第一章 物质及其变化【知识手册】高中化学全册必背章节知识清单（人教版2019必修第一册）

第一章 物质及其变化 第一节 物质的分类及转化 一、物质的分类 1、元素：元素是具有相同 核电荷数 （即质子数）的一类原子的总称。 2、分子：能够独立存在并保持物质化学性质的最小微粒，由原子构成，呈电中性，具有一定的物理化学性 3、同素异形体：同种元素形成的不同 单质 叫同素异形体。 形成方式：①原子个数不同 ，如O2和O3；② 原子排列方式不同 ，如金刚石和石墨。 4、纯净物：由同种 单质或化合物 组成的物质。 5、混合物：由几种不同的单质或化合物组成的物质。 6、单质：由同种元素组成的纯净物 称为单质，包括金属单质和非金属单质。 7、化合物：由两种或两种以上元素 组成的纯净物称为化合物，包括酸、碱、盐、氧化物等。 注意：常见的混合物举例： ①气体混合物 ②液体混合物 ③固体混合物 常见物质的俗名： 8、分类的方法 （1）树状分类法：根据对象的共同点和差异，将对象分为不同的种类，而且形成具有一定从属关系的不同等级系统的一种分类方法。应用树状分类法可以对同类事物进行再分类。 （2）交叉分类法：根据不同的分类标准对同一物质进行分类的一种方法。在对物质进行分类时，采用交叉分类法能从不同角度对物质进行较全面的分析。 9、分散系：一种（或多种）物质分散到另一种（或多种）物质中所得到的体系，叫做分散系。 被分散的物质称为 分散质 ，起容纳分散质作用的物质称为 分散剂 。 10、分散系的分类 分析指出下列分散系各自的分散质、分散剂，比较分散质、分散剂的存在状态 溶液、胶体、浊液的比较 11、胶体的提纯：由于胶体粒子较大不能透过 半透膜 ，而离子、小分子较小可以透过 半透膜 ，利用此性质可以将胶体提纯。 12、胶体的制备 （1）物理方法：研磨法。如制豆浆。 （2）化学方法：利用水解反应、复分解反应等。 二、物质的转化 1、酸、碱、盐的化学通性 （1）酸的化学通性 酸eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(＋酸碱指示剂，如使紫色石蕊溶液变红色,＋活泼金属―→盐＋氢气,＋碱性氧化物―→盐＋水,＋碱―→盐＋水,＋盐―→新酸＋新盐)) （2）碱的化学通性 碱eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(＋酸碱指示剂，如使无色酚酞溶液变红色；,　使紫色石蕊溶液变蓝色,＋酸性氧化物―→盐＋水,＋酸―→盐＋水,＋盐―→新碱＋新盐)) （3）盐的化学通性 盐eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(＋酸―→新盐＋新酸,＋碱―→新盐＋新碱,＋盐―→新盐＋新盐)) 2、氧化物的化学通性 （1）酸性氧化物的化学通性 酸性氧化物eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(＋水―→酸部分,＋碱―→盐＋水,＋碱性氧化物―→盐)) （2）碱性氧化物的化学通性 碱性氧化物eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(＋水―→碱部分,＋酸―→盐＋水,＋酸性氧化物―→盐)) 3、单质、氧化物、酸、碱、盐之间的转化关系 4、金属(或非金属)单质→盐的转化关系 （1）金属单质(Ca)→盐的转化关系 Caeq \o(――→,\s\up7(①))CaOeq \o(――→,\s\up7(②))Ca(OH)2eq \o(――→,\s\up7(③))CaCO3eq \o(――→,\s\up7(④))CaCl2 ① 2Ca＋O2eq \o(=====,\s\up7(△)) ② CaO＋H2O=== ③ Ca(OH)2＋CO2=== ④ CaCO3＋2HCl=== （2）非金属单质(C)→盐的转化关系 Ceq \o(――→,\s\up7(①))CO2eq \o(――→,\s\up7(②))H2CO3eq \o(――→,\s\up7(③))Na2CO3 ① C＋O2eq \o(=====,\s\up7(点燃))CO2； ② CO2＋H2O===H2CO3； ③ HNaOH=== 。 5、物质转化的应用 （1）化学反应遵循质量守恒定律，故通过物质间的转化可以合成物质，如由单质可以得到盐，且有多条途径： （2）在实际生产中，通过物质的转化制备具体物质时，除了要考虑反应进行的可能性，还需要考虑原料来源、成本高低和设备要求等因素。例如，NaOH可以用Na2O和H2O反应制取，化学方程式： 但Na2O来源少、成本高，故工业上通常用电解饱和食盐水的方法来制取NaOH。 第二节 离子反应 一、电解质的电离 1、【实验1-2】导电原因分析 （1）金属铜导电的原因是 铜内有自由移动的电子。 （2）NaCl固体、KNO3固体不导电的原因是固体中尽管有阴、阳离子，但这些离子不能自由移动 。 （3）NaCl溶液、KNO3溶液、稀盐酸导电的原因是 溶液中有自由移动的离子 。 （4）蔗糖溶液、乙醇溶液不导电的原因是蔗糖、乙醇都是由分子 构成的，在水中不能形成自由移动的带电荷的粒子。 2、电解质、非电解质 （1）电解质：在水溶液里或熔融状态 下能够导电的化合物 ，如酸、碱、盐等。 （2）非电解质：在水溶液里和熔融状态 下都不导电的化合物 ，如乙醇、蔗糖、葡萄糖等。 （3）导电条件及原因：固体电解质不导电，只有在 水溶液里或熔融状态 下才能导电，因为电解质在水溶液里或熔融状态 下解离出了自由移动 的阴、阳离子，阴、阳离子在电场的作用下发生 定向 移动。 （4）电解质与非电解质的比较 （5）判断物质是否为电解质的方法 3、电离方程式的书写方法 （1）强酸、强碱、大部分盐书写时用“===”连接，如HC 、NaCl===Na＋＋Cl－。 （2）酸式盐的电离方程式 ①强酸的酸式盐在水溶液中完全电离 ，如在水溶液中NaHSO4的电离方程式为NaHSO ，熔融状态下NaHSO4的电离方程式为NaHSB 。 ②弱酸的酸式盐在水溶液中电离生成酸式酸根阴离子和阳离子，如NaHCO3===Na＋＋HCOeq \o\al(－,3)。 （3）电离方程式的书写注意事项 ①方程式左边书写化学式，表示电解质还未电离时的状态；右边书写离子符号，表示电解质电离产生的离子。 ②书写时要遵循质量守恒(即方程式两边原子种类、个数相等)和电荷守恒(即电离产生的阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数)。 ③书写电离方程式必须以事实为依据，不能主观臆造。 4、从电离的角度认识酸、碱、盐 5、电解质溶液的导电能力 （1）电解质溶液的导电能力与单位体积内电解质电离的离子数目及相应离子所带电荷多少有关，单位体积内电解质电离的离子数目 越大，相应离子所带电荷 越多，导电能力越强。 (2)判断电解质是否导电，关键要看电解质是否发生电离产生了自由移动 的离子，还要看单位体积内电解质电离的离子数目 的多少，如CaCO3在水中的溶解度很小，故认为其水溶液导电能力很弱。 