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高中化学知识框架

一、化学基本概念和基本理论

（一）物质的分类

（二）组成原子的粒子间的关系

核电荷数（Z）=核内质子数=核外电子数质量数（A）=质子数（Z）＋中子数（N）

（三）元素周期律与周期表

（四）化学键与分子结构

（五）晶体类型与性质

晶体类型

性质比较

离子晶体

分子晶体

原子晶体

金属晶体

结构

组成粒子

阴、阳离子

分子

原子

金属阳离子和自由电子

粒子间作用

离子键

范德华力

共价键

金属键

物理

性质

熔沸点

较高

低

很高

有高有低

硬度

硬而脆

小

大

有大有小、有延展性

溶解性

易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂

极性分子

易溶于极性溶剂

不溶于任何溶剂

难溶（钠等与水反应）

导电性

晶体不导电；能溶于水的其水溶液导电；熔化导电

晶体不导电，水溶液可导电；熔化不导电

不良（半导体Si）

良导体（导电传热）

典型实例

NaCl、NaOH

Na2O、CaCO3

干冰、白磷

冰、硫磺

金刚石、SiO2

晶体硅、SiC

Na、Mg、Al

Fe、Cu、Zn

（六）化学反应类型

（七）氧化还原反应的有关概念的相互关系（口诀：

升失氧化还原剂，降得还原氧化剂）

（八）离子反应

（九）化学反应中的能量变化

（10）溶液与胶体

（十一）化学反应速率

（12）化学平衡

1、化学平衡

化学平衡常数的计算：

对于可逆化学反应?

mA+nB?

pC+qD在一定温度下达到化学平衡时，其平衡常数表达式为：

在书写平衡常数表达式时，要注意以下问题：

①纯液体、固体的浓度视为1。

②化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。

同一个化学反应，由于书写的方式不同，各反应物、生成物的化学计量数不同，平衡常数就不同。

但是这些平衡常数可以相互换算。

③不同的化学平衡体系，其平衡常数不一样。

平衡常数大，说明生成物的平衡浓度较大，反应物的平衡浓度相对较小，即表明反应进行得较完全。

因此，平衡常数的大小可以表示反应进行的程度。

④同一个反应，平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变。

⑤一般认为K>10^5反应较完全（即不可逆反应），K<10^（-5）反应很难进行（即不反应）。

2、转化率=反应的量/起始的量

3、平衡的移动

4、等效平衡

即：

两个平衡的所有对应平衡量（包括正逆反应速率、各组分的物质的量分数、物质的量浓度、气体体积分数、质量分数等）完全相等。

等效平衡状态的分类和判断：

（1）恒温恒压下，改变起始加入物质的物质的量，只要按化学计量数，换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同，则达平衡后与原平衡等效?

（2）?

恒温恒容下，改变起始加入物质的物质的量，如通过可逆反应的化学计量数换算成方程式同一半边的物质的物质的量与原平衡相等，则达平衡后与原平衡等效?

