《化学 高二上思维导图》

I. 物质的组成、结构与性质

A. 原子结构

• 1. 原子构成:
  • 质子 (p): 带正电，决定元素种类，位于原子核内
  • 中子 (n): 不带电，位于原子核内
  • 电子 (e): 带负电，位于原子核外
• 2. 原子核:
  • 质子数 (Z): 原子序数，决定元素种类
  • 质量数 (A): 质子数 + 中子数
  • 同位素: 质子数相同，中子数不同的同种元素的不同原子
• 3. 核外电子排布:
  • 电子层: K(n=1), L(n=2), M(n=3), N(n=4)...
  • 各层最多容纳电子数: 2n^2
  • 最外层电子数: 决定元素化学性质
  • 构造原理: 能量最低原理，洪特规则
  • 电子排布式/结构示意图
• 4. 元素周期律:
  • 门捷列夫的贡献
  • 现代元素周期律: 按原子序数递增排列
  • 周期、族:
    • 周期：横行，电子层数相同
    • 族：纵行，最外层电子数相同，化学性质相似
  • 性质递变规律:
    • 金属性/非金属性
    • 原子半径
    • 电负性
    • 最高价氧化物的水化物酸碱性
• 5. 化学键:
  • 离子键: 金属与非金属元素间，电子转移，形成离子化合物
  • 共价键: 非金属元素间，电子对共用，形成共价化合物
    • σ键/π键：根据电子云重叠方式区分
    • 极性/非极性共价键：根据成键原子电负性差异区分
    • 配位键: 一方提供孤对电子，另一方提供空轨道
  • 金属键: 金属原子间，自由电子与金属离子间的相互作用
  • 范德华力: 分子间作用力

B. 分子结构与性质

• 1. 分子式与结构式:
  • 表示方法及意义
  • 书写规范
• 2. 空间构型:
  • 价层电子对互斥理论 (VSEPR理论)
    • 预测分子构型
    • 孤对电子的影响
  • 常见分子构型: 直线形, 三角形, 正四面体, 平面三角形, V形, 正八面体
• 3. 分子极性:
  • 偶极矩：分子内电荷分布不均匀的量度
  • 判断分子极性: 键的极性 + 分子对称性
  • 极性分子/非极性分子
• 4. 晶体类型:
  • 离子晶体: 离子键，熔点高，硬度大，导电性差 (熔融状态或溶液中导电)
  • 原子晶体: 共价键，熔点极高，硬度大，绝缘性 (金刚石, 二氧化硅)
  • 分子晶体: 分子间作用力，熔点低，硬度小，绝缘性 (干冰, 冰)
  • 金属晶体: 金属键，熔点差异大，硬度差异大，导电性好
• 5. 晶胞:
  • 定义和特征
  • 晶胞中原子数的计算 (均摊法)
  • 晶胞参数 (边长, 角度)

II. 化学反应与能量

A. 反应热的焓变

• 1. 反应热:
  • 吸热反应/放热反应
  • 焓变 (ΔH): 反应过程中释放或吸收的热量
    • ΔH > 0 : 吸热反应
    • ΔH < 0 : 放热反应
• 2. 热化学方程式:
  • 书写规范: 注明物质状态，ΔH数值和单位
  • 表示意义
  • 盖斯定律: 反应的热效应只与始态和终态有关，与反应途径无关
    • 应用盖斯定律计算反应热
• 3. 燃烧热:
  • 定义: 1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量
  • 计算与应用
• 4. 中和热:
  • 定义: 强酸与强碱稀溶液反应生成 1 mol 水时放出的热量
  • 测定方法及实验原理

B. 化学反应速率

• 1. 定义及表示方法:
  • 单位时间内反应物浓度的变化量
  • 单位: mol/(L·s) 或 mol/(L·min)
• 2. 影响因素:
  • 浓度: 增大浓度，反应速率加快
  • 温度: 升高温度，反应速率加快
  • 压强 (气态反应): 增大压强，反应速率加快
  • 催化剂: 使用催化剂，反应速率加快 (正催化剂)
  • 固体表面积：增大固体表面积，反应速率加快
• 3. 速率的计算:
  • v = Δc / Δt
  • 不同物质的速率之比等于化学计量数之比

C. 化学平衡

• 1. 定义:
  • 可逆反应中，正逆反应速率相等，各组分浓度保持不变的状态
  • 动态平衡
• 2. 平衡常数 (K):
  • 表达式
  • 意义: 表明反应进行的程度
  • 温度对K的影响:
    • 吸热反应: 升高温度，K增大
    • 放热反应: 升高温度，K减小
• 3. 影响因素:
  • 浓度
  • 温度
  • 压强 (气态反应)
  • 勒夏特列原理: 如果改变影响平衡的条件 (如浓度、温度、压强等)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动
• 4. 平衡的移动:
  • 判断方法: 速率、浓度变化趋势
  • 应用: 提高反应物转化率，选择合适的反应条件
• 5. 计算:
  • 三段式法
  • 转化率、平衡常数等的计算

D. 电化学基础

• 1. 原电池:
  • 定义: 将化学能转化为电能的装置
  • 构成条件: 活泼性不同的两种金属 (或金属与非金属) 作电极，电解质溶液，形成闭合回路
  • 电极反应:
    • 负极: 氧化反应 (失电子)
    • 正极: 还原反应 (得电子)
  • 应用: 干电池, 燃料电池
• 2. 电解池:
  • 定义: 将电能转化为化学能的装置
  • 构成条件: 外接电源，电解质溶液，电极
  • 电极反应:
    • 阳极: 氧化反应 (失电子)
    • 阴极: 还原反应 (得电子)
  • 电解原理: 电解质溶液中离子放电顺序
  • 应用: 电镀, 电解水, 氯碱工业
• 3. 金属的腐蚀与防护:
  • 化学腐蚀: 金属与氧化剂直接反应
  • 电化学腐蚀: 形成原电池，加速腐蚀
    • 吸氧腐蚀 (酸性较弱)
    • 析氢腐蚀 (酸性较强)
  • 防护方法:
    • 改变金属内部结构
    • 表面覆盖保护层 (油漆, 镀层)
    • 电化学保护 (外加电流的阴极保护法, 牺牲阳极的阴极保护法)