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文档简介
1、自主招生考试化学试题解析与知识补充自主招生考试化学试题解析高校自主招生是对高校选拔体系的重要补充。一个学生能否进相应的大学进行深造,理应当进行综合评定,择优录用;而且不同的高校也确实需要根据自己的培养目标选择最合适的生源。因此,择优录用的方式应该是多样的,自主招生就是继高考的另外一种重要方式,对于真正形成不拘一格选拔人才的高考体制改革意义重大,对中学推进素质教育也有明显的导向作用。 纵观近年来北大、清华、复旦、交大等名校的化学招考试题,笔者深切地感受到以下几点: 1考查了化学基础知识 化学主干知识的考查仍然是需要重视的。如物质的组成、结构和性质、物质的量、元素周期律、化学平衡及其移动、化学反应
2、和离子反应(包括配平)、离子共存、pH简单计算、盐的水解、电化学、重要的元素化合物、有机化合物结构、性质及其推断、化学实验等。以这些主干知识为载体,测试考生的理解能力、思维能力、推理能力和分析综合能力。 比如清华大学2007年就考察了“二甲基氯苯的苯的三取代物的同分异构体有几种”这种比较基础的试题,在常规教学中这些试题应该是非常基础的。 2考查了工业生产和人类生活所涉及的化学知识,对学生理论联系实际的能力要求更高 化学的触角已经延伸到人类生产生活的各个领域,与人类的生产生活息息相关。近几年各大名校的化学试题非常鲜明、非常突出地强调了“学以致用”这一点。 比如,北京大学2007年就考察了“用酿造
3、的C2H5OH作燃料,为何不会增加大气中CO2的含量?”这类试题。这种试题看起来虽然简单,实则不然,它需要考察C2H5OH燃烧的化学方程式以及植物光合作用的化学方程式、葡萄糖发酵制备C2H5OH等三个化学方程式。将三个方程式联立才能说明问题。因此,这类试题要真正答到点子上还是比较困难的。 类似的例子不胜枚举。 3考查了化学实验 北京大学著名化学家傅鹰教授说:“实验是最高法庭”,由此可见实验在化学中的重要性。近年各大名校的化学试题均考察了化学实验。化学实验包括实验原理、实验装置选择、实验设计等等。据我校参加名校选拔的学生回忆,2008年上海交大就考察了硫酸亚铁铵的制备,包括实验原理和实验装置的选
4、择等等问题。对于这类试题,最主要的还是要弄清基本的化学知识、基本的化学仪器的使用等等。 4考查了一些开放性化学问题 为了考察学生的综合分析能力,各大名校普遍喜欢采用一些开放性试题。据我校参加名校选拔的学生回忆,2008年上海交大考察了这样一道试题:在介绍了可燃冰的背景和形成方式后,请考生根据材料和自己的知识背景谈一谈可燃冰未来作为能源的发展前景,它本身的结构和形成对你有什么启发。这样的开放式问题很能考察学生的综合素质。 针对上述试题的特点,备考学生在复习时要注意以下几点: 1切实落实好化学基础知识 化学基础知识是我们进行综合运用的基石。对于高中所学的化学知识要把握得很准确。对于这一点我就不再赘
5、述了。 2要关注生产生活中所涉及到的化学知识 化学是为人类生产生活服务的。考生要关注诸如下列问题: 工业上的“三酸一碱”的生产工艺(包括原理、工艺流程、环境保护等问题)。 环境保护问题。如南极臭氧空洞问题、光化学烟雾问题、酸雨问题。 人体相关问题。如:血液pH值为何恒定在7.357.42之间?何谓酸中毒?何谓碱中毒?如何治疗酸中毒和碱中毒? 生活中的塑料、化纤等问题。如白色污染问题、高分子材料的热固性和热塑性问题。 生产生活中的废弃物问题。如生活垃圾的组成、处理方式问题、产生沼气的原因等问题。 安全生产问题。如:煤矿发生瓦斯爆炸的成因、如何预防瓦斯爆炸等。 能源问题。如海底可燃冰的成因、如何开
