《高中化学必修一第二章思维导图》

I. 物质的组成、结构与分类

A. 物质的组成元素

• 1. 元素的概念:
  • 具有相同质子数(原子序数)的一类原子的总称。
  • 元素是宏观概念，只讲种类，不讲个数。
• 2. 元素的存在形式:
  • 游离态：少数性质稳定的元素，如稀有气体、金。
  • 化合态：大多数元素以化合物形式存在。
• 3. 元素的分类:
  • 金属元素（大多数）
  • 非金属元素
  • 稀有气体元素
• 4. 常见元素的符号和名称:
  • H, O, N, C, S, P, Cl, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Fe, Cu, Ag, Au
• 5. 同位素:
  • 具有相同质子数但不同中子数的同一类原子。
  • 同位素的化学性质几乎相同。

B. 物质的结构

• 1. 原子:
  • 原子的构成：质子、中子、电子。
    • 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。
    • 电子：带负电，围绕原子核运动，决定元素性质。
  • 原子核：质子和中子构成。
  • 核外电子排布：电子分层排布，最外层电子数决定元素性质。
  • 原子序数 = 质子数 = 核电荷数 = 核外电子数（对于中性原子）
• 2. 离子:
  • 阳离子：原子失去电子形成，带正电荷。
  • 阴离子：原子得到电子形成，带负电荷。
  • 离子结构示意图。
• 3. 分子:
  • 由原子构成的、保持物质化学性质的最小微粒。
  • 分子式表示方法。
• 4. 晶体:
  • 离子晶体：由离子构成，通过离子键结合，如NaCl。
  • 原子晶体：由原子构成，通过共价键结合，如金刚石。
  • 分子晶体：由分子构成，分子间作用力结合，如干冰。
  • 金属晶体：由金属阳离子和自由电子构成，金属键结合，如铁。
• 5. 化学键:
  • 离子键：带相反电荷的离子之间的相互作用。
  • 共价键：原子间通过共用电子对形成，分极性和非极性。
  • 金属键：金属阳离子和自由电子之间的相互作用。
• 6. 物质的聚集状态:
  • 固态：离子晶体，原子晶体，分子晶体，金属晶体
  • 液态：分子液体，金属液体
  • 气态：分子气体，稀有气体

C. 物质的分类

• 1. 纯净物:
  • 只含有一种物质。
    • 单质：只含有一种元素。
      • 金属单质
      • 非金属单质
      • 稀有气体
    • 化合物：含有多种元素。
      • 氧化物：由两种元素组成，其中一种为氧元素。
        • 金属氧化物
        • 非金属氧化物
        • 两性氧化物
      • 酸：电离时产生的阳离子全部为氢离子的化合物。
        • 强酸
        • 弱酸
        • 无氧酸
        • 含氧酸
      • 碱：电离时产生的阴离子全部为氢氧根离子的化合物。
        • 强碱
        • 弱碱
      • 盐：电离时产生金属离子(或铵根离子)和酸根离子的化合物。
        • 正盐
        • 酸式盐
        • 碱式盐
      • 其他：有机物（烃、醇、醛、羧酸、酯等）
• 2. 混合物:
  • 含有多种物质。
    • 溶液：一种或几种物质分散到另一种物质里形成的均一、稳定的混合物。
      • 溶质
      • 溶剂
    • 胶体：分散质粒子直径在1-100nm之间，具有丁达尔效应。
      • 分散质
      • 分散剂
    • 悬浊液：固体小颗粒悬浮于液体中，不均一、不稳定。
    • 乳浊液：小液滴分散于液体中，不均一、不稳定。
• 3. 分类方法:
  • 树状分类法
  • 交叉分类法

II. 物质的量的计算

A. 物质的量(n)

• 1. 物质的量的定义:
  • 表示含有一定数目粒子的集体的一个物理量。
• 2. 物质的量的单位:
  • 摩尔(mol)。
• 3. 阿伏伽德罗常数(NA):
  • 0.012kg 12C中所含的碳原子数，约为 6.02×10^23 mol^-1。
• 4. 物质的量与粒子数的关系:
  • n = N/NA (N表示粒子数)

B. 摩尔质量(M)

• 1. 摩尔质量的定义:
  • 单位物质的量的物质所具有的质量。
• 2. 摩尔质量的单位:
  • g/mol。
• 3. 摩尔质量与相对分子质量/相对原子质量的关系:
  • 摩尔质量在数值上等于该物质的相对分子质量或相对原子质量。
• 4. 物质的量与质量的关系:
  • n = m/M (m表示质量)

