1、ISBN 978-7-5499-8131-19 787549 981311审批号：苏费核（2021年）0508号举报电话：12315定价：11.95元高中化学-必修第一册-专题1.indd 12021/6/22 15:59:33主 编 王祖浩副 主 编 吴 星 刘宝剑 王云生本 册 主 编 王祖浩本册副主编 吴 星高中化学-必修第一册-专题1.indd 22021/6/22 15:59:34亲爱的同学们，祝贺你们进入高中这一人生的重要阶段。回顾初中化学学习的经历，同学们也许有过曲折，但更多的是快乐。初中化学虽然只是化学的启蒙，但你们已经初步了解了化学科学发展的历程，领略了化学符号的魅力，体验了
2、实验探究的乐趣，初步锻炼了科学思维的能力。毫无疑问，高中阶段的化学课程将带给同学们更多的科学知识、更多动手和动脑学习的机会，帮助我们从中领悟化学博大精深的科学思想，进一步认识化学发展对人类文明的伟大贡献。化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科。物质结构决定物质性质，而物质性质直接关系到物质的用途。时至今日，化学家们积累起来的知识和技术虽不能解决与社会发展有关的全部问题，但也结出了丰硕的果实。与人类已知的几百万种生物相比，已知的化合物已达上亿种，近年来每年化学家创造的新物质就达数百万种以上。化学不仅与制药、石油、橡胶、造纸、建材、钢铁、食品、纺织、皮革、化
3、肥等传统行业衰荣与共，还带动了信息、能源、航天、生命等高科技领域产业的兴起。据统计，活跃在全球与化学相关行业和领域中的科学家、工程技术人员，是一支最为庞大的研究队伍。为了保卫地球，化学家们开创了绿色化学时代。“绿色发展”已经成为我国可持续发展的基本国策。我们正在努力并且已经能够做到：使天空更清洁，从源头防治水污染，修复污染的土地，建构清洁低碳、安全高效的能源体系，实现绿色低碳的生活方式千姿百态的物质世界与高度发达的科学技术将一个飞速膨胀的知识系统呈现在我们眼前，引发了无数充满好奇的中学生的一系列疑问：物质世界为什么是这样的？为什么会发生这些变化？哪些证据能帮助我们去预测未来？在“多样”与“变化
4、”的背后，同学们或许已隐隐发现，物质世界的变化都有其内在的规律。高中化学课程将为同学们探索这些规律提供必要的基础。如果说在初中阶段，我们只是泛舟荡漾在化学的河川之上，为沿途的旖旎风景所倾倒，那么一旦进入高中，我们会发现眼前的河面越发开阔，景色更加优美。扬起风帆，我们将遨游于神奇的化学海洋之中。我细心观察过今天的高中学生，欣喜地发现，随着时代的进步，同学们的视野更为开阔，思维愈发活跃。老师们常常在为高中生各种新奇的创意与问题惊讶甚至烦恼的同时，不能不从内心叹服他们对化学内涵的深刻理解，以及表现出来的思维潜力。有了如此乐观的基础，在高中化学学习过程中，同学们能充分领略实验探究和科学方法的重要性，学
5、会去寻找解决复杂问题的各种突破口，尝试用化学的眼光和思维去审视我们赖以生存的物质世界，增强对自然界、对社会的责任感，为日后参加社会决策打下较为扎实的知识基础，从而获益终身。高中化学-必修第一册-专题1.indd 32021/6/22 15:59:35普通高中教科书化学（必修）是高一年级起步的化学课程，她从一系列与我们变化的时代密切相关的专题和化学研究的方法展开，教材融合了化学发展的学科线索、社会的应用价值和高中生的认知特点，揭示了化学的基础知识和重要的思想观念，大力弘扬科学精神，用生动的事例阐明化学对人类社会可持续发展中面临重大挑战时作出的巨大贡献。依据2017年修订完成的新版普通高中化学课程
6、标准，我们积极探索化学课程学习对促进学生核心素养发展的重要影响，从内容选择、编写思路和活动设计等多个方面对化学教材进行了修订。教材的主要栏目体现了作者对化学学科特点和化学必修课程学习的认识，希望有助于同学们在阅读过程中更好地理解化学。【温故知新】在新旧知识之间架起“桥梁”，引导同学们回顾已有知识和思维经验，寻找与新学知识之间的密切联系，激发探究新知识的欲望。【交流讨论】结合学习目标设置了一系列与内容有关的问题情境，引导同学们展开讨论，为理解知识和深化思维提供基础。【基础实验】要求同学们在学习中同步完成的必做实验，不仅要了解这些实验的基本原理，还要学会动手操作，切实提高自己观察、记录和分析实验现
7、象的能力。【实验探究】引领同学们积极投身更多的实验活动，熟悉实验流程，设计探究方案，独立或合作完成实验操作，记录实验现象，基于实验证据进行推理。【观察思考】教师展示实验现象、模型、图表等，提出相关问题激发同学们思考，尝试解析其中蕴涵的化学原理，帮助同学们开启化学思维。【学以致用】在教材阐述新知识之后插入典型问题，启迪同学们运用所学知识去解决实际问题，提高知识的迁移能力。【拓展视野】提供与学习内容相关的更多生动的素材，帮助同学们在完成必修的学习任务之余，进一步开拓视野，领略化学的奇妙和魅力。【科学史话】选取相关的、意义重大的化学史实，生动地还原其发展过程，帮助同学们能从科学家的角度去思考问题，感
8、受中外科学家的创新精神。【学科提炼】以简洁的语言介绍与化学核心知识相关的基本原理、思想方法等，尝试探索化学科学的本质特点，揭示化学知识的认识功能。化学，伴随我们一生的科学。在过去的岁月中，我们渴望了解化学，为此我们有过喜悦，也有过失望，但探索的步伐一直没有停歇。今天，当我们以一种新的姿态学习高中化学，你眼中的物质世界将会变得更加绚丽多彩！让我们充满信心，用智慧和勤奋去迎接新的学习任务，探索更多的科学奥秘，攀登更高的科学台阶，创造更加美好的明天！王祖浩 2020年6月高中化学-必修第一册-专题1.indd 42021/6/22 15:59:37第一单元 物质及其反应的分类/2第二单元 物质的化学
9、计量/9第三单元 物质的分散系/17第一单元 氯气及氯的化合物/58第二单元 金属钠及钠的化合物/67第三单元 海洋化学资源的综合利用/78第一单元 研究物质的实验方法/28第二单元 溶液组成的定量研究/38第三单元 人类对原子结构的认识/44专题1专题3专题2物质的分类及计量从海水中获得的化学物质研究物质的基本方法15727高中化学-必修第一册-专题1.indd 52021/6/22 15:59:37第一单元 含硫化合物的性质/90第二单元 硫及其化合物的相互转化/98第三单元 防治二氧化硫对环境的污染/102第一单元 元素周期律和元素周期表/114第二单元 微粒之间的相互作用力/127第三