6、采等问题。生产玉米燃料问题、乙醇汽油问题等。 化学工厂的选址问题。这类问题要结合化学基础知识的同时,还要考虑交通运输、水源、污染及其防治等问题,要求考生全面考虑问题。 矿物的开采问题。如怎样开采才能避免环境污染? 3要能灵活运用化学知识 对于参加自主招生考试的学生而言,这是基本要求。对于考生来讲,有些化学知识是有规律性的。如自发进行的化学反应一般是放热的,其本质就是结构不对称的高内能物质要尽可能转变为结构对称的低内能物质;化学反应按其本质来分一般可以分成三类:取代反应、加成反应和缩合反应。这三类反应对于无机和有机反应均适用。由此我们可以考察诸如此类问题:“夏日炎炎,马路洒水车里装的水中常常添加
7、CaCl2。请问这是为什么?长时间喷洒含有CaCl2的水对马路有何影响?”这类试题初看起来无从下手,但仔细研究发现:实际上就是考察结晶水合物问题。若考生具备了解答这类试题的能力,也就具备了解答试题中涉及的开放式问题的能力,其成功的可能性最大,因为这类试题最难得分。 4关注物理与化学、生物的结合部分 物理学的电学与化学的电解、电池;物理学的热学与化学的气体实验;物理学的原子核物理学与化学的物质结构间有着密切的联系;化学是生物学的理论基础,生物中的各种变化多为有机化学的反应。在环境、能源、医学、生命医学均有密切联系,在自主招生备考中应给予高度关注。因为这些问题很能考查考生的综合素质。 5要注重化学
8、实验 要注意化学实验操作的规范性、理解实验原理,能独立完成实验,正确处理实验数据,把动手操作与动脑思考结合起来,把实验原理与实验设计结合起来。要会处理实验安全问题,会观察、分析和解释实验中产生的现象,得出合理的实验结论,从而揭示事物的本质。要能发挥创造性思维、能根据试题要求,灵活运用学科理论知识,设计新的实验方案。 总之,自主招生选拔考试是对智优思辨型学生的选拔,它要求学生的能力很高。笔者希望自己的一管之见能起一点抛砖引玉的作用。自主招生考试化学知识补充一、化学反应1、化学反应的本质2、氧化还原方程式的配平方法及其产物预测3、热化学反应二、物质结构及其性质1、记住常见物质的俗名2、记住常见物质
9、的熔沸点等特性 判断熔沸点的方法: (1)根据作用力类型和大小比较熔沸点 (2)同种晶体类型 (3)熔沸点的应用3、路易斯结构式4、氢键三、原子核外电子排布及其元素周期系1、核外电子排布要分清楚核外的填充式和核外电子的排布式。核外电子的排布式是根据主量子数和角量子数的大小确定的。主量子数即电子层数或周期数,角量子数即电子亚层。而电子填充式要考虑能级交错。所谓能级交错现象就是某些亚层电子(如s电子)钻穿能力很强,能钻穿到离核较近的区域。从第四周期开始,一些元素原子的电子就开始发生能级交错。如:Sc的核外电子排布式:1s22s22p63s23p63d14s2;Sc的核外电子填充式:1s22s22p
10、63s23p64s23d1。2、元素的性质元素性质牵涉到元素的电负性、电离能和电子亲合能。(1)电负性元素的电负性是指周期表中各元素的原子在分子中对成键电子的吸引能力的一种相对标度。元素的电负性愈大,表明原子在形成化学键时对成键电子的吸引力越强,非金属性也愈强。(2)电离能电离能(I)是指基态的气态原子失去电子形成气态阳离子时所吸收的能量。由于原子失去电子必须消耗能量克服核对外层电子的引力,所以电离能总为正值,单位常用kJmol-1。电离能可以定量比较气态原子失去电子的难易,电离能越大,原子越难失去电子,其金属性越弱;反之金属性越强。影响电离能大小的因素是:有效核电荷、原子半径和原子的电子构型
11、。(3)电子亲合能元素的气态基态原子获得电子成为气态阴离子所释放的能量称为该元素的电子亲合能,简称电子亲合能(E)。电子亲合能的大小反映了原子获得电子的难易。亲合能数值越大,则气态原子结合电子释放的能量越多,与电子的结合越稳定,表明该元素的原子越易获得电子,故非金属性越强。反之亦然。四、溶液及其溶液中的酸碱反应1物质溶解过程物质的溶解包括两个过程2影响物质溶解性大小的因素主要与物质的本性有关。3酸和碱的定义人们对酸和碱的认识经历了漫长的过程。最早是阿累尼乌斯酸碱理论,后来发展出了质子酸碱理论;后来又发展了路易斯酸碱理论,最后是软硬酸碱理论。软硬酸碱理论对物质之间的反应认识比较全面。有关软硬酸碱