二、离子反应 1、【实验1-3】　探究BaCl2与Na2SO4溶液反应的实质 （1）实验一： KCl的电离方程式：KCl===B ， Na2SO4的电离方程式：Na2SO4===2B ； 实验前两种溶液中存在的离子：K＋、Cl－、Na＋、SOeq \o\al(2－,4)； 实验后混合溶液中存在的离子：K＋、Cl－、Na＋、SOeq \o\al(2－,4)，因此溶液中的离子没有发生反应。 （2）实验二： BaCl2的电离方程式：B aC ， Na2SO4的电离方程式：Na ； 实验前两种溶液中存在的离子：Ba2＋、Cl－、Na＋、SOeq \o\al(2－,4)； 实验后混合溶液中大量存在的离子：Na＋、Cl－。 上述实验过程可用如图表示： （3）由上述实验得出的结论是BaCl2与Na2SO4溶液之间的反应，实质上是Ba 与SO 之间的反应。 即电解质在溶液中的反应，实质上是离子之间的反应。 2、离子方程式：用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子叫作离子方程式。 3、离子方程式的书写步骤（以Na2SO4溶液与BaCl2溶液的反应为例—） 4、离子方程式书写的拆写原则 （1）拆成离子的物质：易溶、易电离的物质，如强酸、强碱、绝大部分可溶性盐。 （2）书写化学式的物质：a.单质；b.气体；c.氧化物；d.难溶性物质；e.难电离的物质；f.非电解质；g.浓硫酸。 （3）多元弱酸的酸式酸根离子不能拆写，如NaHCO3不能拆写成“Na＋＋H＋＋COeq \o\al(2－,3)”，应写作“Na＋＋HCOeq \o\al(－,3)”。 （4）微溶物（如Ca(OH)2）：a.作反应物时，澄清溶液中写成离子形式，悬浊液中写成化学式；b.作生成物时，写成化学式。 （5）有气体或沉淀生成的离子反应，要检查离子方程式中是否注明“↑”或“↓”。 （6）写出离子方程式并配平 将相互作用的微粒的符号写在等号左边，把微粒之间作用结果的符号写在等号右边，并根据电荷守恒以及原子种类和数量守恒 配平离子方程式。 稀硫酸与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式为2H＋＋2OH－＋Ba2＋＋SO===2HO＋BaSO。 5、酸碱盐溶解性口诀 全溶钾、钠、铵、硝盐； 氯化物中银沉淀； 硫酸钡难、银钙微； 碱中溶钡、钾、钠、铵； 碳酸只溶钾、钠、铵； 碳酸氢盐常溶完。 6、离子能否大量共存的判断方法 判断离子能否大量共存，实际上是看离子之间能否反应，若反应，则不共存；若不反应，则大量共存。 离子不能大量共存的三种情况 第三节 氧化还原反应 一、氧化还原反应 1、氧化还原反应的两组概念 （1）氧化反应与还原反应 （2）氧化产物与还原产物 生成物eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(①氧化产物：反应物中的某元素发生氧化反应所对,　应的生成物,②还原产物：反应物中的某元素发生还原反应所对,　应的生成物)) 2、氧化还原反应概念间的关系 3、氧化还原反应的本质 （1）氧化反应：物质中有元素的原子失去电子(或电子对偏离)的反应。 （2）还原反应：物质中有元素的原子得到电子(或电子对偏向)的反应。 （3）氧化还原反应的本质：有电子转移(电子得失或电子对偏移)的反应。 4．元素化合价的判断 （1）代数和法：先标出熟悉元素的化合价，再根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为0，求解其他元素的化合价。例如，有机物中碳元素化合价(设为x)的确定方法：有机物中氧元素的化合价为－2价，氢元素的化合价为＋1价，利用化合物中各元素正、负化合价代数和为0的原则确定碳元素的化合价，乙酸(C2H4O2)中各元素化合价满足2x＋(＋1)×4＋(－2)×2＝0，则x＝0。 （2）记忆法：常见元素的化合价可以借助化合价口诀来记忆，一价氢、氯、钾、钠、银；二价氧、钙、镁、钡、锌；三价铝、四价硅、五价磷；说变价也不难，二三价铁、三四价碳、二四六价硫都齐全；铜汞二价最常见。 （3）一些特殊物质中元素的化合价：NaH(H：－1价)、NaBH4(H：－1价)、Na2O2(O：－1价)、HClO(Cl：＋1价)、HClO2(Cl：＋3价)、HClO3(Cl：＋5价)、HClO4(Cl：＋7价)、K2FeO4(Fe：＋6价)、H2C2O4(C：＋3价)、CaC2(C：－1价)、Na2S2O3(S：＋2价)、Na2S2O8(S：＋6价)、FeS2(Fe：＋2价，S：－1价)、CuFeS2(Cu：＋2价，Fe：＋2价，S：－2价)、Cu2S(Cu：＋1价，S：－2价)等。 5、电子转移的的表示方法 （）双线桥法：表示反应前后同一元素由反应物转化为生成物时电子转移的情况。 基本步骤 巧记口诀：先标化合价，再看价变化；起止同元素，桥上标变化。 示例：用双线桥法标出CO还原Fe2O3反应中电子转移的方向与数目： （2）单线桥法：表示反应过程中不同元素原子间的电子转移情况。 基本步骤 巧记口诀：先确定变价元素，再计算价态变化；桥上标明电子数，箭头还原到氧化。 示例：用单线桥法标出CO还原Fe2O3反应中电子转移的方向与数目： 6、四种基本反应类型之间的关系 （1）置换反应一定是氧化还原反应。 （2）复分解反应一定不是氧化还原反应。 （3）化合反应和分解反应不一定是氧化还原反应。 （4）有单质参加的化合反应一定是氧化还原反应。 （5）有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。 二、氧化剂和还原剂 1、氧化剂：在反应时，所含元素的化合价降低，即得到 电子(或电子对偏向)的物质。 2、还原剂：在反应时，所含元素的化合价升高，即失去 电子(或电子对偏离)的物质。 实例：在反应中，电子从还原剂转移到氧化剂。例如，反应eq \a\vs4\al(,,中，氧化剂是Cl2，还原剂是Na。) 3、氧化产物：还原剂 发生氧化反应后的生成物，即化合价升高的元素的产物。 4、还原产物：氧化剂 发生还原反应后的生成物，即化合价降低的元素的产物。 5、氧化性：即得到电子 的能力。在氧化还原反应中，氧化剂具有氧化性 。 6、还原性：即失去电子 的能力。在氧化还原反应中，还原剂具有还原性 。 7、氧化性、还原性和元素化合价之间的关系 8、常见的氧化剂和还原剂 9、氧化还原反应的应用 （1）汽车尾气的处理 2NO＋2COeq \o(=====,\s\up7(催化剂))N2＋2CO2；2NO2＋4COeq \o(=====,\s\up7(催化剂))N2＋4CO2；2NOx＋2xCOeq \o(=====,\s\up7(催化剂))N2＋2xCO2。 （2）在生产、生活中所需的各种金属大多是通过氧化还原反应从矿石中冶炼出来的；同样，金属的腐蚀一般也是氧化还原反应。 （3）许多化工产品的制备，如合成氨、合成硝酸、制硫酸、电解法制烧碱 等，主要反应都是氧化还原反应。 （4）农业生产中，植物的光合作用、呼吸作用都是复杂的氧化还原反应。 （5）日常生活中，食物的腐败就是氧化还原反应。因此袋装食品中加入脱氧剂可延长食品的保质期。