化学必修二知识点与实验现象总结(全)
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高中化学必修2知识点归纳总结 第一单元 原子核外电子排布与元素周期律 一、原子结构 质子(Z个) 原子核 注意: 中子(N个) 质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) A 1.原子数 Z X 原子序数=核电荷数=质子数=原子的核外电子 核外电子(Z个) ★熟背前20号元素,熟悉1~20号元素原子核外电子的排布: H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca 2.原子核外电子的排布规律:①电子总是尽先排布在能量最低的电子层里;②各电子层最多2容纳的电子数是2n;③最外层电子数不超过8个(K层为最外层不超过2个),次外层不超过18个,倒数第三层电子数不超过32个。 电子层: 一(能量最低) 二 三 四 五 六 七 对应表示符号: K L M N O P Q 3.元素、核素、同位素 元素:具有相同核电荷数的同一类原子的总称。 核素:具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子。 同位素:质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。(对于原子来说) 二、元素周期表 1.编排原则: ①按原子序数递增的顺序从左到右排列 ②将电子层数相同的各元素从左到右排成一横行。(周期序数=原子的电子层数) ........③把最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序从上到下排成一纵行。 ..........主族序数=原子最外层电子数 2.结构特点: 核外电子层数 元素种类 第一周期 1 2种元素 短周期 第二周期 2 8种元素 周期 第三周期 3 8种元素 元 (7个横行) 第四周期 4 18种元素 素 (7个周期) 第五周期 5 18种元素 周 长周期 第六周期 6 32种元素 期 第七周期 7 未填满(已有26种元素) 表 主族:ⅠA~ⅦA共7个主族 族 副族:ⅢB~ⅦB、ⅠB~ⅡB,共7个副族 (18个纵行) 第Ⅷ族:三个纵行,位于ⅦB和ⅠB之间 (16个族) 零族:稀有气体 三、元素周期律 1.元素周期律:元素的性质(核外电子排布、原子半径、主要化合价、金属性、非金属性)随着核电荷数的递增而呈周期性变化的规律。元素性质的周期性变化实质是元素原子核外电..........子排布的周期性变化的必然结果。 .........2.同周期元素性质递变规律 第三周期元素 (1)电子排布 (2)原子半径 (3)主要化合价 (4)金属性、非金属性 (5)单质与水或酸置换难易 (6)氢化物的化学式 (7)与H2化合的难易 (8)氢化物的稳定性 (9)最高价氧化物的化学式 最高价氧化物对应水化物 (10)化学式 (11)酸碱性 (12)变化规律 Na2O NaOH Mg(OH)2 强碱 中强碱 两性氢 氧化物 弱酸 中强 酸 强酸 很强 的酸 — — 冷水 热水与 剧烈 酸快 —— —— —— MgO Al2O3 SiO2 +1 +2 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar 电子层数相同,最外层电子数依次增加 原子半径依次减小 +3 +4 -4 +5 -3 +6 -2 +7 -1 — — — — HCl — — — Cl2O7 HClO4 — — 金属性减弱,非金属性增加 与酸反 应慢 SiH4 —— PH3 H2S 由难到易 稳定性增强 P2O5 SO3 H2SO4 Al(OH)3 H2SiO3 H3PO4 碱性减弱,酸性增强 第ⅠA族碱金属元素:Li Na K Rb Cs Fr(Fr是金属性最强的元素,位于周期表左下方) 第ⅦA族卤族元素:F Cl Br I At (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)——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+CuSO4=FeSO4+Cu。 (2)非金属性强(弱)——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=2NaCl+Br2。 (Ⅰ)同周期比较: 金属性:Na>Mg>Al 与酸或水反应:从易→难 碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3 (Ⅱ)同主族比较: 金属性:Li<Na<K<Rb<Cs(碱金属元素) 与酸或水反应:从难→易 碱性:LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH (Ⅲ) 金属性:Li<Na<K<Rb<Cs 还原性(失电子能力):Li<Na<K<Rb<Cs ++++氧化性(得电子能力):Li>Na>K>Rb>Cs+ 非金属性:Si<P<S<Cl 单质与氢气反应:从难→易 氢化物稳定性:SiH4<PH3<H2S<HCl 酸性(含氧酸):H2SiO3<H3PO4<H2SO4<HClO4 非金属性:F>Cl>Br>I(卤族元素) 单质与氢气反应:从易→难 氢化物稳定:HF>HCl>HBr>HI 非金属性:F>Cl>Br>I 氧化性:F2>Cl2>Br2>I2 ----还原性:F<Cl<Br<I 酸性(无氧酸):HF<HCl<HBr<HI 比较粒子(包括原子、离子)半径的方法(“三看”):(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。 元素周期表的应用 1、元素周期表中共有个 7 周期, 3 是短周期, 3 是长周期。其中第 7 周期也被称为不完全周期。 2、在元素周期表中, ⅠA-ⅦA 是主族元素,主族和0族由短周期元素、 长周期元素 共同组成。 ⅠB -ⅦB 是副族元素,副族元素完全由长周期元素 构成。 3、元素所在的周期序数= 电子层数 ,主族元素所在的族序数= 最外层电子数,元素周期表是元素周期律的具体表现形式。在同一周期中,从左到右,随着核电荷数的递增,原子半径逐渐减小,原子核对核外电子的吸引能力逐渐增强,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强 。在同一主族中,从上到下,随着核电荷数的递增,原子半径逐渐增大 ,电子层数逐渐增多,原子核对外层电子的吸引能力逐渐 减弱 ,元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐 减弱 。 4、元素的结构决定了元素在周期表中的位置,元素在周期表中位置的反映了原子的结构和元素的性质特点。我们可以根据元素在周期表中的位置,推测元素的结构,预测 元素的性质 。元素周期表中位置相近的元素性质相似,人们可以借助元素周期表研究合成有特定性质的新物质。例如,在金属和非金属的分界线附近寻找 半导体 材料,在过渡元素中寻找各种优良的 催化剂 和耐高温、耐腐蚀 材料。 第二单元 微粒之间的相互作用 化学键是直接相邻两个或多个原子或离子间强烈的相互作用。 1.离子键与共价键的比较 键型 概念 成键方式 成键粒子 成键元素 离子键 阴阳离子结合成化合物的静电作用叫离子键 通过得失电子达到稳定结构 阴、阳离子 活泼金属与活泼非金属元素之间(特殊:NH4Cl、NH4NO3等铵盐只由非金属元素组成,但含有离子键) 共价键 原子之间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键 通过形成共用电子对达到稳定结构 原子 非金属元素之间 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。(只有共价键一定没有离子键) 极性共价键(简称极性键):由不同种原子形成,A-B型,如,H-Cl。 共价键 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: 用电子式表示离子键形成的物质的结构与表示共价键形成的物质的结构的不同点:(1)电荷:用电子式表示离子键形成的物质的结构需标出阳离子和阴离子的电荷;而表示共价键形成的物质的结构不能标电荷。