10、单元 从微观结构看物质的多样性/134附录 相对原子质量表/147附录 常见酸、碱和盐的溶解性表(20C)/148附录 中英文名词对照表/149元素周期表专题4专题5硫与环境保护微观结构与物质的多样性89113高中化学-必修第一册-专题1.indd 62021/6/22 15:59:38物质的分类及计量物质及其反应的分类物质的化学计量物质的分散系化学是研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门自然科学。物质世界千姿百态，变化万千。在自然界、人类的生活和生产中，接触到的物质大多是组成和分散状态不同的混合物。在化学家的眼中，丰富多彩的化学物质可以按一定的标准进行分类，在一定条件下，物质可以发生
11、化学反应生成新物质。化学家在研究中发现，构成物质的微粒质量很小，数量巨大，需要特殊的计量方法高中化学-必修第一册-专题1.indd 12021/6/22 15:59:392第一单元 物质及其反应的分类物质世界丰富多彩，变化万千。在自然界中，100多种元素形成了上亿种组成、结构、性质各异的单质和化合物。同时，人工合成的物质种类还在不断增加。不同的物质在一定条件下可以发生相互转化。从古代“点石成金”的朴素愿望到今天各种性能优越的新材料的诞生，人类在漫长的岁月中不倦地探索着物质及其变化规律，对物质世界的认识不断拓展和深入。现在，人们不仅能充分利用自然界提供的各种物质，还能应用物质转化的规律，制备和合
12、成大量的新物质，提高人类的生活质量，推动社会的文明进步。图 1-1 丰富多彩的化学物质铜、铁是重要的材料粮食生产需要化肥和农药高能燃料将飞船送入太空用有机高分子材料制造的日用品固态、液态、气态物质有规则几何外形的晶体形态各异的单质水果含有可食用的有机化合物目标预览 通过本单元内容的学习，要求同学们努力达到：能通过观察和分析，辨识物质形态、物质性质及其变化的宏观现象；能从不同视角对物质及其变化进行分类。CBr2Cl2SCuSi高中化学-必修第一册-专题1.indd 22021/6/22 15:59:41物质的分类及计量专 题13面对丰富多彩、变化无穷的物质世界，你是否想过：化学家是怎样研究物质组
13、成、结构和变化的呢？物质的种类繁多，为了方便研究，化学家需要将众多的物质按一定的标准进行分类，探索各类物质的共性和特性。我们知道，对复杂的事物可以从不同的角度进行分类。那么，化学家是如何对物质进行分类的呢？物质的分类我们知道，根据物质的存在状态、性质等可以对物质进行分类。例如，根据物质的存在状态，将物质分为气态物质、液态物质和固态物质；根据物质的导电性，将物质分为导体、半导体和绝缘体；根据物质在水中的溶解性，将物质分为可溶性物质、微溶性物质和难溶性物质。在日常生活和化学实验中，我们常会接触下列物质：空气、乙醇（C2H5OH）、水、硫酸铵、铜、碘酒、碘（I2）、氧气、石墨、食盐水、硫酸、二氧化硫
14、、氧化铜、氢氧化铁。请将上述物质进行分类，并说明你分类的依据。将你的分类结果与同学交流。）、交流讨论分 类分类是指按照种类、等级或性质分别归类。进行分类时，人们往往通过比较事物间的相似性，把某些具有共同点或相似特征的事物归为一类，继而按类研究，以提高研究的效率。分类能使众多复杂的事物高度有序化，通常可根据事物的外部特征或事物的本质特征来进行分类。方法导引高中化学-必修第一册-专题1.indd 32021/6/22 15:59:414实验室中有下列物质，请根据它们的组成和性质，尝试对其进行分类。钠（Na）、氯气（Cl 2）、氯化铁（FeCl 3）、硫酸（H2SO4）、碳酸钙（CaCO3）、氧化钙
15、（CaO）、二氧化硅（SiO2）、氢氧化钠（NaOH）、氢氧化铜Cu(OH)2、葡萄糖（C6H12O6）。其进行分类。学以致用根据物质的组成和性质，可以对物质进行图1-2所示的分类。图 1-2 物质的分类物质 混合物纯净物单质非金属单质无机化合物有机化合物金属单质 氧化物酸碱盐化合物在图1-2中，对于氧化物、酸、碱、盐等各类无机化合物，还可以依据它们在组成、性质上的差异，继续进行更为细致的分类。从化学性质上看，CaO、Na2O等氧化物能与酸反应生成盐和水，这类氧化物称为碱性氧化物（basic oxide）。CaO+2HCl=CaCl2+H2OCO2、SO2等氧化物能与碱反应生成盐和水，这类氧化
16、物称为酸性氧化物（acid oxide）。从组成上看，HCl等不含氧元素的酸，称为无氧酸；而H 2SO 4和HNO 3等含氧元素的酸，称为含氧酸。从溶解性上看，NaOH、KOH等碱可溶于水，称为可溶性碱；Cu(OH)2和Fe(OH)3等碱难溶于水，称为难溶性碱或难溶性氢氧化物。CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O高中化学-必修第一册-专题1.indd 42021/6/22 15:59:42物质的分类及计量专 题15物质分类研究的价值化学家根据物质的组成、状态、结构、性质等对物质进行分类。随着人们对物质结构及其变化研究的不断深入，物质的分类也将更加多样化。同一类物质在组成和性质方面往往具有
17、相似性。对物质进行合理的分类，使表面上看起来比较杂乱的事物变得井然有序，有助于我们按物质的类别进一步研究物质的组成、结构和性质。化学家根据物质的组成、状态、结构、性质等对物质进学科提炼不同类别的物质在一定条件下可以相互转化。探索物质转化的规律，可以帮助人们制备更多生产、生活所需的新物质。物质的转化在初中阶段，我们已经学习了一些物质转化的知识。请以碳、钙两种元素的单质和化合物为例，写出下表中所列转化反应（标注必要的反应条件），讨论是否还有其他类型的转化反应并补充到表中。中阶段，我们已经学习了一些物质转化的知识。请以交流讨论表 1-1 物质间的转化物质的转化反应实例（化学方程式）单质化合物碱性氧化
18、物碱酸性氧化物酸酸盐物质之间的转化需要一定的条件。如在高温条件下，氧化铁和一氧化碳能发生反应，生成铁和二氧化碳，反应中金属氧化物中的金属元素转化为金属单质。煅烧碳酸钙可以得到氧化钙和二氧化碳，反应中盐转化为氧化物。在光照条件下，绿色植物能将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。高中化学-必修第一册-专题1.indd 52021/6/22 15:59:426为 了 满 足 生 产、生 活 的 需 要，在 对 物 质 进 行 分 类 的 基 础 上，化 学 家 进 一 步 研 究了 各 类 物 质 的 性 质 及 其 反 应 的 规 律。人 们 可 以 根 据 物 质 在 转 化 过 程 中 的 特 点
