《化学必修2思维导图》

一、物质的组成、结构与性质

1.1 原子结构

1.1.1 原子构成

• 原子核
  • 质子：带正电，决定元素种类，原子序数 = 质子数
  • 中子：不带电，决定同位素
• 核外电子
  • 电子：带负电，决定元素化学性质，电子层排布
  • 电子云：描述电子在原子核外出现的概率密度

1.1.2 原子核外电子排布

• 电子层：K, L, M, N…(n=1, 2, 3, 4…)
  • 每层最多容纳 2n² 个电子
• 能级：s, p, d, f
  • s能级：一个轨道，最多容纳 2 个电子
  • p能级：三个轨道，最多容纳 6 个电子
  • d能级：五个轨道，最多容纳 10 个电子
  • f能级：七个轨道，最多容纳 14 个电子
• 轨道：原子轨道是电子在原子核外空间运动状态的一种描述，每个轨道最多容纳2个自旋相反的电子。
• 电子排布式：表示电子在各能层、能级上的排布情况
  • 构造原理
  • 洪特规则：在同一能级，电子优先占据不同的轨道，且自旋方向相同
  • 泡利不相容原理：每个原子轨道最多容纳两个自旋相反的电子

1.1.3 原子结构与元素性质的关系

• 元素的性质主要由最外层电子数决定
• 同一周期元素的性质递变规律
  • 金属性、非金属性
  • 原子半径
  • 电负性
• 同一族元素的性质递变规律
  • 金属性、非金属性
  • 原子半径
  • 与氢气化合能力
  • 最高价氧化物对应水化物酸碱性

1.2 分子结构

1.2.1 化学键

• 离子键：活泼金属与活泼非金属元素之间
  • 静电作用
  • 形成离子化合物
• 共价键：非金属元素之间
  • 共用电子对
  • 形成共价化合物
  • 单键、双键、三键
  • 极性键：不同非金属元素之间，共用电子对偏向电负性强的元素
  • 非极性键：相同非金属元素之间
• 金属键：金属原子之间
  • 金属阳离子与自由电子之间的相互作用
  • 形成金属晶体
• 氢键：连接分子间或分子内的 N-H、O-H、F-H，影响物理性质（熔沸点、溶解度）

1.2.2 分子的空间构型

• VSEPR理论（价层电子对互斥理论）
  • 考虑中心原子价层电子对数和孤电子对数
  • 影响分子的空间构型
  • 直线形、V形、平面三角形、四面体形、三角锥形等

1.2.3 分子间作用力

• 范德华力
  • 存在于所有分子之间
  • 影响物质的熔沸点
  • 分子量越大，范德华力越强

1.3 晶体结构

1.3.1 晶体的类型

• 离子晶体
  • 离子键
  • 熔沸点高，硬度大，导电性差
  • 如 NaCl, MgO
• 原子晶体
  • 共价键
  • 熔沸点极高，硬度极大，导电性差
  • 如 金刚石，二氧化硅
• 分子晶体
  • 分子间作用力
  • 熔沸点低，硬度小，导电性差
  • 如 干冰，碘单质
• 金属晶体
  • 金属键
  • 熔沸点差异大，延展性好，导电性好
  • 如 铜，铁

1.3.2 晶胞

• 晶体结构的基本重复单元
• 简单立方晶胞
• 面心立方晶胞
• 体心立方晶胞
• 六方最密堆积晶胞
• 计算晶胞密度及相关参数

二、化学反应与能量

2.1 反应热与焓变

2.1.1 反应热

• 化学反应过程中放出或吸收的热量
• 符号：Q
• 单位：kJ/mol 或 kJ

2.1.2 焓变

• 恒压条件下，化学反应过程中吸收或放出的热量
• 符号：ΔH
• 单位：kJ/mol
• ΔH = 生成物总焓 - 反应物总焓
  • ΔH < 0：放热反应
  • ΔH > 0：吸热反应

2.1.3 热化学方程式

• 表示反应热的化学方程式
• 必须注明反应的温度和压强 (通常指 25℃，101kPa)
• 必须注明反应物和生成物的状态（s, l, g, aq）
• 必须注明 ΔH 的数值和符号
• 化学计量数只表示物质的量，不表示分子个数

2.1.4 盖斯定律

• 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
• 可用于计算反应的焓变

2.2 反应速率与化学平衡

2.2.1 反应速率

• 表示化学反应进行的快慢程度
• 通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示
• 符号：v
• 单位：mol/(L·s) 或 mol/(L·min)
• 影响因素
  • 浓度：浓度增大，反应速率增大 (一般规律)
  • 温度：温度升高，反应速率增大 (一般规律)
  • 催化剂：使用催化剂，反应速率增大
  • 压强：对于有气体参与的反应，增大压强，反应速率增大
  • 表面积：固体表面积越大，反应速率增大

2.2.2 化学平衡

• 一定条件下，可逆反应达到正逆反应速率相等的状态
• 宏观表现：反应物和生成物的浓度不再随时间变化
• 微观表现：正逆反应速率相等
• 平衡常数 K
  • 表示化学平衡的程度
  • 只与温度有关
  • K 值越大，反应进行的越完全
• 勒夏特列原理：如果改变影响平衡的条件之一（浓度、压强、温度），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动
  • 浓度的影响
  • 压强的影响 (针对气体参与的反应)
  • 温度的影响 (针对有焓变的反应)

三、有机化合物

3.1 烷烃

• 通式：CnH2n+2
• 命名：系统命名法
• 性质：
  • 物理性质：随碳原子数增加，熔沸点升高
  • 化学性质：取代反应、燃烧反应

3.2 烯烃、炔烃

• 烯烃：通式 CnH2n，含碳碳双键
• 炔烃：通式 CnH2n-2，含碳碳三键
• 加成反应、加聚反应、氧化反应

3.3 芳香烃

• 苯及其同系物
• 取代反应、加成反应、氧化反应

3.4 烃的衍生物

• 卤代烃
  • 取代反应
• 醇
  • 羟基官能团
  • 取代反应、消去反应、氧化反应
• 酚
  • 羟基官能团与苯环相连
  • 酸性、取代反应
• 醛
  • 醛基官能团
  • 氧化反应、加成反应
• 羧酸
  • 羧基官能团
  • 酸性、酯化反应
• 酯
  • 酯化反应的产物
  • 水解反应

3.5 高分子化合物

• 单体、链节、聚合度
• 加聚反应、缩聚反应
• 天然高分子、合成高分子
• 高分子材料的应用

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