高中化学要点规律大全
——化学反应及其能量变化
1.氧化还原反应
[氧化还原反应] 有电子转移或有元素化合价升降的反应.如2Na+ C12=2NaCl、H2+ C12=2HCl等反应均属氧化还原反应。
氧化还原反应的本质是电子转移。
[氧化还原反应的特点] 在反应前后有元素的化合价发生变化.依据氧化还原反应的反应特点可判断一个反应是不是为氧化还原反应.某一化学反应中有元素的化合价发生变化,则该反应为氧化还原反应,不然为非氧化还原反应。
[氧化剂与还原剂]
概 念 | 含 义 | 概 念 | 含 义 |
氧化剂 | 反应后所含元素化合价减少的反应物 | 还原剂 | 反应后所含元素化合价升高的反应物 |
被氧化 | 还原剂在反应时化合价升高的过程 | 被还原 | 氧化剂在反应时化合价减少的过程 |
氧化性 | 氧化剂具备的夺电子的能力 | 还原性 | 还原剂具备的失电子的能力 |
氧化反应 | 元素在反应过程中化合价升高的反应 | 还原反应 | 元素在反应过程中化合价减少的反应 |
氧化产物 | 还原剂在反应时化合价升高后得到的产物 | 还原产物 | 氧化剂在反应时化合价减少后得到的产物 |
氧化剂与还原剂的相互关系
要紧的氧化剂和还原剂:
所含元素的化合价处在最高价的物质只能得到电子,只具备氧化性,只能作氧化剂。要紧的氧化剂有:
①活泼非金属单质,如X2、O2、O3等。②所含元素处于高价或较高价时的氧化物,如MnO2、NO2、PbO2等。③所含元素处于高价时的含氧酸,如浓H2SO4、HNO3等.④所含元素处于高价时的盐,如KMnO4、KClO3、K2Cr2O7等.⑤金属阳离子等,如Fe3+、Cu2+、Ag+、H+等.⑥过氧化物,如Na2O2、H2O2等.⑦特殊物质,如HClO也具备强氧化性.
所含元素的化合价处在最底价的物质只能失去电子,只具备还原性,只能作还原剂.要紧的还原剂有:
①活泼金属单质,如Na、K、Ca、Mg、Al、Fe等.②某些非金属单质,如C、H2、Si等.③所含元素处于底价或较底价时的氧化物,如CO、SO2等.④所含元素处于底价或较底价时的化合物,如含有、
、
、
、
的化合物H2S、Na2S、H2SO3、Na2SO3、HI、HBr、FeSO4、NH3等.
当所含元素处于中间价态时的物质,既有氧化性又有还原性,如H2O2、SO2、Fe2+等.
当一种物质中既含有高价态元素又含有底价态元素时,该物质既有氧化性又有还原性.比如,盐酸与Zn反应时作氧化剂,而浓盐酸与MnO2共热反应时,则作还原剂.
[氧化还原反应的分类]
不同反应物间的氧化还原反应.
①不同元素间的氧化还原反应.
比如:MnO2+ 4HCl MnCl2+ C12↑+ 2H2O 绝大部分氧化还原反应是这些.
②同种元素间的氧化还原反应.
比如:2H2S+ SO2=3S+ 2H2O KClO3+ 6HCl=KCl+ 3C12↑+ 3H2O
在这种反应中,所得氧化产物和还原产物是同一物质,这种氧化还原反应又叫归中反应.
同一反应物的氧化还原反应.
①同一反应物中,不同元素间的氧化还原反应.比如:2KClO32KCl+ 3O2↑
②同一反应物中,同种元素不同价态间的氧化还原反应.比如:NH4NO3N2O↑+ 2H2O
③同一反应物中,同种元素同一价态间的氧化还原反应.比如:
C12+ 2NaOH=NaCl+ NaClO+ H2O 3NO2+ H2O=2HNO3+ NO
在这种反应中,某一元素的化合价有一部分升高了,另一部分则减少了.这种氧化还原反应又叫歧化反应.
[氧化还原反应与四种基本反应种类的关系] 如右图所示.由图可知:置换反应都是氧化还原反应;复分解反应都不是氧化还原反应,化合反应、分解反应可能不是氧化还原反应.
[氧化还原反应中电子转移的方向、数目的表示办法]
单线桥法.表示在反应过程中反应物里元素原子间电子转移的数目和方向.用带箭头的连线从化合价升高的元素开始,指向化合价减少的元素,再在连线上方标出电子转移的数目.
在单线桥法中,箭头的指向已经表明了电子转移的方向,因此不可以再在线桥上写“得”、“失”字样.
双线桥法.表示在反应物与生成物里,同一元素原子在反应前后电子转移的数目和方向.在氧化剂与还原产物、还原剂与氧化产物之间分别用带箭头的连线从反应前的有关元素指向反应后的该种元素,并在两条线的上、下方分别写出“得”、“失”电子及数目.比如:
[氧化还原反应的有关规律]
氧化性、还原性强弱判断的一般规律.
氧化性、还原性的强弱取决于得失电子的难易;而与得失电子数的多少无关.
①金属活动性顺序表.金属的活动性越强,金属单质的还原性也越强,而其离子的氧化性越弱.如还原性:Mg>Fe>Cu>Ag;氧化性:Ag+>Cu2+>Fe2+>Mg2+
②同种元素的不同价态.
特殊状况;氯的含氧酸的氧化性顺序为:HClO>HClO3>HClO4.
⑧氧化还原反应进行的方向.一般而言,氧化还原反应一直朝着强氧化性物质与强还原性物质反应生成弱氧化性物质与弱还原性物质的方向进行.在一个给出的氧化还原反应方程式中,氧化剂和氧化产物都有氧化性,还原剂和还原产物都有还原性,其氧化性、还原性的强弱关系为:
氧化性:氧化剂>氧化产物; 还原性:还原剂>还原产物
反之,依据给出的物质的氧化性、还原性的强弱,可以判断某氧化还原反应能否自动进行.
