鲁科版高中化学必修一优秀笔记.docx
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鲁科版高中化学必修一优秀笔记
第1章认识化学学科
第1节认识化学科学
一、化学的含义和特征
1、化学的含义:
在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用的自然科学。
2、特征:
认识分子和制造分子。
3、物质的变化分为两种:
物理变化和化学变化。
二、化学的形成和发展
1661年,英国,波义耳提出化学元素的概念,标志着近代化学诞生。
1771年,法国,拉瓦锡建立燃烧现象的氧化学说。
1803年,英国,道尔顿提出了原子学说。
1869年,俄国,门捷列夫发现元素周期表。
三、元素与物质的关系
1、元素的存在状态:
物质都是有元素组成的,元素在物质中以游离态和化合态两种形式存在,在这两种状态下,分别形成单质和化合物。
2、研究物质的顺序:
金属非金属→氢化物
↓↓
金属氧化物非金属氧化物
↓↓
碱含氧酸
↓↓
盐盐
3、氧化物的酸碱性:
第1章认识化学学科
第2节研究物质性质的方法和程序
一、研究物质的基本方法:
观察、实验、分类、比较等方法。
(一)Na的性质
1、物理性质:
钠是一种银白色金属,熔点为97.8℃,沸点为882.9℃,密度为0.97g/cm3。
2、化学性质:
容易失去一个电子,形成Na+(稳定结构),还原性极强。
(1)与非金属反应:
①4Na+O2====2Na2O②2Na+O2====Na2O2③2Na+Cl2====2NaCl
④2Na+S====Na2S
(2)与水反应:
2Na+2H2O====2NaOH+H2↑现象:
浮:
Na浮在水面上;熔:
融化成一个小球;游:
四处游动;响:
发出咝咝响声;红:
试液变红。
(3)与酸反应:
2Na+2HCl====2NaCl+H2↑
(4)与盐反应:
①2Na+2H2O+CuSO4====Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑
②6Na+6H2O+2FeCl3====2Fe(OH)3↓+6NaCl+3H2↑
③4Na+TiCl4(熔融状)
Ti+4NaCl
(5)Na在空气中的一系列变化:
Na
Na2O
NaOH
Na2CO3·10H2O
Na2CO3
4Na+O2====2Na2O→Na2O+H2O====2NaOH→
2NaOH+9H2O+CO2====Na2CO3·10H2O→Na2CO3·10H2O
Na2CO3+10H2O↑
3、Na的保存:
钠通常保存在煤油或石蜡油中。
4、Na的用途:
钠和钾的合金可用作原子反应堆的导热剂;高压钠灯;金属冶炼。
(二)Na2O的性质
1、物理性质:
白色固体,不可燃。
2、化学性质:
(1)与水反应:
Na2O+H2O====2NaOH
(2)与酸反应:
Na2O+2HCl====2NaCl+H2O
(3)与非金属反应:
Na2O+CO2====Na2CO3
3、Na2O的用途:
制NaOH,Na2CO3
(三)Na2O2的性质
1、物理性质:
淡黄色固体。
2、化学性质:
(1)与水反应:
2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑(放出大量的热)
(2)与非金属反应:
2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2↑(放出大量的热)
(3)与酸反应:
2Na2O2+4HCl====4NaCl+2H2O+O2↑
3、Na2O2的用途:
作供氧剂、漂白剂、强氧化剂
【向NaOH溶液中通入CO2气体至过量】:
无明显现象,加热溶液后生成气体。
2NaOH+CO2====Na2CO3+H2O+O2↑→2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑
【向Ca(OH)2溶液中通入CO2气体至过量】:
先生成沉淀,后沉淀消失,加热溶液后生成沉淀和气体。
Ca(OH)2+CO2====CaCO3↓+H2O→CaCO3+H2O+CO2===Ca(HCO3)2→Ca(HCO3)2
CaCO3↓+H2O+CO2↑
二、研究物质的基本程序:
观察物质外观→预测物质性质实验和观察→解释和结论
↓↑
发现特殊现象,提出新问题
(一)氯气的性质
1、物理性质:
黄绿色气体,有刺激性气味,有毒,能溶于水,易液化,密度大与空气。
2、化学性质:
(1)与金属反应:
①与钠反应:
2Na+Cl2
2NaCl剧烈燃烧,黄色火焰、生成白烟。
