《必修二化学思维导图》
一、物质的组成、结构与性质
1.1 物质的组成
1.1.1 原子构成
- 原子核：
- 质子：带正电，决定元素种类。
- 中子：不带电，与质子共同构成原子核。
- 核外电子：
- 带负电，决定元素化学性质。
- 电子云：描述电子在原子核外空间出现的概率分布。
- 质量数(A)：质子数(Z) + 中子数(N)。
- 核电荷数(Z)：等于质子数，决定元素种类。
1.1.2 元素
- 定义：具有相同核电荷数(质子数)的一类原子的总称。
- 同位素：质子数相同，中子数不同的原子（属于同种元素）。物理性质略有差异，化学性质几乎相同。
- 相对原子质量：以一种碳原子质量的1/12作为标准，其他原子的质量与之比较的比值。
1.1.3 分子
- 定义：保持物质化学性质的最小粒子。
- 构成：由原子构成。
- 分类：单质分子、化合物分子。
1.1.4 离子
- 阳离子：带正电荷的离子，原子失去电子形成。
- 阴离子：带负电荷的离子，原子得到电子形成。
1.1.5 物质的聚集状态
- 固态：粒子间作用力强，有固定体积和形状。
- 液态：粒子间作用力较强，有固定体积但形状不固定。
- 气态：粒子间作用力弱，无固定体积和形状。
1.2 物质的结构
1.2.1 原子结构
- 电子层：核外电子分层排布，离核越远能量越高。
- 第一层：最多容纳2个电子。
- 第二层：最多容纳8个电子。
- 第三层：最多容纳18个电子，但通常先排8个电子。
- 最外层电子数：决定元素的化学性质。
- 金属元素：最外层电子数少于4，易失去电子。
- 非金属元素：最外层电子数大于等于4，易得到电子。
- 稀有气体元素：最外层电子数为8（氦为2），化学性质稳定。
1.2.2 化学键
- 离子键：异性离子之间通过静电作用形成的化学键。
- 形成：活泼金属与活泼非金属之间。
- 特点：无方向性、饱和性。
- 存在于：离子化合物中。
- 共价键：原子之间通过共用电子对形成的化学键。
- 形成：非金属元素之间。
- 特点：有方向性、饱和性。
- 类型：σ键、π键。
- 极性共价键：不同元素的原子之间形成的共价键，电子对偏向电负性强的原子。
- 非极性共价键：相同元素的原子之间形成的共价键，电子对不偏向任何原子。
- 金属键：金属阳离子与自由电子之间的相互作用。
1.2.3 晶体
- 离子晶体：由离子键构成的晶体。
- 特点：熔点高、硬度大、导电性差。
- 实例：NaCl、KCl。
- 原子晶体：由共价键构成的晶体。
- 特点：熔点极高、硬度极大、导电性差。
- 实例：金刚石、二氧化硅。
- 分子晶体：由分子间作用力构成的晶体。
- 特点：熔点低、硬度小、导电性差。
- 实例：干冰、冰。
- 金属晶体：由金属键构成的晶体。
- 特点：导电性好、延展性好。
- 实例：Fe、Cu。
1.3 物质的性质
1.3.1 物理性质
- 颜色、状态、气味、熔点、沸点、密度、硬度、溶解性、导电性、导热性。
1.3.2 化学性质
- 氧化性、还原性、酸性、碱性、稳定性、腐蚀性、毒性、放射性、可燃性。
二、化学反应与能量
2.1 化学反应的速率和限度
2.1.1 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。
- 表示方法：通常用单位时间内反应物浓度（减少）或生成物浓度（增加）来表示。
- 影响因素：
- 浓度：浓度增大，反应速率加快。
- 温度：温度升高，反应速率加快。
- 压强：对于气体反应，压强增大，反应速率加快。
- 催化剂：使用催化剂，反应速率加快。
- 表面积：固体反应物表面积增大，反应速率加快。
2.1.2 化学平衡
- 定义：在一定条件下，可逆反应达到正逆反应速率相等的状态。
- 特征：
- 逆：反应是可逆的。
- 等：正逆反应速率相等。
- 动：动态平衡。
