第一章 物质及其变化

物质的分类与转化

物质的分类：
① 根据组成分类：纯净物（单质、化合物）和混合物。
② 根据性质分类：酸性氧化物（如 \(\ce{CO2}\)、\(\ce{SO2}\)，能与碱反应生成盐和水）、碱性氧化物（如 \(\ce{Na2O}\)、\(\ce{CaO}\)，能与酸反应生成盐和水）、两性氧化物（如 \(\ce{Al2O3}\)，既能与酸又能与碱反应）。
③ 分散系：一种（或多种）物质分散到另一种（或多种）物质中得到的体系。分为溶液、胶体、浊液。胶体的性质：丁达尔效应（区分胶体和溶液）、介稳性、电泳、聚沉等。
物质的转化：通过化学反应实现物质类别之间的转化，如金属 → 碱性氧化物 → 碱 → 盐；非金属 → 酸性氧化物 → 酸 → 盐。

离子反应

电解质与非电解质：在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物叫电解质（如酸、碱、盐、活泼金属氧化物）；在上述条件下均不能导电的化合物叫非电解质（如多数有机物、\(\ce{CO2}\)、\(\ce{NH3}\)）。
强电解质与弱电解质：强电解质在水溶液中完全电离（如强酸、强碱、大多数盐）；弱电解质部分电离（如弱酸、弱碱、水）。
离子方程式的书写：写、拆、删、查。注意：单质、气体、弱电解质、沉淀、氧化物保留化学式。
离子共存问题：离子之间能发生复分解反应（生成沉淀、气体、弱电解质）或氧化还原反应的不能大量共存。

氧化还原反应

特征：反应前后元素化合价发生变化。
本质：电子的转移（得失或偏移）。
相关概念：
氧化剂 → 得电子 → 化合价降低 → 被还原 → 发生还原反应 → 得到还原产物；
还原剂 → 失电子 → 化合价升高 → 被氧化 → 发生氧化反应 → 得到氧化产物。
常见的氧化剂和还原剂：
氧化剂：活泼非金属单质（\(\ce{O2}\)、\(\ce{Cl2}\)）、高价态物质（\(\ce{KMnO4}\)、\(\ce{HNO3}\)、\(\ce{Fe^{3+}}\)）等；
还原剂：活泼金属单质（\(\ce{Na}\)、\(\ce{Fe}\)）、低价态物质（\(\ce{CO}\)、\(\ce{H2}\)、\(\ce{Fe^{2+}}\)）等。
氧化还原反应规律：电子守恒（得失电子总数相等）、反应先后规律（强者优先）、价态规律（高价氧化低价还，中间价态两边转）。

第二章 海水中的重要元素——钠和氯

钠及其化合物

钠的物理性质：银白色金属，质软，密度比水小（0.97 g/cm³），熔点低，具有良好的导电导热性。
钠的化学性质：
① 与氧气反应：常温生成 \(\ce{Na2O}\)（白色固体），加热或点燃生成 \(\ce{Na2O2}\)（淡黄色固体）。
② 与水反应：\(\ce{2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2 ^}\)，现象：浮（密度小于水）、熔（反应放热，钠熔点低）、游（产生气体推动）、响、红（生成碱使酚酞变红）。
③ 与酸反应：比水更剧烈。
④ 与盐溶液反应：先与水反应，生成的碱再与盐反应（如与 \(\ce{CuSO4}\) 溶液：\(\ce{2Na + 2H2O + CuSO4 -> Na2SO4 + Cu(OH)2 v + H2 ^}\)）。
钠的氧化物：
氧化钠 (\(\ce{Na2O}\))：碱性氧化物，与水反应 \(\ce{Na2O + H2O -> 2NaOH}\)，与酸反应 \(\ce{Na2O + 2HCl -> 2NaCl + H2O}\)。
过氧化钠 (\(\ce{Na2O2}\))：与水反应 \(\ce{2Na2O2 + 2H2O -> 4NaOH + O2 ^}\)，与二氧化碳反应 \(\ce{2Na2O2 + 2CO2 -> 2Na2CO3 + O2 ^}\)（用于呼吸面具供氧）。
碳酸钠与碳酸氢钠：
碳酸钠 (\(\ce{Na2CO3}\))：俗称纯碱、苏打，易溶于水，溶液呈碱性。与酸反应：\(\ce{Na2CO3 + 2HCl -> 2NaCl + CO2 ^ + H2O}\)（较慢）。
碳酸氢钠 (\(\ce{NaHCO3}\))：俗称小苏打，可溶于水，溶液呈弱碱性。与酸反应：\(\ce{NaHCO3 + HCl -> NaCl + CO2 ^ + H2O}\)（更剧烈）。热稳定性：\(\ce{2NaHCO3 ->[\text{加热}] Na2CO3 + CO2 ^ + H2O}\)，\(\ce{Na2CO3}\) 受热不分解。相互转化：\(\ce{Na2CO3 + CO2 + H2O -> 2NaHCO3}\)；\(\ce{NaHCO3 + NaOH -> Na2CO3 + H2O}\)。

