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教师招聘考试学科知识点汇编化学
教师考试学科知识点汇编
(1)
化学学科
知识点一:
物质的组成
1.元素、物质及微粒间的关系
(1)宏观上物质是由元素组成的,微观上物质是由分子、原子或离子构成的。
(2)元素:
具有相同核电荷数的一类原子的总称。
(3)元素在物质中的存在形态
①游离态:
元素以单质形式存在的状态。
②化合态:
元素以化合物形式存在的状态。
(4)元素、微粒及物质间的关系:
原子得失电子形成离子,离子分为单原子离子和原子团
①分子:
能单独存在、并保持纯净物质化学性质的最小粒子。
分子是一个电中性、由多个原子结合的粒子,而原子之间是因共价键结合。
一个单一原子也可当作是一分子(单原子分子)。
②原子:
构成化学元素的基本单元和化学变化中的最小微粒,即不能用普通的化学变化再分的微粒。
原子由带正电的原子核和带负电的核外电子组成,原子核非常小,它的体积约为整个原子体积的几千万亿分之一,但原子质量的99.95%以上都集中在原子核内。
质量很小的电子在原子核外的空间绕核作有规律的高速运动,原子核和核外电子相互吸引,组成中性的原子。
③离子:
原子由于自身或外界的作用而失去或得到一个或几个电子使其达到最外层电子数为8个或2个的稳定结构。
电离过程所需或放出的能量称为电离能。
与分子、原子一样,离子也是构成物质的基本粒子。
④原子团:
在许多化学反应里,作为一个整体参加反应,好像一个原子一样,这样的原子集团叫做原子团。
带电的原子团又叫做根或基团,原子团不能独立存在,只是化合物的一个组成部分。
2.同素异形体
(1)同种元素形成的不同单质叫同素异形体。
同素异形体的形成有两种方式:
①原子个数不同,如O2和O3;②原子排列方式不同,如金刚石和石墨。
(2)同素异形体之间的性质差异主要体现在物理性质上,同素异形体之间的转化属于化学变化。
3.混合物和纯净物
(1)纯净物:
由同种物质(或分子)组成的一类物质,可分为单质和化合物两类,具有固定的物理化学性质。
(注意:
如果某纯净物中含有某元素的同位素(例如“水”中既有H2O,又有D2O),那么此物依然是纯净物,冰水混合物属于纯净物)
(2)混合物:
由两种或多种物质混合而成的物质,没有固定的组成和性质。
4.单质和化合物
(1)单质:
由一种元素组成的纯净物。
(2)化合物:
由两种或两种以上元素组成的纯净物。
5.金属和非金属
(1)金属:
通常把具有金属光泽、可塑性、导电性及导热性良好的化学元素称为金属。
金属最突出的特性是它们的容易失去电子的倾向。
在自然界中,绝大多数金属以化合态存在,少数金属例如金、铂、银、铋以游离态存在。
金属矿物多数是氧、硫化物。
其他存在形式有氯化物、硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐。
(2)非金属:
非金属在通常条件下为气体或没有金属特性的脆性固体或液体,如元素周期表右上部15个元素、氢元素、零族元素的单质。
大部分非金属原子具有较多的价层s、p电子,可以形成双原子分子气体或骨架状,链状或层状大分子的晶体结构。
知识点二:
物质的性质与变化
物理变化
化学变化
特征
没有新物质生成
有新物质生成
实质
构成物质的粒子间没有发生变化
物质的组成、结构发生变化,分子中原子重新组合
关系
化学变化中一定伴随着物理变化的发生,但物理变化过程中不一定有化学变化
三馏
蒸馏、分馏
干馏
四色
焰色反应
显色反应、颜色反应、指示剂变色反应
七解
溶解、潮解
分解、电解、水解、裂解、降解
二十化
熔化、汽化、液化、酸化
氢化、氧化、水化、风化、炭化、钝化、催化、皂化、歧化、卤化、硝化、酯化、裂化、(油脂)硬化、硫化、老化
【经典考题】下列变化中,前者为物理变化,后者为化学变化的是:
①盐酸除锈;石蜡熔化②白磷自燃;空气液化③汽油挥发;酒精燃烧④三氧化硫溶于水;二氧化碳通入石灰水⑤白色硫酸铜粉末遇水变蓝;酸碱指示剂变色⑥冰融化成水;倒置泡沫灭火器产生二氧化碳()。
A.①③B.②⑤C.③⑥D.④⑥
【答案】C。
解析:
①盐酸除锈是化学变化;石蜡熔化是物理变化②白磷自燃是化学变化;空气液化是物理变化③汽油挥发是物理变化;酒精燃烧是化学变化④三氧化硫溶于水是化学变化;二氧化碳通入石灰水是化学变化⑤白色硫酸铜粉末遇水变蓝是化学变化;酸碱指示剂变色是化学变化⑥冰融化成水是物理变化;倒置泡沫灭火器产生二氧化碳是化学变化,结合题意,故正确是③⑥,故C正确。
知识点三:
化学式表示法
1.电子式
(1)原子的电子式
用“•”或“×”来表示原子最外层电子。
如H•,•Mg•,
。
(2)离子的电子式
简单阳离子:
用离子符号表示,如Na+,Mg2+。
复杂阳离子、阴离子:
不仅要画出个原子最外层电子,而且还应用“[]”括起来,并在右上角上标出所带电荷。
(3)离子化合物
由阴、阳离子的电子式构成,但相同的离子不得合并,且带同类电荷的离子不得相邻。
如Na2O:
。
(4)共价化合物
共用电子对写在成键两原子中间(一般形成共价键后,成键原子达到稳定结构),每个原子最外层电子都要标出,相同的原子不能合并。
如CO2的电子式
。
2.原子结构示意图
原子中:
核电荷数=核外电子数,原子结构可用原子结构示意图表示。
如:
阳离子:
核电荷数>核外电子数,其结构可用离子结构示意图表示。
如:
阴离子:
核电荷数<核外电子数,其结构可用离子结构示意图表示。
如:
3.电子排布式
表示原子核外电子排布的图式之一。
有七个电子层,分别用1、2、3、4、5、6、7等数字表示K、L、M、N、O、P、Q等电子层,用s、p、d、f等符号分别表示各电子亚层,并在这些符号右上角用数字表示各亚层上电子的数目。
各轨道上最多容纳的电子数:
ns、np、nd、nf分别为2、6、10、14。
其次,还要熟记遵循构造原理的轨道排布顺序:
1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p…,核外电子的排布就是按照这个顺序排的。
电子排布式的书写包括三步:
(1)按能量关系排出正确的轨道;
(2)根据各轨道数与轨道上容纳的电子数排布,并将空轨道删去;
(3)按能层的顺序进行整理得出。
注意洪特规则的特例:
当原子核外电子在能量相等的轨道上排布时,轨道上全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)、全满(p6、d10、f14)结构时能量最低,所以对于像Cr、Cu的电子排布式要做适当的调整。
因此有:
4.轨道表示式
轨道表示式,是表示原子核外电子排布的图式之一,又称电子排布图。
用一个方框、圆圈或两条短线表示一个给定量子数n、l、m的轨道,用箭头“↑”或“↓”来区别ms的不同电子。
可以反映粒子的电子层、电子亚层和自旋方向。
但无法体现伸展方向。
可体现泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则。
例:
1s1
1s2
1s22s1
1s22s2
1s22s22p1
1s22s22p2
1s22s22p3
1s22s22p4
……
5.分子式
是用元素符号表示物质(单质、化合物)分子的组成及相对分子质量的化学式。
如氧分子用O₂表示,氯化氢分子用HCl表示。
6.结构式
用元素符号和短线表示化合物(或单质)分子中原子的排列和结合式的式子。
短线“—”表示共用电子对(化学键)。
如N2:
N≡N,HCl:
H-Cl。
7.结构简式
把分子中各原子连接方式表示出来的式子,如将有机物分子结构式中的C-C键和C-H键省略不写所得的一种简式。
【经典考题】化学科学需要借助化学专用语言来描述,下列有关化学用语正确的是()。
