化学必修一思维导图
《化学必修一思维导图》
I. 物质的组成、结构与分类
A. 物质的组成
1. 元素
- 定义：具有相同核电荷数（质子数）的一类原子的总称。
- 分类：金属元素、非金属元素、稀有气体元素。
- 存在形式：游离态、化合态。
2. 原子
- 定义：化学变化中的最小粒子。
- 结构：
- 原子核：质子（+）、中子（不带电）
- 核外电子：电子（-）
- 原子序数 = 质子数 = 核电荷数 = 核外电子数（对于原子）。
3. 离子
- 定义：带电荷的原子或原子团。
- 分类：
- 阳离子：失去电子，带正电。如：Na⁺, Al³⁺
- 阴离子：得到电子，带负电。如：Cl⁻, SO₄²⁻
- 离子形成：原子得失电子。
4. 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（O₂, H₂）、化合物分子（H₂O, CO₂)
B. 物质的分类
1. 纯净物
- 定义：由一种物质组成的物质。
- 分类：
- 单质：由同种元素组成的纯净物。
- 金属单质：如铁(Fe)、铜(Cu)
- 非金属单质：如氧气(O₂)、石墨(C)
- 稀有气体：如氦气(He)、氖气(Ne)
- 化合物：由不同种元素组成的纯净物。
- 无机化合物：
- 酸：电离时产生的阳离子全部是氢离子(H⁺)的化合物。如：盐酸(HCl)、硫酸(H₂SO₄)
- 碱：电离时产生的阴离子全部是氢氧根离子(OH⁻)的化合物。如：氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钙(Ca(OH)₂)
- 盐：由金属阳离子（或铵根离子）和酸根阴离子构成的化合物。如：氯化钠(NaCl)、硫酸铜(CuSO₄)
- 氧化物：由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物。如：二氧化碳(CO₂)、氧化铁(Fe₂O₃)
- 有机化合物：含碳化合物(CO、CO₂、碳酸、碳酸盐除外)。如：甲烷(CH₄)、乙醇(C₂H₅OH)
2. 混合物
- 定义：由两种或多种物质组成的物质。
- 分类：
- 溶液：一种或几种物质分散到另一种物质中，形成均一、稳定的混合物。如：盐水、糖水
- 胶体：分散质粒子直径在1nm~100nm之间的分散系。具有丁达尔效应。如：氢氧化铁胶体、淀粉溶液
- 悬浊液：固体小颗粒悬浮在液体中形成的不稳定的混合物。如：泥水
- 乳浊液：小液滴分散到液体中形成的不稳定的混合物。如：油水混合物
C. 物质的聚集状态
1. 固态
2. 液态
3. 气态
II. 物质的量
A. 摩尔 (mol)
- 定义：含有0.012kg ¹²C所含原子个数的粒子的物质的量。
B. 阿伏伽德罗常数 (Nᴀ)
C. 摩尔质量 (M)
- 定义：单位物质的量的物质所具有的质量。
- 单位：g/mol 或 kg/mol
- 数值：等于该物质的相对原子质量或相对分子质量。
D. 气体摩尔体积 (Vₘ)
- 定义：单位物质的量的气体所占的体积。
- 单位：L/mol
- 标准状况下：Vₘ ≈ 22.4 L/mol
E. 物质的量浓度 (c)
- 定义：单位体积溶液中所含溶质的物质的量。
- 单位：mol/L 或 mol/dm³
- 公式：c = n/V (n: 溶质的物质的量，V: 溶液的体积)
F. 相关计算公式
1. n = m/M (n: 物质的量，m: 质量，M: 摩尔质量)
2. n = N/Nᴀ (N: 粒子数，Nᴀ: 阿伏伽德罗常数)
3. n = V/Vₘ (V: 气体体积，Vₘ: 气体摩尔体积)
4. m = nM
5. N = nNᴀ
6. V = nVₘ
7. c = n/V
III. 氧化还原反应
A. 基本概念
1. 氧化反应：失去电子的反应。
2. 还原反应：得到电子的反应。
3. 氧化剂：在氧化还原反应中得到电子（或电子对偏向）的物质。具有氧化性。
4. 还原剂：在氧化还原反应中失去电子（或电子对偏离）的物质。具有还原性。
5. 氧化产物：还原剂失去电子后生成的物质。
6. 还原产物：氧化剂得到电子后生成的物质。