④反应条件的难易.不一样的氧化剂与同一还原剂反应时,反应越易进行,则对应的氧化剂的氧化性越强,反之越弱.
⑤浓度.同一种氧化剂,其浓度越大,氧化性就越强.
⑥H+浓度.对于在溶液中进行的氧化还原反应,若氧化剂为含氧酸或含氧酸盐,则溶液中H+浓度越大,其氧化性就越强.
氧化还原反应中元素化合价的规律.
①一种元素具备多种价态时,处于最高价态时只具备氧化性,处于最底价态时只具备还原性,而处于中间价态时则既有氧化性又具备还原性.但需小心,若一种化合物中同时含最高价态元素和最底价态元素时,则该化合物兼有氧化性和还原性,如HCl.
②价态不相交规律.同种元素不同价态间相互反应生成两种价态不一样的产物时,化合价升高与化合价减少的值不相交,即高价态减少后的值肯定高于底价态升高后的值,也可总结为“价态变化只靠拢、不相交”.所以,同种元素的相邻价态间不可以发生氧化还原反应;同种元素间隔中间价态,发生归中反应.
氧化还原反应中的优先规律:当一种氧化剂同时与多种还原剂相遇时,该氧化剂第一与还原性最强的物质发生反应,而只有当还原性最强的物质反应完后,才依次是还原性较弱的物质发生反应.
电子守恒规律.在任何氧化还原反应中,氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数.这一点也是氧化还原反应配平的基础。
2.离子反应
[离子反应]有离子参加或有离子生成的反应,都称为离子反应.离子反应的本质、种类和发生的条件:
离子反应的本质:反应物中某种离子的浓度减小.
离子反应的主要种类及其发生的条件:
①离子互换反应.拥有下列条件之一就能使反应朝着离子浓度减小的方向进行,即离子反应就会发生.
a.生成难溶于水的物质.如:Cu2++ 2OH-=Cu2↓
注意:当有关离子浓度足够大时,生成微溶物的离子反应也能发生.如:
2Ag++ SO42—=Ag2SO4↓ Ca2++ 2OH-=Ca2↓
或者由微溶物生成难溶物的反应也能生成.如当石灰乳与Na2CO3溶液混合时,发生反应:
Ca2 + CO32—=CaCO3↓+ 2OH-
b.生成难电离的物质.如:H++ OH-=H2O H++ CH3COO-=CH3COOH
c.生成挥发性物质.如:CO32-+ 2H+=CO2↑+ H2O NH4++ OH-NH3↑+ H2O
2MnO4-+ 16H++ 10C1-=2Mn2++ 5C12↑+ 8H2O
书写离子方程式时应注意的问题:
电解质在非电离条件下,虽然也有离子参加反应,但不可以写成离子方程式,由于此时这类离子并没发生电离.如NH4Cl固体与Ca2固体混合加热制取氨气的反应、浓H2SO4与固体的反应等,都不可以写成离子方程式.相反,在某些化学方程式中,虽然其反应物不是电解质或强电解质,没很多离子参加反应,但反应后产生了很多离子,因此,仍可写成离子方程式.如Na、Na2O、Na2O2、SO3、Cl2等与H2O的反应.
多元弱酸的酸式盐,若易溶于水,则成盐的阳离子和酸根离子可拆开写成离子的形式,而酸根中的H+与正盐阴离子不可以拆开写.比如NaHS、Ca2等,只能分别写成Na+、HS-和Ca2+、HCO3-等酸式酸根的形式.
对于微溶于水的物质,要分为两种状况来处置:
①当作反应物时?,微溶物要保留化学式的形式,不可以拆开.
②当作反应物时,若为澄清的稀溶液,应改写为离子形式,如澄清石灰水等;若为浊液或固体,要保留化学式的形式而不可以拆开,如石灰乳、熟石灰等.
若反应物之间因为物质的量之比不同而发生不一样的反应,即反应物之间可发生不止一个反应时,要考虑反应物之间物质的量之比不同,相应的离子方程式也不同.比如,向NaOH溶液中不断通入CO2气体至过量,有关反应的离子方程式依次为: CO2+ 2OH—=CO32—+ H2O(CO2适当)
CO2+ OH—=HCO3—(CO2足量)
在溶液中离子能否很多共存的判断办法:
几种离子在溶液中能否很多共存,实质上就是看它们之间是不是发生反应.若离子间不发生反应,就能很多共存;不然就不可以很多共存.离子间若发生下列反应之一,就不可以很多共存.
生成难溶物或微溶物.如Ca2+与CO32-、SO42-、OH-;Ag+与C1-、Br-、I-、SO32-,等等.
生成气体.如NH4+与OH-;H+与HCO3-、CO32-、S2-、HS-、SO32-、HSO3-等.
生成难电离物质.如H+与C1O-、F-、CH3COO-生成弱酸;OH-与NH4+、
A13+、Fe3+、Fe2+、Cu2+等生成弱碱;H+与OH-生成H2O.
发生氧化还原反应.具备氧化性的离子与具备还原性的离子不可以共存.应注意的是,有的离子在碱性或中性溶液中可很多共存,但在酸性条件下则不可以很多共存,如SO32-与S2-,NO3-与I-、S2-、SO32-、Fe2+等.
*形成配合物.如Fe3+与SCN-因反应生成Fe3而不可以很多共存.
*弱酸根阴离子与弱碱阳离子因易发生双水解反应而不可以很多共存,比如Al3+与HCO3-、CO32-、A1O2-等.
说明: 在涉及判断离子在溶液中能否很多共存的问题时,应该注意题目中附加的限定性条件:
①无色透明的溶液中,不可以存在有色离子,如Cu2+、Fe3+、Fe2+、MnO4-.