(2)[ ](方括号):离子键形成的物质中的阴离子需用方括号括起来,而共价键形成的物质中不能用方括号。 3、分子间作用力定义把分子聚集在一起的作用力。由分子构成的物质,分子间作用力是影响物质的熔沸点和 溶解性 的重要因素之一。 4、水具有特殊的物理性质是由于水分子中存在一种被称为氢键的分子间作用力。水分子间的 氢键 ,是一个水分子中的氢原子与另一个水分子中的氧原子间所形成的分子间作用力,这种作用力使得水分子间作用力增加,因此水具有较高的 熔沸点。其他一些能形成氢键的分子有 HF H2O NH3 。 项目 概念 离子键 共价键 金属键 阴阳之间的强烈相 原子通过共用电子对形成的强烈 互作用 相互作用 离子化合物 分子晶体 低 原子晶体 很高 金属单质 金属晶体 有的很高有的很低 金属键 形成化合物 判断化学键方法 形成晶体 判断晶体方法 熔沸点 离子晶体 高 融化时破坏作用 离子键 力 硬度导电性 物理变化分子间作 共价键 用力化学变化共价键 第三单元 从微观结构看物质的多样性 同系物 同位素 同分异构体 同素异形体 概念 研究 对象 组成相似,结构上相质子数相同中子分子式相同结构同一元素形成的不同种差一个或多个“CH2”属不同的原子互不同的化合物 单质 原子团的有机物 成称同位素 有机化合物之间 原子之间 化合物之间 分子式相同 原子排列不同 单质之间 同种元素 组成或结构不同 相似点 结构相似通式相同 质子数相同 不同点 相差n个CH2原子团中子数不同 (n≥1) 氕、氘、氚 代表物 烷烃之间 乙醇与二甲醚 O2与O3 金刚石与石墨 正丁烷与异丁烷 专题二 化学反应与能量变化 第一单元 化学反应的速率与反应限度 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)来表示。 计算公式:v(B)=c(B)n(B)= tV•t①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) ③浓度:增加C反应物的浓度,增大速率(溶液或气体才有浓度可言) ④压强:增大压强,增大速率(适用于有气体参加的反应) 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——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。 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。 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v正=v逆≠0。 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)判断化学平衡状态的标志: ① VA(正方向)=VA(逆方向)或nA(消耗)=nA(生成)(不同方向同一物质比较) ②各组分浓度保持不变或百分含量不变 ③借助颜色不变判断(有一种物质是有颜色的) ④总物质的量或总体积或总压强或平均相对分子质量不变(前提:反应前后气体的总物质的量不相等的反应适用,即如对于反应xA+yBzC,x+y≠z ) 第二单元 化学反应中的热量 1、在任何的化学反应中总伴有能量的变化。 原因:当物质发生化学反应时,断开反应物中的化学键要吸收能量,而形成生成物中的化学键要放出能量。化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。一个确定的化学反应在发生过程中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的相对大小。E反应物总能量>E生成物总能量,为放热反应。E反应物总能量<E生成物总能量,为吸热反应。 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 大多数的化合反应 ④ 金属与酸的反应 ⑤ 生石灰和水反应(特殊:C+CO2 △ 2CO是吸热反应) ⑥ 浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解等 ☆常见的吸热反应:①铵盐和碱的反应 如Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O ②大多数分解反应如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等 ③ 以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应 如:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。 ④ 铵盐溶解等 3.产生原因:化学键断裂——吸热 化学键形成——放热 放出热量的化学反应。(放热>吸热) △H 为“-”或△H <0 吸收热量的化学反应。(吸热>放热)△H 为“+”或△H >0 4、放热反应、吸热反应与键能、能量的关系 放热反应:∑E(反应物)>∑E(生成物) 其实质是,反应物断键吸收的能量<生成物成键释放的能量,。可理解为,由于放0出热量,整个体系能量降低 吸热反应:∑E(反应物)<∑E(生成物) 其实质是:反应物断键吸收的能量>生成物成键释放的能量,。可理解为,由于吸H0收热量,整个体系能量升高。 5、热化学方程式 书写化学方程式注意要点: ①热化学方程式必须标出能量变化。 ②热化学方程式中必须标明反应物和生成物的聚集状态(g,l,s分别表示固态,液态,气态,水溶液中溶质用aq表示) ③热化学反应方程式要指明反应时的温度和压强。 ④热化学方程式中的化学计量数可以是整数,也可以是分数 ⑤各物质系数加倍,△H加倍;反应逆向进行,△H改变符号,数值不变 △ 第三单元 化学能与电能的转化 原电池: 1、概念: 将化学能转化为电能的装置叫做原电池 2、组成条件:①两个活泼性不同的电极② 电解质溶液③ 电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路④某一电极与电解质溶液发生氧化还原反应 原电池的工作原理:通过氧化还原反应(有电子的转移)把化学能转变为电能。 3、电子流向:外电路: 负 极—→导线—→ 正 极 内电路:盐桥中 阴 离子移向负极的电解质溶液,盐桥中 阳 离子移向正极的电解质溶液。 电流方向:正极—→导线—→负极 4、电极反应:以锌铜原电池为例: +负极:氧化反应: Zn-2e=Zn2 (较活泼金属)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-ne=金属阳离子负极现象:负极溶解,负极质量减少。 +正极:还原反应: 2H+2e=H2↑(较不活泼金属)较不活泼的金属或石墨作正极,-正极发生还原反应,电极反应式: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。 总反应式: Zn+2H+=Zn2++H2↑ 5、正、负极的判断: (1)从电极材料:一般较活泼金属为负极;或金属为负极,非金属为正极。 (2)从电子的流动方向 负极流入正极 (3)从电流方向 正极流入负极 (4)根据电解质溶液内离子的移动方向 阳离子流向正极,阴离子流向负极 (5)根据实验现象①溶解的一极为负极②增重或有气泡一极为正极 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。 化学电池: 1、电池的分类:化学电池、太阳能电池、原子能电池 2、化学电池:借助于化学能直接转变为电能的装置 3、化学电池的分类: 一次电池 、 二次电池 、 燃料电池 一次电池 1、常见一次电池:碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等 二次电池 1、二次电池:放电后可以再充电使活性物质获得再生,可以多次重复使用,又叫充电电池或蓄电池。 2、电极反应:铅蓄电池 放电:负极(铅): Pb+SO2-4-2e=PbSO4↓ 正极(氧化铅): PbO2+4H++SO2-4+2e=PbSO4↓+2H2O 充电:阴极: PbSO4+2H2O-2e =PbO2+4H++SO2-4 阳极: PbSO4+2e =Pb+SO2-4 两式可以写成一个可逆反应: PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4↓+2H2O 充电 放电 3\目前已开发出新型蓄电池:银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池 三、燃料电池 1、燃料电池: 是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池 2、电极反应:一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同,可根据燃烧反应写出总的电池反应,但不注明反应的条件。