5、化学平衡图像

（1）浓度—时间图像（如图1）：

根据物质的变化趋势与变化量确定化学反应方程式，然后由方程式的特点根据平衡移动理论判断温度、压强对A物质转化率的影响。

（2）w、温度、压强与时间关系图（如图2）“先拐先平”，即曲线中先出现拐点，则该曲线所示条件下先出现平衡，该曲线所示温度或压强较大。

（3）Y、压强与温度关系图（如图3）：

分析时应“定一议二”，即图像中有三个变量时，先固定一个量去讨论另两个量的关系，如等压线、等温线等。

然后结合化学反应方程式运用平衡移动理论分析判断。

（十三）弱电解质的电离平衡

（十四）水的电离和溶液的酸碱性

1、水的电离

（1）水分子能够发生极弱电离，存在有电离平衡（任何溶液中由水电离的c（H+）与c（OH–）总是相等的）

H2O+H2O

H3O+＋OH–简写为H2O

H+＋OH–

（2）水的离子积常数一定温度下，无论是稀酸、稀碱或盐溶液中室温时KW＝c（H+）·c（OH–）=1×10-14

①KW只与温度有关，而与该弱电解质的浓度无关。

②水的电离是个吸热过程，故温度升高，水的KW增大。

③水的离子积不仅适用于纯水，也适用于酸、碱、盐稀溶液

（3）影响水的电离平衡的因素：

酸、碱、水解盐等。

2、溶液的酸碱性和pH

（1）

常温pH=7（中性）pH＜7（酸性）pH＞7（碱性）

（2）pH测定方法：

pH试纸、酸碱指示剂、pH计

（3）溶液pH的计算方法①酸溶液：

n（H+）→c（H+）→pH

②碱溶液：

n（OH–）→c（OH–）→c（H+）=1×10-14/c（OH–）→pH

③酸碱混合：

pH=7n（H+）=n（OH–）=1×10-7mol/L

pH＞7n（H+）＜n（OH–）c（OH–）=n（OH–）-n（H+）/V混合液→c（H+）→pH

pH＜7n（H+）＞n（OH–）c（H+）=n（H+）-n（OH–）/V混合液→pH

3、溶液的pH与c（H+）变化关系

①强酸溶液：

c（H+）稀释10n倍，pH增大n个单位（pH＜7）。

②强碱溶液：

c（OH–）稀释10n倍，pH减小n个单位（pH＞7）

③pH相同的强酸与弱酸（或强碱与弱碱）：

稀释相同倍数，强酸（或强碱）的pH变化大

（十五）盐类的水解

（十六）酸碱中和滴定

（十七）沉淀溶解平衡

（十八）电化学

二、元素与化合物

（一）碱金属

（2）卤素

（三）氧族元素

（四）碳族元素

（5）氮族元素

（6）几种重要的金属

三、有机化学基础

（一）烃

烃的结构与性质总结

分类

通式

结构特点

化学性质

物理性质

同分异构

烷烃

CnH2n+2

（n≥1）

①C-C单键

②链烃

①与卤素取代反应（光照）

②燃烧

③裂化反应

一般随分子中碳原子数的增多，沸点升高，液态时密度增大。

气态碳原子数为1～4。

不溶于水，液态烃密度比水的小

碳链异构

烯烃

CnH2n

（n≥2）

①含一个C

C键

②链烃

①与卤素、H：

、H2O等发生加成反应

②加聚反应

③氧化反应：

燃烧，被KMnO4酸性溶液氧化

碳链异构

位置异构

炔烃

CnH2n-2

（n≥2）

①含一个C

C键

②链烃

①加成反应

②氧化反应：

燃烧，被KMnO4酸性溶液氧化

碳链异构

位置异构

苯

及

其

同

系

物

CnH2n-6

（n≥6）

①含一个苯环

②侧链为烷烃基

①取代反应：

卤代、硝化、磺化

②加成反应

③氧化反应：

燃烧，苯的同系物能被KMnO4酸性溶液氧化