19、，将 化学 反 应 分 成 不 同 的 类 型。化学反应的分类常见的酸性氧化物与碱性氧化物可以发生化合反应，生成盐类物质。例如：CaO+CO2=CaCO3请列举你熟悉的某元素的单质及其不同类型化合物，尝试写出它们可能相互转化的化学方程式，并画出转化的关系图。在化学发展的历史进程中，不少化学家在研究物质间转化反应的过程中作出了重大贡献。德国化学家维勒（F.Whler，18001882）研究尿素的合成就是其中一例。尿素的合成说明在一定条件下，无机化合物可以转化为有机化合物。人类首次将无机化合物转化为有机化合物历史上人们一度认为，有机化合物只能由生物的细胞在一种特殊力量生命力的作用下产生，人工合成有
20、机物是不可能的。1828年，德国化学家维勒通过蒸发氰酸铵（NH4CNO，一种无机化合物，可由氯化铵和氰酸银反应制得）水溶液得到了尿素CO(NH2)2。尿素的合成揭开了人工合成有机化合物的序幕。学以致用科学史话排在金属活动性顺序表中氢前面的金属与稀盐酸（或稀硫酸）发生置换反应，生成氢气和盐。图1-3 尿素的分子结构酸、碱、盐在溶液中发生复分解反应，通常有沉淀析出、气体放出或有水等物质生成。如MgCl2溶液与NaOH溶液反应，生成难溶的氢氧化镁和氯化钠。MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaClHNCNHHOH=高中化学-必修第一册-专题1.indd 62021/6/22 15:59:43
21、物质的分类及计量专 题17在初中阶段，我们根据反应物、生成物的类别和数量，将化学反应分为化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应等基本类型。填写下表并用实例加以说明。讨论上述四类反应实例中元素化合价变化的情况，你能得出什么结论？下列反应中，哪些是氧化还原反应？（1）Zn+H2SO4=ZnSO4+H2（2）Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2（3）CaO+H2O=Ca(OH)2（4）CaCO3=CaO+CO2表 1-2 化学反应的类型反应通式反应类型实例（化学方程式）A+B=CC=A+BAB+C=A+CBAB+CD=AD+CB在初中阶段，我们根据反应物、生成物的类别和数量，交流讨论学以致用根据化
22、学反应中元素的化合价是否发生变化，可将化学反应重新进行分类。例如，铁在硫酸铜溶液中发生如下反应：在上述反应中，Fe转化为Fe2+，铁元素的化合价升高；Cu2+转化为Cu，铜元素的化合价降低。像这样有元素化合价发生变化的反应，称为氧化还原反应（oxidation-reduction reaction）。而元素化合价不发生变化的反应，称为非氧化还原反应。例如，CuSO4溶液与NaOH溶液反应，反应前后各元素的化合价均不发生变化。Fe+CuSO4=Cu+FeSO4CuSO4+2NaOH=Na2SO4+Cu(OH)2 高温高温高中化学-必修第一册-专题1.indd 72021/6/22 15:59:4
23、381.从化学性质上看，SO2、Na2O分别属于哪一类氧化物？分别写出SO2与足量NaOH溶液、Na2O与稀硫酸反应的化学方程式。2.下面各组物质均可发生复分解反应，请写出相应反应的化学方程式。（1）Na2SO4溶液与BaCl2溶液；（2）BaCO3与盐酸；（3）稀硫酸与Ba(OH)2溶液。3.有人认为，化合反应、分解反应、置换反应均为氧化还原反应，复分解反应均为非氧化还原反应。你同意这种说法吗？为什么？将你的观点和理由与同学交流讨论。4.在生产、生活中，我们会遇到各种各样的化学反应。下面是几个实例，请写出相应反应的化学方程式并完成填空。（1）将生石灰与水反应，可得到建筑用的熟石灰。（2）胃舒
24、平中含有氢氧化铝，可用来治疗胃酸（主要成分为盐酸）过多。（3）我国古代曾采用“湿法炼铜”，并将其反应原理表述为“曾青（天然硫酸铜）得铁则化为铜”。（4）碳铵（NH4HCO3）是一种常用化肥，在较高温度下，它会发生分解，生成氨气、水和二氧化碳，故应保存于阴凉处。（5）我国的“西气东输”工程，使东部地区家庭逐步用天然气（主要成分为 CH4）代替煤气作为燃料。在上述反应中，属于化合反应的是 ，属于分解反应的是 ，属于置换反应的是 ，属于复分解反应的是 ，属于氧化还原反应的是 。（填序号）5.电解熔融氯化钙可以得到金属钙和氯气，钙在氯气中燃烧又能生成氯化钙。请根据已有知识，按下图箭头符号所表示的物质间
25、发生的转化，写出相应反应的化学方程式，并指出哪些是氧化还原反应。CaCO3CaCaCl2Ca(OH)2CaO理解应用高中化学-必修第一册-专题1.indd 82021/6/22 15:59:43物质的分类及计量专 题19第二单元 物质的化学计量化学家在研究物质转化的过程中，除了关注反应物的选择、反应条件的控制等问题外，还要探索反应过程中物质间的定量关系。物质是由原子、分子、离子等微粒构成的，化学反应是物质所含微粒的重新组合。为了在物质及其变化的定量研究中，建立起物质的微粒与可观察的物理量之间的联系，人们在1971年第14届国际计量大会上确定增加一个基本的物理量物质的量。目标预览 通过本单元内容
26、的学习，要求同学们努力达到：认识化学反应中量变与质变的关系；能从构成物质的微观粒子的视角对物质进行计量；能基于物质的量研究物质的组成及其变化；体会定量研究对化学学科发展的重要作用。物质的量（amount of substance）是国际单位制中的基本物理量之一，符号为n，常用单位为摩尔（简称摩，符号为mol）。物质的量我们已经知道，金刚石是由碳原子构成的，单个碳原子的质量非常小。科学研究发现，一个碳原子的质量约为1.99310-23 g。请通过计算得出12 g金刚石中大约含有多少个碳原子。我们已经知道，金刚石是由碳原子构成的，单个碳原温故知新高中化学-必修第一册-专题1.indd 92021/
27、6/22 15:59:4410N=nNA1 mol分子、离子、原子、电子等所含的微粒数目相同，但由于不同微粒的质量一般不同，所以1 mol不同物质的质量通常也不同。例如：1 mol铁原子的质量为56 g；1 mol硫酸分子的质量为98 g；1 mol Na+的质量为23 g；1 mol Cl-的质量为35.5 g。图 1-4 几种1 mol 物质的质量1 mol C12 g1 mol S32 g1 mol P（红磷）31 g1 mol K2Cr2O7294 g1 mol某种微粒集合体中所含的微粒数与0.012 kg 12C中所含的原子数相同。0.012 kg 12C中所含的原子数称为阿伏加德罗
28、常数，用NA表示。NA近似为6.021023 mol-1。例如：1 mol O2中约含6.021023个氧分子；1 mol Cu中约含6.021023个铜原子；1 mol H2SO4中约含6.021023个硫酸分子；1 mol NaOH中约含6.021023个Na+和6.021023个OH-；n mol某种微粒集合体中所含微粒数约为n6.021023。物质的量（n）、阿伏加德罗常数（NA）和微粒数（N）之间存在如下关系：请计算：（1）0.5 mol H2中的氢分子数 ；（2）1 mol NaCl中的氯离子数 ；（3）1 mol H2SO4中的氧原子数 ；（4）1.2041024个水分子的物质的
