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-1
(4)金属性、非金属性
金属性减弱,非金属性增加.
(5)单质与水或酸置换难易
冷水
剧烈
热水与酸快
与酸反应慢
(6)氢化物的化学式
SiH4
PH
HS
HCl
⑺与H2化合的难易
由难到易协
(8)氢化物的稳定性
稳定性增强r
(9)最高价氧化物的化学式
NaaO
MgO
Al2。
SiO2
P2Q
SO
CI2O
—
最高价氧化物对应水化物
(10)化学式
NaOH
Mg(OH)a
Al(OH)3
H2SiO3
HPQ
H2SQ
HCIC4
(11)酸碱性
强碱
中强碱
两性氢氧化物
弱酸
中强酸
强酸
很强的酸
(12)变化规律
碱性减弱,酸性增强*
第IA族碱金属元素:
LiNaKRbCsFr(Cs是金属性最强的元素,位于周期表左下方)
第四A族卤族元素:
FClBrIAt(F是非金属性最强的元素,位于周期表右上方)
★判断元素金属性和非金属性强弱的方法:
(1)金属性强(弱)一一①单质与水或酸反应生成氢气容易(难);
②氢氧化物碱性强(弱):
③相互置
换反应(强制弱)Fe+CuSSFeSQ+Cu。
⑤单质的还原性(或离子的氧化性)⑥原电池中正负极判断,
金属腐蚀难易;
(2)非金属性强(弱)一一①单质与氢气易(难)反应;
②生成的氢化物稳定(不稳定);
③最高价氧化物的水化物(含氧酸)酸性强(弱):
④相互置换反应(强制弱)2NaBr+Cl2=2NaCI+B「2。
⑤单质的氧化性(或离子的还原性);
(I)同周期比较:
金属性:
Na>
Mg>
Al
与酸或水反应:
从易t难
碱性:
NaO>
Mg(OH)>
AI(OH)3
非金属性:
SivPvSvCl
单质与氢气反应:
从难t易
氢化物稳定性:
SiH4<
PHvHaSvHCl酸性(含氧酸):
HSiOsVHPQvH2SQvHCIC4
(n)同主族比较:
LivNav匕RbvCs(碱金属兀素)与酸或水反应:
LiOHvNaOVKOKRbOVCsOH
F>
Cl>
Br>
I(卤族兀素)单质与氢气反应:
氢化物稳定:
HF>
HCl>
HBr>
HI
(川)
LivNavKvRbvCs
还原性(失电子能力):
LivNavKvRbvCs氧化性(得电子能力):
Li+>
Na+>
K+>
Rb+>
Cs+
I
氧化性:
F?
>
Cl2>
Br2>
12
还原性:
F「vCl—vBr—vI—
酸性(无氧酸):
HFvHClvHBrvHI
IAItAIIIAIVAV¥
1AVQA0
之和为8;
其代数和分别为:
0、2、4、6。
化合物氟元素、氧元素只有负价(-1、-2),但HFQ中F为0价;
金属元素只有正价;
化合价与最外层电子数的奇、偶关系:
最外层电子数为奇数的元素,其化合价通常为奇数,如化合价有+1、+3、+5、+7和-1价。
最外层电子数为偶数的元素,其化合价通常为偶数,如-2、+4、+6价。
Cl的
S的化合价有
第二章化学键化学反应与能量
一、化学键
化学键是相邻两个或多个原子间强烈的相互作用。
1.离子键与共价键的比较
键型
离子键
共价键
概念
阴阳离子结合成化合物的静电作用叫离子键
原子之间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键
成键方式
通过得失电子达到稳定结构
通过形成共用电子对达到稳定结构
成键粒子
阴、阳离子
原子
成键兀素
活泼金属与活泼非金属兀素之间(特殊:
NHCI、NHNQ等铵盐只由非金属兀素组成,但含有离子键)
非金属兀素之间
离子化合物:
由离子键构成的化合物叫做离子化合物。
(一定有离子键,可能有共价键)
共价化合物:
原子间通过共用电子对形成分子的化合物叫做共价化合物。
(只有共价键)
-极性共价键(简称极性键):
由不同种原子形成,A—B型,如,H-Cl。
「非极性共价键(简称非极性键):
由同种原子形成,A—A型,如,Cl—Cl。
2.电子式:
电子式是用来表示原子或离子最外层电子结构的式子。
原子的电子式是在元素符号的周围画小黑点(或X)表示原子的最外层电子。
■<
■**»
■