②与铁反应:
2Fe+3Cl2
2FeCl3剧烈燃烧,生成棕褐色/红褐色烟。
③与铜反应:
Cu+Cl2
CuCl2剧烈燃烧,生成棕黄色烟。
规律:
变价金属与Cl2反应一般生成高价金属的氧化物。
(2)与非金属反应:
①氢气在氯气中燃烧:
H2+Cl2
2HCl苍白色火焰,瓶口内壁出现白雾。
②氢气与氯气混合光照:
H2+Cl2
2HCl发生爆炸。
(3)与水反应:
Cl2+H2O===HCl+HClO
新制氯水中的微粒
(4)与碱反应:
①2Cl2+2Ca(OH)2====CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
2Cl2+2H2O====2HCL+2HClO
2HCl+Ca(OH)2====CaCl2+2H2O
2HClO+Ca(OH)2====Ca(ClO)2+2H2O
②Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O
Cl2+H2O====HCl+HClO
HCl+NaOH====NaCl+H2O
HClO+NaOH====NaClO+H2O
(5)与盐反应:
Cl2+2KI====2KCl+I2
Cl2+2NaBr====NaCl+Br2
3、氯气的用途:
用来制造盐酸、有机溶解剂和杀菌消毒剂。
(二)HClO的性质
1、不稳定性:
2HClO
2HCl+O2↑
2、强氧化性:
漂白粉和消毒剂的主要成分:
Ca(ClO)2+H2O+CO2====CaCO3↓+2HClO
Ca(ClO)2+2HCl====CaCl2+2HClO
2NaClO+H2O+CO2====Na2CO3+2HClO
【制漂白剂:
2Cl2+2Ca(OH)2====CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O】
3、弱酸性:
HClO的酸性比H2CO3还弱。
【工业上电解NaCl溶液制取Cl2、NaOH、H2:
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑】
【实验室制氯气:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O】
第1章认识化学学科
第3节化学中常用的物理量——物质的量
一、物质的量(n)
1、定义:
它是一个描述宏观物质中所含有的微粒数目的多少的一个物理量。
2、单位:
摩尔,简称摩,符号是mol。
3、阿伏伽德罗常数(NA):
0.012kg12C所含的碳原子数目叫做阿伏伽德罗常数。
1mol任何微粒所含的微粒数均为NA个。
NA=6.02×1023mol-1
4、公式:
n=
N:
微粒数。
二、摩尔质量(M)
1、定义:
单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量。
1mol的任何物质的质量,以g为单位时,它在数值上等于该物质的相对原子/分子质量。
2、单位:
g·mol-1(g/mol)或kg·mol-1(kg/mol)。
3、公式:
n=
三、摩尔体积(Vm)
1、定义:
一定温度和压强下,单位物质的量的气体所占的体积叫做气体的摩尔体积。
2、单位:
L·mol-1(L/mol)或m3·mol-1(m3/mol)
3、标准状况下,气体摩尔体积约为22.4L·mol-1。
(标准状况:
指温度为0℃、压强为101kPa的状况,简称STP。
)
4、公式:
n=
5、书写规律:
①在相同条件下,1mol气体所占的体积比1mol固体或液体所占的体积大得多。
②在相同条件下,1mol固体或液体的体积不同,而1mol气体的体积却几乎完全相同。
③在相同条件下,决定物质的体积的微观因素:
气体体积大小1、粒子数目固、液体体积大小
的主要因素2、粒子(半径)大小的主要因素
3、粒子间的平均距离
【阿伏伽德罗定律:
在同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。
】
pV=nRT
四、物质的量浓度(cB)
1、定义:
单位体积溶液中所含溶质的物质的量。
2、单位:
mol·L-1(mol/L)或mol·m-3(mol/m-3)。
3、公式:
nB=cB×V
4、一定物质的量浓度溶液的配置:
(1)主要仪器:
容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、托盘天平(砝码)、药匙、量筒。
容量瓶:
①常用于配置一定体积的、浓度准确的溶液。
②规格:
100mL、250mL、500mL、1000mL