②在强酸性溶液中,与H+起反应的离子不可以很多共存.
③在强碱性溶液中,与OH-起反应的离子不可以很多共存.
[电解质与非电解质]
电解质:在水溶液里或者熔融状况下可以导电的化合物叫电解质.电解质未必能导电,而只有在溶于水或熔融状况时电离源于由移动的离子后才能导电.能导电的可能不是电解质,如金属、石墨等单质.
非电解质:在水溶液里和熔融状况下都不可以导电的化合物.由于非电解质归是化合物,故如C12等不导电的单质不是非电解质.
电解质与非电解质的比较.
| 电解质 | 非电解质 | |
区 别 | 能否导电 | 溶于水后或熔融状况时能导电 | 不可以导电 |
能否电离 | 溶于水或受热熔化时能电离产生自由移动的离子 | 不可以电离,因此没自由移动的离子存在 | |
所属物质 | 酸、碱、盐等 | 蔗糖、酒精等大多数有机物,气体化合物如NH3、SO2等 | |
联系 | 都是化合物 |
说明 某些气体化合物的水溶液虽然能导电,但其缘由并不是该物质本身电离生成了自由移动的离子,因此这类气体化合物是非电解质.比如;氨气能溶于水,但NH3是非电解质.氨水能导电是由于NH3与H2O反应生成了能电离出NH4+和OH-的NH3·H2O的原故,所以NH3·H2O才是电解质.
[强电解质与弱电解质]
强电解质:溶于水后全部电离成离子的电解质.
弱电解质:溶于水后只有一部分分子能电离成离子的电解质.
强电解质与弱电解质的比较.
| 强电解质 | 弱电解质 |
代表物质 | ①强酸:如H2SO4、HNO3、HCl等②强碱:如KOH、NaOH、Ba2等③盐:绝大部分可溶、难溶性盐,如NaCl、CaCO3等 | ①H2O②弱酸:如CH3COOH、HF、HClO、H2CO3等③弱碱:NH3·H2O、A13、Fe3等 |
电离状况 | 完全电离,没有电离平衡.电离方程式用“=”表示. 如:HNO3=H++ NO3- | 不完全电离,存在电离平衡.电离方程式用“”表示. 如:CH3COOHCH3COO-+ H十 |
水溶液中存在的微粒 | 水合离子和H2O分子 | 大多数以电解质分子的形式存在,只有少量电离出来的离子 |
离子方程式的书写状况 | 拆开为离子 | 全部用化学式表示 |
注意: 在含有阴、阳离子的固态强电解质中,虽然有阴、阳离子存在,但这类离子不可以自由移动,因此不导电.如氯化钠固体不导电.
电解质溶液导电能力的强弱取决于溶液中自由移动离子浓度的大小.溶液中离子浓度大,溶液的导电性就强;反之,溶液的导电性就弱.因此,强电解质溶液的导电能力未必比弱电解质溶液的导电能力强.但在相同条件下,强电解质溶液的导电能力比弱电解质的导电能力强.
[离子方程式] 用实质参加反应的离子符号来表示离子反应的式子.所谓实质参加反应的离子,即是在反应前后数目发生变化的离子.离子方程式不只表示肯定物质间的某个反应,而且可以表示所有同一种类的离子反应.如:H++ OH-=H2O可以表示强酸与强碱反应生成可溶性盐的中和反应.
[离子方程式的书写步骤]
“写”:写出完整的化学方程式.
“拆”:将化学方程式中易溶于水、易电离的物质拆开改写为离子形式;而难溶于水的物质、难电离的物质、氧化物、气体等仍用化学式表示.
“删”:将方程式两边相同的离子删去,并使各微粒符号前维持最简单的整数比.
“查”:检查方程式中各元素的原子个数和电荷总数是不是左右相等.
[复分解反应种类离子反应发生的条件]
复分解反应一直朝着溶液中自由移动的离子数目降低的方向进行.具体表现为:
生成难溶于水的物质.如:Ba2++ SO42-=BaSO4↓
生成难电离的物质.如H++ OH-=H2O
生成气体.如:CO32-+ 2H+=CO2↑+ H2O
3.化学反应中的能量变化
[放热反应] 放出热量的化学反应.在放热反应中,反应物的总能量大于生成物的总能量:
反应物的总能量=生成物的总能量 + 热量 + 其他形式的能量
放热反应可以看成是“贮存”在反应物内部的能量转化并释放为热能及其他形式的能量的反应过程.
[吸热反应] 吸收热量的化学反应.在吸热反应中,反应物的总能量小于生成物的总能量:
生成物的总能量=反应物的总能量 + 热量 + 其他形式的能量
吸热反应也可以看成是热能及其他形式的能量转化并“贮存”为生成物内部能量的反应过程.
*[反应热]
反应热的定义:在化学反应过程中,放出或吸收的热量,统称为反应热.反应热用符号△H表示,单位一般使用kJ·mol-1.
反应热与反应物、生成物的键能关系:△H=生成物键能的总和 -反应物键能的总和
放热反应与吸热反应的比较.
反应热 | 放热反应 | 吸热反应 |
含义 | 反应物所具备的总能量大于生成物所具备的总能量,反应物转化为生成物时放出热量 | 反应物所具备的总能量小于生成物所具备的总能量,反应物转化为生成物时吸收热量 |
反应本身的 能量变化 | 反应放出热量后使反应本身的能量减少 | 反应吸收热量后使反应本身的能量升高 |
表示符号或ΔH值 | “-” ΔH<0 | “+” ΔH>0 |
说明:放热反应和吸热反应过程中的能量变化示意图如图3—1—2所示.
[热化学方程式]
热化学方程式的定义:表明反应所放出或吸收热量的化学方程式,叫做热化学方程式.