:
AL-:
Si・:
F・:
&
;
:
CL;
Ar:
■a*"
BA■
离子的电子式:
阳离子的电子式一般用它的离子符号表示;
在阴离子或原子团外加方括弧,并在方括弧的右上角标出离子所带电荷的电性和电量。
H
[:
Q:
r[:
o:
H]-I+
■■M*
IX"
比较粒子(包括原子、离子)半径的方法:
(1)先比较电子层数,电子层数多的半径大。
(2)电子层数相同时,再比较核电荷数,核电荷数多的半径反而小。
元素化合价规律
最高正价==最外层电子数,非金属的负化合价==最外层电子数—8,最高正价数和负化合价绝对值
分子或共价化合物电子式,正确标出共用电子对数目。
XXXK
xx
■■■■
■■
^C1:
C14
H:
CIS
N「:
N:
H:
N:
H
MX
»
r
*B
bi:
■K
H;
©
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Si:
■■■AI•■
01:
Si:
Cl:
■IS"
J■・
Cl:
2、常见的放热反应和吸热反应常见的放热反应:
①所有的燃烧与缓慢氧化。
②酸碱中和反应。
③金属与酸反应制取氢气。
△
4大多数化合反应(特殊:
C+CO22CO是吸热反应)。
⑤铝热反应
常见的吸热反应:
①以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应女口:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。
2铵盐和碱的反应如Ba(OH)2•8H2O+NH4CI=BaCl2+2NH3f+IOH2O
3大多数分解反应如KCIO3、KMnO4、CaCO3的分解等。
离子化合价电子式,阳离子的外层电子不再标出,只在兀素符号右上角标出正电荷,而阴离子则要标出外层电子,并加上方括号,在右上角标出负电荷。
阴离子电荷总数与阳离子电荷总数相等,因为化合物本身是电中性的。
XK**_a.»
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阻[屈汀一河x[:
肘[空诃:
]5「财{:
"
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K4-o:
町
④结构式:
用一根短线来表示一对共用电子(应用于共价键)。
二、化学反应与能量
1、化学键与化学反应中能量变化的关系
⑴化学反应过程中伴随着能量的变化
任何化学反应除遵循质量守恒外,同样也遵循能量守恒。
反应物与生成物的能量差若以热量形式表现即为放热反应或吸热反应(E反:
反应物具有的能量;
E生:
生成物具有的能量):
t>
EJ
断开反庄中的化学锻•吸攻睫撤勒质傥生化学反应!
龙底反应中的化学磁-・放出極《:
⑶化学反应吸收能量或放出能量的决定因素:
实质:
一个化学反应是吸收能量还是放出能量,决定于反应物的总能量与生成物的总能量。
点拔:
这种说法不对。
如C+O2=CO2的反应是放热反应,但需要加热,只是反应开始后不再需要加
热,反应放出的热量可以使反应继续下去。
Ba(OH)2•8H2O与NH4CI的反应是吸热反应,但反应并不需要
加热。
三、化学能与电能
(2)原电池的工作原理:
通
(3)构成原电池的条件:
(1)电极为导体且活泼性不同;
(2)两个电极接触(导线连接或直接接触);
(3)
两个相互连接的电极插入电解质溶液构成闭合回路。
(4)自发的氧化还原反应
(4)电极名称及发生的反应:
负极:
较活泼的金属作负极,负极发生氧化反应,
电极反应式:
较活泼金属—n金属阳离子
负极现象:
负极溶解,负极质量减少。
正极:
较不活泼的金属或石墨作正极,正极发生还原反应,
溶液中阳离子+ne—=单质
正极的现象:
一般有气体放出或正极质量增加。
(5)原电池正负极的判断方法:
1依据原电池两极的材料:
较活泼的金属作负极(K、Ca、Na太活泼,不能作电极);
较不活泼金属或可导电非金属(石墨)、氧化物(MnO2)等作正极。
2根据电流方向或电子流向:
(外电路)的电流由正极流向负极;
电子则由负极经外电路流向原电池的正
