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高中化学物质的分类知识点总结
高中化学物质的分类知识点总结
物质的组成、性质和分类:
(一)掌握基本概念
分子
分子是能够独立存在并保持物质化学性质的一种微粒。
(1)分子同原子、离子一样是构成物质的基本微粒。
(2)按组成分子的原子个数可分为:
单原子分子:Ne、C、He、Kr……
双原子分子:H2、O2、HCl、No……
多原子分子:H2O、P4、C6H12O6……
原子
原子是化学变化中的最小微粒,确切的说,化学反应中原子核不变,只有核外电子发生变化。
(1)原子是组成某些物质(如金刚石、晶体硅、二氧化硅等原子晶体)和分子的基本微粒。
(2)原子是由原子核(中子、质子)和核外电子组成的。
离子
离子是指带电荷的原子或原子团。
(1)离子可分为阳离子和阴离子
阳离子:Li+、Na+、H+、NH4+……
阴离子:Cl-、O2-、OH-、SO4-……
(2)存在离子的物质:
①离子化合物中:NaCl、CaCl2、CaSo4……
②电解质溶液中:盐酸、氯化钠溶液中……
③金属晶体中:钠、铁、钾、铜……
元素
元素是具有相同核电荷数的(即质子数)的同一类原子的总称。
(1)元素及物质、分子、原子的区别及联系;物质是由元素组成的(宏观看);物质是由原子、分子、或离子构成的(微观看)。
(2)某些元素可以形成不同的单质(性质、结构不同)同素异形体。
(3)各元素在地壳中质量分数各不相同,占前五位的是:O、Si、Al、Fe、Ga。
同位素
同位素指同一元素不同核素之间互称同位素,即具有相同质子数不同中子数的同一类原子互称为同位素。如氢(H)有三种同位素:11H、21H、31H(氕、氘、氚)。
核素
核素是具有特定质量数、原子序数和核能态,而且其寿命足以被观察的一类原子。
(1)同种元素,可以有若干种不同的核素—同位素。
(2)同一种元素的各种核素尽管中子数不同,但他们质子数及电子数相同。核外电子排布相同,因而他们的化学性质几乎相同。
原子团
原子团是指多个原子结合成的集体,在许多反应中,原子团作为一个集体参加反应。原子团有以下几种类型:根(如SO42-、OH-、CH3COO-等)、官能团(有机物分子中能反应物质特殊性质的原子团,如-OH、 -NO2、-COOH等)、游离基(又称自由基、具有不成价电子的原子团,如甲基游离基
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·CH3)。
基
化合物中具有特殊性质的一部分原子或原子团,或化合物分子中去掉某些原子或原子团后剩下的原子团。
(1)有机物的官能团是决定物质主要性质的基,如醇的羟基(-OH)和羧酸的羧基(-COOH)。
(2)甲烷(CH4)分子中去掉一个氢原子后剩余部分(·CH3)含有未成对的价电子,称为甲基或甲基游离基,也包括单原子的游离基(·Cl)。
基(羟基):电中性,不能独立存在,只能和其他基或原子团相结合。
根(氢氧根):带负电,能独立存在于溶液或离子化合物中。
物理性质和化学性质
物理性质
(1)概念:(宏观)物质不需要发生化学变化就能表现出的性质。
(2)实质:(微观)物质的分子组成和结构没有发生变化时所呈现的性质。
(3)物理性质一般包括:颜色、状态、气味、味道、密度、熔点、沸点、溶解性、导电性、导热性、延展性等。
化学性质
(1)概念:(宏观)物质在发生化学变化时表现出来的性质。
(2)实质:(微观)物质的分子组成和结构发生变化时呈现的性质。
(3)化学性质一般包括:及氢气、氧气、金属、非金属、氧化物、酸、碱、盐能否发生反应及热稳定性等。
物理变化和化学变化
物理变化:没有生成其他物质的变化,仅是物质形态的变化。