12、理论,同学们可以看一下相关的参考书。五、气体和稀溶液依数性1理想气体状态方程理想气体又称“完全气体”(perfect gas),是理论上假想的一种把实际气体性质加以简化的气体。人们把假想在任何情况下都严格遵守气体三定律的气体称为理想气体。理想气体具有如下特点:分子体积与气体体积相比可以忽略不计分子之间没有相互吸引力分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失一切实际气体并不严格遵循这些定律,只有在温度不太低,压强不太高时可将真实气体视为理想气体。换言之,理想气体是一种理想化的模型,实际并不存在。理想气体是一切实际气体压强趋于零的极限。这是因为p0时,V,即分子间距很大。此时分子本身体积和分
13、子间引力均可忽略不计。实际气体中,凡是本身不易被液化的气体,它们的性质很近似理想气体,其中最接近理想气体的是氢气和氦气。在各种温度、压强的条件下,其状态皆服从方程pV=nRT的气体,称为理想气体状态方程,或称理想气体定律。式中p是气体分压,V是气体体积,n是气体物质的量,T是气体的绝对温度,R是气体通用常数,它随其他物理量的单位不同而不同。物理量pVnTR国际单位Pam3molK8.314kPadm3molK8.314常用单位atmdm3molK0.0822稀溶液的依数性包括三个方面的内容:溶液的饱和蒸气压下降;沸点升高和凝固点下降;渗透压。(1)溶液的饱和蒸气压下降单位时间内由液面蒸发出的分
14、子数和由气相回到液体内的分子数相等时,气、液两相处于平衡状态,这时蒸汽的压强叫做该液体的饱和蒸汽压,通常称为蒸汽压。(2)溶液沸点升高含有非挥发性溶质的溶液其沸点总是高于纯溶剂的沸点。对稀溶液来说,蒸汽压随温度升高而增加,当它的蒸汽压等于大气压强时,液态开始沸腾,这时的温度成为该液体的沸点。(3)溶液凝固点下降水溶液的凝固点是指溶液中的水与冰达成平衡的温度,难挥发的非电解质稀溶液的凝固点下降与溶液的质量摩尔浓度成正比,而与溶质的的性质无关。(4)渗透压具有渗透压是溶液的依数性质,它产生的根本原因也是相变界面上可发生变化的分子个数不同引起的。经过长期研究,人们发现:温度相同时,渗透压和溶液的体积
15、摩尔浓度成正比;浓度相同时,和温度T成正比,即:=,即V=nRT六、简单的配位化合物1熟记常见的配位化合物黄血盐:K4Fe(CN)6赤血盐:K3Fe(CN)6普鲁士蓝:Fe4Fe(CN)63滕士蓝:Fe3Fe(CN)62普鲁士蓝和滕士蓝是同一种物质。2配位化合物的组成由一种离子跟一种分子,或由两种不同的离子所形成的一类复杂离子,叫做配离子。如硫酸铜氨Cu(NH3)4SO4这样含有配离子的化合物,就属于配合物。在Cu(NH3)4SO4这种配合物里,Cu2+就是核心,叫做中心离子,4个NH3分子均匀地分布在它的周围,叫做配合物的配位体。中心离子和配位体结合在一起就构成配离子。SO42-距中心离子比
16、较远,跟中心离子的关系不像配位体那么密切。人们把中心离子和配位体一起构成的配离子叫做配合物的内界(在化学式里常用方括号把它们括起来);把其他部分如SO42-离子叫做配合物的外界。 内界 外界配合物的中心离子,一般都是阳离子。配合物的配位体可以是分子、也可以是阴离子。如在Cu(NH3)4SO4里,配位体NH3是中性分子,在Na3AIF6里,配位体F-是阴离子。配离子是带电荷的,而配合物呈电中性。因此,组成配合物的外界离子、中心离子和配位体离子电荷的代数和必定为零。一个中心离子所能结合的配位体的总数,叫做中心离子的配位数。3配合物的命名配合物的命名一般服从于无机化合物的命名原则,主要不同点是配离子
