w是一种含氧酸盐b是常见的金属单质_w是一种含氧酸盐b是常见的金属单质嘛
1.______、______ 和______是三大传统的无机非金属材料
2.氧气是什么?
3.高中常见的强氧化剂和还原剂有哪些
4.高中化学
5.化学电解池和原电池的有关讲解
6.高中化学知识点总结
7.为什么H化物中的非金属元素一定是最低价态啊
元素周期表顺口溜
我是氢,我最轻,火箭靠我运卫星;
我是氦,我无赖,得失电子我最菜;
我是锂,密度低,遇水遇酸把泡起;
我是铍,耍赖皮,虽是金属难电离;
我是硼,有点红,论起电子我很穷;
我是碳,反应慢,既能成链又成环;
我是氮,我阻燃,加氢可以合成氨;
我是氧,不用想,离开我就憋得慌;
我是氟,最恶毒,抢个电子就满足;
我是氖,也不赖,通电红光放出来;
我是钠,脾气大,遇酸遇水就火大;
我是镁,最爱美,摄影烟花放光辉;
我是铝,常温里,浓硫酸里把澡洗;
我是硅,色黑灰,信息元件把我堆;
我是磷,害人精,剧毒列表有我名;
我是硫,来历久,沉淀金属最拿手;
我是氯,色黄绿,金属电子我抢去;
我是氩,活性差,霓虹紫光我来发;
我是钾,把火加,超氧化物来当家;
我是钙,身体爱,骨头牙齿我都在;
我是钛,过渡来,航天飞机我来盖;
我是铬,正六铬,酒精过来变绿色;
我是锰,价态多,七氧化物爆炸猛;
我是铁,用途广,不锈钢喊我叫爷;
我是铜,色紫红,投入硝酸气棕红;
我是砷,颜色深,三价元素夺你魂;
我是溴,挥发臭,液态非金我来秀;
我是铷,碱金属,沾水烟花钾不如;
我是碘,升华烟,遇到淀粉蓝点点;
我是铯,金**,入水爆炸容器破;
我是钨,高温度,其他金属早呜呼;
我是金,很稳定,扔进王水影无形;
我是汞,有剧毒,液态金属我为独;
我是铀,浓缩后,造我最牛;
我是镓,易融化,沸点很高难蒸发;
我是铟,软如金,轻微放射宜小心;
我是铊,能脱发,出名看清华;
我是锗,可晶格,红外窗口能当壳;
我是硒,补人体,口服液里有;
我是铅,能储电,头里也出现。
青害李皮朋,探丹阳付奶。(氢氦锂铍硼,碳氮氧氟氖) 那美女桂林,流露押嫁该。(钠镁铝硅磷,硫氯氩钾钙) 抗台,提供难题新。(钪钛钒铬锰,铁钴镍铜锌) 者生喜羞,可入肆意搞。(镓锗砷硒溴,氪铷锶钇锆) 你母得了痨,八音阁隐息。(铌钼锝钌铑,钯银镉铟锡) 替弟点仙色,贝兰是普女。(锑碲碘氙铯,钡镧铈铺钕) 破杉诱扎特,弟火而丢意。(钷钐铕钆铽,镝钬铒铥镱) 虏获贪污赖,我一并进攻。(镥铪钽钨铼,锇铱铂金汞) 他钱必不安,东方雷阿土。(铊铅铋钚砹,氡钫镭锕钍) 普诱那不美,惧怕可爱肥。(镤铀镎钚镅,锔锫锎锿镄) 们若老,炉肚喜波黑,卖Uun Uuu Uub!
元素周期表的深层规律
1.同一主族元素,最外层电子数相同。随着原子序数增大,原子层数递增,核对外吸引力减小,原子半径增大,元素金属性增强,还原性增强。
2.同一周期元素,原子层数相同。随着原子序数递增,最外层电子数递增,核对外吸引力增大,原子半径减小,元素非金属性增强,氧化性增强。
3.相似相邻规律
在元素周期表中上下、左右相邻的元素,性质差别不大。
如上下相邻的氧和硫,氧有氧化物Na2O和Na2 O2,硫有硫化物Na2S和Na2S2;氧有醇CH3-O-H,硫有醇CH3-S-H。
如左右相邻的铝和硅,都能和强碱溶液反应生成氢气:
2Al 2NaOH 2H2O = 2NaAlO2 3 H2?
Si 2NaOH H2O = Na2SiO3 3 H2?
如斜相邻的铍和铝, 铍和铝既有金属性又有非金属性,氧化铍和氧化铝、氢氧化铍和氢氧化铝都有:
BeO 2NaOH = Na2BeO2 H2O
Al2O3 2NaOH = 2NaAlO2 H2O
4.奇偶规律
在元素周期表的主族中,族序数为偶数(或奇数),元素原子的序数、核电核数(质子数)、最外层电子数(价电子数)以及元素的主要化合价,都是偶数(或奇数)。
5.周期的序数(n)与其中的元素种数之间的规律
若n为奇数,则第n周期中最多容纳(n 1)2/2种元素,如第1周期有2种元素、第3周期有8种元素、第5周期有18种元素等,预计?第9周期?中最多容纳50种元素;
若n为偶数,则第n周期中最多容纳(n 2)2/2种元素,如第2周期有8种元素、第4周期有18种元素、第6周期有32种元素等,预计?第8周期?最多能容纳50种元素。
元素周期表6大知识点
1、原子结构
(1)所有元素的原子核都由质子和中子构成。
正例:612C 、613C 、614C三原子质子数相同都是6,中子数不同,分别为6、7、8。
反例1:只有氕(11H)原子中没有中子,中子数为0。
(2)所有原子的中子数都大于质子数。
正例1:613C 、614C 、13H 等大多数原子的中子数大于质子数。
正例2:绝大多数元素的相对原子质量(近似等于质子数与中子数之和)都大于质子数的2倍。
反例1:氕(11H)没有中子,中子数小于质子数。
反例2:氘(11H)、氦(24He)、硼(510B)、碳(612C)、氮(714N)、氧(816O)、氖(1020Ne)、镁(1224Mg)、硅(1428Si)、硫(1632S)、钙
(3)具有相同质子数的微粒一定属于同一种元素。
正例:同一元素的不同微粒质子数相同:H+ 、H- 、H等。
反例1:不同的中性分子可以质子数相同,如:Ne、HF、H2O、NH3、CH4 。
反例2:不同的阳离子可以质子数相同,如:Na+、H3O+、NH4+ 。
反例3:不同的阴离子可以质子数相同,如:NH4+ 、OH-和F-、Cl和HS。
2、电子云
(4)氢原子电子云图中,一个小黑点就表示有一个电子。
含义纠错:小黑点只表示电子在核外该处空间出现的机会。
3、元素周期律
(5)元素周期律是指元素的性质随着相对原子质量的递增而呈周期性变化的规律。
概念纠错:元素周期律是指元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律。
(6)难失电子的元素一定得电子能力强。
反例1:稀有气体元素很少与 其它 元素反应,即便和氟气反应也生成共价化合物,不会失电子,得电子能力也不强。反例2:IVA的非金属元素,既不容易失电子,也不容易得电子,主要形成共价化合物,也不会得失电子。
说明:IVA的非金属元素是形成原子晶体的主力军,既可以形成单质类的原子晶体:金刚石、硅晶体;也可以形成化合物类的原子晶体:二氧化硅(水晶、石英)、碳化硅(金刚砂)。
(7)微粒电子层数多的半径就一定大。
正例1:同主族元素的原子,电子层数多的原子半径就一定大,r(I)>r(Br)>r(Cl)>r(F)。
正例2:同主族元素的离子,电子层数多的离子半径就一定大,r(Cs+)>r(Rb+)>r(K+)>r(Na+)>r(Li+)。
反例1:锂离子半径大于铝离子半径。
(8)所有非金属元素的最高正化合价和它的最低负化合价的绝对值之和等于8。
正例1:前20号元素中C、N 、Si、P 、S、Cl 元素的最高正化合价和它的最低负化合价的绝对值之和等于8。
反例1:前20号元素中H、B、O、F例外。
(9)所有主族元素的最高正化合价等于该元素原子的最外层电子数(即元素所在的主族序数)。
正例1:前10号元素中H、Li 、Be、B 、C、N 等主族元素最高正化合价等于该元素原子的最外层电子数(即元素所在的主族序数)。
反例1:前10号元素中O、F例外。
(10)含氧酸盐中若含有氢,该盐一定是酸式盐。
正例1:常见的酸式盐:NaHCO3 、NaHC2O4、NaH2PO4 、Na2HPO4 、NaHS、NaHSO3、NaHSO4 。
反例1:Na2HPO3为正盐,因为H3PO3为二元酸,NaH2PO3为酸式盐。
反例2:NaH2PO2为正盐,因为H3PO2为一元酸。
(11)酸式盐水溶液一定显酸性。
正例1:NaHC2O4 、NaH2PO4 、NaHSO3 、NaHSO4等酸式盐水溶液电离呈酸性。
反例1:NaHCO3 、Na2HPO4、NaHS等酸式盐水溶液都会因发生水解而呈碱性。
4、元素周期表
(12)最外层只有1个电子的元素一定是IA元素。
正例1:氢、锂、钠、钾、铷、铯、钫等元素原子的最外层只有1个电子,排布在IA 。
反例1:最外层只有1个电子的元素可能是IB元素如Cu、Ag、Au 。
反例2:最外层只有1个电子的元素也可能是VIB族的Cr、Mo 。
(13)最外层只有2个电子的元素一定IIA族元素。
正例1:铍、镁、钙、锶、钡、镭等元素的最外层只有2个电子,排布在IIA。
反例1:最外层只有2个电子的元素可能是IIB族元素,如:Zn、Cd、Hg 。
反例2:最外层只有2个电子的元素也可能是Sc(IIIB)、Ti(IVB)、V(VB)、Mn(VIIB)、Fe(VIII)、Co(VIII)、Ni(VIII)等。
(14)第8、9、10列是VIIIB。
定义纠错:只由长周期元素构成的族是副族,由于其原子结构的特殊性,规定第8、9、10列为VIII族,而不是VIIIB。
(15)第18列是VIIIA 。
定义纠错:由短周期元素和长周期元素构成的族是主族,该列成员有:氦、氖、氩、氪、氙、氡,由于其化学性质的非凡的惰性,曾一度称其为惰性气体族,后改为稀有气体族,根据其化学惰性,不易形成化合物,通常呈0价,现在称其为零族。
5、化学键
(16)只由同种元素构成的物质一定是纯净物。
正例:H2 、D2 、T2 混在一起通常被认为是纯净物。
反例:同素异形体之间构成的是混合物,如:金刚石和石墨、红磷和白磷、O2和O3等构成的是混合物。
(17)共价化合物可能含有离子键。
概念纠错:共价化合物一定不含有离子键,因为既含离子键又含共价键的化合物叫离子化合物。
(18)有非极性键的化合物一定是共价化合物。
正例:含有非极性键的共价化合物,如:H2O2 、C2H4 、C2H2 等含有两个碳原子以上的有机非金属化合物。
反例:Na2O2 、CaC2、CH3CH2ONa、CH3COONa等含有两个以上碳原子的有机金属化合物就含有非极性键,但它们是离子化合物。
(19)氢化物一定是共价化合物。
正例:非金属氢化物一定是共价化合物,如:CH4 、NH3、H2O 、HF等。
反例:固态金属氢化物NaH、CaH2 是离子化合物。
(20)键能越大,含该键的分子一定就越稳定。
正例1:HF的键能比HI的键能大,HF比HI稳定。
正例2:MgO的键能比NaF的键能大,MgO比NaF稳定,熔沸点MgO比NaF的高。
正例3:Al的键能比Na的键能大,Al比Na稳定,熔沸点Al比Na的高。
反例:叠氮酸HN3中氮氮三键键能很大,但是HN3却很不稳定。
(21)只由非金属元素构成的化合物一定是共价化合物。
正例:非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸、烃、烃的含氧衍生物、单糖、双糖等只由非金属元素构成的化合物一定是共价化合物。
