高一化學必修二

Z

第一章物質結構元素周期律

一、原子結構

質子（Z個）

原子核注意：

中子（N個）質量數(A)＝質子數(Z)＋中子數(N)

1.原子（AX）原子序數=核電荷數=質子數=原子的核外電子數

核外電子（Z個）

★熟背前20號元素，熟悉1～20號元素原子核外電子的排布：

HHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClArKCa

2.原子核外電子的排布規律：①電子總是盡先排布在能量最低的電子層里；②各電子層最多容納的電

子數是2n

2

；③最外層電子數不超過8個（K層為最外層不超過2個），次外層不超過18個，倒數第

三層電子數不超過32個。

電子層：一（能量最低）二三四五六七

對應表示符號：KLMNOPQ

3.元素、核素、同位素

元素：具有相同核電荷數的同一類原子的總稱。

核素：具有一定數目的質子和一定數目的中子的一種原子。

同位素：質子數相同而中子數不同的同一元素的不同原子互稱為同位素。(對于原子來說)

二、元素周期表

1.編排原則：

①按原子序數遞增的順序從左到右排列

②將電子層數相同

．．．．．．

的各元素從左到右排成一橫行

．．

。（周期序數＝原子的電子層數）

③把最外層電子數相同

．．．．．．．．

的元素按電子層數遞增的順序從上到下排成一縱行

．．

。

主族序數＝原子最外層電子數

2.結構特點：

核外電子層數元素種類

第一周期12種元素

短周期第二周期28種元素

周期第三周期38種元素

元（7個橫行）第四周期418種元素

素（7個周期）第五周期518種元素

周長周期第六周期632種元素

期第七周期7未填滿（已有26種元

主族：ⅠA～ⅦA共7個主族

族副族：ⅢB～ⅦB、ⅠB～ⅡB，共7個副族

（18個縱行）第Ⅷ族：三個縱行，位于ⅦB和ⅠB之間

（16個族）零族：稀有氣體

三、元素周期律

1.元素周期律：元素的性質（核外電子排布、原子半徑、主要化合價、金屬性、非金屬性）隨著核電

荷數的遞增而呈周期性變化的規律。元素性質的周期性變化實質是元素原子核外電子排布的周期性變

．．．．．．．．．．．．．．．．．．

化

．

的必然結果。

2.同周期元素性質遞變規律

第三周期元素11Na12Mg13Al14Si15P16S17Cl18Ar

(1)電子排布電子層數相同，最外層電子數依次增加

(2)原子半徑原子半徑依次減小—

(3)主要化合價＋1＋2＋3＋4

－4

＋5

－3

＋6

－2

＋7

－1

—

(4)金屬性、非金屬

性

金屬性減弱，非金屬性增加—

(5)單質與水或酸置

換難易

冷水

劇烈

熱水與

酸快

與酸反

應慢

———

(6)氫化物的化學式——SiH4PH3H2SHCl—

(7)與H2化合的難易——由難到易—

(8)氫化物的穩定性——穩定性增強—

(9)最高價氧化物的

化學式

Na2OMgOAl2O3SiO2P2O5SO3Cl2O7—

最高

價氧

化物

對應

水化

物

(10)化學

式

NaOH

Mg(OH)2

Al(OH)3H2SiO3H3PO4H2SO4HClO4—

(11)酸堿

性

強堿中強堿兩性氫

氧化物

弱酸中強

酸

強酸很強

的酸

—

(12)變化

規律

堿性減弱，酸性增強—

第ⅠA族堿金屬元素：LiNaKRbCsFr（Fr是金屬性最強的元素，位于周期表左下方）

第ⅦA族鹵族元素：FClBrIAt（F是非金屬性最強的元素，位于周期表右上方）

★判斷元素金屬性和非金屬性強弱的方法：

（1）金屬性強（弱）——①單質與水或酸反應生成氫氣容易（難）；②氫氧化物堿性強（弱）；

③相互置換反應（強制弱）Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu。

（2）非金屬性強（弱）——①單質與氫氣易（難）反應；②生成的氫化物穩定（不穩定）；③最高價

