
结构特点
含碳碳双键的不饱和链烃
物理性质
与烷烃对比：物理状态决定于分子质量。标况或常温下，
简单的烯烃中，乙烯、丙烯和丁烯是气体，含有5 至
18 个碳原子的直链烯烃是液体，更高级的烯烃则是蜡
状固体。标况或常温下，C2～C4 烯烃为气体，C5～C18
为易挥发液体，C19 以上固体。
化学
性质
加成反应
能与H2、X2、HX、H2O、HCN 等发生加成反应
氧化反应
燃烧通式：CnH2n＋3n
2 O2――→
点燃nCO2＋nH2O
现象：燃烧火焰明亮，带黑烟
使KMnO4 酸性溶液褪色
加聚反应
例：丙烯加聚：nCH2===CH—CH3――→
催化剂
鉴别
能使溴水和KMnO4 酸性溶液褪色
知识清单：
苯
一、苯的结构与性质：
1.苯的结构
苯
分子式
C6H6
结构式
结构简式
或
结构特点
碳碳键相同，是介于碳碳单键与碳碳双键之间的特殊的键
立体构型
平面正六边形
球棍模型
比例模型
2.苯的物理性质及毒性：
颜色
状态
气味
密度
水溶性
熔、沸点
毒性
无色
液体
特殊气味
比水小
不溶于水
低
有毒
3.苯的化学性质
(1)氧化反应（燃烧反应）
①方程式：2C6H6+15O2 →
点燃
12CO2+6H2O
②现象：火焰明亮，伴有更浓烈黑烟。
(2)取代反应
①苯与溴的取代反应：
现象：有褐色油状物（溴苯）在水的下层。
②苯与硝酸的反应：苯与浓硝酸和浓硫酸的混合液在50-60℃水浴加热的条件下，
苯环上的氢原子会硝基取代生成硝基苯，其为苦杏仁味的液体，密度比水大。
这样的取代反应，叫做硝化反应。
(3)加成反应
苯与H2 发生加成反应：
(4)注意
①苯的化学性质总结：易取代、难加成（不是不能加成）、难氧化（但可以燃烧）。
②苯不能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色，因为邻二甲苯只有一种，证明苯环中
的键是处于单键与双键之间特殊的键，而不是单双键交替结构。
③燃烧反应总结
a.大多数有机物都能发生燃烧反应，如CCl4 不能发生燃烧反应；
b.燃烧现象有黑烟是因为有未完全燃烧的碳颗粒，含碳量越高，黑烟越浓。
知识清单：
乙醇和乙酸
一、乙醇的结构与性质：
1.乙醇的结构
2.羟基和氢氧根的区别
羟基-OH
氢氧根OH-
电子式
电性
电中性
带负电的阴离子
存在形式
不能稳定存在
能独立存在于溶液或离子化合物中
稳定性
不稳定，能与Na 等
发生反应
较稳定，即使与Fe3+等发生反应，也是整体
参与的，OH-并未遭破坏。
相同点
组成元素相同
3.乙醇的物理性质
物理性质
色、味、态
无色有特殊香味的液体
挥发性
易挥发
密度
比水小
溶解性
与水任意比互溶
名称
分子式
结构式
结构简式
球棍模型
官能团
乙醇
C2H6O
CH3CH2OH
羟基-OH
4.乙醇的化学性质
(1)乙醇与活泼金属的反应
①钠与水、乙醇反应的对比
金属钠的变化
气体燃烧现象
检验产物
水
浮熔游响红
气体在空气中燃烧，发
出淡蓝色火焰
向反应后的溶液中滴加
酚酞，溶液变红，说明有
碱性的物质生成
乙
醇
钠沉于无水酒
精底部，不熔成
闪亮小球，也不
发出响声，反应
缓慢
气体在空气中安静的燃
烧，火焰呈淡蓝色，倒
扣在火焰上方的干燥烧
杯内壁有水滴。
向反应后的溶液中滴加
酚酞，溶液变红，说明有
碱性的物质生成；向烧杯
中加入澄清石灰水无明
显现象，证明无二氧化碳
生成
②方程式：2CH3CH2OH＋2Na→2CH3CH2ONa＋H2↑
③实验结论
a.水与钠反应比乙醇与钠反应剧烈，密度：水>钠>乙醇，乙醇钠水溶液
CH3CH2ONa（aq）呈碱性。
b.乙醇与金属钠的反应比水与金属钠的反应平缓的多，说明羟基中的氢原子不如
水分子中的氢原子活泼。
c.其他活泼金属也能与乙醇反应，如：2CH3CH2OH＋2Mg→Mg(CH3CH2O)2＋
H2↑。
(2)氧化反应
①燃烧反应：CH3CH2OH+3O2 →
点燃
2CO2+3H2O
②催化氧化：2CH3CH2OH＋O2
→
△
Cu 或Ag