极。
3根据内电路离子的迁移方向:
阳离子流向原电池正极,問离子流向原电池负极。
_
4根据原电池中的反应类型:
负极:
失电子,发生氧化反应,现象通常是电极本身消耗,质量减小。
正极:
得电子,发生还原反应,现象是常伴随金属的析出或H2的放出。
(6)原电池电极反应的书写方法:
(i)原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应,负极反应是氧化反应,正极反应是还原反应。
因此书写电极反应的方法归纳如下:
1写出总反应方程式。
②把总反应根据电子得失情况,分成氧化反应、还原反应。
③氧化反应在负极发生,还原反应在正极发生,反应物和生成物对号入座,注意酸碱介质和水等参与反应。
(ii)原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。
(7)原电池的应用:
①加快化学反应速率,如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。
②比较金属活动性强弱。
③设计原电池。
④金属的腐蚀。
2、化学电源基本类型:
1干电池:
活泼金属作负极,被腐蚀或消耗。
如:
Cu—Zn原电池、锌锰电池。
2充电电池:
两极都参加反应的原电池,可充电循环使用。
如铅蓄电池、锂电池和银锌电池等。
3燃料里池:
两电极材料均为惰性电极,电极本身不发生反应,而是由引入到两极上的物质发生反应,如
H2、CH4燃料电池,其电解质溶液常为碱性试剂(KOH等)。
四、化学反应的速率和限度
1、化学反应的速率
(1)概念:
化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来
主一、丄苗八卡心Ic(B)|丨n(B)|
表示。
计算公式:
v(B)==
tV?
t
1单位:
mol/(L•s)或mol/(L•min)
2B为溶液或气体,若B为固体或纯液体不计算速率。
3以上所表示的是平均速率,而不是瞬时速率。
4重要规律:
(i)速率比=方程式系数比(ii)变化量比=方程式系数比
(2)影响化学反应速率的因素:
内因:
由参加反应的物质的结构和性质决定的(主要因素)。
外因:
①温度:
升高温度,增大速率
2催化剂:
一般加快反应速率(正催化剂)
4压强:
增大压强,增大速率(适用于有气体参加的反应)注:
如果增大气体的压强时,不能改变反
应气体的浓度,则不影响化学反应速率。
)
5其它因素:
如光(射线)、固体的表面积(颗粒大小)、反应物的状态(溶剂)、原电池等也会改变化
学反应速率。
2、化学反应的限度一一化学平衡
(1)在一定条件下,当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时,反应物和生成物
的浓度不再改变,达到表面上静止的一种“平衡状态”,这就是这个反应所能达到的限度,即化学平衡状
^态。
在相同的条件下同时向正、逆两个反应方向进行的反应叫做可逆反应。
通常把由反应物向生成物进行的反应叫做正反应。
而由生成物向反应物进行的反应叫做逆反应。
在任何可逆反应中,正方应进行的同时,逆反应也在进行。
可逆反应不能进行到底,即是说可逆反应无论进行到何种程度,任何物质(反应物和生成物)的物质的量都不可能为0。
(2)化学平衡状态的特征:
逆、动、等、定、变。
1逆:
化学平衡研究的对象是可逆反应。
2动:
动态平衡,达到平衡状态时,正逆反应仍在不断进行。
3等:
达到平衡状态时,正方应速率和逆反应速率相等,但不等于0,即反应未停止。
4定:
达到平衡状态时,各组分的浓度保持不变,各组成成分的含量保持一定。
5变:
当条件变化时,原平衡被破坏,在新的条件下会重新建立新的平衡。
3浓度:
增加反应物的浓度,增大速率(溶液或气体才有浓度可言)
(3)判断化学平衡状态的标志:
例举反应
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
混合物体系中各成分的含量
①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定