,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。以氢氧燃料电池为例,铂为正、负极,介质分为酸性、碱性和中性。 当电解质溶液呈酸性时: 负极:2H2-4e=4H+ 正极:O2+4 e +4H+ =2H2O 当电解质溶液呈碱性时: 负极: 2H2+4OH-4e=4H2O 正极:O2+2H2O+4 e=4OH 另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极,又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂。电极反应式为: --负极:CH4+10OH+8e =7H2O; 正极:4H2O+2O2+8e- =8OH-。 电池总反应式为:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 3、燃料电池的优点:能量转换率高、废弃物少、运行噪音低 四、废弃电池的处理:回收利用 电解池: 一、电解原理 1、电解池:把电能转化为化学能的装置也叫电解槽 2、电解:电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程 3、放电:当离子到达电极时,失去或获得电子,发生氧化还原反应的过程 4、电子流向: (电源)负极—(电解池)阴极—(离子定向运动)电解质溶液—(电解池)阳极—(电源)正极 5、电极名称及反应: 阳极:与直流电源的 正极 相连的电极,发生 氧化 反应 阴极:与直流电源的 负极 相连的电极,发生 还原 反应 6、电解CuCl2溶液的电极反应: 阳极: 2Cl- -2e-=Cl2 (氧化) 阴极: Cu2++2e-=Cu(还原) 总反应式: CuCl2 =Cu+Cl2 ↑ 7、电解本质:电解质溶液的导电过程,就是电解质溶液的电解过程 ☆规律总结:电解反应离子方程式书写: 放电顺序: 阳离子放电顺序 Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 阴离子的放电顺序 是惰性电极时:S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根离子)>F-(SO32-/MnO4->OH-) 是活性电极时:电极本身溶解放电 注意先要看电极材料,是惰性电极还是活性电极,若阳极材料为活性电极(Fe、Cu)等金属,则阳极反应为电极材料失去电子,变成离子进入溶液;若为惰性材料,则根据阴阳离子的放电顺序,依据阳氧阴还的规律来书写电极反应式。 电解质水溶液点解产物的规律 类型 电极反应特点 实例 电解对象 电解质 电解质浓度 pH 减小 电解质溶液复原 CuCl2 分解电解质 电解质电离出的阴HCl 型 阳离子分别在两极放CuCl2 电 放H2生成碱阴极:水放H2生碱 型 阳极:电解质阴离子放电 NaCl 增大 HCl --- HCl 电解质和水 生成新电解增大 质 电 生 解质和水 成新电解质 减小 氧化铜 增大 增大 减小 水 不变 放阴极:电解质阳离子放 氧生酸型 电 CuSO4 阳极:水放O2生酸 电阴极:4H+ + NaOH 解水型 4e- == 2H2 ↑ H2SO4 阳极:4OH- - 水 4e- = O2↑+ 2H2O Na2SO4 上述四种类型电解质分类: (1)电解水型:含氧酸,强碱,活泼金属含氧酸盐 (2)电解电解质型:无氧酸,不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外) (3)放氢生碱型:活泼金属的无氧酸盐 (4)放氧生酸型:不活泼金属的含氧酸盐 二、电解原理的应用 1、电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气 (1)、电镀应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法 (2)、电极、电解质溶液的选择: 阳极:镀层金属,失去电子,成为离子进入溶液 M— ne — == M n+ 阴极:待镀金属(镀件):溶液中的金属离子得到电子,成为金属原子,附着在金属表面 M n+ + ne — == M 电解质溶液:含有镀层金属离子的溶液做电镀液 镀铜反应原理 阳极(纯铜):Cu-2e-=Cu2+,阴极(镀件):Cu2++2e-=Cu, 电解液:可溶性铜盐溶液,如CuSO4溶液 (3)、电镀应用之一:铜的精炼 阳极:粗铜;阴极: 纯铜电解质溶液: 硫酸铜 3、电冶金 (1)、电冶金:使矿石中的 金属阳离子 获得电子,从它们的化合物中还原出来用于冶炼活泼金属,如钠、镁、钙、铝 (2)、电解氯化钠: —通电前,氯化钠高温下熔融:NaCl == Na + + Cl 通直流电后:阳极:2Na+ + 2e— == 2Na 阴极:2Cl— — 2e— == Cl2↑ ☆规律总结:原电池、电解池、电镀池的判断规律 (1)若无外接电源,又具备组成原电池的三个条件。①有活泼性不同的两个电极;②两极用导线互相连接成直接插入连通的电解质溶液里;③较活泼金属与电解质溶液能发生氧化还原反应(有时是与水电离产生的H+作用),只要同时具备这三个条件即为原电池。 (2)若有外接电源,两极插入电解质溶液中,则可能是电解池或电镀池;当阴极为金属,阳极亦为金属且与电解质溶液中的金属离子属同种元素时,则为电镀池。 (3)若多个单池相互串联,又有外接电源时,则与电源相连接的装置为电解池成电镀池。若无外接电源时,先选较活泼金属电极为原电池的负极(电子输出极),有关装置为原电池,其余为电镀池或电解池。 ☆ 原电池,电解池,电镀池的比较 电解池 将电能转变成化学能的装置 非自发反应 有电源,两级材料可同可不同 电镀池 应用电解原理在某些金属表面镀上一侧层其他金属 非自发反应 有电源 性质 类别 原电池 定义 (装置特点) 反应特征 装置特征 形成条件 将化学能转变成电能的装置 自发反应 无电源,两级材料不同 活动性不同的两极 电解质溶液 形成闭合回路 两电极连接直流电源 1镀层金属接电源正极,待两电极插入电解质溶液 镀金属接负极;2电镀液必形成闭合回路 须含有镀层金属的离子 电极名称 负极:较活泼金属 阳极:与电源正极相连 名称同电解,但有限制条件 正极:较不活泼金 阳极:必须是镀层金属 属(能导电非金属) 阴极:与电源负极相连 阴极:镀件 负极:氧化反应,金属失去电子 正极:还原反应,溶液中的阳离子的电子或者氧气得电子(吸氧腐蚀) 负极→正极 阳离子向正极移动 阴离子向负极移动 阳极:氧化反应,溶液中的阴离子失去电子,或电极金属失电子 阴极:还原反应,溶液中的阳离子得到电子 电源负极→阴极 电源正极→阳极 阳离子向阴极移动 阴离子向阳极移动 阳极:金属电极失去电子 阴极:电镀液中阳离子得到电子 同电解池 同电解池 电极反应 电子流向 溶液中带电粒子的移动 联系 在两极上都发生氧化反应和还原反应 ☆☆原电池与电解池的极的得失电子联系图: 阳极(失) e- 正极(得) e- 负极(失) e- 阴极(得) 金属的电化学腐蚀和防护 一、金属的电化学腐蚀 (1)金属腐蚀内容: (2)金属腐蚀的本质:都是金属原子 失去 电子而被氧化的过程 (3)金属腐蚀的分类: 化学腐蚀— 金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀 电化学腐蚀— 不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应。比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。 