2CH3CHO＋2H2O，乙醇的催化氧化生成乙
醛。
③与强氧化剂反应
a.与重铬酸钾反应：
2K2Cr2O7 + 3CH3CH2OH + 8H2SO4 =2Cr2(SO4)3 + 3CH3-COOH + 2K2SO4 + 11H2O
橙红色
蓝绿色（检验酒驾）
b.与高锰酸钾反应
4KMnO4 + 5CH3CH2OH + 6H2SO4 =5CH3COOH + 4MnSO4 + 2K2SO4 + 11H2O
注：乙醇先氧化为乙醛（断一根碳氢键，一根碳氧键）再氧化为乙酸，乙醇被酸
性高锰酸钾溶液氧化，生成二价锰离子，所以乙醇能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
二、乙酸的结构与性质：
1.乙酸的结构
注：—COOH 叫羧基，乙酸是由甲基和羧基组成。羧基是由羰基和羟基组成，这
两个基团相互影响，结果不再是两个单独的官能团，而成为一个整体。羧基是乙
酸的官能团。
2.乙酸的物理性质
物理性质
色、味、态
无色刺激性气味的液体
挥发性
易挥发
密度
比水略大
溶解性
易溶于水、乙醇
3.乙酸的化学性质
(1)弱酸性：乙酸是弱酸，酸性比盐酸、硫酸弱，比碳酸、次氯酸强。在水溶液
中部分发生电离：CH3COOH ⇌CH3COO-+H+ 具有酸的通性：
①与酸碱指示剂反应：如能使紫色石蕊试液变红；
②与活泼金属反应：2CH3COOH+Zn→(CH3COO)2Zn+H2↑；
③与碱性氧化物反应：2CH3COOH+Na2O→2CH3COONa+H2O；
④与碱反应：2CH3COOH+Cu(OH)2→(CH3COO)2Cu+2H2O，(CH3COO)2Cu 易溶
于水；
⑤与盐（Na2CO3）反应：2CH3COOH+CO32- →2CH3COO-+CO2↑+H2O。
(2)氧化反应
①燃烧反应：CH3COOH+2O2 →
点燃
2CO2+2H2O
②不能使酸性高锰酸钾褪色
4.乙酸、水、乙醇、碳酸分子中羟基氢的活泼性比较
比较项目
乙酸
碳酸
水
乙醇
分子结构
通石蕊试液
变红
变浅红
不变红
不变红
与钠
反应
反应
反应
反应
与NaOH
反应
反应
不反应
不反应
与Na2CO3
反应
反应
不反应
不反应
与NaHCO3
反应
不反应
不反应
不反应
名称
分子式
结构式
结构简式
球棍模型
官能团
乙酸
C2H4O2
CH3COOH
羧基
-COOH
羟基氢的活泼
性强弱
乙酸>碳酸>水>乙醇
5.乙酸乙酯的制备
(1)实验原理：CH3CH2OH＋CH3COOH ⇌
△
浓硫酸
CH3COOCH2CH3＋H2O
(2)实验装置
(3)实验操作
①试管向上倾斜45°，试管内加入少量碎瓷片，长导管起冷凝回流和导气的作用。
②试剂的加入顺序为乙醇、浓硫酸、乙酸，不能先加浓硫酸。
③要用酒精灯小火均匀加热，以防止液体剧烈沸腾及乙酸和乙醇大量挥发。
④长导管作用：冷凝乙酸乙醋，使之尽快脱离原反应体系，增大乙酸乙酯产率。
⑤导管口的位置：位于碳酸钠液面上，防止倒吸。
⑥饱和Na2CO3 溶液的作用及现象
a.作用：中和乙酸；吸收乙醇；降低乙酸乙酯的溶解度；
b.现象：在饱和Na2CO3 溶液上方有果香味的油状液体出现。
⑦浓硫酸的作用：催化剂、吸水剂。
⑧提高乙酸乙酯产率的措施
a.用浓硫酸吸水；
b.加热将酯蒸出；
c.适当增加乙醇的用量。
(4)反应特点
知识清单：
基本营养物质
一、六大营养物质：
糖类、油脂、蛋白质、维生素、无机盐、水
二、糖类：
1.组成与分类
(1)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，过去曾称其为碳水化合物。
(2)分类
类别
单糖
双糖
多糖
特点
不能再水解成
更简单的糖
一分子双糖能水解成两
分子单糖
一分子多糖能水解成多
分子单糖
示例
葡萄糖
无色晶体、易
溶水、有甜味
蔗糖
为非还原糖
淀粉
n 较小
为非还原糖、无甜味
果糖
粘稠液体
麦芽糖
纤维素
n 较大
分子式
C6H12O6
C12H22O11
