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文档简介

1、化学基本概念和基本理论元素与化合物有机化学基础化学计算化学实验化学基本概念和基本理论物质的分类组成原子的粒子间的关系核电荷数(Z) =核内质子数=核外电子数质量数(A) =质子数(Z)中子数(N)元素周期律与周期表化学反应中的能量变化化 学 反 应 中 的Y 能 量 变 化化 学 反 应 中 的 能 量 变 化反 应< 热热 化 学 方 程 式,定义:在稀溶液中,酸跟碱发生反应生成1 mol HzO 时的反应热强酸和强碱反应的中和热为H4-(aq)+OH-(aq) HzO(l);dH=-57. 3 kJ - mol-1弱酸弱碱电离要消耗能量,中和热3 kJ 即放出的热量在数值上要小于57

2、.3 kJ - moP(定义:表明所放出或吸收的热量的化学方程式书 写 方' 法<1)要注明反应的温度和压强,若反应是在298 K和 1. 013X10$ Pa条件下进行,可不予注明(2)要注明反应物和生成物的聚集状态或晶型。常 用5、l、g分别表示固体、液体、气体(3)4H与方程式计量数有关,注意方程式与对应 不要弄错,计量数以“mol”为单位,可以是小数或分数 (4)在所写化学反应方程式后写下AH的“+”或 、“一”、数值和单位,方程式与应用分号隔开,定义:在化学反应过程中放出或吸收的热量符号:单位:一般采用kJ,mor1反可用量热计直接测量应1研究对象:一定压强下在敞开容器

3、中发生的反应所放出或吸热 收的热量表示方法:放热反应AHVO;吸热反应H>0燃烧热:在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧 化物时所放出的热量盖斯定律:一定条件下,某化学反应无论是一步完成还是分几步完成,反应的总热效应相同溶液的酸碱性(概念:把化学能转变成电能的装置叫做原电池导线连接,较活波金属(它通常能和电解质溶液反应)、 形成条件J不活泼金属(或导体)电解质溶液钠及其化合物原电池(化学能一电能)埠理较活泼金属发生氧化反应,电子由较活泼金属(负极)通过导线流入不活泼金属(正 极).溶液里狙化性强的阳离子在不活泼金属上获得电子被还原正、负极电极反应负极:较活泼金属,或电子

4、流出的极.发生氧化反应正极不活泼金属(导体八或电子流入的极,发生还原反应I负被:被叙化为阳离子溶解进入溶液,受到损失止极t本身或溶液中狙化性强的高手得到电子发生还原反应应用电化学腐烛 金属防护,外加直流电源或原电池形成闭合回路电极/I电化学阳极;和电源正极相连的电极.发生辄化反应阴极I和电源负极相连的电极,发生还原反应电极材料情性电极田t,Au、石墨等活性电极:除Pt,Au、石墨外的金属材料.如Zn、Fe、Cu、Ax等电源负极前电解池阴极电解池电能一化学能"电源正极二二电制池阳极由上珏小七f电解液电阳离子向阴极处移动 离子移动方向电解液里阴离子向阳极处移动(概念】应用电解原理在某些金

5、属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程 .阳极:镀层金属作阳极装置J阴极:待镀金.属作阴极I电镀液:含有镀层金属阳离子的溶液电罐饱和食盐水电冶煤铝粗铜提纯电解制取活潢金属:例如2N&CK燧)=ZNa + Ch t元素与化合物氯及其化合物硫的重要化合物周期表中位置(周期、族)原子结构 主要性质 代表元素破单质 辄族._ _ ,原子结构示意图:硫2 8 6 表不方法JO J,电子式:硒,Se 1相同点集外层电字数相同比秋 不同点:电子层数不同 相(最高价态为+ 6,负价为一2似,均能形成气态氢化物H2R 性最高饼氧化物对应水化物为酸HeRO;(气态氯化物的稳定性由强到弱 递变性相应水化物的酸

