《走进化学世界思维导图》

一、化学的定义与重要性

• 核心概念： 研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的科学。
• 重要性：
  • 生活： 衣食住行，医疗健康，能源材料等方面，无处不在。
  • 工业： 支撑石油化工、冶金、制药、农业等众多产业的发展。
  • 科技： 推动新材料、新能源、生物技术等领域的创新。
  • 环境： 解决环境污染，开发清洁能源，保护生态环境。
  • 其他学科： 与物理、生物、材料、环境等学科交叉融合。

二、化学的基本概念

• 物质： 组成客观世界的一切实体，具有质量和占据空间。
  • 分类： 纯净物 (单质、化合物)、混合物。
    • 单质： 由同种元素组成的纯净物，如氧气、铁、金刚石。
      • 金属单质： 具有金属光泽，导电导热，延展性好。
      • 非金属单质： 性质多样，有的具有导电性，有的具有氧化性。
    • 化合物： 由两种或两种以上元素组成的纯净物，如水、氯化钠、葡萄糖。
      • 有机物： 含有碳元素的化合物（通常不包括CO、CO2、碳酸及其盐）。
      • 无机物： 不含有机物的化合物。
    • 混合物： 由两种或两种以上物质混合而成，如空气、海水、合金。
      • 溶液： 均匀、稳定的混合物，如盐水、糖水。
      • 悬浊液： 不稳定，有固体颗粒悬浮，如泥水。
      • 乳浊液： 不稳定，有液滴分散，如牛奶。
      • 胶体： 介于溶液和悬浊液之间，具有丁达尔效应。
• 元素： 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，如H、O、Na、Fe。
  • 分类： 金属元素、非金属元素、稀有气体元素。
  • 周期表： 元素周期性规律的体现，原子序数、原子结构、性质递变。
• 原子： 化学变化中的最小微粒，由原子核和核外电子组成。
  • 原子核： 由质子和中子组成。
    • 质子： 带正电荷，决定元素的种类。
    • 中子： 不带电荷，影响元素的同位素。
  • 核外电子： 带负电荷，决定元素的化学性质。
  • 原子结构示意图： 表示原子内部结构，核电荷数、电子层数、每层电子数。
• 分子： 保持物质化学性质的最小微粒。
  • 构成： 由原子构成。
  • 运动： 不停地做无规则运动。
  • 种类： 元素组成的分子、化合物组成的分子。
• 离子： 带电荷的原子或原子团。
  • 阳离子： 带正电荷，失去电子形成。
  • 阴离子： 带负电荷，得到电子形成。
  • 离子化合物： 由离子构成的化合物，如氯化钠。

三、化学用语

• 化学式： 用元素符号表示物质组成的式子，如H2O、NaCl、CO2。
  • 表示意义： 表示物质的组成元素，表示一个分子或原子。
• 化学方程式： 用化学式表示化学反应的式子，如2H2 + O2 → 2H2O。
  • 表示意义： 反应物、生成物、反应条件、质量守恒定律。
  • 配平： 保证反应前后原子种类和数目不变。
• 相对原子质量： 以一种碳原子质量的1/12作为标准，其他原子的质量与之比较所得的比值。
• 相对分子质量： 化学式中各原子的相对原子质量的总和。
• 化合价： 一种元素一定数目的原子跟一定数目的其他元素的原子相结合的性质。

四、化学变化与物理变化

• 物理变化： 没有新物质生成的变化，如状态变化、形状改变。
• 化学变化： 有新物质生成的变化，如燃烧、生锈、酸碱中和。
  • 化学反应的类型：
    • 化合反应： 多种物质生成一种物质。
    • 分解反应： 一种物质生成多种物质。
    • 置换反应： 一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物。
    • 复分解反应： 两种化合物互相交换成分生成两种新的化合物。
• 化学反应的现象： 颜色改变、放出气体、产生沉淀、放出热量等。
• 化学反应的实质： 原子重新组合的过程，旧化学键断裂，新化学键形成。

五、物质的性质

• 物理性质： 不需要发生化学变化就能表现出来的性质，如颜色、状态、气味、熔点、沸点、硬度、密度、溶解性、导电性、导热性等。
• 化学性质： 在化学变化中表现出来的性质，如可燃性、氧化性、还原性、酸碱性、稳定性等。
• 物质的用途： 由物质的性质决定，如氧气用于医疗和钢铁生产，活性炭用于吸附。

六、实验探究方法

• 科学探究的步骤： 提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流。
• 实验安全： 了解常用化学试剂的毒性，掌握安全操作规程，注意防火防爆，避免污染。
• 常用仪器： 烧杯、试管、锥形瓶、量筒、胶头滴管、酒精灯、玻璃棒等。
• 基本操作： 取用固体和液体、加热、过滤、蒸发、溶解、搅拌等。
• 误差分析： 实验过程中可能产生的误差，分析误差来源，改进实验方案。

七、生活中的化学

• 水： 生命之源，溶剂，反应物，人体的重要组成部分。
  • 净化： 沉淀、过滤、吸附、蒸馏等。
  • 保护： 节约用水，防止水污染。
• 空气： 人类生存的重要环境。
  • 组成： 氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳等。
  • 污染： PM2.5、酸雨、温室效应等。
  • 保护： 减少污染物排放，植树造林。
• 金属： 重要材料，广泛应用于各个领域。
  • 锈蚀： 金属与氧气和水等物质发生反应。
  • 防锈： 涂油漆、镀金属、制成合金等。
• 酸碱盐： 重要的化工原料，广泛应用于工业和农业。
  • 酸碱中和： 酸与碱反应生成盐和水。
  • pH值： 表示溶液酸碱性的程度。
• 食品中的化学： 食物的营养成分，食品添加剂，食品安全问题。

八、化学与未来

• 新能源： 太阳能、风能、氢能等。
• 新材料： 高分子材料、纳米材料、生物材料等。
• 生物技术： 基因工程、细胞工程、酶工程等。
• 环境保护： 清洁能源、污染治理、资源回收利用等。
• 可持续发展： 促进经济发展，保护生态环境，实现人与自然的和谐共生。