高一化学必修二思维导图

一、物质的组成、结构与性质

1.1 物质的组成

1.1.1 化学元素

• 定义: 具有相同核电荷数（即质子数）的一类原子的总称
• 表示方法: 元素符号（拉丁文）
• 存在形式: 游离态、化合态
• 分类: 金属元素、非金属元素、稀有气体元素
• 含量: 元素在地壳、人体、宇宙中的含量

1.1.2 微粒构成物质

• 原子: 化学变化中的最小粒子 (化学性质由最外层电子数决定)
  • 结构: 原子核 (质子 + 中子) + 核外电子
  • 质量: 集中在原子核 (质子和中子质量几乎相等)
  • 电荷: 原子核带正电荷，核外电子带负电荷，原子整体呈电中性
• 分子: 保持物质化学性质的最小粒子
  • 组成: 由原子构成
  • 特性: 分子间存在间隙和作用力
• 离子: 带电荷的原子或原子团
  • 阳离子: 失去电子 (带正电荷)
  • 阴离子: 得到电子 (带负电荷)
• 关系: 原子构成分子和离子，分子和离子构成物质

1.1.3 化学式

• 定义: 用元素符号表示物质组成的式子
• 种类:
  • 分子式: 表示物质的真实组成，适用于分子构成的物质
  • 实验式（最简式）: 表示物质组成中各元素原子个数的最简整数比，适用于离子化合物和某些共价化合物
  • 结构式: 表示分子中原子间的连接方式和成键情况
  • 电子式: 用电子表示化合物(或单质分子)中各原子的最外层电子的式子
• 意义: 表示一种物质；表示该物质的组成元素；表示该物质的一个分子（分子式）；表示一个分子中各元素的原子个数比（分子式）
• 书写: 注意元素符号、原子个数、电荷数等

1.1.4 相对原子质量和相对分子质量

• 相对原子质量 (Ar): 以一种碳原子质量的 1/12 作为标准，任何一个原子的实际质量与它相比所得的比值
• 相对分子质量 (Mr): 化学式中各原子的相对原子质量的总和

1.2 物质的结构

1.2.1 原子核外电子排布

• 电子层: 电子围绕原子核运动的区域 (K, L, M, N...)
• 电子层能量: 离核越远，能量越高
• 各层最多容纳电子数: 2n^2 (n为电子层数)
• 最外层电子数与元素性质:
  • 金属元素: 最外层电子数少于4，易失去电子
  • 非金属元素: 最外层电子数多于或等于4，易得到电子
  • 稀有气体元素: 最外层电子数达到稳定结构 (He为2，其余为8)

1.2.2 化学键

• 定义: 原子间强烈的相互作用力
• 分类:
  • 离子键: 阴阳离子之间的静电引力 (一般是活泼金属与活泼非金属)
  • 共价键: 原子间通过共用电子对形成的化学键 (一般是非金属元素之间)
  • 金属键: 金属阳离子与自由电子之间的作用力（在金属单质和合金中普遍存在）
• 形成条件:
  • 离子键: 通常发生在活泼金属和活泼非金属之间
  • 共价键: 通常发生在非金属元素之间

1.2.3 晶体

• 离子晶体: 由离子构成的晶体 (NaCl, MgO 等)
  • 特性: 硬度较大，熔点较高，导电性差
• 原子晶体: 由原子通过共价键结合而成的晶体 (金刚石, 二氧化硅 等)
  • 特性: 硬度极大，熔点极高，难溶
• 分子晶体: 由分子构成的晶体 (干冰, 冰 等)
  • 特性: 硬度较小，熔点较低，易挥发
• 金属晶体: 由金属原子构成的晶体（铁、铜、铝等）
  • 特性：具有良好的导电性、导热性、延展性
• 晶格: 晶体中微粒有规则排列的几何结构

1.3 物质的性质

1.3.1 物理性质

• 定义: 不需要发生化学变化就能表现出来的性质
• 种类: 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

• 定义: 通过化学变化才能表现出来的性质
• 种类: 可燃性、氧化性、还原性、酸性、碱性、稳定性等

二、化学反应与能量

2.1 化学反应速率

2.1.1 定义与表示方法

• 定义: 单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加
• 表示方法: v = Δc / Δt (单位：mol/(L·s) 或 mol/(L·min))
• 注意: 用不同物质表示的速率，数值可能不同，但表示的反应速率是相同的

2.1.2 影响因素

• 内因: 反应物本身的性质 (决定因素)
• 外因:
  • 浓度: 浓度增大，反应速率加快 (一般规律)
  • 温度: 温度升高，反应速率加快 (一般规律)
  • 压强: 对于有气体参与的反应，增大压强，反应速率加快 (一般规律)
  • 催化剂: 催化剂能改变反应速率（正催化剂加快，负催化剂减慢）
  • 固体表面积: 固体表面积增大，反应速率加快

2.2 化学平衡

2.2.1 定义与特征

• 定义: 在一定条件下的可逆反应中，正逆反应速率相等，反应物和生成物浓度保持不变的状态
• 特征:
  • “逆”: 可逆反应
  • “动”: 动态平衡，正逆反应仍在进行
  • “等”: 正逆反应速率相等
  • “定”: 各组分浓度保持不变
  • “变”: 条件改变，平衡移动

2.2.2 化学平衡常数 (K)

• 定义: 在一定温度下，可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值
• 意义: K 值越大，反应进行的程度越大
• 影响因素: 温度 (K 值随温度而变化)

2.2.3 影响因素 (勒夏特列原理)

