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高中化学
物质及其变化
物质的分类
性质和组成
树状分类法
交叉分类法
分散系
定义
一种（或多种）物质以粒子的形式分散在另一种（或多种）物种中所形成的混合物，被分散的粒子叫分散质，溶质叫分散剂
分类
粒子直径小于1nm
溶液
粒子直径为1~100nm
胶体
气溶胶
云
雾
液溶胶
Fe(OH)3胶体
固溶胶
有色玻璃
粒子直径>100nm
乳浊液
液体分布在液体中
悬浊液
固体分布在液体中
区分
溶液与胶体
名称
丁达尔效应
方法
将溶液与胶体置于暗处，分别用红色激光笔照射烧杯，在与光束垂直的方向进行观察，可观察到光束通过胶体时出现光路，通过溶液时无明显现象
原理
胶体粒子对光的散射
酸碱盐
相似性
物质的构成中存在相同粒子
转化
金属 -> 碱性氧化物 -> 碱 -> 盐
非金属 -> 酸性氧化物 -> 酸 -> 盐
离子反应
电解质
在水溶液中或熔融状态下能导电的物质
原因
电流是由带电荷的粒子按一定方向移动而形成的，因此能导电的物质必须是具有能自由移动的、带电荷的例子。电解质的水溶液（或熔融态）能导电说明存在能自由移动、带电荷的粒子
电解质溶于水或受热熔化时，形成自由移动的离子的过程叫电离，可用电离方程式表示
电解质在溶液中的反应实质上是离子之间的反应，这样的反应属于离子反应，用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子叫做离子方程式
方程式书写
写出反应的化学方程式
把易溶于水且易电离的物质写成离子形式，难溶的物质、气体和水等仍用化学式
删去方程式两边不参加反应的离子，并将方程式化为最简
检查离子方程式两边各元素的原子个数和电荷总数是否相等
氧化还原反应
氧化反应和还原反应在同一个反应中发生，称为氧化还原反应
在反应中发生元素化合价的变化，也成为氧化还原反应
氧化还原反应的本质是带脑子的得失
氧化剂和还原剂
还原剂
元素化合价升高，即失去电子（或电子对偏离）的物质是还原剂
氧化剂
元素化合价降低，即得到电子（或电子对偏向）的物质是氧化剂
Na和Cl
钠
物理性质
很软（能用刀切割）
有银白色的金属光泽
化学性质
化学性质活泼
有很强的还原性
易与氧气反应
4Na+O2=2Na2O
保存在石蜡油或煤油中
化合物
氧化纳
过氧化钠
与二氧化碳反应
2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
碳酸钠
白色粉末
加入水后放热
化学性质较稳定
碳酸氢钠
细小白色晶体
加入水后吸热
受热易分解
2NaHCO3=加热=Na2CO3+H2O+CO2↑
实验
加热钠
现象
钠受热后先熔化，然后与氧气剧烈反应，发出黄色火焰，产生一种淡黄色固体
反应方程式
2Na+O2=加热=Na2O2
钠与水反应
步骤
在烧杯中加入一些水，滴入几滴酚酞溶液，然后把一块绿豆大的钠放入水中
钠浮在水面上，熔化成光亮地小球，小球在水面上四处游动，并发出咝咝声，滴有酚酞的水变红
方程式
2Na+2H2O==2NaOH+H2↑
过氧化钠与水反应
有气泡冒出，产生大量的热
2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑
焰色实验
锂
紫红色
黄色
钾
紫色
铷
钙
砖红色
锶
洋红色
钡
黄绿色
铜
绿色
氯
发现者
舍勒
确认者
戴维
黄绿色、有刺激性气味气体
有强氧化性
2Na+Cl2=加热=2NaCl
2Fe+3Cl2=加热=2FeCl3
Cu+Cl2=加热=CuCl2
与水反应
Cl2+H2O==HCl+HClO
与碱反应
2NaOH+Cl2==NaCl+NaClO+H2O
2Ca(OH)2+2Cl2==CaCl2+Ca(ClO)2+H2O
制取
化学方程式
MnO2+4HCl（浓）=加热=MnCl2+2H2O+Cl2↑
检验
AgNO3溶液和稀硝酸
次氯酸（HClO）
2HClO=光照=2HCl+O2↑
用途
漂白剂
氢气在氯气中燃烧
纯净的氢气在氯气中安静地燃烧，发出苍白色火焰，产生雾状气体
H2+Cl2=点燃=2HCl
氯气褪色实验
有色鲜花褪色
物质的量（n）
单位
摩尔（mol）
阿伏伽德罗常数
1mol任何粒子的粒子数（NA）
关系
n=N（粒子数）/ NA
1mol任何粒子集合体都含有约6.02x1023个粒子，单位物质的量的物质所具有的质量交作摩尔质量，符号为M，n=m / M
单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积，符号为Vm，Vm=V / n，气体摩尔体积取决于气体所处的湿度和压强
物质的量的浓度表示单位体积的溶液里所含溶质B的物质的量，也称为B的物质的量的浓度，符号为cB,cB=nB / V
应用
物质的量之比等于化学方程式中各物质化学计量数之比
物质结构与元素周期规律
原子结构
质量数A=质子数Z+中子数N
用KLMNOPQ从内到外表示电子层
原子核外第n层最多能容纳的电子数为2n2，而且涡轮源自有几个电子层，其最外层中的电子书最多只有8个（K层只有2个）
元素周期表
时间
1869年
人物
门捷列夫
方式
按相对原子质量由小到大依次排列，并将化学性质相似的元素放在一个纵列
特征
原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数
共7横行，18个纵列，每一横行叫一个周期，每一纵列叫一个族
周期
前三周期成为短周期
其他周期成为长周期
族
主族（A）
由短周期元素和长周期元素共同组成的族
副族（B）