C. 气体摩尔体积(Vm)

• 1. 气体摩尔体积的定义:
  • 单位物质的量的气体所占的体积。
• 2. 气体摩尔体积的单位:
  • L/mol 或 m^3/mol。
• 3. 标准状况(STP):
  • 0℃和101kPa。
• 4. 标准状况下气体摩尔体积的近似值:
  • 22.4 L/mol。
• 5. 影响气体摩尔体积的因素:
  • 温度，压强。
• 6. 物质的量与气体体积的关系:
  • n = V/Vm (V表示气体体积)

D. 物质的量浓度(c)

• 1. 物质的量浓度的定义:
  • 单位体积溶液中所含溶质的物质的量。
• 2. 物质的量浓度的单位:
  • mol/L 或 mol·L^-1。
• 3. 物质的量浓度与溶质的物质的量的关系:
  • c = n/V (V表示溶液体积，单位为L)
• 4. 溶液稀释或浓缩的计算:
  • 稀释前后溶质的物质的量不变: n(前) = n(后)，即 c(前)V(前) = c(后)V(后)

E. 有关气体密度的计算

• 1. 气体密度的定义:
  • 单位体积气体的质量。
• 2. 气体密度的单位:
  • g/L 或 kg/m^3。
• 3. 标准状况下气体密度和摩尔质量的关系:
  • ρ = M/Vm （Vm为22.4 L/mol)
• 4. 混合气体的平均摩尔质量:
  • M(平均) = (n1M1 + n2M2 + ...)/(n1 + n2 + ...)

III. 氧化还原反应

A. 氧化还原反应的基本概念

• 1. 氧化还原反应的定义:
  • 有电子转移（包括电子的得失或偏移）的化学反应。
• 2. 氧化剂和还原剂:
  • 氧化剂：得到电子（或电子对偏向）的物质。
  • 还原剂：失去电子（或电子对偏离）的物质。
• 3. 氧化产物和还原产物:
  • 氧化产物：还原剂被氧化后生成的物质。
  • 还原产物：氧化剂被还原后生成的物质。
• 4. 氧化和还原:
  • 氧化：失去电子（或电子对偏离）的过程。
  • 还原：得到电子（或电子对偏向）的过程。
• 5. 氧化性与还原性:
  • 氧化剂具有氧化性，还原剂具有还原性。
  • 氧化性：氧化剂得电子的能力。
  • 还原性：还原剂失电子的能力。

B. 氧化数的概念和应用

• 1. 氧化数的定义:
  • 形式电荷，假定共用电子对完全偏向电负性大的元素。
• 2. 氧化数的规则:
  • 单质中元素氧化数为0。
  • 化合物中各元素正负氧化数代数和为0。
  • 单原子离子的氧化数等于离子所带电荷数。
  • 常见元素的氧化数：H通常为+1，O通常为-2，金属元素通常为正价。
• 3. 用氧化数判断氧化还原反应:
  • 凡是有元素化合价升降的反应就是氧化还原反应。
• 4. 用氧化数判断氧化剂和还原剂:
  • 氧化剂：化合价降低的元素所在的物质。
  • 还原剂：化合价升高的元素所在的物质。
• 5. 氧化还原反应的表示方法:
  • 双线桥法
  • 单线桥法

C. 氧化还原反应的配平

• 1. 配平的依据:
  • 电子得失守恒。
  • 电荷守恒。
  • 原子守恒。
• 2. 配平的方法:
  • 化合价升降法。
  • 离子电子法。
• 3. 配平的步骤 (以化合价升降法为例):
  • 标变化：标出反应前后元素化合价变化的元素及变化值。
  • 找总数：找出化合价升高和降低的总数。
  • 求系数：使化合价升高和降低的总数相等。
  • 配其他：用观察法配平其他物质的系数。
  • 查缺漏：检查反应式是否配平，特别是原子个数和电荷数。

D. 常见的氧化剂和还原剂

• 1. 常见的氧化剂:
  • O2, Cl2, KMnO4, HNO3, H2SO4(浓) , Fe3+
• 2. 常见的还原剂:
  • H2, C, CO, Fe2+, 活泼金属(Na, Mg, Al等)，S2-，I-

This document provides a comprehensive overview of the concepts covered in the second chapter of the first compulsory chemistry textbook for high school students, presented in a mind map format.

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