29、量 ；（5）9.031023个铁原子的物质的量 。学以致用 12C是指原子核内含有6个质子、6个中子的碳原子。高中化学-必修第一册-专题1.indd 102021/6/22 15:59:44物质的分类及计量专 题111单位物质的量的物质所具有的质量，称为该物质的摩尔质量（molar mass），用符号M表示。当物质的质量以克为单位时，摩尔质量在数值上等于该物质的相对原子质量（relative atomic mass）或相对分子质量（relative molecular mass），单位为gmol-1。例如，铁的摩尔质量为56 gmol-1，水的摩尔质量为18 gmol-1，氯化钠的摩尔质量为5
30、8.5 gmol-1。物质的质量（m）、物质的量（n）和摩尔质量（M）之间存在如下关系：m=nM【例1】483 g Na2SO410H2O中所含Na+和SO42-的物质的量各是多少？所含水分子的数目是多少？解：Na2SO410H2O的相对分子质量为322，摩尔质量为322 gmol-1。则：n(Na+)=1.50 mol2=3.00 mol n(SO42-)=1.50 mol1=1.50 mol n(H2O)=1.50 mol10=15.0 mol N(H2O)=n(H2O)NA=15.0 mol6.021023 mol-1=9.031024答：483 g Na2SO410H2O中所含Na+的
31、物质的量为3.00 mol，SO42-的物质的量为1.50 mol，水分子的数目约为9.031024。化学方程式不仅表示了在一定条件下的化学变化，也表示了反应物和生成物之间物质的量的关系。例如，依据化学方程式 2H2+O2=2H2O 可知，2 mol H2和1 mol O2在点燃条件下完全反应，可以生成2 mol H2O。点燃n(Na2SO410H2O)=m(Na2SO410H2O)483 gM(Na2SO410H2O)322 gmol-1=1.50 mol=参考例1的解题方式，完成下列计算。（1）9.8 g H2SO4的物质的量；（2）5.3 g Na2CO3的物质的量；（3）0.25 mo
32、l CaCO3的质量；（4）2.0 mol H2O的质量。学以致用高中化学-必修第一册-专题1.indd 112021/6/22 15:59:4412在日常生活中，我们可以看到的宏观物质具有不同的聚集状态，如气态、液态和固态。同一种物质在不同的温度和压强下也可呈现出不同的聚集状态，这些状态生动地反映了物质世界的多样性。从微观上考察，物质是原子、分子或离子的聚集体。在固态、液态、气态物质中，微粒的运动方式、微粒之间的距离是不同的。不同聚集状态的物质微观结构上的差异导致了物质性质的不同。写出下列反应的化学方程式，并说明反应物和生成物之间物质的量的关系。（1）氢氧化钠溶液与盐酸反应。（2）氧化铁在高
33、温下与一氧化碳反应。（3）氯酸钾受热分解生成氧气和氯化钾。（4）过氧化氢（H2O2）分解生成氧气和水。生活经验告诉我们：固体具有固定的形状，液体、气体没有固定的形状；气体容易被压缩，而固体、液体不易被压缩。为什么固态、液态和气态物质的某些性质存在差异？这与物质的微观结构有何联系？交流讨论交流讨论气体摩尔体积高中化学-必修第一册-专题1.indd 122021/6/22 15:59:45物质的分类及计量专 题1131.已知下列物质的密度，试计算1 mol 这些物质的体积，将结果填入下表。说明：固体、液体密度均为293 K时的测定值，气体密度为1.01105 Pa、273 K时的测定值。K（开尔文
34、，简称开）是国际单位制中热力学温度（T）的单位，该温度与摄氏温度的关系为：T（K）=273.15+t（）2.影响物质体积的因素可能有哪些？请结合这些因素尝试对以上计算结果作出解释。这些物质的体交流讨论我们已经知道，1 mol 任何微粒的集合体所含的微粒数目都相同，但1 mol 不同物质的质量往往不同。那么，1 mol 不同物质的体积是否相同呢？表 1-3 不同聚集状态物质的微观结构与宏观性质聚集状态微观结构微粒的运动方式宏观性质固态微粒排列紧密，微粒间的空隙很小在固定的位置上振动有固定的形状，几乎不能被压缩液态微粒排列较紧密，微粒间的空隙较小可以自由移动没有固定的形状，不易被压缩气态微粒间的距
35、离较大可以自由移动没有固定的形状，容易被压缩表 1-4 1 mol 不同物质的体积物质摩尔质量/（gmol-1）密度1 mol 物质的体积Al26.982.70 gcm-3Fe55.857.86 gcm-3H2O18.020.988 gcm-3C2H5OH46.070.789 gcm-3H22.0160.089 9 gL-1N228.021.25 gL-1CO28.011.25 gL-1高中化学-必修第一册-专题1.indd 132021/6/22 15:59:4514在温度和压强一定时，物质的体积与物质所含微粒的数目、微粒的大小和微粒之间的距离有关。任何1 mol 固态物质或液态物质所含的微
36、粒数相同。微粒之间的距离很小，但微粒的大小不同，所以1 mol固态物质或液态物质的体积往往是不同的（图1-5）。任何1 mol 气态物质所含的微粒数相同。虽然微粒的大小不同，但微粒之间的距离要比微粒本身的直径大很多倍，所以1 mol气态物质的体积主要取决于气态物质中微粒之间的距离。这种距离与外界的温度、压强有关。当温度、压强一定时，任何具有相同微粒数的气体都具有大致相同的体积。我们将单位物质的量的气体所占的体积称为气体摩尔体积（molar volume of gas），用符号Vm表示，常用单位为Lmol-1或m3mol-1。大量的科学实验研究表明，在标准状况（273 K、101 kPa）下，1
37、 mol任何气体所占的体积都约为22.4 L，即在标准状况下，气体摩尔体积约为22.4 Lmol-1。气体的物质的量（n）、体积（V）和气体摩尔体积（Vm）之间存在如下关系：【例2】0.464 g氦气的物质的量为多少？在标准状况下，这些氦气的体积为多少？解：标准状况下氦气的体积：答：氦气的物质的量为0.116 mol，在标准状况下，这些氦气的体积约为2.60 L。图 1-6 标准状况下，1 mol 气体的体积和1只篮球的体积22.4 LV=nVmV(He)=n(He)Vm=0.116 mol22.4 Lmol-1 2.60 Ln(He)=m(He)0.464 gM(He)4 gmol-1=0.