A.CO2的电子式:
B.Cl-的结构示意图
C.乙烯的结构简式为C2H4
D.质量数为37的氯原子:
【答案】B。
解析:
A.CO2的电子式为
,因此A错误;B.Cl-是氯原子得到一个电子形成的阴离子,B正确;C.乙烯的结构简式为CH2=CH2,因此C错误;D.质量数为37的氯原子应该表示为
,因此D错误。
正确答案为B。
知识点四:
离子共存
1.概念:
所谓几种离子在同一溶液中能大量共存,就是指离子之间不发生任何反应;若离子之间能发生反应,则不能大量共存。
2.常考离子的性质
颜色
MnO4―(紫)、Cu2+(蓝)、Fe2+(浅绿)、Fe3+(黄)
氧化性
ClO-、MnO4―、NO3―(H+)、Fe3+、Cr2O72―
还原性
S2-(HS-)、SO32-(HSO3-)、I-、Br―、Cl-、Fe2+
水解显酸性
NH4+、Mg2+、Al3+、Cu2+、Fe2+、Fe3+
水解显碱性
AlO2-、S2-、SO32-、CO32-、SiO32-、ClO-、CH3COO-
两性离子
HCO3-、HS-、HSO3-、HPO42-、H2PO4-
注意:
“两性离子”指既能与酸反应又能与碱反应的离子,一般为多元弱酸的酸式酸根离子。
3.判断溶液中离子能否大量共存的规律
多种离子能否大量共存于同一溶液中,归纳起来就是一句话:
一色二性四反应。
一色。
即溶液颜色。
若题中限定条件为无色溶液,则注意Fe3+、Fe2+、Cr3+、Cr2O72-、CrO42-、MnO4-、Cu2+等有色离子不能存在。
二性。
即溶液的酸性和碱性。
在强酸性溶液中,OH-及弱酸根阴离子(如CO32-、SO32-、S2-、CH3COO-等)均不能大量存在;
在强碱性溶液中,H+及弱碱阳离子均不能大量存在;
酸式弱酸根离子在强酸性或强碱性溶液中均不能大量存在。
四反应。
指离子间通常能发生的四种类型的反应,能相互反应的离子显然不能大量共存。
①复分解反应,如Ba2+与SO42-、NH4+与OH-等;
②氧化还原反应,如Fe3+与I-,NO3-(+H+)与还原性离子Fe2+等;
③双水解反应,如Al3+与HCO3-、Al3+与AlO2-等不能大量共存;
④络合反应,如Fe3+与SCN-等。
【经典例题】下列离子在pH=13的溶液中可以大量共存的是()。
A.Na+、Ba2+、CO32—、NO3—B.SO42—、Na+、Cl—、NO3—
C.Na+、Cl—、H+、SO42—D.Na+、NH4+、NO3—、SO42—
【答案】B。
解析:
A.Ba2+和CO32—不能大量共存,故A错误;B.在碱性条件下,离子之间不发生任何反应,可大量共存,故B正确;C.在碱性条件下,H+不能大量共存,故C错误;D.在碱性条件下,NH4+不能大量共存,故D错误。
知识点五:
元素周期表中元素性质递变规律
内容
同周期(从左到右)
同主族(从上到下)
原子半径
逐渐减小
逐渐增大
电子层结构
电子层数相同
最外层电子数增多
电子层数递增
最外层电子数相同
得电子能力
失电子能力
逐渐增强
逐渐减弱
逐渐减弱
逐渐增强
阳离子的氧化性
阴离子的还原性
逐渐增强
逐渐减弱
逐渐减弱
逐渐增强
金属性
非金属性
逐渐减弱,如Na>Mg>Al
逐渐增强,如Si
逐渐增强,如Li 逐渐减弱,如F>Cl>Br 氢化物的稳定性 逐渐增强 逐渐减弱 主要化合价 最高正价: 主族序数 最低负价: 族序数-8 (一般情况下) 最高正价数=族序数 (O、F除外) 最高价氧化物对应水化物的酸碱性 酸性逐渐增强,碱性逐渐减弱 H3PO4 酸性逐渐减弱,碱性逐渐增强 HNO3>H3PO4,H2CO3>H2SiO3 【经典考题】X、Y、Z、W、T为短周期元素,它们在周期表中的位置如下图所示。 这五种元素的原子最外层电子数之和为26。 下列说法正确的是()。 X Y Z W T A.Y、Z、T三种元素最低价氢化物的沸点依次升高 B.T与X元素可形成化合物XT4 C.