高一下化学期末复习

• 化学

  • 金属

    • 铁
      • 基本信息
        • 原子序数:26 (轨道式:\(1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}sp^{6}3d^{6}4s^{2}\) 为什么3d没填满就填了4p=>4p能量比3d低)
        • 稳定价态:+3价 非稳定常见价态:+2价
          • 为什么+3价稳定: \([Ar]3f^{5}\)半满结构更稳定
        • 置换反应都形成+2价亚铁离子
      • 氧化物
        • \(Fe_{2}O_{3}\)氧化铁
          • 红棕色=>铁红
          • 铁锈:\(Fe_{2}O_{3}•nH_{2}O\)
          • 高炉冶铁: C + \(Fe_{2}O_{3}\) => \(Fe\) + CO
        • \(FeO\)氧化亚铁 黑色
        • \(Fe_{3}O_{4}\)磁铁矿
          • 灰黑色
          • 磁性
          • Fe的价态：2\(+3\) + 1\(+2\)
        • 与酸反应:1. 产生对应价态的铁离子 2. 如果酸为氧化还原酸 则对应价态的铁离子氧化还原
      • 氢氧化物
        • \(Fe(OH)_{2}\)氢氧化亚铁
          • 不稳定,容易被氧气氧化=>高温灼烧如果不隔绝氧气产物不是氧化亚铁而是氧化铁
          • 制备较纯氢氧化亚铁：排尽装置和溶液中氧气
          • \(Fe^{2+}\)+\(2OH^-\)=>\(Fe(OH)_{2}\)现象:产生白色沉淀(\(Fe(OH)_{2}\)),迅速变灰绿色,然后缓慢变红褐色(\(Fe(OH)_{3}\))
        • \(Fe(OH)_{3}\)氢氧化铁
          • 高温分解为氧化铁
    • 钠
      • 基本信息
        • 稳定价态:+1价
        • 能与水反应
      • 氧化物
        • 过氧化钠 \(Na_{2}O_{2}\)
          • 强氧化性和较强还原性
          • 分析时可视为Na2O+0.5O2
            • 若其余反应物非氧化还原 自身氧化还原 产生氧气（制氧剂）
            • 若其余反应物需氧化 不产生氧气,可视为氧气去氧化
            • 若其余反应物需还原 产生氧气,可视为Na2O中的\(O^{2-}\)去还原
        • 氧化钠：金属氧化物通性
    • 铝
      • 两性氧化物
        • \(2Al\)+\(6H^+\) = \(2Al^{3+}\)+\(3H_{2}\)
        • \(2Al\)+\(6H_{2}O\)+\(2OH^-\)= \(2[Al(OH)_{4}]^-\)+\(3H_{2}\)
        • \(Al\)+\(3OH^-(少量/弱碱)\) = \(Al(OH)_{3}\)
        • \(Al\)+\(4OH^-(足量强碱)\) = \([Al(OH)_{4}]^-\)
        • \([Al(OH)_{4}]^-\)+\(4H^+(强酸)+\) = \(Al^{3+}\)+\(4H_2O\)
        • \([Al(OH)_{4}]^-\)+\(H^+(弱酸)+\) = \(Al(OH)_{3}\)
      • 铝热反应 作用:焊接铁轨
    • 元素氧化性强度顺序:F>O>Cl>Br>Fe3+>I>S

  • 热反应

    • ∆H:反应热 仅与初末状态有关 ∆H=末状态能量-初状态能量=反应物键能-生成物键能
    • 热反应方程式: 反应物生成物要写状态
    • ∆S:熵变(气体多->气体少 气体->液体固体 时∆S<0) ∆G=∆H-T∆S ∆G<O自发

  • 反应平衡

    • 各因素影响和原因(可用勒夏列特原理分析)
      • 温度:提高温度:∆H<0时逆向移动,∆H>0时正向移动,加快正逆反应速率:热能=>活化分子百分数增加=>有效碰撞增加=>发应加快
      • 浓度:提高反应物浓度:正向移动,加快正反应速率:活化分子数百分数增加
      • 压强:提高压强 气体分子数反应物>生成物:正向移动,否则逆向移动,加快正逆反应速率:活化分子数百分数增加
      • 催化剂:改变反应活化能(可以理解为反应历程中吸热的步骤,因此决定反应速率,是决速步),提高活化分子百分数
    • 平衡常数
      • 只与温度有关
      • 假设反应为aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g)
        • 则平衡常数K=\([C]^c[D]^d/[A]^a[B]^b\)(如果某个反应物是国体或液体,则不出现在表达式中)
        • Q=\(c(C)^cc(D)^d/c(A)^ac(B)^b\)
        • K=Q时反应处于平衡状态
        • K>Q时反应正向进行 K<Q时反应逆向进行(定量分析平衡移动)
    • 电离平衡
      • 弱电解质电离平衡可以视作一种特殊的可逆反应平衡,考虑的因素一致,弱酸的电离常数为Ka,弱碱的电离常数为Kb,水的离子积为Kw
      • 在酸溶液中考虑水的电离平衡时,可以将水电离的氢离子先忽略,算出溶液氢氧根离子浓度后利用水电离出来的氢离子和氢氧根离子浓度相同得出氢离子浓度，碱溶液同理
      • 酸性:氢离子浓度大于氢氧根离子浓度 pH:\(-lg[H+]\)
    • 水解平衡
      • 同样可以用反应平衡的思路分析
      • 以醋酸为例: \(CHCOO^-\)+\(H_{2}O\)=(可逆)\(CHCOOH\)+\(OH^-\) Kh=Kw/Ka 水解常数一般为水的离子积除以一个电离常数

  • 工业制法

    • 碳酸钠 侯氏制碱法
      • NaCl+NH3(先通,原因:溶解度大)+CO2(后通)+H2O=>NaHCO3(溶解度小,析出)+NH4Cl
      • NaHCO3加热分解Na2CO3和CO2，CO2可重复利用
      • NH4Cl和NaCl溶液中通氨气使NH4Cl析出（可作肥料），NaCl重复利用
      • 优点：副产品有用，原料价廉
    • 硫酸
      • 沸腾炉：4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂
      • 转化器
        • 催化剂 五氧化二钒
        • 反应：2SO₂ + O₂ = 2SO₃ ∆H<0
          • 常压原因:常压转化率足够,加压动力成本
          • 500°C原因：达到催化剂活性温度 保证反应速率和转化率
        • 热交换器=>预热新通入的SO2和O2，降低反应过一次的SO2和O2的温度(SO2与O2会通过催化剂反应两次)=>前者加快速率 达到活性温度 后者提高转换率
      • 吸收塔：逆流=>充分接触 浓硫酸=>防止液化挥发
    • 工业制取氨气
      • N2+3H2=2NH3 ∆H<0
        • 高温原因：常温反应速率极慢
        • 20MPa-50Mpa原因：低压转化率和速率不够，高压动力和设备成本过高
        • 催化剂：铁触媒