(C6H10O5)n
相互关系
同分异构体
同分异构体
不互为同分异构体（n
不同），也不是同系物
是否可以
水解
不能水解
可以水解
1mol 水解成2mol 单糖
可以水解
1mol 水解成nmol 单糖
注：符合通式的不一定是糖，不符合通式的也不一定不是糖，如脱氧核糖C5H10O4
不符合通式。
2.性质
(1)单糖
①葡萄糖结构简式为：CH2OH(CHOH)4CHO，多羟基醛
a.物理性质：有甜味、易溶于水；
b.特征性质：与新制Cu(OH)2 悬浊液，生成砖红色沉淀；与银氨溶液发生银镜反
应；
注：新制氢氧化铜的用途，检验初期糖尿病
c.发酵分解：C6H12O6 →
酒化酶
2C2H5OH+2CO2；
d.人体内缓慢氧化：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O。
(2)双糖
在稀酸催化作用下发生水解反应
①蔗糖水解产物为葡萄糖和果糖：C12H22O11+H2O→C6H12O6+C6H12O6
蔗糖
果糖
葡萄糖
②麦芽糖水解产物为葡萄糖：C12H22O11+H2O→2C6H12O6
麦芽糖
葡萄糖
(3)多糖
①淀粉和纤维素水解产物均为葡萄糖：(C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6 ；
淀粉或者纤维素
葡萄糖
②淀粉遇单质碘变蓝色，其性质可以检验淀粉的存在；
③纤维素在人体内不可以消化吸收，因为人体中无催化其水解的酶。
3.糖类的应用
有机物
类别
主要性质
存在
用途
葡萄糖
单糖
不能水解，具有
还原性、能发生
酯化反应
水果、蔬菜
工业原料、食品工业、
医疗输液、合成补钙药
品及维生素C
蔗糖
双糖
能水解
甘蔗、甜菜
白糖、冰糖
淀粉
多糖
能水解，遇碘变
蓝色
植物的种子、块茎
食物，生产葡萄糖、酒
精
纤维素
多糖
能水解
植物的茎、叶、果、
皮
造纸，制造纤维素硝酸
酯、黏胶纤维，促进胃
肠蠕动
三、油脂：
1.组成和结构
油脂是由多种高级脂肪酸跟甘油生成的酯，其结构如图所示：
结构式里，R1、R2、R3 为同一种烃基的油脂称为简单甘油酯，R1、R2、R3 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.油脂的分类
3.油脂的性质
名称
元素组成
代表物
代表分子
水溶性
油
C、H、O
植物油
不饱和高级脂肪酸甘油酯
不溶
脂肪
C、H、O
动物脂肪
饱和高级脂肪酸甘油酯
不溶
(1)油脂的水解反应
①油脂在酸性条件下水解生成甘油（丙三醇）和高级脂肪酸，如：
②油脂在碱性条件下的水解反应称为皂化反应，在此条件下油脂水解为甘油、高
级脂肪酸盐。在工业生产中，常用此反应来制取肥皂。硬脂酸甘油酯与NaOH
溶液共热的化学方程式为：
(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，将液态油脂转化为固态油
脂。
4.油脂的应用
(1)提供人体所需要的能量；
(2)用于生产肥皂和甘油。
四、蛋白质：
1.组成：蛋白质由C、H、O、N、S、P 等元素组成，蛋白质分子是由氨基酸分
子缩合而成的天然高分子化合物。
2.代表物：酶、肌肉、毛发；代表物分子：氨基酸连接成的高分子。
3.氨基酸的结构与性质
(1)氨基酸的组成与结构：氨基酸是羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代的化合
物。官能团为—COOH 和—NH2。
例：α-氨基酸结构简式可表示为：
(2)几种重要的α-氨基酸：
甘氨酸
丙氨酸
(3)氨基酸的化学性质
①两性；
②成肽反应：两分子的氨基酸缩水形成二肽，多种氨基酸分子间脱水以肽键相互
结合可形成蛋白质。
4.蛋白质的性质
(1)水解：在酸、碱或酶的作用下最终水解生成氨基酸。
(2)两性：具有氨基酸的性质。
(3)盐析：向蛋白质溶液中加入某些浓的无机盐[如(NH4)2SO4、Na2SO4 等]溶液后，
