資源簡介

新人教必修2
目錄
第一章 化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素 2
第一節(jié) 硫及其化合物 2
第二節(jié) 氮及其化合物 7
第三節(jié) 無機(jī)非金屬材料 12
第二章 化學(xué)反應(yīng)與能量 17
第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量變化 17
第二節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的速率與限度 21
第三章 有機(jī)化合物 24
第一節(jié) 認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物 24
第二節(jié) 乙烯與有機(jī)高分子材料 29
第三節(jié) 乙醇與乙酸 31
第四節(jié) 基本營養(yǎng)物質(zhì) 33
第四章 化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展 36
第一節(jié) 自然資源的開發(fā)利用 36
第二節(jié) 化學(xué)品的合理使用 41
第三節(jié) 環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué) 43
第一章 化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素
第一節(jié) 硫及其化合物
一、硫
1.硫的物理性質(zhì)
硫俗稱硫磺，是一種淡黃色晶體，質(zhì)脆，易研磨成粉末，有特殊臭味。不溶于水，微溶于酒精、乙醚，易溶于CS2。
2.硫的化學(xué)性質(zhì)
（1）氧化性
硫與氫氣反應(yīng)：S+H2H2S（臭雞蛋氣味氣體）
硫和金屬單質(zhì)反應(yīng)：S+FeFeS、S+2CuCu2S（硫化亞銅）
（2）還原性
硫和氧氣反應(yīng)：S+O2SO2
與堿反應(yīng)
硫與NaOH溶液反應(yīng)：3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O[歧化反應(yīng)]
二、二氧化硫
1.二氧化硫的物理性質(zhì)
SO2是一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體。它的密度大于空氣，易液化（沸點(diǎn)是-10℃），易溶于水。在常溫、常壓下，1體積水大約能溶解40體積的二氧化硫。
2.二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)
（1）酸性氧化物通性
① SO2與水反應(yīng)：將一支裝滿SO2的試管倒立在滴有紫色石蕊試液的水槽中。我們可觀察到試管中的水面上升，試管中的液體變成紅色。
SO2+H2O H2SO3
②SO2與堿的反應(yīng)：
SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O Na2SO3 + H2O + SO2 = 2NaHSO3
SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3↓+ H2O CaSO3 + H2O + SO2 =Ca(HSO3)2
③跟堿性氧化物反應(yīng)
SO2 + Na2O = Na2SO3 SO2 + CaO = CaSO3
（2）SO2的漂白性
取一試管蒸餾水，滴加1-2滴品紅溶液，振蕩溶液變紅；取一試管二氧化硫水溶液，滴加1~2滴品紅溶液，振蕩發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)還是無色溶液，把這試管溶液用酒精燈加熱，發(fā)現(xiàn)試管中溶液變紅色。
說明品紅溶液被二氧化硫漂白，因此溶液褪色。但它的漂白性不穩(wěn)定，加熱后又恢
復(fù)原先的顏色。
（3）SO2的還原性
① SO2能使氯水，溴水，KMnO4等溶液褪色
（橙黃） （無色）
SO2+2H2O+Cl2=H2SO4+2HCl
5SO2+2MnO4-+2H2O=5SO42-+2Mn2++4H+
② SO2與氧氣反應(yīng)：2SO2 + O2 2SO3
（4）SO2的氧化性
SO2與H2S反應(yīng)：SO2+2H2S=3S+2H2O
3. 二氧化硫的用途
工業(yè)上常用SO2來漂白紙漿、毛、絲、草帽辮等。SO2的漂白作用是由于它能與某些有色物質(zhì)發(fā)生簡單的化合反應(yīng)生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)。這種無色物質(zhì)容易分解而使有色物質(zhì)恢復(fù)原來的顏色，因此用SO2漂白過的草帽辮日久又變成黃色。此外，SO2還用于殺菌、消毒等。SO2和某些含硫化合物的漂白作用也被一些不法廠商非法用來加工食品，以使食品增色等。食用這類食品，對人體的肝、腎臟等有嚴(yán)重?fù)p害，并有致癌作用。大氣中的SO2溶于水后形成酸性溶液，被氧氣氧化成硫酸，隨雨水降下，就形成酸雨。
4. 二氧化碳與二氧化硫的異同及鑒別
（1）物理性質(zhì)
相同點(diǎn)：常溫下都是無色氣體，密度都大于水。
不同點(diǎn)：二氧化碳沒有氣味，二氧化硫有刺激性氣味；二氧化碳無毒，二氧化硫有毒；
二氧化碳能溶于水（1體積水大約溶解1體積氣體），二氧化硫易溶于水（1體積
水大約溶解40體積氣體），二氧化硫易液化。
（2）化學(xué)性質(zhì)
相同點(diǎn)：都是酸性氧化物
①都能和水反應(yīng)，生成的酸不穩(wěn)定。
②與堿反應(yīng)用量比不同，可以生成兩種鹽。
不同點(diǎn)：①二氧化硫常表現(xiàn)還原性，能被高錳酸鉀、氯水、溴水等氧化。
②二氧化硫具有漂白性。
③二氧化硫形成酸雨，二氧化碳引起溫室效應(yīng)。
（3）將CO2、SO2直接通入CaCl2/BaCl2溶液，無白色沉淀生成
5. SO2的制備
（1）工業(yè)制法
S+O2SO2
4FeS2 +11O22Fe2O3+8SO2
（2）實(shí)驗(yàn)室制法
Na2SO3+H2SO4(濃) = Na2SO4+H2O+SO2↑
Cu+H2SO4(濃)CuSO4+2H2O+SO2↑
三、硫酸
1.硫酸的物理性質(zhì)
無色黏稠的油狀液體，沸點(diǎn)高，難揮發(fā)，密度比水大，易溶于水，以任意比與水混溶、溶解時(shí)大量放熱。
2.濃硫酸的化學(xué)性質(zhì)
（1）與金屬單質(zhì)反應(yīng)
Cu + 2H2SO4(濃) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O
實(shí)驗(yàn)步驟：在試管里加入2mL濃硫酸，用帶導(dǎo)管和一個(gè)小孔的膠塞塞緊，從孔中插入一根銅絲，加熱。把放出的氣體分別通入品紅溶液和紫色石蕊試液中，觀察反應(yīng)現(xiàn)象。拔出銅絲，冷卻后，把試管里的液體慢慢倒入盛有少量水的另一支試管里，觀察溶液的顏色。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：濃硫酸在加熱的條件下可以與銅反應(yīng)，放出能使品紅溶液褪色，能使紫色石蕊變紅的氣體。拔出銅絲，冷卻后，把試管里的液體慢慢倒入盛有少量水的另一支試管里，溶液呈藍(lán)色。
由于濃硫酸有強(qiáng)氧化性，常溫下可使某些金屬如鐵、鋁等表面因氧化生成一層致密的氧化物薄膜，阻止內(nèi)部金屬繼續(xù)跟濃硫酸反應(yīng)，這種現(xiàn)象稱之為鈍化。
（2）黑面包實(shí)驗(yàn)
C12H22O1112C+11H2O
H2SO4(濃)+ C 2H2O +SO2↑+CO2↑
黑面包實(shí)驗(yàn)：向蔗糖中加入幾滴水?dāng)嚢杈鶆颍偌尤霛饬蛩幔貌ＡО粞杆贁嚢瑁l(fā)現(xiàn)蔗糖變黑，體積膨脹，變成疏松多孔的海綿狀的碳，并放出有刺激性氣味的氣體。放出大量的熱。
（3）吸水性
濃硫酸可以用來干燥中性和酸性氣體，不可以干燥堿性、還原性氣體。
3. 硫酸根離子的檢驗(yàn)
加入試劑的順序，為了防止溶液中可能存在的Ag+、SO32－、CO32－等離子的干擾，
應(yīng)在待檢液中先加入足量稀HCl，若無沉淀和氣泡時(shí)，再加入BaCl2溶液，此時(shí)若出現(xiàn)
白色沉淀，則可肯定原試液中必定含有SO42－。
硫酸的制備
四、不同價(jià)態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化
第二節(jié) 氮及其化合物
一、氮?dú)馀c氮的固定
1. 氮?dú)?br/>（1）N2的物理性質(zhì)
氮?dú)馐且环N無色無味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水。
（2）N2的分子結(jié)構(gòu)
