高中化学知识手册(5)

2019-04-02 11:28

b.Na—K合金(液态)用作原子反应堆的导热剂 c.制造高压钠灯,作为电光源。 2.碱金属元素

(1)周期表中的位置:第IA族(Li、Na、K、Rb、Cs)

(2)原子结构特点:最外层电子数均为1。 (3)主要性质:

①原子半径为同周期最大,易失电子。强还原剂且从Li→Cs金属性增强。

②取高价氧化物的水化物呈强碱性,从Li→Cs碱性增强。

(三)镁、铝、铁及其化合物

1.镁、铝在元素周期表中位置及原子结构镁(Mg):位于周期表第3周期第IIA原子结构铝(Al):位于周期表第3周期第IIIA,原子结构Mg、Al均为活泼金属,在化学反应中都易失电子,其性质有相似之处,但由于原子结构不同性质上也有差异。 2.镁、铝的物理性质

①相同点:密度较小,熔点较低、硬度较小、均为银白色。

②不同点:铅的硬度比镁稍大,熔沸点比镁高,这是由于镁、铅的金属键的强弱不同。 3.镁、铝的化学性质比较: 暴露在空气中(与O2反应) 反应。也能与强碱反应生成盐和H2O。 Al2O3+6H+=2A13++3H2O A12O3+2OH–=2A1O2–+H2O Al(OH)3+3H+=A13++3H2O Al(OH)3+OH–=A1O2–+2H2O 5.生成Al(OH)3沉淀量的图像分析

(1)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量。图1所示。

(2)向AlCl3溶液中滴加氨水至过量。图2所示。 (3)向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液直至过量。图3所示。

(4)向NaAlO2溶液中滴加盐酸直至过量。图4所示。 (5)向盐酸中滴入NaAlO2溶液直至过量。图5所示。 (6)向NaAlO2溶液中通人CO2直至过量。图6所示。

Mg 常温下被O2氧化,形成致密氧化膜、因而具有一定抗腐蚀性 空气中点燃,发出耀眼的Al 很快与O2反应,形成致密氧化膜,抗腐蚀性比镁强

6.铁及其化合物

(1)铁在周期表中的位置及原子结构

铁位于第四周期第Ⅷ族,是过渡金属元素的代表,其

在纯氧中或高温下可燃烧 燃烧 白光 4Al + 3O2 2Mg + O2 与某些氧化物反应 Mg+2H2O2Mg +CO2 + C Mg(OH)2 2MgO 2MgO 4Al+3MnO22Al+Fe2O32Al2O3+3Mn Al2O3+2Fe 2Al2O3 原子结构示意图:

(2)铁的性质 ①与非金属反应

铁元素是一种变价元素,通

常显示+2价、+3价,其化合物及其水溶液往往带有颜色。

与H2O反应 与非金属反应 与非氧化性酸反应 与氧化性酸与沸水只有微弱反应 ↓+H2↑ 2Fe+3Cl2=2FeCl3(棕黄色的烟) 3Fe+2O2=Fe3O4 Fe+S=FeS Fe+I2=FeI2

注:铁与弱氧化性物质反应生成低价铁的化合物

②与酸反应

a.非氧化性酸.Fe+2H+=Fe2++H2↑

b.氧化性酸:常温下遇浓H2SO4、浓HNO3会发生钝化,而加热时会剧烈反应。

③与水反应:3Fe+4H2O(气)=Fe3O4+4H2

④与某些盐熔液反应:Fe+Cu2+=Fe2++Cu,Fe+2Fe3+=3Fe2+

3Mg + N2 Mg3N2 2Al+ 3Cl22AlCl3 Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑ 2Al + 6HCl = 2AlCl3+ 3H2↑ 能反应,无 H2生成 反应 4.氧化铝和氢氧化铝

A12O3和Al(OH)3是典型的两性化合物,既能与强酸

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(3)铁的存在铁在自然界中分布较广。在地壳中含量约占5%,仅次于铝。分布在地壳中的铁均以化合态存在,游离态的铁只能在陨石中得到。铁矿石的种类较多,重要有:赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4),褐铁矿(2Fe2O3·3H2O)和菱铁矿(FeCO3)。

(4)铁的氧化物和氢氧化物 ①铁的氧化物 俗称 色、态 化合价 水溶性 不稳定 稳定性 6FeO+O2=2Fe3O4 与酸反应 与CO反应 高温熔融,过量的铁与氧气反应 制取 2Fe+O2O 2FeFe(OH)3的分解 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O 铁在氧气中燃烧 3Fe+2O24 (5)Fe2+和Fe3+的性质

①Fe2+具有氧化性,主要表现还原性 4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O(Fe2+被氧化) ②Fe3+具有较强的氧化性,与S2–、I–、SO32– 等能发生氧化还原反应2Fe3++S2–=2Fe2++S↓ 2Fe3++2I–=2Fe2++I2