可以使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出，为可逆过程，可用于分离和提纯蛋
白质。
(4)变性：加热、紫外线、X 射线、强酸、强碱、重金属盐、一些有机物（甲醛、
酒精、苯甲酸等）会使蛋白质变性，属于不可逆过程。
(5)颜色反应：含有苯环的蛋白质遇浓HNO3 变黄色，该性质可用于蛋白质的检验。
(6)蛋白质灼烧有烧焦羽毛的气味。
5.用途
(1)蛋白质是人类必需的营养物质。
(2)蛋白质在工业上有很多用途，动物的毛、皮、蚕丝可制作服装。
(3)酶是一种特殊的蛋白质，是生物体内重要的催化剂。
第四章化学与自然资源的开发利用
知识体系：
章节概述：
本章包括四节内容，第一节“金属的开发利用”讲述了金属在自然界中的存在形
式，金属的冶炼。本节内容向同学们展示了生活中常见的金属是如何通过工业方
法进行冶炼，应用于我们日常生活中，增强学生的学习兴趣。
第二节“海水的资源利用”讲述了海水如何进行淡化，变成可饮用的淡水资源，
还讲述了如何进行粗盐提纯，以及NaCl 的用途。将化学与生活相联系，和学生
共同探究海水资源如何进行利用。
第三节“煤、石油和天然气的综合利用”则是将三大化石燃料的组成、结构和性
质进行粗略的阐述，使学生了解到煤、石油、天然气在日常生活中的用途。
第四节“绿色化学”贯彻“要绿水青山，不要金山银山”的思想，将化学污染进
行源头治理，而不是先污染后治理。本节还向学生展示了生活中常见的污染物，
以及它们的形成原因，给学生留下如何治理常见污染物的问题。
这一章节内容与生活联系紧密，可以帮助学生自主探究解决生活实际问题，并通
过本章的学习，引发对于资源利用和环境保护的思考与想法。
知识清单：
金属开发利用
一、金属在自然界中存在形式：
1.在自然界中以游离态（单质）形式存在的金属元素：Au、Pt 等不活泼金属。
2.在自然界中以化合态（化合物）形式存在的金属元素：如Na、K 等。
二、金属冶炼：
1.金属活动顺序（从活泼不活泼）：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、
H、Cu、Hg、Ag、Pt、Au
2.冶炼方法
(1)电解法：适用于非常活泼的金属（类似于分解反应）
2NaCl（熔融）=
电解
2Na+Cl2
MgCl2（熔融）=
电解
Mg+Cl2
2Al2O3（熔融）=
冰晶石
电解
4Al+3O2
【注】
①电解熔融氯化镁冶炼金属镁，而不是氧化镁的原因是，MgO 熔点较高，为
2850℃，耗能较大；
②电解熔融氧化铝冶炼金属铝，而不是氯化铝的原因是，AlCl3 为共价化合物，
熔融状态下不电离不导电；
③冰晶石为六氟合铝酸钠，分子式为Na3AlF6，其为电解熔融氧化铝的助熔剂；
④适用于K、Ca、Na、Mg、Al。
(2)热还原法：金属氧化物+还原剂（CO、C、H2）
火法炼铜：Cu2S+O2 =
高温
2Cu+SO2
高炉炼铁：Fe2O3+3CO =
高温
2Fe+3CO2
【注】
①还原法一般在高温条件下；
②湿法炼铜：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+
③铝热法炼铁：Fe2O3+2Al =
高温
2Fe+Al2O3
④适用于Zn、Fe、Sn、Pb、Cu
(3)热分解法：冶炼不活泼金属
2HgO=

2Hg+O2
2Ag2O=

4Ag+O2
【注】适用于Hg、Ag
(4)富集法：冶炼Pt、Au
知识清单：
海水的资源利用
一、海水淡化：
1.蒸馏法
2.电渗析法
3.离子交换法
二、粗盐提纯：
1.分离方法
(1)过滤：适用于固液分离
(2)萃取：适用于溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解度不同（在萃取剂中溶解度
远大于原溶液中）
(3)分液：适用于分离互不相溶的液体
(4)蒸馏：适用于分离沸点不同且互溶的液体
(5)降温结晶：适用于溶解度随温度变化不同的固体（如：硝酸钾）