N2的電子式為，結(jié)構(gòu)式為N≡N。由于N2分子中的N≡N鍵很牢固，所以通常情況下，氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不活潑。
（3）N2的化學(xué)性質(zhì)
與氧氣反應(yīng) N2 + O22NO
與氫氣反應(yīng) N2 + 3H2 2NH3
與鎂條反應(yīng) N2 + 3MgMg3N2
用途
氮?dú)獾挠猛緩V泛，工業(yè)上，氮?dú)馐侵葡跛帷⒌实脑希衔锸侵匾幕ぴ稀５獨(dú)膺€常被用作保護(hù)氣；在醫(yī)學(xué)上，常用液氮作醫(yī)療麻醉，氮?dú)膺€可以做制冷劑。
2. 氮的固定
氮的固定指的是將游離態(tài)的氮（氮?dú)猓┺D(zhuǎn)化為氮的化合物的過程。氮的固定方式可分為人工固氮和自然固氮。
（1）人工固氮：最重要的人工固氮的途徑就是工業(yè)合成氨。
N2 + 3H2 2NH3
（2）自然固氮：大自然可以通過閃電釋放的能量將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氮的化合物。
N2 + O2 放電或高溫 2NO
豆科植物的根瘤菌能將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨，從而實(shí)現(xiàn)自然固氮。
3.自然界中氮的循環(huán)
二、一氧化氮和二氧化氮
1. 一氧化氮
（1）物理性質(zhì)：無色，難溶于水的有毒氣體。
（2）化學(xué)性質(zhì)：極易在空氣里被氧化成NO2。
2NO + O2 = 2NO2
2. 二氧化氮
（1）物理性質(zhì)：紅棕色有刺激性氣味的有毒氣體，易溶于水，易液化。
（2）化學(xué)性質(zhì)：空氣中的NO2在一定條件下易形成光化學(xué)煙霧，
①與H2O的反應(yīng)：3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
②與堿的反應(yīng)：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
3.NOx形成硝酸型酸雨
（1）形成過程
空氣中的NO、NO2主要來自石油產(chǎn)品和煤燃燒的產(chǎn)物、汽車尾氣、制硝酸工廠的廢氣：N2+O2 高溫或放電 2NO，一氧化氮結(jié)構(gòu)上不穩(wěn)定，空氣中氧化成二氧化氮：2NO+O2=2NO2，
二氧化氮和水作用生成硝酸：3NO2+H2O=2HNO3+NO。
酸雨的危害
危害1：酸雨可導(dǎo)致土壤酸化。土壤中含有大量鋁的氫氧化物，土壤酸化后，可加速土壤中含鋁的原生和次生礦物風(fēng)化而釋放大量鋁離子，形成植物可吸收的形態(tài)鋁化合物。植物長期和過量的吸收鋁，會(huì)中毒，甚至死亡。
危害2：酸雨能加速土壤礦物質(zhì)營養(yǎng)元素的流失。在酸雨的作用下，土壤中的營養(yǎng)元素鉀、鈉、鈣、鎂會(huì)流失出來，并隨著雨水被淋溶掉。
危害3：酸雨還能誘發(fā)植物病蟲害，使農(nóng)作物大幅度減產(chǎn)，特別是小麥，在酸雨影響下，可減產(chǎn) 13% ~ 34%。
危害4：酸雨可抑制某些土壤微生物的繁殖，降低酶活性，土壤中的固氮菌、細(xì)菌和放線菌均會(huì)明顯受到酸雨的抑制。
危害5：酸雨能使非金屬建筑材料（混凝土、砂漿和灰砂磚）表面硬化水泥溶解，出現(xiàn)空洞和裂縫，導(dǎo)致強(qiáng)度降低，從而損壞建筑物。建筑材料變臟， 變黑, 影響城市市容質(zhì)量和城市景觀, 被人們稱之為 “黑殼”效應(yīng)。
（3）酸雨的防治
①開發(fā)新能源，如氫能，太陽能，水能，潮汐能，地?zé)崮艿取?br/>②使用燃煤脫硫技術(shù)，減少二氧化硫排放。
③工業(yè)生產(chǎn)排放氣體處理后再排放。
④少開車，多乘坐公共交通工具出行。
⑤使用天然氣等較清潔能源，少用煤。
三、氨和銨鹽
1. 氨
（1）物理性質(zhì)
無色，有刺激性氣味的氣體，密度比空氣小，易液化 ，極易溶于水(1:700)，用氨氣做噴泉實(shí)驗(yàn)。
（2）化學(xué)性質(zhì)
①還原性：4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O
②與水反應(yīng)：NH3 + H2O NH3·H2O NH4+ + OH-
氨水的成分：存在的分子有NH3 、NH3·H2O 、H2O，存在的離子有NH4+、OH-；
氨水密度小于水。
③與酸反應(yīng)
NH3 + HCl = NH4Cl
2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4
NH3 + HNO3 = NH4NO3
2. 銨鹽
（1）化學(xué)性質(zhì)
①銨鹽不穩(wěn)定，受熱易分解。
NH4HCO3 NH3↑ + H2O↑ + CO2↑
NH4Cl NH3↑ + HCl↑
(2) 銨鹽與強(qiáng)堿反應(yīng)
NH4Cl＋NaOH NaCl + NH3↑ + H2O
2NH4Cl＋Ca(OH)2 CaCl2 + 2NH3↑ +2H2O
離子反應(yīng)方程式：NH4+ + OH- NH3↑ + H2O
（3）NH4＋的檢驗(yàn)
取樣于試管中，加入NaOH溶液，加熱 ，若有使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)色的氣體產(chǎn)生，即含NH4+。
（4）實(shí)驗(yàn)室制氨氣
原理： Ca（OH）2 + 2NH4Cl CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O
裝置：發(fā)生裝置是固+固加熱型
收集方法：向下排空氣法
檢驗(yàn)方法：試管口放用酚酞浸泡的棉花，現(xiàn)象是棉花變紅色
注意事項(xiàng)：i.收集試管口有一團(tuán)棉花，防止空氣對流，減緩排氣速度，收集較純凈氨氣。
ii.氨氣得干燥：堿石灰(CaO和NaOH的混合物)，不能用CaCl2。
四、硝酸
（1）物理性質(zhì)
無色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體。
（2）化學(xué)性質(zhì)
①不穩(wěn)定性：4HNO3 光或加熱 2H2O + 4NO2↑ + O2↑
實(shí)驗(yàn)室里的濃硝酸呈黃色，就是由于硝酸分解產(chǎn)生的NO2溶于硝酸的緣故。
②強(qiáng)氧化性：不論濃硝酸還是稀硝酸都具有強(qiáng)氧化性。
a.與金屬反應(yīng)：HNO3幾乎能與所有的金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
Cu ＋ 4HNO3(濃) = Cu（NO3）2 + 2H2O + 2NO2 ↑
3Cu ＋ 8HNO3(稀) = 3Cu（NO3）2 + 4H2O + 2NO↑
3Ag + 4HNO3(稀) = 3AgNO3 + 2H2O + NO↑（用HNO3清洗銀鏡反應(yīng)后粘附在試管內(nèi)壁上的Ag）
Fe ＋ 6HNO3(濃) Fe（NO3）3 + 3H2O + 3NO2 ↑
Fe ＋ 4HNO3(稀) = Fe（NO3）3 + 2H2O + NO↑ b.與金屬反應(yīng)：C ＋ 4HNO3(濃) CO2↑ + 4NO2 ↑ + 2H2O
規(guī)律：濃硝酸一般被還原成NO2 ，稀硝酸一般被還原成NO，金屬被氧化成相應(yīng)的金屬硝酸鹽。
③鈍化：Fe 、Al 等在冷的濃硝酸中會(huì)發(fā)生鈍化。
五、含氮化合物間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系
第三節(jié) 無機(jī)非金屬材料
一、硅酸鹽材料
1. 陶瓷
主要原料：粘土（含水的鋁硅酸鹽）。
生產(chǎn)過程：原料混合—加工成型—干燥—燒結(jié)—冷卻等。
重要性質(zhì)：陶瓷具有抗氧化、耐酸堿、耐高溫、絕緣、易加工成型等特點(diǎn)，廣泛用
于生產(chǎn)和生活中。
應(yīng)用：生產(chǎn)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等。
2. 玻璃
主要原料：純堿（Na2CO3）、石灰石（CaCO3）和石英（SiO2）。
主要設(shè)備：玻璃熔爐。
反應(yīng)原理：在高溫下，發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化。
其中的主要反應(yīng)是：Na2CO3+SiO22Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑
主要成分：Na2SiO3、CaSiO3和過量的SiO2熔化后得到的玻璃態(tài)物質(zhì)。
重要性質(zhì) ：