氧化物的水化物（含氧酸）酸性強（弱）；④相互置換反應（強制弱）2NaBr＋Cl2＝2NaCl＋Br2

（Ⅰ）同周期比較：

金屬性：Na＞Mg＞Al

與酸或水反應：從易→難

堿性：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3

非金屬性：Si＜P＜S＜Cl

單質與氫氣反應：從難→易

氫化物穩定性：SiH4＜PH3＜H2S＜HCl

酸性(含氧酸)：H2SiO3＜H3PO4＜H2SO4＜HClO4

（Ⅱ）同主族比較：

金屬性：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs（堿金屬元素）

與酸或水反應：從難→易

堿性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH

非金屬性：F＞Cl＞Br＞I（鹵族元素）

單質與氫氣反應：從易→難

氫化物穩定：HF＞HCl＞HBr＞HI

（Ⅲ）

金屬性：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs

還原性(失電子能力)：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs

氧化性(得電子能力)：Li＋＞Na＋＞K＋＞Rb＋＞Cs＋

非金屬性：F＞Cl＞Br＞I

氧化性：F2＞Cl2＞Br2＞I2

還原性：F－＜Cl－＜Br－＜I－

酸性(無氧酸)：HF＜HCl＜HBr＜HI

比較粒子(包括原子、離子)半徑的方法：（1）先比較電子層數，電子層數多的半徑大。

（2）電子層數相同時，再比較核電荷數，核電荷數多的半徑反而小。

四、化學鍵

化學鍵是相鄰兩個或多個原子間強烈的相互作用。

1.離子鍵與共價鍵的比較

鍵型離子鍵共價鍵

概念陰陽離子結合成化合物的靜電作用叫

離子鍵

原子之間通過共用電子對所形成的相互作

用叫做共價鍵

成鍵方式通過得失電子達到穩定結構通過形成共用電子對達到穩定結構

成鍵粒子陰、陽離子原子

成鍵元素活潑金屬與活潑非金屬元素之間（特

殊：NH4Cl、NH4NO3等銨鹽只由非金屬

元素組成，但含有離子鍵）

非金屬元素之間

離子化合物：由離子鍵構成的化合物叫做離子化合物。（一定有離子鍵，可能有共價鍵）

共價化合物：原子間通過共用電子對形成分子的化合物叫做共價化合物。（只有共價鍵）

極性共價鍵（簡稱極性鍵）：由不同種原子形成，A－B型，如，H－Cl。

共價鍵

非極性共價鍵（簡稱非極性鍵）：由同種原子形成，A－A型，如，Cl－Cl。

2.電子式：

用電子式表示離子鍵形成的物質的結構與表示共價鍵形成的物質的結構的不同點：（1）電荷：用

電子式表示離子鍵形成的物質的結構需標出陽離子和陰離子的電荷；而表示共價鍵形成的物質的結構

不能標電荷。（2）[]（方括號）：離子鍵形成的物質中的陰離子需用方括號括起來，而共價鍵形成

的物質中不能用方括號。

第二章化學反應與能量

第一節化學能與熱能

1、在任何的化學反應中總伴有能量的變化。

原因：當物質發生化學反應時，斷開反應物中的化學鍵要吸收能量，而形成生成物中的化學鍵要

放出能量。化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因。一個確定的化學反應在發生過程

中是吸收能量還是放出能量，決定于反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小。E反應物總能量

＞E生成物總能量，為放熱反應。E反應物總能量＜E生成物總能量，為吸熱反應。

2、常見的放熱反應和吸熱反應

常見的放熱反應：①所有的燃燒與緩慢氧化。②酸堿中和反應。③金屬與酸反應制取氫氣。

④大多數化合反應（特殊：C＋CO

2

△

2CO是吸熱反應）。

常見的吸熱反應：①以C、H

2

、CO為還原劑的氧化還原反應如：C(s)＋H

2

O(g)

