《高中必修一化学思维导图》
一、物质的组成、结构与分类
1. 物质的组成
- 原子
- 构成：质子、中子、电子
- 性质：质量、电荷
- 表示：原子序数（质子数）= 核电荷数 = 电子数
- 分子
- 构成：原子通过化学键结合
- 性质：保持物质化学性质的最小粒子
- 表示：化学式（分子式、结构式、电子式）
- 离子
- 构成：原子得失电子形成
- 种类：阳离子（带正电）、阴离子（带负电）
- 表示：离子符号（带电荷数及电荷种类）
2. 物质的结构
- 原子结构
- 原子核：质子、中子
- 核外电子：电子层、电子亚层（s, p, d, f）
- 电子排布：构造原理、洪特规则、泡利不相容原理
- 分子结构
- 化学键：共价键（极性共价键、非极性共价键）、离子键
- 分子空间构型：直线形、V形、三角锥形、正四面体形等
- 键能、键长、键角
- 晶体结构
- 晶体：离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体
- 晶胞：晶体结构的基本重复单元
- 堆积模型：面心立方、体心立方、六方最密堆积等
3. 物质的分类
- 纯净物
- 单质：金属单质、非金属单质、稀有气体
- 化合物：氧化物、酸、碱、盐
- 混合物
- 溶液：溶质、溶剂
- 胶体：分散系、丁达尔效应
- 浊液：不稳定性
二、化学计量在实验中的应用
1. 物质的量的单位——摩尔 (mol)
- 定义： 含有0.012kg ¹²C 所含碳原子数目的粒子集体。
- 阿伏加德罗常数 (NA)： 约 6.02 × 10²³ mol⁻¹
- 关系式： n = N / NA
2. 摩尔质量 (M)
- 定义： 1mol 物质所具有的质量。
- 单位： g/mol
- 关系式： M = m / n
3. 气体摩尔体积 (Vm)
- 定义： 1mol 气体所占的体积。
- 影响因素： 温度、压强
- 标准状况： 0℃，101kPa，Vm ≈ 22.4 L/mol
- 关系式： V = n × Vm
4. 物质的量浓度 (c)
- 定义： 以单位体积溶液里所含溶质 B 的物质的量来表示溶质浓度。
- 单位： mol/L 或 mol·L⁻¹
- 关系式： c = n / V
5. 溶液的配制
- 步骤： 计算、称量/量取、溶解/稀释、转移、洗涤、定容、摇匀
- 误差分析： 称量/量取误差、定容误差、温度影响
三、氧化还原反应
1. 氧化还原反应的概念
- 氧化： 失电子（化合价升高）
- 还原： 得电子（化合价降低）
- 氧化剂： 得电子的物质（化合价降低，被还原）
- 还原剂： 失电子的物质（化合价升高，被氧化）
- 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
2. 氧化还原反应的判断依据
- 化合价变化： 化合价有升降的反应
- 电子转移： 电子转移的方向和数目
- 元素化合价与物质氧化性、还原性的关系
3. 氧化还原反应的表示方法
- 双线桥法： 标明得失电子的元素及数目
- 单线桥法： 标明转移的电子总数
4. 常见的氧化剂和还原剂
- 氧化剂： O₂、Cl₂、浓 HNO₃、KMnO₄、Fe³⁺
- 还原剂： H₂、C、CO、Al、Na、Fe²⁺、S²⁻
5. 氧化还原反应的应用
- 金属的冶炼： 利用还原剂将金属氧化物还原为金属
- 物质的检验： 利用氧化还原反应的现象进行检验
- 环境保护： 利用氧化还原反应处理污染物
四、钠、镁及其化合物
1. 钠 (Na)
- 物理性质： 银白色金属，质软，密度小
- 化学性质：
- 与氧气反应：常温缓慢氧化，加热燃烧生成过氧化钠
- 与水反应：剧烈反应，生成氢气和氢氧化钠
- 与酸反应：剧烈反应，放出氢气
- 用途： 制备金属钠化合物、还原剂、钠灯
2. 镁 (Mg)
- 物理性质： 银白色金属，质较软，密度较小
- 化学性质：
- 与氧气反应：燃烧发出耀眼白光
