高中化学基础与解法全集(涵盖所有)|长期更新|从零开始拯救所有学渣!

目前进度:选修二 分子空间结构 VSEPR模型
开学不定期更新,没做完的下周回来做
【选修一溶液离子】
强/弱电解质概念:
强电解质在水溶液中全部电离,弱电解质在水溶液中部分电离
注意:1.电解质的强弱由物质的内部结构决定,强、弱电解质的主要区别是溶于水的部分能否完全电离。
2.电解质的强弱与溶液的导电能力没有必然联系:强电解质溶液的导电能力不一定强,弱电解质溶液的导电能力不一定弱。
3.电解质的强弱与化学键没有必然联系。一般强电解质含有离子键或强极性键,但含有强极性键的化合物不一定是强电解质,如HF是弱电解质。
4.电解质的强弱与溶解度无关。
弱电解质的电离平衡:
“弱等动定变”,类似化学平衡
一定温度浓度下,各组分不再变化之后,电离过程就达到了电离平衡
强电解质:完全电离,方程式用====
弱电解质:部分电离,方程式用<==>
一元弱酸弱碱的电离平衡(一步电离):CH3COOH <==> CH3COO- + H+
NH3·H2O <==> NH4+ + OH-
多元弱酸(分步电离):
H2CO3 <==> H+ + HCO3-
HCO3- <==> H+ + CO32-
多元弱碱(分步电离,一步写):
Fe(OH)3 <==> Fe3+ + 3OH-
影响电离平衡的因素:
!!导电能力看离子浓度,越大越导电
!!电离程度(电离度)类似转化率,已电离的分子/总量*100%
- 加水:平衡向右(类似扩大体积向颗粒多移),电离程度增大
- 加反应物(左边):平衡向右,电离程度减小
- 加生成物(右边):同离子效应,平衡向左,电离程度减小
- 减少生成物(反应):无同离子考虑反应,反应减少生成物时,平衡向右,电离度增大
- 加盐(同离子):平衡向左,电离度减小,导电能力增加
- 升温:平衡向右,电离度增大,导电能力增大
- 具体情况还需具体分析
电离平衡常数
达平衡时,溶液中,弱电解质所生成的各种离子浓度的幂的乘积,与未电离的弱电解质分子之比是一个常数,称为电离平衡常数,弱酸的平衡常数为Ka,弱碱的平衡常数为Kb
表示弱电解质的电离能力
相同条件下,k越大弱酸越酸,弱碱越碱
多元弱酸电离表示为Ka1,Ka2.....,酸性主要由第一步电离决定,上一步电离远大于下一步电离
电离平衡常数只与温度有关,温度增加(向吸热)k增大
二级结论:电离度与Ka
c(H+)=根号(Ka*c(酸))
电离度a=根号(Ka/c(酸))
水
H2O <==> H+ + OH-
该电离的电离平衡常数为Kw,称为离子积常数
Kw=c(H+)*c(OH-)
25度时,Kw=10的-14次幂
100度时,Kw=10的-12次幂
不同温度的kw不同
溶液呈酸性或碱性时,都会抑制水的电离,电离度小于纯水
!!溶液中氢离子不一定等于水电离的氢离子,有酸时氢离子由酸电离,有碱时氢氧根由碱电离(当然也存在水电离的)
!!溶液中水电离的氢离子和氢氧根永远相等!!