简单的同系物常温下为液态；不溶于水，密度比水的小

侧链大小及相对位置产生的异构

（二）烃的衍生物

1、烃的衍生物结构、通式、化学性质鉴别

类别

官能团

结构特点

通式

化学性质

卤

代

烃

-X（卤素原子）

C-X键在一定条件下断裂

CnH2n+1O2

（饱和一元）

（1）NaOH水溶液加热,取代反应

（2）NaOH醇溶液加热,消去反应

醇

-OH（羟基）

（1）—OH与烃基直接相连

（2）—OH上氢原子活泼

CnH2n+2O2

（饱和一元）

（1）取代：

脱水成醚,醇钠,醇与羧酸成酯,卤化成卤代烃

（2）氧化成醛（—CH2OH）

（3）消去成烯

醛

（1）醛基上有碳氧双键

（2）醛基只能连在烃基链端

CnH2nO2

（饱和一元）

（1）加成：

加H2成醇

（2）氧化：

成羧酸

羧

（1）—COOH可电离出H+

（2）—COOH难加成

CnH2nO

（饱和一元）

（1）酸性：

具有酸的通性

（2）酯化：

可看作取代

酯

必须是烃基

CnH2nO2

（饱和一元）

水解成醇和羧酸

酚

（1）羟基与苯环直接相连

（2）—OH上的H比醇活泼

（3）苯环上的H比苯活泼

（1）易取代：

与溴水生成2,4,6-三溴苯酚

（2）显酸性

（3）显色：

遇Fe3+变紫色

2、代表物质转化关系

（3）糖类、油脂、蛋白质

1、糖类

类别

葡萄糖

蔗糖

淀粉

纤维素

分子式

（C6H12O6）

（C12H22O11）

（C6H10O5）

结构特点

多羟基醛

分子中无醛基，非还原性糖

由几百到几千个葡萄糖单元构成的天然高分子化合物

由几千个葡萄糖单元构成的天然高分子化合物

主要性质

白色晶体，溶于水有甜味。

既有氧化性，又有还原性，还可发生酯化反应，并能发酵生成乙

无色晶体，溶于水有甜味。

无还原性，能水解生成葡萄糖和果糖

白色粉末，不溶于冷水，部分溶于热水。

能水解最终生成葡萄糖；遇淀粉变蓝色；无还原性

无色无味固体.不溶于水及有机溶剂。

能水解生成葡萄糖.能发生酯化反应，无还原性

重要用途

营养物质、制糖果、作还原剂

食品

食品、制葡萄糖、乙醇

造纸、制炸药、人造纤维

2、油脂

通式

物理性质

化学性质

密度比水小，不溶于水，易溶于汽油、乙醚、苯等多种有机溶剂中。

1.水解：

酸性条件

碱性条件——皂化反应

2.氢化（硬化）

3、蛋白质和氨基酸

类别

氨基酸

蛋白质

结构特点

分子中既有酸性基（羧基）又有碱性基（氨基），是两性物质

由不同的氨基酸相互结合而形成的高分子化合物。

分子中有羧基和氨基，也是两性物质

主要性质

①既能和酸反应，又能和碱反应

②分子间能相互结合而形成高分子化合物

①具有两性

②在酸或碱或酶作用下水解，最终得多种氨基酸

③盐析

④变性

⑤有些蛋白质遇浓HNO3呈黄色

⑥燃烧产生烧焦羽毛的气味

⑦蛋白质溶液为胶体

（四）合成材料（有机高分子化合物）

基本概念

单体

结构单元（链节）

聚合度

高聚物

含义

能合成高分子化合物的小分子，一般是不饱和的或含有两个或更多官能团的小分子

高聚物分子中具有代表性的、重复出现的最小部分

每个高分子里链节的重复次数

由单体聚合而成的相对分子质量较大的化合物，相对分子质量高达数千至数万以上

实例（以聚乙烯为例）

CH2=CH2

—CH2—CH2—

结构与性质

线型高分子

体型（网状）高分子

结构

分子中的原子以共价键相互联结成一条很长的卷曲状态的“链”