6、性由弱到强元素的非金属性由强到弱班族元索的非金属性比同周期卤素弱(按原子序数递增的顺序)'主要是 存在J化合态硫化物f硫铁矿(FeS>、黄铜 矿(CuFeS?)硫酸盐f石膏,芒硝I少量游离态天然硫(火山口附近) 物理性质:淡黄色晶体,不溶于水,微溶于酒精, 易落于C7 ,很腌密度约为2 g 7m-301)硫是一种弱氧化剂,可被大多数金属、 氧气等还原为硫化物(硫元素为一2价);ZNa+S'-N 82s(加然时爆炸) Fb+S ' a FeS(黑色)2Cu + 5"=CuwS(黑色)Hg+S-HgS(常温下反应;除汞)华2Aa+S-A&S(黑色,银

7、器变黑)春 ®H2 + S-H2S(2)硫是一种弱还原剂,可被氧气、浓硫酸氧 化为二氧化破,还可被浓硝酸氧化为硫酸工 s+Oa Mso 乂燃烧现象)S+2H比SON浓/3S0z f +2H)S+6HNON浓)-HSOs+SNl” f +2H式)用途:制硫酸,橡胶、黑火药、医药、农药、火柴氮和磷氨硝酸镁和铝铁及其化合物铜及其化合物氨水TCuWH有机化学基础代表物质,饱和妙烷烧甲烷(只含有cC的烧)脂肪姓f链烧)代表物质f烯烧乙端(含有C-C的燃)不饱和姓代表物质I焕始乙快含有c-C的烧)I芳香煌笨和笨的同系物(含有革环的炫).通式* C. Hjit + 2(n1)烷煌J站构特相邻碟间连

8、单键其余价键氢饱和;同碳烧中氧最多,其他不可能超过。碳链也可连支链, 点|支链长短要受限,直链本为锯齿状.绝非直线成一串物理性质,不溶于水随相对分子质量增大,熔沸点升高.常温F呈气态的烷煌共6种;甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、新戊烷性质(2)化学性质(以甲烷为例人稳定性:常温下与漠水、高铸酸用酸性溶液不反应可燃性:特占S2网+ 1 点燃凤+ 一(%cOs + y+l)%。与Xe等发生取代反应(分子中有几个氢原子,.则最多可与几个小分子发生反应)高温裂解:如簟油裂化过程中的反应GaH*AaHiR+GH?。选主链长”而”多F),称某烷编号位广近”而“小”),定支链命名规则J取代基,写在前,标位

9、置*短线连不同基,简到繁,相同基,合并算书写顺序工取代基的位次一数目名称母体名称,注意:1、2、3和二、三跟甲、乙,丙所表示的含义不同概念:化合物具有相同的分子式但结构不同的现象同分异 构现象一碳髓异构:如正丁烷与异丁烷;异戊烷与新戊烷等分类1位置异构:如1 -丙醇与2 -丙醉,-丁烯与2-丁烯等异类异构;如】一丁快与1,3 一丁二烯乙酸与甲酸甲酯等,烷煌同分异构体的书写规则;主链由长到短,支琏由整到散,位置由中到边,排列由对到邻再到问不饱和链炫结构:分子式为,结构简式为CH? CH?物理性质;无色、稍有气味的气体,难溶于水,密度比空气小 班化反应;燃烧 使KMnO4酸性溶液褪色加成反应 tC

10、% -CHj + Br; *CH?BrCH:Br乙烯J化学性质/CH? CH2 + H2O 町"CH2 0H 加聚反应;成】用一CH工催化而CH?*用途:化工原料,植物生长调节剂浓 HzSO1,烯阳I实验室制法iCHKH20H - >CH; - CH? f十七O(消去反应)不胞和q桂烧通式工C,H'5?2)结构特点:分子中含有一个“C-C”,其余为单键难溶于水'随分子中碳原子增多熔沸点升高质(能发生氧化反应、加成反应、加聚反应等结构:分子式为GH?,结构荷式为HCmCH物理性质纯净的乙焕是无色、无臭气体,比空气轻,微溶于水.易溶于有机溶剂/加成反应CH = CH