17、的特征部分(即配合物的内界)。在配合物的内界里,既有阴离子,又有中性分子。那末它的命名顺序应先阴离子、后中性分子,再写“合”字(表示配位结合),然后说明形成体(中心离子)的名称和价态。如: Cu(NH3)42+ Co(NH3)4Cl2+ 对于整个配合物的命名,则按一般无机物命名原则。如NaCl(氯化钠);Co(NH3)4Cl2Cl(氯化二氯四氨合钴(III));Cr(H2O)5ClCl2·H2O(一水二氯化一氯五水合铬(III));K2SO4(硫酸钾);K2PtCl6(六氯合铂(IV)酸钾);KPt(NH3)Cl5(五氯一氨合铂(IV)酸钾)4配合物中的化学键 配合物的外界离子跟配离
18、子之间以离子键相结合,中心离子跟配位体之间以配位键相结合。配离子中中心离子提供空轨道,配原子提供孤对电子。5配合物的应用(1)应用于冶金冶炼(2)照相底片和感光纸定影(3)某些离子的检验在化学实验里,还可以利用形成显色的配离子或配合物来鉴定离子。七、化学反应速率和化学平衡1质量作用定律在基元反应中,或在非基元反应的基元步骤中,反应速率和反应物浓度之间,有严格的数量关系,即遵循质量作用定律。基元反应aA+bB=gG+hH,则:Vi=kiAaBb2阿累尼乌斯公式温度对反应速率的影响,主要体现在对速率常数k的影响上。Arrhenius总结了k与T的经验公式:指数式。取自然对数,得:对数式。常用对数:
19、。式中:k速率常数,Ea活化能,R气体常数,T绝对温度。e自然对数底,e=2.71828,lge=0.4343=1/2.303,A指前因子,单位同k。应用阿仑尼乌斯公式讨论问题,可以认为Ea,A不随温度变化。由于T在指数上,故对k的影响较大。根据Arrhenius公式,知道了反应的Ea,A和某温度T1时的k1,即可求出任意温度T2时的k2。由对数式, -得:,或用指数形式:。3化学平衡常数对于气相反应,平衡时各物质的分压不变,仍有类似的关系式:平衡时,Kp也是一种经验平衡常数,称为分压平衡常数。而用浓度表示的经验平衡常数,则称为浓度平衡常数Kc。对于气相反应,既有Kc,也有Kp,表达的是同一平
20、衡态,但数值可以不同。Kc和Kp之间可以相互换算,相关的式子有:pV=nRT,p=(n/V)RT,p=CRT,C为浓度(换算时,要注意各物理量的单位。)在书写Kc或Kp表达式时,只写浓度或分压可变的溶液相和气压,固态和纯液态物质,不写入。对于同一可逆反应而言,K只与温度有关。八、电解质溶液1沉淀溶解平衡任何难溶的电解质在水中总是或多或少溶解的,绝对不溶的物质是不存在的。难溶电解质在水中所溶的那部分一般是完全电离的。在一定条件下,难溶强电解质AmBn溶于水形成饱和溶液时,溶质的离子与该固态物质之间建立动态平衡,叫做沉淀溶解平衡。这时,离子浓度的乘积为一常数,叫做溶度积常数Ksp。AmBnmAn+
21、nBm-。质量作用定律适用于这个平衡,可得溶度积常数表达式:Ksp=An+mBm-n。溶度积常数和溶解度(s)的值都可用来表示物质的溶解能力。但用溶度积常数直接比较时,物质的类型必须相同。AB型物质:Ksp=A+B-=s2;AB2(或A2B)型物质:Ksp=A2+B-2=s·(2s)2=4s3;A2B3型物质:Ksp=A3+2B2-3=(2s)2·(3s)3=108s5 根据Ksp可以判断沉淀的生成、溶解或是维持原状,这叫溶度积规则。其内容是: 当Qc=An+mBm-nKsp时,体系处于平衡状态,是饱和溶液。 当Qc=An+mBm-nKsp时,会生成沉淀,溶液处于过饱和状态
22、。 当Qc=An+mBm-nKsp时,沉淀会溶解,溶液为未饱和。注意:Ksp与温度有关。温度升高,Ksp增大。溶度积Ksp与溶解度s都可以用来表示物质的溶解能力,它们之间可以互换。同类型(指组成比)难溶电解质,Ksp越小,则s(以物质的量浓度表示)愈小;不同类型的难溶电解质,不能根据Ksp大小来比较s的大小。沉淀剂能使被沉淀的离子沉淀完全,但也不是沉淀剂愈多愈好,一般按化学计量比过量2050%为宜,过量太多,反而使溶解度增大。有时沉淀完全的标准是:剩余离子浓度10-6mol·dm-3。2缓冲溶液缓冲溶液是一类能够抵制外界加入少量酸和碱的影响,仍能维持pH值基本不变的溶液。该溶液的这种