反例:铵盐类(NH4Cl)、类铵盐(PH4I)是离子化合物。
(22)活泼金属与活泼非金属形成的化合物一定属于离子化合物。
正例:氯化钠、氯化镁、氟化钠、氟化钙等活泼非金属与活泼金属形成的化合物一定属于离子化合物。
反例:AlCl3例外不是离子化合物。
(23)非金属单质中一定存在非极性键。
正例:氢气、金刚石、石墨、氮气、氧气、臭氧、氟气、氯气、红磷、白磷、单斜硫等非金属单质中一定存在非极性键。
反例:稀有气体都是单原子分子,单质内不存在非极性键。
(24)非金属单质一般是非极性分子。
正例:同核双原子分子:氢气、氮气、氧气、氟气、氯气,同核多原子分子:白磷(正四面体结构)都是非极性分子。
反例:臭氧分子是极性分子。
(25)非极性键形成的分子一定是非极性分子。
正例:非极性键形成的双原子分子一定是非极性分子,非极性键形成的多原子分子如果分子空间结构对称,就是非极性分子。
反例:臭氧分子是非极性键构成的角型分子,空间结构不对称,所以臭氧分子是极性分子。
6、晶体结构
(26)晶体中有阳离子就一定含有阴离子。
正例:离子晶体中有阳离子一定同时有阴离子。
反例:金属晶体有阳离子和自由电子,却没有其它的阴离子。
(27)有金属光泽能导电的单质一定是金属单质。
正例:金属的物理共性是都有金属光泽、不透明、具有导电性、导热性、延展性。
反例:石墨、硅晶体虽然有金属光泽,但却是非金属单质,并且石墨是导体,硅晶体是半导体。
(28)固体一定是晶体。
正例:食盐固体是晶体,食盐晶体具有一定规则的几何形状。
反例:CuSO4 和.Na2CO3虽然是离子化合物,但CuSO4和Na2CO3是粉末,CuSO4?5H2O和Na2CO3?10H2O是晶体。
(29)组成和结构相似的物质相对分子质量越大,熔沸点一定越高。
正例:组成和结构相似的分子晶体(卤素、烷烃的同系物)相对分子质量越大,熔沸点一定越高。
反例:同族非金属氢化物含氢键的化合物的熔沸点会出现反常现象,如:HF>HI ,NH3 >AsH3 ,H2O>H2Te 。
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______、______ 和______是三大传统的无机非金属材料
化学的日语读音读かがく。
初中化学需要掌握的知识点如下:
一、水。
混合物——由多种物质组成的物质,像天然水、河水、雨水、海水、净化水、自来水等。
纯净物——由一种物质组成的物质,如蒸馏水(水、冰和水蒸气)等。
水是一种无色、无味的透明的液体。在101.3千帕斯卡的压强下,水的凝固点是0摄氏度,沸点为100摄氏度,在4摄氏度时,水的密度是1000千克/立方米。
物质一般是由分子构成的,如水、氧气、蔗糖等,是由水分子、氧气分子和蔗糖分子,聚集而成,分子的体积和质量都是很小的,我们用肉眼,甚至用能把物体放大到几十倍、几百倍的光学显微镜、放大到几万倍、几十万倍的电子显微镜都看不到它。
构成物质的分子都在不断地运动。分子之间有一定的间隙,如把a毫升的水与a毫升的乙醇混合后,总体积小于2a毫升。固态物质,分子一个个有次序紧密排列,液态物质分子无序排列,在一定体积内较自由地运动,气态物质分子间隙较大,充满整个容器,自由地向空间扩散。水还会变成化学变化。1. 水通电后会分解,两个电极上有气泡产生,阴极产生的气体能燃烧,而阳极产生的气体能使带火星的木条烧起来:水=通电=氢气+氧气。分子由比它更小的微粒——原子构成。原子是化学性质的最小微粒,有时原子也可以直接构成物质,如钨、汞、铜等。原子也在不断地运动。
2. 水和酸性氧化物反应:水+二氧化碳=碳酸。
3. 水和碱性氧化物反应:水+氧化钙=氢氧化钙。
由两种以上的物质生成一种物质,这叫做化合反应。
二、化学符号:
原子由居于原子中心带正电的原子核和周围带负电的电子构成,原子核由质子和中子两种微粒构成,但氢原子核只由一个质子构成。质子带一个正电荷,而中子不带电。原子不带电,说明原子核内质子数等于核电荷数,即核外电子数。各个电子在原子核外分层运动,即分层排布,可以用原子结构示意图表示,原子核用小圈表示,弧线表示电子层,弧线上的数字表示电子数。
原子也是有质量的,如果用国际单位制的质量单位,就显得太大了,所以我们用一种碳原子质量的十二分之一作为标准,其它原子质量和它相比较,所得的数值,叫相对原子质量。如:氢的相对原子质量为1,碳的相对原子质量为12,而氧的相对原子质量为16. 相对原子质量是没有单位的。
元素:具有相同核电荷数的一类原子的总称,目前人们已经发现了118种元素。
元素符号:用元素的拉丁文名称的第一个字母来表示,如果几种元素的第一个拉丁字母相同,就在它旁边写上一个小写字母,如:碳——C,硫——S,氮——N,钠——Na,氖——Ne。它也可以表示这种元素的一个原子。
单质——由同种元素组成的纯净物。如氧气、氢气。化合物——由不同元素组成的纯净物。如水、二氧化碳。
化学式——用元素表示单质和化合物组成的式子,表示一种物质、组成这种物质的元素和各元素的原子个数比。金属和固态非金属单质用元素符号表示,但一些单质是双原子分子或多原子分子,则在元素符号的右下角注上阿拉伯数字。如:镁粉——Mg,木炭——C,氢气——H2、氧气——O2、氮气——N2,书写化合物的化学式时,要把正价的元素和原子团写在左边,负价的元素和原子团写在右边,然后在元素符号右下角写阿拉伯数字,如果原子团右下角写阿拉伯数字时,则必须用括号把原子团符号括起来。如:氯化银——AgCl,二氧化硅——SiO2、氢氧化镁——Mg(OH)2. 读时,从左到右读某化某或某酸某,有时还要读出分子里的原子个数。化学式包括分子式、实验式、结构式、示性式等。化学式前面加上系数,表示分子的个数。
式量——化学式中各元素相对原子质量的总和,如水的相对分子质量为18,氧气为32,碳酸为62等。
化合价——一种元素一定数目的原子和别种元素一定数目的原子化合的性质。化合价口诀如下:一价:氟氯溴碘钠钾银;
二价:氧钙铜汞镁钡锌;
三铝、四硅、五价磷;
二三铁、二四碳;
二四六硫都齐全;
正负变价要分清;
莫忘单质都为零。
负一硝酸氢氧根;负二碳酸硫酸根;
负三记住磷酸根,
正一价的是铵根。
离子化合物——由离子组成的化合物。如氯化钠、氯化镁等。共价化合物——以共用电子对形成的化合物,如二氧化碳、氨气、水等。
在金属和非金属元素构成的化合物里,金属元素是正价,非金属元素为负价,在氧化物里,氧是负二价,另一种元素显正价。在化合物里,氧元素通常是负二价,氢元素通常是正一价;在单质中,元素的化合价为零价,而在化合物里,正负化合价的代数和为零。
化合物中元素的质量分数的计算方法。
三、溶液:
溶液——一种物质分散到另一种物质里形成的透明、均一、稳定的混合物。
悬浊液——固态小颗粒悬浮在液体里的混合物。乳浊液——小液滴悬浮在液体里的混合物。溶质——在溶液里被溶解的物质。溶剂——能溶解其它物质的物质,如水、乙醇、四氯化碳、苯等。
溶解度——在一定温度下,某物质在100克溶剂中的溶解度。根据溶解度,物质可以分为易溶、可溶、微溶和难溶。
饱和溶液——在一定温度下,一定量溶剂里不能再溶解某物质的溶液。
浓度——可以由质量分数(溶质质量占溶液质量的分数)、物质的量浓度表示。
四、空气、氮气、氧气和氢气。
氮气——无色无味的气体,化学性质比较稳定,很难与其它物质发生反应。
氮气+镁=点燃=氮化镁。氮气+氢气=高温,高压,催化剂=氨气。氮气+氧气=放电=一氧化氮。实验室制氧气——用加热氯酸钾和二氧化锰的方法制得,也可以用加热高锰酸钾的方法制得:氯酸钾=二氧化锰,加热=氯化钾+氧气。高锰酸钾=加热=锰酸钾+二氧化锰+氧气。
氧气为一种无色无味的气体,在-183摄氏度时,变为浅蓝色液体,在218摄氏度时变成雪花状
氧气和非金属反应:
碳+氧气=点燃=二氧化碳。
硫+氧气=点燃=二氧化硫。
磷+氧气=点燃=五氧化二磷。
氢气+氧气=点燃=水。
氧气与金属反应:
铁+氧气=点燃=四氧化三铁。镁+氧气=点燃=氧化镁。
铜+氧气=加热=氧化铜。
氧气与化合物反应:
乙炔+氧气=点燃=二氧化碳+水。
质量守恒定律:参加化学反应的各个物质的质量等于生成物的质量的总和。
化学方程式——用化学式表示化学反应的式子。
实验室用锌粒和稀硫酸制取氢气。Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑氢气是一种无色无味的气体,难溶于水,在低温下,能够液化成无色的液体。氢气的可燃性:2H2+O2=点燃=2H2O,如果点燃混有氧气的氢气就会发生爆炸。氢气的还原性(即夺取含氧化合物中的氧的性质):CuO+H2=Δ=Cu+H2O,WO3+3H2=高温=W+3H2O。
五、碳。
同素异形体——由同种元素形成的多种单质,如金刚石、石墨和富勒烯,氧气和臭氧、红磷和白磷等。
在常温时,碳的化学性质是不活泼的,在高温时,碳的化学性质变得活泼起来,易和多种物质发生反应。可燃性:C+O2=点燃=CO2 2C+O2=点燃=2CO还原性:C+2CuO=高温=2Cu+CO2↑ C+H2O=高温=CO+H2 C+CO2=高温=2CO碳酸钙——是大理石、石灰石的主要成分,为难溶于水的白色固体,遇到盐酸会发生反应,是实验室制取二氧化碳的方法:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑碳酸钙还能和乙酸反应,生成二氧化碳:CaCO3+2CH3COOH=Ca(CH3COO)2+H2O+CO2↑碳酸钙加强热分解,生成氧化钙:CaCO3=高温=CaO+CO2↑二氧化碳——无色无味气体,密度比空气大,标准状况下为1.7千克/立方米,可溶于水,所以要用向上排空气集气法收集二氧化碳,在低温下(-56.6℃)液化为无色液体,-78.5℃能凝固成雪状固体,固态的二氧化碳叫做干冰。二氧化碳不能燃烧,也不助燃,能灭火,但是镁带着火不能用二氧化碳来灭:2Mg+CO2=点燃=2MgO+C。
二氧化碳能和水、碱反应: H2O+CO2=H2CO3,Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O,Ca(OH)2+2CO2=Ca(HCO3)2。
二氧化碳不能供给呼吸,称为碳酸气。
一氧化碳——无色,无味气体,密度比空气略小,为1.25千克/立方米,难溶于水。实验室用浓硫酸使甲酸脱水,制取一氧化碳:HCOOH=浓硫酸,Δ=H2O+CO↑
一氧化碳可以燃烧,发出蓝色火焰:2CO+O2=点燃=2CO2
一氧化碳具有还原性:CuO+CO=Δ=Cu+CO2,Fe2O3+3CO=高温=2Fe+3CO2.