△

CO(g)＋H2(g)。

②銨鹽和堿的反應如Ba(OH)

2

·8H

2

O＋NH

4

Cl＝BaCl

2

＋2NH

3

↑＋10H

2

O

③大多數分解反應如KClO

3

、KMnO

4

、CaCO

3

的分解等。

3、能源的分類：

形成條件利用歷史性質

一次能源

常規能源可再生資源水能、風能、生物質能

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、風能、地熱能、潮汐能、氫能、沼氣

不可再生資源核能

二次能源（一次能源經過加工、轉化得到的能源稱為二次能源）

電能（水電、火電、核電）、蒸汽、工業余熱、酒精、汽油、焦炭等

[思考]一般說來，大多數化合反應是放熱反應，大多數分解反應是吸熱反應，放熱反應都不需要加熱，

吸熱反應都需要加熱，這種說法對嗎？試舉例說明。

點拔：這種說法不對。如C＋O

2

＝CO

2

的反應是放熱反應，但需要加熱，只是反應開始后不再需

要加熱，反應放出的熱量可以使反應繼續下去。Ba(OH)

2

·8H

2

O與NH

4

Cl的反應是吸熱反應，但反

應并不需要加熱。

第二節化學能與電能

1、化學能轉化為電能的方式：

電能

(電力)