平衡
②各物质的质量或各物质质量分数一定
③各气体的体积或体积分数一定
④总体积、总压力、总物质的量一定
不一定平
衡
正、逆反应速率的关系
①在单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA,即V(正尸V(逆)
②在单位时间内消耗了nmolB同时消耗了pmolC,贝UV(正尸V(逆)
③V(A):
V(B):
V(C):
V(D)-m:
n:
p:
q,V(正)不一定等于V(逆)
④在单位时间内生成nmolB,同时消耗了qmolD,因均
指V(逆)
压强
①m+n工p+q时,总压力一定(其他条件一定)
②m+n-p+q时,总压力一疋(其他条件一疋)
混合气体平均
①Mr一疋时,只有当m+n丰p+q时
相对分子质量
Mr
②Mr—疋时,但m+n-p+q时
不一定平衡
温度
任何反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时(其他不
变)
体系的密度
密度一定
其他
如体系颜色不再变化等
(4)化学平衡的移动受到温度、反应物浓度、压强等因素的影响。
催化剂只改变化学反应速率,对化学平衡无影响。
影响因素
浓度:
增加反应物浓度,平衡右移
压强:
加压,平衡向气体体积减小方向移动
温度:
升温,平衡向吸热方向移动
催化剂:
(加快反应速率,但对平衡无影响)
第三章有机化合物
绝大多数含碳的化合物称为有机化合物,简称有机物。
像CO、CO2、碳酸、碳酸盐等少数化合物,
由于它们的组成和性质跟无机化合物相似,因而一向把它们作为无机化合物。
一、烃
1、烃的定义:
仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物,也称为烃。
2、烃的分类:
「饱和烃t烷烃(如:
甲烷)
-脂肪烃(链状)
烃不饱和烃t烯烃(如:
乙烯)
■-芳香烃(含有苯环)(如:
苯)
3、甲烷、乙烯和苯的性质比较:
有机物
烷烃
烯烃
苯及其同系物
通式
CnH2n+2
CnH2n
代表物
甲烷(CH4)
乙烯(C2H4)
苯(C6H6)
结构简式
CH4
CH2=CH2
◎或0
(官能团)结构特点
C—C单键,链状,饱和烃
C=C双键,链状,不饱和烃
一种介于单键和双键之间的独特的键,环状
空间结构
正四面体
六原子共平面
平面正六边形
物理性质
无色无味的气体,比空气轻,难溶于水
无色稍有气味的气体,比空气略轻,难溶于水
无色有特殊气味的液体,比水轻,难溶于水
用途
优良燃料,化工原料
石化工业原料,植物生长调节剂,催熟剂
溶剂,化工原料
主要化学性质
烷烃:
甲烷
1氧化反应(燃烧)
CH4+2O2>
CO2+2H2O(淡蓝色火焰,无黑烟)
2取代反应(注意光是反应发生的主要原因,产物有5种)
CH4+CI2>
CH3CI+HCICH3CI+C12>
CH2CI2+HCI
CH2CI2+CI2>
CHCI3+HCICHCI3+CI2>
CCI4+HCI
在光照条件下甲烷还可以跟溴蒸气发生取代反应,
甲烷不能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。
烯烃:
乙烯
1氧化反应(i)燃烧
C2H4+3O2>
2CO2+2H2O(火焰明亮,有黑烟)
(ii)被酸性KMnO4溶液氧化,能使酸性KMnO4溶液褪色,生成CO2。
2加成反应
CH2=CH2+Br2—TCH2Br—CHzBr(能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色)在一定条件下,乙烯还可以与H2、Cl2、HCI、H2O等发生加成反应
CH2=CH2+H2>
CH3CH3
CH2=CH2+HCI—tCH3CH2CI(氯乙烷)
CH2=CH2+H2OtCH3CH2OH(制乙醇)
②加聚反应nCH2=CH2—[CH2—CH2]—n(聚乙烯)
乙烯能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。
常利用该反应鉴别烷烃和烯烃,如鉴别甲烷和乙烯。
思考:
如何去除甲烷中混有的乙烯?