pH=-lgc(H+),氢离子越大,ph越大,氢离子越少,ph越大
常温下中性溶液ph=7,非常温时中性溶液ph不一定等于7
做题时注意温度是否确定,中性ph是不是=7
小结论:c(H+)=根号Kw 则溶液一定中性,任何温度
氢离子浓度较大时,不使用ph表示
酸碱指示剂:
- 石蕊 <5.0红色 5.0--8.0紫色 8.0蓝色>
- 酚酞 <8.2无色 8.2--10.0粉红色 10.0红色>
- 甲基橙 <3.1红色 3.1--4.4橙色 4.4黄色>
注意!!pH试纸的测量只能用干净玻璃棒蘸取待测液,点在试纸中央
广泛试纸测得结果仅整数,绝对没有小数
酸碱中和滴定
概念and原理
根据中和反应,用已知浓度的酸(或碱)测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法
中和反应H+ + OH- === H2O,恰好中和时n氢离子物质的量等于n氢氧根物质的量
核心即n(H+)=n(OH-)
根据题目已知的浓度c、体积V等求得n,n=c*V,注意有时候体积是ml,注意转化
仪器:
酸式滴定管

如图,酸式滴定管下方为活塞
一般用于有氧化性的溶液和酸溶液等,不易损坏(不盛放氢氟酸)

如图,碱式滴定管下方为橡胶管,管内有一个玻璃球
不能用于有氧化性溶液等,橡胶易坏

读数时,估读到小数后两位,如24.00ml,23.56ml
从上往下读,0刻度在上
使用:
- 检验是否漏水
- 清洗用具
- 润洗:先用所需要盛放的液体对用具进行冲洗2~3次,称为润洗
- 加入反应液:加液体到管中,“0”刻度线以上一丢丢即可
- 调节起始读数:排气泡,开始时关口会存在气泡,需要放液,顺便使页面低于0,精确读数
- 滴定。一般待测液放锥形瓶,添加两滴指示剂,标准液放滴定管内
- 计算:根据c(HCl)*V(HCl)=c(NaOH)*V(NaOH),c(NaOH) = c(HCl)*V(HCl) / V(NaOH),
- 对于别的滴定,也有:c(测) = c(标)*V(标) / V(测)
滴定终点 现象
滴定终点时,当滴入最后半滴标准液时,溶液颜色发生突变,且半分钟内不变色,此时恰好中和
一般强酸强碱盐用酚酞和甲基橙都行,强酸弱碱用甲基橙,弱酸强碱用酚酞
误差分析
实验中,只有V标是人为操作能影响的,所以误差分析多数是关于V标的变化判断
!!注意:
- 锥形瓶不能润洗,可以残留水(待测液溶质物质的量不变)
- 酸式滴定管未润洗:c标变小,V标变大,c测变大
- 碱式滴定管未润洗:c测变小,等体积内放到锥形瓶内的n测变小,中和的V标变小,c测变小
- 气泡:有气泡时体积偏大
- 仰视俯视:读数时,(注意0刻度线在上)仰视读数偏大,俯视读数偏小
- 对于气泡、仰视等体积的变化引起的误差,用V=V后-V前解决;看V前后的偏大偏小算V的变化,注意前后不要看错
- 有一滴标准液悬而未滴:读数体积偏大,c测偏大
- (?)锥形瓶有液滴溅出:标准液体积偏小,测得浓度偏小
- 酸液溅出:V标偏大,c测偏大
pH计算:
c(H+)=a*10的-b次幂,则pH=b-lga
加水稀释
pH按比例增加或减少,如稀释一千倍,pH=3到pH=6,但只加水pH不会过7
混合溶液
- 酸加酸、碱加碱:计算总物质的量再除以总体积
- 酸碱中和:首先确定中和后酸碱性,酸过量用(nH+ - nOH-) / V总,碱过量反之
- 已知ka求pH及反求:三段式求H+
盐的水解
定义:盐在水中电离出的离子与水电离出的H+或OH-结合生成弱电解质的反应
水解是可逆反应,能达到化学平衡,水解程度很小,无沉淀、气体,正反应吸热
水解规律:有弱才水解,无弱不水解,谁强显谁性