书写热化学方程式时应注意的问题:
①需注明反应的温度和压强.由于反应的温度和压强不同时,其△H也不同.若不注明时,则是指在101kPa和25℃时的数据.
②反应物、生成物的聚集状况要注明.同一化学反应,若物质的聚集状况不同,则反应热就不同.比如:
H2 + 1/2O2=H2O △H=-241.8kJ·mol—1
H2 + 1/2O2=H2O △H=-285.8kJ·mol—1
比较上述两个反应可知,由H2与O2反应生成1 mol H2O比生成1 mol H2O多放出44 kJ·mol—1的热量.
③反应热写在化学方程式的右侧.放热时△H用“-”,吸热时△H用“+”.
比如: H2 + 1/2O2=H2O -241.8kJ·mol—1
④热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数,而只表示物质的量,因此,它可用分数表示.对于相同物质的反应,当化学计量数不同时,其△H也不同.比如:
2H2 + O2=2H2O △Hl=-483.6 kJ·mol—1
H2 + 1/2O2=H2O △H2=-241.8kJ·mol—1
显然,△Hl=2△H2.
*[盖斯定律] 对于任何一个化学反应,无论是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的.也就是说,化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关,而与具体反应进行的渠道无关.假如一个反应可以分几步进行,则各步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的.
*4.燃烧热和中和热
| 燃烧热 | 中和热 |
概念 | 在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出热量 | 在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应而生成1 mol H2O时所放出的热量 |
热化学方程式中的表示形式 | 以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数 | 物质的化学计量数平其余物质的化学计量数 |
注意点 | “完全燃烧”包括两个方面的意思:①燃烧的物质全部燃烧完;②生成稳定氧化物,如C完全燃烧生成CO2,S完全燃烧生成SO2;等等 | 当强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应时,1 molH+与1 molOH-发生反应生成1 molH2O,都放出57.3kJ的热量.即: H+ + OH-=H2O △H=-57.3 kJ·mol-1 |
说明 | 借助燃烧热可以计算物质在燃烧过程中所放出的热量 | 当强酸与弱碱或弱酸与强碱或弱酸与弱碱发生中和反应时,因生成的盐会发生水解而吸热,故此时中和热要小于57.3 kJ·mol-1 |
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——碱金属
1.钠
[钠的物理性质]非常软,可用小刀切割;具备银白色金属光泽;密度比水小而比煤油大;熔点、沸点低;是热和电的良导体.
[钠的化学性质]





物理性质 | 淡黄色固体粉末 | |
化学性质 | 与H2O反应 | 2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2 现象:反应产生的气体能使余烬的木条复燃;反应放出的热能使棉花燃烧起来 |
与CO2反应 | 2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2 说明:该反应为放热反应 | |
强氧化剂 | 能使织物、麦秆、羽毛等有色物质褪色 | |
用 途 | 呼吸面具和潜水艇里氧气的来源;作漂白剂 |
说明 Na2O2与H2O、CO2发生反应的电子转移状况如下:
这样来看,在这两个反应中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,H2O或CO2只作反应物,不参与氧化还原反应.
可以与Na2O2反应产生O2的,可能是CO2、水蒸气或CO2和水蒸气的混合气体.
过氧化钠与水反应的原理是实验室制氧气办法之一,其发生装置为“固 + 液 → 气体”型装置.
[碳酸钠与碳酸氢钠]
| Na2CO3 | NaHCO3 |
俗名 | 纯碱、苏打 | 小苏打 |
颜色、状况 | 白色粉末.碳酸钠结晶水合物的化学式为Na2CO3·10H2O | 白色晶体.无结晶水合物 |
水溶性 | 易溶于水 | 溶于水,但溶解度比Na2CO3小 |
热稳定性 | 加热不分解 | 加热易分解.化学方程式为: 2NaHCO3 |
与酸反应 | 较缓慢.反应分两步进行: CO32-+ H+= HCO3- HCO3-+ H+= CO2↑+ H2O | 较剧烈,放出CO2的速度快 HCO3-+ H+= CO2↑+H2O |
与NaOH 反应 | 不反应 | NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O 酸式盐与碱反应可生成盐和水 |
与CaCl2 溶液反应 | CO32-+ Ca2+= CaCO3↓ | 不反应。Ca2溶于水 |
辨别办法 | ①固态时: 分别加热,能产生使澄清石灰水变浑浊气体的是NaHCO3 ②溶液中: 分别加入CaCl2或BaCl2溶液,有白色沉淀产生的是Na2CO3 | |
主要作用与功效 | ①用于玻璃、制皂、造纸等 ②制烧碱 | ①用作制糕点的发酵粉②用于泡沫灭火器③治疗胃酸过多 |
相互关系 |
|
说明 因为NaHCO3在水中的溶解度小于Na2CO3,因此,向饱和的Na2CO3溶液中通入CO2气体,能析出NaHCO3晶体.
借助Na2CO3溶液与盐酸反应时相互滴加顺序不同而实验现象不一样的原理,可在不加任何外加试剂的状况下,辨别Na2CO3溶液与盐酸.
*[侯氏制碱法制NaHCO3和Na2CO3的原理] 在饱和NaCl溶液中依次通入足量的NH3、CO2气体,有NaHCO3从溶液中析出.有关反应的化学方程式为:
NH3 + H2O + CO2 =NH4HCO3 NH4HCO3 + NaCl =NaHCO3↓+ NH4Cl
2NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2↑
3.碱金属元素
[碱金属元素的原子结构特点]
碱金属元素包含锂、钠、钾、铷、铯和放射性元素钫.
相似性:原子的最外层电子数均为1个,次外层为8个.因此,在化学反应中易失去1个电子而显+1价.
递变规律:伴随碱金属元素核电荷数增多,电子层数增多,原子半径增大,失电子能力增强,金属活动性增强.