（1）玻璃不是晶體，屬于復(fù)雜的混合物，加熱時(shí)只能慢慢軟化，沒有固定熔點(diǎn)，在軟化狀態(tài)時(shí)，可以制成任何形狀的制品。
（2）所有的玻璃均易被氫氟酸腐蝕，所以氫氟酸可用于雕刻玻璃。制備或儲(chǔ)存氫氟
酸不可用玻璃儀器，而必需用鉛制品或塑料制品。
（3）進(jìn)行磨砂處理的玻璃，在常溫下即易被強(qiáng)堿或強(qiáng)堿性物質(zhì)腐蝕。未進(jìn)行磨砂處
理的玻璃在常溫下極耐堿，在高溫下不耐堿。因此盛裝NaOH等強(qiáng)堿可用玻璃瓶，但
此瓶不能用磨砂玻璃塞；加熱熔化NaOH等強(qiáng)堿時(shí)，不能用玻璃試管或瓷坩堝，通常
用鐵坩堝。
（4）氫氣在空氣中燃燒時(shí)火焰為淡藍(lán)色，但用普通玻璃尖嘴管點(diǎn)燃，則火焰呈黃色，原因是普通玻璃中含有鈉元素，干擾了氫氣燃燒的顏色。
（5）幾種特種玻璃：光學(xué)玻璃、鋼化玻璃、石英玻璃等。把普通玻璃放入電爐里加
熱，使它軟化，然后急速冷卻，即得鋼化玻璃。鋼化玻璃的機(jī)械強(qiáng)度比普通玻璃大4~6倍，不易破碎，破碎時(shí)沒有尖銳的棱角，不易傷人。
3. 水泥
主要原料：石灰石和黏土。
主要設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯。
水泥的生產(chǎn)過程：可概括為“磨、燒、磨”三個(gè)字。
主要成分：硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、硅酸二鈣(2CaO·SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO·A12O3)。
主要性質(zhì)：水硬性，即細(xì)粉狀水泥遇水后變?yōu)閳?jiān)硬的固體。這種變化即使在水中也能進(jìn)行，因此，它是水下施工的重要材料。
主要用途：水泥、沙子和碎石等與水混合可以得到混凝土，是非常重要的建筑材料。
二、新型元素非金屬材料
1. 硅
（1）物理性質(zhì)
硅在自然界中以硅酸鹽和氧化物（水晶、瑪瑙）的形式存在。單質(zhì)硅包括晶體硅和無定形硅兩種同素異形體。晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體，其結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都很高，硬度也很大，是良好的半導(dǎo)體材料。
（2）化學(xué)性質(zhì)
①與非金屬反應(yīng)：Si+O2 SiO2 Si+2H2 SiH4 Si+2Cl2 SiCl4
②與強(qiáng)堿反應(yīng)：Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2↑
③與氫氟酸反應(yīng)：Si+4HF＝SiF4↑+2H2↑，Si不與硫酸、硝酸反應(yīng)
（3）硅的應(yīng)用
高純硅廣泛應(yīng)用于信息技術(shù)和新能源技術(shù)等領(lǐng)域。利用其半導(dǎo)體性能可以制成計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備和家用電器等的芯片，以及光伏電站、人造衛(wèi)星和電動(dòng)汽車等的硅太陽能電池。
（4）工業(yè)制備高純硅
SiO2+ 2C Si + 2CO↑（粗硅）
Si（粗硅） + 2Cl2 SiCl4（粗硅提純）
SiCl4 + 2H2 Si（純硅） + 4HCl
2. 二氧化硅
（1）二氧化硅的結(jié)構(gòu)
（2）物理性質(zhì)
二氧化硅廣泛存在于自然界中，沙子、石英、水晶、瑪瑙、硅藻土等的主要成分都是二氧化硅，二氧化硅熔沸點(diǎn)很高，硬度很大，不溶于水。
（3）化學(xué)性質(zhì)
①與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2＋CaO CaSiO3
②與堿反應(yīng): SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O
Na2SiO3是一種礦物膠，其水溶液俗名水玻璃，可用于制H2SiO3 ：Na2SiO3+CO2+H2O＝Na2CO3+H2SiO3↓。
③弱氧化性：SiO2＋2C Si + 2CO↑
④與氫氟酸反應(yīng)：SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O （用于雕刻、腐蝕玻璃）
⑤與碳酸鹽反應(yīng)：SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑
SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑
（3）二氧化硅的用途
①SiO2是制造光導(dǎo)纖維的主要原料。光導(dǎo)纖維即光纖，光纖主要應(yīng)用于通訊，具有容量大，抗干擾性能好，不發(fā)生電輻射，通訊質(zhì)量高，防竊聽等諸多優(yōu)點(diǎn)；另外光纖還用于醫(yī)療、信息處理、傳輸圖像、照明等許多方面。
②石英制作石英玻璃、石英電子表、石英鐘等。
③水晶常用來制造電子工業(yè)的重要部件、光學(xué)儀器、工藝品等。
④石英砂常用作制玻璃和建筑材料。
3. 新型陶瓷
新型陶瓷在組成上不再限于傳統(tǒng)的硅酸鹽體系，在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面具有很多新的特性和功能。隨著人們對材料性能要求的不斷提升，具有特殊功能的陶瓷材料迅速發(fā)展，一系列如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷和超導(dǎo)陶瓷等相繼問世。
（1）高溫結(jié)構(gòu)陶瓷
①材料：用碳化硅、氮化硅或某些金屬氧化物等在高溫下燒結(jié)而成。
②性能：能經(jīng)受高溫、耐氧化、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度較小等。
③應(yīng)用：可用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和高溫電極材料等。
（2）壓電陶瓷
①材料：鈦酸鹽和鋯酸鹽。
②性能：能實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和電能的相互轉(zhuǎn)化。
③應(yīng)用：可用于濾波器、揚(yáng)聲器、超聲波探傷器和點(diǎn)火器等。
（3）透明陶瓷
①材料：氧化鋁、氧化釔等氧化物透明陶瓷和氮化鋁、氟化鈣等非氧化物透明陶瓷。
②性能：具有優(yōu)異的光學(xué)性能，耐高溫，絕緣性好。
③應(yīng)用：可用于高壓鈉燈、激光器和高溫探測窗等。
4. 碳納米材料
碳納米材料是近年來人們十分關(guān)注的一類新型無機(jī)非金屬材料，主要包括富勒烯、碳納米管、石墨烯等。
富勒烯是由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱，其中C60是富勒烯的代表物。
碳納米管可以看成是由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑。碳納米管的比表面積大，有相當(dāng)高的強(qiáng)度和優(yōu)良的電學(xué)性能，可用于生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等。
石墨烯是只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其電阻率低、熱導(dǎo)率高，具有很高的強(qiáng)度。作為一種具有優(yōu)異性能的新型材料，石墨烯在光電器件、超級(jí)電容器、電池和復(fù)合材料等方面的研究不斷深入。
其余常見的碳納米材料還包括石墨炔、碳納米泡沫等。
第二章 化學(xué)反應(yīng)與能量
第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量變化
一、化學(xué)反應(yīng)與熱能
（一）吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)
1.在任何化學(xué)反應(yīng)中總伴有能量的變化。
2.化學(xué)上把釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)稱為放熱反應(yīng)；把吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)成為吸熱反應(yīng)。
原因：當(dāng)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，斷開反應(yīng)物中的化學(xué)鍵要吸收能量，而形成生成物