38、116 mol=图 1-5 通常条件下，1 mol水、氯化钠和氧气的体积高中化学-必修第一册-专题1.indd 142021/6/22 15:59:45物质的分类及计量专 题1151.下列说法中正确的是（）A.摩尔是表示物质质量的单位 B.物质的量就是指物质的质量 C.摩尔是表示物质所含微粒个数的物理量 D.物质的量适用于计量分子、原子、离子等粒子的集合体2.下列有关气体摩尔体积的说法中，错误的是（）A.当温度、压强一定时，任何具有相同数目微粒的气体都具有大致相同的体积 B.单位物质的量的气体所占的体积称为气体摩尔体积 C.在标准状况下，气体的摩尔体积都约为22.4 Lmol-1 D.在标准状
39、况下，1 mol水的体积约为22.4 L3.试根据固态（或液态）物质的微观结构特征，说明为什么物质的量相同的不同固体（或液体）的体积不同。4.填写下表。物质摩尔质量/（gmol-1）质量/g物质的量/mol分子数O28.0H2SO43.011023H2O0.5理解应用物质的量是宏观与微观联系的桥梁物质的量不仅可以反映物质的质量、微粒数目，而且可以与气态物质在一定温度、压强下的体积相联系，从而在宏观物质和微观粒子之间建立了桥梁。运用物质的量可以帮助我们更好地对物质的组成和化学反应进行定量研究。学科提炼5.5.6 g氮气在标准状况下的体积为 ，含有氮分子的数目为 。6.40.5 g某金属氯化物MC
40、l2中含有0.6 mol Cl-，则该氯化物的摩尔质量为 ，金属M的相对原子质量为 。高中化学-必修第一册-专题1.indd 152021/6/22 15:59:46167.按要求填写下列空格。（1）39 g Na2O2中Na+的数目为 。（2）1.2041024个水分子的质量为 。（3）现有标准状况下CO和CO2混合气体6.72 L，其质量为10 g，则此混合气体中，CO和CO2的物质的量之比是 。（4）9.2 g氮的氧化物NOx中N原子的物质的量为0.2 mol，则x的数值为 。8.现有下列三种气体：a.32 g CH4，b.约含有6.021023个HCl分子的氯化氢气体，c.标准状况下3
41、3.6 L NH3。请按物理量由小到大的顺序排列：（1）质量 （填字母，下同）。（2）分子数目 。（3）相同状况下气体的体积 。（4）含有氢原子的数目 。9.已知每100 g葡萄糖中含碳元素40.00 g、氢元素6.67 g，其余为氧元素，试求葡萄糖中碳、氢、氧3种元素的物质的量之比。10.从石灰窑排出的气体的主要成分是二氧化碳。若排出的二氧化碳气体在标准状况下的体积为2 000 m3，求这些二氧化碳气体的质量。高中化学-必修第一册-专题1.indd 162021/6/22 15:59:46物质的分类及计量专 题117第三单元 物质的分散系在日常生活中，我们接触的物质大多是混合物。一种或几种物
42、质可以分散到另一种物质中。不同组成和分散状态的混合物在自然界、人类生活和工农业生产中都有着广泛的应用。目标预览 通过本单元内容的学习，要求同学们努力达到：能根据混合物宏观性质的差异，分析其组成特点，并按分散质粒子大小对分散系进行分类；能理解电解质及电离的概念，并能用化学符号描述电解质溶液的组成。食盐分散到水中形成溶液，泥沙分散到水中形成悬浊液，植物油分散到水中形成乳浊液。溶液、悬浊液和乳浊液在组成上有何区别？各有什么特性？一般来说，我们把由一种或几种物质（称为分散质）分散到另一种物质（称为分散剂）中形成的混合物体系称为分散系（dispersion system）。如我们已经熟知的溶液就是一种均
43、一、稳定的分散系，其中溶质就是溶液分散系的分散质（dispersate），而溶剂就是该分散系的分散剂（dispersant）。我们知道，溶液中的分散质主要以分子或离子的形式存在，其粒子的直径非常小，而悬浊液和乳浊液的分散质粒子的直径就比溶液的大得多。为了便于研究不同的混合物分散系，人们常用分散质粒子直径的大小作为标准来对它们进行分类和比较。通常情况下，我们把分散质粒子的直径大于10-7 m的分散系叫作浊液（悬浊液或乳浊液），分散质粒子的直径在10-910-7 m之间的分散系叫作胶体（colloid），分散质粒子的直径小于10-9 m的分散系叫作溶液。常见的分散系高中化学-必修第一册-专题1.i
44、ndd 172021/6/22 15:59:46181.胶体的性质与溶液的性质有何不同？下面的实验将帮助我们进行探究。请将观察到的实验现象和得出的结论填入表1-5。【实验1】将盛有硫酸铜溶液和氢氧化铁胶体的两只小烧杯分别置于暗处，用聚光手电筒（或激光笔）照射，从垂直于光线的方向观察实验现象。【实验2】在两只烧杯中分别加入相同量的含有悬浮颗粒物的浑浊的水，再向其中一只烧杯中加入适量氢氧化铁胶体，搅拌后静置片刻，比较两只烧杯中液体的浑浊程度。2.根据对以上实验现象的分析，回答下列问题：（1）如何用简便的方法区分胶体和溶液？（2）氢氧化铁胶体常用来净水，为什么？助我们进行探究。请将观察到的实验现象和
45、得出的结论填入实验探究胶体是一种较为特殊，应用广泛的分散系。胶体分散质粒子的直径介于溶液和浊液之间，因而胶体表现出一些特殊的性质。表 1-5 胶体的性质实验图 1-7 溶液、胶体在光照射下的现象氢氧化铁胶体硫酸铜溶液实验序号实验现象主要结论实验1实验2胶 体高中化学-必修第一册-专题1.indd 182021/6/22 15:59:47物质的分类及计量专 题119胶体的应用胶体在自然界尤其是生物界普遍存在，其应用领域正在不断扩大，形成了化学研究的重要分支胶体与表面化学。在金属、陶瓷、聚合物等材料中加入固态胶体粒子，不仅可以改善材料的耐冲击强度、耐断裂强度、抗拉强度等机械性能，还可以改善材料的光