- 与热水反应：缓慢反应，生成氢氧化镁和氢气
- 与酸反应：剧烈反应，放出氢气
- 用途： 制备镁合金、冶金、镁灯
3. 钠、镁的重要化合物
- 氧化钠 (Na₂O)： 碱性氧化物，与水反应生成氢氧化钠
- 过氧化钠 (Na₂O₂)： 淡黄色固体，与水反应生成氢氧化钠和氧气，与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，具有漂白性
- 氢氧化钠 (NaOH)： 强碱，具有腐蚀性，易潮解
- 碳酸钠 (Na₂CO₃)： 俗称纯碱，水溶液显碱性
- 碳酸氢钠 (NaHCO₃)： 俗称小苏打，水溶液显碱性，受热易分解
- 氧化镁 (MgO)： 熔点高，可用于制造耐火材料
- 氢氧化镁 (Mg(OH)₂)： 难溶于水，可用于治疗胃酸过多
五、氯及其化合物
1. 氯气 (Cl₂)
- 物理性质： 黄绿色气体，有刺激性气味，有毒
- 化学性质：
- 与金属反应：与钠反应生成氯化钠，与铁反应生成氯化铁
- 与非金属反应：与氢气反应生成氯化氢
- 与水反应：生成盐酸和次氯酸
- 与碱反应：生成氯化物和次氯酸盐
- 用途： 杀菌消毒、漂白、制盐酸
2. 氯的化合物
- 氯化氢 (HCl)： 无色有刺激性气味的气体，易溶于水，形成盐酸
- 盐酸 (HCl)： 强酸，具有腐蚀性
- 次氯酸 (HClO)： 弱酸，具有强氧化性，不稳定，易分解
- 次氯酸钠 (NaClO)： 具有漂白性，可用于漂白粉的制备
3. 氯离子的检验
- 试剂： 硝酸银溶液 (AgNO₃)
- 现象： 生成白色沉淀，不溶于硝酸
- 离子方程式： Ag⁺ + Cl⁻ = AgCl↓
六、硫及其化合物
1. 硫 (S)
- 物理性质： 黄色固体，难溶于水，易溶于有机溶剂
- 化学性质：
- 与氧气反应：燃烧生成二氧化硫
- 与金属反应：与铁反应生成硫化亚铁
- 与氢气反应：生成硫化氢
- 用途： 制造硫酸、橡胶硫化
2. 硫的化合物
- 二氧化硫 (SO₂)： 无色有刺激性气味的气体，有毒，可溶于水，形成亚硫酸
- 三氧化硫 (SO₃)： 无色固体，易与水反应，生成硫酸
- 硫酸 (H₂SO₄)： 强酸，具有吸水性、脱水性、强氧化性
- 硫化氢 (H₂S)： 无色有臭鸡蛋气味的有毒气体，可燃，水溶液为氢硫酸，呈酸性
七、氮及其化合物
1. 氮气 (N₂)
- 物理性质： 无色无味的气体，难溶于水，化学性质不活泼
- 化学性质：
- 与氢气反应：在高温高压和催化剂条件下生成氨气
- 与氧气反应：放电条件下生成一氧化氮
- 与镁反应：生成氮化镁
- 用途： 制备氨气、液氮冷冻、保护气
2. 氮的化合物
- 氨气 (NH₃)： 无色有刺激性气味的气体，易溶于水，形成氨水
- 氨水 (NH₃·H₂O)： 弱碱性，易挥发，受热易分解
- 一氧化氮 (NO)： 无色气体，不稳定，易与氧气反应生成二氧化氮
- 二氧化氮 (NO₂)： 红棕色气体，有刺激性气味，有毒，易溶于水，生成硝酸和一氧化氮
- 硝酸 (HNO₃)： 强酸，具有强氧化性、腐蚀性，见光易分解
- 铵盐 (NH₄⁺)： 易溶于水，受热易分解
八、元素周期律
1. 元素周期律的内容
- 元素的性质随原子序数的递增呈周期性变化
2. 元素周期表的结构
- 周期： 横行，元素电子层数相同
- 族： 纵列，最外层电子数相同（主族除外）
- 分区： s区、p区、d区、ds区、f区
3. 元素性质的递变规律
- 金属性： 同周期自左向右减弱，同主族自上而下增强
- 非金属性： 同周期自左向右增强，同主族自上而下减弱
- 原子半径： 同周期自左向右减小，同主族自上而下增大
- 电负性： 同周期自左向右增大，同主族自上而下减小
- 最高价氧化物对应水化物的酸碱性： 同周期自左向右酸性增强，碱性减弱；同主族自上而下酸性减弱，碱性增强
4. 元素周期律的应用
- 推断元素的性质
- 预测物质的存在
- 指导科学研究