火電（火力發電）化學能→熱能→機械能→電能缺點：環境污染、低效

原電池將化學能直接轉化為電能優點：清潔、高效

2、原電池原理

（1）概念：把化學能直接轉化為電能的裝置叫做原電池。

（2）原電池的工作原理：通過氧化還原反應（有電子的轉移）把化學能轉變為電能。

（3）構成原電池的條件：（1）電極為導體且活潑性不同；（2）兩個電極接觸（導線連接或直接接觸）；

（3）兩個相互連接的電極插入電解質溶液構成閉合回路。

（4）電極名稱及發生的反應：

負極：較活潑的金屬作負極，負極發生氧化反應，

電極反應式：較活潑金屬－ne－＝金屬陽離子

負極現象：負極溶解，負極質量減少。

正極：較不活潑的金屬或石墨作正極，正極發生還原反應，

電極反應式：溶液中陽離子＋ne－＝單質

正極的現象：一般有氣體放出或正極質量增加。

（5）原電池正負極的判斷方法：

①依據原電池兩極的材料：

較活潑的金屬作負極（K、Ca、Na太活潑，不能作電極）；

較不活潑金屬或可導電非金屬（石墨）、氧化物（MnO

2

）等作正極。

②根據電流方向或電子流向：（外電路）的電流由正極流向負極；電子則由負極經外電路流向原電池

的正極。

③根據內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極。

④根據原電池中的反應類型：

負極：失電子，發生氧化反應，現象通常是電極本身消耗，質量減小。

正極：得電子，發生還原反應，現象是常伴隨金屬的析出或H

2

的放出。

（6）原電池電極反應的書寫方法：

（i）原電池反應所依托的化學反應原理是氧化還原反應，負極反應是氧化反應，正極反應是還

原反應。因此書寫電極反應的方法歸納如下：

①寫出總反應方程式。②把總反應根據電子得失情況，分成氧化反應、還原反應。

③氧化反應在負極發生，還原反應在正極發生，反應物和生成物對號入座，注意酸堿介質和水

等參與反應。

（ii）原電池的總反應式一般把正極和負極反應式相加而得。

（7）原電池的應用：①加快化學反應速率，如粗鋅制氫氣速率比純鋅制氫氣快。②比較金屬活動性

強弱。③設計原電池。④金屬的腐蝕。

2、化學電源基本類型：

①干電池：活潑金屬作負極，被腐蝕或消耗。如：Cu－Zn原電池、鋅錳電池。

②充電電池：兩極都參加反應的原電池，可充電循環使用。如鉛蓄電池、鋰電池和銀鋅電池等。

③燃料電池：兩電極材料均為惰性電極，電極本身不發生反應，而是由引入到兩極上的物質發生反應，

如H

2

、CH

4

燃料電池，其電解質溶液常為堿性試劑（KOH等）。

第三節化學反應的速率和限度

1、化學反應的速率

（1）概念：化學反應速率通常用單位時間內反應物濃度的減少量或生成物濃度的增加量（均取正值）

來表示。計算公式：v(B)＝

()cB

t

?

?

＝

()nB

Vt

?

??

①單位：mol/(L·s)或mol/(L·min)

②B為溶液或氣體，若B為固體或純液體不計算速率。

③以上所表示的是平均速率，而不是瞬時速率。

④重要規律：（i）速率比＝方程式系數比（ii）變化量比＝方程式系數比

（2）影響化學反應速率的因素：

內因：由參加反應的物質的結構和性質決定的（主要因素）。

外因：①溫度：升高溫度，增大速率

②催化劑：一般加快反應速率（正催化劑）

③濃度：增加C

反應物的濃度

，增大速率（溶液或氣體才有濃度可言）

④壓強：增大壓強，增大速率（適用于有氣體參加的反應）

⑤其它因素：如光（射線）、固體的表面積（顆粒大小）、反應物的狀態（溶劑）、原電池等也會

改變化學反應速率。

2、化學反應的限度——化學平衡

（1）在一定條件下，當一個可逆反應進行到正向反應速率與逆向反應速率相等時，反應物和生

成物的濃度不再改變，達到表面上靜止的一種“平衡狀態”，這就是這個反應所能達到的限度，即化

學平衡狀態。

化學平衡的移動受到溫度、反應物濃度、壓強等因素的影響。催化劑只改變化學反應速率，對化

學平衡無影響。

在相同的條件下同時向正、逆兩個反應方向進行的反應叫做可逆反應。通常把由反應物向生成物

進行的反應叫做正反應。而由生成物向反應物進行的反應叫做逆反應。

在任何可逆反應中，正方應進行的同時，逆反應也在進行。可逆反應不能進行到底，即是說可逆

反應無論進行到何種程度，任何物質（反應物和生成物）的物質的量都不可能為0。

（2）化學平衡狀態的特征：逆、動、等、定、變。

①逆：化學平衡研究的對象是可逆反應。

②動：動態平衡，達到平衡狀態時，正逆反應仍在不斷進行。

③等：達到平衡狀態時，正方應速率和逆反應速率相等，但不等于0。即v正＝v逆≠0。

④定：達到平衡狀態時，各組分的濃度保持不變，各組成成分的含量保持一定。

⑤變：當條件變化時，原平衡被破壞，在新的條件下會重新建立新的平衡。

（3）判斷化學平衡狀態的標志：

①V

A（正方向）

＝V

A（逆方向）或

n

A（消耗）

＝n

A（生成）

（不同方向同一物質比較）

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（有一種物質是有顏色的）

④總物質的量或總體積或總壓強或平均相對分子質量不變（前提：反應前后氣體的總物質的量不相等

的反應適用，即如對于反應xA＋yBzC，x＋y≠z）

第三章有機化合物

絕大多數含碳的化合物稱為有機化合物，簡稱有機物。像CO、CO

2

、碳酸、碳酸鹽等少數化合

物，由于它們的組成和性質跟無機化合物相似，因而一向把它們作為無機化合物。

一、烴

1、烴的定義：僅含碳和氫兩種元素的有機物稱為碳氫化合物，也稱為烴。

2、烴的分類：

飽和烴→烷烴（如：甲烷）

脂肪烴(鏈狀)