物质WZ2、WT4均有熔点高、硬度大的特性 D.由Y、Z和氢三种元素形成的化合物中只有共价键 【答案】B。 解析: 五种元素的原子最外层电子数之和为26,根据其在周期表的位置,设X最外层电子数为x,则有: x+x+(x+1)+(x+2)+(x+3)=26,得出x=4,所以X、Y、Z、W、T分别为C、N、O、Si、Cl。 N、O的氢化物为氨气和水,Cl氢化物为HCl,前二者存在氢键,沸点高于HCl,故A错误;Cl与C可形成CCl4,故B正确;WZ2、WT4分别为SiO2、SiCl4,SiCl4为分子晶体,熔点低、硬度低,故C错误;N、O、H可形成硝酸铵,为离子化合物,既存在共价键也存在离子键,故D错误;故选B选项。 知识点六: 氧化还原反应 1.氧化反应与还原反应关系图 2.氧化还原反应的计算依据 (1)化合价升高总数=化合价降低总数(电子守恒)。 (2)各元素原子个数相等(质量守恒)。 (3)对于离子反应,反应前后电荷平衡(电荷守恒)。 (4)氧化剂得到的电子总数=还原剂失去的电子总数。 进行氧化还原反应的有关计算应分析化合价变化,理清“得失两条线”,以得失电子守恒为切入点,并结合化学方程式和原子守恒列式求解。 3.注意以下几个“不一定”,避免形成知识误区: (1)含有最高价态元素的化合物不一定具有强氧化性;元素价态越高,不一定氧化性越强。 例如: 氧化性HClO4 (2)得电子难的原子,失去电子不一定容易。 例如,第IVA族的碳原子,既难得到电子,也难失去电子,与其他原子以共价键结合。 (3)元素由化合态变为游离态不一定被氧化(还原),也可能被还原(氧化)。 (4)氧化还原反应中一种反应物不一定表现一种性质。 如Cl2与H2O的反应,Cl2既表现了氧化性,又表现了还原性;在KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O反应中,HCl既表现还原性又表现酸性。 (5)“剂强物弱”即氧化(还原)剂的氧化(还原)性比氧化(还原)产物强的规律不一定对任何氧化还原反应都适用。 如歧化反应(Cl2+H2O=HCl+HClO等)不符合此规律。 【经典考题】对于反 应14CuSO4+5FeS2+12H2O=7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4,下列说法正确的是()。 A.只有硫酸铜作氧化剂 B.SO42-既不是氧化产物又不是还原产物 C.被氧化的硫与被还原的硫的质量比为3: 7 D.1mol硫酸铜可以氧化5/7mol的硫原子 【答案】C。 解析: A.该反应中Cu元素化合价由+2价变为+1价,S元素化合价由-1价变为+6价、-2价,根据元素化合价知,部分FeS2和硫酸铜作氧化剂,A错误;B.因FeS2中部分S元素的化合价由-1升高到+6价,生成物中部分SO42-为氧化产物,B错误;C.由反应可知,10个S原子中,有3个S原子失去电子,7个S原子得到电子,即被氧化的硫与被还原的硫的质量比为3: 7,C正确;D.1mol硫酸铜得到1mol电子,由电子守恒可知,氧化的硫为 mol,D错误;故选C。 知识点七: 阿伏加德罗常数(NA) 阿伏加德罗常数是指1mol任何粒子的粒子数。 符号为NA,单位是mol-1。 国际上规定,1mol任何粒子集体所含的粒子数与0.012kg12C中所含的碳原子数相同,约为6.02×1023。 n,NA,N(粒子数)之间的关系为: n= ,NA= ,N=n·NA。 解题注意: ①物质体积: 一看是否为标准状况下—不为标准状况无法求n;二看物质在标准状况下是否为气体—不为气态无法求n。 ②常见物质状态: SO3、乙醇、四氯化碳、氯仿等物质在标况下不是气态。 ③特殊物质分子中原子个数,气体单质不一定是双原子分子(如惰性气体)。 ④其他: 离子水解、特殊物质中化学键的数目等,如某些离子或原子团(Fe3+、HCO3-)在水溶液中发生水解使其数目减少,特殊氧化还原反应中转移电子数,P4(6个P-P键)等。 【经典考题】NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述不正确的是()。 A.1molH2O2所含中子数为8NA B.标准状况下,2.24LCH4所含共价键的数目为0.4NA C.标准状况下,2.24LN2和CO混合气体所含电子数为1.4NA D.1L0.1mol/LCH3COOH溶液中含有的H+数小于0.1NA 【答案】A。 解析: 1molH2O2所含中子数为16NA,故A错误;1mol甲烷含有共价键数目为4NA,2.24L标况下为0.1mol,所以为0.4NA,B正确;N2和CO均含有14个电子,故C正确;醋酸为弱电解质,不能完全电离,所以氢离子数小于0.1NA,故D正确。 故选A项。 知识点八: 分散系、胶体 1.分散系 (1)概念: 一种物质(或几种物质)以粒子形式分散到另一种物质里所形成的混合物。 分散质——分散成微粒的物质。 分散剂——微粒分布在其中的物质。 (2)分类: (3)三种分散系的比较: 分散系 溶液 胶体 浊液 分散质粒子大小 <1nm 1nm~100nm >100nm 分散质粒子成分 离子或小分子 分子或离子的集合体 大量分子或离子的集合体 外观特征 均匀、透明 均匀、透明或半透明 浑浊、不均匀、不透明 稳定性 稳定,静置无沉淀 一定条件下稳定存在 不稳定 分散质粒子能否透过半透膜 能 不能 不能 分散质粒子能否透过滤纸 能 能 不能 实例 食盐水、蔗糖溶液 Fe(OH)3胶体、肥皂水、血液、土壤、蛋白质、雾、云、烟 泥水 鉴别 无丁达尔现象 有丁达尔现象 静置分层 2.胶体 (1)胶体的性质及应用 现象 定义 解释 应用 丁达尔效应 光束通过胶体时,形成光亮的通路的现象。 胶体分散质的粒子比溶液中溶质的微粒大,使光波发生散射。 区别溶液和胶体。 电泳现象 在外加电场的作用下,胶体粒子在分散剂里向电极做定向移动的现象。 胶体粒子具有相对较大的表面积,能吸附离子而带电荷。 有些胶体粒子为中性,如淀粉溶液,无电泳现象。 在冶金厂、水泥厂、硫酸厂常用高压电对气体作用,除去烟尘;分离蛋白质、氨基酸;血清电泳用于诊断疾病;电泳电镀。 介稳性 胶体的稳定性介于溶液和浊夜之间,在一定条件下能稳定存在,属于相对稳定体系。 ①胶体粒子表面积小,吸附能力强,可以通过吸附离子而带有电荷,同种胶体粒子的电性相同,它们之间相互排斥阻碍了胶体粒子聚集成更大的颗粒,因此胶体具有介稳性。 ②胶体的布朗运动也使得胶体粒子不易聚集成较大的颗粒而沉降下来,使其具有介稳性。 涂料、颜料、墨水的制造,洗涤剂、喷雾剂的应用 渗析 将胶体放入半透膜袋里,再将此袋放入水中,使杂质分子或离子进入水中而除去。 胶粒不能透过半透膜,而分子、离子可以透过半透膜。 精制胶体、血液透析。 (2)胶体的制备 ①Fe(OH)3(胶体): 将少量饱和的三氯化铁溶液逐滴滴加到沸腾的蒸馏水中,继续加热至液体呈红褐色,就制得了氢氧化铁胶体。 FeCl3+3H2O Fe(OH)3(胶体)+3HCl ②Al(OH)3(胶体): 将明矾等铝盐溶于水就制得了浓度较小的氢氧化铝胶体。 Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+ 知识点九: 离子键和共价键的比较 键型 离子键 共价键 非极性键 极性键 概念 使阴、阳离子结合成化合物的静电作用 原子之间通过共用电子对所形成的相互作用(电子云重叠) 特点 阴、阳离子键相互作用 共用电子对不偏移 共用电子对偏向吸引电子能力强的原子一方 成键粒子 阴、阳离子 原子 成键条件 活泼金属和活泼非金属 同种元素的原子 不同种元素的原子 存在 离子化合物 非金属单质(稀有气体除外),某些化合物 共价化合物,某些离子化合物 知识点十: 极性分子、非极性分子 极性分子: 分子中正负电荷中心不重合,从整个分子来看,电荷的分布是不均匀的,不对称的,这样的分子为极性分子。 