(6)洗气法：适用于不同气体，如CO 与CO2
(7)升华法：如碘与沙子
2.海水提镁
海水（苦卤）→
1
Mg(OH)2→
2
MgCl2(aq)→MgCl2(s)→
3
Mg
(1)石灰乳Ca(OH)2写离子反应方程式的时候不拆
Ca(OH)2+Mg2+=Ca2++Mg(OH)2
(2)稀HCl：Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O
(3)电解MgCl2 =
通电
Mg+Cl2
3.海水提溴
海水→
1
Br2→
2
Br-→
(3)
Br2（水）→
4
Br2→
5
Br2
(1)加Cl2/H2O2 使酸化过的海水中的Br-Br2
Cl2+2Br-=2Cl-+Br2
H2O2+2Br-=Br2+2H2O
(2)SO2 热空气吹出
SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr
(3)加Cl2/H2O2 使大量的Br-Br2
Cl2+2Br-=2Cl-+Br2
(4)加CCl4/苯进行萃取
(5)蒸馏获取纯净的Br2
【注】(2)(3)步的目的是使溴富集
4.海水提碘
海带→
1
海带→
2
海带灰→
(3)
含碘离子的滤液→
4
碘水→
5
I2
(1)用刷子刷、乙醇洗：将海带洗干净，使其后续灼烧充分
(2)灼烧
(3)溶解、加热
(4)加Cl2/H2O2(H+)使I-I2
Cl2+2KI=2KCl+I2
2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O
(5)加CCl4 进行萃取分液，蒸馏得到粗碘，升华得到纯碘。
三、NaCl 用途
1.氯碱工业制NaOH、制Cl2：2NaCl+2H2O =
电解
2NaOH+Cl2+H2
2.制盐酸（氢气在氯气中点燃）：Cl2+H2 =
点燃
2HCl
3.制消毒剂：2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O
4.制漂白粉：2Ca(OH)2+2Cl2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
知识清单：
煤、石油和天然气的综合利用
一、煤的综合利用：
1.煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含有碳元素，还含有少量
氢、氧、氮、硫等元素。
【注】(1)煤是多成分组成的混合物。
(2)煤是不可再生的化石燃料。
2.煤的干馏
(1)原理：把煤隔绝空气加强热使其分解的过程。煤的干馏是一个复杂的物理、
化学变化过程。
(2)煤的干馏产物
①焦炉气②煤焦油③焦炭④粗氨水⑤粗苯
3.煤的气化：将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，目前主要方法是碳和水
蒸气反应制水煤气，使原子利用率增大。
化学方程式为C＋H2O(g)――→
高温CO＋H2
原子利用率=
期望产物总质量
生成物总质量100%
4.煤的液化
①直接液化：煤＋氢气――――→
催化剂
高温
液体燃料。
②间接液化：煤＋水蒸气――→
高温水煤气――→
催化剂
高温甲醇等。
【注】
a.干馏和蒸馏是两个不同的概念，前者是化学变化，后者是物理变化。
b.煤的气化和液化都是化学变化，其目的都是把煤转化成清洁能源，提高利用率。
二、石油的综合利用：
1.石油的成分
石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。所含元素以碳、氢为主，还有少量
N、S、P、O 等。石油的组成成分中，在常温常压下有的呈气态，有的呈液态，
还有的呈固态，即石油各组分之间沸点差距较大。
2.石油的加工
方法
形式
变化
过程
目的
产物
分馏
混合物
纯净物
物理变化
利用原油中各
组分沸点的不
同进行分离
获得各种燃
料用油
石油气、汽
油、煤油、
柴油、重油：
沥青
