《高二化学思维导图》

一、化学反应与能量

1.1 化学反应速率

1.1.1 定义

• 单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加。

1.1.2 表示方法

• v = Δc / Δt
• 注意：必须明确指定反应物或生成物，且不同物质速率数值可能不同。

1.1.3 影响因素

• 内因: 反应物本身的性质 (决定因素)
• 外因:
  • 浓度: 一般情况下，增大浓度，反应速率增大。
  • 温度: 一般情况下，升高温度，反应速率增大。
  • 压强: 对于气体反应，增大压强，反应速率增大。（实质是浓度增大）
  • 催化剂: 使用正催化剂，反应速率增大。
  • 其他: 接触面积、光照、超声波等。

1.1.4 速率计算

• 根据化学计量数之比推算速率。
• 注意单位统一。

1.2 化学平衡

1.2.1 定义

• 一定条件下，可逆反应中，正反应速率和逆反应速率相等的状态。

1.2.2 特征

• 逆: 反应是可逆的。
• 等: 正逆反应速率相等。
• 动: 动态平衡，反应仍在进行。
• 定: 各物质的浓度、百分含量保持不变。
• 变: 条件改变，平衡被破坏，发生移动。

1.2.3 影响因素 (勒夏特列原理)

• 浓度:
  • 增加反应物浓度，平衡正向移动。
  • 增加生成物浓度，平衡逆向移动。
• 压强 (对于气体反应):
  • 增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动。
  • 减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。
• 温度:
  • 升高温度，平衡向吸热反应方向移动。
  • 降低温度，平衡向放热反应方向移动。
• 催化剂: 不影响平衡移动，只改变达到平衡所需时间。

1.2.4 化学平衡常数 K

• 定义: 一定温度下，达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值。
• 意义: 衡量反应进行的程度。K值越大，反应进行的越彻底。
• 影响因素: 温度（K值随温度变化而变化）
• 应用: 判断反应进行的方向。

1.3 反应焓变 ΔH

1.3.1 定义

• 恒压条件下，反应放出或吸收的热量。

1.3.2 符号及单位

• 符号: ΔH
• 单位: kJ/mol

1.3.3 表达方式 (热化学方程式)

• 标明反应条件 (温度、压强，通常为25℃，101kPa)
• 注明物质状态 (s, l, g, aq)
• ΔH 的数值和符号 (ΔH > 0 为吸热反应，ΔH < 0 为放热反应)
• ΔH 的数值与化学计量数成正比

1.3.4 常见反应的焓变

• 燃烧热: 1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。
• 中和热: 稀溶液中酸与碱发生中和反应生成 1 mol H2O 时所放出的热量。
• 键能: 断裂 1 mol 化学键所吸收的能量。
• ΔH = ∑(反应物键能) - ∑(生成物键能)

1.3.5 盖斯定律

• 反应的焓变只与反应的始态和终态有关，与反应的途径无关。
• 应用：计算难以直接测量的反应的焓变。

二、电化学

2.1 原电池

2.1.1 定义

• 将化学能转化为电能的装置。

2.1.2 构成条件

• 两个活泼性不同的电极。
• 电解质溶液。
• 形成闭合回路或直接接触。
• 自发进行的氧化还原反应。

2.1.3 电极反应

• 负极: 发生氧化反应，失去电子。
• 正极: 发生还原反应，得到电子。

2.1.4 电极判断

• 根据金属活动性顺序。
• 根据电极反应现象。
• 根据电子流向。

2.1.5 常见原电池

• 锌铜原电池
• 燃料电池 (氢氧燃料电池、甲醇燃料电池等)
• 金属空气电池

2.2 电解池

2.2.1 定义

• 将电能转化为化学能的装置。

2.2.2 构成条件

• 外接电源。
• 两个电极 (可以相同或不同)。
• 电解质溶液或熔融电解质。
• 形成闭合回路。

2.2.3 电极反应

• 阳极: 发生氧化反应，失去电子。(与电源正极相连)
• 阴极: 发生还原反应，得到电子。(与电源负极相连)