23、抗pH变化的作用称为缓冲作用。缓冲溶液通常是由一或两种化合物溶于溶剂(即纯水)所得的溶液,溶液内所溶解的溶质(化合物)称之为缓冲剂,调节缓冲剂的配比即可制得不同pH的缓冲液。下表列出某些人体体液的pH值:体 液pH体 液pH血 清7.357.45大肠液8.38.4成人胃液0.91.5泪6.66.9唾 液6.37.1尿4.87.5胰 液7.58.0脑脊液7.357.45缓冲溶液是由共轭酸碱对组成,所谓共轭酸碱对是指两种缓冲剂相差一个质子。缓冲溶液可以由浓度较大的弱酸及其相应的盐溶液组成,其溶液能够保持稳定的pH值,溶液pH的计算公式为:pH=pKa+lg,其中Ka为弱酸的电离常数。相应的,由弱碱
24、及其相应的盐溶液组成的缓冲溶液,其溶液pOH=pKb+lg【例3】(1)含有HAc和NaAc各为0.1mol·L-1的缓冲溶液的pH是多少?(2)在1L上述缓冲溶液中加入0.01mol HCl后,溶液的pH是多少?(3)在这1L缓冲溶液中加入0.01mol NaOH后,溶液的pH是多少?(4)将上述溶液加水稀释100倍时,pH是多少?通过计算,我们得出结论:外加少量强酸、强碱或加水稀释时,缓冲溶液的pH值基本不变。缓冲溶液pH首先决定于pKa或pKb,即决定于弱酸或弱碱的平衡常数的大小,其次决定于ca/cb的比值。对于某一确定的缓冲对,由于pKa和pKb是一个常数,改变ca/cb的值
25、,可以配制不同pH值的缓冲溶液。九、电化学1原电池和电解池原电池的负极是电极材料较活泼的金属,正极是电极材料较不活泼的金属。注意:这里的“活泼或不活泼”是相对的,判断时要与电解质溶液联系起来。同时,要注意的是:正极材料不一定要是金属,有是其他材料也可以。如酸性解质中,Mg比Al活泼,因此Mg为负极,Al为正极;而在碱性介质中,Al比Mg活泼,因此Al为负极,Mg为正极。电解池要注意阳极材料。若阳极材料是石墨或Pt,则为惰性电极,因此阳极反应肯定是电解质溶液中的阴离子迁移到阳极放电。若阳极材料为石墨和Pt以外的金属,则该金属一定失去电子,发生氧化反应。我们不必理会该金属是排在氢元素前的金属还是排
26、在氢元素后的金属。若阳极是铁,失去电子得Fe2+。注意:书写电极反应时,最好是正极和负极得失电子数相等。2燃料电池燃料电池的能量转化率(化学能转化为电能)较高。在燃料电池中,电解质可以是固体电解质,也可以是液体电解质。在通常的情况下,电解质为碱性溶液,且参与负极反应。一般情况下,燃料电池的电池反应与该燃料燃烧的化学反应有时相同,有时不同。如:氢氧燃料电池(电解质为KOH溶液)负极反应:正极反应:电池反应:甲烷燃料电池(电解质KOH溶液)负极反应:正极反应:电池反应:熔融盐燃料电池具有高的发电效率,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助
27、燃气,制得在6500C下工作的燃料电池。负极反应:正极反应:电池反应:3法拉第电解定律法拉第电解定律反映了通电电量与电解析出物质的质量的相互关系。其公式为:,变形得:。其中,n为金属的化合价,m为电解时溶解或析出的质量;M为金属的摩尔质量;F为法拉第常数(即1mol电子电量);Q为电解过程中所通的电量,即Q=It(I为电路的电流强度,t为通电时间)。4原电池的应用(1)制造各种各样的电池:在现代生活、生产和科学技术的发展中,电池发挥着越来越重要的作用,如大至宇宙火箭、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船,小至电脑、收音机、照相机、电话、助听器、电子手表、心脏起搏器等,都离不开各式各样的电池。(