中的化學(xué)鍵要放出能量。化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因，化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)變化總伴隨著能量的變化，通常表現(xiàn)為熱量的釋放或吸收。
一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量，取決于反應(yīng)物的總能
量與生成物的總能量的相對大小。
E反應(yīng)物總能量＞E生成物總能量，為放熱反應(yīng)。
E反應(yīng)物總能量＜E生成物總能量，為吸熱反應(yīng)。
（二）常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
常見的放熱反應(yīng)：
①所有的燃燒與緩慢氧化。
②酸堿中和反應(yīng)。
③金屬與酸反應(yīng)制取氫氣。
④大多數(shù)化合反應(yīng)（特殊：C＋CO2 2CO是吸熱反應(yīng)）。
常見的吸熱反應(yīng)：
①以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應(yīng)如：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)。
②銨鹽和堿的反應(yīng)如Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl＝BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
③大多數(shù)分解反應(yīng)如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。
（三）能源的分類：
形成條件 利用歷史 性質(zhì)
一次能源 常規(guī)能源 可再生資源 水能
不可再生資源 煤、石油、天然氣等化石能源
新能源 可再生資源 太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕堋淠堋⑸镔|(zhì)能
不可再生資源 核能
二次能源 （一次能源經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)化得到的能源稱為二次能源） 電能（水電、火電、核電）、蒸汽、工業(yè)余熱、酒精、汽油、焦炭等
二、化學(xué)反應(yīng)與電能
（一）化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的方式：
電能 (電力) 火電（火力發(fā)電） 化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能 缺點(diǎn)：環(huán)境污染、低效
原電池 將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能 優(yōu)點(diǎn)：清潔、高效
（二）原電池原理
1.概念：把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。
2.原電池的工作原理：通過自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)（有電子的轉(zhuǎn)移）把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br/>3.構(gòu)成原電池的條件：
（1）存在可自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)；
（2）兩個(gè)電極；
（3）電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)與兩個(gè)電極形成閉合回路。
4.電極名稱及發(fā)生的反應(yīng)：
負(fù)極：發(fā)生氧化反應(yīng)的電極
正極：發(fā)生還原反應(yīng)的電極
例：鋅-銅稀硫酸原電池
負(fù)極（鋅）：電極反應(yīng)式：Zn－2e－＝Zn2+（氧化反應(yīng)）
負(fù)極現(xiàn)象：鋅片溶解
正極（銅）：電極反應(yīng)式：2H+＋2e－＝H2↑（還原反應(yīng)）
正極的現(xiàn)象：有氣泡產(chǎn)生。
5.原電池正負(fù)極的判斷方法：
（1）依據(jù)原電池兩極的材料：
較活潑的金屬作負(fù)極（K、Ca、Na太活潑，不能作電極）；
較不活潑金屬或可導(dǎo)電非金屬（石墨）、氧化物（MnO2）等作正極。
（2）根據(jù)電流方向或電子流向：（外電路）的電流由正極流向負(fù)極；電子則由負(fù)極經(jīng)外電路流向原電池的正極。
（3）根據(jù)內(nèi)電路離子的遷移方向：陽離子流向原電池正極，陰離子流向原電池負(fù)極。
注意：電子不進(jìn)入溶液；離子不進(jìn)入導(dǎo)線
（4）根據(jù)原電池中的反應(yīng)類型：
負(fù)極：失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，現(xiàn)象通常是電極本身消耗，質(zhì)量減小。
正極：得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，現(xiàn)象是常伴隨金屬的析出或H2的放出。
6.原電池電極反應(yīng)的書寫方法：
（1）原電池反應(yīng)所依托的化學(xué)反應(yīng)原理是氧化還原反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)是氧化反應(yīng)，正極反應(yīng)是還原反應(yīng)。因此書寫電極反應(yīng)的方法歸納如下：
①寫出總反應(yīng)方程式。
②把總反應(yīng)根據(jù)電子得失情況，分成氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)。
③氧化反應(yīng)在負(fù)極發(fā)生，還原反應(yīng)在正極發(fā)生，反應(yīng)物和生成物對號(hào)入座，注意酸堿介質(zhì)和水等參與反應(yīng)。
（2）原電池的總反應(yīng)式一般把正極和負(fù)極反應(yīng)式相加而得。
7.原電池的應(yīng)用：
（1）加快化學(xué)反應(yīng)速率，如粗鋅制氫氣速率比純鋅制氫氣快。
（2）比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。
（用兩種分別作為原電池的兩極，一般成為負(fù)極的金屬為更活潑的金屬）
（3）金屬腐蝕的防護(hù)。
8.化學(xué)電源基本類型：
（1）干電池：活潑金屬作負(fù)極，被腐蝕或消耗。如：鋅錳干電池和紐扣電池等。
（2）充電電池：兩極都參加反應(yīng)的原電池，可充電循環(huán)使用。如鉛蓄電池和鋰電池等。
（3）燃料電池：兩電極材料均為惰性電極，電極本身不發(fā)生反應(yīng)，而是由引入到兩極上的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，如H2、CH4燃料電池，其電解質(zhì)溶液常為堿性試劑（KOH等）。
第二節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的速率與限度
一、化學(xué)反應(yīng)的速率
（一）化學(xué)反應(yīng)的速率
1.概念：化學(xué)反應(yīng)速率通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或生成物濃度的增加量（均取正值）來表示。
2.計(jì)算公式：v(B)＝＝
（1）單位：mol/(L·s)或mol/(L·min)
（2）若B為固體或純液體不計(jì)算速率。
（3）以上所表示的是平均速率，而不是瞬時(shí)速率。
（4）重要規(guī)律：①速率比＝方程式系數(shù)比 ②變化量比＝方程式系數(shù)比
（二）影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素：
1.內(nèi)因：由參加反應(yīng)的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)決定的（主要因素）。
2.外因：
（1）溫度：升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率增大；降低溫度，化學(xué)反應(yīng)速率減小。
（2）濃度：（溶液或氣體才有濃度可言）增加反應(yīng)物的濃度，化學(xué)反應(yīng)速率增大；減小反應(yīng)物的濃度，化學(xué)反應(yīng)速率減小。