分子链与分子链之间还有许多共价键交联起来，形成三度空间的网状结构

溶解性

能缓慢溶解于适当溶剂

很难溶解，但往往有一定程度的胀大

性能

具热塑性，无固定熔点

具热固性，受热不熔化

特性

强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘性好

强度大、绝缘性好，有可塑性

四、化学计算

（一）物质的量及气体摩尔体积的计算

n=c·V

（二）相对原子质量、相对分子质量及确定化学式的计算

（三）物质溶解度、溶液浓度的计算

（四）pH及有关氢离子浓度、氢氧根离子浓度的计算

（五）化学反应方程式的有关计算

五、化学实验

（一）化学实验基本操作

（二）常见气体及其他物质的实验室制备

1、气体发生装置

固体+固体·加热

固体+液体·不加热

固（或液）体+液体·加热

图4-1

图4-2

图4-3

2、常见气体的制备

制取气体

反应原理（反应条件、化学方程式）

装置类型

收集方法

注意事项

2KClO3

2KCl+3O2↑或

2KMnO4

K2MnO4+MnO2+O2↑

固体

加热

排水法

①检查装置气密性。

②装固体的试管口要略向下倾斜。

③先均匀加热，后固定在放药品处加热。

④用排水法收集，停止加热前，应先把导气管撤离水面，才能熄灭酒精灯

NH3

2NH4Cl+Ca（OH）2

CaCl2+2NH3↑+2H2O

向下

排气法

Cl2

MnO2+4HCl（浓）

MnCl2+Cl2↑+2H2O

固液

体体

液液

体体

加

热

向上

排气法

①同上①、③、④条内容。

②液体与液体加热，反应器内应添加碎瓷片以防暴沸。

③氯气有毒，尾气要用碱液吸收。

④制取乙烯温度应控制在170℃左右

3Cu+8HNO3（稀）

3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

排水法

C2H4

CH3CH2OH

CH2==CH2↑+H2O

Zn+H2SO4（稀）==ZnSO4+H2↑

固体

液体

不

加

热

①检查装置气密性。

②使用长颈漏斗时，要把漏斗颈插入液面以下。

③使用启普发生器时，反应物固体应是块状，且不溶于水（H2、CO2、H2S可用）。

④制取乙炔要用分液漏斗，以控制反应速率。

⑤H2S剧毒，应在通风橱中制备，或用碱液吸收尾气。

不可用浓H2SO4

向下排

气法或

排水法

C2H2

CaC2+2H2O→Ca（OH）2+CH≡CH↑

CO2

CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O

向上

排气法

NO2

Cu+4HNO3（浓）==Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

H2S

FeS+H2SO4（稀）==FeSO4+H2S↑

3、气体的干燥

干燥是用适宜的干燥剂和装置除去气体中混有的少量水分。

常用装置有干燥管（内装固体干燥剂）、洗气瓶（内装液体干燥剂）。

所选用的干燥剂不能与所要保留的气体发生反应。

常用干燥剂及可被干燥的气体如下：

（1）浓硫酸（酸性干燥剂）：

N2、O2、H2、Cl2、CO、CO2、SO2、HCl、NO、NO2、CH4、C2H4、C2H2等（不可干燥还原性或碱性气体）。

（2）P2O5（酸性干燥剂）：

可干燥H2S、HBr、HI及浓硫酸能干燥的气体（不可干燥NH3等）。

（3）无水CaCl2（中性干燥剂）：

可干燥除NH3以外的其他气体（NH3能与CaCl2反应生成络合物CaCl2·8NH3）。

（4）碱石灰（碱性干燥剂）：

可干燥NH3及中性气体（N2、O2、H2、CO、NO、CH4、C2H4、C2H2等）。

不能干燥酸性气体。

（5）硅胶（酸性干燥剂）：

可干燥Cl2、O2、H2、CO2、CH4、C2H4、C2H2（硅胶能吸附水，也易吸附其他极性分子，只能干燥非极性分子气体）。

（6）其他：

如生石灰、NaOH也可用于干燥NH3及中性气体（不可干燥有酸性或能与之作用的气体）。

（三）物质的分离提纯

1、物理分离提纯法

方法

适用范围

主要仪器

举例

注意事项

过滤

固体与液体分离

漏斗、烧杯、玻璃棒、铁架台（带铁圈）、滤纸

粗盐提纯时，把粗盐溶于水，经过过滤，把不溶于水的固体杂质除去

①要“一贴二低三靠”

②必要时要洗涤沉淀物（在过滤器中进行）

③定量实验的过滤要“无损”