[碱金属的物理性质]
相似性:①都具备银白色金属光泽;②柔软;③熔点低;④密度小,其中Li、Na、K的密度小于水的密度;⑤导电、导热性好.
递变规律:从Li → Cs,伴随核电荷数的递增,密度渐渐增大,但熔点、沸点渐渐减少.
[碱金属的化学性质]
碱金属的化学性质与钠相似.因为碱金属元素原子的最外层电子数均为1个,因此在化学反应中易失去1个电子,具备强还原性,是强还原剂;又因为从Li → Cs,伴随核电荷数的递增,电子层数增多,原子半径增大,原子核对最外层电子吸引力减弱,故还原性增强.
与O2等非金属反应.从Li → Cs,与O2反应的剧烈程度渐渐增加.
①Li与O2反应只生成Li2O: 4Li + O22Li2O
②在室温下,Rb、Cs遇见空气立即燃烧;
③K、Rb、Cs与O2反应生成相应的超氧化物KO2、RbO2、CsO2.
与H2O反应.发生反应的化学方程式可表示为:
2R + 2H2O = 2ROH + H2↑ .
从Li→Na,与H2O反应的剧烈程度渐渐增加.K与H2O反应时可以燃烧并发生轻微爆炸;Rb、Cs遇H2O立即燃烧并爆炸.生成的氢氧化物的碱性渐渐增强.
[焰色反应] 是指某些金属或金属化合物在火焰中灼烧时,火焰呈现出的特殊的颜色.

2Na + Cl22NaCl 实验现象:有白烟产生.
说明 ①在点燃或灼热的条件下,金属都能与氯气反应生成相应的金属氯化物.其中,变价金属如与氯气反应时呈现高价态.
②在常温、常压下,干燥的氯气不可以与铁发生反应,故可用钢瓶储存、运输液氯.
③“烟”是固体小颗粒分散到空气中形成的物质.如铜在氯气中燃烧,产生的棕黄色的烟为CuCl2晶体小颗粒;钠在氯气中燃烧,产生的白烟为NaCl晶体小颗粒;等等.
与氢气反应. H2 + Cl2 2HCl
注意 ①在不一样的条件下,H2与C12均可发生反应,但反应条件不同,反应的现象也不同.点燃时,纯净的H2能在C12中安静地燃烧,发出苍白色的火焰,反应产生的气体在空气中形成白雾并有小液滴出现;在强光照射下,H2与C12的混合气体发生爆炸.
②物质的燃烧未必要有氧气参加.任何发光、发热的剧烈的化学反应,都是燃烧.如金属铜、氢气在氯气中燃烧等.
③“雾”是小液滴悬浮在空气中形成的物质;“烟”是固体小颗粒分散到空气中形成的物质.应该注意“雾”与“烟”有什么区别.
④H2与Cl2反应生成的HCl气体具备刺激性气味,极易溶于水.HCl的水溶液叫氢氯酸,俗称盐酸.
与水反应.
化学方程式: C12 + H2O =HCl + HClO 离子方程式: Cl2 + H2O =H+ + Cl- + HClO
说明 ①C12与H2O的反应是一个C12的自己氧化还原反应.其中,Cl2既是氧化剂又是还原剂,H2O只作反应物.
②在常温下,1体积水能溶解约2体积的氯气,故新制氯水显黄绿色.同时,溶解于水中的部分C12与H2O反应生成HCl和HClO,因此,新制氯水是一种含有三种分子和四种离子的混合物.所以,新制氯水具备下列性质:酸性,漂白用途,Cl-的性质,C12的性质.
③新制氯水中含有较多的C12、HClO,久置氯水因为C12不断跟H2O反应和HClO不断分解,使溶液中的C12、HClO渐渐降低、HCl渐渐增多,溶液的pH渐渐减小,最后溶液变成了稀盐酸,溶液的pH<7.
④C12本身没漂白用途,真的起漂白用途的是C12与H2O反应生成的HClO.所以干燥的C12不可以使干燥的有色布条褪色,而混有水蒸气的C12能使干燥布条褪色,或干燥的C12能使湿布条褪色.
⑤注意“氯水”与“液氯”有什么区别,氯水是混合物,液氯是纯净物.
与碱反应.常温下,氯气与碱溶液反应的化学方程式的通式为:
氯气 + 可溶碱 → 金属氯化物 + 次氯酸盐 + 水.要紧的反应有:
C12 + 2NaOH=NaCl + NaClO + H2O或Cl2 + 2OH-=Cl- + ClO- + H2O
该反应用于实验室制C12时,多余Cl2的吸收(尾气吸收).
2Cl2 + 2Ca2 =Ca2 +CaCl2 + 2H2O
说明 ①Cl2与石灰乳[Ca2的悬浊液]或消石灰的反应是工业上生产漂粉精或漂白粉的原理.漂粉精和漂白粉是混合物,其主要成分为Ca2和CaCl2,有效成分是Ca2
②次氯酸盐比次氯酸稳定.
③漂粉精和漂白粉用于漂白时,一般先跟其他酸反应,如:
Ca2+2HCl=CaCl2+2HClO
④漂粉精和漂白粉露置于潮湿的空气中易变质,所以需要密封保存.有关反应的化学方程式为:Ca2 + CO2 + H2O =CaCO3↓+ 2HClO 2HClO2HCl + O2↑
这样来看,漂粉精和漂白粉也具备漂白、消毒用途.
[氯气的作用]
①杀菌消毒;②制盐酸;⑧制漂粉精和漂白粉;④制造氯仿等有机溶剂和各种农药.
[次氯酸]
①次氯酸是一元弱酸,是弱电解质,在新制氯水中主要以HClO分子的形式存在,因此在书写离子方程式时应保留化学式的形式.