（3）壓強(qiáng)：（適用于有氣體參加的反應(yīng)）相同溫度下，增大壓強(qiáng)（減小容器體積），化學(xué)反應(yīng)速率增大；減小壓強(qiáng)（增大容器體積），化學(xué)反應(yīng)速率減小。
注意：壓強(qiáng)對速率的影響本質(zhì)上是通過改變反應(yīng)物濃度來影響反應(yīng)速率，因此若改變壓強(qiáng)沒有導(dǎo)致反應(yīng)物濃度的變化，則化學(xué)反應(yīng)速率也不會(huì)改變
（4）催化劑：一般加快反應(yīng)速率（正催化劑）
（5）其它因素：如光（射線）、固體的表面積（顆粒大小）、反應(yīng)物的狀態(tài)（溶劑）、形成原電池等也會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)速率。
二、化學(xué)反應(yīng)的限度
（一）化學(xué)平衡
1.可逆反應(yīng)
在相同的條件下同時(shí)向正、逆兩個(gè)反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做可逆反應(yīng)。通常把由反應(yīng)物向生成物進(jìn)行的反應(yīng)叫做正反應(yīng)。而由生成物向反應(yīng)物進(jìn)行的反應(yīng)叫做逆反應(yīng)。
在任何可逆反應(yīng)中，正方應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)，逆反應(yīng)也在進(jìn)行。可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底，即達(dá)到反應(yīng)限度時(shí)，任何物質(zhì)（反應(yīng)物和生成物）的物質(zhì)的量都不可能為0。
2.化學(xué)平衡：在一定條件下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)進(jìn)行到正向反應(yīng)速率與逆向反應(yīng)速率相等時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度不再改變，達(dá)到表面上靜止的一種“平衡狀態(tài)”，這就是這個(gè)反應(yīng)所能達(dá)到的限度，即化學(xué)平衡狀態(tài)。
化學(xué)平衡的移動(dòng)受到溫度、反應(yīng)物濃度、壓強(qiáng)等因素的影響。催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率，對化學(xué)平衡無影響。
3.化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：逆、動(dòng)、等、定、變。
（1）逆：化學(xué)平衡研究的對象是可逆反應(yīng)。
（2）動(dòng)：動(dòng)態(tài)平衡，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)仍在不斷進(jìn)行。
（3）等：達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正方應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，但不等于0。
即v正＝v逆≠0。
（4）定：達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各組分的濃度保持不變，各組成成分的含量保持一定。
（5）變：當(dāng)條件變化時(shí)，原平衡被破壞，在新的條件下會(huì)重新建立新的平衡。
4.判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志：
（1）vA（正方向）＝vA（逆方向）
（不同方向同一物質(zhì)比較）
（2）各組分濃度保持不變或百分含量不變
（3）借助顏色不變判斷（有一種物質(zhì)是有顏色的）
（4）總物質(zhì)的量或總體積或總壓強(qiáng)或平均相對分子質(zhì)量不變（前提：反應(yīng)前后氣體的總物質(zhì)的量不相等的反應(yīng)適用，即如對于反應(yīng)xA＋yBzC，x＋y≠z ）
例：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
壓強(qiáng) ①m+n≠p+q時(shí)，總壓力一定（其他條件一定） 平衡
②m+n=p+q時(shí)，總壓力一定（其他條件一定） 不一定平衡
混合氣體平均相對分子質(zhì)量Mr ①M(fèi)r一定時(shí)，只有當(dāng)m+n≠p+q時(shí) 平衡
②Mr一定時(shí)，但m+n=p+q時(shí) 不一定平衡
溫度 任何反應(yīng)都伴隨著能量變化，當(dāng)體系溫度一定時(shí)（其他不變） 平衡
體系的密度 密度一定 不一定平衡
其他 體系顏色不再變化等（常見氣體中NO2、Cl2、Br2、I2為有色氣體） 平衡
三、化學(xué)反應(yīng)條件的控制
在生產(chǎn)和生活中，人們希望促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)（提高反應(yīng)速率，提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率即原料的利用率），抑制有害的化學(xué)反應(yīng)（降低反應(yīng)速率，控制副反應(yīng)的發(fā)生，減少甚至消除有害物質(zhì)的產(chǎn)生），這就需要進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)條件的控制。
在化工生產(chǎn)中，為了提高反應(yīng)進(jìn)行的程度而調(diào)控反應(yīng)條件時(shí)，需要考慮控制反應(yīng)條件的成本和試劑可能性。
例如，在合成氨的過程中，溫度較低時(shí)，氨的平衡轉(zhuǎn)化率較高；壓強(qiáng)越大，氨的平衡轉(zhuǎn)化率越高。但溫度低，反應(yīng)速率小，需要長時(shí)間才能達(dá)到化學(xué)平衡，生產(chǎn)成本高，工業(yè)上通常選擇在400-500°C。而壓強(qiáng)越大，對動(dòng)力和生產(chǎn)設(shè)備的要求也越高，采用的壓強(qiáng)通常為10-30MPa。另外，合成氨的原料氫氣和氮?dú)庵校瑲錃獾某杀疽h(yuǎn)高于氮?dú)猓虼艘话銜?huì)再生產(chǎn)時(shí)加入更多的氮?dú)庖蕴岣邭錃獾霓D(zhuǎn)化率，降低成本。
第三章 有機(jī)化合物
第一節(jié) 認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物
一、有機(jī)物的分類
1．根據(jù)元素種類分類
（1）烴：只含有碳、氫元素的化合物，主要有鏈烴（烷烴、烯烴、炔烴等）和環(huán)烴（芳香烴）和脂環(huán)烴。
（2）烴的衍生物：烴分子里氫原子被其他原子/原子團(tuán)所取代，衍生出一系列新的化合物。
2．根據(jù)碳骨架分類
（1）鏈狀化合物：不含環(huán)狀結(jié)構(gòu)，如CH3CH2CH2CH3
（2）脂環(huán)化合物：不含苯環(huán)的碳環(huán)化合物，性質(zhì)與脂肪族化合物相似，如
（3）芳香化合物：含有一個(gè)或多個(gè)苯環(huán)的化合物，如
3．根據(jù)官能團(tuán)分類
有機(jī)物類別 官能團(tuán)及其名稱 代表物
烴 烷烴 —— 甲烷 CH4
烯烴 碳碳雙鍵 乙烯 CH2=CH2
炔烴 碳碳三鍵 乙炔
芳香烴 —— 苯
烴 的 衍 生 物 鹵代烴 碳鹵鍵/鹵原子 溴乙烷 CH3CH2Br
醇 羥基 -OH 乙醇 CH3CH2OH
酚 羥基-OH（直接連在苯環(huán)上） 苯酚
醚 醚鍵 乙醚 CH3CH2OCH2CH3
醛 醛基 乙醛
酮 酮羰基/羰基 丙酮
羧酸 羧基 乙酸
酯 酯基 乙酸乙酯
胺 氨基 -NH2 甲胺 CH3NH2
酰胺 酰胺基 乙酰胺 CH3CONH2
二、有機(jī)物中碳原子的成鍵特點(diǎn)
有機(jī)物中的每個(gè)碳原子能與其他原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，而且碳原子與碳原子之間也能形成共價(jià)鍵，可以形成單鍵、雙鍵或三鍵。
多個(gè)碳原子之間可以結(jié)合成碳鏈，也可以結(jié)合成碳環(huán)，構(gòu)成有機(jī)物的鏈狀或環(huán)狀的碳骨架。
三、有機(jī)物的表示（以乙醇為例）
分子式 電子式 結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)簡式 實(shí)驗(yàn)式 鍵線式 球棍模型 比例模型/空間填充模型
