《化学单元思维导图》
一、基本概念与物质的组成、结构和性质
1.1 物质的分类
-
1.1.1 混合物
- 定义：由两种或两种以上物质混合而成
- 分类：
- 宏观角度：
- 溶液：分散质粒子直径小于1nm，均一、稳定
- 实例：盐水，糖水，空气 (注意：空气是混合物)
- 溶解度：影响因素（温度，溶剂，溶质性质）
- 胶体：分散质粒子直径在1-100nm之间，有丁达尔效应
- 实例：淀粉溶液，蛋白质溶液，Fe(OH)3胶体
- 丁达尔效应：区别溶液和胶体的重要方法
- 浊液：分散质粒子直径大于100nm，不稳定，静置易分层
- 实例：泥水，油水混合物
- 溶液：分散质粒子直径小于1nm，均一、稳定
- 微观角度：
- 均匀混合物：各处性质相同
- 非均匀混合物：各处性质不同
- 宏观角度：
- 分离提纯方法：
- 过滤：分离不溶性固体和液体
- 蒸馏：分离沸点不同的液体
- 萃取：用溶剂提取混合物中的某种物质
- 分液：分离互不相溶的液体
- 结晶：根据溶解度差异分离溶质
- 渗析：分离胶体中的小分子杂质
-
1.1.2 纯净物
- 定义：由一种物质组成
- 分类：
- 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，延展性
- 实例：铁，铝，铜
- 非金属单质：性质多样，例如碳，氧，硫
- 实例：氧气，氮气，石墨
- 金属单质：具有金属光泽，导电性，导热性，延展性
- 化合物：由不同种元素组成
- 氧化物：由两种元素组成，其中一种是氧元素
- 酸性氧化物：与碱反应生成盐和水，通常为非金属氧化物（如CO2, SO2, SO3）
- 碱性氧化物：与酸反应生成盐和水，通常为金属氧化物（如Na2O, CaO）
- 两性氧化物：既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水（如Al2O3, ZnO）
- 酸：电离时生成的阳离子全部是氢离子(H+)的化合物
- 强酸：盐酸(HCl)，硫酸(H2SO4)，硝酸(HNO3)
- 弱酸：醋酸(CH3COOH)，碳酸(H2CO3)
- 碱：电离时生成的阴离子全部是氢氧根离子(OH-)的化合物
- 强碱：氢氧化钠(NaOH)，氢氧化钾(KOH)，氢氧化钙(Ca(OH)2)
- 弱碱：氨水(NH3·H2O)
- 盐：由金属离子或铵根离子(NH4+)和酸根离子构成的化合物
- 正盐：酸中的氢全部被金属离子取代
- 酸式盐：酸中的氢部分被金属离子取代
- 碱式盐：碱中的氢氧根部分被酸根离子取代
- 氧化物：由两种元素组成，其中一种是氧元素
- 单质：由同种元素组成
1.2 物质的组成和结构
- 1.2.1 原子结构
- 原子核：由质子和中子组成
- 质子：带正电，决定元素种类
- 中子：不带电，决定同位素
- 核外电子：带负电，决定元素化学性质
- 电子排布：电子按照能量高低分布在不同的能层和能级
- 价电子：最外层电子，决定元素的化学性质
- 原子核：由质子和中子组成
- 1.2.2 元素周期律
- 定义：元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化
- 周期：同一周期元素原子具有相同数量的电子层
- 族：同一族元素原子最外层电子数相同，化学性质相似
- 性质递变规律：
- 金属性：同周期从左到右递减，同主族从上到下递增
- 非金属性：同周期从左到右递增，同主族从上到下递减
- 原子半径：同周期从左到右递减，同主族从上到下递增 (例外：惰性气体不参与半径比较)
- 电负性：描述原子吸引电子的能力，规律同非金属性
- 1.2.3 化学键
- 离子键：金属元素和非金属元素之间，通过电子转移形成的化学键
- 形成：静电作用
- 性质：强的结合力，高熔点，高沸点
- 实例：NaCl, MgO
- 共价键：非金属元素之间，通过共用电子对形成的化学键
- 形成：原子轨道重叠
- 性质：结合力相对较弱，熔沸点较低
- 实例：H2, O2, CH4
- 分类：
- 极性共价键：不同原子间形成的共价键，电子对偏向电负性大的原子（如 HCl）
- 非极性共价键：相同原子间形成的共价键，电子对不偏向任何原子（如 H2）
- 金属键：金属原子之间的相互作用
- 形成：金属阳离子和自由电子之间的静电作用
- 性质：延展性，导电性，导热性
- 离子键：金属元素和非金属元素之间，通过电子转移形成的化学键