46、学性质。有色玻璃就是将某些胶态金属氧化物分散于玻璃中制成的。医学上越来越多地利用高度分散的胶体来检验或治疗疾病，如胶态磁流体治癌术是将磁性物质制成胶体粒子，这种粒子作为药物的载体，在磁场作用下将药物送到病灶，从而提高疗效。国防工业中有些火药、炸药须制成胶体。一些纳米材料的制备，冶金工业中的选矿，石油原油的脱水，塑料、橡胶及合成纤维等的制造都会用到胶体。拓展视野通过实验发现，当光束通过胶体时，在垂直于光线的方向可以看到一条光亮的通路，该现象称为丁达尔效应（Tyndall effect）。实验室中可用丁达尔效应区分胶体和溶液。氢氧化铁胶体的胶粒具有吸附性，能吸附水中的悬浮颗粒物并沉降，因此常用于净
47、水。明矾能够净水，也是因为明矾溶于水后能形成氢氧化铝胶体。电解质溶液可溶性酸、碱、盐溶于水形成的溶液具有导电性，试从微观角度解释其原因。可溶性酸、碱、盐溶于水形成的溶液具有导电性，试从温故知新在初中我们已经知道，NaCl、NaOH和HCl等物质溶于水后，在水分子的作用下产生能够自由移动的水合离子，从而使溶液具有导电性。如果把NaCl、NaOH等固体加热至熔融状态，它们也会产生自由移动的离子，也具有导电性。高中化学-必修第一册-专题1.indd 192021/6/22 15:59:4720对可溶性电解质的电离进行考察，可以得出如下结论：HCl、H2SO4等酸在水溶液中都能电离出H+，而且溶液中所
48、有的阳离子都是H+。从电离的角度看，酸是电离时生成的阳离子全部是H+的化合物。NaOH、Ca(OH)2等碱在水溶液中都能电离出OH-，而且溶液中所有的阴离子都是OH-。从电离的角度看，碱是电离时生成的阴离子全部是OH-的化合物。NaCl、(NH4)2SO4等盐 在 水 溶 液 中 都 能 电 离 出 金 属 阳 离 子（或 铵 根 离 子）和 酸 根 阴离子。然而，蔗糖、酒精等化合物，无论是在水溶液中，还是在熔融状态下均以分子形式存在，因而不能导电，这样的化合物叫作非电解质（non-electrolyte）。葡萄糖、油脂等有机化合物大多是非电解质。可见，从分子或离子层面更深入地考察溶液的组成，
49、可以解释电解质溶液和非电解质溶液的性质差异。H2SO4=2H+SO2-4NaOH=Na+OH-NaCl=Na+Cl-这些在水溶液或熔融状态下能导电的化合物叫作电解质（electrolyte）。常见的酸、碱、盐大多是电解质。电解质在水溶液中或熔融状态下产生自由移动的离子的过程称为电离（ionization）。电解质的电离通常用电离方程式（ionization equation）表示。电解质溶于水后生成水合离子，但为了书写方便，常写成简单离子的形式。H2SO4、NaOH、NaCl溶于水后完全电离为水合阴、阳离子，它们的电离方程式可表示为：图 1-8 氯化钠在水中的电离H2ONa+Cl-NaCl高中
50、化学-必修第一册-专题1.indd 202021/6/22 15:59:47物质的分类及计量专 题121正确分析和判断物质在水溶液中能否电离，电离生成哪些离子，有助于探索物质在水溶液中可能发生的化学反应。物质研究的新视角分散系自然界中存在多种分散系。化学家依据分散质粒子直径的大小，将混合物体系划分为溶液、胶体和浊液三大类。这一分类深入到物质的微观层面，揭示了不同分散系的组成特点。分散系的研究为解释自然现象和生命现象、新材料的工业制备及应用提供了重要的理论基础。学科提炼1.下列物质中，哪些溶于水后能够发生电离？请写出相应的电离方程式。氯 化 氢（H C l）、硝 酸 铵（N H 4N O 3）、
51、氢 氧 化 钡Ba(OH)2、葡萄糖（C6H12O6）、硝酸银（AgNO3）、氯化钡（BaCl2）、明矾KAl(SO4)212H2O（一种可溶性硫酸盐）。2.下列四组物质的水溶液中，哪几组含有的离子种类完全相同？NH4Cl KNO3 Na2SO4 K2SO4 NaNO3 NH4Cl NH4NO3 K2CO3(NH4)2SO4 NaCl NaCl(NH4)2SO4 K2SO4 NaNO3下列物质中，哪些溶于水后能够发生电离？请写出相学以致用1.下列有关电解质的说法中，正确的是（）A.在水溶液中能导电的物质都是电解质 B.电解质都易溶于水 C.电解质溶于水后产生能够自由移动的水合离子 D.电解质必
52、须在水溶液中才能发生电离理解应用高中化学-必修第一册-专题1.indd 212021/6/22 15:59:48228.胶体区别于其他分散系的本质特征是什么？举例说明胶体的应用。分散系分散质粒子大小主要特征举例溶液胶体浊液2.当光束通过下列分散系时，一定产生明显的丁达尔效应的是（）A.硫酸钡悬浊液 B.Fe(OH)3胶体 C.碘酒 D.葡萄糖水3.用特殊的方法把固体加工成纳米级（直径为1100 nm，1 nm=10-9 m）的超细粉末粒子，可制得纳米材料。下列分散系中，分散质粒子的直径和这种超细粉末粒子的直径具有相同数量级的是（）A.溶液 B.胶体 C.悬浊液 D.乳浊液4.现有下列物质：空气
53、、氧气、食盐水、氢氧化钾、铜、碳酸氢钠、蔗糖、酒精。（1）请依据物质的组成和性质对以上物质进行分类。（2）以上物质中，属于电解质的是 ，属于非电解质的是 。5.已知磷酸钠（Na3PO4）是电解质，在水溶液中能完全电离。（1）请写出 Na3PO4 在水溶液中的电离方程式。（2）若将 164 g Na3PO4 溶于足量水中配成溶液，则溶液中 Na+的物质的量为多少？6.在无土栽培中，需配制一定组成的植物营养液。已知某植物营养液的配方为0.3 mol KCl、0.2 mol K2SO4、0.1 mol ZnSO4和1 L H2O。若以KCl、K2SO4、ZnCl2和1 L H2O为原料配制这种植物营
54、养液，需三种溶质各多少克？7.填写下表。高中化学-必修第一册-专题1.indd 222021/6/22 15:59:48物质的分类及计量专 题123建构整合物质的分类及计量物质的分类物质的化学计量物质的分散系物质分类的意义物质分类的标准无机化合物的分类物质的转化物质转化的类型物质转化的条件浊液化学反应的分类四种基本化学反应类型氧化还原反应和非氧化还原反应物质的量气体摩尔体积胶体电解质溶液电离方程式溶液胶体的特性胶体的应用高中化学-必修第一册-专题1.indd 232021/6/22 15:59:4824为什么要将物质进行分类？通常从哪些角度对物质进行分类？请试着将你所知道的钠的化合物进行分类。