化学腐蚀与电化腐蚀的比较 条件 现象 本质 关系 电化腐蚀 不纯金属或合金与电解质溶液接触 有微弱的电流产生 较活泼的金属被氧化的过程 化学腐蚀 金属与非电解质直接接触 无电流产生 金属被氧化的过程 化学腐蚀与电化腐蚀往往同时发生,但电化腐蚀更加普遍,危害更严重 (4)、电化学腐蚀的分类: 析氢腐蚀——腐蚀过程中不断有氢气放出 ①条件:潮湿空气中形成的水膜,酸性较强(水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等气体) ②电极反应:负极: Fe – 2e- = Fe2+ 正极: 2H+ + 2e- = H2 ↑ 总式:Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑ 吸氧腐蚀——反应过程吸收氧气 ①条件:中性或弱酸性溶液 ②电极反应: 负极: 2Fe – 4e- = 2Fe2+ 正极: O2+4e- +2H2O = 4OH- 总式:2Fe + O2 +2H2O =2 Fe(OH)2 离子方程式:Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 生成的 Fe(OH)2被空气中的O2氧化,生成 Fe(OH)3 , Fe(OH)2 + O2 + 2H2O == 4Fe(OH)3 Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3·x H2O(铁锈主要成分) 规律总结: 金属腐蚀快慢的规律:在同一电解质溶液中,金属腐蚀的快慢规律如下: 电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀 防腐措施由好到坏的顺序如下: 外接电源的阴极保护法>牺牲负极的正极保护法>有一般防腐条件的腐蚀>无防腐条件的腐蚀 金属的电化学防护 1、利用原电池原理进行金属的电化学防护 (1)、牺牲阳极的阴极保护法 原理:原电池反应中,负极被腐蚀,正极不变化 应用:在被保护的钢铁设备上装上若干锌块,腐蚀锌块保护钢铁设备 负极:锌块被腐蚀;正极:钢铁设备被保护 (2)、外加电流的阴极保护法 原理:通电,使钢铁设备上积累大量电子,使金属原电池反应产生的电流不能输送,从而防止金属被腐蚀 应用:把被保护的钢铁设备作为阴极,惰性电极作为辅助阳极,均存在于电解质溶液中,接上外加直流电源。通电后电子大量在钢铁设备上积累,抑制了钢铁失去电子的反应。 2、改变金属结构:把金属制成防腐的合金 3、把金属与腐蚀性试剂隔开:电镀、油漆、涂油脂、表面钝化等 第四单元 太阳能、生物质能和氢能的利用 1、能源的分类: 形成条件 一次能源 二次能源 利用历史 常规能源 新能源 可再生资源 不可再生资源 可再生资源 不可再生资源 核能 性质 水能、风能、生物质能 煤、石油、天然气等化石能源 太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能、沼气 (一次能源经过加工、转化得到的能源称为二次能源) 电能(水电、火电、核电)、蒸汽、工业余热、酒精、汽油、焦炭等 2、太阳能的利用方式:①光能→化学能 ②光能→热能 ③光能→电能 3、生物质能的利用 生物质能来源于植物及其加工产品贮存的能量。 生物质能源是一种理想的可再生能源,其具有以下特点: ①可再生性 ②低污染性 ③广泛的分布性 生物质能的利用方式: ① 直接燃烧 缺点:生物质燃烧过程的生物质能的净转化效率在20-40%之间。 (C6H10O5)n +6n O2 → 6n CO2 +5n H2O 用含糖类、淀粉(C6H10O5)n较多的农作物(如玉米、高粱)为原料,制取乙醇。 ② 生物化学转换 ③热化学转换 氢能的开发与利用 氢能的特点: ①、是自然界存在最普遍的元素 ②、发热值高③、氢燃烧性能好,点燃快 ④、氢本身无毒⑤、氢能利用形式⑥、理想的清洁能源之一 专题三 有机化合物的获得与应用 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。 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→烷烃(如:甲烷) 脂肪烃(链状) 烃 不饱和烃→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 通式 代表物 结构简式 (官能团) 结构特点 空间结构 物理性质 用途 烷烃 CnH2n+2 甲烷(CH4) CH4 C-C单键, 链状,饱和烃 正四面体 无色无味的气体,比空气轻,难溶于水 优良燃料,化工原料 烯烃 CnH2n 乙烯(C2H4) CH2=CH2 C=C双键, 链状,不饱和烃 六原子共平面 无色稍有气味的气体,比空气略轻,难溶于水 石化工业原料,植物生长调节剂,催熟剂 有机物 烷烃: 甲烷 主 要 化 学 性 质 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+Cl2―→CH3Cl+HCl CH3Cl +Cl2―→CH2Cl2+HCl CH2Cl2+Cl2―→CHCl3+HCl CHCl3+Cl2―→CCl4+HCl 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。 ③高温分解 苯及其同系物 —— 苯(C6H6) 或 一种介于单键和双键之间的独特的键,环状 平面正六边形 无色有特殊气味的液体,比水轻,难溶于水 溶剂,化工原料 烯烃: 应 (ⅰ)燃烧 乙烯 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(本身氧化成 CO2)。 应 CH2=CH2+Br2-→CH2Br-CH2Br(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、HCl、H2O等发生加成反应 CH2=CH2+H2――→CH3CH3 CH2=CH2+HCl-→CH3CH2Cl(氯乙烷) CH2=CH2+H2O――→CH3CH2OH(制乙醇) 应 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。 (ⅲ)加聚反应 nCH2=CH2――→-〔CH2-CH2〕-n(聚乙烯) 苯 ①氧化反应(燃烧) 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――→ Br +HBr +HNO3――→ — NO 2 + H2O ③加成反应 苯不能使酸性KMnO4溶液、 +3H2――→ 溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。 4、同系物、同分异构体、同素异形体、同位素比较。 概念 同系物 同分异构体 同素异形体 定义 结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质 不同 分子式相同而结构式不同的化合物的互称 相同 由同种元素组成的不同单质的互称 元素符号表示相同,分子式可不同 不同 单质 同位素 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子的互称 —— 分子式 结构 研究对象 相似 化合物 不同 化合物 —— 原子 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”。 二、食品中的有机化合物 1、乙醇和乙酸的性质比较 有机物 通式 代表物 结构简式 官能团 物理性质 无色、有特殊香味的液体,俗名酒精,与水互溶,易挥发 (非电解质) 用途 作燃料、饮料、化工原料;用于医疗消毒,乙醇溶液的质量分数为75% 有机物 乙醇 ①与Na的反应 2CH3CH2OH+2Na―→2CH3CH2ONa+H2↑ 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。 主 要 化 学 性 质 —— 饱和一元醇 CnH2n+1OH 乙醇 CH3CH2OH 或 C2H5OH 羟基:-OH —— 醛基:-CHO 有强烈刺激性气味的无色液体,俗称醋酸,易溶于水和乙醇,无水醋酸又称冰醋酸。 有机化工原料,可制得醋酸纤维、合成纤维、香料、燃料等,是食醋的主要成分 羧基:-COOH 饱和一元醛 —— 乙醛 CH3CHO 饱和一元羧酸 CnH2n+1COOH 乙酸 CH3COOH 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O2氧化成乙醛(CH3CHO) 2CH3CH2OH+O2――→2CH3CHO+2H2O ③消去反应 CH3CH2OH――→CH2=CH2↑+H2O 乙醛 氧化反应:醛基(-CHO)的性质-与银氨溶液,新制Cu(OH)2反应 CH3CHO+2Ag(NH3)2OH――→CH3COONH4+H2O +2Ag↓+3NH3↑ (银氨溶液) CH3CHO + 2Cu(OH)2――→CH3COOH+Cu2O↓+2H2O (砖红色) 醛基的检验:方法1:加银氨溶液水浴加热有银镜生成。 