完全由长周期元素组成的族
0族
稀有气体
核素
把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素
质子数相同而中子数不同的同意元素的不同原子互称为同位素
元素
碱金属元素
相似
都能与水和氧气等非金属单质反应
递变性
随着电子层数增加，金属性增强
相似性与规律性
延展性
密度较小
熔点较低
导热性、导电性好
卤族元素
单质
无放射性
F2
Cl2
Br2
I2
放射性
At
Ts
随着最外层电子数的增加不断增大增强
与氢气反应
H2+F2==2HF
氟化氢很稳定
H2+Cl2=光照或点燃=2HCl
氯化氢较稳定
H2+Br2=加热=2HBr
溴化氢不如氯化氢稳定
2HI=加热=H2+I2 H2+I2=加热=2HI
碘化氢不稳定，不断加热才能做缓慢反应 为可逆反应
卤素单质间的置换反应
卤素单质的氧化性强弱顺序为F2>Cl2>Br2>I2
在元素周期表中，同主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，得到电子能力逐渐减弱，所以金属性逐渐增强
元素周期律
元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化，叫做元素周期律，元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果
同一周期中，各元素的原子核电荷数依次增多，原子半径逐渐减小，失电子能力逐渐减弱，非金属性逐渐增强
主族元素的最高正化合价等于它所处的族序数
非金属元素的最高正化合价，等于原子所能失去或便宜的最外层电子数，负化合价等于是源自达到稳定结构所需得到的电子数
化学键
离子键
带相反电荷粒子之间的相互作用叫做离子键 在元素符号周围用“·”或“x”来表示原子 的最外层电子的式子叫电子式
共价键
像氯分子这样，原子之间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键 以共用电子对形成分子的化合物叫做共价化合物
极性键
不同种原子形成共价键时，因为原子吸引电子的能力不同，共用电子对偏向吸引电子能力强的一方，所以吸引电子能力强的原子一方显浮点型，吸引电子能力弱的原子一方显正电性，称为极性共价键，简称极性键
非极性键
由同种原子形成共价键，两个原子吸引电子的能力相同，共用电子对不偏向任何一个原子，成键的原子不显电性，称为非极性共价键，简称非极性键
相邻原子之间强烈的相互作用叫做化学键
铁与金属材料
铁
导热性
导电性
能被磁铁吸引
氧化物
氧化亚铁
黑色粉末
不稳定
氧化铁
红棕色粉末
碱性
四氧化三铁
具有磁性
黑色晶体
氢氧化物
氢氧化亚铁
氢氧化铁
分解
2Fe(OH)3=加热=Fe2O3+3H2O
盐
含铁离子的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色
铁与水反应
3Fe+4H2O(q)=高温=Fe3O4+4H2
氢氧化亚铁变为氢氧化铁
FeSO4+2NaOH==Fe(OH)2↓+nNa2SO4
4Fe(OH)2+O2+H2O==4Fe(OH)3
铁粉还原铁离子 氯气氧化亚铁离子
金属材料
合金
硬度比纯金属大
纯金属内所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整
加入其它元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬度变大
铁合金
生铁
含碳量
2%~4.3%
硬度大
抗压
性脆
制造机座、管道的重要材料
钢
0.03%~2%
延展性良好
机械性能好
锻轧和铸造
广泛用于制造机械和交通工具等
地位
用量最大、用途最广的合金
碳素钢
低碳钢
低于0.3%
性质
韧性、焊接性好
强度低
制造钢板、钢丝和钢管等
中碳钢
0.3%~0.6%
强度高
韧性及加工性好
制造钢轨、车轮和建材等
高碳钢
高于0.6%
硬面脆
热处理后弹性好
制造器械、弹簧和刀具等
合金钢
别名
特种钢
来源
在碳素钢中适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等
不锈钢
铬18%（17%~19%）
镍8%（8%~13%）
比较稳定，不易生锈
有很强的抗腐蚀能力
医疗机械、厨房用具和餐具
合金元素主要作用
铬（Cr）
增强耐磨性和抗氧化性
增强高温强度
提高高碳钢的耐磨性等
锰（Mn）
防止硫引起的脆性
增强钢的强度和韧性等
钼（Mo）
降低脆性
提高红热时的硬度和耐磨性等
钨（W）
提高高温时的强度和硬度
增强工具钢的耐磨性等
钴（Co）
提高红热时的温度和耐磨性
用于制造磁性合金等
镍（Ni）
增强低温时的韧性
改变高铬钢的内部结构等
硅（Si）
提高低合金钢的强度和硬度
增强高温时的抗氧化星等
铝和铝合金
铝
地壳中含量最多的金属元素
活泼，在空气中与氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜
能与酸反应
能与碱反应
2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑
氧化铝
Al2O3+2NaOH==2NaAlO2+H2O
能与酸和碱反应且均生成盐和水的氧化物叫双性氧化物
硬铝
其他金属元素
Cu4%
Mg0.5%
Mn0.5%
Si0.7%
特点
密度小
具有较强的抗腐蚀能力
制造飞机和宇宙飞船的理想材料
新型合金
广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域