烴不飽和烴→烯烴（如：乙烯）

芳香烴(含有苯環)（如：苯）

3、甲烷、乙烯和苯的性質比較：

有機物烷烴烯烴苯及其同系物

通式C

n

H

2n+2

C

n

H

2n

——

代表物甲烷(CH

4

)乙烯(C

2

H

4

)苯(C

6

H

6

)

結構簡式CH

4

CH

2

＝CH

2

或

(官能團)

結構特點

C－C單鍵，

鏈狀，飽和烴

C＝C雙鍵，

鏈狀，不飽和烴

一種介于單鍵和雙鍵之間的獨

特的鍵，環狀

空間結構正四面體六原子共平面平面正六邊形

物理性質無色無味的氣體，比空氣

輕，難溶于水

無色稍有氣味的氣體，比空氣略

輕，難溶于水

無色有特殊氣味的液體，比水

輕，難溶于水

用途優良燃料，化工原料石化工業原料，植物生長調節

劑，催熟劑

溶劑，化工原料

有機物主要化學性質

烷烴：

甲烷

①氧化反應（燃燒）

CH4+2O2――→CO2+2H2O（淡藍色火焰，無黑煙）

②取代反應（注意光是反應發生的主要原因，產物有5種）

CH4+Cl2―→CH3Cl+HClCH3Cl+Cl2―→CH2Cl2+HCl

CH2Cl2+Cl2―→CHCl3+HClCHCl3+Cl2―→CCl4+HCl

在光照條件下甲烷還可以跟溴蒸氣發生取代反應，

甲烷不能使酸性KMnO

4

溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。

烯烴：

乙烯

①氧化反應（ⅰ）燃燒

C2H4+3O2――→2CO2+2H2O（火焰明亮，有黑煙）

（ⅱ）被酸性KMnO

4

溶液氧化，能使酸性KMnO

4

溶液褪色。

②加成反應

CH2＝CH2＋Br2－→CH2Br－CH2Br（能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色）

在一定條件下，乙烯還可以與H

2

、Cl

2

、HCl、H

2

O等發生加成反應

CH2＝CH2＋H2――→CH3CH3

CH2＝CH2＋HCl－→CH3CH2Cl（氯乙烷）

CH2＝CH2＋H2O――→CH3CH2OH（制乙醇）

③加聚反應nCH

2

＝CH

2

――→－CH

2

－CH

2

－

n

（聚乙烯）

乙烯能使酸性KMnO

4

溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。常利用該反

應鑒別烷烴和烯烴，如鑒別甲烷和乙烯。

苯①氧化反應（燃燒）

2C6H6＋15O2―→12CO2＋6H2O（火焰明亮，有濃煙）

②取代反應

苯環上的氫原子被溴原子、硝基取代。

＋Br2――→＋HBr

＋HNO

3

――→＋H

2

O

③加成反應

＋3H2――→

苯不能使酸性KMnO

4

溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。

4、同系物、同分異構體、同素異形體、同位素比較。

概念同系物同分異構體同素異形體同位素

定義結構相似，在分子組成

上相差一個或若干個

CH2原子團的物質

分子式相同而

結構式不同的

化合物的互稱

由同種元素組成的

不同單質的互稱

質子數相同而中子

數不同的同一元素

的不同原子的互稱

分子式不同相同元素符號表示相

同，分子式可不同

——

結構相似不同不同——

研究對象化合物化合物單質原子

6、烷烴的命名：

（1）普通命名法：把烷烴泛稱為“某烷”，某是指烷烴中碳原子的數目。1－10用甲，乙，丙，

丁，戊，已，庚，辛，壬，癸；11起漢文數字表示。區別同分異構體，用“正”，“異”，“新”。

正丁烷，異丁烷；正戊烷，異戊烷，新戊烷。

（2）系統命名法：

①命名步驟：(1)找主鏈－最長的碳鏈(確定母體名稱)；(2)編號－靠近支鏈（小、多）的一端；

(3)寫名稱－先簡后繁,相同基請合并.