瓶上通常标注有温度、容量、刻度线。
(2)配置步骤:
①计算②称量(量取)
③溶解(冷却至室温20℃)④转移
⑤洗涤:
2-3次。
⑥摇匀
⑦定容:
加水至刻度线下1-2cm处,在用胶头滴管加水至刻度线。
⑧摇匀⑨装瓶贴标签
五、化学中的一些定量关系
1、化学方程式中的定量关系
H2+Cl2====2HCl
1:
1:
2(分子数之比)
2g:
71g:
73g(质量之比)
1mol:
1mol:
2mol(物质的量之比)
1:
1:
2(体积之比)
1mol:
22.4L:
44.8L(标况下,物质的量与气体体积关系)
22.4L:
71g:
2mol(标况下,物质的量与气体体积、质量的关系)
2、物质的量与各种物理量之间的关系
第2章元素与物质世界
第1节元素与物质的分类
一、元素在自然界中的存在状态
1、游离态:
元素以单质形式存在的状态。
2、化合态:
元素以化合物形式存在的状态。
二、研究物质的顺序
金属→金属氧化物→碱→盐
非金属→非金属氧化物→含氧酸→盐
氢化物
三、物质的分类
四、物质的分散体系
1、定义:
一种或几种物质(称为分散质)分散到另一种物质(成为分散剂)中形成分散系。
2、分类:
3、胶体的性质
(1)丁达尔效应(现象):
可见光束通过胶体时,在入射光侧面可观察到明亮的光区。
此性质可用于胶体与溶液的区别。
(2)聚沉:
胶体形成沉淀析出的现象。
加盐、加热和搅拌均能引起胶体的聚沉。
(3)电泳:
在通电情况下,胶体微粒向直流电源的某一极移动,这种现象称为电泳。
(4)渗析:
利用半透膜分离胶体中的杂质分子或离子,提纯、精制胶体的操作称为渗析。
4、胶体的制备:
FeCl3+3H2O
Fe(OH)3+3H2O
将饱和的FeCl3溶液滴加到沸水中,加热至呈红褐色。
5、胶体的应用:
(1)农业生产:
土壤的保肥作用
(2)医疗卫生:
血液透析、血清纸上电泳、利用电泳分离蛋白质
(3)日常生活:
制豆腐原理(胶体的聚沉)和豆浆、牛奶、明矾净水,都跟胶体有关。
第2章元素与物质世界
第2节电解质
一、电解质及其电离
1、电解质:
在溶液中或熔融状态下能够导电的化合物。
非电解质:
在溶液中或熔融状态下不能够导电的化合物。
2、电解质的电离:
电解质溶于水或受热熔化时,离解成能够自由移动的离子的过程称为电离。
3、强电解质与弱电解质:
4、电离方程式:
HCl====H++Cl+NaOH====Na++OH-
NaCl====Na++Cl-NaHSO4====Na++H++SO42-
H2CO3
H++HCO3-HCO3-
H++CO32-
CH3COOH
CH3COO-+H+NH3·H2O
NH4++OH-
H2O
H++OH-
二、电解质在水溶液中的反映
1、离子反应:
溶液中有离子参加的反应称为离子反应。
2、离子方程式:
(1)离子方程式:
用实际参加反应的离子来表示反应的式子。
(2)离子反应发生的条件:
复分解式的离子反应只要满足下列3个条件之一则发生反应:
①生成了难溶物
②生成了难电离物质
③生成了气体
(3)书写时的注意事项:
①两守恒:
a、电荷守恒b、质量守恒
②书写时用分子式表示:
a、难溶物质
b、难电离物质(包括弱酸、弱碱、水,如CH3COOH,NH3·H2O)
c、气体
d、单质
e、氧化物
f、Ca(OH)2:
在反应中写离子式;在生成物中写化学式;
澄清石灰水时写离子式;石灰乳或消石灰石写化学式。
g、浓硫酸、浓磷酸、硝酸铅(CH3COO)2Pb
第2章元素与物质世界
第3节氧化剂和还原剂
一、氧化还原反应
1、定义:
在化学反应过程中有电子转移的化学反应叫做氧化还原反应;
在化学反应过程中没有电子转移的化学反应叫做非氧化还原反应。
2、氧化还原反应的实质:
有电子转移(得失或偏移)。
3、特征(标志):
反应前后元素的化合价有升降。
4、氧化反应及还原反应:
氧化剂(氧化性)——得电子——化合价降低——发生还原反应——还原产物
反↓↓↓↓↓生
应同时存在数目相等数目相等同时存在同时产生成
物↑↑↑↑↑物
还原剂(还原性)——失电子——化合价升高——发生氧化反应——氧化产物
5、氧化还原反应表示方法:
①双线桥法:
得e-,还原反应
氧化剂+还原剂氧化产物+还原产物
失e-,氧化反应
失2e-,氧化反应失12e-,氧化反应
2Na+Cl2====2NaCl2KClO3======2KCl+3O2↑
得e-,还原反应得12e-,还原反应
②单线桥法:
e-
氧化剂+还原剂氧化产物+还原产物
6、氧化还原反应与化合、分解、置换、复分解反应的关系:
二、氧化剂和还原剂
1、定义:
氧化剂:
在氧化还原反应中,所含的某种元素的化合价降低的反应物,称为氧化剂;