③Fe3+是典型的弱碱阳离子,与HCO3–、AlO2–。等在溶液中发生双水解反应

2Fe+3CO32–+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑

FeO —— 黑色粉末 +2 Fe2O3 铁红 红棕色粉末 +3 均难溶于水 稳定 Fe3O4 磁性氧化铁 黑色晶体 +2、+3 ④Fe3+遇苯酚溶液呈紫色;可用于检验Fe3+ ⑤亚铁盐、铁盐的存放方法:亚铁盐溶液——加入少量铁屑以防止Fe2+被氧化,滴入少量相应的酸溶液以防止Fe2+水解。铁盐溶液——加入少量相应的酸溶液以防止Fe3+水解。

稳定 Fe3O4+8H+= Fe2++2Fe3++ 4H2O

第三部分 有机化学基础

一.有机化学中的基本概念

1.有机化合物

(1)定义:简称有机物,是指含碳元素的化合物(但CO2、CO、碳酸盐仍为无机物)。 (2)与无机物相比有如下特点:

①元素组成的特点:除碳元素外,还含有H、O、N、

Fe3OFeO+2H+=Fe2++H2O Fe2O3+6H+= 2Fe3++3H2O FexOy+yCO=xFe+yCO2

②铁的氢氧化物

物性 Fe(OH)2 白色,难溶于水的固体 Fe(OH)3 红褐色,难溶于水的固体 P、S及卤素等非金属元素。

②结构特点

a.碳碳间以共价键形成碳键,这是有机物结构的基础

b.有机物分子多为非极性分子或弱极性分子

3+(1)与非氧化性强酸反应 Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O (2)与氧化性酸反应 化性 3Fe(OH)2+10HNO3=3Fe(NO3)3 +NO↑+8H2O (3)空气中放置被氧化 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 ①煮沸蒸馏水,赶走溶解的氧气②煮沸NaOH溶液,赶走溶解的氧气③配制FeSO4溶液,加少量制备 的还原铁粉④用长滴管将NaOH溶液送入FeSO4溶液液面以下 Fe+2OH=Fe(OH)2↓ 2+-3+(1)与酸反应 Fe(OH)3+3H=Fe+3H2O (2)受热分解 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O +c.有机物分子间通过范德华力结合成分子晶体 ③数量特点有机物的种类繁多,达数百万种,其原因是:

a.碳原子有4个价电子,能与其他原子形成4个共价键。

b.碳链的长度可以不同;碳原子之间的结合方式可有单键、双键、叁键,也可以有长链或环状等。

将NaOH溶液滴入Fe2(SO4)3 溶液中 Fe+3OH=Fe(OH)3↓ -c.普遍存在同分异构现象。 ④性质特点(对大多数有机物)

a.难溶于水,易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂 b.多为非电解质,不易导电 c.多数熔沸点较低

d.多数易燃烧,易分解

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⑤有机物反应特点

有机反应复杂,速度慢,多需要催化剂,而且副反应多,所以,有机反应常用。―→‖代替―=‖。 2.同系物

(1)定义:结构相似,在分子组成上,彼此相差若干个CH2原子团的一系列化合物互称为同系物。

(2)同系物判断: ①通式相同 ②结构相似 ③同一类物质

④组成上相差若干个CH2原子团 (3)同系物的性质

①物理性质上存在递变性:随碳数增加,状态由气→液→固,熔沸点逐渐升高,密度逐渐增大。

②化学性质以相似性为主,也存在差异性。 3.同分异构体

(1)化合物具有相同的分子式,但具有不同结构的现象叫同分异构现象,具有同分异构现象的化合物称为同分异构体。(主要是指有机物)

(2)中学常见同分异构种类碳链异构:如正丁烷与异丁烷。官能团位置异构:如1-丁烯与2-丁烯不同类异构烯烃和环烷烃二烯烃和炔烃醇和醚酚、芳香醇、芳香醚醛和酮羧酸和酯。 4.烃

(1)仅含C、H两种元素的有机物称为碳、氢化合物,又称烃。

(2)碳原子之间都是以碳碳单键结合成链状,碳剩余的价键全部跟氢原子相结合,这样的烃叫做饱和链烃,又称烷烃,通式为CnH2n+2(n≥1)。

(3)分子中含有碳碳双键的一类链烃叫做烯烃,单烯烃通式为CnH2n(n≥2)

(4)分子中含有碳碳叁键的一类链烃叫做炔烃,炔烃通式为CnH2n+2(n≥2)(只含一个叁键)

(5)分子里含有一个或多个苯环的碳氢化合物,称为芳香烃,其中由一个苯环和饱和烃基组成的芳香烃叫苯的同系物,其通式为CnH2n–6(n≥6) 5.―根‖与―基‖的比较