强酸弱碱显酸性,弱酸强碱显碱性,同强显中性
弱酸弱碱盐发生双水解反应,看两者的水解程度谁强,谁强显谁性
弱酸的酸式酸根既水解又电离,需要对水解和电离的程度进行比较,才知道溶液酸碱性NaHSO3、NaH2PO4、NaHC2O4等电离大于水解,显酸性;NaHCO3、NaHS、Na2HPO4等水解大于电离,显碱性
越弱越水解:弱酸根阴离子所对应的酸越弱,其水解程度越大
例:H2CO3的酸性大于HCO3-,则CO32-(HCO3-对应的酸根)的水解反应强于HCO3-(H2CO3对应的酸根)
双水解促进水的电离,弱酸根合成弱酸,弱碱根合成弱碱,同时生成水
三大守恒
质子守恒
得失氢离子守恒,物质得到氢离子和失去氢离子是守恒的
书写:

写出溶液中原有的物质,对应得失H+,写出得失质子后的物质,最后得质子写一边,失质子写一边划等号即可
注意:如果有类似能得到多个氢离子、失去多个氢离子的物质,书写的时候必须乘倍数
电荷守恒
物质的电荷守恒,在水溶液中,带正电的微粒所带总电荷和带负电的微粒的总电荷相等,总溶液显电中性
书写:写出所有带点微粒,带正点的微粒写一边,带负电的微粒写一边,记得乘上电荷量
例如NaHCO3溶液:电荷守恒:
c(Na+)+c(H+)=2*c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)
物料守恒
溶液中的元素是守恒的
书写:写出溶质最初的微粒,找对应比例关系,带有阴离子元素的放在一边,阳离子元素的放一边,乘上对应比例关系即可
例如:(NH4)2CO3:
c(NH4)+c(NH3·H2O)=2*[c(H2CO3)+c(CO32-)+c(HCO3-)]
重要!!!易错梳理
1、强酸弱碱、弱酸强碱的完全中和,等于其盐溶液,谁强显谁性
注意二元酸能电离两个氢离子!!!不要看错
2、常温pH相加=14,等同于等浓度氢离子氢氧根中和
注意有弱酸或者弱碱的情况下,浓度相等但是弱酸/碱有部分未电离,最终已电离的部分中和,但是弱酸/碱过量,显酸/碱性
3、先抓特殊点,再进行微调
例如:酸碱中和显中性,弱酸强碱先让V1=V2,判断pH再让V1偏小调得pH=7
4、显中性比离子,常用电荷守恒
5、强酸强碱稀释就是单纯稀释,弱酸弱碱稀释后会再电离,pH会相应减少一点或者增大一点
6、注意题目问的是比较自电离的还是全部
7、等物质的量判断离子浓度:看看有没有促进或者抑制水解的物质从而比较离子浓度大小
8、等pH判断:核心在于氢离子浓度相等,不熟的可以先把方程式写出来再看
溶液中的离子关系
需要熟练掌握三大守恒及其衍生
- 弱的盐和它对应的弱物质1:1混和,结论:H+和OH-带个系数2倍。 例如:氨水加氯化铵一比一混合,有c(NH4+)+2c(H+)=c(NH3·H2O)+2c(OH-) 可以通过单独写两个溶液的质子守恒再合在一起得到这个式子
- 电荷守恒一定要看电荷数有没有往前乘
- 判断离子浓度关系关键在于看pH来判断电离大还是水解大,得到哪个反应是主要反应,就能判断谁比较大谁比较小
- 如果没有pH或不知道pH的情况,可以看Ka和Kh的关系来直接判断电离水解哪个强,溶液中有关系式:Ka*Kh=Kw
- 一般在浓度关系中,可以假设强根离子大小为1,如Cl-、Na+等大小为1来作为基准判断别的离子比他大或者比他小
- 遇到啥也不是的比较,可以先写出电荷守恒、物料守恒,凑一凑凑出来
- 如果遇到带有数字的比较,一般是用三大守恒凑出数字,再把数值对应的东西还原回去,再判断对错
酸碱中和滴定及其他滴定的图像分析
酸碱中和滴定图像
需要注意:
- 反应物都是什么,浓度是多少
- 谁往谁滴,起始状态和终末状态,滴多少到达临界点