55、化学反应通常需要在一定的条件下才能进行。请归纳化学反应的类型，分析你所知道的化学反应发生的条件。各举一例酸性氧化物与碱溶液、碱性氧化物与酸溶液的反应，写出相关化学方程式。什么是氧化还原反应和非氧化还原反应？请各举一个实例加以说明。什么是物质的量？科学家为什么要引入物质的量？什么是阿伏加德罗常数？n mol某种微粒集合体中所含微粒数约为多少？气体摩尔体积的含义是什么？你能从微观角度进行解释吗？你能解释下列式子的意义吗？N=nNA m=nM V=nVm 常见的分散系有哪几种？它们是以什么标准进行分类的？如何通过简单的实验方法区分溶液和胶体？举例说明胶体在日常生活和科学技术中的应用。什么是电解质和非
56、电解质？试举例说明。举例说明如何书写电离方程式。请参照下列问题或线索，回顾和总结本专题的学习内容。回顾与总结高中化学-必修第一册-专题1.indd 242021/6/22 15:59:49物质的分类及计量专 题1251.下列事实与胶体无关的是（）A.用明矾净水 B.植物油与水混合，充分振荡后可形成油水混合物 C.光线透过树叶间的缝隙射入密林中时，会看到一道道光柱 D.将纳米二氧化硅颗粒（直径1100 nm）均匀分散到树脂中形成的分散系2.科学家在研究化学物质时，常常需要对物质进行分类，以便对同类物质的组成和性质进行深入研究。下面每组物质中，都有一种与其他物质不属于同一类，请写出该物质的化学式，
57、并说明理由。（1）Mg O2 N2 NO（2）SO2 CO2 SiO2 NH3（3）CuO MgO Fe2O3 CO2（4）H2SO4 NaHCO3 HNO3 HCl（5）NaOH Na2CO3 C12H22O11（蔗糖）HNO33.有些袋装食品使用的干燥剂的主要成分是生石灰（CaO）。（1）生石灰属于哪种类别的物质？（2）写出生石灰作干燥剂所发生反应的化学方程式。（3）生石灰还可以与哪些类别的物质发生化学反应？列举两例并写出化学方程式。（4）所用的干燥剂能否长期持续地起干燥作用？为什么？（5）你还知道哪些物质可以用作干燥剂？试一一列出。4.下列物质中，哪些属于电解质？请写出这些电解质在水中的
58、电离方程式。HNO3 O2 MgCl2 CH4 Ca(OH)2 Cu CO25.下列哪些反应属于氧化还原反应？请说明判断的依据。（1）C+H2O(g)=CO+H2（2）Cu2(OH)2CO3=2CuO+CO2 +H2O（3）Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag（4）2CO+O2=2CO26.实验室常用加热高锰酸钾的方法制取少量氧气。（1）请写出该反应的化学方程式。（2）现欲制取 1.12 L（标准状况）氧气，理论上需要消耗多少克高锰酸钾？综合评价高温点燃高中化学-必修第一册-专题1.indd 252021/6/22 15:59:4926（1）加碘盐不能长时间炖炒，且应避热、避光保存，你
59、认为可能的原因是什么？（2）实验分析发现，某批加碘盐中 KIO3 的含量为 53.5 mgkg-1。试计算每千克该加碘盐中 KIO3 的物质的量和碘元素的质量。（3）若成人每天需摄入 0.150.20 mg 碘元素才能满足人体健康的需要，试通过计算说明成人平均每天食用 6.0 g（2）中加碘盐能否获得所需要的碘元素。10.溶液、胶体和浊液是常见的分散系，它们之间的主要区别是什么？在两只烧杯中分别盛有淀粉溶液和氯化钠溶液，如何区分它们？写出实验步骤、实验现象及结论。配料氯化钠（NaCl）、碘酸钾（KIO3）含碘量2030 mgkg-1保质期18个月食用方法勿长时间炖炒贮藏指南避热、避光、密封、防
60、潮实验步骤实验现象结论9.下面是某地市场上销售的一种加碘食盐包装袋上的部分文字说明。7.咖啡中含有咖啡因（化学式为C8H10N4O2），咖啡因能兴奋中枢神经、消除疲劳。如果一杯咖啡含有0.194 g咖啡因，你知道这杯咖啡里含有多少个咖啡因分子吗？8.顺铂化学式为PtCl2(NH3)2是一种用于治疗癌症的药物，一片顺铂药片中含顺铂的质量为310-4 g，那么：（1）一片顺铂药片中顺铂的物质的量是多少？（2）一片顺铂药片中顺铂所含氮原子的物质的量和数目各是多少？高中化学-必修第一册-专题1.indd 262021/6/22 15:59:49研究物质的基本方法研究物质的实验方法溶液组成的定量研究人类
61、对原子结构的认识从古至今，人类在探索物质世界的漫长过程中，不断实践、总结和反思，积累了丰富的研究物质的实验方法。随着科学技术的进步，科学家在理论和实践结合的基础上不断开拓创新，从宏观到微观，从定性到定量，提炼出一系列研究物质的基本方法。这些基本的研究方法，是化学学习的重要内容。高中化学-必修第一册-专题2.indd 272021/6/22 16:01:2528第一单元 研究物质的实验方法实验是研究物质组成、结构和性质的重要方法。借助实验，化学家得以分离和提纯所需要的物质，确定组成物质的元素及其含量，解析物质的微观结构，揭示化学现象的本质。科学的实验方法为化学家打开物质世界的大门提供了一把金钥匙
62、。目标预览 通过本单元内容的学习，要求同学们努力达到：具有安全意识；能规范使用常见的化学实验仪器；能根据物质的性质设计物质分离提纯和检验的实验方案，完成实验操作；能仔细观察、准确记录实验现象，能结合现象进行分析，并运用化学原理进行解释和推断。良好的安全防护意识和必要的实验安全措施是进行化学实验的前提。同学们在进入实验室之前，应做好预习和实验准备，熟悉实验所需的药品，掌握仪器、药品安全使用的要领，理解、掌握实验原理，熟悉实验步骤和操作要求。在实验过程中应集中注意力，实验操作要规范。取用药品前须仔细核对所需药品与试剂瓶上的标签是否一致，仔细阅读使用说明，正确取用。仔细观察实验现象，如实记录，认真处