②名稱組成：取代基位置－取代基名稱母體名稱

③阿拉伯數字表示取代基位置，漢字數字表示相同取代基的個數

CH3－CH－CH2－CH3CH3－CH－CH－CH3

2－甲基丁烷2，3－二甲基丁烷

7、比較同類烴的沸點:

①一看：碳原子數多沸點高。

②碳原子數相同，二看：支鏈多沸點低。

常溫下，碳原子數1－4的烴都為氣體。

二、烴的衍生物

1、乙醇和乙酸的性質比較

有機物飽和一元醇飽和一元醛飽和一元羧酸

通式C

n

H

2n+1

OH——C

n

H

2n+1

COOH

代表物乙醇乙醛乙酸

結構簡式CH

3

CH

2

OH

或C

2

H

5

OH

CH3CHOCH3COOH

官能團羥基：－OH醛基：－CHO羧基：－COOH

物理性質無色、有特殊香味的液體，俗名酒

精，與水互溶，易揮發

（非電解質）

——有強烈刺激性氣味的無色液體，俗

稱醋酸，易溶于水和乙醇，無水醋

酸又稱冰醋酸。

用途作燃料、飲料、化工原料；用于醫

療消毒，乙醇溶液的質量分數為

75

．．

％

．

——有機化工原料，可制得醋酸纖維、

合成纖維、香料、燃料等，是食醋

的主要成分

有機物主要化學性質

乙醇

①與Na的反應

2CH3CH2OH+2Na―→2CH3CH2ONa+H2↑

乙醇與Na的反應（與水比較）：①相同點：都生成氫氣，反應都放熱

②不同點：比鈉與水的反應要緩慢

結論：乙醇分子羥基中的氫原子比烷烴分子中的氫原子活潑，但沒有水分

子中的氫原子活潑。

②氧化反應（ⅰ）燃燒

CH3CH2OH+3O2―→2CO2+3H2O

（ⅱ）在銅或銀催化條件下：可以被O

2

氧化成乙醛（CH

3

CHO）

2CH3CH2OH+O2――→2CH3CHO+2H2O

③消去反應

CH3CH2OH――→CH2＝CH2↑+H2O

乙醛氧化反應：醛基(－CHO)的性質－與銀氨溶液，新制Cu(OH)

2

反應

CH3CHO＋2Ag(NH3)2OH――→CH3COONH4＋H2O＋2Ag↓＋3NH3↑

（銀氨溶液）

CH3CHO+2Cu(OH)2――→CH3COOH＋Cu2O↓＋2H2O

（磚紅色）

醛基的檢驗：方法1：加銀氨溶液水浴加熱有銀鏡生成。

方法2：加新制的Cu(OH)

2

堿性懸濁液加熱至沸有磚紅色沉淀

乙酸①具有酸的通性：CH

3

COOH≒CH

3

COO－＋H＋

使紫色石蕊試液變紅；

與活潑金屬，堿，弱酸鹽反應，如CaCO

3

、Na

2

CO

3

酸性比較：CH

3

COOH>H

2

CO

3

2CH3COOH＋CaCO3＝2(CH3COO)2Ca＋CO2↑＋H2O（強制弱）

②酯化反應

CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O

酸脫羥基醇脫氫

三、基本營養物質

食物中的營養物質包括：糖類、油脂、蛋白質、維生素、無機鹽和水。人們習慣稱糖類、油脂、

蛋白質為動物性和植物性食物中的基本營養物質。

種類元代表物代表物分子

糖類

單糖CHO葡萄糖C

6

H

12

O

6

葡萄糖和果糖互為同分異構體

單糖不能發生水解反應

果糖

雙糖CHO蔗糖C

12

H

22

O

11

蔗糖和麥芽糖互為同分異構體

能發生水解反應

麥芽糖

多糖CHO淀粉

(C6H10O5)n

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

構體

能發生水解反應

纖維素

油脂

油CHO植物油不飽和高級脂肪

酸甘油酯

含有C＝C鍵，能發生加成反應，

能發生水解反應

脂CHO動物脂肪飽和高級脂肪酸

甘油酯

C－C鍵，

能發生水解反應

蛋白質CHO

NSP等

酶、肌肉、

毛發等

氨基酸連接成的

高分子

能發生水解反應

主要化學性質

葡萄糖結構簡式：CH

2

OH－CHOH－CHOH－CHOH－CHOH－CHO

或CH

2

OH(CHOH)