②HClO不稳定,易分解,光照时分解速率加快.有关的化学方程式为:
2HClO =2H+ + 2Cl- + O2↑,因此HClO是一种强氧化剂.
③HClO能杀菌.自来水常用氯气杀菌消毒.
④HClO能使某些染料和有机色素褪色.因此,将Cl2通入石蕊试液中,试液先变红后褪色.
[氯气的实验室制法]
反应原理:实验室中,借助氧化性比C12强的氧化剂[如MnO2、KMnO4、KClO3、Ca2等]将浓盐酸中的Cl-氧化来制取C12。比如:
MnO2 + 4HCl MnCl2 + C12↑+ 2H2O
2KMnO4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑+ 8H2O
装置特征:依据反应物MnO2为固体、浓盐酸为液体及反应需要加热的特征,应使用“固 + 液加热型”的气体发生装置.所需的仪器主要有圆底烧瓶、分液漏斗、酒精灯、双孔橡胶塞和铁架台等.
采集办法:氯气溶于水并跟水反应,且密度比空气大,所以应使用向上排气法采集氯气.除此之外,氯气在饱和NaCl溶液中的溶解度非常小,故氯气也常用排饱和食盐水的办法采集,以除去混有些HCl气体.因此在实验室中,要制取干燥、纯净的Cl2,常将反应生成的C12依次通过盛有饱和NaCl溶液和浓硫酸的洗气瓶.
多余氯气的吸收办法:氯气有毒,多余氯气不可以排放到空气中,可用NaOH溶液等强碱溶液吸收,但不可以用石灰水,由于Ca2的溶解度较小,不可以将多余的氯气完全吸收.
应注意的问题:
①加热时,要小心地、不停地移动火焰,以控制反应温度.当氯气出来较快时,可中止加热.要预防加大热,不然会使浓盐酸里的氯化氢气体很多挥发,使制得的氯气不纯而影响实验.
②采集氯气时,导气管应插入集气瓶底部附近,如此采集到的氯气中混有些空气较少.
③借助浓盐酸与足量的MnO2共热制取C12时,实质产生的C12的体积一直比理论值低.重要原因是:伴随反应不断进行,浓盐酸会日渐变稀,而稀盐酸即便是在加热的条件下也不可以与MnO2反应.
[Cl-的检验]
办法 向待检溶液中加入AgNO3溶液,再加入稀HNO3,若产生白色沉淀,则原待检液中含有C1-.
注意 不可以加入盐酸酸化,以预防引入C1-(若酸化可用稀HNO3).
若待检液中同时含有SO42—或SO32—时,则不可以用HNO3酸化的AgNO3溶液来检验Cl-,由于生成的Ag2SO4也是不溶于稀HNO3的白色沉淀.
2.卤族元素
[卤族元素] 简称卤素.包含氟、氯、溴、碘和放射性元素砹.在自然界中卤素无游离态,都是以化合态的形式存在.
[卤素单质的物理性质]
| 颜色 | 状况 | 熔点、沸点 | 溶解度 | 密度 | |||
F2 | 浅黄绿色 |
深 | 气体 |
高 |
|
低 |
|
大 |
Cl2 | 黄绿色 | 气体 | 部分溶于水,并与水发生不同程度反应 | |||||
Br2 | 深红棕色 | 液体 | 易挥发 | |||||
I2 | 紫黑色 | 固体 | 升华 |
说明 实验室里,一般在盛溴的试剂瓶中加水,以降低溴的挥发.
固态物质不经液态而直接变成气态的现象,叫做升华.升华是一种物理变化.借助碘易升华的性质,可用来离别、提纯单质碘.
Br2、I2较难溶于水而易溶于如汽油、苯、四氯化碳、酒精等有机溶剂中.医疗上用的碘酒,就是碘的酒精溶液.借助与水互不相溶的有机溶剂可将Br2、I2从溴水、碘水中提取出来.
[卤素单质的化学性质]
卤素的原子结构及元素性质的相似性、递变性.
| 氟F | 氯Cl | 溴Br | 碘I | ||
核电荷数 | 9 | 17 | 35 | 53 | ||
原子结构的相似性 | 最外层上的电子数都是7个 | |||||
卤素化学性质的相似性 | ①氟只有-1价,其余卤素有-l、+1、+3、+5、+7价②单质都具备强氧化性,是强氧化剂③单质均能与H2化合生成卤化氢气体,与金属单质化合生成金属卤化物④单质都能与水、强碱反应,Br2、I2的反应与C12类似 | |||||
原子结构的递变性 | 核电荷数 电子层数 |
| ||||
原子半径 |
| |||||
化学性质的递变 性 | 原子得电子能力 |
| ||||
单质的氧化性 | ||||||
单质与氢气化合 |
| |||||
单质与水反应 |
| |||||
对应阴离子的还原性 |
|
卤素单质与氢气的反应.
| F2 | Cl2 | Br2 | I2 |
与H2化合的条件 | 冷、暗 | 点燃或光照 | 500℃ | 持续加热 |
反应状况 | 爆炸 | 强光照射时爆炸 | 缓慢化合 | 缓慢化合,生成的HI同时分解 |
产生卤化氢 的稳定性 | HF>HCl>HBr>HI |
卤素单质与水的反应.
①2F2 + 2H2O =4HF + O2
注意:将F2通入某物质的水溶液中,F2先跟H2O反应.如将F2通入NaCl的水溶液中,同样发生上述反应,等等.
②X2 + H2O = HX + HXO .
卤素单质间的置换反应.
2NaBr + C12 = 2NaCl + Br2 2Br- + C12 = 2C1- + Br2
说明 加入CCl4并振荡后,液体分层.上层为含有NaCl的水层,无色;下层为溶有Br2的CCl4层,显橙色.
