高中化学基本概念和原理

一．物质的组成、性质和分类：（一）掌握基本概念1．分子分子是能够独立存在并保持物质化学性质的一种微粒。（1）分子同原子、离子一样是构成物质的基本微粒．（2）按组成分子的原子个数可分为：单原子分子如：He、Ne、Ar、Kr…双原子分子如：O2、H2、HCl、NO…多原子分子如：H2O、P4、C6H12O6…2．原子原子是化学变化中的最小微粒。确切地说，在化学反应中原子核不变，只有核外电子发生变化。（1）原子是组成某些物质（如金刚石、晶体硅、二氧化硅等原子晶体）和分子的基本微粒。（2）原子是由原子核（中子、质子）和核外电子构成的。3．离子离子是指带电荷的原子或原子团。（1）离子可分为：阳离子：Li+、Na+、H+、NH4+…阴离子：Cl–、O2–、OH–、SO42–…（2）存在离子的物质：①离子化合物中：NaCl、CaCl2、Na2SO4…②电解质溶液中：盐酸、NaOH溶液…③金属晶体中：钠、铁、钾、铜…4．元素元素是具有相同核电荷数（即质子数）的同—类原子的总称。（1）元素与物质、分子、原子的区别与联系：物质是由元素组成的（宏观看）；物质是由分子、原子或离子构成的（微观看）。（2）某些元素可以形成不同的单质（性质、结构不同）—同素异形体。（3）各种元素在地壳中的质量分数各不相同，占前五位的依次是：O、Si、Al、Fe、Ca。5．同位素是指同一元素不同核素之间互称同位素，即具有相同质子数，不同中子数的同一类原子互称同位素。如H有三种同位素：11H、21H、31H（氕、氘、氚）。6．核素核素是具有特定质量数、原子序数和核能态，而且其寿命足以被观察的一类原子。（1）同种元素、可以有若干种不同的核素—同位素。（2）同一种元素的各种核素尽管中子数不同，但它们的质子数和电子数相同。核外电子排布相同，因而它们的化学性质几乎是相同的。7．原子团原子团是指多个原子结合成的集体，在许多反应中，原子团作为一个集体参加反应。原子团有几下几种类型：根（如SO42-、OHˉ、CH3COOˉ等）、官能团（有机物分子中能反映物质特殊性质的原子团，如—OH、—NO2、—COOH等）、游离基（又称自由基、具有不成价电子的原子团，如甲基游离基·CH3）。8．基化合物中具有特殊性质的一部分原子或原子团，或化合物分子中去掉某些原子或原子团后剩下的原子团。（1）有机物的官能团是决定物质主要性质的基，如醇的羟基（—OH）和羧酸的羧基（—COOH）。（2）甲烷（CH4）分子去掉一个氢原子后剩余部分（·CH3）含有未成对的价电子，称甲基或甲基游离基，也包括单原子的游离基（·Cl）。基（羟基）根（氢氧根）电子式电性电中性带负电存在于不能独立存在，必须和其他“基”或原子团相结合能独立存在于溶液或离子化合物中9．物理性质与化学性质物理性质化学性质概念（宏观）物质不需要发生化学变化就能表现出来的性质物质在发生化学变化时表现出来的性质实质（微观）物质的分子组成和结构没有发生改变时呈现的性质物质的分子组成和结构发生改变时呈现的性质性质包括内容颜色、状态、气味、味道、密度、熔点、沸点、溶解性、导电性、导热性等一般指跟氢气、氧气、金属、非金属、氧化物、酸、碱、盐能否发生反应及热稳定性等9．物理变化和化学变化物理变化：没有生成其他物质的变化，仅是物质形态的变化。化学变化：变化时有其他物质生成，又叫化学反应。化学变化的特征：有新物质生成伴有放热、发光、变色等现象化学变化本质：旧键断裂、新键生成或转移电子等。二者的区别是：前者无新物质生成，仅是物质形态、状态的变化。10．溶解性指物质在某种溶剂中溶解的能力。例如氯化钠易溶于水，却难溶于无水乙醇、苯等有机溶剂。单质碘在水中溶解性较差，却易溶于乙醇、苯等有机溶剂。苯酚在室温时仅微溶于水，当温度大于70℃时，却能以任意比与水互溶（苯酚熔点为43℃，70℃时苯酚为液态）。利用物质在不同温度或不同溶剂中溶解性的差异，可以分离混合物或进行物质的提纯。在上述物质溶解过程中，溶质与溶剂的化学组成没有发生变化，利用简单的物理方法可以把溶质与溶剂分离开。