氯及其化合物

氯气的物理性质：黄绿色有刺激性气味的气体，密度比空气大，易液化，有毒，能溶于水（1:2）。
氯气的化学性质：
① 与金属反应：\(\ce{2Na + Cl2 ->[\text{点燃}] 2NaCl}\)（白烟）；\(\ce{Cu + Cl2 ->[\text{点燃}] CuCl2}\)（棕黄色烟，加水得蓝绿色溶液）；\(\ce{2Fe + 3Cl2 ->[\text{点燃}] 2FeCl3}\)（棕褐色烟）。
② 与非金属反应：\(\ce{H2 + Cl2 ->[\text{点燃或光照}] 2HCl}\)（苍白色火焰，瓶口白雾）。
③ 与水反应：\(\ce{Cl2 + H2O <=> HCl + HClO}\)，氯水成分：\(\ce{Cl2}\)、\(\ce{H2O}\)、\(\ce{HClO}\)、\(\ce{H+}\)、\(\ce{Cl-}\)、\(\ce{ClO-}\)、\(\ce{OH-}\)。
④ 与碱反应：制漂白液 \(\ce{Cl2 + 2NaOH -> NaCl + NaClO + H2O}\)；制漂白粉 \(\ce{2Cl2 + 2Ca(OH)2 -> CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O}\)。
次氯酸的性质：弱酸性（酸性比碳酸弱），不稳定性（\(\ce{2HClO ->[光照] 2HCl + O2 ^}\)），强氧化性（漂白、杀菌消毒）。
氯离子的检验：用 \(\ce{AgNO3}\) 溶液和稀硝酸，产生白色沉淀（\(\ce{AgCl}\)）不溶于稀硝酸。

物质的量

物质的量（n）：表示含有一定数目粒子的集合体，单位摩尔（mol）。是国际单位制七个基本物理量之一。
阿伏加德罗常数（NA）：1 mol 任何粒子的粒子数，约为 \(\ce{6.02 \times 10^{23} mol^{-1}}\)。公式 \(n = \frac{N}{N_A}\)。
摩尔质量（M）：单位物质的量的物质所具有的质量，单位 g/mol。数值上等于该粒子的相对原子（分子）质量。公式 \(n = \frac{m}{M}\)。
气体摩尔体积（Vm）：单位物质的量的气体所占的体积。标准状况（0℃，101 kPa）下，\(V_m \approx 22.4 \text{ L/mol}\)。公式 \(n = \frac{V}{V_m}\)（仅适用于气体）。
物质的量浓度（c）：单位体积溶液里所含溶质的物质的量，单位 mol/L。公式 \(c = \frac{n}{V}\)。
配制一定物质的量浓度的溶液：步骤：计算、称量（或量取）、溶解（冷却）、转移、洗涤、定容、摇匀、装瓶。仪器：容量瓶（注意规格）、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、托盘天平（或量筒）。误差分析依据 \(c = \frac{n}{V}\)。

第三章 铁 金属材料

铁及其化合物

铁的单质：
① 物理性质：银白色金属，密度较大，熔沸点较高，具有铁磁性。
② 化学性质：与非金属反应（\(\ce{3Fe + 2O2 ->[\text{点燃}] Fe3O4}\)、\(\ce{2Fe + 3Cl2 ->[\text{加热}] 2FeCl3}\)、\(\ce{Fe + S ->[\text{加热}] FeS}\)）；与水蒸气反应（\(\ce{3Fe + 4H2O(g) ->[\text{高温}] Fe3O4 + 4H2}\)）；与酸反应（稀盐酸、稀硫酸生成 \(\ce{Fe^{2+}}\) 和 \(\ce{H2 ^}\)，浓硝酸、浓硫酸常温下钝化）；与盐溶液反应（\(\ce{Fe + Cu^{2+} -> Fe^{2+} + Cu}\)）。
铁的氧化物：
氧化亚铁（\(\ce{FeO}\)）：黑色，不稳定，与酸反应生成 \(\ce{Fe^{2+}}\)。
氧化铁（\(\ce{Fe2O3}\)）：红棕色，俗称铁红，与酸反应生成 \(\ce{Fe^{3+}}\)。
四氧化三铁（\(\ce{Fe3O4}\)）：黑色，有磁性，可写成 \(\ce{FeO·Fe2O3}\)。
铁的氢氧化物：
氢氧化亚铁（\(\ce{Fe(OH)2}\)）：白色，不稳定，易被氧化成 \(\ce{Fe(OH)3}\)，现象：白色→灰绿色→红褐色。制备时需隔绝空气。
氢氧化铁（\(\ce{Fe(OH)3}\)）：红褐色，加热分解 \(\ce{2Fe(OH)3 ->[\text{加热}] Fe2O3 + 3H2O}\)。
铁盐与亚铁盐：
\(\ce{Fe^{2+}}\) 的检验：加 \(\ce{KSCN}\) 无现象，再滴加氯水（或 \(\ce{H2O2}\)）变红（被氧化成 \(\ce{Fe^{3+}}\)）。
\(\ce{Fe^{3+}}\) 的检验：加 \(\ce{KSCN}\) 溶液变血红色。性质：氧化性（\(\ce{2Fe^{3+} + Fe -> 3Fe^{2+}}\)、\(\ce{2Fe^{3+} + Cu -> 2Fe^{2+} + Cu^{2+}}\)）。