- 滴定终点时指示剂及现象
- pH=7时溶液状态及现象
- 两个特殊点:中性点()pH=7)、中和点(pH不等于7)
中和点:
实质为酸碱中和,完全中和就是反应离子的n相等,所以要c*V相等
中性点:
题目一般给出的都是一强一弱的反应物,滴定时就会生成弱酸强碱盐或弱碱强酸盐,(分析思路)由此当滴定到完全中和时,pH不等于7,再结合谁滴谁和正盐的酸碱性得到pH=7时滴入的溶液滴多还是滴少
例如:20mL 0.1mol/L NH3·H2O中,滴入0.1mol/L HCl
- 强酸滴弱碱,正盐显酸性
- 滴入20mL时完全中和显酸性
- 所以完全中和(V=20)时,酸滴多了,pH等于7时,滴入体积小于20mL
- 中性点溶液,要点就是pH=7,H+=OH-,利用这个可以解决很多比较问题
【选修一电化学】
一次电池
酸性锌锰电池:
负极:Zn 失电子 / 反应:Zn - 2e- ===Zn2+
正极:C 得电子/ 反应:2MnO2 + 2NH4+ + 2e- ===Mn2O3 + 2NH3 + H2O
总反应:Zn + 2MnO2 + 2NH4+ ===Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3 + H2O
(一般写原电池电极反应式可以优先写负极,因为负极一般是金属失电子,较容易写,然后用总反应减去负极反应就得到正极反应式)
电解液:NH4Cl、ZNCl2混合溶液,加淀粉固化
碱性锌锰干电池:碱性条件
负极:Zn 失电子 / 反应:Zn + 2OH- - 2e- ===Zn(OH)2 Zn(OH)2不溶于水,所以不是Zn2+
正极:MnO2 得电子/ 反应:2MnO2 + 2H2O+ + 2e- ===2MnO(OH) + 2OH-
总反应:Zn + 2MnO2 + 2H2O ===Zn(OH)2 + 2MnO(OH)
电解液:KOH溶液
优点:比能量较高,储存时间长,大电流持续放电
纽扣式锌银电池:
负极:Zn / Zn + 2OH- - 2e- ===Zn(OH)2
正极:Ag2O / Ag2O + H2O + 2e- ===2Ag + 2OH-
总反应:Zn + Ag2O + H2O ===Zn(OH)2 + 2Ag
优点:比能量较高,储存时间长,电压稳定
二次电池
铅酸蓄电池:(重要,背)
放电:
负极:Pb / 得电子 反应:Pb - 2e- + SO42- === PbSO4
正极:PbO2 / 失电子 反应:PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ ===PbSO4 + 2H2O
总反应:Pb + PbO2 + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O PbSO4不溶,不拆
电解液:H2SO4溶液
优点:电压稳定,方便安全,汽车电瓶
充电:
阴极:Pb / 得电子 反应:PbSO4 === Pb - 2e- + SO42-
阳极:PbO2 / 失电子 反应:PbSO4 + 2H2O === PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+
充电时全部反应为放电时的逆反应,阴极为负极逆反应,阳极为正极逆反应,总反应为总反应逆反应
锂离子电池:
放电:
负极:Li1-xCy(嵌锂石墨,可以看做Li、C零价,锂原子镶嵌在石墨中,锂原子失电子脱嵌向正极移动)反应:LixCy - xe- === xLi+ + Cy
