自然科學概要（第二版）（微課版）課件 5.2化學知識體系

1近代化學新成果CONTENTS第5章近代化學及其發(fā)展化學知識體系25.2課程標準

1.知識目標理解氧化—還原反應中的對立統(tǒng)一規(guī)律。

理解鹽類水解的規(guī)律。

理解pH值公式的含義。

了解甲烷、乙烯、乙炔、苯、乙酸、甲醛等有機物的用途。2.能力目標具備初步創(chuàng)新思維工作能力。3.素質目標弘揚科學家精神，博學德清，鼎新致用。

一、無機化學

1.氧化—還原反應

凡是有電子轉移的反應，稱為氧化—還原反應。物質失去電子（化合價升高）的反應是氧化反應；物質得到電子（化合價降低）的反應，稱為還原反應。

在氧化—還原反應里，失去電子的物質，稱為還原劑。容易失去電子的物質是強還原劑。比如金屬。

得到電子的物質，稱為氧化劑。容易得到電子的物質是強氧化劑，比如非金屬。

這個氧化—還原反應中，碳原子變成碳離子，碳的化合價從0升到＋4，化合價升高，進行的是氧化反應；

氧原子變成氧離子，氧的化合價從0下降到-2，化合價降低，進行的是還原反應。碳是還原劑，氧氣是氧化劑。

第二節(jié)化學知識體系

2.溶液的酸堿性

水是弱電解質，純水中有極少量水分子能電離成正負離子：

H2O≒H+

＋OH-,

在24℃時，實驗測得H+

和OH-的濃度都是1.0×10-7mol／L，

H+

和OH-的濃度乘積，稱為水的離子積，在一定溫度下是一個常數(shù)。例如24C°時，

[H+]·[OH-]=1.0×10-14(mol／L）2

pH值是溶液中氫離子濃度對數(shù)的負值：

pH=－lg[H+]

pH=7；[H+]=[OH-]=1.0×10-7(mol／L），

pH﹥7；溶液呈堿性例如pH=10，則

[H+]=1.0×10-10(mol／L）；

[OH-]=1.0×10-4(mol／L），pH﹤7；溶液呈酸性例如pH=2，則

[H+]=1.0×10-2(mol／L）；

[OH-]=1.0×10-12(mol／L），

3.鹽類的水解

（1）強堿弱酸鹽，水解呈堿性。

例如醋酸鈉；

（2）弱堿強酸鹽，水解呈酸性。例如硫酸氨。

（3）強酸強堿鹽，水解呈中性。例如氯化鈉；為了保持[H+]×[OH-]=10-14，水分子進一步電離，從而改變了溶液中氫離子和氫氧根離子的相對濃度。CH3COONa≒CH3COO-＋Na+

H2O≒H+

＋OH-

CH3COO-＋H+=CH3COOH

強堿弱酸鹽水解顯堿性。(NH4)2SO4≒2NH4+1

＋SO4-2

H2O≒OH-

＋H+

NH4+1+OH-=NH4OH=NH3↑＋H2O

強酸弱堿鹽水解顯酸性。

二、有機化學——烴、烴的衍生物

（一）烴

僅由碳和氫兩種元素組成的一類有機化合物，這一類有機物稱為烴。

有機化合物都是碳的化合物（碳的氧化物和碳酸鹽除外），簡稱有機物。

它的結構上的特點是：有機化合物分子中碳和碳之間的共價鍵特別強，化合物的一個分子中碳原子數(shù)可以多到成千上萬個。碳原子之間可以用一個、兩個或三個共價鍵，連接成單鍵、雙鍵或三鍵。1.飽和鏈烴碳原子間以單鍵連接的烴，也稱為烷烴。代表物是甲烷CH4。