方法2:加新制的Cu(OH)2碱性悬浊液加热至沸有砖红色沉淀 ①具有酸的通性:CH3COOH≒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+CO2↑+H2O(强制弱) ②酯化反应 CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O 酸脱羟基醇脱氢 -+乙酸 基本营养物质—糖类 食物中的营养物质包括:糖类、油脂、蛋白质、维生素、无机盐和水。人们习惯称糖类、油脂、蛋白质为动物性和植物性食物中的基本营养物质。 种类 糖类 单糖 双糖 多糖 油脂 油 脂 蛋白质 葡萄糖 元素组成 代表物 葡萄糖 果糖 蔗糖 麦芽糖 淀粉 纤维素 代表物分子 C6H12O6 C12H22O11 葡萄糖和果糖互为同分异构体 单糖不能发生水解反应 蔗糖和麦芽糖互为同分异构体 能发生水解反应 淀粉、纤维素由于n值不同,所以分子式不同,不能互称同分异构体能发生水解反应 含有C=C键,能发生加成反应, 能发生水解反应 C-C键, 能发生水解反应 能发生水解反应 C H O C H O C H O (C6H10O5)n 不饱和高级脂肪酸甘油酯 C H O C H O C H O N S P等 植物油 动物脂肪 饱和高级脂肪酸甘油酯 酶、肌肉、 氨基酸连接成毛发等 的高分子 主 要 化 学 性 质 结构简式:CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO 或CH2OH(CHOH)4CHO (含有羟基和醛基) 醛基:①使新制的Cu(OH)2产生砖红色沉淀-测定糖尿病患者病情 ②与银氨溶液反应产生银镜-工业制镜和玻璃瓶瓶胆 羟基:与羧酸发生酯化反应生成酯 蔗糖 淀粉 纤维素 油脂 蛋白质 水解反应:生成葡萄糖和果糖 淀粉、纤维素水解反应:生成葡萄糖 淀粉特性:淀粉遇碘单质变蓝 水解反应:生成高级脂肪酸(或高级脂肪酸盐)和甘油 水解反应:最终产物为氨基酸 盐析 :蛋白质遇见(饱和的硫酸钠、硫酸铵)盐析,物理变化 变性 :蛋白质遇见强酸、强碱、重金属盐等变性,化学变化 颜色反应:蛋白质遇浓HNO3变黄(鉴别部分蛋白质) 鉴别 :灼烧蛋白质有烧焦羽毛的味道(鉴别蛋白质) 特殊的蛋白质,在合适温度下:催化活性具有:高效性、专一性 酶 第三单元 人工合成有机物 化学与可持续发展 有关的化学方程式,单体、链节、聚合度、加聚反应、缩聚反应 专题4化学科学与人类文明 化学是打开物质世界的钥匙 一、金属矿物的开发利用 1、金属的存在:除了金、铂等少数金属外,绝大多数金属以化合态的形式存在于自然界。 2、金属冶炼的涵义:简单地说,金属的冶炼就是把金属从矿石中提炼出来。金属冶炼的实得电子、被还原 质是把金属元素从化合态还原为游离态,即M(化合态) M(游离态)。 +n03、金属冶炼的一般步骤: (1)矿石的富集:除去杂质,提高矿石中有用成分的含量。(2)冶炼:利用氧化还原反应原理,在一定条件下,用还原剂把金属从其矿石中还原出来,得到金属单质(粗)。(3)精炼:采用一定的方法,提炼纯金属。 4、金属冶炼的方法 (1)电解法:适用于一些非常活泼的金属。 2NaCl(熔融) 电解 2Na+Cl2↑MgCl2(熔融) 电解 Mg+Cl2↑2Al2O3(熔融) 电解 4Al+3O2↑ (2)热还原法:适用于较活泼金属。 Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2↑ WO3+3H2 高温 W+3H2O ZnO+C 高温 Zn+CO↑ 常用的还原剂:焦炭、CO、H2等。一些活泼的金属也可作还原剂,如Al, Fe2O3+2Al 高温 2Fe+Al2O3(铝热反应) Cr2O3+2Al高温 2Cr+Al2O3(铝热反应)(3)热分解法:适用于一些不活泼的金属。 2HgO △ 2Hg+O2↑ 2Ag2O △ 4Ag+O2↑ Hg、Ag Pt、Au 金属的活动性顺序 K、Ca、Na、 Mg、Al 金属原子失电子能力 金属离子得电子能力 主要冶炼方法 还原剂或 特殊措施 电解法 强大电流 提供电子 Zn、Fe、Sn、 Pb、(H)、Cu 强 弱 弱 强 热还原法 H2、CO、C、 Al等加热 热分解法 加热 富集法 物理方法或 化学方法 1、化学研究的对象是: 认识和研究物质组成、结构、性质及变化等 2、不活泼金属(Cu和Sn)可以单质形态存在于自然界;而相对较活泼的金属(Fe和Al)以化合太存在于自然界;所以铜和锡很早被人类发现并使用,铁和铝需要化学进行技术还原。所以人类最先发现的是不活泼金属,活泼金属的冶炼需要大量的电能 鲍林提出了:氢键理论和蛋白质的螺旋结构模型,为后来的DNA分子的双螺旋结构模型的提出奠定了基础 3、19至20世纪化学科学理论成就简介: 1803年,道尔顿提出原子学说; 1811年,阿伏加德罗提出分子学说; 1825年,法拉第发现苯; 1828年,维勒首次从无机物合成有机物; 1857年,凯库勒指出碳是四价; 1864年,古德贝格和瓦格总结出质量作用定律; 1869年,门捷列夫提出了他的第一张元素周期表; 1950年,鲍林提出蛋白质的螺旋结构。 化学是人类创造新物质的工具 1、 传统的三大合成材料:塑料、合成纤维、合成橡胶 2、 合成氨技术的发明对人类的重大意义:1909年,德国化学家哈伯发明合成氨技术,使世 界粮食产量增长近一倍,有近30亿人因此免遭饥饿。 3、 化学药物的发明: 1899年,德国化学家霍夫曼发明阿司匹林并投入生产; 1928年,英国科学家弗莱明发明青霉素,并投入生产。 现代科学技术的发展离不开化学 1、20世纪人类发明的技术: 信息技术;生物技术;核科学和核武器技术;航空航天和导弹技术;激光技术;纳米技术化学合成和分离技术。 解决环境问题需要化学科学 1、消除汽车尾气的措施: (1)进行石油脱硫处理; (2)发明汽车尾气处理装置; (3)用无害汽油添加剂代替现有的四乙基铅抗震剂; (4)用酒精、天然气代替部分或全部燃油; (5)开发新能源作为汽车能源,如:氢气、燃料电池 2、回收二氧化碳 3、绿色化学 绿色化学的核心就是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。按照绿色化学的原则,最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物(即没有副反应,不生成副产物,更不能产生废弃物),这时原子利用率为100%。 3、环境污染的热点问题: (1)形成酸雨的主要气体为SO2和NOx。 (2)破坏臭氧层的主要物质是氟利昂(CCl2F2)和NOx。 (3)导致全球变暖、产生“温室效应”的气体是CO2。 (4)光化学烟雾的主要原因是汽车排出的尾气中氮氧化物、一氧化氮、碳氢化合物。 (5)“白色污染”是指聚乙烯等塑料垃圾。 (6)引起赤潮的原因:工农业及城市生活污水含大量的氮、磷等营养元素。(含磷洗衣粉的使用和不合理使用磷肥是造成水体富营养化的重要原因之一。) 《化学必修2》实验汇编 实验一:钾与水的反应: 【实验步骤】分别向两只培养皿中加水至其体积的1/2,然后分别加入绿豆大小的一块金属钾和金属钠,注意观察反应的剧烈程度,并记录所发生的现象。 实验内容 钾与水反应 钠浮在水面上,熔化成小球,不停地滚动,发出“吱吱”响声,有气体产生向反应后的溶液里加入2滴酚酞试液,立即显红色。 实验现象 实验结论 钠与水反应 实验结论: 练习1.2003年诺贝尔化学奖授予了美国科学家Peter Agre和Roderick Mackinnon以表彰他++们在“水通道”和“离子通道”的研究成就。Mackinnon教授的研究内容主要是Na、K++体积很接近,但在生物体内呈现的差别却高达1万倍,他革命性的让科学家观测Na、K在进入离子通道前、通道中以及穿过通道后的状态,可为病人在“离子通道”中寻找具体的病因,并研制相应药物。下列关于钠、钾的说法正确的是 A 单质钠的熔点比钾的熔点低 B 钾与水反应比钠与水反应更剧烈 C 钠和钾都是短周期元素 D 钠和钾的合金[ω(K)=50%-80%]在室温下呈液态 实验二:金属与水、酸的反应 1. 