化学变化:变化时有其他物质生成,又叫化学反应。
化学变化的特征:有新物质的生成并可能伴随发光、发热、变色等现象。
化学变化的本质:旧键断裂、新键生成或转移电子等。
溶解性
指物质在某种溶剂中的溶解能力。
如氯化钠易溶于水但难溶于无水乙醇、苯等有机溶剂。单质碘在水中的溶解性较差,却易溶于乙醇、苯等有机溶剂。苯酚在室温下仅微溶于水,但当温度升高到70℃时,苯酚能及水以任意比例互溶(苯酚熔点43℃,70℃时苯酚为液态)。利用物质在不同温度或不同溶剂中溶解度的不同可以分离混合物或进行物质的提纯。
液化
指气态物质在降低温度或加大压强的条件下转变成液体的现象。在化学工业生产中,为了便于贮存、运输某些气体物质,常将气体物质液化。液化操作是在降温的同时加压,液化使用的设备及容器必须能耐高压,以确保安全。常用几种气体液化后用途见下表。
气体名称
液化后名称
主要用途
空气
液态空气
分离空气制取氧气、氮气、稀有气体
氮气
液氮
冷冻剂
氯气
液氯
自来水消毒剂,制氯化铁、氯化烷等
氨气
液氨
制冷剂,用于氨制冷机中
二氧化硫
液体二氧化硫
漂白剂
石油气
液化石油气
燃料
金属性:元素的金属性指元素的原子失去价电子的能力。
元素的原子越容易失去电子,该元素的金属性就越强,它的单质越容易置换出水或酸中的氢成为氢气。它的最高价氧化物的水化物的碱性亦越强。元素的原子半径越大,价电子越少,越容易失去电子。在各种稳定的同位素中,铯元素的金属性最强,氢氧化铯的碱性也越强。
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除了金属元素表现出不同强弱的金属性,某些非金属元素也会表现出一定的金属性,如硼、硅、砷、碲等。
非金属性
指元素的原子在反应中得到(吸收)电子的能力。
元素的原子在反应中越容易得到电子,元素的非金属性就越强,该元素的单质越容易及H2化合,生成的氢化物稳定性越强,它的最高价氧化物的水化物(含氧酸)的酸性就越强(氧元素、氟元素除外)。
已知氟元素是最活泼的非金属元素。它及氢气在黑暗中就能发生爆炸,氟化氢是最稳定的氢化物。氧元素的非金属性仅次于氟元素,除氟、氧元素之外,氯元素的非金属性也很强,它的最高价氧化物(Cl2O7)的水化物高氯酸(HClO4)是已知含氧酸中酸性最强的一种酸。
金属性强弱
非金属性强弱
最高价氧化物水化物碱性强弱
最高价氧化物的水化物酸性强弱
及水或酸反应置换出H2的难易
及H2化合难易以及生成氢化物的稳定性
活泼金属能从盐溶液中置换出不活泼金属
活泼非金属单质能置换出不活泼非金属单质
阳离子氧化性强为不活泼金属,阳离子氧化性弱为活泼金属
阴离子还原性强的非金属性弱,还原性弱的非金属性强
原电池中负极为活泼金属,正极为不活泼金属
将金属氧化成高价的为非金属性强的单质,氧化成低价的为非金属性弱的单质
电解时,在阴极先析出的是不活泼金属
电解时,在阳极产生的是非金属性弱的单质
氧化性:物质(单质或化合物)在化学反应中得到(吸引)电子的能力称为物质的氧化性。非金属单质、金属元素高价态化合物、某些含氧酸及其盐一般有较强氧化性。
非金属单质的氧化性强弱及元素非金属性十分相似,元素非金属性越强,单质氧化性就越强。氟是氧化性最强的非金属单质。
氧化性的规律:
①活泼金属阳离子的氧化性弱于不活泼金属阳离子的氧化性,如Na+<Al+
②变价金属元素中,高价态氧化物的氧化性强于低价态氧化物的氧化性
Fe3+>Fe2+,MnO4->MnO42->MnO2;
③同种元素的含氧酸的氧化性往往是价态越高,氧化性越强,如,HNO3>HNO2、
浓度越大,氧化性也越强,如,浓HNO3>稀HNO2、浓H2SO4>稀H2SO4。
然而也有例外,氯元素的含氧酸,它的氧化性强弱顺序是HClO>HClO2>HClO3>HClO4.