还有一种完全不同意义的溶解。例如，石灰石溶于盐酸，铁溶于稀硫酸，氢氧化银溶于氨水等。这样的溶解中，物质的化学组成发生了变化，用简单的物理方法不能把溶解的物质提纯出来。11．液化指气态物质在降低温度或加大压强的条件下转变成液体的现象。在化学工业生产过程中，为了便于贮存、运输某些气体物质，常将气体物质液化。液化操作是在降温的同时加压，液化使用的设备及容器必须能耐高压，以确保安全。常用的几种气体液化后用途见下表。气体名称液化后名称主要用途空气液体空气分离空气制取氧气、氮气、稀有气体氮气液氮冷冻剂氯气液氯自来水消毒剂，制氯化铁、氯化烷等氨气液氨制冷剂，用于氨制冷机中二氧化硫液体二氧化硫漂白剂石油气液化石油气燃料12．金属性元素的金属性通常指元素的原子失去价电子的能力。元素的原子越易失去电子，该元素的金属性越强，它的单质越容易置换出水或酸中的氢成为氢气，它的最高价氧化物的水化物的碱性亦越强。元素的原子半径越大，价电子越少，越容易失去电子。在各种稳定的同位素中，铯元素的金属性最强，氢氧化铯的碱性也最强。除了金属元素表现出不同强弱的金属性，某些非金属元素也表现出一定的金属性，如硼、硅、砷、碲等。13．非金属性是指元素的原子在反应中得到（吸收）电子的能力。元素的原子在反应中越容易得到电子。元素的非金属性越强，该元素的单质越容易与H2化合，生成的氢化物越稳定，它的最高价氧化物的水化物（含氧酸）的酸性越强（氧元素、氟元素除外）。已知氟元素是最活泼的非金属元素。它与氢气在黑暗中就能发生剧烈的爆炸反应，氟化氢是最稳定的氢化物。氧元素的非金属性仅次于氟元素，除氟、氧元素外，氯元素的非金属性也很强，它的最高价氧化物（Cl2O7）的水化物—高氯酸（HClO4）是已知含氧酸中最强的一种酸。金属性强弱非金属性强弱最高价氧化物水化物碱性强弱最高价氧化物水化物酸性强弱与水或酸反应，置换出H2的易难与H2化合的易难及生成氢化物稳定性活泼金属能从盐溶液中置换出不活泼金属活泼非金属单质能置换出较不活泼非金属单质阳离子氧化性强的为不活泼金属，氧化性弱的为活泼金属阴离子还原性强的为非金属性弱，还原性弱的为非金属性强原电池中负极为活泼金属，正极为不活泼金属将金属氧化成高价的为非金属性强的单质，氧化成低价的为非金属性弱的单质电解时，在阴极先析出的为不活泼金属电解时，在阳极先产生的为非金属性弱的单质14．氧化性物质（单质或化合物）在化学反应中得到（吸引）电子的能力称为物质的氧化性。非金属单质、金属元素高价态的化合物、某些含氧酸及其盐一般有较强的氧化性。非金属单质的氧化性强弱与元素的非金属性十分相似，元素的非金属性越强，单质的氧化性也越强。氟是氧化性最强的非金属单质。氧化性规律有：①活泼金属阳离子的氧化性弱于不活泼金属阳离子的氧化性，如Na+＜Ag+；②变价金属中，高价态的氧化性强于低价态的氧化性，如Fe3+＞Fe2+，MnO4?＞MnO42?＞MnO2；③同种元素含氧酸的氧化性往往是价态越高，氧化性越强，如HNO3＞HNO2，浓度越大，氧化性也越强，如浓HNO3＞稀HNO3,浓H2SO4＞稀H2SO4。然而，也有例外，如氯元素的含氧酸，它们的氧化性强弱顺序是HClO＞HClO2＞HClO3＞HClO4。15．还原性物质在化学反应中失去电子的能力称为该物质的还原性。金属单质、大多数非金属单质和含有元素低价态的化合物都有较强的还原性。物质还原性的强弱取决于该物质在化学反应中失去电子能力的大小。元素的金属性越强，金属单质的还原性也越强，金属单质还原性顺序和金属活动性顺序基本一致。元素的非金属性越弱，非金属单质的还原性越强。元素若有多种价态的物质，一般说来，价态降低，还原性越强。如含硫元素不同价态的物质的还原性：H2S＞S＞SO2；含磷元素物质的还原性PH3＞P4＞PO33?；铁及其盐的还原性：Fe＞Fe2+等。16．挥发性液态物质在低于沸点的温度条件下转变成气态的能力，以及一些气体溶质从溶液中逸出的能力。