一氧化碳具有毒性,能与血红蛋白牢固结合,造成组织缺氧。
复分解反应——由两种化合物互相交换成分,生成另外两种化合物的反应。
原子团——由几个原子构成的原子集团,在化学反应里作为一个整体参加反应,相当于一个原子,如硫酸根、氢氧根、硝酸根、碳酸根、氯酸根、高锰酸根、铵根等。
酸——由氢元素和酸根组成的化合物。碱——由金属元素或铵根与氢氧根组成的化合物。盐——由金属元素或铵根组成的化合物。
六、常见的有机化合物。
有机化合物——含碳元素的化合物。除了碳的氧化物和碳元素以碳酸根形式存在的化合物之外都是有机化合物。有机化合物包括烃、烃的衍生物,碳水化合物、含氮有机化合物等。甲烷、乙烯、乙炔、丙烯、丁烯、二硫化碳、乙醇、乙酸等都是有机化合物。无机化合物——不含碳元素的化合物。甲烷——最简单的有机化合物,无色无味气体,密度为0.717千克/立方米,极难溶解于水。实验室里用碱石灰和无水乙酸钠共热制取甲烷,并用排水集气法收集在集气瓶中:CH3COONa+NaOH=CaO,Δ=Na2CO3+CH4↑
甲烷燃烧时,火焰明亮呈浅蓝色:CH4+2O2=点燃=CO2+2H2O。
甲烷的化学性质很不活泼,不会被强氧化剂(如酸性的高锰酸钾溶液、浓硫酸、浓硝酸)所氧化,也不和强酸、强碱发生化学反应。
甲烷在高温下分解,两种元素都成零价:CH4=高温=C+2H2,2CH4=电弧=3H2+C2H2。
乙醇——俗称酒精,为无色透明,有特殊气味的液体,沸点78.5℃,容易挥发,能与水以任意比例混合,本身可以作溶剂,可以燃烧:C2H5OH+3O2=点燃=2CO2+3H2O
还可以和一些活泼金属起反应,生成乙醇盐和氢气:
2C2H5OH+2Na=2C2H5ONa+H2↑
和卤族元素的无氧酸发生反应,生成烃的卤代物:
C2H5OH+HBr=H2SO4(浓)=H2O+C2H5Br
有机化合物分子在脱水剂作用下,和浓硫酸共热,在170摄氏度时,分子内脱去一个水分子生成乙烯,而在140摄氏度时,分子间脱水生成二。
C2H5OH=浓硫酸,Δ=H2O+C2H4↑2C2H5OH=浓硫酸,Δ=H2O+C2H5OC2H5
葡萄糖——碳水化合物,有甜味,是白色晶体,能和镁反应,也可以受酒化酶作用变成酒精,还能被氧化银、氢氧化铜、浓硫酸和硝酸等氧化成葡萄糖酸。
C6H12O6+Mg=点燃=6C+6MgO+6H2↑C6H12O6=酒化酶=2C2H5OH+2CO2↑C6H12O6+2Cu(OH)2=Δ=C5H11O5COOH+Cu2O↓+H2O
C6H12O6+6O2=酶=6CO2+6H2O
七、金属。
金属分为黑色金属、有色金属、重金属和轻金属等。铁、锰、铬是黑色金属,其它的金属(如锂、钨、汞、锇、铝、银、钙等)都是有色金属。金属能导电导热。
合金——把金属和其它物质熔合在一起,冷凝后得到的混合物。如钢、黄铜、硬铝、焊锡、武德合金等。
铁——钢铁为含碳的铁合金,分为生铁、熟铁和钢。
铜——具有紫红色金属光泽,熔点1083摄氏度,密度8900千克/立方米,导电导热。在潮湿的空气中,铜表面生成一层绿色的碱式碳酸铜,但不能和盐酸、稀硫酸反应,可以和氧气、浓硫酸和硝酸反应。
2Cu+O2=Δ=2CuO
3Cu+8HNO3=Δ=3Cu(NO3)2+4H2O+2NO↑Cu+4HNO3(浓)=Δ=Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑Cu+2H2SO4(浓)=Δ=CuSO4+2H2O+SO2↑
铝——银白色轻金属,熔点660摄氏度,密度2700千克/立方米,在铝的表面生成一层致密的氧化铝薄膜,隔绝铝和氧气的接触,防止铝被氧化。
2Al+3O2=点燃=2Al2O3
2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
排在氢前面的金属能置换出稀硫酸、盐酸或乙酸等非氧化性酸中的氢,排在氢后面的金属不能置换出酸中的氢:
Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑只有排在前面的金属能把排在后面的金属从盐溶液中置换出来:Fe+CuSO4=FeSO4+CuCu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag
八、单质、氧化物、碱、酸、盐。
碱性氧化物——能和酸反应生成盐、水的氧化物。
酸性氧化物——能和碱反应生成盐、水的氧化物。
氧化物——能和酸、碱反应生成盐、水的氧化物。
不成盐氧化物——不能和酸、碱反应生成盐和水的氧化物。
氢氧化钠——白色固体,易溶于水,放出大量的热,容易潮解,并有强烈的腐蚀性,俗称烧碱、苛性钠,能和多种物质发生反应。与指示剂反应,使无色酚酞试液变红,紫色石蕊试液和绿色BTB试液变蓝。
与酸性氧化物反应:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
与酸发生中和反应:2NaOH+H2SO4=Na2SO4+H2O
和盐发生复分解反应:CuCl2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaCl
氢氧化钙——俗称熟石灰,微溶于水,有腐蚀性。它能和酸性氧化物,酸和盐反应。Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2OCa(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2OCa(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH。
碱类——电离时生成的阴离子全是氢氧根离子的化合物。根据碱类的组成,可以把碱类叫做氢氧化某。碱类能和酸性氧化物,酸和盐反应,还能与指示剂反应,使无色酚酞试液变红,紫色石蕊试液和绿色BTB试液变蓝。
盐酸——无色液体,氯化氢的水溶液,有挥发性,有刺激性气味和腐蚀性,能使石蕊试液变红,BTB试液变黄,不能使酚酞试液变色,能和活泼金属,碱类和盐类反应。
Cu(OH)2+2HCl=CuCl2+2H2OAgNO3+HCl=AgCl↓+HNO3
盐酸还能和碱性氧化物反应:Fe2O3+6HCl=FeCl3+3H2O
硫酸——无色粘稠油状液体,不容易挥发,密度1840千克/立方米,容易溶解于水,放出大量的热,所以稀释浓硫酸是把浓硫酸沿着试管或烧杯壁慢慢倒入水中,不断搅动,使得生成的热量迅速扩散。浓硫酸能吸收水分,称为吸水性,实验室可以用它来做干燥剂。硫酸的性质和盐酸相似,但浓硫酸还有脱水性,即把有机化合物中的氢原子和氧原子以二比一的比例脱出,使其碳化变黑。Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑CuO+H2SO4=CuSO4+H2OCu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2OBaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl
C12H22O11=H2SO4(浓)=12C+11H2O
酸类——电离时生成的阳离子全部是氢离子的化合物。含氧元素的酸叫做含氧酸,命名为某酸,如硫酸、硝酸、乙酸、亚硫酸和亚硝酸等,不含氧元素的酸为无氧酸,命名为氢某酸。能使石蕊试液变红,BTB试液变黄,不能使酚酞试液变色,能和活泼金属,碱类和盐类反应。但是浓硫酸、硝酸等氧化性酸与金属反应时,不生成氢气。
根据酸的组成是否含碳元素,可以把酸分成无机酸和有机酸。盐酸、硫酸、硝酸、硼酸、碳酸、亚硫酸属于无机酸,其它含碳元素的酸为有机酸,如乙酸、羟基丁二酸、柠檬酸、十六酸、十八酸、水杨酸、抗坏血酸、己二酸、对苯二甲酸、氨基酸和核酸等。
pH值——氢离子浓度的负对数,表示溶液的酸碱度,25摄氏度时,pH为0到14之间,pH等于7时,溶液呈中性,pH大于7,溶液呈碱性,pH小于7,溶液呈酸性。
盐——由金属元素或铵根和酸根组成的化合物。盐可以分为正盐、酸式盐、碱式盐等。
正盐——盐的组成里只有金属元素或铵根和酸根,含氧酸盐的命名为在酸根的名称后加上某元素的名称,称为某酸某,无氧酸盐的命名为在非金属名称和金属元素的名称之间加上一个化字,叫做某化某。
酸式盐——盐的组成里除了金属元素或铵根和酸根外,还含有氢原子的盐。其命名是在酸根名称后面加一个氢字,如碳酸氢钠、碳酸氢铵、硫氢化钠。
碱式盐——盐的组成里除了金属元素和酸根外,还含有氢氧根的盐,命名是在酸根名称前加碱式两字,如碱式碳酸铜、碱式氯化镁等。
氯化钠——无色晶体,易溶于水,是由钠离子和氯离子构成的正方体。它与硝酸银反应,生成白的氯化银沉淀:NaCl+AgNO3=AgCl↓+NaNO3。
碳酸钠——无水碳酸钠为易溶于水的白色粉末,水溶液呈现碱性,称为纯碱,能使酚酞试液变红和BTB试液变蓝,和盐酸反应,生成二氧化碳气体。
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
碳酸钠晶体为块状固体,在常温时,逐渐失去结晶水,成为碳酸钠粉末,这叫做风化。
Na2CO3·10H2O=Na2CO3+10H2O↑
硫酸铜——晶体为蓝色,俗称胆矾,受热后放出水蒸气,失去结晶水,生成白色粉末,滴入几滴水,无水硫酸铜跟水结合,生成蓝色的水合硫酸铜。
氢氧化钙和硫酸铜反应,生成天蓝色氢氧化铜和硫酸钙的悬浊液,称为波尔多液。
Ca(OH)2+CuSO4=CaSO4↓+Cu(OH)2↓
复分解反应的条件——两种化合物互相交换成分,产生沉淀、气体或水,复分解反应即可发生。
化学肥料——包括氮肥、磷肥和钾肥。含有两种营养元素的肥料叫做复合肥料。
物质的分类和命名法。
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智慧无机非金属材料
摘 要 结构材料所处的环境极为复杂,材料损坏引起事故的危险性不断增加,研究与开发对损坏能自行诊断并具有自修复能力的结构材料是十分重要而急迫的任务。本文对智慧材料的发展、构思、无机非金属智慧材料进行了综述,对智慧材料进一步研究进行了展望。
关键词 智慧;无机非金属;材料
智慧材料是指对环境具有可感知、可响应并具有功能发现能力的新材料。日本高木俊宜教授[1]将资讯科学融于材料的物性和功能,于1989年提出了智慧材料(Intelligent materials)概念。至此智慧材料与结构的研究也开始由航空航天及军事部门[2,3]逐渐扩充套件到土木工程[4]、医药、体育和日常用品[5,6]等其他领域。
同时,美国的R?E?Newnham教授围绕具有感测和执行功能的材料提出了灵巧材料(Smart materials)概念,又有人称之为机敏材料。他将灵巧材料分为三类:
被动灵巧材料——仅能响应外界变化的材料;
主动灵巧材料——不仅能识别外界的变化,经执行线路能诱发反馈回路,而且响应环境变化的材料;
很灵巧材料——有感知、执行功能,并能响应环境变化,从而改变效能系数的材料。
R?E?Newnham的灵巧材料和高木俊宜的智慧材料概念的共同之处是:材料对环境的响应性。
自l989年以来,先是在日本、美国,尔后是西欧,进而世界各国的材料界均开始研究智慧材料。科学家们研究将必要的仿生(biomiic)功能引入材料,使材料和系统达到更高的层次,成为具有自检测、自判断、自结论、自指令和执行功能的新材料。智慧结构常常把高技术感测器或敏感元件与传统结构材料和功能材料结合在一起,赋予材料崭新的效能,使无生命的材料变得有了“感觉”和“知觉”,能适应环境的变化,不仅能发现问题,而且还能自行解决问题。
由于智慧材料和系统的效能可随环境而变化,其应用前景十分广泛[7]。例如飞机的机翼引入智慧系统后,能响应空气压力和飞行速度而改变其形状;进入太空的灵巧结构上设定了消震系统,能补偿失重,防止金属疲劳;潜水艇能改变形状,消除湍流,使流动的噪声不易被测出而便于隐蔽;金属智慧结构材料能自行检测损伤和抑制裂缝扩充套件,具有自修复功能,确保了结构物的可靠性;高技术汽车中用了许多灵巧系统,如空气-燃料氧感测器和压电雨滴感测器等,增加了使用功能。其它还有智慧水净化装置可感知而且能除去有害污染物;电致变色灵巧窗可响应气候的变化和人的活动,调节热流和光;智慧卫生间能分析尿样,作出早期诊断;智慧药物释放体系能响应血糖浓度,释放胰岛素,维持血糖浓度在正常水平。
国外对智慧材料研究与开发的趋势是:把智慧性材料发展为智慧材料系统与结构。这是当前工程学科发展的国际前沿,将给工程材料与结构的发展带来一场革命。国外的城市基础建设中正构思如何应用智慧材料构筑对环境变化能作出灵敏反应的楼层、桥梁和大厦等。这是一个系统综合过程,需将新的特性和功能引入现有的结构中。
美国科学家们正在设计各种方法,试图使桥梁、机翼和其它关键结构具有自己的“神经系统”、“肌肉”和“大脑”,使它们能感觉到即将出现的故障并能自行解决。例如在飞机发生故障之前向飞行员发出警报,或在桥梁出现裂痕时能自动修复。他们的方法之一是,在高效能的复合材料中嵌入细小的光纤材料,由于在复合材料中布满了纵横交错的光纤,它们就能像“神经”那样感受到机翼上受到的不同压力,在极端严重的情况下,光纤会断裂,光传输就会中断,于是发出即将出现事故的警告。
1、 智慧材料的构思[8]