金属材料

合金：由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。合金比纯金属硬度大、熔点低、抗腐蚀性更好。
常见合金：
铁合金：生铁（含碳量 2%~4.3%）、钢（含碳量 0.03%~2%）。钢分为碳素钢（低碳钢、中碳钢、高碳钢）和合金钢（不锈钢、锰钢等）。
铝合金：密度小、强度大，用于航空、建筑等。
铜合金：青铜（\(\ce{Cu-Sn}\)）、黄铜（\(\ce{Cu-Zn}\)）、白铜（\(\ce{Cu-Ni}\)）。
钛合金：耐高温、耐腐蚀，用于航天、生物材料。
金属的冶炼：
热分解法（不活泼金属如 \(\ce{Hg}\)、\(\ce{Ag}\)）：\(\ce{2HgO ->[\text{加热}] 2Hg + O2 ^}\)。
热还原法（中等活泼金属如 \(\ce{Fe}\)、\(\ce{Cu}\)）：用 \(\ce{C}\)、\(\ce{CO}\)、\(\ce{H2}\) 等还原剂，如 \(\ce{Fe2O3 + 3CO ->[\text{高温}] 2Fe + 3CO2}\)。
电解法（活泼金属如 \(\ce{Na}\)、\(\ce{Mg}\)、\(\ce{Al}\)）：\(\ce{2Al2O3 ->[\text{电解}] 4Al + 3O2 ^}\)（加冰晶石）。

第四章 物质结构 元素周期律

原子结构与元素周期表

原子的构成：原子由原子核（质子、中子）和核外电子组成。质子数（Z）= 核电荷数 = 原子序数 = 核外电子数（原子）。质量数（A）= 质子数（Z）+ 中子数（N）。
核外电子排布规律：电子按能量高低分层排布（K、L、M……层）。每层最多容纳 \(2n^2\) 个电子；最外层电子数不超过 8（K 层为最外层时不超过 2）；次外层不超过 18。
元素周期表的结构：
周期：7个横行，分为短周期（1-3）、长周期（4-6）、不完全周期（7）。同周期元素电子层数相同。
族：18个纵行，分为主族（IA-VIIA）、副族（IB-VIIB）、VIII族（8、9、10列）、0族。同主族元素最外层电子数相同。
过渡元素：副族和VIII族，均为金属。

元素周期律

元素周期律的内容：元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性变化的规律。
原子半径：同周期从左到右逐渐减小（核电荷数增加，核对电子引力增大）；同主族从上到下逐渐增大（电子层数增加）。
元素金属性与非金属性：
金属性：同周期从左到右减弱，同主族从上到下增强。单质与水（或酸）反应置换氢的难易、最高价氧化物对应水化物的碱性强弱可判断金属性。
非金属性：同周期从左到右增强，同主族从上到下减弱。与氢气化合的难易、气态氢化物的稳定性、最高价氧化物对应水化物的酸性强弱可判断非金属性。
最高价氧化物对应水化物的酸碱性：同周期从左到右碱性减弱、酸性增强；同主族从上到下碱性增强、酸性减弱。
两性氧化物和两性氢氧化物：如 \(\ce{Al2O3}\)、\(\ce{Al(OH)3}\)，既能与酸又能与碱反应。

化学键

离子键：带相反电荷离子之间的相互作用。成键微粒是阴、阳离子，成键本质是静电作用。通常活泼金属与活泼非金属化合时形成离子键，如 \(\ce{NaCl}\)、\(\ce{MgO}\)。含有离子键的化合物一定是离子化合物。
共价键：原子间通过共用电子对形成的相互作用。成键微粒是原子，成键本质是共用电子对。通常非金属元素之间形成共价键。共价键分为极性共价键（不同种原子）和非极性共价键（同种原子）。
离子化合物与共价化合物：
离子化合物：含有离子键的化合物，如强碱、大多数盐、活泼金属氧化物。熔融状态导电。
共价化合物：只含有共价键的化合物，如酸、非金属氧化物、有机物。熔融状态不导电。
分子间作用力与氢键：
范德华力：分子间普遍存在的作用力，影响物质的熔沸点（组成相似时，相对分子质量越大，范德华力越强，熔沸点越高）。
氢键：比范德华力强，由已经与电负性很大的原子（\(\ce{F}\)、\(\ce{O}\)、\(\ce{N}\)）形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间形成的作用力。氢键使物质熔沸点升高（如 \(\ce{H2O}\)、\(\ce{HF}\)、\(\ce{NH3}\)）。