C2H6O C2H5OH/ CH3CH2OH C2H6O
四、烷烴
1.烷烴的命名
（1）習(xí)慣命名法
①碳原子在十以下的，從一至十依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；
②碳原子在十以下的，就用數(shù)字來表示，如十五烷；
③當(dāng)碳原子數(shù)相同時(shí)，在某烷前面加“正”“異”“新”等，但這只應(yīng)用于簡單烷烴的命名。
（2）系統(tǒng)命名法：
①命名步驟：
a.找主鏈－最長的碳鏈(確定母體名稱)；
b.編碳號(hào)－靠近支鏈（小、多）的一端；
c.寫名稱－先簡后繁，相同基團(tuán)合并。
②名稱組成：取代基位置－取代基名稱母體名稱
③阿拉伯?dāng)?shù)字表示取代基位置，漢字?jǐn)?shù)字表示相同取代基的個(gè)數(shù)
CH3-CH-CH2-CH3 CH3-CH-CH-CH3
CH3 CH3 CH3
2－甲基丁烷 2，3－二甲基丁烷
2.烷烴的結(jié)構(gòu)
烷烴分子中的碳原子之間都以單鍵結(jié)合，碳原子的剩余部分均與氫原子結(jié)合。
其結(jié)構(gòu)類似甲烷，空間立體結(jié)構(gòu)并非直線。
3.烷烴的性質(zhì)
①烷烴的通性
有機(jī)物 烷烴
通式 CnH2n+2
代表物 甲烷
結(jié)構(gòu)簡式 甲烷(CH4)
結(jié)構(gòu)特點(diǎn) C－C單鍵，鏈狀，飽和烴
空間結(jié)構(gòu) 甲烷呈正四面體
物理性質(zhì) 溶解度：難溶于水； 熔、沸點(diǎn)：常溫下，烷烴的C數(shù)≤4，為氣態(tài)烴；C數(shù)在5-16之間為液態(tài)（新戊烷除外） Tips:C數(shù)越多，熔沸點(diǎn)越高，密度越高；C數(shù)相等，支鏈越多，熔沸點(diǎn)越低。
②烷烴的化學(xué)性質(zhì)
a：穩(wěn)定性：不因反應(yīng)而褪色（酸性高錳酸鉀溶液、溴水等）
b：氧化反應(yīng)（燃燒）
CH4+2O2CO2+2H2O（淡藍(lán)色火焰，無黑煙）
c：取代反應(yīng)：在光照下，與純凈的Cl2反應(yīng)
上述反應(yīng)產(chǎn)物有5種；最多的產(chǎn)物為HCl；不能用于鹵代烴制備；
像這樣，有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)在被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)叫做取代反應(yīng)。
4. 同系物、同分異構(gòu)體、同素異形體、同位素概念比較
概念 同系物 同分異構(gòu)體 同素異形體 同位素
定義 結(jié)構(gòu)相似，在分子組成上相差n個(gè)CH2原子團(tuán)的化合物，如乙烷、丙烷 分子式相同而結(jié)構(gòu)式不同的化合物的互稱，如正戊烷、異戊烷、新戊烷 由同種元素組成的不同單質(zhì)的互稱，如O2和O3 質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子的互稱，如11H、12H、13H
第二節(jié) 乙烯與有機(jī)高分子材料
一、乙烯
（一）結(jié)構(gòu)及表示
分子式 電子式 結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)簡式 官能團(tuán) 分子構(gòu)型 球棍模型 比例模型/空間填充模型
C2H4 CH2=CH2 碳碳雙鍵 平面型
乙烯為平面結(jié)構(gòu)，6個(gè)原子共面。
（二）物理性質(zhì)
無色、稍有氣味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水。
（三）化學(xué)性質(zhì)
1.氧化反應(yīng)
①燃燒
C2H4+3O22CO2+2H2O（火焰明亮，有黑煙）
②能被酸性KMnO4溶液氧化，能使酸性KMnO4溶液褪色。
2.加成反應(yīng)
①與鹵素單質(zhì)反應(yīng)
有機(jī)物分子中的不飽和碳原子與其他原子或原子團(tuán)直接結(jié)合生成新化合物的反應(yīng)叫做加成反應(yīng)。
②與氫氣反應(yīng)（也叫還原反應(yīng)）
③與水反應(yīng)
工業(yè)上可以利用乙烯與水的加成反應(yīng)制取乙醇。
3.聚合反應(yīng)
由相對分子質(zhì)量小的化合物分子互相結(jié)合成相對分子質(zhì)量大的聚合物的反應(yīng)叫聚合反應(yīng)。乙烯的聚合反應(yīng)同時(shí)也是加成反應(yīng)，這樣的反應(yīng)又被稱為加成聚合反應(yīng)，簡稱加聚反應(yīng)。
聚合反應(yīng)生成的高分子是由較小的結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接而成的。
例如聚乙烯分子可以用來表示，其中重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元“”稱為鏈節(jié)，鏈節(jié)的數(shù)目n稱為聚合度。能合成高分子的小分子物質(zhì)稱為單體，乙烯就是聚乙烯的單體。
二、有機(jī)高分子材料（了解即可）
天然有機(jī)高分子材料有棉花、羊毛、天然橡膠等。
合成有機(jī)高分子材料：塑料、合成橡膠、合成纖維、黏合劑、涂料等。
1. 塑料
（1）分類：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛樹脂等。具有強(qiáng)度高、密度小、耐腐蝕、易加工等特點(diǎn)。
（2）應(yīng)用：包裝袋、電線外面的絕緣層、塑料管道、電器插座。
2. 合成橡膠
（1）分類：丁苯橡膠、硫化橡膠等。其中，硫化橡膠具有更好的強(qiáng)度、韌性、彈性和化學(xué)穩(wěn)定性；
（2）應(yīng)用：輪胎等。
3. 合成纖維
（1）分類：聚丙烯纖維（丙綸）、聚丙烯腈纖維（腈綸）、聚對苯二甲酸乙二酯纖維（滌綸）等。具有強(qiáng)度高、彈性好、耐磨等特點(diǎn)。
（2）應(yīng)用：衣服、濾布等。
第三節(jié) 乙醇與乙酸
一、乙醇
（一）結(jié)構(gòu)及表示
分子式 電子式 結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)簡式 官能團(tuán) 鍵線式 球棍模型 比例模型/空間填充模型
C2H6O C2H5OH/ CH3CH2OH 羥基 -OH
（二）物理性質(zhì)
乙醇俗名酒精，無色、有特殊香味的液體，能與水以任意比例互溶，不能作萃取劑，易揮發(fā)，是一種重要的有機(jī)溶劑，能夠溶解多種有機(jī)物和無機(jī)物。
（三）化學(xué)性質(zhì)
1.乙醇與鈉反應(yīng)
2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑
（乙醇與Na的反應(yīng)）VS（鈉與水的反應(yīng)）
①相同點(diǎn)：都生成氫氣，反應(yīng)都放熱
②不同點(diǎn)：比鈉與水的反應(yīng)要緩慢，且鈉沉到試管底部
結(jié)論：乙醇分子羥基中的氫原子沒有水分子中的氫原子活潑。
2.氧化反應(yīng)
①燃燒
②在銅或銀催化條件下：
乙醛的官能團(tuán)是醛基（-CHO），在適當(dāng)條件下乙醛可以被進(jìn)一步氧化成乙酸（CH3COOH）。
③乙醇還可與酸性高錳酸鉀溶液或酸性重鉻酸鉀溶液反應(yīng)，被氧化成乙酸（可用于測酒駕）。
（四）應(yīng)用
醫(yī)療上常用體積分?jǐn)?shù)為75%的乙醇溶液做消毒劑。
二、 乙酸
（一）結(jié)構(gòu)及表示
分子式 結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)簡式 官能團(tuán) 鍵線式 球棍模型 比例模型/空間填充模型
C2H4O2 CH3COOH 羧基 -COOH
（二）物理性質(zhì)
乙酸俗稱醋酸。有強(qiáng)烈刺激性氣味的無色液體，易溶于水和乙醇，純凈的乙酸又稱冰醋酸。
（三）化學(xué)性質(zhì)
1.酸性：
（1）使紫色石蕊試液變紅；
（2）與活潑金屬，堿，弱酸鹽反應(yīng)，如CaCO3、Na2CO3
酸性比較：CH3COOH > H2CO3
2CH3COOH＋CaCO3＝(CH3COO)2Ca＋CO2↑＋H2O（強(qiáng)酸制弱酸）
2.酯化反應(yīng)
這種酸與醇反應(yīng)生成酯和水的反應(yīng)叫酯化反應(yīng)。
其中，濃硫酸的作用是催化劑和吸水劑。反應(yīng)生成的乙酸乙酯中除含有乙酸外，還含有揮發(fā)性比乙酸更強(qiáng)的乙醇，而且乙酸乙酯微溶于水，因此要用飽和碳酸鈉溶液處理。