4

CHO（含有羥基和醛基）

醛基：①使新制的Cu(OH)

2

產生磚紅色沉淀－測定糖尿病患者病情

②與銀氨溶液反應產生銀鏡－工業制鏡和玻璃瓶瓶膽

羥基：與羧酸發生酯化反應生成酯

蔗糖水解反應：生成葡萄糖和果糖

淀粉

纖維素

淀粉、纖維素水解反應：生成葡萄糖

淀粉特性：淀粉遇碘單質變藍

油脂水解反應：生成高級脂肪酸（或高級脂肪酸鹽）和甘油

蛋白質水解反應：最終產物為氨基酸

顏色反應：蛋白質遇濃HNO

3

變黃（鑒別部分蛋白質）

灼燒蛋白質有燒焦羽毛的味道（鑒別蛋白質）

第四章化學與可持續發展

第一節開發利用金屬礦物和海水資源

一、金屬礦物的開發利用

1、金屬的存在：除了金、鉑等少數金屬外，絕大多數金屬以化合態的形式存在于自然界。

2、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。金屬冶煉的實質是把金

屬元素從化合態還原為游離態，即M

+n

（化合態）M

0

（游離態）。

3、金屬冶煉的一般步驟：(1)礦石的富集：除去雜質，提高礦石中有用成分的含量。(2)冶煉：利

用氧化還原反應原理，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（粗）。

(3)精煉：采用一定的方法，提煉純金屬。

4、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）

電解

2Na＋Cl2↑

MgCl2（熔融）

電解

Mg＋Cl2↑

2Al2O3（熔融）

電解

4Al＋3O2↑

(2)熱還原法：適用于較活潑金屬。

Fe2O3＋3CO

高溫

2Fe＋3CO2↑

WO3＋3H2

高溫

W＋3H2O

ZnO＋C

高溫

Zn＋CO↑

常用的還原劑：焦炭、CO、H

2

等。一些活潑的金屬也可作還原劑，如Al，

Fe2O3＋2Al

高溫

2Fe＋Al2O3（鋁熱反應）

Cr2O3＋2Al

高溫

2Cr＋Al2O3（鋁熱反應）

(3)熱分解法：適用于一些不活潑的金屬。

2HgO

△

2Hg＋O2↑

2Ag2O

△

4Ag＋O2↑

得電子、被還原

5、(1)回收金屬的意義：節約礦物資源，節約能源，減少環境污染。(2)廢舊金屬的最好處理方法是

回收利用。(3)回收金屬的實例：廢舊鋼鐵用于煉鋼；廢鐵屑用于制鐵鹽；從電影業、照相業、科研

單位和醫院X光室回收的定影液中，可以提取金屬銀。

二、海水資源的開發利用

1、海水是一個遠未開發的巨大化學資源寶庫海水中含有80多種元素，其中Cl、Na、K、Mg、

Ca、S、C、F、B、Br、Sr11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

海水制鹽工業基礎上制取鎂、鉀、溴及其化合物。

2、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，液態水變為水蒸氣與海水中的鹽分離，水蒸氣冷凝得淡水。