一种新的概念往往是各种不同观点、概念的综合。智慧材料设计的思路与以下几种因素有关:(1)材料开发的历史,结构材料→功能材料→智慧材料。(2)人工智慧计算机的影响,也就是生物计算机的未来模式、学习计算机、三维识别计算机对材料提出的新要求。(3)从材料设计的角度考虑智慧材料的制造。(4)软体功能引入材料。(5)对材料的期望。(6)能量的传递。(7)材料具有时间轴的观点,如寿命预告功能、自修复功能,甚至自学习、自增殖和自净化功能,因外部 *** 时间轴可对应作出积极自变的动态响应,即仿照生物体所具有的功能。例如,智慧人工骨不仅与生物体相容性良好,而且能依据生物体骨的生长、治愈状况而分解,最后消失。
1.1 仿生与智慧材料
智慧材料的效能是组成、结构、形态与环境的函式,它具有环境响应性。生物体的最大特点是对环境的适应,从植物、动物到人类均如此。细胞是生物体的基础,可视为具有感测、处理和执行三种功能的融合材料,因而细胞可作为智慧材料的蓝本。
对于从单纯物质到复杂物质的研究,可以通过建立模型实现。模型使复杂的生物材料得解,从而创造出仿生智慧材料。例如,高分子材料是人工设计的合成材料,在研究时曾借鉴于天然丝的大分子结构,然后合成出了强度更高的尼龙。目前,已根据模拟资讯接受功能蛋白质和执行功能蛋白质,创造出由超微观到巨集观的各种层次的智慧材料。
1.2 智慧材料设计
用现有材料组合,并引入多重功能,特别是软体功能,可以得到智慧材料。随着资讯科学的迅速发展,自动装置(Automaton)不仅用于机器人和计算机这类人工机械,更可用于能条件反射的生物机械。
此自动装置在输入讯号(资讯)时,能依据过去的输入讯号(资讯)产生输出讯号(资讯)。过去输入的资讯则能作为内部状态存贮于系统内。因此,自动装置由输入、内部状态、输出三部分组成。将智慧材料与自动装置类比,两者的概念是相似的。
自动装置M可用以下6个引数描绘:
M=(θ,X,Y,f,g,θ0)
式中θ为内部状态的集;X和Y分别代表输入和输出资讯的集;f表示现在的内部状态因输入资讯转变为下一时间内部状态的状态转变系数;g是现在的内部状态因输入资讯而输出资讯的输出系数;θ0为初期状态的集。
为使材料智慧化,可控制其内部状态θ、状态转变系数f及输出系数g。例如对于陶瓷,其θ、f、g的关系,即是材料结构、组成与功能性的关系。设计材料时应考虑这些引数。若使陶瓷的功能提高至智慧化,需要控制f和g。
一般陶瓷是微小晶粒聚整合的多晶体,常通过新增微量第二组分控制其特性。此第二组分的本体和微晶粒界两者的效能均影响所得材料特性。
实际上,第二组分的离子引入系统时,其自由能(G=H-TS)发生变化,为使材料的自由能(G)最小,有必要控制焓(H),使熵(S)达最适合的数值。而熵与新增物的分布有关,因此陶瓷的功能性控制可通过优化熵来实现。熵由材料本身的焓调控。故为使陶瓷具有高功能进而达到智慧化的目的,应使材料处于非平衡态、拟平衡态和亚稳定状态。
对于智慧材料而言,材料与资讯概念具有同一性。而某一L符号的平均资讯量Φ与机率P状态的资讯量logP有关,即
此式类同于热力学的熵,但符号相反,故称负熵(negtropy)。因熵为无序性的量度,负熵则是有序性的量度。
1.3 智慧材料的创制方法
基于智慧材料具有感测、处理和执行的功能,因而其创制实际上是将此类软体功能(资讯)引入材料。这类似于身体的资讯处理单元——神经原,可融各种功能于一体(图1(a)),将多种软体功能寓于几奈米到数十奈米厚的不同层次结构(图1(b)),使材料智慧化。此时材料的效能不仅与其组成、结构、形态有关,更是环境的函式。智慧材料的研究与开发涉及金属系、陶瓷系、高分子系和生物系智慧材料和系统。
2、 智慧无机非金属材料
智慧无机非金属材料很多,在此介绍几种较为典型的智慧无机非金属材料。
2.1 智慧陶瓷
2.1.1 氧化锆增韧陶瓷
氧化锆晶体一般有三种晶型:
其中t-ZrO2转化为m-ZrO2相变具有马氏体相变的特征,并且相变伴随有3%~5%的体积膨胀。不加稳定剂的ZrO2陶瓷在烧结温度冷却的过程中,就会由于发生相变而严重开裂。解决的办法是新增离子半径比Zr小的Ca、Mg、Y等金属的氧化物。
氧化锆相变可分为烧成冷却过程中相变和使用过程中相变。造成相变的原因,前者是温度诱导,后者是应力诱导。两类相变的结果都可使陶瓷增韧。增韧机制主要有相变增韧、微裂纹增韧、表面增韧、裂纹弯曲和偏转增韧等[9]。
当ZrO2晶粒尺寸比较大而稳定剂含量比较小时,陶瓷中的t-ZrO2晶粒在烧成后冷却至室温的过程中发生相变,相变所伴随的体积膨胀在陶瓷内部产生压应力,并在一些区域形成微裂纹。当主裂纹在这样的材料中扩充套件时,一方面受到上述压应力的作用,裂纹扩充套件受到阻碍;同时由于原有微裂纹的延伸使主裂纹受阻改向,也吸收了裂纹扩充套件的能量,提高了材料的强度和韧性。这就是微裂纹增韧。
由于ZrO2相变温度很高,借助温度变化来设计智慧材料是不可行的,需要研究应力诱导下的相变增韧,应力诱导下的相变增韧在ZrO2增韧陶瓷中是最主要的一种增韧机制。
材料中的t-ZrO2晶粒在烧成后冷却至室温的过程中仍保持四方相形态,当材料受到外应力的作用时,受应力诱导发生相变,由t相转变为m相。由于ZrO2晶粒相变吸收能量而阻碍裂纹的继续扩充套件,从而提高了材料的强度和韧性。相转变发生之处的材料组成一般不均匀,因结晶结构的变化,导热和导电率等效能随之而变,这种变化就是材料受到外应力的讯号,从而实现了材料的自诊断。
对氧化锆材料压裂而产生裂纹,在300℃热处理50h后,因为t相转变为m相过程中产生的体积膨胀补偿了裂纹空隙,可以再弥合,实现了材料的自修复。
对于材料使用中产生的疲劳强度及膨胀状况等,可通过材料的尺寸、声波传播速度、导热和导电率的变化进行在位观测。
2.1.2灵巧陶瓷
灵巧陶瓷是灵巧材料的一种,它能够感知环境的变化,并通过反馈系统作出相应的反应。用若干多层锆钛酸铅(PZT)可制成录影磁头的自动定位跟踪系统,日本利用PZT压电陶瓷块制成了Pachinko游戏机。
录影磁头的自动定位跟踪系统的原理是:在PZT陶瓷双层悬臂弯曲片上,通过布设的电极将其分为位置感受部分和驱动定位部分。位置感受部分即为感测器,感受电极上所获得的电压通过反馈系统施加到定位电极上,使层片发生弯曲,跟踪录影带上的磁迹,见图2。
Pachinko游戏机也应用了类似的原理。
利用灵巧陶瓷制成的灵巧蒙皮,可以降低飞行器和潜水器高速运动时的噪声,防止发生紊流,以提高执行速度,减少红外辐射达到目的。
根据上述原则,完全有可能获得很灵巧材料。这种材料能够感知环境的多方面变化并能在时间和空间两方面调整材料的一种或多种效能引数,取得最优化响应。因此,感测、执行和反馈是灵巧材料工作的关键功能。
2.1.3压电仿生陶瓷
材料仿生是材料发展的方向之一。日本研究人员正在研究鲸鱼和海豚的尾鳍和飞鸟的鸟翼,希望能研究出象尾鳍和鸟翼那样柔软、能摺叠、又很结实的材料。
图3为模拟鱼类泳泡运动的弯曲应力感测器。感测器中两个金属电极之间有一很小的空气室,PZT压电陶瓷起覆盖泳泡肌肉的作用。因空气室的形状类似于新月,故称为“Moonie”复合物。此压电水声器应用特殊形状的电极,通过改变应力方向,使压电应变常数dh增至极大值。当厚的金属电极因声波而承受静水压力时,一部分纵向应力转变为符号相反的径向和切向应力,使压电常数d3l由负值变为正值,它与d33叠加,使dh值增加。这类复合材料的dh?gh值比纯PZT材料的大250倍。
应用PZT纤维复合材料和“Moonie”型复合物设计开发的执行器元件,可以消除因声波造成的稳流。
2.2 智慧水泥基材料
在现代社会中,水泥作为基础建筑材料应用极为广泛,使水泥基材料智慧化具有良好的应用前景。
智慧水泥基材料包括:应力、应变及损伤自检水泥基材料[10~12];自测温水泥基材料[13];自动调节环境溼度的水泥基材料[14];仿生自愈合水泥基材料[15、16]及仿生自生水泥材料[17]等。
水泥基材料中掺加一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维后,材料的电阻变化与其内部结构变化是相对应的。因此,该材料可以监测拉、弯、压等工况及静态和动态载荷作用下材料内部情况。在水泥净浆中0.5%(体积)的碳纤维用做感测器,其灵敏度远远高于一般的电阻应变片。
将一定长度的PAN基短切碳纤维掺入水泥净浆中,材料产生了热电效应。这种材料可以对建筑物内部和周围环境温度的变化实时监测。基于该材料的热电效应,还可能利用太阳能和室内外温差为建筑物供电。如果进一步使该材料具有Seebeck效应的逆效应——Peltier效应,那么就可能制得具有制冷制热材料。
在水泥净浆中掺加多孔材料,利用多孔材料吸溼量与温度的关系,能够使材料具有调溼功能。
一些科学家目前在研制一种能自行愈合的混凝土。设想把大量的空心纤维埋入混凝土中,当混凝土开裂时,事先装有“裂纹修补剂”的空心纤维会裂开,释放出粘结修补剂把裂纹牢牢地粘在一起,防止混凝土断裂。这是一种被动智慧材料,即在材科中没有埋入感测器监测裂痕,也没有在材料中埋入电子晶片来“指导”粘接裂开的裂痕。与此原理相同,美国根据动物骨骼的结构和形成机理,尝试仿生水泥基材料的制备。该材料在使用过程中如果发生损伤,多孔有机纤维回释放高聚物愈合损伤。
美国科学家正在研究一种主动智慧材料,能使桥梁出现问题时自动加固。他们设计的一种方式是:如果桥梁的某些区域性出现问题,桥梁的另一部分就自行加固予以弥补。这一设想在技术上是可行的。随着电脑技术的发展,完全可以制造出极微小的讯号感测器和微电子晶片及计算机把这些感测器、微型计算机晶片埋入桥梁材料中。桥梁材料可以用各种神奇的材料构成,例如用形状记忆材料。埋在桥梁材料中的感测器得到某部分材料出现问题的讯号,计算机就会发出指令,使事先埋入桥梁材料中的微小液演变成固体而自动加固。
3、结语
目前,智慧材料尚处在研究发展阶段,它的发展和社会效应息息相关。飞机失事和重要建筑等结构的损坏,激励着人们对具有自预警、自修复功能的灵巧飞机和材料结构的研究。以材料本身的智慧性开发来满足人们对材料、系统和结构的期望,使材料结构能“刚”“柔”结合,以自适应环境的变化。在未来的研究中,应以以下几个方面为重点。
(1)如何利用飞速发展的资讯科技成果,将软体功能引入材料、系统和结构中;
(2)进一步加强探索型理论研究及材料复合智慧化的机理研究,加速发展智慧材料科学;
(3)加强应用基础研究。
无机非金属材料的定义无机非金属材料是 广义上的包括陶瓷、水泥、耐火材料、搪瓷、磨料以及新型无机材料等。无机非金属材料是相对于金属材料而言的。金属材料一般是金属键原子相互作用;无机非金属一般是共价键和离子键原子共同作用的结果。非金属材料的原子组织结构要比金属材料复杂的多。
无机非金属材料指某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物(包括硫化物、硒化物及碲化物)和矽酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主要组成的无机材料。包括陶瓷、水泥、耐火材料、搪瓷、磨料以及新型无机材料等。
无机非金属材料的分类;新型无机非金属材料与传统无机非金属材料节 新型无机非金属材料
材料包括很多种,可以把它们分类:
一、材料的分类和特点:
1.材料可分为:无机非金属材料 传统无机非金属材料 如:水泥、玻璃、陶瓷
新型无机非金属材料 如:高温结构陶瓷、光导纤维
金属材料 如:Fe、Cu、Al、合金等。
高分子材料 如:聚乙烯、聚氯乙烯
新型无机非金属材料特性;①承受高温,强度高。 ②具有光学特性。③具有电学特性。 ④具有生物功能。
新型无机非金属材料很多,现列举几种:压电材料;磁性材料;导体陶瓷;镭射材料,光导纤维;超硬材料(氮化硼);高温结构陶瓷;生物陶瓷(人造骨头、人造血管)等等
无机非金属材料的优点传统无机非金属材料:具有性质稳定,抗腐蚀、耐高温等优点,但质脆,经不起热冲击。
新型无机非金属材料:除具有传统无机非金属材料的优点外,还有某些特征如:强度高、具有电学、光学特性和生物功能等。
几种常见的新型元素非金属材料
1、高温结构陶瓷
(1)结构材料:是指利用其强度、硬度、韧性等机械效能制成的各种材料,如金属单质及合金等。
(2)高温结构陶瓷的效能:高温结构陶瓷既具有传统意义上的陶瓷的优点,又弥补了金属材料的缺点,其优点是:能经受高温、耐氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度较小等。
(3)高温结构陶瓷的品种:已得到广泛使用的有氧化铝陶瓷,氮化矽陶瓷,碳化硼陶瓷等。
(4)普通柴油机是用金属制作的,金属制品在高温时容易损坏,必须有一个水箱进行冷却;这样就会使大量的热散失到空气中而浪费掉。氮化矽陶瓷是一种高温结构陶瓷,具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀、不易传热等优点,用它做的柴油机不需水冷却,热效率大大提高。
2、光导纤维
光导纤维即光纤,其工作原理是利用光纤材料具有较大的折射率,光可在其中传导而很少损耗的性质,从而可用光纤来传送光学讯号。多条经过处理的光纤绕在一起就成为光缆,光纤主要应用于通讯,具有容量大,抗干扰性能好,不发生电辐射,通讯质量高,防窃听等诸多优点;另外光纤还用于医疗、资讯处理、传输影象、照明等许多方面。
材料化学无机非金属材料材料化学专业
本专业培养较系统地掌握材料科学的基本理论与技术,具备材料化学相关的基本知识和基本技能,能在材料科学与工程及与其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的材料化学高阶专门人才。