2NaI + C12 =2NaCl + I2 2I- + Cl2 =2C1- + I2
说明 ①加入CCl4并振荡后,液体分层.上层为含有NaI的水层,无色;下层为溶有I2的CCl4层,显紫红色.
②将反应后的溶液加热蒸干灼烧,生成的I2升华,故残留的固体为NaCl或NaCl和NaI的混合物.
2NaI + Br2 =2NaBr + I2 2I- + Br2 =2Br- + I2
说明 ①加入CCl4并振荡后,液体分层.上层为含有NaBr的水层,无色,下层为溶有I2的CCl4层,显紫红色.
②将反应后的溶液加热蒸干灼烧,生成的I2升华,故残留的固体为NaBr或NaBr和NaI.
F2 + NaX =2NaF + X2
注意 将F2通入含Cl-、Br-或I-的水溶液中,不是发生卤素间的置换反应,而是F2与H2O反应.
碘单质的化学特质.I2 + 淀粉溶液 → 蓝色溶液
说明 ①借助碘遇淀粉变蓝的特质,可用来检验I2的存在.
②只有单质碘遇淀粉才显蓝色,其他价态的碘无此性质.比如,向NaI溶液中滴加淀粉,溶液颜色无变化.若再滴加新制氯水,因有I2被置换出来,则此时溶液显蓝色.
[可逆反应] 向生成物方向进行的反应叫正反应;向反应物方向进行的反应叫逆反应.在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应.
说明 判断一个反应是不是是可逆反应,需要满足两个条件:①在同一条件下;②正、逆反应同时进行.如H2 + I22HI,生成的HI在持续加热的条件下同时分解,故该反应为可逆反应.而如:2H2 + O2
2H2O 2H2O
2H2↑+ O2↑ 这两个反应就不是可逆反应.
在化学方程式中,用可逆符号“”表示可逆反应.
[卤化银]
| AgF | AgCl | AgBr | AgI |
颜 色 | 白色 | 白色 | 浅黄色 | 黄色 |
逐 渐 加 深 | ||||
溶解性 | 易溶于水 | 难溶于水,也难溶于稀HNO3 | ||
感光性 | 见光分解:2AgX | |||
用 途 | ①检验X-:Ag+ + X-=AgX↓ ②制作感光材料 ③AgI用于人工降雨 |
[碘的化合物] 碘的化合物有KIO3、KI等.人体中的碘主要存在于甲状腺内,人体假如缺碘,就会患甲状腺肿症.为预防碘缺少病,最为便捷、好办法就是食用加碘盐,一般加入的是碘酸钾.
3.物质的量应用于化学方程式的计算
原理:化学方程式中各物质的化学计量数之比,可以表示各物质的:
①微粒数之比;②物质的量之比;③同温、同压下气体的体积之比;④并可计算水平之比。比如:
2CO + O2 = 2CO2
化学计量数比 2 ∶ 1 ∶ 2
物质的量比 2mol ∶ 1mol ∶ 2mol
同温、同压下气体体积比 2体积 ∶ 1体积 ∶ 2体积
标准情况下的体积比 2×22.4L ∶ 1×22.4L ∶ 2×22.4L
水平比 2×28g ∶ 1×32g ∶ 2×44g
注意点:物质的量应用于化学方程式的计算时,同一物质的物理量的单位要维持一致,不同物质的物理量的单位要相互对应,即单位的用法要“上下一致、左右相当”.
高中化学要点规律大全
——物质结构 元素周期律
1.原子结构
[核电荷数、核内质子数及核外电子数的关系] 核电荷数=核内质子数=原子核外电子数
注意: 阴离子:核外电子数=质子数+所带的电荷数
阳离子:核外电子数=质子数-所带的电荷数
“核电荷数”与“电荷数”是不一样的,如Cl-的核电荷数为17,电荷数为1.
[水平数] 用符号A表示.将某元素原子核内的所有质子和中子的相对水平取近似整数值相加所得的整数值,叫做该原子的水平数.
说明 水平数、质子数、中子数的关系:A=Z + N. 符号X的意义:表示元素符号为X,水平数为A,核电荷数为Z的一个原子.比如,
Na中,Na原子的水平数为23、质子数为11、中子数为12.
[原子核外电子运动的特点]
当电子在原子核外非常小的空间内作高速运动时,没确定的轨道,不可以同时准确地测定电子在某一时刻所处的地方和运动的速度,也不可以描绘出它的运动轨迹.在描述核外电子的运动时,只能指出它在原子核外空间某处出现机会的多少.
描述电子在原子核外空间某处出现几率多少的图像,叫做电子云.电子云图中的小黑点不表示电子数,只表示电子在核外空间出现的几率.电子云密度的大小,表明了电子在核外空间单位体积内出现几率的多少.
在一般情况下,氢原子的电子云呈球形对称。在离核越近的地方电子云密度越大,离核越远的地方电子云密度越小.
[原子核外电子的排布规律]
在多电子原子里,电子是分层排布的.
电子层数(n) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
表示符号 | K | L | M | N | O | P | Q |
离核远近能量高低 | n值越大,电子离原子核越远,电子具备的能量越高 |
能量最低原理:电子一直尽先排布在能量最低的电子层里,而只有当能量最低的电子层排满后,才依次进入能量较高的电子层中.因此,电子在排布时的次序为:K→L→M……
各电子层容纳电子数规律:①每一个电子层最多容纳2n2个电子.②最外层容纳的电子数≤8个,次外层容纳的电子数≤18个,倒数第三层容纳的电子数≤32个.比如:当M层不是最外层时,最多排布的电子数为2×32=18个;而当它是最外层时,则最多只能排布8个电子.
原子最外层中有8个电子的结构是稳定的,这个规律叫“八隅律”.但如PCl5中的P原子、BeCl2中的Be原子、XeF4中的Xe原子,等等,均不满足“八隅律”,但这类分子也是稳定的.