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，导热性等
- 1.3.2 化学性质
- 酸碱性，氧化性，还原性，稳定性，腐蚀性，毒性，可燃性等
二、化学反应与能量
2.1 化学反应的类型
- 2.1.1 化合反应
- 定义：两种或两种以上的物质生成一种物质的反应
- 特点：多变一
- 2.1.2 分解反应
- 定义：一种物质生成两种或两种以上的物质的反应
- 特点：一变多
- 2.1.3 置换反应
- 定义：一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应
- 特点：单质+化合物→单质+化合物
- 2.1.4 复分解反应
- 定义：两种化合物互相交换成分，生成另外两种化合物的反应
- 特点：AB+CD→AD+CB，有沉淀，气体，或水生成
2.2 氧化还原反应
- 2.2.1 氧化还原反应的概念
- 本质：电子转移
- 氧化：失去电子(或电子对偏离)，化合价升高
- 还原：得到电子(或电子对偏向)，化合价降低
- 氧化剂：得到电子的物质，化合价降低，发生还原反应
- 还原剂：失去电子的物质，化合价升高，发生氧化反应
- 2.2.2 氧化还原反应的配平
- 原则：得失电子守恒
- 方法：化合价升降法，电子转移法
2.3 化学反应与能量变化
- 2.3.1 焓变 (ΔH)
- 定义：在恒压条件下，化学反应过程中吸收或释放的热量
- 放热反应：ΔH < 0，反应物总能量高于生成物总能量
- 吸热反应：ΔH > 0，反应物总能量低于生成物总能量
- 2.3.2 热化学方程式
- 表示：注明反应条件，物质状态，焓变
- 注意：焓变的单位为 kJ/mol，系数表示物质的物质的量
- 2.3.3 盖斯定律
- 内容：化学反应的焓变只与反应的始态和终态有关，而与反应的途径无关
- 应用：计算难于直接测量的反应的焓变
三、重要元素及其化合物
3.1 碱金属 (Li, Na, K 等)
- 3.1.1 物理性质
- 质软，熔点低，密度小 (Li除外)
- 3.1.2 化学性质
- 活泼，易失去电子，具有强还原性
- 与氧气反应：生成氧化物或过氧化物 (Na2O, Na2O2)
- 与水反应：生成氢气和氢氧化物 (2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑)
- 3.1.3 重要化合物
- NaOH：强碱，易潮解，腐蚀性
- Na2CO3：俗称纯碱，苏打，用于制造玻璃，造纸，洗涤剂
- NaHCO3：俗称小苏打，用于食品工业，医疗
3.2 卤族元素 (F, Cl, Br, I 等)
- 3.2.1 物理性质
- 颜色逐渐加深，熔沸点逐渐升高
- 3.2.2 化学性质
- 活泼，易得到电子，具有强氧化性
- 与金属反应：生成金属卤化物
- 与氢气反应：生成卤化氢 (H2 + X2 → 2HX)
- 3.2.3 重要化合物
- HCl：强酸，腐蚀性
- NaClO：漂白剂，具有氧化性
3.3 氧族元素 (O, S 等)
- 3.3.1 物理性质
- 氧气：无色无味气体
- 臭氧：淡蓝色，特殊气味
- 3.3.2 化学性质
- 氧气：支持燃烧，氧化性
- 臭氧：强氧化性
- 3.3.3 重要化合物
- SO2：刺激性气味，污染空气，酸雨的主要成分
- H2SO4：强酸，具有腐蚀性，吸水性，脱水性，强氧化性
3.4 氮族元素 (N, P 等)
- 3.4.1 物理性质
- 氮气：无色无味气体
- 3.4.2 化学性质
- 氮气：性质稳定，但在高温下可与某些物质反应
- 3.4.3 重要化合物
- NH3：刺激性气味，易溶于水，与酸反应生成盐
- HNO3：强酸，具有强氧化性
四、有机化学基础 (简单介绍)
- 4.1 有机物的定义
- 含有碳元素的化合物 (CO, CO2, 碳酸盐等除外)
- 4.2 有机物的特点
- 种类繁多，大多含有C，H，O，N等元素
- 大多难溶于水，易溶于有机溶剂
- 熔沸点较低，易燃烧
- 反应速率慢，副反应多
- 4.3 重要的有机物
- 烷烃，烯烃，炔烃，醇，酚，醛，羧酸，酯等
- 4.4 重要的官能团
- 羟基(-OH)，醛基(-CHO)，羧基(-COOH)，酯基(-COO-)
注意： 该思维导图只是一个概要，每个部分都可以进一步细化。 例如， “3.3.3 重要化合物”中的H2SO4，可以详细描述其性质，用途，以及相关反应方程式。 同样，有机化学部分也只是一个简单的介绍，可以根据具体的学习内容进行扩展。