1.掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识; 2.掌握材料制备(或合成)、材料加工、材料结构与效能测定等方面的基础知识、基本原理和基本实验技能; 3.了解相近专业的一般原理和知识; 4.熟悉国家关于材料科学与工程研究、科技开发及相关产业的政策,国内外智慧财产权等方面的法律法规; 5.了解材料化学的理论前沿、应用前景和最新发展动态,以及材料科学与工程产业的发展状况; 6.掌握中外文资料查询、文献检索以及运用现代资讯科技获取相关资讯的基本方法;具有一定的实验设计,创造实验条件,归纳、整理、分析实验结果,撰写论文,参与学术交流的能力。
详细介绍
主干学科:材料科学、化学 主要课程:有机化学、无机化学、分析化学、物理化学、结构化学、流体力学、工程力学、材料化学、材料物理等。 主要实践性教学环节:包括生产实习、毕业论文等,一般安排10--20周。 修业年限:四年
授予学位:理学或工学学士
相近专业:材料化学 冶金工程 金属材料工程 无机非金属材料工程 高分子材料与工程 材料科学与工程 复合材料与工程 焊接技术与工程 宝石及材料工艺学 粉体 再生科学与技术 稀土工程 非织造材料与工程
材料化学专业主要的研究范畴并不是材料的化学性质(,而是材料在制备、使用过程中涉及到的化学过程、材料性质的测量。比如陶瓷材料在烧结过程中的变化(也就是怎么才能烧出想要的陶瓷)、金属材料在使用过程中的腐蚀现象(怎样防止生锈)、冶金过程中条件的控制对产品的影响(怎么才能炼出优质钢材)等等。材料性质的测量也不同于材料物理专业的方法。材料化学专业所研究的大多跟传统产业有关,属于解决实际问题的理论学科,因此材料化学专业研究的课题没有那么新潮和热门,但是在现实生产中,对优秀的材料化学方面人才的需求是巨大的,例如说冶金行业,在钢铁、有色金属冶炼过程中效率低、产品质量差、生产过程中浪费严重等问题,都需要用材料化学的知识来解决。
无机非金属是其中的一个方向
这应该不是工科的,所以感觉不如材料科学与工程好。理科学生进工厂还是比较难吧,中国的现状就是理科不如工科
常见的无机非金属材料玻璃,水泥,陶瓷
高中常见的强氧化剂和还原剂有哪些
氧气(oxygen),氧元素形成的一种单质。化学式O?。化学式量:32.00,无色无味气体,氧元素最常见的单质形态。熔点-218.4℃,沸点-183℃。不易溶于水,1L水中溶解约30mL氧气。在空气中氧气约占21% 。液氧为天蓝色。固氧为蓝色晶体。常温下不很活泼,与许多物质都不易作用。但在高温下则很活泼,能与多种元素直接化合,这与氧原子的电负性仅次于氟有关。
氧在自然界中分布最广,占地壳质量的48.6%,是丰度最高的元素。在烃类的氧化、废水的处理、火箭推进剂以及航空、航天和潜水中供动物及人进行呼吸等方面均需要用氧。动物呼吸、燃烧和一切氧化过程(包括有机物的腐败)都消耗氧气。但空气中的氧能通过植物的光合作用不断地得到补充。
扩展资料:
氧气的用途:
1、化学工业:在生产合成氨时,氧气主要用于原料气的氧化,以强化工艺过程,提高化肥产量。再例如,重油的高温裂化,以及煤粉的气化等。
2、国防工业:液氧是现代火箭最好的助燃剂,在超音速飞机中也需要液氧作氧化剂,可燃物质浸渍液氧后具有强烈的爆炸性,可制作液氧。
3、医疗保健:供给呼吸:用于缺氧、低氧或无氧环境,例如:潜水作业、登山运动、高空飞行、宇宙航行、医疗抢救等时。
4、其它方面:它本身作为助燃剂与乙炔、丙烷等可燃气体配合使用,达到焊割金属的作用,各行各业中,特别是机械企业里用途很广,作为切割之用也很方便,是首选的一种切割方法。
百度百科-氧气
高中化学
常见的氧化剂:
1、浓硫酸
浓硫酸是指浓度(这里的浓度是指硫酸溶液里硫酸的质量百分比)大于或等于70%的硫酸溶液。浓硫酸在浓度高时具有强氧化性,这是它与普通硫酸或普通浓硫酸最大的区别之一。
常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为98.3%,其密度为1.84g·cm-3,其物质的量浓度为18.4mol·L-1。硫酸是一种高沸点难挥发的强酸,易溶于水,能以任意比与水混溶。
2、高锰酸钾
高锰酸钾亦名“灰锰氧”、“PP粉”,是一种常见的强氧化剂,常温下为紫黑色片状晶体,易见光或受热分解:2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑,故需避光存于阴凉处,严禁与易燃物及金属粉末同放。
高锰酸钾以二氧化锰为原料制取,有广泛的应用,在工业上用作消毒剂、漂白剂等,在实验室,高锰酸钾因其强氧化性和溶液颜色鲜艳而被用于物质的鉴定,酸性高锰酸钾溶液是氧化还原滴定的重要试剂。
3、重铬酸钾(K2Cr2O7)
重铬酸钾呈橙红色板状结晶,有强氧化性,与可燃物接触可能着火。比重2.676。熔点398℃。本品为用途极广的铬化合物,用于铬酸混合液和重铬酸滴定等实验室应用,工业上的铬酸盐、重铬酸盐制造、有机合成,电镀、防腐剂、颜料、媒染剂,照相、印刷、电池、安全火柴、化学研磨剂等。六价铬毒性大于三价铬。铬还是一种致敏源,六价铬有刺激性和腐蚀性,是一种致癌物。
4、次氯酸钠(NaClO)
白色粉末,有潮解性。在空气中不稳定,受热后分解。工业品则是浅**透明液体。俗称漂白水,是不稳定化合物。能逐渐释放出氧气。碱性次氯酸钠溶液比较稳定,俗称安替福明。能溶于冷水,受热到35℃以上或遇酸则分解,有强氧化性。
作为氧化剂使用时主要在强碱介质使用。在酸性介质下迅速分解(原因:碱性溶液申 4ClO-+2H2O→2CI2↑+O2↑+4OH-中加H+促进反应正向进行,酸性越强,反应越激烈)。
5、双氧水(H2O2)
水溶液为无色透明液体,有微弱的特殊气味。纯过氧化氢是淡蓝色的油状液体。存在于空气和水中,光照、闪电和微生物均可产生过氧化氢。化学性质极不稳定,是一种强氧化剂,具有较强的漂白和防腐功能,可以掩盖食品本身的腐败变质。
常见的还原剂:
1、钠单质
钠原子的最外层只有1个电子,很容易失去,所以有强还原性。因此,钠的化学性质非常活泼,能够和大量无机物,绝大部分非金属单质反应和大部分有机物反应,在与其他物质发生氧化还原反应时,作还原剂。
2、氢气
氢气常温下性质稳定,在点燃或加热的条件下能多跟许多物质发生化学反应,具有强还原性,在点燃状态下与氧气反应,常作为还原剂使某些金属氧化物还原。
3、一氧化碳
一氧化碳作为还原剂,高温或加热时能将许多金属氧化物还原成金属单质,因此常用于金属的冶炼,如:将黑色的氧化铜还原成红色的金属铜,将氧化锌还原成金属锌。
4、碳
碳作为还原剂拥有和氢气、一氧化碳相似的化学性质(但生成物不同),都可以从金属氧化物中还原出金属单质。
5、硫化氢
在酸性溶液中,硫化氢能使Fe3+还原为Fe2+,Br2还原为Br-,I2还原为I-,而它本身通常被氧化为单质硫,硫化氢常作为有机合成还原剂。
百度百科-强氧化剂
百度百科-还原剂
化学电解池和原电池的有关讲解
1.与碱反应产生气体
(1)
(2)铵盐:
2.与酸反应产生气体
(1)
(2)
3.Na2S2O3与酸反应既产生沉淀又产生气体: S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O
4.与水反应产生气体
(1)单质
(2)化合物
5.强烈双水解
6.既能酸反应,又能与碱反应
(1)单质:Al (2)化合物:Al2O3、Al(OH)3、弱酸弱碱盐、弱酸的酸式盐、氨基酸。
7.与Na2O2反应
8.2FeCl3+H2S=2FeCl2+S↓+2HCl
9.电解
10.铝热反应:Al+金属氧化物 金属+Al2O3
11. Al3+ Al(OH)3 AlO2-
12.归中反应:2H2S+SO2=3S+2H2O
4NH3+6NO 4N2+6H2O
13.置换反应:(1)金属→金属
(2)金属→非金属
(3)非金属→非金属
(4)非金属→金属
14、一些特殊的反应类型:
⑴ 化合物+单质 化合物+化合物 如:
Cl2+H2O、H2S+O2、、NH3+O2、CH4+O2、Cl2+FeBr2
⑵ 化合物+化合物 化合物+单质
NH3+NO、 H2S+SO2 、Na2O2+H2O、NaH+H2O、Na2O2+CO2、CO+H2O
⑶ 化合物+单质 化合物
PCl3+Cl2 、Na2SO3+O2 、FeCl3+Fe 、FeCl2+Cl2、CO+O2、Na2O+O2
14.三角转化:
15.受热分解产生2种或3种气体的反应:
(1)铵盐
(2)硝酸盐
16.特征网络:
(1)
①
②
③
④
(2)A—
A为弱酸的铵盐:(NH4)2CO3或NH4HCO3;(NH4)2S或NH4HS;(NH4)2SO3或NH4HSO3
(3)无机框图中常用到催化剂的反应:
17.关于反应形式的联想:
1.热分解反应:典型的特征是一种物质加热(1变2或1变3)。
含有电解熔融的Al2O3来制备金属铝、电解熔融的NaCl来制备金属钠。
2.两种物质的加热反应:
六、常见的重要氧化剂、还原剂?
氧化剂 还原剂
活泼非金属单质:X2、O2、S 活泼金属单质:Na、Mg、Al、Zn、Fe?
某些非金属单质: C、H2、S?
高价金属离子:Fe3+、Sn4+
不活泼金属离子:Cu2+、Ag+?其它:〔Ag(NH3)2〕+、新制Cu(OH)2? 低价金属离子:Fe2+、Sn2+
非金属的阴离子及其化合物:
S2-、H2S、I -、HI、NH3、Cl-、HCl、Br-、HBr
含氧化合物:
NO2、N2O5、MnO2、Na2O2、H2O2?、HClO、
HNO3、浓H2SO4、NaClO、Ca(ClO)2、KClO3、
KMnO4、王水 低价含氧化合物:
CO、SO2、H2SO3、Na2SO3、Na2S2O3、NaNO2、
H2C2O4、含-CHO的有机物: ?醛、甲酸、甲酸盐、甲酸某酯、葡萄糖、麦芽糖等
既可作氧化剂又可作还原剂的有:
S、SO32-、HSO3-、H2SO3、SO2、NO2-、Fe2+等,及含-CHO的有机物?
七、反应条件对氧化-还原反应的影响.
1.浓度:可能导致反应能否进行或产物不同
8HNO3(稀)+3Cu==2NO↑+2Cu(NO3)2+4H2O
4HNO3(浓)+Cu==2NO2↑+Cu(NO3)2+2H2O
S+6HNO3(浓)===H2SO4+6NO2↑+2H2O
3S+4 HNO3(稀)===3SO2+4NO↑+2H2O
2.温度:可能导致反应能否进行或产物不同
Cl2+2NaOH=====NaCl+NaClO+H2O
3Cl2+6NaOH=====5NaCl+NaClO3+3H2O
3.溶液酸碱性.
2S2- +SO32-+6H+=3S↓+3H2O
5Cl-+ClO3-+6H+=3Cl2↑+3H2O
S2-、SO32-,Cl-、ClO3-在酸性条件下均反应而在碱性条件下共存.
Fe2+与NO3-共存,但当酸化后即可反应.3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O
一般含氧酸盐作氧化剂时,在酸性条件下,氧化性比在中性及碱性环境中强.故酸性KMnO4溶液氧化性较强.
4.条件不同,生成物则不同
1、2P+3Cl2点燃===2PCl3(Cl2不足) ; 2P+5Cl2点燃===2 PCl5(Cl2充足)
2、2H2S+3O2点燃===2H2O+2SO2(O2充足) ; 2H2S+O2点燃===2H2O+2S(O2不充足)
3、4Na+O2缓慢氧化=====2Na2O 2Na+O2点燃===Na2O2
4、Ca(OH)2+CO2CO2适量====CaCO3↓+H2O ; Ca(OH)2+2CO2(过量)==Ca(HCO3)2
5、C+O2点燃===CO2(O2充足) ; 2 C+O2点燃===2CO (O2不充足)
6、8HNO3(稀)+3Cu==2NO↑+2Cu(NO3)2+4H2O 4HNO3(浓)+Cu==2NO2↑+Cu(NO3)2+2H2O
7、AlCl3+3NaOH==Al(OH)3↓+3NaCl ; AlCl3+4NaOH(过量)==NaAlO2+2H2O
8、NaAlO2+4HCl(过量)==NaCl+2H2O+AlCl3 NaAlO2+HCl+H2O==NaCl+Al(OH)3↓
9、Fe+6HNO3(热、浓)==Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O Fe+HNO3(冷、浓)→(钝化)
10、Fe+6HNO3(热、浓)Fe不足====Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O
Fe+4HNO3(热、浓)Fe过量====Fe(NO3)2+2NO2↑+2H2O
11、Fe+4HNO3(稀)Fe不足====Fe(NO3)3+NO↑+2H2O 3Fe+8HNO3(稀) Fe过量====3Fe(NO3)3+2NO↑+4H2O
12、C2H5OH CH2=CH2↑+H2O C2H5-OH+HO-C2H5 C2H5-O-C2H5+H2O
13、 + Cl2 Fe→ + HCl
+3Cl2光→ (六氯环已烷)
14、C2H5Cl+NaOHH2O→ C2H5OH+NaCl C2H5Cl+NaOH醇→CH2=CH2↑+NaCl+H2O
15、6FeBr2+3Cl2(不足)==4FeBr3+2FeCl3 2FeBr2+3Cl2(过量)==2Br2+2FeCl3
高中化学知识点总结
概念
1、电解原理(电解池装置如图)?