2.元素周期律
[原子序数] 按核电荷数由小到大的顺序给元素编的序号,叫做该元素的原子序数.
原子序数=核电荷数=质子数=原子的核外电子数
[元素原子的最外层电子排布、原子半径和元素化合价的变化规律]
对于电子层数相同(同周期)的元素,伴随原子序数的递增:
最外层电子数从1个递增至8个而呈现周期性变化.
元素原子半径从大至小而呈现周期性变化.
元素的化合价正价从+1价递增至+5价,负价从-4价递增至-1价再至0价而呈周期性变化.
[元素金属性、非金属性强弱的判断依据]
元素金属性强弱的判断依据:①金属单质跟水反应置换出氢的难易程度.金属单质跟水反应置换出氢越容易,则元素的金属性越强,反之越弱.②最高价氧化物对应的水化物——氢氧化物的碱性强弱.氢氧化物的碱性越强,对应金属元素的金属性越强,反之越弱.③还原性越强的金属元素原子,对应的金属元素的金属性越强,反之越弱.(金属的相互置换)
元素非金属性强弱的判断依据:①非金属单质跟氢气化合的难易程度,非金属单质跟氢气化合越容易,元素的非金属性越强,反之越弱.②最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱.最高价含氧酸的酸性越强,对应的非金属元素的非金属性越强,反之越弱.③氧化性越强的非金属元素单质,对应的非金属元素的非金属性越强,反之越弱.(非金属相互置换)
[两性氧化物] 既能跟酸反应生成盐和水,又能跟碱反应生成盐和水的氧化物,叫做两性氧化物.如A12O3与盐酸、NaOH溶液都能发生反应:A12O3+6H+=2A13++3H2O A12O3+2OH-=2A1O2-+H2O
[两性氢氧化物] 既能跟酸反应又能跟碱反应的氢氧化物,叫做两性氢氧化物.如A13与盐酸、NaOH溶液都能发生反应:Al3+3H+=2A13++3H2O A13+OH-=A1O2-+2H2O
[原子序数为11—17号主族元素的金属性、非金属性的递变规律]
| Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | |
原子序数 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | |
单质与水 的反应状况 | 与冷水剧烈反应 | 与冷水反应缓慢,与沸水剧烈反应 | 与沸水反应非常缓慢,与冷水不反应, |
|
|
| 部分溶于水,部分与水反应 | |
非金属单质与氢气化合状况 | 反应 条件 |
|
|
| 高温 | 磷蒸汽与氢气能反应 | 加热 | 光照或点燃 |
氢化物稳定性 |
|
|
| SiH4 极不 稳定 | PH3 高温 分解 | H2S 受热 分解 | HCl 非常稳定 | |
最高价氧化物 对应水化物 的碱性强弱 | NaOH 强碱 | Mg2 中强碱 | Al3 或H3AlO3两性氢氧化物 | H4SiO4 极弱酸 | H3PO4 中强酸 | H2SO4 强酸 | HClO4 强酸 | |
金属性、非金属性 递变规律 |
|
[元素周期律] 元素的性质伴随原子序数的递增而呈周期性变化,这个规律叫做元素周期律.
3.元素周期表
[元素周期表] 把电子层数相同的各种元素,按原子序数递增的顺序从左到右排成横行,再把不同横行中最外层电子数相同的元素,按电子层数递增的顺序由上至下排成纵行,如此得到的一个表叫做元素周期表.
[周期] 具备相同的电子层数的元素按原子序数递增的顺序排列而成的一个横行,叫做一个周期.
元素周期表中共有7个周期,其分类如下:
短周期:包含1、2、三周期,分别含有2、8、8种元素
周期(7个) 长周期:包含4、5、六周期,分别含有18、18、32种元素
不完全周期:第七周期,共26种元素
某主族元素的电子层数=该元素所在的周期数.
第六周期中的57号元素镧到71号元素镥共15种元素,因其原子的电子层结构和性质十分相似,总称镧系元素.
第七周期中的89号元素锕到103号元素铹共15种元素,因其原子的电子层结构和性质十分相似,总称锕系元素.在锕系元素中,92号元素铀未来的各种元素,大多是人工进行核反应制得的,这类元素又叫做超铀元素.
[ 族 ] 在周期表中,将最外层电子数相同的元素按原子序数递增的顺序排成的纵行叫做一个族.
周期表中共有18个纵行、16个族.分类如下:
①既含有短周期元素同时又含有长周期元素的族,叫做主族.用符号“A”表示.主族有7个,分别为I A、ⅡA、ⅢA、ⅣA、VA、ⅥA、ⅦA族.
②只含有短周期元素的族,叫做副族.用符号“B”表示.副族有7个,分别为I B、ⅡB、ⅢB、ⅣB、VB、ⅥB、ⅦB族.
③在周期表中,第8、9、10纵行共12种元素,叫做Ⅷ族.
④稀少气体元素的化学性质非常稳定,在一般情况下以单质的形式存在,化合价为0,称为0族.
在元素周期表的中部,从ⅢB到ⅡB共10个纵列,包含第Ⅷ族和全部副族元素,统称为过渡元素.由于这类元素都是金属,故又叫做过渡金属.
某主族元素所在的族序数:该元素的最外层电子数=该元素的最高正价数
[原子序数与化合价、原子的最外层电子数与族序数的奇偶关系]
原子序数为奇数的元素,其化合价一般为奇数,原子的最外层有奇数个电子,处于奇数族.如氯元素的原子序数为17,而其化合价有-1、+1、+3、+5、+7价,最外层有7个电子,氯元素坐落于第ⅦA族.
原子序数为偶数的元素,其化合价一般为偶数,原子的最外层有偶数个电子,处于偶数族.如硫元素的原子序数为16,而其化合价有-2、+4、+6价,最外层有6个电子,硫元素坐落于第ⅥA族.