非极性分子: 分子中分子中正负电荷中心重合,从整个分子来看,电荷的分布是均匀的,对称的,这样的分子为极性分子。 例如: CO2为非极性分子;H2O为极性分子。 注意: 键的极性与分子极性的区别与联系: 概念 键的极性 分子的极性 含义 极性键和非极性键 极性分子和非极性分子 决定因素 是否由同种元素原子形成 极性分子和非极性分子 联系 1.以非极性键结合的双原子分子必为非极性分子。 2.以极性键结合的双原子分子一定是极性分子。 3.以极性键结合的多原子分子,是否是极性分子,由该分子的空间构型决定。 说明 键有极性,分子不一定有极性 【经典考题】下列叙述正确的是()。 A.NH3、CO、CO2都是极性分子 B.CH4、CCl4、BF3都是含极性键的非极性分子 C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强 D.CS2、CO2、H2O2、C2H2都是直线性分子 【答案】B。 解析: A.分子中正负电荷中心不重叠的为极性分子,CO2的正负电荷中心重叠,属于非极性分子,故A错误;B.非极性分子有两类,一是非金属单质,二是结构对称的分子,分子中正负电荷中心重叠,CH4、CCl4、BF3的正负电荷中心重叠,属于非极性分子,存在的化学键是极性键,故B正确;C.非金属的非金属性越强,氢化物的稳定性越强,F、CI、Br、I的非金属逐渐减弱,所以HF、HCI、HBr、HI的稳定性逐渐减弱,故C错误;D.根据分子的空间构型判断,CS2、CO2、C2H2是直线型分子,但H2O2是折线型分子,故D错误。 知识点十一: 分子间作用力 1.概念 分子间存在的将分子聚集在一起的作用力称为分子间作用力,也称范德华力。 2.化学键与氢键、分子间作用力的比较 化学键 氢键 分子间作用力(范德华力) 概念 直接相邻的原子或离子之间存在的强烈的相互作用 某些物质的分子间(或分子内)氢核与非金属原子的静电吸引作用 物质的分子间存在的将分子聚集在一起的作用力 范围 分子内或某些晶体内 分子间(分子内) 分子间 作用力强弱 化学键>氢键>分子间作用力 性质 影响 主要影响物质的化学性质 主要影响物质的物理性质(如熔沸点、密度等) 主要影响物质的物理性质(如熔沸点等) 知识点十二: 电离能与电负性 1.电离能 (1)概念 气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能。 (2)意义 可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。 第一电离能数值越小,原子越容易失去一个电子;第一电离能数值越大,原子越难失去一个电子。 (3)第一电离能的变化规律 电离能的大小与原子的核电荷、半径及电子构型等因素有关。 对于主族元素: ①同一周期原子的电子层数相同,从左至右,随着原子核电荷数增加,原子核外对外层电子的吸引力也增加,原子半径减小,电离能随之增大,元素的金属活泼性逐渐减弱。 反常现象: 当外围电子在能量相等的轨道上形成全空(p0,d0,f0)、半满(p3,d5,f7)或全满(p6,d10,f14)结构时,原子的能量较低,元素的第一电离能较大。 IIA>IIIA,VA>VIA ②同一主族的原子最外层电子构型相同,从上到下,电子层数增加,原子核对外层电子吸引力减小,原子半径随之增大,电离能逐渐减小,元素的金属活泼性逐渐增强。 2.电负性 电负性是衡量分子中各原子吸引电子的能力。 电负性数值越大,表明原子在分子中吸引电子的能力越强;电负性值
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