电子式 电性 存在于 基(羟基) 电中性 不能独立存在,必须和其他―基‖或原子团相结合 根(氢氧根) 带负电 能独立存在于溶液或离子化合物中 6.烃的衍生物

(1)从结构上说,可以看成是烃分子里的氢原子被其他原子或原子团取代而衍变成的,因此叫烃的衍生物。

(2)卤代烃:烃分子中的氢原子被卤原子取代后的产物。

(3)醇:醇是分子中含有跟链烃基或苯环侧链上的碳结合的羟基的化合物。R—OH。

(4)酚:羟基与苯环上的碳原子直接相连的化合物叫做酚。

(5)醛:烃基与醛基结合着的化台物叫做醛:R—CHO (6)羧酸:分子由烃基与羧基相连构成的有机化合物:R—COOH

(7)酯:羧与醇结合生成的有机物叫做酯:R—COOR′ 7.蒸馏、分馏和干馏

蒸馏是将液态物质加热到沸腾变为蒸气,又将蒸气冷却为液体这两个过程联合操作。用这一操作可分离、除杂、提纯物质;分馏和蒸馏一样,也是利用混合物中各物质的沸点不同,严格控制温度,进行分离或提纯物质的操作。是多次的蒸馏;干馏,是把固态有机物(或煤炭)放入密闭的容器,隔绝空气加强热使它分解的过程。工业上炼焦就属于干馏。干馏属化学变化,蒸馏与分馏同属物理变化。 二.有机化学反应类型归纳 1.取代反应

(1)定义: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。

(2)能发生取代反应的物质:烷烃、芳香烃、醇、酚、酯、羧酸、卤代烃。

(3)典型反应:CH4 + Cl22.加成反应

(1)定义:有机物分子里不饱和碳原子跟其他原子或原子团直接结合生成别的物质的反应。

(2)能发生加成反应的物质:烯烃、炔烃、苯及其同系物。醛、酮、单糖等等。

(3)典型反应:CH2=CH2 + Br2 → CH2Br-CH2Br 3.加聚反应

(1)定义:通过加成聚合反应形成高分子化合物。 (2)特征:生成物只有高分子化合物,其组成与单体相同。

(3)典型反应:

4.缩聚反应

CH3Cl + HCl

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(1)定义:通过缩合反应生成高分子化合物,同时还生成小分子。(如H2O、NH3等)的反应。

(2)特征:除生成高分子化合物还有小分子生成。 (3)典型反应:

(2)化学性质

取代反应:光照可生成:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4

氧化反应:CH4+O2→CO2+2H2O 隔绝空气、高温可分解CH4 C + H2 2.乙烯C2H4

5.消去反应:

(1)定义:从一个有机物分子中脱去小分子(如H2O、HX等)而生成不饱和化合物(含双键或叁键)的反应。

(2)能发生消去反应的物质:醇、卤代烃。 (3)典型反应: 6.氧化反应

(1)定义:有机物加O或去H的反应。 (2)类型:

①在空气中或氧气中燃烧 ②催化氧化如:

2C2H5OH + O2 2 CH3CHO + 2H2O

③某些有机物被非O2氧化剂氧化

如:烯、炔、苯的同系物被酸性,KMnO4氧化;醛类,甲酸及甲酸酯葡萄糖被银氢溶液,新制Cu(OH)2氧化:

CH3CHO+2Cu(OH)2 → CH3COOH+Cu2O↓+2H2O 7.还原反应

(1)定义:有机物加H或去O的反应

(2)典型反应:CH3CHO+H2→ CH3CH2OH(也是加成反应)

8.酯化反应:(也属于取代反应)

(1)定义:酸与醇起作用、生成酯和水的反应 (2)典型反应:

C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5 + H2O

9.水解反应(属于取代反应)

(1)反应特征:有水参加,有机物分解成较小分子。 (2)能水解的物质:卤代烃、酯、二糖、多糖、蛋白质

(3)典型反应:

(1)物理性质:通常情况下,乙烯是无色,稍有气味,比空气略轻,难溶于水气体。

(2)化学性质 乙烯加成反应H2、溴水 聚合反应:

氧化反应:酸性KMnO4褪色 (3)实验室制备:

3.乙炔H—C≡C—H CH≡CH

(1)物性:乙炔俗名电石气、纯乙炔没有颜色、没有臭味的气味、由电石生成的乙炔因混有硫化氢磷化氢等杂质而有特殊难闻的气味,微溶于水。 (2)化学性质 乙炔 加成反应

氧化反应(酸性KMnO4褪色)

(3)实验室制备:CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑ 4.乙烷、乙烯、乙炔的比较 5.苯