什么是电解
电解是使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)
而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
(上图是电解CuCl2溶液的装置。通电后发生反应:CuCl2=Cu?+?Cl2↑?用离子方程式表示:Cu2++?2Cl-=Cu?+?Cl2↑?)
电解过程中的能量转化(装置特点)
电能转化为化学能
发生电解反应的条件
①连接直流电源
②阴阳电极?阴极:与电源负极相连为阴极
阳极:与电源正极相连为阳极
③两级处于电解质溶液或熔融电解质中
④两电极形成闭合回路
电极反应
电极反应
与电源的正极相连的电极称为阳极。物质在阳极上失去电子,发生氧化反应。如上图装置中,Cl-在阳极上失去电子转化为Cl2,阳极反应式:2Cl--2e=Cl2↑
与电源的负极相连的电极成为阴极。物质在阴极上得到电子,发生还原反应。如上图装置中,Cu2+在阴极是得到电子转化为Cu,阴极反应式:Cu2++2e=Cu
电解结果
在两极上有新物质生成
电解池电极反应方程式的书写
阳极:活泼金属—电极失电子(Au,Pt)除外;惰性电极—溶液中阴离子失电子
失电子能力:活泼金属(Mg~Ag)>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-
阴极:溶液中阳离子得电子
得电子能力:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+(即活泼型金属顺序表的逆向)
规律:铝前(含铝)离子不放电,氢(酸)后离子先放电,氢(酸)前铝后的离子看条件
三类电解型的电解规律
①电解水型(强碱,含氧酸,活泼金属的含氧酸盐),pH由溶液的酸碱性决定,溶液呈碱性则pH增大,溶液呈酸性则pH减小,溶液呈中性则pH不变。电解质溶液复原—加适量水
②电解电解质型(无氧酸,不活泼金属的无氧酸盐,),pH变大。电解质溶液复原—加适量电解质。
③放氢生碱型(活泼金属的无氧酸盐),pH变大。电解质溶液复原—加阴离子相同的酸
④放氧生酸型(不活泼金属的含氧酸盐),pH变小。电解质?溶液复原—加阳离子相同的碱或氧化物
意义
使在通常情况下不发生变化的物质发生氧化还原反应,得到所需的化工产品、进行电镀以及冶炼活泼的金属。在金属的保护方面也有一定的用处。
电解原理的应用
氯碱工业(电解饱和食盐水)
制取氯气、氢气、烧碱。
饱和食盐水溶液中存在Na+和Cl-以及水电离产生的H+和OH-。其中氧化性H+>Na+,还原性Cl->OH-。所以H+和Cl-先放电(即发生还原或氧化反应)。
阴极:2H++2e=H2↑?(还原反应)
阳极:2Cl-2e-=Cl2↑?(氧化反应)
总反应的化学方程式:2NaCl+2H2O=(等号上为通电)2NaOH+H2↑+Cl2↑
用离子方程式表示:2Cl-+2H2O=(等号上为通电)2OH-+H2↑+Cl2↑。
电镀和电解精炼铜
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者合金的过程
条件:①镀件做阴极②镀层金属做阳极③电镀液中含镀层金属离子
电镀时,把待镀的金属制品(即镀件)作阴极,镀层金属作阳极,用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。
阳极:M-ne-=Mn+
阴极:Mn++ne-=M
这样,在直流电的作用下,镀层金属就均匀地覆盖到镀件的表面。
同样的道理,用纯铜作阴极,用粗铜作阳极,用CuSO4溶液作电解液。通入直流电,作为阳极的粗铜逐渐溶解,在阴极上析出纯铜,从而达到提纯铜的目的。
电解法冶炼金属
钠、钙、镁、铝等活泼金属,很难用还原剂从它们的化合物中还原得到单质,因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到。如电解熔融的氯化钠可以得到金属钠:
阴极:2Na++2e-=2Na
阳极:2Cl――2e-=Cl2↑
电解时,物质在电极上的放电顺序
(1)阳极:与电源的正极相连。
当阳极的电极材料为金属(Pt或Au除外)时,通电后作电极的金属失去电子变成金属离子,溶解到电解质溶液中。
当阳极的电极材料是惰性物质(如Au、Pt或石墨)时,通电后溶液中的阴离子在阳极上失去电子,当溶液中同时存在多种阴离子时,还原性强的离子先失去电子发生氧化反应。常见阴离子的还原性由强到弱的顺序是:Cl->OH->含氧酸根离子(如SO42-、NO3-等)>F-。Cl-和OH-在电解时的电极反应式分别是:
2Cl――2e-=Cl2↑
4OH――4e-=2H2O+O2↑
因为水电离能够产生OH-,所以电解含氧酸盐溶液时,在阳极上是OH-放电生成氧气,而含氧酸根离子不发生变化。(当阳极为惰性金属常用的为C?铂?金?时?自身放电)?
(2)阴极:与电源的负极相连。
在阴极上发生还原反应的是溶液中的阳离子。当溶液中存在多种阳离子时,按金属活动性顺序,越不活泼的金属,其阳离子的氧化性越强,越容易被还原。在水溶液中,铝之前的金属的阳离子不可能被还原。
酸、碱、盐溶液电解规律
(1)无氧酸是其本身的电解
(2)含氧酸是水的电解
(3)可溶性碱是水的电解
(4)活泼性金属的含氧酸盐也是水的电解
(5)活泼金属的无氧盐阴极析出氢气并伴随溶液显碱性,阳极析出非金属单质
(6)不活泼金属的无氧盐是该盐的电解
(7)中等活动性金属的含氧酸盐阴极析出金属,阳极得到氧气同时酸性提高
为什么H化物中的非金属元素一定是最低价态啊
高中化学全部知识点总结
考试中经常用到的规律:
1、溶解性规律——见溶解性表; 2、常用酸、碱指示剂的变色范围:
指示剂 PH的变色范围
甲基橙 <3.1红色 3.1——4.4橙色 >4.4**
酚酞 <8.0无色 8.0——10.0浅红色 >10.0红色
石蕊 <5.1红色 5.1——8.0紫色 >8.0蓝色
3、在惰性电极上,各种离子的放电顺序:
阴极(夺电子的能力):Au3+ >Ag+>Hg2+
>Cu2+ >Pb2+ >Fa2+ >Zn2+
>H+ >Al3+>Mg2+ >Na+
>Ca2+ >K+
阳极(失电子的能力):S2- >I-
>Br– >Cl-
>OH- >含氧酸根
注意:若用金属作阳极,电解时阳极本身发生氧化还原反应(Pt、Au除外)
4、双水解离子方程式的书写:(1)左边写出水解的离子,右边写出水解产物;
(2)配平:在左边先配平电荷,再在右边配平其它原子;(3)H、O不平则在那边加水。
例:当Na2CO3与AlCl3溶液混和时: 3 CO32- + 2Al3+
+ 3H2O = 2Al(OH)3↓ + 3CO2↑
5、写电解总反应方程式的方法:(1)分析:反应物、生成物是什么;(2)配平。
例:电解KCl溶液:2KCl + 2H2O == H2↑+ Cl2↑+ 2KOH 配平:2KCl + 2H2O == H2↑+ Cl2↑+ 2KOH
6、将一个化学反应方程式分写成二个电极反应的方法:(1)按电子得失写出二个半反应式;(2)再考虑反应时的环境(酸性或碱性);(3)使二边的原子数、电荷数相等。
例:蓄电池内的反应为:Pb + PbO2 + 2H2SO4
= 2PbSO4 + 2H2O 试写出作为原电池(放电)时的电极反应。
写出二个半反应: Pb –2e- → PbSO4 PbO2 +2e- → PbSO4
分析:在酸性环境中,补满其它原子: 应为:负极:Pb + SO42-
-2e- = PbSO4
正极: PbO2 + 4H+
+ SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O
注意:当是充电时则是电解,电极反应则为以上电极反应的倒转:
为:阴极:PbSO4 +2e- = Pb + SO42- 阳极:PbSO4 + 2H2O -2e- = PbO2 + 4H+
+ SO42-
7、在解计算题中常用到的恒等:原子恒等、离子恒等、电子恒等、电荷恒等、电量恒等,用到的方法有:质量守恒、差量法、归一法、极限法、关系法、十字交法和估算法。(非氧化还原反应:原子守恒、电荷平衡、物料平衡用得多,氧化还原反应:电子守恒用得多)
8、电子层结构相同的离子,核电荷数越多,离子半径越小;
9、晶体的熔点:原子晶体 >离子晶体 >分子晶体中学学到的原子晶体有: Si、SiC 、SiO2=和金刚石。原子晶体的熔点的比较是以原子半径为依据的: 金刚石 > SiC > Si (因为原子半径:Si> C> O).
10、分子晶体的熔、沸点:组成和结构相似的物质,分子量越大熔、沸点越高。
11、胶体的带电:一般说来,金属氢氧化物、金属氧化物的胶体粒子带正电,非金属氧化物、金属硫化物的胶体粒子带负电。
12、氧化性:MnO4- >Cl2 >Br2 >Fe3+
>I2 >S=4(+4价的S) 例: I2 +SO2 + H2O
= H2SO4 + 2HI
13、含有Fe3+的溶液一般呈酸性。 14、能形成氢键的物质:H2O 、NH3 、HF、CH3CH2OH
。
15、氨水(乙醇溶液一样)的密度小于1,浓度越大,密度越小,硫酸的密度大于1,浓度越大,密度越大,98%的浓硫酸的密度为:1.84g/cm3。
16、离子是否共存:(1)是否有沉淀生成、气体放出;(2)是否有弱电解质生成;(3)是否发生氧化还原反应;(4)是否生成络离子[Fe(SCN)2、Fe(SCN)3、Ag(NH3)+、[Cu(NH3)4]2+等];(5)是否发生双水解。
17、地壳中:含量最多的金属元素是— Al 含量最多的非金属元素是—O HClO4(高氯酸)—是最强的酸
18、熔点最低的金属是Hg (-38.9C。),;熔点最高的是W(钨3410c);密度最小(常见)的是K;密度最大(常见)是Pt。
19、雨水的PH值小于5.6时就成为了酸雨。
20、有机酸酸性的强弱:乙二酸 >甲酸 >苯甲酸 >乙酸 >碳酸 >苯酚 >HCO3-
21、有机鉴别时,注意用到水和溴水这二种物质。
例:鉴别:乙酸乙酯(不溶于水,浮)、溴苯(不溶于水,沉)、乙醛(与水互溶),则可用水。
22、取代反应包括:卤代、硝化、磺化、卤代烃水解、酯的水解、酯化反应等;
23、最简式相同的有机物,不论以何种比例混合,只要混和物总质量一定,完全燃烧生成的CO2、H2O及耗O2的量是不变的。恒等于单一成分该质量时产生的CO2、H2O和耗O2量。
24、可使溴水褪色的物质如下,但褪色的原因各自不同:烯、炔等不饱和烃(加成褪色)、苯酚(取代褪色)、乙醇、醛、甲酸、草酸、葡萄糖等(发生氧化褪色)、有机溶剂[CCl4、氯仿、溴苯、CS2(密度大于水),烃、苯、苯的同系物、酯(密度小于水)]发生了萃取而褪色。
25、能发生银镜反应的有:醛、甲酸、甲酸盐、甲酰铵(HCNH2O)、葡萄溏、果糖、麦芽糖,均可发生银镜反应。(也可同Cu(OH)2反应) 计算时的关系式一般为:—CHO —— 2Ag
注意:当银氨溶液足量时,甲醛的氧化特殊: HCHO —— 4Ag ↓ + H2CO3
反应式为:HCHO +4[Ag(NH3)2]OH
= (NH4)2CO3 + 4Ag↓ + 6NH3 ↑+ 2H2O
26、胶体的聚沉方法:(1)加入电解质;(2)加入电性相反的胶体;(3)加热。
常见的胶体:液溶胶:Fe(OH)3、AgI、牛奶、豆浆、粥等;气溶胶:雾、云、烟等;固溶胶:有色玻璃、烟水晶等。
27、污染大气气体:SO2、CO、NO2、NO,其中SO2、NO2形成酸雨。
28、环境污染:大气污染、水污染、土壤污染、食品污染、固体废弃物污染、噪声污染。工业三废:废渣、废水、废气。
29、在室温(20C。)时溶解度在10克以上——易溶;大于1克的——可溶;小于1克的——微溶;小于0.01克的——难溶。
30、人体含水约占人体质量的2/3。地面淡水总量不到总水量的1%。当今世界三大矿物燃料是:煤、石油、天然气。石油主要含C、H地元素。
31、生铁的含C量在:2%——4.3% 钢的含C量在:0.03%——2% 。粗盐:是NaCl中含有MgCl2和 CaCl2,因为MgCl2吸水,所以粗盐易潮解。浓HNO3在空气中形成白雾。固体NaOH在空气中易吸水形成溶液。
32、气体溶解度:在一定的压强和温度下,1体积水里达到饱和状态时气体的体积。
六、常见的重要氧化剂、还原剂?