2.2.4 电极判断

• 根据与电源的连接。
• 根据电极反应现象。

2.2.5 电解原理

• 电解质溶液中的离子定向移动，分别在阴阳极发生氧化还原反应。
• 溶液中离子的放电顺序：阳离子：金属活动性顺序表由后到前；阴离子：Cl- > OH- > SO42- > NO3- > F-

2.2.6 应用

• 电解水
• 电解氯化钠溶液
• 电镀
• 精炼铜

2.3 金属的电化学腐蚀与防护

2.3.1 金属的腐蚀

• 化学腐蚀: 金属与干燥气体或非电解质溶液直接反应。
• 电化学腐蚀:
  • 析氢腐蚀: 在酸性环境中发生。
  • 吸氧腐蚀: 在中性或弱酸性环境中发生。

2.3.2 金属的防护

• 改变金属内部结构，制成合金。
• 在金属表面覆盖保护层，如涂油漆、镀金属等。
• 电化学保护：
  • 外加电流的阴极保护:将被保护金属作为电解池的阴极。
  • 牺牲阳极的阴极保护: 与活泼金属连接，形成原电池。

三、有机化学基础

3.1 烃

3.1.1 烷烃

• 定义: 只有单键的链状饱和烃。
• 通式: CnH2n+2
• 命名: 系统命名法。
• 性质: 化学性质稳定，不易发生反应。

3.1.2 烯烃

• 定义: 含有碳碳双键的链状不饱和烃。
• 通式: CnH2n
• 命名: 系统命名法，需标明双键位置。
• 性质: 活泼，易发生加成、加聚、氧化等反应。

3.1.3 炔烃

• 定义: 含有碳碳三键的链状不饱和烃。
• 通式: CnH2n-2
• 命名: 系统命名法，需标明三键位置。
• 性质: 比烯烃更活泼，易发生加成、加聚、氧化等反应。

3.1.4 芳香烃

• 定义: 含有苯环结构的烃。
• 代表物: 苯、甲苯等。
• 性质: 具有一定的稳定性，能发生取代、加成、氧化等反应。

3.2 烃的衍生物

3.2.1 卤代烃

• 定义: 烃分子中的氢原子被卤素原子取代的产物。
• 命名: 系统命名法，需标明卤素原子位置。
• 性质: 能发生水解反应、消去反应。

3.2.2 醇

• 定义: 烃分子中的氢原子被羟基 (-OH) 取代的产物。
• 命名: 系统命名法，需标明羟基位置。
• 性质: 能发生酯化反应、氧化反应、消去反应。

3.2.3 酚

• 定义: 羟基直接与苯环相连的化合物。
• 性质: 具有酸性，能与氢氧化钠反应。

3.2.4 醛

• 定义: 分子中含有醛基 (-CHO) 的化合物。
• 性质: 能发生氧化反应、加成反应 (银镜反应、与新制氢氧化铜反应)。

3.2.5 羧酸

• 定义: 分子中含有羧基 (-COOH) 的化合物。
• 性质: 具有酸性，能与醇发生酯化反应。

3.2.6 酯

• 定义: 羧酸与醇发生酯化反应的产物。
• 命名: XX酸XX酯
• 性质: 能发生水解反应。

3.3 重要反应类型

3.3.1 加成反应

• 不饱和键断裂，形成新的单键。

3.3.2 取代反应

• 原子或原子团被其他原子或原子团取代。

3.3.3 消去反应

• 从分子中脱去小分子，形成不饱和键。

3.3.4 氧化反应

• 有机物与氧气反应或化合价升高。

3.3.5 酯化反应

• 羧酸与醇反应生成酯和水。

3.3.6 水解反应

• 酯、多糖等与水反应断裂成小分子。

3.3.7 加聚反应

• 小分子通过不饱和键相互连接形成高分子化合物。

四、实验化学

• 略 (具体实验内容需根据教材进行补充，包括仪器的使用、实验操作、现象记录、误差分析等)。 重点掌握物质的检验与鉴别、物质的分离与提纯、以及定量实验的设计与操作。

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