正极:LiCoO2(锂离子向正极移动嵌入钴酸锂晶体) / 得电子 反应:Li1-xCoO2 + xe- + xLi+ === LiCoO2
总反应:Li1-xCoO2 + LixCy === LiCoO2+ Cy
配平方法:负极:Lix零价先失电子做负极,一个锂一个e-剩下直接配平///正极:Li1-xCoO2只有1-x个+,还缺x个+达到1个+,所以配锂离子x个(或x个e-)达到钴酸锂
充电:
全部写逆反应
燃料电池
氢氧燃料电池: 核心:总反应方程式:2H2 + O2 === 2H2O
酸性条件(H2SO4):
负极(失电子):H2- 2e- === 2H+
正极(得电子):O2 + 4e- + 4H+ === 2H2O (酸性条件用H+或H2O调平电荷,碱性用OH-或H2O)
碱性条件(KOH):
负极:H2-2e-+2OH-===2H2O
正极:O2+4e-+2H2O===4OH-
其他燃料电池的总反应就是该物质燃烧的反应式
补充:
1、根据物质的变价方向判断正负极
如氧化银的银正一价,只能得电子,所以作正极
2、原电池中,阳离子向正极,阴离子向负极
电解池中,阳离子向阴极,阴离子向阳极
3、书写电极方程式,可以写:谁,得(失)电子,变成什么,然后再根据环境配电荷
4、负极和阳极都发生氧化反应(升价),正极和阴极都发生还原反应(降价)
5、碱性条件下,有机物反应生成CO32-,而不是CO2
6、清洁燃料电池生成的N一般是N2
7、有机物判断化合价:根据结构式或其余原子的化合价相减得C/N等的化合价,最后将所有变价相加得到失电子数
如:葡萄糖、甲醇、甲烷、偏二甲肼((CH3)NNH2)等
8、放电量看转移电子量(看题目要求等mol还是等质量)
9、相关计算:如消耗多少物质就生成多少物质类题,看反应方程式,判断比例关系求解
电解池题目可以根据得失电子守恒直接联系阴阳极的物质
10、快速做题可以先看简单的选项,跳过计算大、难判断的选项
11、海水中还可能发生溶解氧得电子(正极)的反应
12、涉及活泼金属(K、Na等)的反应,一般不与水直接接触(隔膜)
13、原电池中有氧气反应的电极绝大多数是正极,除非有F单质参与(OF2的O是+2价)
14、盐桥的离子不可以和电解液发生反应!!
15、问方程式的选项,可以看:得失电子是否正确、得失电子数是否正确、反应物生成物是否符合环境等快速判断
电解池
阴极:接电池负极,得电子,还原反应
阳极:接电源正极,失电子,氧化反应
阳离子向阴极,阴离子向阳极
反应物:阴极阳离子,阳极阴离子
阴级直接看得电子顺序判断产物
阴极得电子顺序(氧化性顺序左强右弱):记为金属活泼性顺序反着写!
Ag+>Fe3+>Hg2+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
三价铁会得电子生成二价铁
水也会电离出氢离子,在反应方程式中写为水得电子,方程式为:放氢生碱:2H2O - 2e- === H2 + 2OH-
阳极先看是不是活性电极(包括Cu、Ag),不是再看失电子顺序
阳极失电子顺序:
S2- > I- > Fe2+ > Br- > Cl- > OH-(水) >最高价含氧酸根> F-
水也会电离出氢氧根离子,在反应方程式中写为水失电子,方程式为:放氧生酸:2H2O - 4e- === O2 + 4H+
恢复电解质溶液的物质,直接看电解生成的物质,两物质的化合物即恢复电解质溶液的物质
氯碱工业(重要)

阴极:2Cl- - 2e- === Cl2
阳极:2H2O + 2e- === H2 + 2OH-
交换膜:阳离子交换膜,防止OH-与Cl2反应
电镀
待镀金属放阴极,镀层金属放阳极
电解精炼铜
粗铜放阳极,精铜放阴极