3、海水提溴

濃縮海水溴單質氫溴酸溴單質

有關反應方程式：①2NaBr＋Cl

2

＝Br

2

＋2NaCl②Br

2

＋SO

2

＋2H

2

O＝2HBr＋H

2

SO

4

③2HBr＋Cl

2

＝2HCl＋Br

2

4、海帶提碘

海帶中的碘元素主要以I－的形式存在，提取時用適當的氧化劑將其氧化成I

2

，再萃取出來。證明

海帶中含有碘，實驗方法：(1)用剪刀剪碎海帶，用酒精濕潤，放入坩鍋中。(2)灼燒海帶至完全生成

灰，停止加熱，冷卻。(3)將海帶灰移到小燒杯中，加蒸餾水，攪拌、煮沸、過濾。(4)在濾液中滴加

稀H

2

SO

4

及H

2

O

2

然后加入幾滴淀粉溶液。

證明含碘的現象：滴入淀粉溶液，溶液變藍色。2I－＋H

2

O

2

＋2H＋＝I

2

＋2H

2

O

第二節化學與資源綜合利用、環境保護

一、煤和石油

1、煤的組成：煤是由有機物和少量無機物組成的復雜混合物，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：煤的干餾、煤的氣化、煤的液化。

煤的干餾是指將煤在隔絕空氣的條件下加強使其分解的過程，也叫煤的焦化。煤干餾得到焦炭、煤焦

油、焦爐氣等。

煤的氣化是將其中的有機物轉化為可燃性氣體的過程。

煤的液化是將煤轉化成液體燃料的過程。

3、石油的組成：石油主要是多種烷烴、環烷烴和芳香烴多種碳氫化合物的混合物，沒有固定的沸點。

金屬的活動性順序K、Ca、Na、

Mg、Al

Zn、Fe、Sn、

Pb、(H)、Cu

Hg、AgPt、Au

金屬原子失電子能力強弱

金屬離子得電子能力弱強

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

強大電流

提供電子

H2、CO、C、

Al等加熱

加熱物理方法或

化學方法

4、石油的加工：石油的分餾、催化裂化、裂解。

二、環境保護和綠色化學

環境問題主要是指由于人類不合理地開發和利用自然資源而造成的生態環境破壞，以及工農業生

產和人類生活所造成的環境污染。

1、環境污染

（1）大氣污染

大氣污染物：顆粒物（粉塵）、硫的氧化物（SO2和SO3）、氮的氧化物（NO和NO2）、

CO、碳氫化合物，以及氟氯代烷等。大氣污染的防治：合理規劃工業發展和城市建

設布局；調整能源結構；運用各種防治污染的技術；加強大氣質量監測；充分利用環境

自凈能力等。

（2）水污染

水污染物：重金屬（Ba2＋、Pb2＋等）、酸、堿、鹽等無機物，耗氧物質，石油和難降解的有機物，

洗滌劑等。水污染的防治方法：控制、減少污水的任意排放。

（3）土壤污染

土壤污染物：城市污水、工業廢水、生活垃圾、工礦企業固體廢棄物、化肥、農藥、大氣沉降物、

牲畜排泄物、生物殘體。土壤污染的防治措施：控制、減少污染源的排放。

2、綠色化學

綠色化學的核心就是利用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環境的污染。按照綠色化學的

原則，最理想的“原子經濟”就是反應物的原子全部轉化為期望的最終產物（即沒有副反應，不生成副

產物，更不能產生廢棄物），這時原子利用率為100％。

3、環境污染的熱點問題：

（1）形成酸雨的主要氣體為SO

2

和NO

x

。

（2）破壞臭氧層的主要物質是氟利昂（CCl

2

F

2

）和NO

x

。

（3）導致全球變暖、產生“溫室效應”的氣體是CO

2

。

（4）光化學煙霧的主要原因是汽車排出的尾氣中氮氧化物、一氧化氮、碳氫化合物。

（5）“白色污染”是指聚乙烯等塑料垃圾。

（6）引起赤潮的原因：工農業及城市生活污水含大量的氮、磷等營養元素。（含磷洗衣粉的使用

和不合理使用磷肥是造成水體富營養化的重要原因之一。）