11、 + 2Bra *CHBmCH8n(漠水褪色)CH壬CH+2H,乙烘乂化学性质CH0cH 4HC1氧化反应Ni一 CH3 cH§ 催化剂CH? CHCM氯乙烯)2C?H2 + 5O2 坐4coz + 2 出 0CH三CH也能使KMn()4酸性溶液褪色用途:重要的有机原料,常用于制取氯乙烯,也用于氧快焰 、实验室制法:CaQ + 2HM)4-CatOH)2,通式;JHz.t "22)结构特点:官能团“ CwC1主要性质;物理性质:一般随着分子里碳原子数目的增加而递变化学性质:能发生加成反应、氧化反应和聚合反应等,但比烯垃困难些芳香胫於思:若冷讣(冬的同系物)分子组成和结佝:分

12、子式为GHg.坡验式为CH.结构箭式为 J 分子的空间构罂,平面正六边形皿”无色液体,力'特殊的气味.燃点5. 5 P 诜由80i 1 V,易丹鬟. 物理性质/、不溶于水密度比水小,站落于酒精等有机溶剂架的同系物常期下不易9澳水等发生加成反应(比较悔定)信温F不易叼离钻型仰醵性溶液等一般的H化朝反应化学性质一定条件下可以和溪.硝酸等发生取代反应|一定条科下可以和氢气、辄气的发生加成反应AMI 燃烧:2GHe + 13J -12C()2+6H;()【主鳖川途:基本化工原料.用于生产茶胺、茶的、尼龙等 ,定义:摹分子中的氢赊子被一个或若干个烷基取代的产物通式1C.H* *制式6)(笨的同系

13、物中.由于侧钺内萃环的影响,使奉耳活化与HNO,反应时. 学J能发生邻对位艰建而革主要发生一元取代售1基的同系初中.由于笨评时倒施的影响,使茶的同系物能被育铭融利酸 性溶液粗化,从而使密钻酸件溶液褪色煌的衍生物<卤代烧 R-X(X: F> CL Bn 【)如:CHsCk CHC* CQ等一元醇R-OH(饱和一元醇CnHO)醒4二元醇(乙二醇X饱和二元醴CnHOa n2)怪的衍生物,廖元醇(丙三醒X饱和三元醇CnHOj n廿3)除'一年际最简单的粉)醛:RCHO(饱和一元醛QHm0)竣酸:R-COOH(饱和一元竣酸 CnHiCOOH nO)酹R-COOR'(饱和一元速

14、酸与饱和一元醇形成的酯JH4工)煌的衍生物结构、通式、化学性质鉴别代表物质转化关系化学计算物质的量及气体摩尔体积的计算N(1)n=NAn= m n= VM Vmn= V (标准状况) n=c· V n= 22.4L mol 1M(2)M=m=M· nnV=V Vm= nnBcB=c1V1=c2V2 (浓溶液稀释) pH 及有关氢离子浓度、氢氧根离子浓度的计算化学实验化学实验基本操作常见气体及其他物质的实验室制备气体发生装置+固体·加热+ 液体·不加热(或液 )体 +液体·加热常见气体的制备制取气体反应原理(反应条件、化学方程式)装置类型收集方法

15、注意事项检查装置气密性。O22KClO 32KCl+3O 2或2KMnO 4K2MnO4+MnO2+O2固体+ 固体排水法装固体的试管口要略向 下倾斜。 先均匀加热,后固定在 放药品处加热。· 加热向下 排气法用排水法收集,停止加NH32NH 4Cl+Ca(OH) 2CaCl2+2NH 3 +2H2O热前,应先把导气管撤离 水面,才能熄灭酒精灯Cl2MnO 2+4HCl( 浓 )MnCl 2+Cl 2固液 体 体向上同上、 条内容。液体与液体加热,反应+2H2O排气法器内应添加碎瓷片以防暴+液液体 体沸。NO3Cu+8HNO 3(稀 )3Cu(NO 3)2+2NO +4H2O排水法氯

16、气有毒,尾气要用碱 液吸收。 制取乙烯温度应控制在加170左右C2H4CH 3CH 2OHCH 2=CH 2热+H2O检查装置气密性。H2Zn+H 2SO4(稀 )=ZnSO4+H2使用长颈漏斗时,要把 漏斗颈插入液面以下。向下排 气法或C2H2CaC2+2H2OCa(OH)2+CH CH固体使用启普发生器时,反应物固体应是块状,且不溶于水(H2、 CO2、 H2S可+ 液体排水法CO2CaCO3+2HCl=CaCl 2+CO 2 +H2O· 不用 )。制取乙炔要用分液漏Cu+4HNO 3(浓 )=Cu(NO 3 )2+加向上斗,以控制反应速率。NO22NO 2 +2H2O热 H 2