甲烷大量存在于天然氣中。甲烷能作為燃料，燃燒時放出大量的熱：

CH4＋2O2=CO2＋2H2O＋890kJ

當空氣中含甲烷5～14%時，遇火會發(fā)生爆炸。烷烴同系列的通式是：

CnH2n+22.不飽和烴（1）烯烴烴類分子中含有C＝C雙鍵的不飽和烴，稱烯烴。

最簡單的是乙烯:（H2C＝CH2）。乙烯分子里含有雙鍵，其中一個鍵較易斷裂，所以它的化學性質比較活潑。它和甲烷一樣能燃燒，放出大量的熱。烯烴同系列通式是CnH2n（n≥2）。常溫下，n=2，3，4的乙烯、丙烯、丁烯是氣態(tài)的；C5～C18的烯烴是液態(tài)的；C19

以上的烯烴是固態(tài)。

烯烴也有同分異構現(xiàn)象。丙烯分子聚乙烯乙烯分子

（2）炔烴

烴類分子中含有叁鍵的不飽和烴，稱為炔烴、最簡單的是乙炔（HC≡CH）

乙炔可以用電石（碳化鈣CaC2）加水制取。

CaC2＋2H2O=Ca（OH）2＋C2H2↑。

乙炔在氧氣里燃燒能達到3000℃以上的高溫，可以焊接或切割金屬。空氣中若含有25～80%體積的乙炔，遇火會引起爆炸，使用乙炔氣必須要注意安全。

炔烴同系列的通式是CnH2n-2

，n≥2。炔烴也有同分異構現(xiàn)象。乙炔分子

（3）環(huán)烷烴

烴類分子結構除了鏈狀以外，也可以呈環(huán)狀，稱為環(huán)烴。

分子里碳原子間全部以單鍵結合的環(huán)烴，稱為環(huán)烷烴。例如；環(huán)丙烷（C3H6）、環(huán)丁烷（C4H8）等。

環(huán)烷烴跟相同碳原子數(shù)的烯烴（CnH2n）

，互為同分異構體。

（4）芳香烴

德國化學家凱庫勒（1829~1896）發(fā)現(xiàn)了苯環(huán)。苯是芳香烴中最簡單、最基本的化合物。其分子為：C6H6苯跟濃硫酸發(fā)生取代反應，生成苯磺酸。苯跟濃硝酸發(fā)生取代反應，生成硝基苯。

苯可以和氫發(fā)生加成反應，生成環(huán)乙烷，苯在空氣中燃燒生成二氧化碳和水等。苯的同系物有：甲苯、乙苯、對二甲苯、鄰二甲苯。芳香烴分子

二、烴的衍生物

1.鹵代烴

烴的分子里的一個或幾個氫原子被鹵素原子替代而生成的化合物，稱為鹵代烴。

例如，一氯甲烷CH3Cl、溴乙烷CH3CH2Br；溴苯、氯苯。鹵代烴2.羥基（-OH）化合物

直鏈烴上的一個（或幾個）氫原子被羥基（-OH）取代得到的化合物，稱為醇（或幾元醇）。

最熟悉的化合物是乙醇，其分子式為C2H6O

；結構式：CH3—CH2—OH；

多元醇中大家熟悉的是甘油，化學名稱是丙三醇，它對皮膚有保濕作用，是化妝品的原料之一。

它的一個重要用途是制造一種稱為硝化甘油的烈性炸藥。羥基化合物分子式

3.羰基化合物

分子里含有羰基（C=O）的化合物，稱為羰基化合物。

羰基的碳原子跟氫原子相連成的稱為醛基，含醛基的化合物稱為醛。

例如，甲醛（HCOH）、乙醛（CH3COH）

羰基與兩個烴基相連的化合物稱為酮，例如，丙酮：CH3—CO—CH3等。甲醛是生產塑料、合成纖維的原料；丙酮是優(yōu)良的有機溶劑。羰基化合物分子式4.羧酸和酯

分子里含有羧基（－COOH）的化合物,稱為羧酸。

最常見的是乙酸（CH3COOH），分子里有兩個碳原子，俗稱醋酸，食醋主要成分是乙酸和水，乙酸是有機合成的重要原料，也是一種溶劑。羧酸和醇發(fā)生反應生成的化合物，稱為酯，這類反應稱為酯化反應。

例如，乙酸和乙醇在無機酸催化作用下，生成乙酸乙酯。

5.含氮有機化合物

包括硝基（-NO2）和胺基（-NH2）