取一小段镁带,用砂纸磨去表面的氧化膜,放入试管中。向试管中加入2mL水,并滴入2滴酚酞溶液。观察现象。过一会儿加热试管至水沸腾。观察现象。 现象 化学方程式 2.去一小段镁带和一小片铝,用砂纸磨去它们表面的氧化膜,分别放入两支试管,再加入2mL1mol/L盐酸。 现象 化学方程式 Mg Al 结论:金属与水或同浓度的酸反应的难易程度、剧烈程度可以用于比较金属的活泼性。 实验三:钠与氯气反应: 取一块绿豆大的金属钠(切去氧化层),用滤纸吸净煤油,放在石棉网上,用酒精灯微热。待钠熔成球状时,将盛有氯气的集气瓶迅速倒扣在钠的上方。 现象 化学方程式 实验四:化学反应与能量 1.在一支试管中加入几小块铝片,再加入5mL盐酸,当反应进行到有大量气泡产生时,用手触摸试管外壁,并用温度计测量溶液的温度变化。 现象与解释: 2.在一个小烧杯里,加入20 g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O],将小烧杯放在事先已滴有3~4滴水的玻璃片上。然后再加入10gNH4Cl晶体,并立即用玻璃棒迅速搅拌,使Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl充分反应。观察现象。 现象与解释: 实验五:催化剂对化学反应速率的影响。(注意对比实验的设计方法) 在3支大小相同的试管中各装入2~3mL约5%的H2O2溶液,再向其中2支试管中分别加入少量MnO2粉末、1~2滴1mol/L的FeCl3溶液。对比观察现象: 加入MnO2 加入FeCl3 不用其它试剂 现象 结论 结论:许多过渡金属的氧化物或盐类对H2O2的分解有催化作用。 练习2.(1)已知下列反应在一定条件下可以发生: ++++++H2O2+2Fe2+2H=2Fe3+2H2O H2O2+2Fe3=2Fe2+O2↑+2H 在以上反应中Fe2实际上起着 作用,总反应式为 ; +(2)I2也与Fe2一样发生上述类似反应,类比(1)在下面填入配平的合适的化学反应方程式: H2O2+I2=2HIO 总反应式为 (3)在H2SO4和KI的混合溶液中加入足量的H2O2,放出大量的无色气体,溶液呈棕色,并可以使淀粉变蓝。有学生认为该反应的离子方程式为:H2O2+2I=I2+O2↑+2H,这个方程式正确吗? ; 若正确,理由是(若认为不正确,该步不必作答) ; 若不正确,原因是(若认为正确,该步不必作答) ,并写出正确的化学反应方程式为(若是离子反应,写出离子反应式,没有离子反应的,写出化学反应方程式): 。 实验六:甲烷与氯气的反应(注意反应条件的控制) 向2支盛有甲烷的试管中(其中一支用黑纸包好),分别快速加入0.5gKMnO4和1ml浓盐酸,然后迅速地轻轻塞上胶塞,放在试管架上;没有包黑纸的试管在室内光线(日光灯)照射下,或用高压汞灯的紫外线照射;等待片刻,观察现象。 包黑纸 没包黑纸 现象 -++结论:KMnO4和浓盐酸反应制取氯气,甲烷和氯气在光照的条件下发生反应。 练习3.把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中,将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里,放在光亮处,试推测可观察到的现象是: ①________________;②________________;③________________;④_______________。 实验七:石蜡油的分解实验: 将浸透了石蜡油(17个碳以上的液态烷烃混合物)的石棉放置在硬质试管的底部,试管中加入碎瓷片,给碎瓷片加强热,石蜡油蒸气通过炽热的碎瓷片表面,发生反应,可得到一定量的气体生成物;用该生成物进行如下实验: 1. 通过酸性高锰酸钾溶液中,观察现象; 2. 生成的气体通入溴的四氯化碳溶液中,观察现象; 3. 用排水法收集一试管气体,点燃,观察燃烧的情况。 现象:1.导管口有气泡冒出,KMnO4溶液红色褪去 2.溴的四氯化碳溶液的橙红色褪去 3.收集到的气体能够在空气中燃烧 【科学探究】 实验装置也可以改为右图所示装置;在试管①中加入石蜡油和 ;试管②放在冷水中;试管③中加入KMnO4溶液或溴水。 实验要点: (1)石棉要尽量多吸收石蜡油。 (2)石蜡油分解反应的温度要在500 ℃以上。 (3)实验中要注意防止倒吸; 实验中,碎瓷片和氧化铝的作用是: 练习4.下图是某化学兴趣小组进行丁烷裂解的实验流程。(注:CuO能将烃氧化成CO2和H2O,G后面装置与答题无关,省略铁架台等已省略。)按下连连好装置后,需进行的实验操作有:①给D、G装置加热;②检查整套装置的气密性;③排出装置中的空气等…… (1)这三步操作的先后顺序依次是 ; (2)简要说明排空气的方法和证明空气已排尽的方法 ; (3)B装置所起的作用是 ; (4)假定丁烷按C4H10→C2H6+C2H4和C4H10→CH4+C3H6的方式完全裂解,当(E+F)装置的总质量比反应前增加了0.7g,G装置的质量减少了1.76g,则丁烷的裂解产物中,甲烷与乙烷的物质的量之比为 。(假定流经D、G装置中的气体能完全反应) (5)若对E装置中的混合物再按以下流程实验: ①分离操作Ⅰ和Ⅱ的名称分别是:Ⅰ Ⅱ ,Na2SO3溶液的作用是(用离子方程式表示) 。 ②D的结构简式是 。 实验八:乙烯的性质 1. 点燃纯净的乙烯,观察燃烧时火焰的亮度和颜色。 2. 将乙烯通入盛有酸性KMnO4溶液的试管中,观察试管内溶液颜色的变化。 3. 将过量的乙烯通入盛有溴水的试管中,观察试管内溶液颜色的变化;在反应后的溶液中加入经硝酸酸化的AgNO3溶液,观察发生的现象。(验证是取代还加成的方法) 实验 1 2 实验现象 实验结论 3 实验八:苯的性质(掌握探究有机物结构的简单实验方法) 1. 试管中加入少量苯,再加入溴水,振荡后,观察现象。 2. 试管中加入少量苯,再加入酸性KMnO4溶液,振荡后,观察现象。 实验 1 现象 结论 2 结论:苯分子虽然不饱和程度较大,但分子中并没有C=C,不能与溴发生加成反应,也不能被酸性KMnO4溶液氧化。 练习5.通过实验事实的验证与讨论,认识苯的结构式。提出问题:苯分子结构是碳碳单、双键交替的环状结构吗? (1)提出假设:从苯的分子式看,C6H6具有不饱和性;从苯的凯库勒结构式看,分子中含有碳碳双键,所以,苯一定能使 褪色。 (2)实验验证: ①苯不能使 褪色。②经科学测定,苯分子里6个碳原子之间的键 ;6个碳原子和6个氢原子都在同一 上。 (3)结论:苯的凯库勒结构式中的双键跟烯烃双键 ,苯的性质没有表现出不饱和性,结构稳定,说明苯分子 一般的碳碳单、双键交替的环状结构。 (4)应用:为了表示苯分子的结构点,结构式用 表示,用凯库勒式表示苯分子结构式是不确切的。 实验九:乙醇的性质: 1.乙醇与金属钠的反应 在盛有少量无水乙醇的试管中,加入一粒擦干煤油的金属钠,在试管口迅速塞上配有针头的单孔塞,用小试管倒扣在针头之上,收集并验纯气体然后点燃,并把一干燥的小烧杯罩在火焰上,片刻在烧杯壁上出现液滴后,迅速倒转烧杯,向烧杯中加入少量的澄清石灰水,观察实验现象,比较前面做过的水与钠反应的现象 水 乙醇 金属钠的变化 气体燃烧的现象 检验产物 ★乙醇与金属钠的反应,常作为定量实验的出题知识点,也可以通过测定一定质量的有机物与足量Na反应生成的气体判断有机物的结构。 练习6.现有质量为m g的乙醚和乙醇的混合物试样。请从下图中选用适当的实验装置,设计一个最简单的实验,测定试样中乙醇的含量。可供选用的反应物和试剂为:新制的生石灰、浓H2SO4、蒸馏水、金属钠、碱石灰、无水硫酸铜。 (1)写出在实验中乙醇发生反应的化学方程式; (2)应选用的装置是 (填序号); (3)所用装置的连接顺序应是(填各接口字母,连接胶管省略): (4)乙醚在医疗上是一种全身麻醉剂。普通乙醚中含有少量水和乙醇。要检验乙醚中含少量水应选用何种试剂?有什么现象?(试剂在题中所给试剂中选) (5)若测量出量筒中水的体积为VmL(标况下),则乙醇的质量分数的计算式为 。 2.乙醇的催化氧化 在一支试管中加入3~5mL乙醇,取一根10~15cm长的铜丝,下端绕成螺旋状,在酒精灯上灼烧至红热,插入乙醇中,反复几次。 现象 结论 注意事项: (1) 铜丝下端为什么要绕成螺旋状? 练习7.在实验室可利用下列反应制HCHO:2CH3OH+O22HCHO+2H2O,关于甲醇和甲醛的沸点和水溶性见下表。实验中,有关物质流经的主要装置如下: 甲醇 甲醛 沸点(℃) 65 -21 水溶性 与水混溶 与水混溶 请回答下列问题: (1)通入A管的X是什么物质 (2)在A、B、C管中反应,各装的是什么物质 、 、 。 (3)该实验中需要加热的仪器是(选填A、B、C) 。 (4)在加入必需的试剂后,继续实验的主要操作步骤依次为 (选择合适的操作及次序)。 ..①通X气体 ②加热A处 ③加热B处 ④加热C处 ⑤撤A处酒精灯 ⑥撤B处酒精灯 ⑦撤C处酒精灯 ⑧停止通入X气体 ⑨撤C处导管 实验十:乙酸的酯化反应: 在1支试管中加入3mL乙醇,然后边摇动试管边加入2 mL浓硫酸和2 mL冰醋酸。用酒精灯小心均匀地加热试管3min~5min,产生的气体经导管通到Na2CO3饱和溶液的液面上。 现象 结论 注意事项: (1)酯化反应是可逆的,浓H2SO4的作用是 和 (2)导管不能插入Na2CO3溶液中,目的是防止液体受热不匀发生倒吸; (3)饱和Na2CO3溶液的作用是: (4)酯的分离:酯在试管中的 层,用分液漏斗分液取 层。 本实验是有机化学中最重要的实验之一,是高考有机实验的热点。考查内容可以是对该实验的注意事项进行考查,如练习8;也可稍改进后的实验进行考查,如右图,对接收装置进行改装。 另外是利用该实验的原理来制备其它物质,如练习九。 练习8.(06黑吉桂理综第26题)可用图示装置制取少量乙酸乙酯(酒精灯等在图中均已略去)。请填空: (1)试管a中需加入浓硫酸、冰醋酸和乙醇各2mL,正确的加入顺序用操作是 。 (2)为防止a中的液体在实验时发生暴沸,在加热前应采取的措施是 。 (3)实验中加热试管a的目的是: ① ; ② 。 (4)试管b中加有饱和Na2CO3溶液,其作用是 。 (5)反应结束后,振荡试管b,静置。观察到的现象是 。 练习9.(石门中学07届高三期末考).某化学小组在实验室用下图提供的仪器制备溴乙烷。 12536H2O4 已知: ①反应原理:NaBr+H2SO4(较浓)NaHSO4+HBr HBr+C2H5OH△△C2H5Br+H2O ②反应物用量:NaBr(S)25g,无水乙醇15mL,浓H2SO4 30mL,水15mL ③溴乙烷和乙醇的部分物理性质如下表 溴乙烷 乙醇 回答下列问题: 密度/g·mL-1 1.461 0.789 沸点/℃ 38 78 溶解性 难溶于水 易溶于水 ⑴若烧瓶内液体的体积不小于烧瓶容积的12且不大于,则反应装置中,烧瓶容积最33合适的是 (填序号)。 A.50mL B.150 mL C.200 mL ⑵连接上述仪器的顺序是:1接( )接( )接( )接( )接( )(填数字)。你认为反应后溴乙烷在 (填“烧瓶”或“烧杯”)中 ⑶根据反应原理水不是反应物,那么在反应物中加水的目的是 ① ② ⑷粗制溴乙烷常呈黄色,是因为溴乙烷中混有 ,除去该杂质的试剂和方法是 。 ⑸请你设计实验证明产品中含有溴元素 将乙醇溶于一定量的水中,倒入烧瓶待用。稀释浓硫酸,待冷却至室温后并加入NaBr搅拌均匀,加入盛有乙醇的烧瓶中。连接分馏装置,冷却装置,接收瓶中倒入冰水混合物。实验过程中若混合物剧烈沸腾需降低温度。在接收瓶中沉于底部的油状物质即为C2H5Br 。 实验十一:糖类和蛋白质的特征反应 1.在试管里加入10%的NaOH溶液2 mL,滴入2%的CuSO4溶液5滴,再加入2mL10%的葡萄糖溶液,加热,观察现象。 现象与解释:可以看到有红色沉淀生成。葡萄糖分子中含醛基,跟醛类一样具有还原性。 2. 将碘酒滴到一片土豆或面包上,观察并记录现象。 3. 取一小块鸡皮,置于蒸发皿中,滴加3~5滴浓硝酸,在酒精灯上微热,观察并记录实验现象: 4. 在三支试管中各加入3mL鸡蛋清溶液,加热第一支试管,向第二支试管中加入醋酸铅溶液,向第三支试管中加入甲醛溶液,观察现象。在向三支试管中分别加入蒸馏水。 实验内容 葡萄糖 淀粉 蛋白质 鸡蛋清 现象 结论 结论:以上是糖类和蛋白质的特征反应,常用于检验和鉴别该物质,需掌握实验方法和实验现象。 实验十二:糖类、油脂、蛋白质的水解反应 在两支洁净的试管里各加入20%的蔗糖溶液1mL,并在其中一支试管里加入3滴稀硫酸(1:5)。把两支试管都放在水浴中加热5min。然后向已加入稀硫酸的试管中加入NaOH溶液,至溶液呈碱性。最后向两支试管里各加入少量新制备的Cu(OH)2,加热3~5min,观察现象。 现象 解释 实验十三:金属的冶炼――铝热反应 步骤:1.用两张圆形滤纸分别叠成漏斗状,套在一起,使四周都有四层。把内层滤纸取出,再底部剪一个孔,用水润湿,再跟另一纸漏斗套在一起,架在铁圈上,下面放置盛沙的蒸发皿。 2.把5g炒干的氧化铁粉末和2g铝粉混合均匀,放在纸漏斗上,上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条,用小木条点燃镁条。观察发生的现象。 现象与解释: ★铝热反应的操作和运用往往容易被忽视,但近几年高考题中出现的频率较高,大部分是穿插在推断题中。要掌握铝热反应的操作,知道是固+固冶炼金属的方法,铝和CuO、Cr2O3、MnO2、WO3都能发生置换反应。 练习10.(04黑吉滇川渝湘鄂第26题)粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验: ①取适量A进行铝热反应,产物中有单质B生成; ②另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol·L1盐酸中,得溶液C; ③将①中得到的单质B和溶液C反应,放出 l.12 L(标况)气体,同时生成溶液D,还残留有固体物质B; ④用KSCN溶液检验时,溶液D不变色。 请填空: (1)①中引发铝热反应的实验操作是 ,产物中的单质B是 。 (2)②中所发生的各反应的化学方程式是 。 (3)③中所发生的各反应的离子方程式是 。 (4)若溶液D的体积仍视为0.15L,则该溶液中(cMg2)为 ,(cFe2)为 。 实验十四:海水资源的开发利用: 1. 海水中提取溴: 步骤:①海水浓缩酸化→②用氯气置换出溴单质→③通空气吹出溴蒸气→④用SO2(水)吸收→HBr 请写出有关步骤的离子方程式: ② ④ 2.海带中提取碘: 实验步骤:(1)取食用干海带,用刷子刷去表面粘附物,不用水洗,称取15g,放入铁或瓷++坩埚中,把坩埚置于泥三角上,用煤气灯高温灼烧,将海带烧成炭黑色后,自然冷却, (2)将坩埚内灼烧残余物放至小烧杯中,加入5mL蒸馏水,不断搅拌,10分钟后过滤。 (3)在滤液中加入1mL饱和的新制氯水,振荡溶液,5分钟后,再滴入1%淀粉液1—2滴,溶液立刻由无色变成蓝色,由此证明溶液中含碘。 实验讨论 (1)实验前为什么要用刷子而不能用水洗食用干海带? (2)I2易升华,为什么还可以对干海带用煤气灯灼烧? (3)为什么要新制氯水与(2)的滤液反应? 练习11.海洋植物如海带、海藻中含有大量的碘元素,碘元素以碘离子的形式存在。实验室里从海藻中提取碘的流程如下图: (1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称:① ,③ ;过程②中有关反应的离子方程式为 。 (2)提取碘的过程中,可供选择的有机试剂是 A 甲苯、酒精 B 四氯化碳、苯 C 汽油、乙酸 D 汽油、甘油 (3)为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液,实验室有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品,尚缺少的玻璃仪器有 、 。 (4)从含碘的有机溶液中提取碘和回收有 机溶剂,还须经过蒸馏,指出右面实 验装置图中的错误之处: ① ; ② ; ③ 。 (5)进行上述蒸馏操作时,使用水浴加热的原因是 ,最后晶态碘在 里聚集。 实验十五:有机高分子化合物的主要性质:(山东版) 1. 从废旧轮胎上刮下约0.5g粉末放入试管中,加入5mL汽油,观察粉末能否溶解。 2. 取一小块聚乙烯塑料碎片,用酒精灯缓缓加热直至熔化,然后点燃,观察变化的全过程。 实验 实验现象 实验结论 1 2 编者:唐颖聪 《化学必修实验一:钾与水的反应: 实验内容 钾与水反应 实验现象 钾与水剧烈反应,浮在水面上,熔化成小球,不停地滚动,有气体产生,甚至发生轻微的爆炸。 钠浮在水面上,熔化成小球,不停地滚动,发出“吱吱”响声,有气体产生向反应后的溶液里加入2滴酚酞试液,立即显红色。 实验结论 钾能与水反应,反应产生气体、放热 2》实验汇编 钠与水反应 练习1.BD 实验二:金属与水、酸的反应 1.现象 化学方程式 2. 