7. 氧化性：氧化剂得电子的能力。
8. 还原性：还原剂失电子的能力。
B. 氧化还原反应的特征与判断
1. 特征：有电子转移（得失或偏移）。
2. 判断依据：化合价的升降。
C. 氧化还原反应的表示方法
1. 电子转移的表示：双线桥法、单线桥法
D. 常见的氧化剂和还原剂
1. 氧化剂：O₂, Cl₂, KMnO₄, HNO₃, H₂SO₄(浓)等。
2. 还原剂：H₂, C, CO, 活泼金属(如Na, Mg, Al, Fe)等。
E. 氧化还原反应的应用
1. 金属的冶炼
2. 能量的转化 (原电池，燃料电池)
3. 环境保护 (消除污染)
4. 生产生活 (消毒、漂白等)
IV. 钠、铝及其重要化合物
A. 钠 (Na)
1. 物理性质：银白色金属，质软，熔点低，密度比水小。
2. 化学性质：
- 与氧气反应：
- 常温：4Na + O₂ = 2Na₂O
- 加热：2Na + O₂ = Na₂O₂ (淡黄色固体，过氧化钠)
- 与水反应：2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑ (剧烈反应，产生氢气)
- 与酸反应：2Na + 2HCl = 2NaCl + H₂↑ (与水反应类似，更剧烈)
3. 重要化合物：
- 氢氧化钠 (NaOH)：俗称烧碱、火碱、苛性钠。强碱，具有腐蚀性，易溶于水，放出大量的热。
- 碳酸钠 (Na₂CO₃)：俗称纯碱、苏打。白色粉末，易溶于水，水溶液显碱性。
- 碳酸氢钠 (NaHCO₃)：俗称小苏打。白色晶体，溶解度较小，受热易分解。
B. 铝 (Al)
1. 物理性质：银白色金属，质轻，延展性好。
2. 化学性质：
- 与氧气反应：4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃ (铝表面形成致密的氧化膜，具有保护作用)
- 与酸反应：2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑
- 与碱反应：2Al + 2NaOH + 2H₂O = 2NaAlO₂ + 3H₂↑
- 钝化：铝在浓硝酸或浓硫酸中会被钝化。
3. 重要化合物：
- 氧化铝 (Al₂O₃)：两性氧化物，不溶于水，可溶于酸和强碱。
- 氢氧化铝 (Al(OH)₃)：两性氢氧化物，不溶于水，可溶于酸和强碱。Al(OH)₃是制备Al₂O₃的原料。
- 偏铝酸钠 (NaAlO₂)：可溶于水，水解显碱性。
C. 铝的氧化物和氢氧化物的两性
1. 两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物。如：Al₂O₃。
2. 两性氢氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物。如：Al(OH)₃。
V. 离子反应
A. 电解质与非电解质
1. 电解质：在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物。如：酸、碱、盐。
2. 非电解质：在水溶液中或熔融状态下都不能导电的化合物。如：蔗糖、乙醇。
B. 离子方程式
1. 定义：用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子。
2. 书写步骤：
- 写：写出正确的化学方程式。
- 拆：把易溶于水且在水溶液中完全电离的物质拆成离子形式（难溶的、气体、沉淀、弱电解质、氧化物等不能拆）。
- 删：将方程式两边不参加反应的离子删去。
- 查：检查方程式两边各元素的原子个数和电荷总数是否相等。
C. 离子共存
1. 定义：在同一溶液中，某些离子之间能发生反应而不能大量共存。
2. 常见不能共存的离子：
- 生成沉淀：Ag⁺与Cl⁻，Ba²⁺与SO₄²⁻，Ca²⁺与CO₃²⁻等。
- 生成气体：H⁺与CO₃²⁻，H⁺与SO₃²⁻等。
- 生成难电离的物质：H⁺与OH⁻，H⁺与CH₃COO⁻等。
- 发生氧化还原反应：Fe²⁺与NO₃⁻（酸性条件）等。