氧化剂 还原剂
活泼非金属单质:X2、O2、S 活泼金属单质:Na、Mg、Al、Zn、Fe?某些非金属单质: C、H2、S?
高价金属离子:Fe3+、Sn4+不活泼金属离子:Cu2+、Ag+?其它:[Ag(NH3)2]+、新制Cu(OH)2? 低价金属离子:Fe2+、Sn2+非金属的阴离子及其化合物:S2-、H2S、I
-、HI、NH3、Cl-、HCl、Br-、HBr
含氧化合物:NO2、N2O5、MnO2、Na2O2、H2O2?、HClO、HNO3、浓H2SO4、NaClO、Ca(ClO)2、KClO3、KMnO4、王水 低价含氧化合物:CO、SO2、H2SO3、Na2SO3、Na2S2O3、NaNO2、H2C2O4、含-CHO的有机物:醛、甲酸、甲酸盐、甲酸某酯、葡萄糖、麦芽糖等
既作氧化剂又作还原剂的有:S、SO32-、HSO3-、H2SO3、SO2、NO2-、Fe2+及含-CHO的有机物?
七、反应条件对氧化-还原反应的影响.
1.浓度:可能导致反应能否进行或产物不同
8HNO3(稀)+3Cu==2NO↑+2Cu(NO3)2+4H2O
S+6HNO3(浓)===H2SO4+6NO2↑+2H2O
4HNO3(浓)+Cu==2NO2↑+Cu(NO3)2+2H2O 3S+4 HNO3(稀)===3SO2+4NO↑+2H2O
2.温度:可能导致反应能否进行或产物不同
冷、稀4
高温
Cl2+2NaOH=====NaCl+NaClO+H2O
3Cl2+6NaOH=====5NaCl+NaClO3+3H2O
3.溶液酸碱性.
2S2- +SO32-+6H+=3S↓+3H2O
5Cl-+ClO3-+6H+=3Cl2↑+3H2O
S2-、SO32-,Cl-、ClO3-在酸性条件下均反应而在碱性条件下共存.
Fe2+与NO3-共存,但当酸化后即可反应.3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O
一般含氧酸盐作氧化剂,在酸性条件下,氧化性比在中性及碱性环境中强.故酸性KMnO4溶液氧化性较强.
4.条件不同,生成物则不同
1、2P+3Cl22PCl3(Cl2不足) ; 2P+5Cl22 PCl5(Cl2充足)
2、2H2S+3O22H2O+2SO2(O2充足) ;2H2S+O22H2O+2S(O2不充足)
3、4Na+O22Na2O 2Na+O2Na2O2
4、Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O ;Ca(OH)2+2CO2(过量)==Ca(HCO3)2
5、C+O2CO2(O2充足) ;
2 C+O22CO (O2不充足)
6、8HNO3(稀)+3Cu==2NO↑+2Cu(NO3)2+4H2O 4HNO3(浓)+Cu==2NO2↑+Cu(NO3)2+2H2O
7、AlCl3+3NaOH==Al(OH)3↓+3NaCl ; AlCl3+4NaOH(过量)==NaAlO2+2H2O
8、NaAlO2+4HCl(过量)==NaCl+2H2O+AlCl3 NaAlO2+HCl+H2O==NaCl+Al(OH)3↓
9、Fe+6HNO3(热、浓)==Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O Fe+HNO3(冷、浓)→(钝化)
10、Fe+6HNO3(热、浓)Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O
Fe+4HNO3(热、浓)Fe(NO3)2+2NO2↑+2H2O
浓H2SO4
浓H2SO4
11、Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO↑+2H2O 3Fe+8HNO3(稀) 3Fe(NO3)3+2NO↑+4H2O
140℃
170℃
12、C2H5OH CH2=CH2↑+H2O C2H5-OH+HO-C2H5 C2H5-O-C2H5+H2O
13、 +Cl2
+
HCl
+3Cl2 (六氯环已烷)
14、C2H5Cl+NaOH C2H5OH+NaCl C2H5Cl+NaOHCH2=CH2↑+NaCl+H2O
15、6FeBr2+3Cl2(不足)==4FeBr3+2FeCl3 2FeBr2+3Cl2(过量)==2Br2+2FeCl3
八、离子共存问题
离子在溶液中能否大量共存,涉及到离子的性质及溶液酸碱性等综合知识。凡能使溶液中因反应发生使有关离子浓度显著改变的均不能大量共存。如生成难溶、难电离、气体物质或能转变成其它种类的离子(包括氧化一还原反应).
一般可从以下几方面考虑
弱碱阳离子只存在于酸性较强的溶液中.如Fe3+、Al3+、Zn2+、Cu2+、NH4+、Ag+ 等均与OH-不能
大量共存.
2.弱酸阴离子只存在于碱性溶液中。如CH3COO-、F-、CO32-、SO32-、S2-、PO43-、 AlO2-均与H+
不能大量共存.
弱酸的酸式阴离子在酸性较强或碱性较强的溶液中均不能大量共存.它们遇强酸(H+)会生成弱
酸分子;遇强碱(OH-)生成正盐和水. 如:HSO3-、HCO3-、HS-、H2PO4-、HPO42-等
4.若阴、阳离子能相互结合生成难溶或微溶性的盐,则不能大量共存.如:Ba2+、Ca2+与CO32-、
SO32-、PO43-、SO42-等;Ag+与Cl-、Br-、I- 等;Ca2+与F-,C2O42- 等
若阴、阳离子发生双水解反应,则不能大量共存.如:Al3+与HCO3-、CO32-、HS-、S2-、AlO2-、ClO-、
SiO32- 等Fe3+与HCO3-、CO32-、AlO2-、ClO-、SiO32-、C6H5O-等;NH4+与AlO2-、SiO32-、ClO-、CO32-等
若阴、阳离子能发生氧化一还原反应则不能大量共存.如:Fe3+与I-、S2-;MnO4-(H+)与I-、Br-、
Cl-、S2-、SO32-、Fe2+等;NO3-(H+)与上述阴离子;S2-、SO32-、H+
7.因络合反应或其它反应而不能大量共存
如:Fe3+与F-、CN-、SCN-等; H2PO4-与PO43-会生成HPO42-,故两者不共存.
九、离子方程式判断常见错误及原因分析
1.离子方程式书写的基本规律要求:(写、拆、删、查四个步骤来写)
(1)合事实:离子反应要符合客观事实,不可臆造产物及反应。
(2)式正确:化学式与离子符号使用正确合理。
(3)号实际:“=”“”“→”“↑”“↓”等符号符合实际。
(4)两守恒:两边原子数、电荷数必须守恒(氧化还原反应离子方程式中氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数要相等)。
(5)明类型:分清类型,注意少量、过量等。
(6)细检查:结合书写离子方程式过程中易出现的错误,细心检查。
例如:(1)违背反应客观事实
如:Fe2O3与氢碘酸:Fe2O3+6H+=2 Fe3++3H2O错因:忽视了Fe3+与I-发生氧化一还原反应
(2)违反质量守恒或电荷守恒定律及电子得失平衡
如:FeCl2溶液中通Cl2 :Fe2++Cl2=Fe3++2Cl- 错因:电子得失不相等,离子电荷不守恒
(3)混淆化学式(分子式)和离子书写形式
如:NaOH溶液中通入HI:OH-+HI=H2O+I-错因:HI误认为弱酸.
(4)反应条件或环境不分:
如:次氯酸钠中加浓HCl:ClO-+H++Cl-=OH-+Cl2↑错因:强酸制得强碱
(5)忽视一种物质中阴、阳离子配比.
如:H2SO4溶液加入Ba(OH)2溶液:Ba2++OH-+H++SO42-=BaSO4↓+H2O
正确:Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O
(6)“=”“D ”“↑”“↓”符号运用不当
如:Al3++3H2O=Al(OH)3↓+3H+ 注意:盐的水解一般是可逆的,Al(OH)3量少,故不能打“↓”
2.判断离子共存时,审题一定要注意题中给出的附加条件。
错误!未找到引用源。酸性溶液(H+)、碱性溶液(OH-)、能在加入铝粉后放出可燃气体的溶液、由水电离出的H+或OH-=
1×10-amol/L(a>7或a<7)的溶液等。
错误!未找到引用源。有色离子MnO4-,Fe3+,Fe2+,Cu2+,Fe(SCN)2+。 错误!未找到引用源。MnO4-,NO3-等在酸性条件下具有强氧化性。
错误!未找到引用源。S2O32-在酸性条件下发生氧化还原反应:S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O
错误!未找到引用源。注意题目要求“一定大量共存”还是“可能大量共存”;“不能大量共存”还是“一定不能大量共存”。
错误!未找到引用源。看是否符合题设条件和要求,如“过量”、“少量”、“适量”、“等物质的量”、“任意量”以及滴加试剂的先后顺序对反应的影响等。
十、中学化学实验操作中的七原则
1.“从下往上”原则。2.“从左到右”原则。3.先“塞”后“定”原则。4.“固体先放”原则,“液体后加”原则。5.先验气密性(装入药口前进行)原则。6.后点酒精灯(所有装置装完后再点酒精灯)原则。7.连接导管通气是长进短出原则。
十一、特殊试剂的存放和取用10例
1.Na、K:隔绝空气;防氧化,保存在煤油中(或液态烷烃中),(Li用石蜡密封保存)。用镊子取,玻片上切,滤纸吸煤油,剩余部分随即放人煤油中。
2.白磷:保存在水中,防氧化,放冷暗处。镊子取,立即放入水中用长柄小刀切取,滤纸吸干水分。
3.液Br2:有毒易挥发,盛于磨口的细口瓶中,并用水封。瓶盖严密。
4.I2:易升华,且具有强烈刺激性气味,应保存在用蜡封好的瓶中,放置低温处。
5.浓HNO3,AgNO3:见光易分解,应保存在棕色瓶中,放在低温避光处。
6.固体烧碱:易潮解,应用易于密封的干燥大口瓶保存。瓶口用橡胶塞塞严或用塑料盖盖紧。
7.NH3·H2O:易挥发,应密封放低温处。
8.C6H6、、C6H5—CH3、CH3CH2OH、CH3CH2OCH2CH3:易挥发、易燃,密封存放低温处,并远离火源。
9.Fe2+盐溶液、H2SO3及其盐溶液、氢硫酸及其盐溶液:因易被空气氧化,不宜长期放置,应现用现配。
10.卤水、石灰水、银氨溶液、Cu(OH)2悬浊液等,都要随配随用,不能长时间放置。
十二、中学化学中与“0”有关的实验问题4例及小数点问题
1.滴定管最上面的刻度是0。小数点为两位 2.量筒最下面的刻度是0。小数点为一位
3.温度计中间刻度是0。小数点为一位 4.托盘天平的标尺中央数值是0。小数点为一位
十三、能够做喷泉实验的气体
1、NH3、HCl、HBr、HI等极易溶于水的气体均可做喷泉实验。
2、CO2、Cl2、SO2与氢氧化钠溶液; 3、C2H2、C2H2与溴水反应
十四、比较金属性强弱的依据
金属性:金属气态原子失去电子能力的性质;
金属活动性:水溶液中,金属原子失去电子能力的性质。
注:金属性与金属活动性并非同一概念,两者有时表现为不一致,
1、同周期中,从左向右,随着核电荷数的增加,金属性减弱;
同主族中,由上到下,随着核电荷数的增加,金属性增强;
2、依据最高价氧化物的水化物碱性的强弱;碱性愈强,其元素的金属性也愈强;
3、依据金属活动性顺序表(极少数例外);
4、常温下与酸反应剧烈程度;5、常温下与水反应的剧烈程度;
6、与盐溶液之间的置换反应;7、高温下与金属氧化物间的置换反应。
十五、比较非金属性强弱的依据
1、同周期中,从左到右,随核电荷数的增加,非金属性增强;
同主族中,由上到下,随核电荷数的增加,非金属性减弱;
2、依据最高价氧化物的水化物酸性的强弱:酸性愈强,其元素的非金属性也愈强;
3、依据其气态氢化物的稳定性:稳定性愈强,非金属性愈强;
4、与氢气化合的条件;
5、与盐溶液之间的置换反应;
6、其他,例:2Cu+SCu2S Cu+Cl2CuCl2
所以,Cl的非金属性强于S。
十六、“10电子”、“18电子”的微粒小结
1.“10电子”的微粒:
分子 离子
一核10电子的 Ne N3?、O2?、F?、Na+、Mg2+、Al3+
二核10电子的 HF OH?、
三核10电子的 H2O NH2?
四核10电子的 NH3 H3O+
五核10电子的 CH4 NH4+
2.“18电子”的微粒
分子 离子
一核18电子的 Ar K+、Ca2+、Cl?、S2?
二核18电子的 F2、HCl HS?