- 定：各组分的浓度保持不变。
- 变：条件改变，平衡可能发生移动。
- 影响因素（勒夏特列原理）：
- 浓度：增加反应物浓度，平衡向正反应方向移动；增加生成物浓度，平衡向逆反应方向移动。
- 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。
- 压强：对于气体反应，增加压强，平衡向气体分子数减小的方向移动；减小压强，平衡向气体分子数增大的方向移动。
- 催化剂：催化剂不影响平衡的移动。
2.2 化学反应中的能量变化
2.2.1 焓变(ΔH)
- 定义：在恒压条件下，反应过程中吸收或放出的热量。
- 符号：ΔH。
- 单位：kJ/mol。
- 正负号：
- ΔH < 0：放热反应。
- ΔH > 0：吸热反应。
2.2.2 热化学方程式
- 定义：表示化学反应与反应热关系的化学方程式。
- 书写要求：
- 标明反应条件（通常为25℃，101kPa）。
- 注明物质的聚集状态（s、l、g、aq）。
- 标明ΔH的数值和单位。
- 化学计量数表示物质的量，不代表分子数。
2.2.3 反应热的计算
- 盖斯定律：反应的焓变只与始态和终态有关，与反应的途径无关。
- 利用键能计算：ΔH = 反应物键能总和 - 生成物键能总和。
- 利用燃烧热计算：燃烧热是指在25℃、101kPa下，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。
- 利用中和热计算：中和热是指在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量。
三、有机化合物的基础
3.1 烃
3.1.1 烷烃
- 定义：只含有碳碳单键和碳氢键的链状饱和烃。
- 通式：CnH2n+2。
- 命名：系统命名法。
- 性质：化学性质稳定，易发生取代反应。
3.1.2 烯烃
- 定义：含有碳碳双键的烃。
- 通式：CnH2n。
- 命名：系统命名法，标明双键位置。
- 性质：活泼，易发生加成、加聚、氧化反应。
3.1.3 炔烃
- 定义：含有碳碳三键的烃。
- 通式：CnH2n-2。
- 命名：系统命名法，标明三键位置。
- 性质：活泼，易发生加成、加聚、氧化反应。
3.1.4 芳香烃
- 定义：含有苯环结构的烃。
- 代表物：苯。
- 性质：易发生取代反应，难发生加成反应。
3.2 烃的衍生物
3.2.1 醇
- 定义：含有羟基(-OH)的有机化合物。
- 通式：ROH。
- 分类：一元醇、多元醇。
- 性质：能与活泼金属反应生成氢气，能发生酯化反应。
3.2.2 酚
- 定义：羟基(-OH)直接与苯环相连的有机化合物。
- 性质：具有酸性，能与碱反应，能与三氯化铁溶液反应。
3.2.3 醛
- 定义：含有醛基(-CHO)的有机化合物。
- 性质：能发生氧化反应，能发生加成反应。
3.2.4 羧酸
- 定义：含有羧基(-COOH)的有机化合物。
- 性质：具有酸性，能与醇发生酯化反应。
3.2.5 酯
- 定义：羧酸与醇发生酯化反应的产物。
- 性质：能发生水解反应。
3.3 重要的有机反应类型
- 取代反应：有机分子中的一个或几个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：有机分子中不饱和键上的原子直接与其他原子或原子团结合生成新物质的反应。
- 消去反应：从一个分子中脱去一个小分子（如H2O、HX等）生成不饱和化合物的反应。
- 氧化反应：有机物分子中增加氧原子或减少氢原子的反应。
- 还原反应：有机物分子中增加氢原子或减少氧原子的反应。
- 加聚反应：许多小分子通过加成反应聚合成高分子化合物的反应。
- 酯化反应：酸与醇反应生成酯和水的反应。
- 水解反应：有机物与水反应生成其他物质的反应。