乙酸乙酯是酯類物質(zhì)中的一種，其官能團(tuán)是酯基（-COOR）。
第四節(jié) 基本營養(yǎng)物質(zhì)
一、糖類
（一）常見的糖類物質(zhì)
種類 特點(diǎn) 代表物 代表物分子 代表物在自然界的存在
單糖 不能水解為更簡單的糖分子 葡萄糖 C6H12O6 水果、蜂蜜 葡萄糖和果糖互為同分異構(gòu)體
果糖
雙糖 水解后能生成兩分子單糖 蔗糖 C12H22O11 甘蔗、甜菜 蔗糖和麥芽糖互為同分異構(gòu)體
麥芽糖 乳糖：哺乳動(dòng)物的乳汁
乳糖
多糖 水解后能生成多分子單糖 淀粉 (C6H10O5)n 植物的種子或塊根 淀粉、纖維素由于n值不同，所以分子式不同，不能互稱同分異構(gòu)體
纖維素 植物的莖、葉
（二）葡萄糖
1.分子式為：C6H12O6，結(jié)構(gòu)簡式為：CH2OH－CHOH－CHOH－CHOH－CHOH－CHO
2.物理性質(zhì)：有甜味的無色晶體，能溶于水。
3.化學(xué)性質(zhì)
①與新制氫氧化銅反應(yīng)生成磚紅色的氧化亞銅沉淀；
CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O
②與銀氨溶液反應(yīng)生成光亮的銀鏡：
CH2OH(CHOH)4CHO+2Ag(NH3)2OHH2O+2Ag↓+3NH3+CH2OH(CHOH)4COONH4
③葡萄糖在酶的催化作用下可以轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖迹?br/>（三）蔗糖
蔗糖的水解：
（四）淀粉
1.淀粉遇碘溶液變成藍(lán)色
2.淀粉的水解：
二、蛋白質(zhì)
（一）結(jié)構(gòu)：是一類非常復(fù)雜的天然高分子，由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成，由氨基酸構(gòu)成。
（二）物理性質(zhì)：有的蛋白質(zhì)能溶于水，如雞蛋清；有的則難溶于水，如絲、毛等。
（三）化學(xué)性質(zhì)
1.水解反應(yīng)：蛋白質(zhì)水解成多肽，多肽水解成氨基酸，最終產(chǎn)物為氨基酸。
2.顏色反應(yīng)：蛋白質(zhì)遇濃HNO3變黃（鑒別部分蛋白質(zhì)）
3.變性：重金屬的鹽類、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、乙醇、甲醛等作用，溶解度下降，失去生理活性。
（四）鑒別：1.灼燒蛋白質(zhì)有燒焦羽毛的味道；2.顏色反應(yīng)
三、油脂
（一）油脂的結(jié)構(gòu)
油脂結(jié)構(gòu)中的R代表高級(jí)脂肪酸的烴基，可以相同或不同，常見的高級(jí)脂肪酸有飽和脂肪酸，如硬脂酸（C17H35COOH）和軟脂酸（C15H31COOH），以及不飽和脂肪酸如油酸（C17H33COOH）和亞油酸（C17H31COOH）。
3 + + 3H2O
不飽和高級(jí)脂肪酸甘油酯： 飽和高級(jí)脂肪酸甘油酯：
（二）油脂的分類
種類 物理性質(zhì) 代表物 代表物分子
油脂 油 熔點(diǎn)較低 植物油 不飽和高級(jí)脂肪酸甘油酯 含有碳碳雙鍵，能發(fā)生加成反應(yīng)，能發(fā)生水解反應(yīng)
脂 熔點(diǎn)較高 動(dòng)物脂肪 飽和高級(jí)脂肪酸甘油酯 能發(fā)生水解反應(yīng)
（三）油脂的化學(xué)反應(yīng)
油脂酸性水解：+ 3H2O3C17H35COOH（硬脂酸）+（甘油）
油脂皂化反應(yīng):+ 3NaOH3C17H35COONa（硬脂酸鈉）+
第四章 化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展
第一節(jié) 自然資源的開發(fā)利用
一、金屬礦物的開發(fā)利用
（一）金屬的存在：除了金、鉑等少數(shù)金屬外，絕大多數(shù)金屬以化合態(tài)的形式存在于自然界。
（二）金屬冶煉的涵義：簡單地說，金屬的冶煉就是把金屬從礦石中提煉出來。金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是把金屬元素從化合態(tài)還原為游離態(tài)：
（化合態(tài)）（游離態(tài)）。
（三）金屬冶煉的一般步驟：
1.礦石的富集：除去雜質(zhì)，提高礦石中有用成分的含量。
2.冶煉：利用氧化還原反應(yīng)原理，在一定條件下，用還原劑把金屬從其礦石中還原出來，得到金屬單質(zhì)（粗）。
3.精煉：采用一定的方法，提煉純金屬。
（四）金屬冶煉的方法
1.電解法：適用于一些非常活潑的金屬。
2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑
MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑
2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑
2.熱還原法：適用于較活潑金屬。
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2↑
ZnO＋CZn＋CO↑
常用的還原劑：焦炭、CO、H2等。一些活潑的金屬也可作還原劑，如Al，
Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3（鋁熱反應(yīng)）
Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3（鋁熱反應(yīng)）
3.熱分解法：適用于一些不活潑的金屬。
2HgO2Hg＋O2↑
2Ag2O4Ag＋O2↑
4.
金屬的活動(dòng)性順序 K、Ca、Na、 Mg、Al Zn、Fe、Sn、 Pb、(H)、Cu Hg、Ag Pt、Au
金屬原子失電子能力 強(qiáng) 弱
金屬離子得電子能力 弱 強(qiáng)
主要冶煉方法 電解法 熱還原法 熱分解法 富集法
還原劑或特殊措施 強(qiáng)大電流 提供電子 H2、CO、C、 Al等加熱 加熱 物理方法或化學(xué)方法
二、海水資源的開發(fā)利用
（一）海水是一個(gè)遠(yuǎn)未開發(fā)的巨大化學(xué)資源寶庫
海洋約占地球表面積的71%，海水中含有80多種元素，其中Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr 11種元素的含量較高，其余為微量元素。常從海水中提取食鹽，并在傳統(tǒng)海水制鹽工業(yè)基礎(chǔ)上制取鎂、鉀、溴及其化合物。
粗鹽提純：
（二）海水淡化的方法：蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久，蒸餾法的原理是把水加熱到水的沸點(diǎn)，液態(tài)水變?yōu)樗魵馀c海水中的鹽分離，水蒸氣冷凝得淡水，但本較高。
（二）海水提鎂
基本方法：苦鹵Mg(OH)2MgCl2(溶液)MgCl2(純凈)Mg
（三）海水提溴
基本方法：苦鹵Br2Br-Br2Br2/CCl4Br2
有關(guān)反應(yīng)方程式：①4Br- ＋ O2 + 4H+ ＝ 2Br2 ＋ 2H2O
②Br2 ＋ SO2 ＋ 2H2O ＝ 2HBr ＋ H2SO4
③2HBr ＋ Cl2 ＝ 2HCl ＋ Br2
步驟①已獲得Br2單質(zhì)，步驟②中又將Br2還原為Br-，其目的為富集溴元素
（四）海帶提碘
整體流程：海帶海帶海帶灰濾液B溶液I2的有機(jī)溶液I2晶體
（五）海水淡化與化工生產(chǎn)、能源開發(fā)等相結(jié)合已經(jīng)成為海水綜合利用的重要方向。
此外，從海水中提取鈾和重水具有一定的戰(zhàn)略意義；潮汐能、波浪能等新型能源的開發(fā)和利用也越來越受到重視。
三、煤、石油和天燃?xì)獾木C合利用
（一）煤
1、煤的組成：煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，主要含碳元素，還含有少量的氫、氧、氮、硫等元素。
2、煤的綜合利用：通過煤的干餾、氣化和液化獲得清潔的燃料和多種化工原料，是目前實(shí)現(xiàn)煤的綜合利用的主要途徑。
煤的干餾是指將煤在隔絕空氣的條件下加強(qiáng)熱使其分解的過程，也叫煤的焦化。煤干餾得到焦炭、煤焦油、出爐煤氣等。
產(chǎn)品 主要成分 用途
出爐煤氣 焦?fàn)t氣 氫氣、甲烷、乙烯、一氧化碳 氣體燃料、化工原料
粗氨水 氨、銨鹽 化肥、炸藥、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料
粗苯 苯、甲苯、二甲苯
煤焦油 苯、甲苯、二甲苯
酚類、萘 染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料
瀝青 筑路材料、碳素電極
焦炭 碳 冶金、合成氨造氣、電石、燃料