(1)物理性质:苯是没有颜色带有特殊气味的液体、有毒,不溶于水,密度比水小,熔点5.5℃,沸点80.1℃。 (2)化学性质: 取代反应 加成反应 氧化反应 6.甲苯 化学性质: 取代反应 加成反应

氧化反应(酸性KMnO4褪色) (二)烃的衍生物 1.溴乙烷:CH3CH2Br

(1)物理性质:无色液体,沸点38.4℃比水重,不溶于水。

(2)化学性质: 2.乙醇

物理性质:无色有特殊性香味的液体,比水轻,与水有机物溶剂互溶,能使蛋白质变性,消毒杀菌。

? C2H5-OH + HBr C2H5-Br + H-OH ???三.典型有机物性质 (一)烃 1.甲烷CH4

(1)物理性质:通常情况下,是无色无味比空气轻的气体,难溶于水。

NaOH高中化学基础知识及基本规律一览表 第 24 页 共 36 页 钟福全编审

中学化学实验复习

一、新旧教材及新旧大纲的对比和启示

调整的内容 性质实验方案的实际 物质检验实验方案的设计 学生实验 金属的化学腐蚀(选做) 某些药品中氢氧化铝成分的检验 有机物熔点、沸点的测定 乙烯的制取和性质 溴乙烷的性质(必做) 二、学好考试说明,弄清考试要求 三、化学实验考题中的八个热点 (一)仪器的排列组合 (二)接口的链接 (三)气密性检查 (四)防倒吸 (五)事故处理 (六)实验方案的评价 (七)实验设计

(八)实验结果的分析、数据采取和处理 四、化学实验的复习方法 (一)实验复习中的由点连线 (二)实验复习中的线扩面

针对近几年高考实验题,将实验整理成若干小专题,具体如下 1.常用化学仪器及其使用方法 2.化学实验的基本要求 3.常见气体的制备和净化 4.物质的分离和提纯 5.物质的鉴别 6.物质的制备 7.重要定量实验 8.实验误差 10.化学实验装置的选择和评价 11.物质性质实验设计 12.物质制备实验方案的设计 13.物质检验实验的设计 14.定量实验 实验习题 15.综合实验 9.药品的保存、实验安全 溴乙烷的制取(选做) 删掉 金属的电化学腐蚀(必做) 删掉 B C 调整前 B 调整后 C (三)实验复习中的由面到体

1.抓课本演示实验的改进深化、培养创新能力 2.抓定挂实验到定量实验的扩展延伸 [例]基础定量分析实验复习教学设计

(1)布置作业:现有一个0.53g的工业纯碱样品(含少量NaCl等不与酸反应、不与CaCl2生成沉淀的杂质),需测定样品中Na2CO3的质量分数,设计初步方案。 (2)课堂分小组讨论,小组代表发言、评价补充、完善确定以下几种实验方案: 方案一:反应原理 2H++CO32–=H2O+CO2↑

基本方法:①配制标准浓度的酸溶液;②将样品溶于水中,用标准酸溶液进行滴定;③测量消耗酸溶液的体积,计算Na2CO3的质量分数。 方案二:反应原理 2H++CO32–=CaCO3↓

基本方法:①在样品中加入足量的强酸溶液,使CO2气体全部逸出;②用吸收剂吸收逸 出的CO2气体;③根据吸收剂质量的增加,计算Na2CO3的质量分数。 方案三:反应原理 Ca2++CO32–=H2CO3

基本方法:①在样品溶液中加足量的氯化钙溶液,使其沉淀完全;②过滤后,将沉淀进行洗涤、烘干;③称量纯净、干燥的沉淀质量,计算Na2CO3的质量分数。

(3)对每一方案引导质疑,形成详案。如方案二,该方案的核心是测量反应中逸出的二氧化碳的质量,请选择主要仪器,设计实验装置。讨论后得出,A—主要反应发生装置:烧瓶和分液漏斗;试剂:样品

和硫酸。B—干燥装置:大试管;试剂:浓H2SO4。C—吸收装置:干燥管、U形管;试剂:碱石灰。质疑:①为什么选用硫酸与样品反应逸出二氧化碳?能否改用盐酸? ②二氧化碳气体密度较大,怎样保证硫酸与碳酸钠应完全反应后,二氧化碳气体能够从发生装置中全部逸出。 ③从经济和取气简便的角度考虑,能否鼓入空气?若鼓入空气,装置是否需要改

进?引导学生作答后,用幻灯片映出整套装置图,如右图。④用以上装置进行测量,应如何操作?正确的操作顺序是什么?讨论后,用幻灯片映出正确的操作顺序是:A.检查装置的气密性;B.取刀ng样品装入烧瓶中;C.在干燥管和U型管内填满碱石灰;D.称量U型管质量(m1g);E.缓缓加入稀硫酸至不再产生气体为止;F.打开止水夹a:

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