《化学思维导图高三》

一、 宏观物质组成与分类

1.1 物质的组成

• 元素: 具有相同核电荷数（即质子数）的一类原子的总称。
  • 种类: 金属元素、非金属元素、稀有气体元素
  • 存在形式: 单质（如O2、Fe）、化合物（如H2O、NaCl）
• 原子: 化学变化中的最小粒子。
  • 结构: 原子核（质子+中子）+ 核外电子
  • 性质: 由质子数决定元素的种类；原子不显电性。
• 分子: 保持物质化学性质的最小粒子。
  • 结构: 由原子构成
  • 性质: 分子间存在空隙和作用力
• 离子: 带电荷的原子或原子团。
  • 种类: 阳离子（带正电）、阴离子（带负电）
  • 形成: 原子得失电子形成

1.2 物质的分类

• 混合物: 由两种或多种物质混合而成。
  • 特点: 无固定组成和性质
  • 实例: 空气、溶液、悬浊液、乳浊液
  • 分离方法: 过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏、渗析等
• 纯净物: 由一种物质组成。
  • 单质: 由同种元素组成。
    • 金属单质: 具有金属光泽、导电性、导热性。
    • 非金属单质: 性质多样，如石墨、金刚石、氧气等。
    • 稀有气体: 化学性质稳定，通常以单原子分子存在。
  • 化合物: 由不同种元素组成。
    • 有机物: 含碳化合物（CO、CO2、碳酸盐等除外）。
    • 无机物: 不含碳的化合物。
      • 酸: 电离时生成的阳离子全部是氢离子的化合物。
      • 碱: 电离时生成的阴离子全部是氢氧根离子的化合物。
      • 盐: 电离时生成金属阳离子（或铵根离子）和酸根阴离子的化合物。
      • 氧化物: 由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物。

二、 化学计量

2.1 物质的量（n）

• 定义: 表示含有一定数目微粒的集体的一个物理量。
• 单位: 摩尔 (mol)
• 计算公式:
  • n = N / NA (N：微粒数，NA：阿伏伽德罗常数)
  • n = m / M (m：质量，M：摩尔质量)
  • n = V / Vm (V：气体体积，Vm：气体摩尔体积，标准状况下约为22.4 L/mol)
  • n = cV (c：溶液浓度，V：溶液体积)

2.2 阿伏伽德罗常数（NA）

• 定义: 0.012 kg 12C 中所含有的碳原子数。
• 数值: 约为 6.02 × 10^23 mol^-1
• 应用: 连接微观粒子数和宏观物质的量的桥梁。

2.3 摩尔质量（M）

• 定义: 单位物质的量的物质所具有的质量。
• 单位: g/mol
• 数值: 等于该物质的相对原子质量或相对分子质量。

2.4 气体摩尔体积（Vm）

• 定义: 标准状况下，1 mol任何气体所占有的体积。
• 数值: 约为 22.4 L/mol
• 影响因素: 温度和压强

2.5 溶液浓度

• 质量分数（ω）:溶质质量与溶液质量之比。
  • ω = m(溶质) / m(溶液) × 100%
• 物质的量浓度（c）: 单位体积溶液中所含溶质的物质的量。
  • c = n(溶质) / V(溶液)
• 稀释定律: c1V1 = c2V2 (稀释前后溶质的物质的量不变)

三、 元素化合物知识

3.1 常见金属元素及其化合物

• 钠 (Na):
  • 性质: 活泼金属，易与氧气、水反应。
  • 化合物: NaOH (强碱)、Na2CO3、NaHCO3 (重要的化工原料)。
• 铝 (Al):
  • 性质: 活泼金属，能与酸、碱反应。
  • 化合物: Al2O3 (两性氧化物)、Al(OH)3 (两性氢氧化物)。
• 铁 (Fe):
  • 性质: 变价金属，有+2价和+3价。
  • 化合物: FeO、Fe2O3、Fe3O4、FeCl2、FeCl3。
• 铜 (Cu):
  • 性质: 较活泼金属，易被氧化。
  • 化合物: CuO、CuSO4 (五水合铜为蓝色晶体，俗称胆矾)。

