《高一化学思维导图》

I. 物质的组成、结构与性质

1. 物质的组成

• A. 元素
  • 定义：具有相同核电荷数（即质子数）的一类原子的总称
  • 分类：金属元素、非金属元素
  • 表示方法：元素符号
  • 同位素：质子数相同，中子数不同的原子
• B. 原子
  • 定义：化学变化中的最小粒子
  • 结构：原子核（质子、中子）和核外电子
  • 质量数 (A) = 质子数 (Z) + 中子数 (N)
  • 相对原子质量 ≈ 质子数 + 中子数
• C. 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、化合物分子
• D. 离子
  • 定义：带电荷的原子或原子团
  • 分类：阳离子（带正电）、阴离子（带负电）
• E. 物质的量 (n)
  • 单位：摩尔 (mol)
  • 定义：含有阿伏伽德罗常数 (NA) 个粒子的物质的量
  • NA ≈ 6.02 × 10^23 mol-1
  • 计算：n = m/M = N/NA = V/Vm (气体) = cV (溶液)
• F. 摩尔质量 (M)
  • 单位：g/mol
  • 定义：1mol物质的质量
  • 数值上等于该物质的相对分子质量（或相对原子质量）

2. 物质的分类

• A. 纯净物
  • 定义：由一种物质组成的物质
  • 分类：单质、化合物
  • 单质：由同种元素组成的纯净物（金属单质、非金属单质）
  • 化合物：由不同种元素组成的纯净物（氧化物、酸、碱、盐）
    • 氧化物：由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物
      • 酸性氧化物（与碱反应生成盐和水）
      • 碱性氧化物（与酸反应生成盐和水）
      • 两性氧化物（与酸和碱都反应生成盐和水）
    • 酸：电离时产生的阳离子全部是氢离子的化合物
      • 强酸、弱酸
    • 碱：电离时产生的阴离子全部是氢氧根离子的化合物
      • 强碱、弱碱
    • 盐：由金属阳离子（或铵根离子）和酸根阴离子组成的化合物
      • 正盐、酸式盐、碱式盐
• B. 混合物
  • 定义：由两种或多种物质组成的物质
  • 分类：溶液、胶体、浊液
    • 溶液：分散质粒子直径小于1nm，均一、稳定
    • 胶体：分散质粒子直径在1-100nm之间，介稳
      • 丁达尔效应
    • 浊液：分散质粒子直径大于100nm，不均一、不稳定

3. 物质的性质

• A. 物理性质
  • 定义：不需要发生化学变化就能表现出来的性质
  • 例如：颜色、状态、气味、熔点、沸点、硬度、溶解性、密度
• B. 化学性质
  • 定义：在化学变化中才能表现出来的性质
  • 例如：可燃性、氧化性、还原性、酸碱性、稳定性
• C. 物质的鉴别
  • 根据物质的特性，选择合适的试剂和方法进行鉴别
  • 常见离子检验：氯离子(AgNO3)、硫酸根离子(BaCl2)、亚铁离子(KSCN)、铁离子(KSCN)
  • 气体的检验：氧气(带火星的木条)、氢气(点燃)、二氧化碳(澄清石灰水)

II. 化学反应与能量

1. 化学反应类型

• A. 化合反应：由两种或两种以上的物质生成一种物质的反应
• B. 分解反应：由一种物质生成两种或两种以上的物质的反应
• C. 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的反应
• D. 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的反应
  • 反应条件：生成沉淀、气体或水
• E. 氧化还原反应
  • 定义：有电子转移（或电子对偏移）的反应
  • 氧化：失去电子（或电子对偏离）的过程
  • 还原：得到电子（或电子对偏向）的过程
  • 氧化剂：在反应中得到电子的物质（具有氧化性）
  • 还原剂：在反应中失去电子的物质（具有还原性）
  • 氧化产物、还原产物
  • 氧化还原反应方程式的配平：化合价升降法

2. 离子反应

• A. 离子方程式
  • 概念：用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子
  • 书写步骤：写、拆、删、查
• B. 离子共存
  • 判断原则：不能发生反应的离子可以大量共存
  • 常见不能共存的离子：
    • 酸式盐和酸、碱（如HCO3-与H+、OH-）
    • 能生成难溶物的离子（如Ag+与Cl-，Ba2+与SO42-）
    • 能生成气体的离子（如CO32-与H+）
    • 具有强氧化性和强还原性的离子（如Fe2+与NO3-在酸性条件下）

3. 反应速率与化学平衡

• A. 反应速率 (v)
  • 单位：mol/(L·s) 或 mol/(L·min)
  • 表示方法：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
  • 影响因素：浓度、温度、压强（气体）、催化剂
• B. 化学平衡
  • 定义：一定条件下，可逆反应正逆反应速率相等，反应物和生成物浓度保持不变的状态
  • 特征：逆、动、等、定、变
  • 平衡常数 (K)：一定温度下，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
• C. 影响化学平衡的因素
  • 浓度：增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动；增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动
  • 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
  • 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
  • 勒夏特列原理：如果改变影响平衡的一个条件，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。

4. 反应中的能量变化

• A. 焓变 (ΔH)
  • 单位：kJ/mol
  • 表示：ΔH = 生成物总能量 - 反应物总能量
  • 放热反应：ΔH < 0
  • 吸热反应：ΔH > 0
• B. 热化学方程式
  • 定义：表示反应所放出或吸收的热量的化学方程式
  • 书写注意事项：标明反应温度和压强（通常指25℃，101kPa）；注明物质的聚集状态；标明焓变（ΔH）的数值和符号
• C. 燃烧热
  • 定义：在101kPa时，1mol纯净物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量
• D. 中和热
  • 定义：在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量

III. 重要的无机物及其应用

• A. 氧气 (O2)
  • 性质：氧化性（能支持燃烧、能氧化许多物质）
  • 用途：供给呼吸、冶炼金属、化工原料
• B. 氮气 (N2)
  • 性质：化学性质稳定
  • 用途：保护气、化工原料（合成氨）
• C. 氢气 (H2)
  • 性质：可燃性、还原性
  • 用途：燃料、还原剂（冶炼金属）、化工原料（合成氨）
• D. 二氧化碳 (CO2)
  • 性质：不燃烧也不支持燃烧、能与水反应生成碳酸、能与澄清石灰水反应
  • 用途：灭火、化工原料、制冷剂
• E. 一氧化碳 (CO)
  • 性质：可燃性、还原性、剧毒
  • 用途：燃料、冶炼金属
• F. 常见的酸
  • 盐酸 (HCl)：强酸、挥发性、腐蚀性
  • 硫酸 (H2SO4)：强酸、吸水性、脱水性、强氧化性
  • 硝酸 (HNO3)：强酸、强氧化性、见光易分解
• G. 常见的碱
  • 氢氧化钠 (NaOH)：强碱、腐蚀性、易潮解
  • 氢氧化钙 (Ca(OH)2)：强碱、微溶于水
• H. 常见的盐
  • 氯化钠 (NaCl)：重要的化工原料、调味品
  • 碳酸钠 (Na2CO3)：纯碱，重要的化工原料
  • 碳酸氢钠 (NaHCO3)：小苏打，食品工业、医疗
• I. 硅及其化合物
  • 二氧化硅(SiO2): 化学性质稳定，是制造光导纤维的主要原料，制玻璃。
  • 硅酸盐:组成复杂，结构复杂，种类繁多，用途广泛。

以上是高一化学的主要知识点，以思维导图形式进行概括，有助于学生更好地理解和掌握化学基础知识。