还原剂:
在氧化还原反应中,所含的某种元素的化合价升高的反应物,称为还原剂。
2、氧化性、还原性与化合价的关系:
元素处于高价态时,应具有氧化性;
元素处于最高价态时,只具有氧化性;
元素处于低价态时,应具有还原性;
元素处于最低价态时,只具有还原性。
常见的氧化剂:
O2,O3,Cl2,Br2,HNO3,浓H2SO4,HClO,H2O2,KMnO4,Fe3+
常见的还原剂:
金属单质,C,CO,H2,KI,H2S,Fe2+,S2-,I-
3、氧化性与还原性的比较
①方程式法得e-
强氧化剂+强还原剂====还原产物(弱还原性)+氧化产物(弱氧化性)
失e-
氧化性:
氧化剂>氧化产物;还原性:
还原剂>还原产物
【特例:
CuSO4+H2S====CuS↓+H2SO4】
②反应条件:
是否加热
③活动性顺序:
氧化性减弱单质的还原性减弱
F,O,Cl,Br,I,SK,Ca,Na,Mg,Al,Zn,Fe,Sn,Pd,(H),Cu,Hg,Ag,Pt,Ag
对应阴离子的还原性减弱对应阳离子的氧化性减弱
失去nH+
【得H+能力:
弱酸盐>强酸盐】
【拓展:
强酸+弱酸盐====强酸盐+弱酸】
【失H+能力:
强酸>弱酸】
得到nH+
3、反应的先后顺序:
一种氧化剂与多种还原剂反应,还原性强的先反应;
一种还原剂与多种氧化剂反应,氧化性强的先反应。
三、铁及其化合物的氧化性或还原性
常见价态
0价
+2价
+3价
元素
Fe
Fe
Fe
相关
物质
Fe
FeCl2浅绿色
Fe(OH)2白色
FeO黑色
FeCl3红棕色
Fe(OH)3红褐色
Fe2O3红棕色
(一)Fe的性质
1、物理性质:
固体,纯铁具有银白色金属光泽,密度为7.8g/cm3,延展性良好。
2、化学性质:
(1)与弱氧化剂反应:
Fe+2H+====Fe2++H2↑
Fe+S
FeS
Fe+2FeCl3====3FeCl2
Fe+Cu2+====Fe2++Cu
(2)与强氧化剂反应:
Fe(少量)+4HNO3====Fe(NO)3+NO↑+2H2O
3Fe(过量)+8HNO3====3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
2Fe+6H2SO4(浓)
Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O
2Fe+3Cl2
2FeCl3
【Fe遇冷的浓硝酸、浓硫酸钝化,生成致密的氧化膜】
(3)与水反应:
3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2↑
(4)与氧气反应:
3Fe+2O2
Fe3O4
(二)亚铁盐和铁盐的转化
1、Fe2+→Fe3+
①2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-
②4Fe2++O2+4H+====4Fe3++2H2O
③4Fe(OH)3+O2+H2O====4Fe(OH)3白色→灰绿色→红褐色
2、Fe3+→Fe2+
①2Fe3++Fe====3Fe2+
②2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+
③2Fe3++2I-====2Fe2++I2
(三)Fe2+、Fe3+的检验
1、Fe2+的检验:
①加NaOH溶液:
Fe2++2OH-====Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+H2O====4Fe(OH)3
先生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变为红褐色沉淀
②加KSCN(硫氰化钾)—Cl2(强氧化剂等):
2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-
Fe3++3SCN-====Fe(SCN)3(血红色)
2、Fe3+的检验:
①加KSCN溶液:
Fe3++3SCN-====Fe(SCN)3(血红色)
②加NaOH溶液:
Fe3++3OH-====Fe(OH)3↓
(四)铁和铁的化合物相互转化关系
第3章元素与物质世界
第1节碳的多样性
一、多种多样的碳单质
1、同素异形体:
有同一种元素组成的性质不同的单质。
2、碳单质的物理性质与用途:
碳的单质
物理性质
用途
金刚石
无色透明,不到点,硬度很大,是天然存在的最硬物质,
a、雕琢做装饰品;
b、玻璃刀;
c、钻头。
石墨
深灰色,有金属光泽,不透明,质软,有滑腻感,导电。