三核18电子的 H2S
四核18电子的 PH3、H2O2
五核18电子的 SiH4、CH3F
六核18电子的 N2H4、CH3OH
注:其它诸如C2H6、N2H5+、N2H62+等亦为18电子的微粒。
十七、微粒半径的比较:
1.判断的依据 电子层数: 相同条件下,电子层越多,半径越大。
核电荷数: 相同条件下,核电荷数越多,半径越小。
最外层电子数 相同条件下,最外层电子数越多,半径越大。
具体规律:1、同周期元素的原子半径随核电荷数的增大而减小(稀有气体除外)
如:Na>Mg>Al>Si>P>S>Cl.
2、同主族元素的原子半径随核电荷数的增大而增大。如:Li<Na<K<Rb<Cs
3、同主族元素的离子半径随核电荷数的增大而增大。如:F--<Cl--<Br--<I--
4、电子层结构相同的离子半径随核电荷数的增大而减小。如:F-> Na+>Mg2+>Al3+
5、同一元素不同价态的微粒半径,价态越高离子半径越小。如Fe>Fe2+>Fe3+
十八、各种“水”汇集
1.纯净物:重水D2O;超重水T2O;蒸馏水H2O;双氧水H2O2;水银Hg; 水晶SiO2。
2.混合物:氨水(分子:NH3、H2O、NH3·H2O;离子:NH4+、OH?、H+)
氯水(分子:Cl2、H2O、HClO;离子:H+、Cl?、ClO?、OH?) 苏打水(Na2CO3的溶液)
生理盐水(0.9%的NaCl溶液) 水玻璃(Na2SiO3水溶液)
水泥(2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3)
卤水(MgCl2、NaCl及少量MgSO4)
王水(由浓HNO3和浓盐酸以1∶3的体积比配制成的混合物)
十九、具有漂白作用的物质
氧化作用 化合作用 吸附作用
Cl2、O3、Na2O2、浓HNO3 SO2 活性炭
化学变化 物理变化
不可逆 可逆
其中能氧化指示剂而使指示剂褪色的主要有Cl2(HClO)和浓HNO3及Na2O2
二十、各种“气”汇集
1.无机的:爆鸣气(H2与O2); 水煤气或煤气(CO与H2);碳酸气(CO2)
2.有机的:天然气(又叫沼气、坑气,主要成分为CH4)
液化石油气(以丙烷、丁烷为主) 裂解气(以CH2=CH2为主) 焦炉气(H2、CH4等)
电石气(CH≡CH,常含有H2S、PH3等)
二十一、滴加顺序不同,现象不同
1.AgNO3与NH3·H2O:
AgNO3向NH3·H2O中滴加——开始无白色沉淀,后产生白色沉淀
NH3·H2O向AgNO3中滴加——开始有白色沉淀,后白色沉淀消失
2.NaOH与AlCl3:
NaOH向AlCl3中滴加——开始有白色沉淀,后白色沉淀消失
AlCl3向NaOH中滴加——开始无白色沉淀,后产生白色沉淀
3.HCl与NaAlO2:
HCl向NaAlO2中滴加——开始有白色沉淀,后白色沉淀消失
NaAlO2向HCl中滴加——开始无白色沉淀,后产生白色沉淀
4.Na2CO3与盐酸:
Na2CO3向盐酸中滴加——开始有气泡,后不产生气泡
盐酸向Na2CO3中滴加——开始无气泡,后产生气泡
二十三、规律性的知识归纳
1、能与氢气加成的:苯环结构、C=C 、 、C=O 。
( 和 中的C=O双键不发生加成)
2、能与NaOH反应的:—COOH、 、 。 3、能与NaHCO3反应的:—COOH
4、能与Na反应的:—COOH、 、 -OH 5、能发生加聚反应的物质
烯烃、二烯烃、乙炔、苯乙烯、烯烃和二烯烃的衍生物。
6、能发生银镜反应的物质 凡是分子中有醛基(-CHO)的物质均能发生银镜反应。
(1)所有的醛(R-CHO); (2)甲酸、甲酸盐、甲酸某酯;
注:能和新制Cu(OH)2反应的——除以上物质外,还有酸性较强的酸(如甲酸、乙酸、丙酸、盐酸、硫酸、氢氟酸等),发生中和反应。
7、能与溴水反应而使溴水褪色或变色的物质
(一)有机
1.不饱和烃(烯烃、炔烃、二烯烃、苯乙烯等);
2.不饱和烃的衍生物(烯醇、烯醛、油酸、油酸盐、油酸某酯、油等)
3.石油产品(裂化气、裂解气、裂化汽油等);
4.苯酚及其同系物(因为能与溴水取代而生成三溴酚类沉淀)
5.含醛基的化合物
6.天然橡胶(聚异戊二烯) CH2=CH-C=CH2
(二)无机
1.-2价硫(H2S及硫化物); CH3
2.+4价硫(SO2、H2SO3及亚硫酸盐);
3.+2价铁:
6FeSO4+3Br2=2Fe2(SO4)3+2FeBr3
6FeCl2+3Br2=4FeCl3+2FeBr3 变色
2FeI2+3Br2=2FeBr3+2I2
4.Zn、Mg等单质
如Mg+Br2MgBr2
(此外,其中亦有Mg与H+、Mg与HBrO的反应)
5.-1价的碘(氢碘酸及碘化物) 变色
6.NaOH等强碱:Br2+2OH?==Br?+BrO?+H2O
7.AgNO3
8、能使酸性高锰酸钾溶液褪色的物质
(一)有机
不饱和烃(烯烃、炔烃、二烯烃、苯乙烯等);
苯的同系物;
不饱和烃的衍生物(烯醇、烯醛、烯酸、卤代烃、油酸、油酸盐、油酸酯等);
含醛基的有机物(醛、甲酸、甲酸盐、甲酸某酯等);
石油产品(裂解气、裂化气、裂化汽油等);
煤产品(煤焦油);
天然橡胶(聚异戊二烯)。
(二)无机
-2价硫的化合物(H2S、氢硫酸、硫化物);
+4价硫的化合物(SO2、H2SO3及亚硫酸盐);
双氧水(H2O2,其中氧为-1价)
9、最简式相同的有机物
1.CH:C2H2和C6H6
2.CH2:烯烃和环烷烃
3.CH2O:甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖
4.CnH2nO:饱和一元醛(或饱和一元酮)与二倍于其碳原子数和饱和一元羧酸或酯;举一例:乙醛(C2H4O)与丁酸及其异构体(C4H8O2)
10、同分异构体(几种化合物具有相同的分子式,但具有不同的结构式)
1、醇—醚 CnH2n+2Ox 2、醛—酮—环氧烷(环醚) CnH2nO
3、羧酸—酯—羟基醛 CnH2nO2 4、氨基酸—硝基烷
5、单烯烃—环烷烃 CnH2n 6、二烯烃—炔烃 CnH2n-2
11、能发生取代反应的物质及反应条件
1.烷烃与卤素单质:卤素蒸汽、光照;
2.苯及苯的同系物与①卤素单质:Fe作催化剂;
②浓硝酸:50~60℃水浴;浓硫酸作催化剂
③浓硫酸:70~80℃水浴;
3.卤代烃水解:NaOH的水溶液;
4.醇与氢卤酸的反应:新制的氢卤酸(酸性条件);
5.酯类的水解:无机酸或碱催化;
6.酚与浓溴水(乙醇与浓硫酸在140℃时的脱水反应,事实上也是取代反应。)
二十四、实验中水的妙用
1.水封:在中学化学实验中,液溴需要水封,少量白磷放入盛有冷水的广口瓶中保存,通过水的覆盖,既可隔绝空气防止白磷蒸气逸出,又可使其保持在燃点之下;液溴极易挥发有剧毒,它在水中溶解度较小,比水重,所以亦可进行水封减少其挥发。
2.水浴:酚醛树脂的制备(沸水浴);硝基苯的制备(50—60℃)、乙酸乙酯的水解(70~80℃)、蔗糖的水解(70~80℃)、硝酸钾溶解度的测定(室温~100℃)需用温度计来控制温度;银镜反应需用温水浴加热即可。
3.水集:排水集气法可以收集难溶或不溶于水的气体,中学阶段有02, H2,C2H4,C2H2,CH4,NO。有些气体在水中有一定溶解度,但可以在水中加入某物质降低其溶解度,如:用排饱和食盐水法收集氯气。
4.水洗:用水洗的方法可除去某些难溶气体中的易溶杂质,如除去NO气体中的N02杂质。
5.鉴别:可利用一些物质在水中溶解度或密度的不同进行物质鉴别,如:苯、乙醇 溴乙烷三瓶未有标签的无色液体,用水鉴别时浮在水上的是苯,溶在水中的是乙醇,沉于水下的是溴乙烷。利用溶解性溶解热鉴别,如:氢氧化钠、硝酸铵、氯化钠、碳酸钙,仅用水可资鉴别。
6.检漏:气体发生装置连好后,应用热胀冷缩原理,可用水检查其是否漏气。
二十五、有机物的官能团:
1.碳碳双键: 2.碳碳叁键:
3.卤(氟、氯、溴、碘)原子:—X 4.(醇、酚)羟基:—OH
5.醛基:—CHO 6.羧基:—COOH 7.酯类的基团:
非金属元素与金属元素的根本区别在于原子的价电子层结构不同。多数金属元素的最外电子层上只有1、2个s 电子,而非金属元素比较复杂。H、He 有1、2个电子,He 以外的希有气体的价电子层结构为 ns 2 np 6 ,共有8个电子,第IIIA族到VIIA族元素的价电子层结构为ns2sp1-5 ,即有3—7个价电子。金属元素的价电子少,它们倾向于失去这些电子;而非金属元素的价电子多,它们倾向于得到电子。
在单质结构上,金属的特点是以金属键形成球状紧密堆积,既没有饱和性又没有方向性,所以金属具有光泽、延展性、导电和导热等通性。非金属单质大都是由2或2个以上的原子以共价键相结合的,分子中的键既有饱和性又有方向性。如以N代表非金属元素在周期表中的族数,则该元素在单质分子中的共价数等于8-N 。对于H则为2-N。
希有气体的共价数等于 8-7 = 0 ,其结构单元为单原了分子。这些单原子分子借范德华引力结合成分子型晶体。
策VIIA族,卤素原子的共价等于8-7=1。每两个原子以一个共价键形成双原子分子,然后获范德华力形成分子型属体。H的共价为2-1=1,也属于同一类型。
第VIA族的氧、硫、硒等元素的共价数为 8-6=2。第VA族的氮、磷、砷等元素的共价为8-5=3。在这两族元素中处于第2周期的氧和氮,由于内层只有1电子,每两个原子之间除了形成σ键外,还可以形成p-pπ键,所以它们的单质为多重键组成的双原于分子。第3、4周期的非金属元素如S、Se、P、As等,则因内层电子较多,最外层的 p 电子云难于重叠为p-pπ键,而倾向于形成尽可能多的σ单键,所以它们的单质往往是由一些原子以共价单键形成的多原于分子,然后由这些分了形成分子型晶体。
第IVA族,碳族的共价为8-4=4,这一族的非金属C和Si的单质基本上属于原于晶体。在这些晶体中,原子通过由 sp 3 杂化轨道所形成的共价单键而结合成庞大的分子。
非金属元素按其单质的结构和性质大致可以分成三类。第一类是小分子物质,如单原子分子的希有气体及双原子分子的 X2(卤素)、O2、N2及H2等。在通常状况下,它们是气体。其固体为分子型晶体,熔点、沸点都很低。第二类为多原子分子物质,如S8、P4 和As4等。在通常状况下,它们是固体,为分子型晶体,熔点、沸点都很高,且不容易挥发。第三类为大分子物质,如金刚石、晶态硅和硼等都系原子型晶体,熔点、沸点都很高,且不容易挥发。在大分子物质中还有一类过渡型晶体,如石墨,它也是由无数的原于结合而成的巨大分子,但键型复杂,晶体属于层型。
总之,绝大多数非金属单质不是分子型晶体就是原子型晶体,所以它们的熔点或沸点的差别都较大。
非金属元素和金属元素的区别,还反映在生成化合物的性质上。例如金属元素一般都易形成阳离子,而非金属元素容易形成单原子或多原子阴离子。在常见的非金属元素中, F、Cl、Br、O、P、S较活泼,而N、B、C、Si在常温下不活泼。活泼的非金属容易与金属元素形成卤化物、氧化物、硫化物、氢化物或含氧酸盐等等。非金属元素彼此之间也可以形成卤化物、氧化物、氮化物、无氧酸和含氧酸等。绝大部分非金属氧化物显酸性,能与强碱作用。准金属的氧化物既与强酸又与强碱作用而显。大部分非金属单质不与水作用,卤素仅部分地与水反应,碳、磷、硫、碘等被浓硝或浓硫酸所氧化。有不少非金属单质在碱性水溶液中发生歧化反应,或者与强碱反应,但非歧化反应。例如:
3C12 + 6NaOH = 5NaCl + NaClO3 + 3H2O
3S + 6NaOH = 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O
4P + 3NaOH + 3H2O = 3NaH2PO2 + PH3
Si +2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2
2B + 2NaOH + 2H2O = 2NaBO2 + 3H2
碳、氮、氧、氟等单质无此反应。
关于卤化物、氧化物、硫化物在元素各论中都有所叙述。下面仅就分子型氢化物、含氧酸及其盐的某些性质加以归纳和小纳。
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