28、2)应用于金属的防腐电化学保护法外加电流的阴极保护法金属氧化生成的电子流跟外加电流的方向是相反的。只要外加足够强的电压,金属腐蚀而产生的原电池电流就不能被输送,因而腐蚀也就不能发生。根据这种防护原理,要保护的金属是在阴极。因此,这种方法叫做外加电流的阴极保护法。例如,对钢闸门采取涂料和外加电流的联合防腐的新方法,就可以收到明显的效果。牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法是在要保护的钢铁设备上联结一种更易失去电子的金属或合金。如右图所示,钢闸门的保护,有的就应用这种方法。它是用一种比铁更为活泼的金属,如锌等,联结在钢闸门上。这样,当发生电化腐蚀时,被腐蚀的是那种比铁活泼的金属,而铁被保护了。
29、通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部分,装上一定数量的锌决,来防止船壳等的腐蚀,就是应用的这种方法。(3)应用原电池原理,可以加快化学反应如纯锌与硫酸反应较慢,可以往反应体系中加入几滴CuSO4溶液,以加快反应。其原理是:Zn与CuSO4溶液反应:Zn+CuSO4Cu+ZnSO4,这样Zn与Cu在电解质溶液中组成了Cu-Zn原电池,加快了反应。请同学们思考:如何降低粗锌与硫酸的反应速率呢?十、化学实验1物质的分离和提纯试样在进行测定(或检出)以前,常常需要使待测(或检出)物质与干扰物质彼此分离。样品中待测物质的含量极少,以致其在试液中的浓度仅接近或甚至低于分析方法的测定(检出)下限,此时就需要
30、进行富集。富集可认为是提高浓度的分离方法;而提纯则可视为主体物质与所含杂质的分离。(1)结晶和沉淀法(2)蒸馏法(3)过滤法(4)升华法(5)萃取法(6)溶解法(7)转化法(8)吸收法(9)离子交换法(10)电渗析法2常见阴离子、阳离子的检验(1)常见阳离子可通过焰色反应检验(2)NH4+可通过气室法检验:(3)Al3+可通过其两性进行检验:(4)Fe3+、Fe2+检验:(5)Cu2+检验:(6)SO42-、X-、S2-、S2O32-等检验:3酸碱中和滴定(1)熟记酸碱指示剂的在不同pH值时的颜色变化(2)酸碱指示剂的选择:酸滴碱用甲基橙;碱滴酸用酚酞;强酸强碱互滴用甲基橙或酚酞均可。(3)掌
31、握双指示剂法。如在NaOH、Na2CO3混合物中,若加入甲基橙,用酸滴定可得NaCl+CO2;若用酚酞作指示剂,可得NaCl、NaHCO3。先加甲基橙,后加酚酞或者是先加酚酞,后加甲基橙,其滴定过程完全不同。4沉淀滴定法和氧化还原滴定法掌握其反应原理,如:MnO4-+Fe2+H+I2+S2O32-Cu2+I-Cr2O72-+I-+H+BrO3-+I-+H+MnO4-+C2O42-+H+BrO3-+Br-+H+5物质的制备物质的制备所选取的仪器取决于反应物的状态和反应条件。所谓反应状态就是三态变化,反应条件就是看反应是否加热。如气体的制备中,固体反应物一般放在圆底烧瓶中,液体一般放在分液漏斗;但
32、若固体直接加热,则直接放在试管中加热即可。中学制备实验中最重要的就是有关气体的制备。要掌握H2、O2、CO2、Cl2、SO2、NH3、NO、NO2、CH2=CH2等的实验室制法,所以在复习中不仅要明确这些气体制备的试剂、仪器、反应原理和收集方法,而且还要能够运用这些原理设计一些新气体的制备方法和方案。此外还有一些无机物和有机物的制备,典型的有氢氧化铝、氢氧化亚铁、硫酸亚铁等的制备,有机物主要有乙酸乙酯、肥皂等的制备。十一、常见元素的单质及其化合物(一)、单质的性质1单质的物理性质单质的物理性质有状态、颜色、气味、味道、导热性、导电性、延展性;以及熔点、沸点、溶解度、密度、硬度等。其中前者不能用
33、物理量描述,后者则可以。金属单质与非金属单质在金属光泽、导热性、导电性和延展性上一般各有明显的特征;但在熔沸点和硬度等性质上却有着较复杂的情况。这是因为不同单质的晶体在晶体类型及其组成晶体粒子有所不同。2单质化学性质化学性质主要指活泼性。其活泼性的表现是在空气中的稳定性,同水、卤素、硫、酸(氧化性酸和非氧化性酸)、碱和盐等的特征反应。对金属单质而言,活泼性是指其还原性;对非金属单质而言,是指其氧化性。这些性质的变化,基本上可用元素周期律的递变规律解释。(二)、无机化合物的性质无机化合物包括酸碱盐。由于盐种类多,考查也多。我们主要论述盐。1物理性质(1)颜色无机化合物的颜色取决于组成化合物的阳离