水煤气爆鸣气天然气焦炉气高炉煤气石油气主要成分CO、H2H2、O2CH4H2、CH4等CO、CO2、N2等丙烷、H2等氨水王水硬水水玻璃福尔马林汽油主要成分NH3·H2O NH3、H2O盐酸、 硝酸含Ca2＋、Mg2＋较多的水Na2SiO3、 H2O甲醛、 H2OC5～C11 的烃碱石灰漂白粉玻璃水泥铝热剂主要成分CaO、 NaOHCa(ClO)2、 CaCl2Na2O·CaO· 6SiO23CaO·SiO2、 2CaO·SiO2、 3CaO·Al2O3Al、金属 氧化物物质俗名物质俗名Na2CO3纯碱、苏打KOH苛性钾NaHCO3小苏打NaOH烧碱、火碱、苛性钠CuSO4·5H2O胆矾Na2SiO3的水溶液水玻璃FeSO4·7H2O绿矾CH4天然气、沼气KAl(SO4)2·12H2O明矾CH3CH2OH酒精CaCO3石灰石C6H12O6葡萄糖或果糖CaO生石灰C12H22O11蔗糖或麦芽糖Ca(OH)2熟石灰、消石灰(C6H10O5)n淀粉或纤维素NaCl食盐CO(NH2)2尿素CaSO4·2H2O生石膏2CaSO4·H2O熟石膏分散系分散质分散剂烟微小尘埃(固)空气(气)雾微小液滴(液)空气(气)碘酒碘(固)酒精(液)食盐水食盐(固)水(液)有色玻璃金属氧化物(固)玻璃(固)分散系溶液胶体浊液悬浊液乳浊液分散质粒子直径小于1 nm1~100 nm大于100 nm大于100 nm稳定性稳定介稳体系不稳定不稳定分散质粒子能否透过半透膜或滤纸均能透过能透过滤纸，不能透过 半透膜均不能透过均不能透过实例食盐水淀粉胶体泥浆水植物油和水的混合物胶体操作方法制备原理氢氧化铁胶体①将烧杯中的蒸馏水加热至 沸腾 ②向沸水中逐滴加入5~6滴　饱和FeCl3溶液 ③继续煮沸至液体呈 红褐 色,停止加热FeCl3＋3H2OFe(OH)（胶体）＋3HCl碘化银胶体向稀KI溶液中滴加稀硝酸银溶液，边滴加边振荡KI+AgNO3AgI（胶体）+KNO3—电解质非电解质相同点均为化合物不同点在水溶液里或熔融状态下能导电在水溶液里和熔融状态下都不导电本质区别在水溶液里或熔融状态下自身能发生电离在水溶液里和熔融状态下自身不发生电离所含物质类型酸：H2SO4、H2CO3等； 碱：NaOH、NH3·H2O等； 盐：NaCl、CaCO3等； 活泼金属氧化物：Na2O、CaO等；水非金属氧化物：SO2、SO3、CO2等； 非酸性气态氢化物：NH3； 部分有机物：蔗糖、乙醇、CH4、CCl4等实验实验一实验二实验操作实验现象无明显现象有白色沉淀生成难溶性或微溶性物质的离子不能大量共存生成难溶性的盐如Ca2＋与COeq \o\al(2－,3)，Ba2＋与COeq \o\al(2－,3)、SOeq \o\al(2－,4)，Ag＋与Cl－等生成难溶性的碱如OH－与Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋、Al3＋等生成气体的离子不能大量共存如H＋与COeq \o\al(2－,3)、HCOeq \o\al(－,3)等生成水或其他难电离物质的离子不能大量共存如H＋与OH－、CH3COO－等反应类型化合价变化电子转移氧化反应物质所含元素化合价升高的反应物质所含元素原子失去电子(或电子对偏离)的反应还原反应物质所含元素化合价降低 的反应物质所含元素原子得到电子(或电子对偏向)的反应物质种类常见物质氧化剂部分非金属单质O2、Cl2等含有高价态元素的化合物浓硫酸、HNO3、KMnO4、MnO2、KClO3、K2Cr2O7等某些金属活动性较弱的元素对应的高价态离子Fe3＋、Ag＋、Pb4＋、Cu2＋等过氧化物Na2O2、H2O2等还原剂活泼的金属单质Al、Zn等某些非金属单质C、H2等非金属阴离子和氢化物Cl－、Br－、I－、S2－、HI、NH3、H2S等含有较低价态元素的化合物CO、SO2、H2SO3、Na2SO3、FeSO4等