17、S 剧毒,应在通风橱排气法中制备,或用碱液吸收尾H2SFeS+H2SO4(稀 )=FeSO4+H2S气。不可用浓H2SO4气体的干燥干燥是用适宜的干燥剂和装置除去气体中混有的少量水分。常用装置有干燥管(内装固体干燥剂)、洗气瓶(内装液体干燥剂)。所选用的干燥剂不能与所要保留的气体发生反应。常用干燥剂及可被干燥的气体如下:(1)浓硫酸(酸性干燥剂):N2、O2、H2、Cl2、CO、CO2、SO2、HCl、NO、NO2、CH4、C2H4、 C2H 2等 (不可干燥还原性或碱性气体)。(2)P2O5(酸性干燥剂): 可干燥H2S、 HBr、 HI 及浓硫酸能干燥的气体(不可干燥NH3等 )。(3)无

18、水CaCl2(中性干燥剂): 可干燥除NH3以外的其他气体(NH3能与CaCl2反应生成络合物CaCl2· 8NH3)。(4)碱石灰(碱性干燥剂):可干燥NH3及中性气体(N2、O2、H2、CO、NO、CH4、C2H4、C2H 2 等 )。不能干燥酸性气体。(5)硅胶(酸性干燥剂):可干燥Cl2、O2、H2、CO2、CH4、C2H4、C2H2(硅胶能吸附水,也易吸附其他极性分子,只能干燥非极性分子气体)。(6)其他:如生石灰、NaOH 也可用于干燥NH 3及中性气体(不可干燥有酸性或能与之作用的气体)。物质的分离提纯物理分离提纯法方法适用范围主要仪器举例注意事项过滤固体与液体分离漏斗

19、、烧杯、玻璃棒、铁架台(带铁圈 )、滤纸粗盐提纯时,把粗盐 溶于水,经过过滤, 把不溶于水的固体杂 质除去要“一贴二低三靠”必要时要洗涤沉淀物(在过滤器中进行)定量实验的过滤要“无损”结晶 重结晶混合物中各组分 在溶剂中的溶解 度随温度变化不 同烧杯及过滤仪器硝酸钾溶解度随温度 变化大,氯化钠溶解 度随温度变化小,可 用该法从氯化钠和硝 酸钾的混合物中提纯 硝酸钾一般先配较高温度的饱和溶液,然后降温结晶结晶后过滤,分离出晶体升华混合物中某一成 分在一定温度下 可直接变为气体, 再冷却成固体酒精灯、大烧杯、圆底烧瓶、铁架台(带铁圈)、 石棉网粗碘中碘与钾、钠、钙、 镁的碘化物混杂,利用碘易升华的

20、特性,可将碘与杂质分离( 升华物质的集取方法不作要求)蒸发分离溶于溶剂中 的溶质蒸发皿、三角架、 酒精灯、玻璃棒从食盐水溶液中提取 食盐晶体溶质须不易分解、不易水解、不易被氧气氧化蒸发过程应不断搅拌近干时停止加热,余热蒸干蒸馏 分馏利用沸点不同以 分离互溶液体混 合物蒸馏烧瓶、冷凝管、酒精灯、锥形瓶、牛角管、温度计、铁架台(带铁圈、铁夹)、石棉网等制取蒸馏水,除去水中杂质。除酒精中水( 加生石灰),乙醇和乙酸(先加NaOH 蒸馏,后加浓H 2SO4 蒸馏 );石油分馏温度计水银球在蒸馏烧瓶支管口处加沸石(碎瓷片)注意冷凝管水流方向应下进上出不可蒸干分液两种互不相溶的 液体的分离分液漏斗(有圆筒