煤的氣化是將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程，主要反應(yīng)是碳與水蒸氣反應(yīng)生成水煤氣等。
C+H2O CO+H2
煤的液化分為直接液化和間接液化。
直接液化：使煤與氫氣作用生成液體燃料；
間接液化：先轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣，然后在催化劑的作用下合成甲醇。
（二）石油
1.石油的組成：石油是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物，成分復(fù)雜，沒有固定的沸點(diǎn)。
2.石油的分餾：石油經(jīng)分流后可以獲得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的輕質(zhì)油，但其產(chǎn)量較少，含碳原子多的重油供大于求。通過重油的的催化裂化可以得到汽油等物質(zhì)。再進(jìn)一步裂解，可以獲得很多重要的化工原料。
3.裂化裂解：
裂化的目的及產(chǎn)品：提高輕質(zhì)液體燃料（汽油、煤油和柴油等）的產(chǎn)量
裂解的目的及產(chǎn)品：為了獲得短鏈的不飽和烴（乙烯、丙烯和1，3-丁二烯）
4.石油的分餾和裂化及其產(chǎn)品用途示意圖
目前，多數(shù)石油產(chǎn)品仍作為燃料使用，只有一部分轉(zhuǎn)化為化工、紡織、建材、醫(yī)藥、日用化學(xué)品等行業(yè)的基本原料。
（三）天然氣：是一種清潔的化石燃料，它作為化工原料則主要用于合成氨和甲醇等。
第二節(jié) 化學(xué)品的合理使用
一、化學(xué)品的分類
化學(xué)品可以分為大宗化學(xué)品和精細(xì)化學(xué)品兩大類。
乙烯、硫酸、純堿和化肥屬于大宗化學(xué)品，醫(yī)藥、農(nóng)藥、日用化學(xué)品、食品添加劑等屬于精細(xì)化學(xué)品。生產(chǎn)精細(xì)化學(xué)品已經(jīng)成為當(dāng)代化學(xué)工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點(diǎn)之一。
二、化肥、農(nóng)藥的合理施用
（一）合理使用化肥
1.考慮因素：土壤酸堿性、作物營養(yǎng)狀況、化肥本身性質(zhì)。
2.應(yīng)用實(shí)例：硝酸銨是高效氮肥，受熱或經(jīng)撞擊易發(fā)生爆炸，須作改性處理后才能施用。
3.過量施用化肥的危害
（1）很多化肥易溶于水，過量施用造成浪費(fèi)。
（2）部分化肥隨著雨水流入河流和湖泊，造成水體富營養(yǎng)化,產(chǎn)生水華等污染。
（3）不合理施用化肥會(huì)影響土壤的酸堿性和土壤結(jié)構(gòu)。
（二）合理使用農(nóng)藥
1.農(nóng)藥的發(fā)展：早期農(nóng)藥有除蟲菊、煙草等植物和波爾多液、石灰硫黃合劑等無機(jī)物。
現(xiàn)在人們研制出了有機(jī)氯農(nóng)藥、有機(jī)磷農(nóng)藥、氨基甲酸酯和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥等有機(jī)合成農(nóng)藥。
2.農(nóng)藥的發(fā)展方向：高效、低毒和低殘留。
3.不合理施用農(nóng)藥的危害：
（1）農(nóng)藥對生態(tài)系統(tǒng)和自然環(huán)境造成廣泛而復(fù)雜的影響。
（2）農(nóng)藥會(huì)造成土壤和作物的農(nóng)藥殘留超標(biāo)。
（3）農(nóng)藥會(huì)造成大氣、地表水和地下水的污染。
三、合理用藥
（一）藥物的分類:藥物按來源分為天然藥物與合成藥物。
（二）藥物的作用機(jī)理
1.有的藥物通過改變機(jī)體細(xì)胞周圍的物理、化學(xué)環(huán)境而發(fā)揮藥效,如抗酸藥。
2.更多藥物通過藥物分子與機(jī)體生物大分子的功能基團(tuán)結(jié)合而發(fā)揮藥效,其分子結(jié)構(gòu)與生物活性密切相關(guān)。
（三）阿司匹林
1.阿司匹林化學(xué)名稱是乙酰水楊酸，具有解熱鎮(zhèn)痛作用。
2.以水楊酸為原料制取阿司匹林的化學(xué)方程式為
3.不良反應(yīng)：長期服用阿司匹林會(huì)導(dǎo)致胃痛、頭痛、眩暈、惡心等不適癥狀。
（四）合理使用藥物
1.在醫(yī)生、藥師指導(dǎo)下,遵循安全、有效、經(jīng)濟(jì)、適當(dāng)?shù)脑瓌t合理用藥。
2.濫用藥物危害巨大,如無處方長期服用安眠藥或鎮(zhèn)靜劑;濫用抗生素;服用興奮劑等。
3.拒絕毒品。
四、安全使用食品添加劑
（一）類別、功能、品種
類別 功能 品種
著色劑 改善食品色澤 天然色素如紅曲紅等;合成色素如檸檬黃等
增味劑 增加食品鮮味 味精等
膨松劑 使食品膨松或酥脆 碳酸氫銨、碳酸氫鈉、碳酸鈉
凝固劑 改善食品形態(tài) 鹽鹵、葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯
防腐劑 防止食品腐敗變質(zhì) 亞硝酸及其鈉鹽、山梨酸及其鉀鹽
抗氧化劑 防止食品因氧化而變質(zhì) 抗壞血酸(維生素C)
營養(yǎng)強(qiáng)化劑 補(bǔ)充必要的營養(yǎng)成分 碘酸鉀、維生素、碳酸鈣、硫酸亞鐵、硫酸鋅
（二）使用：在規(guī)定范圍內(nèi)合理使用食品添加劑,對人體健康不會(huì)產(chǎn)生不良影響，但違規(guī)使用或者超量使用食品添加劑都會(huì)損害人體健康
第三節(jié) 環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)
環(huán)境問題主要是指由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境破壞，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境污染。
一、環(huán)境污染
工業(yè)生產(chǎn)需要大量的原料，消耗大量的能源，在得到所需產(chǎn)品的同時(shí)產(chǎn)生了大量的廢氣、廢水和廢渣（簡稱“三廢”），化學(xué)在“三廢”的處理中發(fā)揮著重要的作用。
（一）大氣污染
大氣污染物：主要來自化石燃料的燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣及其攜帶的顆粒物。
主要成分：顆粒物（粉塵）、硫的氧化物（SO2和SO3）、氮的氧化物（NO和NO2）、CO、
碳?xì)浠衔铮约胺却榈取?br/>造成后果：在一定的天氣條件下會(huì)形成酸雨、霧霾、光化學(xué)煙霧等污染現(xiàn)象。
大氣污染的防治：合理規(guī)劃工業(yè)發(fā)展和城市建設(shè)布局；調(diào)整能源結(jié)構(gòu)；運(yùn)用各種防治污染的技術(shù)；加強(qiáng)大氣質(zhì)量監(jiān)測；充分利用環(huán)境自凈能力等。
（二）水污染
水污染物：主要來自工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中產(chǎn)生的污水。
主要成分：重金屬（Ba2＋、Pb2＋等）、酸、堿、鹽等無機(jī)物，耗氧物質(zhì)，石油和難降解的有機(jī)物，洗滌劑等。
造成后果：水華、赤潮等。
水污染的防治方法：物理法、化學(xué)法處理污水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，控制、減少污水的任意排放。
污水處理流程示意圖：
二、綠色化學(xué)
綠色化學(xué)又稱環(huán)境友好化學(xué)，核心思想就是改變“先污染后治理”的觀念和做法，利用化學(xué)原理和技術(shù)手段，減少或消除產(chǎn)品在生產(chǎn)和應(yīng)用中涉及的有害化學(xué)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)從源頭上減少和消除對環(huán)境的污染。
按照綠色化學(xué)的原則，最理想的“原子經(jīng)濟(jì)”就是反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物（即沒有副反應(yīng)，不生成副產(chǎn)物，更不能產(chǎn)生廢棄物），這時(shí)原子利用率為100％。
綠色化學(xué)示意圖：
開發(fā)和利用自然資源必須遵循減量化（reduce）、再利用（reuse）和再循環(huán)（recycle）的原則，踐行綠色發(fā)展理念，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
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