铅笔芯、电极、润滑剂等。
C60
形似足球,结构稳定,灰黑色固体。
用于材料科学、超导体等方面。
无定形碳
木炭
他们都是由石墨的微小晶体和少量杂质构成,成黑色或灰黑色;疏松多孔结构,吸附性强。
燃料
活性炭
吸附剂
二、广泛存在的含碳化合物
1、含碳的化合物:
2、碳酸钠与碳酸氢钠的性质:
化学名称
碳酸钠
碳酸氢钠
化学组成(化学式)
无水物
结晶水合物
NaHCO3
Na2CO3
Na2CO3·10H2O
俗称
纯碱、苏打
小苏打
晶体颜色
无水物
结晶水合物
白色晶体
白色粉末
无色晶体
溶解性(水中)
大
较大
与盐酸反应
Na2CO3+2HCl====2NaCl+CaCO3
NaHCO3+HCl====NaCl+CO2↑+H2O
与盐(CaCl2)反应
Na2CO3+CaCls====2NaCl+CaCO3↓
不反应
与NaOH反应
不反应
NaHCO3+NaOH====Na2CO3+H2O
与Ca(OH)2完全反应
Na2CO3+Ca(OH)2====CaCO3↓+2NaOH
2NaHCO3+Ca(OH)2====CaCO3↓+Na2CO3+2H2O
热稳定性
受热不分解
2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O
鉴别方法
①加热固体,产生能使澄清的石灰水变浑浊的无色气体的是碳酸氢钠。
②溶解,加入CaCl2溶液,产生白色沉淀的是碳酸钠。
相互转化
NaHCO3Na2CO3
2NaHCO3(固体)
Na2CO3+CO2↑+H2O
NaHCO3(溶液)+NaOH====Na2CO3+H2O
Na2CO3(溶液)+CO2+H2O====2NaHCO3
三、碳酸盐和碳酸氢盐的转化
一般来说,碳酸盐能与碳酸(二氧化碳和水)反应转化为碳酸氢盐,碳酸氢盐在受热分解时或与碱反应是能转化为碳酸盐。
四、C,CO和CO2之间的转化
CCaCO3NaHCO3
COCO2Na2CO3
五、炼铁中的主要化学反应
C+O2
CO2
CO2+C
2CO
CO+3Fe2O3
2Fe3O4+CO2
Fe3O4+CO
3FeO+CO2
FeO+CO
Fe+CO2
CaCO3
CaO+CO2↑
CaO+SiO2
CaSiO3
六、有机物和无机物之间的转化
1828年,德国化学家维勒用无机化合物氰酸铵(NH4CNO)合成出有机化合物——尿素[CO(NH2)2],由此突破了无机化合物和有机化合物之间的界限。
第3章元素与物质世界
第2节氮的循环
一、自然界中氮的循环
1、氮的固定(简称固氮):
将游离态的氮转化为含氮化合物叫做氮的固定。
氮的固定主要有自然固氮和人工固氮(或工业固氮)两种方式。
人工固氮
自然固氮
2、氮的存在形式:
(1)游离态:
氮气
(2)化合态:
二、氮循环中的重要物质
(一)氮气
1、N2的物理性质:
纯净的氮气是一种无色、无味、无毒的气体,密度比空气的稍小。
氮气在水中的溶解度很小,通常状况下,1体积水中只能溶解大约0.02体积的氮气。
在压强为101kPa时,氮气在-195.8℃时变成无色液体,在-209.9℃时变成雪花状固体。
2、N2的化学性质:
(1)氮气的氧化性:
氨气的工业制法
N2+3Mg
Mg3N2
【可逆反应:
在相同条件下能同时向正反两个方向进行的反应称为可逆反应。
】
(2)氮气的还原性:
N2+O2
2NO
3、N2的用途:
制冷剂,保护气,冷藏食品,制氨气、硝酸、化肥。
(二)一氧化氮和二氧化氮的性质:
名称
一氧化氮
二氧化氮
化学式
NO
NO2
物理性质
无色气体,难溶于水,有毒。
红棕色气体,难溶于水,有刺激性气味,有毒。
化学性质
与水反应
3NO2+H2O====2HNO3+NO(工业制硝酸)
与O2反应
2NO+O2====2NO2
综合以上两个方程式:
4NO+3O2+2H2O====4HNO3
(三)氨与氮肥
1、氨的物理性质:
氨是没有颜色、有刺激性气味的气体;在标准状况下,密度为0.771g/L,比空气轻;极易溶于水且能快速溶解,在常温常压下,1体积水能溶解700体积氨气。
2、氨的化学性质:
(1)与水反应:
NH3+H2O
NH3·H2O
NH4+OH-
(2)与酸反应:
NH3+HCl====NH4Cl(生成白烟)
NH3+H2SO4====(NH4)2SO4
NH3+HNO3====NH4NO3
用途:
可以检验氨气的存在。
与其他酸反应:
NH3·H2O+CO2(少量)====NH4HCO3
(3)与氧化剂反应:
①与氧气反应(NH3体现还原性):
4NH3+5O
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