21、形、 圆球形、圆锥形)除溴乙烷中乙醇( 先水洗), 水、 苯的分离,除乙酸乙酯中乙酸(加饱和Na2CO 3洗 )上层液体从上口倒出, 下层液体从下口放出萃取利用溶质在两种 互不相溶的溶剂 中的溶解度不同,用一种溶剂把溶 质从它与另一种 溶剂所组成的溶 液里提取出来可在烧杯、试管等中进行,一般在分液漏斗中(为便于萃取后分液)CCl 4 把 溶于水里的Br2萃取出来萃取后要再进行分液对萃取剂的要求:与原溶剂互不混溶、不反应; 溶质在其中的溶解度比在原溶剂中大;溶质不与萃取剂反应;两溶剂密度差别大萃取后得到的仍是溶液,一般再通过分馏等方法进一步分离渗析用半透膜使离子 或小分子从胶体 中分离出来(提纯

22、胶体 )半透膜、烧杯等除去Fe(OH) 3胶体中的 HCl要不断更换烧杯中的水或改用流水,以提高渗析效果溶解杂质与被提纯的 物质在溶解性上 有明显差异的混 合物分液装置或洗气 装置或过滤装置溴乙烷中的乙醇;Cl2中的HCl ; CaCO3中的 NaCl固体先研细 搅拌或振荡 易溶气体溶解要防 倒吸 必要吋加热 注意后续操作盐析利用某些物质在 加某些无机盐时,其溶解度降低而 凝聚的性质来分 离物质烧杯、玻璃棒以及过滤仪器从皂化液中分离肥皂、甘油;蛋白质的盐析注意无机盐的选用少量盐能促进蛋白质的溶解,重金属盐使蛋白质变性盐析后过滤化学分离提纯化学法要同时考虑到各组成成分及杂质的化学性质和特点,利用

23、它们之间的差别加以分离提纯。 一般原则是:引入试剂一般只跟杂质反应;后续试剂应能除去过量的前一试剂;不引进新杂质;杂质与试剂生成的物质易与被提纯物分离(状态类型不同); 过程简单,现象明显,纯度要高;尽可能将杂质转化为所需物质;除去多种杂质时应考虑加入试剂的合理顺序;如遇到极易溶解于水的气体时,应防止倒吸现象发生。在进行化学分离提纯时,进行完必要的化学处理后,要适时实施某些物理法操作(如过滤、分液等)。试剂的选择或采取的措施是最为关键的,它要根据除杂的一般原则,分析杂质的状态类型来确定。原物质和杂质均为气体时,一般不选用气体作为除杂的试剂,而选用固体或液体试剂;原物质和杂质均为可溶于水的固体(

24、或溶液)时,杂质的除去,要根据原物质与杂质中阴阳离子的异同,选择适当试剂,把杂质中与原物质不相同的阳离子或阴离子转变成沉淀、气体、水或原物质。试剂一般选用可溶于水的固体物质或溶液,也可选用气体或不溶于水的物质;原物质和杂质至少有一种不溶物时,杂质的除去一般不选用固体试剂,而是选用气体或液体试剂,也可采用直接加热、灼烧等方法除去杂质。(1)加热分解法:如NaCl 中混有少量NH4HCO3,加热使NH4HCO3分解。(2)氧化还原法:利用氧化还原反应将杂质或氧化或还原,转化为易分离物质。如除去苯中的少量甲苯,就可利用甲苯与酸性高锰酸钾反应,生成苯甲酸,再加碱生成水溶性苯甲酸钠,从而与苯分离;又如,除去CO2中的少量O2,可将气体通过热的铜网。(3)沉淀法:将杂质转变为沉淀除去的方法。如除去CO2中的H 2S气体,可将混合气体通入到CuSO4溶液中,除去H2S 气体。(4)汽化法:将杂质转变为气体使之除去的方法。如除去NaCl 固体中的Na2CO3固体,可加入 HCl 将其中的CO32 转变为CO2气体。(5)酸、碱法:利用杂质和酸或碱的反应,将不溶物转变成可溶物;将气体杂质也可转入酸、碱中吸收来进行提纯。如除去CuS 中的 FeS 就可采用加入盐酸,使之充分溶解,利用 FeS 和盐酸反应而不与CuS 反应的特点来使两者分离。(6)络合法:有些物质可将

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