粗铜杂质含有(Zn、Fe、Ag等),首先比铜活泼的失电子,铜再失电子,不活泼的金属脱落变成阳极泥
反应前期电解液浓度变小,后期不变
记忆方法:被消耗的放阳极失电子,被保护的/增重的/被镀的放阴极得电子保护
杰哥记忆法:阴 纯 阳 粗
懂得都懂
电冶金
都没有水!!金属离子生成金属,阴离子生成气体
钠:电解氯化钠
镁:电解氯化镁
铝:电解氧化铝(冰晶石共融)
选修二
物质结构与性质
第一章
原子结构与性质
能层与能级
能层
能层指的是原子核外电子按能量不同而分的层
从最里层即最靠近核的层到最外层,分别为第一层、第二层等,英文为K L M N O P Q层
注意:离核越近,能量越低
能级
能级指能级还被分为更小的能级,类似于楼层和他们之间的台阶
第一层(K层)只有一个能级,第二层(L层)只有两个能级,等等
各层能级符号总是s、p、d、f,但是如果该能层没有的能级,就不写出来,即K层没有p、d、f能级,就不能写1p、1d等等
能级在第几层,它前面的数字就写为几,每个能级所容纳的电子的最大个数就是1、3、5、7的2倍,即s、p、d、f最多容纳倍数为2、4、6、8个
能级越低,能量越低。对于同一能层,其中能级能量ns<np<nd<nf,对于不同能层,ns<n+1s<n+2s......
激发态与基态
一个原子,拥有其电子。处于最低能量状态的原子称为基态原子
原子吸收能量,它的电子会因为吸收能量而跃迁到更高能级,类似于因为吸收能量,本来的能级装不下他了,只能上升到更高的能级才能满足他,那么现在整个原子能量更高,称为激发态原子
激发态原子因为不稳定,会趋于释放能量,而原子释放能量的方式为释放光能,所以通常会发光
不同原子发生跃迁时,释放的光谱不同,可以由此进行判断原子,称为原子光谱
从基态到激发态时,原子吸收能量,得到的光谱图为吸收光谱,只有数条黑线
从激发态到基态时,原子放出能量,得到的光谱图为发射光谱,几乎全黑
构造原理
电子排入能级的顺序为构造原理
顺序为ns -> (n-2)f -> (n-1)d -> np
电子排布式
把原子的电子所在能层能级及数量进行表达的式子,代表了一个粒子
轨道表示式
用轨道和箭头表达电子在原子中的状态,也可以表达一个粒子
洪特规则
泡利原理
能量最低原理
元素周期表与元素周期律
电离能
电负性
分子结构与性质
共价键
形成
未成对电子之间相互吸引,靠近之后轨道相互重叠
注意,轨道之间的重叠,面积越大能量越低,越稳定
例如,HH之间,未成对电子为s、s层,为两个球形轨道,相互结合形成轴对称的一个电子云,这种轴对称的共价键(s-s、s-p等等)称为sigema键
Cl-Cl间,p-p形成的共价键,不可旋转,但是镜面对称,称为π键
一般来说,sigema键比π键稳定,但是N-N三键之间π更稳定
每个共价键之间,必须有一个sigema键
共价键有方向性,也有饱和性
由s-s轨道未成对电子形成的共价键为sigema键(打不出来了)
键参数
键能
把1mol气态分子分离成气态原子的能量,称为键能
一般来说,键能越大越稳定
键长
共价键的长度,与原子半径有关
一般来说,键长越大,越不稳定
键角
键角是共价键之间的夹角,与共价键的方向性有关
空间构型
重点:价层电子对互斥模型(VSEPR)
孤电子对
未成键的电子对
孤电子对数量的判定:
- 电子式法:简单的物质可以看电子式
- 公式法:
孤电子对数=1/2*(a-xb)
含义:a:中心原子的价电子数(主族序数)
a=最外层电子数
当微粒带电时,a·=a-带电量
x:与中心原子结合的原子的数量(看角标)
b:与中心原子结合的原子最多能容纳的电子数
注意:H只能接受一个,其余的为(8-主族序数)