现象 化学方程式 Mg 产生气泡速率较快 Mg+2HCl=Mg(OH)Cl2+H2↑ Al 铝片表面有气泡产生 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 镁与冷水不反应,加热后,镁条表面有气泡产生,一段时间后溶液变红。 Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑ 结论:金属与水或同浓度的酸反应的难易程度、剧烈程度可以用于比较金属的活泼性。 实验三:钠与氯气反应: 现象 化学方程式 钠在氯气中剧烈燃烧,产生大量白烟 2Na+Cl2=2NaCl 实验四:化学反应与能量 1.现象与解释:手有温暖的感觉,温度计测量的温度升高。说明该反应是放热反应。 2.现象与解释:玻璃片上的水结成冰。说明该反应是吸热反应。 实验五:催化剂对化学反应速率的影响。(注意对比实验的设计方法) 加入MnO2 加入FeCl3 不用其它试剂 现象 有大量气泡冒出 有大量气泡冒出 没有明显现象 结论 MnO2对H2O2的分解有催化作用 FeCl3对H2O2的分解有催化作用 结论:许多过渡金属的氧化物或盐类对H2O2的分解有催化作用。 练习2.(1)催化剂(或催化),2H2O2(2)2HIO+H2O2=I2+2H2O+O2 2H2O22H2O+O2↑ 2H2O+O2↑ (3)不正确,O元素和I元素的化合价均上升,没有化合价降低的元素(或违背电荷守衡原理) H2O2+2I+2H=2H2O+I2 2H2O2 实验六:甲烷与氯气的反应(注意反应条件的控制) 包黑纸 没包黑纸 没有明显变化 ①量筒内气体颜色变浅。 ②量筒内壁出现黄色油状液滴。 -+2H2O+O2↑ 现象 结论:KMnO4和浓盐酸反应制取氯气,甲烷和氯气在光照的条件下发生反应。 练习3、①黄绿色逐渐消失;②试管壁上有黄色油珠;③水位在试管内上升;④水槽内有少量晶体析出。 实验七:石蜡油的分解实验: 碎瓷片和氧化铝的作用是:氧化铝起催化剂的作用,碎瓷片除了催化作用还起到间接加热的作用。 练习4.(1)②③① (2)打开开关K,利用丁烷气体排出空气;用小试管在G装置后收集一试管气体,移近火焰上方,若听到轻微的爆鸣声,表明空气已排尽 (3)便于观察丁烷气体的速率,从而控制丁烷气体的流量 (4)1︰1 ---+(5)①分液 蒸馏 SO32+Br2+H2O=SO42+2Br+2H ②CH3CH(OH)COOH 实验八:乙烯的性质 实验 1 2 3 实验现象 火焰明亮,伴有黑烟 溶液紫色褪去 实验结论 乙烯能在空气中燃烧,乙烯含碳量较高 乙烯能被酸性KMnO4溶液氧化 溴水黄色褪去,滴加AgNO3溶液无明显现象 乙烯与溴水发生的是加成反应 实验八:苯的性质(掌握探究有机物结构的简单实验方法) 实验 1 2 现象 溶液分层,上层有机层为橙色,下层水层变为无色 溶液分层,上层有机层为无色,下层水层仍然为紫色 结论 溴易溶于苯,溴水与苯不反应 苯不能被酸性KMnO4溶液氧化 结论:苯分子虽然不饱和程度较大,但分子中并没有C=C,不能与溴发生加成反应,也不能被酸性KMnO4溶液氧化。 练习5.(1)酸性KMnO4溶液或溴水 (2)①酸性KMnO4溶液或溴水 ②完全相同 平面 (3)不同 不同于 (4) 实验九:乙醇的性质: 1.乙醇与金属钠的反应 水 金属钠的变化 气体燃烧的现象 检验产物 乙醇 练习6.(1)2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑ (2)⑤、①、④ (3)G→A→B→F; (4)选无水硫酸铜,变成蓝色现象; (5) 2.乙醇的催化氧化 现象 铜丝又变回红色,重复几次后试管口有刺激性气味 结论 乙醇在能被热的CuO氧化为醛(乙醇在用Cu做催化剂并加热时能被空气氧化) 0.092V×100% 22.4m增大与乙醇的接触面积,减少铜丝的热量散失。 练习7(1)空气或氧气 (2)甲醇 铜粉(铜网) 水 (3)A B (4)③②①⑨⑥⑤⑧或③①②⑨⑥⑤⑧ 实验十:乙酸的酯化反应: 现象 在液面上看到有透明的油状液体产生,并可闻到香味。 结论 这种有香味的透明油状液体是乙酸乙酯。 注意事项: (1)酯化反应是可逆的,浓H2SO4的作用是 和 (2)导管不能插入Na2CO3溶液中,目的是防止液体受热不匀发生倒吸; (3)饱和Na2CO3溶液的作用是: (4)酯的分离:酯在试管中的 层,用分液漏斗分液取 层。 练习8.(1)先加入乙醇,然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸,再加冰醋酸 (2)在试管a中加入几粒沸石(或碎瓷片) (3)①加快反应速率 ②及时将产物乙酸乙酯蒸出,以利于平衡向生成乙酸乙酯的方向移动 (4)吸收随乙酸乙酯蒸出的少量酸性物质和乙醇 (5)b中的液体分层,上层是透明的油状液体 练习9.(12分)⑴B(2分) ⑵1 6 5 4 3 2 (2分);烧杯(1分) ⑶①稀释浓硫酸,降低其氧化性,减少副产品溴的生成;(1分) ②溶解HBr,防止HBr大量逸出,影响产品的生成。(1分) ⑷Br2(1分);加 NaOH溶液,分液取下层(2分) ⑸取分液后的产品少量,加NaOH溶液加热,在加热后的溶液中加HNO3使其呈酸性,再向其中滴加AgNO3,有浅黄色沉淀生成,证明产品中含溴元素(2分) 实验十一:糖类和蛋白质的特征反应 实验内容 葡萄糖 淀粉 蛋白质 鸡蛋清 现象 加热后生成红色沉淀 滴有碘水的地方变为蓝色 鸡皮变黄 产生白色沉淀,加入蒸馏水不溶解 结论 葡萄糖是还原性糖 土豆、面包中含有淀粉,遇碘会变蓝 浓硝酸遇蛋白质显黄色 重金属盐、有机物能使蛋白质变性 结论:以上是糖类和蛋白质的特征反应,常用于检验和鉴别该物质,需掌握实验方法和实验现象。 实验十二:糖类、油脂、蛋白质的水解反应 现象 加了稀硫酸的试管中产生红色沉淀; 没有加稀硫酸的试管中沉淀变成黑色。 解释 蔗糖在硫酸存在的情况下能水解生成葡萄糖 蔗糖不是还原性糖。Cu(OH)2受热分解为CuO 实验十三:金属的冶炼――铝热反应 现象与解释:镁条剧烈燃烧,放出一定的热量,使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈反应。反应放出大量的热,并放出耀眼的光芒。纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中。该反应生成了Al2O3和Fe,被称为铝热反应。 练习10.(1)加少量KClO3,插上Mg条并将其点燃 Fe (2)Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O MgO+2HCl=MgCl2+H2O ++++(3)Fe+2H=Fe2+H2↑ Fe+2Fe3=3Fe2 (4)c(Mg2)=0.67mol·L1,c(Fe2)=2.3mol·L1 实验十四:海水资源的开发利用: 2. 海水中提取溴: ②Cl2+2Br—→2Cl—+Br2。 ④SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr 2.海带中提取碘:答案:(1)因为在海带中碘主要以NaI形式存在,NaI易溶于水,如用水洗则由于NaI部分溶解而损失碘。 (2)碘在海带中以NaI形式存在,NaI熔点很高,并且无水时O2不会氧化NaI,O2只能氧化溶液中的I- . (3)因为新制氯水中Cl2浓度较大,易发生2I-+Cl2→I2+2Cl- 的反应,而久制氯水中Cl2少,实验效果不明显,且久制氯水中有HClO等高价氯氧化物会把I2继续氧化成高价碘化物,而不能使淀粉变蓝。 练习11.(1)①过滤 ③萃取 Cl2+2I—→2Cl—+I2。 (2)B (3)分液漏斗、普通漏斗。 (4)①缺石棉网 ②温度计插到了液体中 ③冷凝管进出水的方向颠倒。 (5)使蒸馏烧瓶均匀受热,控制加热温度不使过高 蒸馏烧瓶。 实验十五:有机高分子化合物的主要性质:(山东版) 3. 从废旧轮胎上刮下约0.5g粉末放入试管中,加入5mL汽油,观察粉末能否溶解。 4. 取一小块聚乙烯塑料碎片,用酒精灯缓缓加热直至熔化,然后点燃,观察变化的全过程。 实验 实验现象 实验结论 ++1 2 轮胎橡胶塑料不溶解,但能溶胀 聚乙烯塑料熔化,燃烧产生较多黑烟 体型高分子不溶于有机溶剂 线性高分子受热能熔化,在空气中能燃烧 本文来源:https://www.wddqw.com/doc/f328afe4d938376baf1ffc4ffe4733687e21fc20.html