• 定义: 如果改变影响平衡的条件，平衡将向着减弱这种改变的方向移动
• 影响因素:
  • 浓度: 增加反应物浓度，平衡向生成物方向移动；增加生成物浓度，平衡向反应物方向移动
  • 压强: 增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动 (气体体积不变的反应，压强改变不影响平衡)
  • 温度: 升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动
  • 催化剂: 不影响平衡移动

2.3 反应热的测量与计算

2.3.1 反应热 (焓变 ΔH)

• 定义: 在恒压条件下，反应过程中放出或吸收的热量
• 符号: ΔH (单位：kJ/mol)
• 放热反应: ΔH < 0
• 吸热反应: ΔH > 0

2.3.2 热化学方程式

• 定义: 表明反应所释放或吸收热量的化学方程式
• 书写要求:
  • 标明反应温度和压强（通常为25℃，101kPa，可不标）
  • 注明各物质的聚集状态 (g, l, s)
  • 标明反应热 ΔH 的数值和符号
  • 系数表示反应物或生成物的物质的量，可以是整数或分数

2.3.3 盖斯定律

• 定义: 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: 可以通过已知的反应热计算未知反应的反应热

三、元素周期律与元素周期表

3.1 元素周期律

3.1.1 元素性质与原子结构的关系

• 核电荷数 (质子数): 决定元素种类
• 核外电子排布: 决定元素的化学性质

3.1.2 元素周期律

• 内容: 元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化

3.2 元素周期表

3.2.1 结构

• 周期: 横行 (7个周期)
• 族: 纵列 (18个族，包括主族、副族、过渡元素、稀有气体)

3.2.2 元素性质递变规律

• 金属性: 同周期从左到右逐渐减弱，同主族从上到下逐渐增强
• 非金属性: 同周期从左到右逐渐增强，同主族从上到下逐渐减弱
• 原子半径: 同周期从左到右逐渐减小，同主族从上到下逐渐增大
• 金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强；非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强

3.3 典型元素

3.3.1 碱金属

• 位置: IA族
• 性质: 金属性强，熔点低，密度小，与水反应剧烈
• 代表元素: Li, Na, K 等

3.3.2 卤族元素

• 位置: VIIA族
• 性质: 非金属性强，氧化性强，颜色逐渐加深
• 代表元素: F, Cl, Br, I 等

3.3.3 氧族元素

• 位置: VIA族
• 代表元素: O, S 等
• 性质: 具有氧化性

3.3.4 稀有气体元素

• 位置: 0族
• 性质: 化学性质极不活泼，通常以单原子分子存在
• 代表元素: He, Ne, Ar, Kr, Xe 等

四、有机化合物基础

4.1 有机物的概念与命名

4.1.1 有机物的概念

• 定义: 含有碳元素的化合物 (CO, CO2, 碳酸盐等除外)

4.1.2 有机物的分类

• 链状化合物: 碳原子连接成链状结构
• 环状化合物: 碳原子连接成环状结构
  • 脂环化合物: 环状结构中只有碳原子
  • 芳香化合物: 含有苯环结构的化合物

4.1.3 有机物的命名

• 原则: IUPAC命名法
• 基本步骤:
  1. 找主链：找最长的碳链
  2. 编号：从离支链最近的一端开始编号
  3. 写名称：先写支链的名称和位置，再写主链的名称

4.2 烃

4.2.1 烷烃

• 定义: 只含有碳碳单键和碳氢键的饱和烃
• 通式: CnH2n+2
• 性质: 化学性质较稳定，发生取代反应和燃烧反应

4.2.2 烯烃

• 定义: 含有碳碳双键的烃
• 通式: CnH2n
• 性质: 较活泼，发生加成反应、加聚反应和氧化反应

4.2.3 炔烃

• 定义: 含有碳碳三键的烃
• 通式: CnH2n-2
• 性质: 较活泼，发生加成反应、加聚反应和氧化反应

4.2.4 芳香烃

• 定义: 含有苯环结构的烃
• 代表物: 苯
• 性质: 发生取代反应和加成反应

4.3 重要的官能团

4.3.1 官能团

• 定义: 决定有机物主要化学性质的原子或原子团

4.3.2 常见的官能团

• 羟基 (-OH): 醇、酚
• 醛基 (-CHO): 醛
• 羧基 (-COOH): 羧酸
• 酯基 (-COO-): 酯
• 醚键 (-O-): 醚
• 氨基 (-NH2): 胺
• 硝基 (-NO2): 硝基化合物

4.4 重要的有机物

4.4.1 醇

• 定义: 分子中含有羟基(-OH)的有机物
• 代表物: 乙醇
• 性质: 发生氧化反应、酯化反应等

4.4.2 醛

• 定义: 分子中含有醛基(-CHO)的有机物
• 代表物: 乙醛
• 性质: 发生氧化反应、还原反应等

4.4.3 羧酸

• 定义: 分子中含有羧基(-COOH)的有机物
• 代表物: 乙酸
• 性质: 具有酸性，发生酯化反应等

4.4.4 酯

• 定义: 羧酸与醇反应生成的化合物
• 代表物: 乙酸乙酯
• 性质: 发生水解反应

4.4.5 糖类

• 分类: 单糖、二糖、多糖
• 代表物: 葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素

4.4.6 蛋白质

• 组成元素: C, H, O, N (可能含有 S, P)
• 基本组成单位: 氨基酸
• 结构: 肽链的折叠和盘绕
• 性质: 变性

4.4.7 油脂

• 组成元素: C, H, O
• 结构: 甘油三酯
• 性质: 水解 (皂化反应)

4.4.8 合成高分子化合物

• 定义: 由小分子单体通过聚合反应形成的分子量很大的化合物
• 分类: 加聚物、缩聚物
• 代表: 聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂

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