具有较强挥发性的物质大多是一些低沸点的液体物质，如乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、二硫化碳等。另外氨水、浓盐酸、浓硝酸等都具有很强的挥发性。这些物质贮存时，应密闭保存并远离热源，防止受热加快挥发。17．升华在加热的条件下，固态物质不经过液态直接变为气态的变化。常见能升华的物质有I2、干冰（固态CO2）、升华硫、红磷、灰砷等。18．稳定性是物质的化学性质的一种。它反映出物质在一定条件下发生化学反应的难易程度。稳定性可分为热稳定性、光化学稳定性和氧化还原稳定性。越不活泼的物质，其化学稳定性越好。例如：苯在一般情况下，化学性质比较稳定，所以，常用苯作萃取剂和有机反应的介质。很多反应在水溶液中进行和水作溶剂，都是利用了水的化学稳定性。19．混合物由两种或多种物质混合而成的物质叫混合物；（1）混合物没有固定的组成，一般没有固定的熔沸点；（2）常见特殊名称的混合物：氨水、氯水、王水、天然水、硬水、软水、盐酸、浓硫酸、福尔马林、水玻璃；爆鸣气、水煤气、天然气、焦炉气、高炉煤气、石油气、裂解气、空气；合金；过磷酸钙、漂白粉、黑火药、铝热剂、水泥、铁触媒、玻璃；煤、石油；石油、石油的各种馏分。【注意】由同素异形体组成的物质为混合物如红磷和白磷。由同位素原子组成的物质是纯净物如H2O与D2O混合为纯净物。20．单质由同种元素组成的纯净物叫单质。如O2、Cl2、N2、Ar、金刚石、铁(Fe)等。HD、16O、18O也属于单质，单质分为金属单质与非金属单质两种。21．化合物由不同种元素组成的纯净物叫化合物。从不同的分类角度化合物可分为多种类型，如离子化合物和共价化合物；电解质和非电解质；无机化合物和有机化合物；酸、碱、盐和氧化物等。22．酸电离理论认为：电解电离出的阳离子全部是H+的化合物叫做酸。常见强酸：HCIO4、H2SO4、HCl、HNO3…常见弱酸：H2SO3、H3PO4、HF、HClO、H2CO3、H2SO3、CH3COOH…23．碱电离理论认为，电解质电离时产生的阴离子全部是OHˉ的化合物叫碱。常见强碱：NaOH、KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2…常见弱碱：NH3·H2O、Al(OH)3、Fe(OH)3…24．盐电离时生成金属阳离子(或NH4+)和酸根离子的化合物叫做盐。盐的分类：①正盐：如：(NH4)2SO4、Na2SO4…②酸式盐：如NaHCO3、NaH2PO4、Na2HPO4…③碱式盐：Cu2(OH)2CO3…④复盐：KAl(SO4)2·12H2O…25．氧化物由两种元素组成，其中一种是氧的化合物叫氧化物。（1）氧化物的分类方法按组成分：金属氧化物：Na2O、Al2O3、Fe3O4…非金属氧化物：NO2、CO、SO2、CO2…（2）按性质分：不成盐氧化物：CO、NO成盐氧化物：酸性氧化物：CO2、SO2…碱性氧化物：Na2O2、CuO…两性氧化物：Al2O3、ZnO过氧化物：Na2O2超氧化物：KO226．同素异形体由同种元素所形成的不同的单质为同素异形体。（1）常见同素异形体：红磷与白磷；O2与O3；金刚石与石墨。（2）同素异形体之间可以相互转化，属于化学变化但不属于氧化还原反应。（二）正确使用化学用语1．四种符号（1）元素符号：①表示一种元素（宏观上）。②表示一种元素的一个原子（微观上）。③表示该元素的相对原子质量。（2）离子符号：在元素符号右上角标电荷数及电性符号（正负号），“l”省略不写如：Ca2+、SO42ˉ、C1ˉ、Na+…（3）价标符号：是在元素正上方标正负化合价、正负写在价数前。“l”不能省略。如：…（4）核素符号：如2713Al、3216S、168O左上角为质量数，左下角为质子数。2．化合价化合价是指一种元素一定数目的原子跟其他元素一定数目的原子化合的性质。①在离子化合物中，失去电子的为正价，失去n个电子即为正n价；得到电子为负价，得到n个电子为负n价。②在共价化合物中，元素化合价的数值就是这种元素的一个原子跟其他元素的原子形成的共用电子对的数目、正负