混合气体通入溴水中
苯
2C6H6+15O2>
12CO2+6H2O(火焰明亮,有浓烟)
2取代反应
苯环上的氢原子被溴原子、硝基取代。
+Br2+HBr
+HNO3+H2O
3加成反应
+3H2t
苯不能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。
向溴水中加入苯的现象?
4、同系物、同分异构体、同素异形体、同位素比较。
同分异构体
同素异形体
冋位素
定义
分子式相同而
由冋种兀素组成的
质子数相同而中子
结构式不同的化合物的互称
不同单质的互称
数不冋的冋一兀素的不同原子的互称
分子式
相同
兀素符号表示相同,分子式可不同
结构
不同
研究对象
化合物
单质
有机物主要化学性质
6、烷烃的命名:
(1)普通命名法:
把烷烃泛称为“某烷”,某是指烷烃中碳原子的数目。
1-10用甲,乙,丙,丁,
戊,已,庚,辛,壬,癸;
11起汉文数字表示。
区别同分异构体,用“正”,“异”,“新”。
正丁烷,异丁烷;
正戊烷,异戊烷,新戊烷。
(2)系统命名法:
1命名步骤:
(1)找主链—最长的碳链(确定母体名称);
(2)编号—靠近支链(小、多)的一端;
⑶写名称一先简后繁,相同基请合并•
2名称组成:
取代基位置-取代基名称母体名称
3阿拉伯数字表示取代基位置,汉字数字表示相同取代基的个数
CH3—CH—CH2—CH3CH3—CH—CH—CH3
2—甲基丁烷2,3—二甲基丁烷
7、比较同类烃的沸点:
1一看:
碳原子数多沸点高。
2碳原子数相同,二看:
支链多沸点低。
常温下,碳原子数1—4的烃都为气体。
二、烃的衍生物
分子结枸
化学性嚴
化学龍斷裂怔置
1'
H——CC—O-kH
4卜・H6
氢被活泼金雇取代
①
催化氧化
①③
消去僦去h2o分于)
②@
分子间脱水
①②
①与Na的反应
2CH3CH2OH+2Na>
2CH3CH20Na+H2f
乙醇与Na的反应(与水比较):
①相同点:
都生成氢气,反应都放热
②不同点:
比钠与水的反应要缓慢
结论:
乙醇分子羟基中的氢原子比烷烃分子中的氢原子活泼,但没有水分子中的氢原子活泼。
②氧化反应(i)燃烧
CH3CH2OH+3O2>
2CO2+3H2O
(ii)在铜或银催化条件下:
可以被。
2氧化成乙醛(CH3CHO)
2CH3CH2OH+O2>
2CH3CHO+2H20
3消去反应
CH3CH2OH>
CH2=CH2T+H2O
①具有酸的通性:
CH3COOH二CH3COO—+H+使紫色石蕊试液变红;
与活泼金属,碱,弱酸盐反应,如CaCO3、Na2CO3
酸性比较:
CH3COOH>
H2CO3
2CH3COOH+CaCO3=2(CH3COO)2Ca+CO2f+H2O(强制弱)
②酯化反应
¥
;
0苗帀;
0CH£
比其臥厲阻—H比-C比+HQ
LnAil
酯化反应:
酸和醇作用生成酯和水的反应叫做酯化反应(属于取代反应)。
脱水方式是:
羧基脱羧羟基(无机含氧酸脱羟基氢),而醇脱羟基氢,即“酸脱羟基醇脱氢”(可用同位素原子示踪法证丄丄明)。
酯化反应是可逆的:
羧酸+醇;
酯+水,反应中浓硫酸的作用是作催化剂和吸水
齐山除去生成物中的水使可逆反应向生成物方向移动。
酯
⑴结构式:
R_G_°
_R(其中两个烃基R和R,可不一样,左边的烃基还可以是H)
II
⑵物理性质
低级酯是具有芳香气味的液体,密度比水小,难溶于水,易溶于有机溶剂
⑶酯的水解CH3COOCH2CH3+NaOH宀CH3C00Na+CH3CH2OH(碱性水解更彻底)
CH3COOCH2CHb-hH3O.^ch3cooh+ch3ch2oh
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