裂化
长链短
链
化学变化
把相对分子质
量大的烃断裂
成相对分子质
量小的烃
得到更多的
汽油等轻质
油
裂化汽油
裂解
（深
度裂
化）
短链碎
链
化学变化
深度裂化，产物
主要呈气态
得到乙烯、丙
烯、甲烷等化
工原料
裂解气：
CH2=CH2、
CH≡CH
催化
重整
烃类分子
结构进行
重新排列
化学变化
对汽油馏分中
的烃类分子结
构进行重新排
列成新的分子
结构的过程
制备重整汽
油（富含芳烃
的高辛烷值
汽油）
苯及苯的同
系物
【注】
(1)石油的分馏是物理变化，由于石油中有些成分的沸点接近，因此馏分一般还
是混合物。
(2)裂化和裂解都是化学变化，但两个概念不同，反应条件和反应产物均不同。
裂解是更深度的裂化。
三、天然气的综合利用：
1.天然气的主要成分是甲烷（分子式CH4），它是一种清洁的化石燃料，更是一
种重要的化工原料。
2.天然气与水蒸气反应制取H2，CH4(g)＋H2O(g)――――→
高温
催化剂
CO(g)＋3H2(g)。
四、蒸馏、分馏和干馏的比较：
名称
蒸馏
分馏
干馏
原理
把液体加热到沸
腾变为蒸气，再使
蒸气冷却凝结成
液体的操作
对多组分混合物在
控温下先后、连续进
行的两次或多次蒸
馏
把固态混合物（如煤、
木材）隔绝空气加强热
使之分解的过程
适用范围
被蒸馏混合物中
至少含有一种组
分为液体，各组分
沸点差别较大
多组分沸点不同的
混合物
煤、木材等固态混合物
变化类型
物理变化
物理变化
主要是化学变化
常用装置
实验
举例
从自来水中提取
蒸馏水，除去碘的
CCl4 溶液中的
CCl4
将石油分离为石油
气、汽油、煤油等
干馏煤、干馏木材
知识清单：
绿色化学
一、环境保护与绿色化学：
1.环境保护
(1)环境问题的含义
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)环境污染
①大气污染：大气污染物主要来自化石燃料燃烧和工业生产过程中产生的废气及
其携带的颗粒物。
②水源污染：工业生产中的废水(废液)及生活排污。
③废渣等固体废弃物的污染。
2.绿色化学
(1)绿色化学为源头治理，而不是先污染后治理。
(2)理想的绿色化学反应是参加反应的分子中的原子100％转化成产物，实现“零
排放”，充分利用了资源，又不产生污染。
(3)H2 为最清洁能源。
二、常见污染物：
1.CO2（其未列入气体检测物中）。
2.酸雨：主要成分SO2、氮氧化合物（NO2、N2O5），其使植被受损。
3.氟氯昂、氟氯代烃、N、O 化合物，可破坏臭氧层。
4.光化学烟雾：C、H 化合物，刺激人体器官。
5.白色污染：塑料。
6.赤潮：N、P 元素的排放，造成水体富营养化，由于浮游生物一般未红色，因
此叫做赤潮。
三、常见的化肥、农药类型：
1.化肥类型
类型
主要物质
氮肥
NH4HCO3、NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4NO3 来源:
尿素［CO(NH2)2］
磷肥
过磷酸钙［Ca(H2PO4)2 和CaSO4］
重过磷酸钙［Ca(H2PO4)2］
钾肥
草木灰［K2CO3］
KCl
2.农药的类型
常见的农药有敌敌畏、乐果、甲胺磷等，使用农药的主要目的是杀死影响植物生
长的害虫和杂草等。
四、安全使用食品添加剂：
1.着色剂：使食品显现一定的颜色。
(1)天然色素：β-胡萝卜素、叶绿素、辣椒红等。
(2)人工食用色素：柠檬黄、胭脂红、诱惑红、落日黄、亮蓝、靛蓝等。
2.发色剂：使食品呈现良好的色泽。
3.疏松剂：使食品口感更良好。
原理：疏松剂受热易分解，产生气体使食品内部形成均匀致密的海绵状多孔组织,
使食品酥脆，疏松。
4.防腐剂：使食品保质更长久。
我国规定允许使用的防腐剂有苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾、丙酸钙等。
防腐剂除了能防止食物变质外，还可以杀灭黄曲霉菌等产毒微生物，这无疑是有
益于人体健康的。