结晶

重结晶

混合物中各组分在溶剂中的溶解度随温度变化不同

烧杯及过滤仪器

硝酸钾溶解度随温度变化大，氯化钠溶解度随温度变化小，可用该法从氯化钠和硝酸钾的混合物中提纯硝酸钾

①一般先配较高温度的饱和溶液，然后降温结晶

②结晶后过滤，分离出晶体

升华

混合物中某一成分在一定温度下可直接变为气体，再冷却成固体

酒精灯、大烧杯、圆底烧瓶、铁架台（带铁圈）、石棉网

粗碘中碘与钾、钠、钙、镁的碘化物混杂，利用碘易升华的特性，可将碘与杂质分离

（升华物质的集取方法不作要求）

蒸发

分离溶于溶剂中的溶质

蒸发皿、三角架、酒精灯、玻璃棒

从食盐水溶液中提取食盐晶体

①溶质须不易分解、不易水解、不易被氧气氧化

②蒸发过程应不断搅拌

③近干时停止加热，余热蒸干

蒸馏

分馏

利用沸点不同以分离互溶液体混合物

蒸馏烧瓶、冷凝管、酒精灯、锥形瓶、牛角管、温度计、铁架台（带铁圈、铁夹）、石棉网等

制取蒸馏水，除去水中杂质。

除酒精中水（加生石灰），乙醇和乙酸（先加NaOH蒸馏，后加浓H2SO4蒸馏）；石油分馏

①温度计水银球在蒸馏烧瓶支管口处

②加沸石（碎瓷片）

③注意冷凝管水流方向应下进上出

④不可蒸干

分液

两种互不相溶的液体的分离

分液漏斗（有圆筒形、圆球形、圆锥形）

除溴乙烷中乙醇（先水洗），水、苯的分离，除乙酸乙酯中乙酸（加饱和Na2CO3洗）

上层液体从上口倒出，下层液体从下口放出

萃取

利用溶质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来

可在烧杯、试管等中进行，一般在分液漏斗中（为便于萃取后分液）

CCl4把溶于水里的Br2萃取出来

①萃取后要再进行分液

②对萃取剂的要求：

与原溶剂互不混溶、不反应；溶质在其中的溶解度比在原溶剂中大；溶质不与萃取剂反应；两溶剂密度差别大

③萃取后得到的仍是溶液，一般再通过分馏等方法进一步分离

渗析

用半透膜使离子或小分子从胶体中分离出来（提纯胶体）

半透膜、烧杯等

除去Fe（OH）3胶体中的HCl

要不断更换烧杯中的水或改用流水，以提高渗析效果

溶解

杂质与被提纯的物质在溶解性上有明显差异的混合物

分液装置或洗气装置或过滤装置

溴乙烷中的乙醇；Cl2中的HCl；CaCO3中的NaCl

①固体先研细

②搅拌或振荡

③易溶气体溶解要防倒吸

④必要寸加热

⑤注意后续操作

盐析

利用某些物质在加某些无机盐时，其溶解度降低而凝聚的性质来分离物质

烧杯、玻璃棒以及过滤仪器

从皂化液中分离肥皂、甘油；蛋白质的盐析

①注意无机盐的选用

②少量盐能促进蛋白质的溶解，重金属盐使蛋白质变性

③盐析后过滤

2、化学分离提纯

化学法要同时考虑到各组成成分及杂质的化学性质和特点，利用它们之间的差别加以分离提纯。

一般原则是：

①引入试剂一般只跟杂质反应；②后续试剂应能除去过量的前一试剂；③不引进新杂质；④杂质与试剂生成的物质易与被提纯物分离（状态类型不同）；⑤过程简单，现象明显，纯度要高；⑥尽可能将杂质转化为所需物质；⑦除去多种杂质时应考虑加入试剂的合理顺序；⑧如遇到极易溶解于水的气体时，应防止倒吸现象发生。

在进行化学分离提纯时，进行完必要的化学处理后，要适时实施某些物理法操作（如过滤、分液等）。

试剂的选择或采取的措施是最为关键的，它要根据除杂的一般原则，分析杂质的状态类型来确定。

①原物质和杂质均为气体时，一般不选用气体作为除杂的试剂，而选用固体或液体试剂；②原物质和杂质均为可溶于水的固体（或溶液）时，杂质的除去，要根据原物质与杂质中阴阳离子的异同，选择适当试剂，把杂质中与原物质不相同的阳离子或阴离子转变成沉淀、气体、水或原物质。

试剂一般选用可溶于水的固体物质或溶液，也可选用气体或不溶于水的物质；③原物质和杂质至少有一种不溶物时，杂质的除去一般不选用固体试剂，而是选用气体或液体试剂，也可采用直接加热、灼烧等方法除去杂质。

（1）加热分解法：

如NaCl中混有少量NH4HCO3，加热使NH4HCO3分解。

（2）氧化还原法：

利用氧化还原反应将杂质或氧化或还原，转化为易分离物质。

如除去苯中的少量甲苯，就可利用甲苯与酸性高锰酸钾反应，生成苯甲酸，再加碱生成水溶性苯甲酸钠，从而与苯分离；又如，除去CO2中的少量O2，可将气体通过热的铜网。

（3）沉淀法：

将杂质转变为沉淀除去的方法。

如除去CO2中的H2S气体，可将混合气体通入到CuSO4溶液中，除去H2S气体。

（4）汽化法：

将杂质转变为气体使之除去的方法。

如除去NaCl固体中的Na2CO3固体，可加入HCl将其中的

转变为CO2气体。

（5）酸、碱法：

利用杂质和酸或碱的反应，将不溶物转变成可溶物；将气体杂质也可转入酸、碱中吸收来进行提纯。

如除去CuS中的FeS就可采用加入盐酸，使之充分溶解，利用FeS和盐酸反应而不与CuS反应的特点来使两者分离。

（6）络合法：

有些物质可将其转化为络合物达到分离目的。

如BaSO4中的AgCl可通过加入浓氨水，使AgCl转化为可溶的[Ag（NH3）2]Cl除去。

（7）转化法：

利用某些化学反应原理，将杂质转化为所需物质，如NaHCO3溶液中含Na2CO3可通足量CO2转化，CaO中含CaCO3，可加热使之转化等。

有机物的分离一般不用此法，如除去乙酸乙酯中混有的乙酸，如果采用加入乙醇及催化剂（稀硫酸）并加热的方法，试图将乙酸转化为乙酸乙酯，这是适得其反的。

其一是加入的试剂难以除去；其二是有机反应缓慢、复杂，副反应多，该反应又是可逆反应，不可能反应到底将乙酸除尽。

（8）水解法：

当溶液中的杂质存在水解平衡，而用其他方法难以除之，可用加入合适试剂以破坏水解平衡，使杂质转化为沉淀或气体而除去。

如：

MgCl2中的FeCl3，可用加MgO、Mg（OH）2、MgCO3等，降低H+浓度，促进Fe3+水解为Fe（OH）3↓，而不能加NaOH和NH3·H2O等。

（9）其他：

如AlCl3溶液中混有的FeCl3，可利用Al（OH）3的两性，先加过量氢氧化钠溶液，过滤，在滤液中通足量CO2，再过滤，在滤渣[Al（OH）3]中加盐酸使其溶解。

此外还有电解法精炼铜；离子交换法软化硬水等。

3、物质的检验

六、化学工业知识

（一）合成氨

（二）石油化工

（三）氯碱工业

（四）硫酸的工业制法

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