还原性:物质在化学反应中失去电子的能力称为该物质的还原性。
金属单质、大多数非金属单质和含有元素低价态的化合物都有较强的还原性。物质还原性的强弱取决于该物质在化学反应中失去电子能力的大小。
元素金属性越强,金属单质的还原性也越强,金属单质还原性顺序和金属活动性顺序基本一致。元素的非金属性越弱,非金属单质的还原性越强。
元素一般有多种价态的物质,一般来说,价态降低,还原性越强。如硫元素不同价态物质的还原性:H2S>S>SO2;含磷元素物质的还原性:PH3>P4>PO33-;单质铁以及铁离子的还原性:Fe>Fe2+>Fe3+等。
挥发性:液态物质在低于沸点的温度条件下转变成气态的能力,以及一些气体溶质从溶液中逸出的能力。具有较强挥发性的物质大多是一些低沸点的液体物质,如乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、二硫化碳等。另外氨水、浓盐酸、浓硝酸等都具有很强的挥发性。这些物质贮存时,应密闭保存并远离热源,防止受热加快挥发。
升华:加热条件下,固态物质不经过液态直接变为气态的变化。
常见能升华的物质有:I2、干冰(固态CO2)、升华硫、红磷、灰砷等。
稳定性:是物质化学性质的一种。它反映了物质在一定条件下发生化学反应的难易程度。稳定性可分为热稳定性、光化学稳定性和氧化还原稳定性。
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越不活泼的物质其化学稳定性越好。例如:苯在一般情况下,化学性质比较稳定,所以,常用苯作为有机萃取剂和有机反应的介质。很多反应在水中以水作为溶剂也是利用的水的化学稳定性。
混合物:由两种或多种物质混合而成的物质叫做混合物
(1)混合物一般没有固定组成,没有固定熔沸点。
(2)常见特殊名称的混合物有:氨水、氯水、王水、天然水、硬水、软水、盐酸、浓盐酸、福尔马林、水玻璃;爆鸣气、水煤气、天然气、焦炉气、高炉煤气、石油气、裂解气、空气;合金;过磷酸钙、漂白粉、黑火药、铝热剂、水泥、铁触媒、玻璃;煤、石油;石油、石油的各种馏分。
【注意】由同素异形体组成的物质为混合物如红磷和白磷。由同位素组成的物质是纯净物如H2O和D2O的混合是纯净物。
单质:由同种元素组成的纯净物叫做单质。如O2、Cl2、N2、Ar、金刚石、铁(Fe)等。HD、16O、18O也属单质。单质分为金属单质和非金属单质两种。
化合物:由不同种元素组成的纯净物叫做化合物。
从不同的分类角度可将化合物分为多种类型,如离子化合物和共价化合物;电解质和非电解质;无机化合物和有机化合物;酸、碱、盐和氧化物等。
酸
电离理论认为:电解电离出的阳离子全部为H+的化合物叫做酸。
常见的强酸:HClO4、H2SO4、HCl、HNO3。
常见的弱酸:H2SO3、H3PO4、HF、HClO、H2CO3、CH3COOH…
碱
电离理论认为:电解质电离时产生的阴离子全都是OH-的化合物叫碱。
常见的强碱:NaOH、KOH、Ba(OH)2、Ga(OH)2…
常见的弱碱:NH3·H2O、Al(OH)3、Fe(OH)3…
盐
电离时生成金属阳离子(或NH4+)和酸根离子的化合物叫做盐。
盐的分类:
①正盐:如:(NH4)2SO4、NaCl…
②酸式盐:如:NaHCO3、NaH2PO4、Na2HPO4…
③碱式盐:Cu(OH)2CO3…
④复盐:KAl(SO4)·12H2O…
氧化物:由两种元素组成,其中一种为氧元素的化合物叫氧化物。
(1)氧化物的分类方法按组成分:
金属氧化物:Na2O、Al2O3、Fe3O4…
非金属氧化物:NO2、CO、SO2、CO2…
(2)按性质分:
不成盐氧化物:CO、NO
成盐氧化物:酸性氧化物:CO2、SO2…
碱性氧化物:Na2O、CuO…
两性氧化物:Al2O3、Zn0
过氧化物:Na2O2
超氧化物:KO2
同素异形体:由同种元素形成的不同单质叫做同素异形体。
(1)常见的同素异形体有:O2及O3、红磷及白磷…
(2)同素异形体之间可以转化,属于化学变化但不属于氧化还原反应。