3.2 常见非金属元素及其化合物

• 碳 (C):
  • 单质: 金刚石、石墨、富勒烯等。
  • 化合物: CO、CO2、碳酸、碳酸盐。
• 硅 (Si):
  • 单质: 晶体硅。
  • 化合物: SiO2 (酸性氧化物，用于制玻璃)、硅酸盐。
• 氮 (N):
  • 单质: N2 (空气的主要成分)。
  • 化合物: NH3、HNO3、氮肥。
• 氧 (O):
  • 单质: O2、O3 (臭氧)。
  • 化合物: H2O、氧化物。
• 硫 (S):
  • 单质: 硫磺。
  • 化合物: SO2、SO3、H2SO4、硫酸盐。
• 氯 (Cl):
  • 单质: Cl2 (有毒气体)。
  • 化合物: HCl、HClO、氯化物、漂白粉。

3.3 重要酸、碱、盐

• 酸:
  • 盐酸 (HCl): 强酸，具有腐蚀性。
  • 硫酸 (H2SO4): 强酸，具有吸水性、脱水性、强氧化性。
  • 硝酸 (HNO3): 强酸，具有强氧化性。
• 碱:
  • 氢氧化钠 (NaOH): 强碱，具有腐蚀性，俗称烧碱、火碱、苛性钠。
  • 氢氧化钙 (Ca(OH)2): 碱性较弱，俗称熟石灰、消石灰。
  • 氨水 (NH3·H2O): 弱碱。
• 盐:
  • 氯化钠 (NaCl): 食盐，重要的化工原料。
  • 碳酸钠 (Na2CO3): 纯碱。
  • 碳酸氢钠 (NaHCO3): 小苏打。

四、 化学反应原理

4.1 化学反应速率

• 定义: 单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加。
• 影响因素: 温度、浓度、催化剂、压强 (对气体反应)。
• 计算: v = Δc / Δt

4.2 化学平衡

• 定义: 在一定条件下的可逆反应中，正反应速率等于逆反应速率的状态。
• 特征: 动态平衡、可逆、等速率。
• 影响因素: 浓度、温度、压强（对气体反应）。
• 勒夏特列原理: 如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、温度、压强等），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。

4.3 热化学方程式

• 定义: 表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。
• 书写要点:
  • 标明反应条件（通常为25℃，101 kPa）。
  • 标明各物质的聚集状态 (s, l, g, aq)。
  • 标明焓变 (ΔH)，单位为 kJ/mol。
  • ΔH为“+”表示吸热反应，ΔH为“−”表示放热反应。

4.4 能量变化与化学反应

• 放热反应: 反应物的总能量高于生成物的总能量，反应过程中放出热量。
• 吸热反应: 反应物的总能量低于生成物的总能量，反应过程中吸收热量。
• 燃烧热: 在101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。
• 中和热: 在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1mol H2O时所释放的热量。

五、 有机化学基础

5.1 烃

• 烷烃: 饱和烃，只有单键，通式 CnH2n+2。
• 烯烃: 含有碳碳双键的烃，通式 CnH2n。
• 炔烃: 含有碳碳三键的烃，通式 CnH2n-2。
• 芳香烃: 含有苯环结构的烃，如苯、甲苯。

5.2 烃的衍生物

• 醇: 含有羟基 (-OH) 的有机物，如乙醇、甘油。
• 酚: 羟基直接与苯环相连的有机物，如苯酚。
• 醛: 含有醛基 (-CHO) 的有机物，如甲醛、乙醛。
• 酮: 含有酮基 (-CO-) 的有机物，如丙酮。
• 羧酸: 含有羧基 (-COOH) 的有机物，如乙酸。
• 酯: 羧酸与醇反应生成的有机物，如乙酸乙酯。

5.3 重要反应类型

• 取代反应: 分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。
• 加成反应: 不饱和有机物分子里的不饱和键断裂，在断键处的碳原子上结合其他原子或原子团的反应。
• 消去反应: 从一个分子中脱去一个或几个小分子（如H2O、HX），同时形成不饱和键的反应。
• 氧化反应: 有机物与氧气发生的反应。
• 酯化反应: 醇与酸反应生成酯和水的反应。
• 聚合反应: 小分子（单体）结合成大分子（聚合物）的反应。

此思维导图为高三化学学习的主要内容框架，具体知识点需要结合教材进行深入学习和理解。

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