34、子颜色(一般情况下,大多数阴离子是无色的)。而离子的颜色又取决于离子的电子构型。此外,极化能力很强的不显色阳离子与变形性很大的阴离子所形成的化合物,由于有很强的相互极化作用,这类化合物也显色。(2)熔沸点主要取决于物质的晶体结构。晶格能越大,熔沸点越高。离子晶体、原子晶体熔沸点高,分子晶体熔沸点低。(3)溶解性相似相溶原理。即极性溶质易溶于极性溶剂;非极性溶质易溶于非极性溶剂。对于8e构型金属离子所生成盐的溶解性有如下经验规律:离子电荷少,半径大的盐往往易溶,如IA和IIA氟化物易溶;阴离子半径较大时,盐的溶解度常随金属的原子序数的增大而减小;相反,阴离子半径较小时,盐的溶解度随金属原子序数增
35、大而增大。酸式盐一般比正盐在水中溶解度大(除NaHCO3、KHCO3和NH4HCO3外,因为HCO3-离子通过氢键形成了双聚离子)。2化学性质主要包括稳定性(对热、光和歧化)、氧化还原性、水解性、氧化物的水化物的酸碱性。(1)盐的热分解含水盐的分解一般难挥发性含氧酸盐的水合物;碱金属、碱土金属、稀土金属的含氧酸盐的水合物,受热总是脱水变成无水盐。分解成碱性氧化物和酸性氧化物具有单一氧化态的金属硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐等受热都发生此类分解。缩聚反应无水的酸式含氧酸盐,受热后失水缩合,进一步聚合成多酸盐。自身氧化还原反应如果组成盐的金属离子或酸根离子不稳定,加热时由于电子的转移而引起含氧酸盐的分解。
36、此类反应中,有阴离子氧化阳离子,阳离子氧化阴离子和阴离子的自身氧化还原。歧化反应即发生在同一元素上的氧化还原反应。有阴离子的歧化,也有阳离子的歧化。(2)氧化还原性影响因素和变化规律比较复杂。若中心原子得电子能力强(电负性大),越易获得电子而被还原,即氧化性越强。而R-O键的强度与中心原子的电子层构型和成键情况、以及H+和Mn+的反极化作用和温度有关。总的说来,若物质的结构对称,则物质的氧化还原性弱;若物质的结构很不对称,则物质的氧化还原性很强。物质有一由不对称到对称的过程,这个过程一般表现形式为氧化还原过程。在水溶液中,酸有如下经验规律:同一氧化性酸,在酸性介质中的氧化性比在碱性中的强。同一
37、元素的弱酸(如HNO2)的氧化性强于稀的强酸(如稀HNO3)酸的氧化性比其盐的氧化性强(与H+的反极化作用有关)。(3)水解性离子化合物的水解水解强弱取决于离子电荷、离子半径、离子构型。电荷高、半径小的离子,极化能力强;电荷相同、半径相近时,主要取决于离子构型,其强弱是:18e构型(或18+2e构型)917e构型8e构型。共价化合物的水解必要条件是电正性原子的价层要有空轨道。如:CCl4不水解,但SiCl4可以水解:SiCl4+4H2OH4SiO4+4HCl外界温度对水解的影响也较大,因为水解反应是吸热的。水解产物离子化合物:低价金属离子水解产物一般是碱式盐;高价金属离子水解产物一般是氢氧化物或含水氧化物。共价化合物:首先要准确判断元素的正负化合价(可用电负性判断),然后按照取代反应的特点进行。负价非金属元素的水解产物一般为氢化物,正价非金属元素的水解产物一般为含氧酸。(三)、几种常见物质的化学性质1主族元素非金属:要重点弄清楚卤素、硫、氮、磷单质的化学性质,以及相关的化合物,如H2O2、碘酸盐等性质。金属:要重点弄清楚Na、Ca、Mg、Al的单质及其化合物的性质。如Al及其化合物的两性、Mg2+、Al3+的水解问题等,应用有硬水的软化等相关知识。2副族元素要重点弄清楚Fe、Cu单质及其重要化合物,要弄清楚MnO4-、Cr
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