63、理实验数据，分析实验结果，写好实验报告。同组实验的同学之间要分工协作，共同完成实验任务。遇到突发状况时，应沉着冷静，采取正确的处理方法，并及时报告老师。在实验中应注意环境保护，减少实验排出的废气、废液和固体废物对环境的影响。实验后应将药品和所用仪器收拾干净，保持实验室整洁卫生。实验安全与基本规范高中化学-必修第一册-专题2.indd 282021/6/22 16:01:26研究物质的基本方法专 题229危险化学品的分类爆炸品易燃气体易燃液体易燃固体氧化性物质有机过氧化物有毒品三级放射性物品腐蚀品化学家在研究物质的组成和性质时，首先要获得纯净的物质，以避免其他物质的干扰。我们所见到的各种各样的物
64、质，无论是自然界存在的，还是人工制备的，大多是混合物。因此，在研究某物质时就要先将该物质从混合物中分离出来，并加以提纯。拓展视野物质的分离提纯你在生活中遇到过一些物质分离提纯的实例吗？请举例谈谈具体的过程和方法。你在生活中遇到过一些物质分离提纯的实例吗？请举温故知新图 2-1 常见危险化学品的分类标识混合物分离提纯的依据是混合物中各组分性质（如状态、沸点、水溶性等）的差异。在分离提纯的过程中，应尽量减少所需物质的损失。常见的混合物分离的方法有过滤、结晶、蒸馏、分液、萃取等。若两种物质组成的固体混合物中，一种组分可溶于水，另一种组分难溶于水，可以先加适量的水溶解混合物，然后过滤分离出难溶于水的组
65、分，再将滤液结晶得到可溶于水的组分，从而实现可溶性组分与难溶性组分的分离。若固体混合物中的两种组分都可溶于水，且溶解度随温度变化有较大差异，可根据两种组分的溶解度随温度变化的曲线，通过控制温度，利用溶解、结晶等方法分离。87三级放射性物品61*2345.15.2高中化学-必修第一册-专题2.indd 292021/6/22 16:01:2730某些地区的自来水中含有少量可溶性杂质，实验室可通过蒸馏自来水的方法获得少量纯净的水（蒸馏水）。在蒸馏烧瓶中加入几粒沸石（或碎瓷片），再加入少量自来水，按图2-3所示组装实验仪器，加热烧瓶，观察实验现象。为分离KCl和MnO2的混合物，可先加入适量水，并充
66、分搅拌，可溶的KCl完全溶解，难溶的MnO2仍以固体形式存在。过滤、洗涤、干燥滤渣，即可得到MnO2。将滤液蒸发结晶，可得到KCl晶体。在提纯混有少量KCl的KNO3时，先在较高温度下将混合物溶于水形成浓溶液，再冷却到一定温度。KNO3的溶解度随温度降低急剧下降，因此有大量的KNO3晶体析出，而KCl的溶解度随温度降低变化不大，难以析出晶体。再过滤、洗涤、干燥，即可得到纯度较高的KNO3晶体。图 2-2 KNO3和KCl的 溶解度曲线100020406080100温度/溶解度/g200KNO3KCl1.实验室用KClO3在MnO2催化下受热分解制取氧气。现从反应后剩余的KCl和MnO2的混合物
67、中分离、回收这两种物质，需要使用哪些分离方法？请简述实验方案。2.请参照图2-2的溶解度曲线，设计实验方案提纯混有少量KCl的KNO3。交流讨论观察思考图 2-3 蒸馏冷凝管高中化学-必修第一册-专题2.indd 302021/6/22 16:01:28研究物质的基本方法专 题231如果两种液体互不相溶，它们的混合物静置后会出现分层现象，例如植物油和水的混合体系中，植物油的密度比水小而浮在上层，水在下层，那么可以通过分液（separate）的方法分离这两种液体。分液时要用到分液漏斗。当漏斗中的液体分成清晰的两层后，取下分液漏斗顶部的塞子，打开旋塞，使下层液体从漏斗下端流出，然后关闭旋塞，将上层
68、液体从上口倒出。蒸馏是一种分离液体混合物的常用方法。如将含有少量难挥发性杂质的水加热至沸点时，液态水转化为水蒸气，再将其冷凝收集至另一容器中，便可得到蒸馏水。像这种将液态物质加热至沸点，使之汽化，然后将蒸气重新冷凝为液体的操作过程称为蒸馏（distillation）。运用蒸馏的方法，可以分离沸点相差较大的液体混合物，也可以除去水等液体中难挥发或不挥发的杂质。蒸馏广泛应用于石油炼制等工业生产中。已知四氯化碳（CCl 4）是一种难溶于水的无色油状液体，密度比水大。溴、碘等在四氯化碳中的溶解度远大于在水中的溶解度。取一只分液漏斗，向其中加入5 mL四氯化碳，再加入约15 mL溴水，塞上分液漏斗顶部的
69、塞子，倒转过来充分振荡，然后置于铁架台上静置。仔细观察静置过程中分液漏斗中的现象并作出解释。）是一种难溶于水的无色油状液观察思考上述实验中，分液漏斗中的液体在静置时，慢慢分为两层。上层是水层，颜色比原来溴水的颜色浅了许多，下层的四氯化碳变成了橙红色（图2-4），说明溴水中的溴大部分由水层转移到四氯化碳层中，使溴得以富集。通过分液操作分离出溴的四氯化碳溶液，再从中分离出较纯的溴。图 2-4 萃取与分液这种利用物质在互不相溶的溶剂中溶解度的不同，将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂（也称萃取剂）中，从而实现分离的方法称为萃取（extraction）。萃取在中药成分提取中有广泛的应用，常用乙醇、石油醚等
70、作溶剂提取药材的有效成分。32屠呦呦提取青蒿素的研究疟疾是一种严重危害人类生命健康的流行病。20世纪60年代初，全球疟疾疫情难以控制。1969年，我国药学家屠呦呦及其团队受命研究抗疟疾药物。经过对200多种中药的380多个提取物进行筛选，屠呦呦最后将焦点锁定在青蒿上。她系统查阅文献，特别关注历代用药经验中提取药物成分的方法。她注意到，用水煎煮的方法提取出的青蒿的有效成分，其药效并不理想，于是改用乙醚萃取，所得提取物对鼠疟的疗效显著提高。在经历了190多次失败后，青蒿素分离获得成功。这剂新药对鼠疟、猴疟疟原虫的抑制率达到100%。2015年10月，屠呦呦因采用化学方法提取青蒿素而荣获诺贝尔生理学
71、或医学奖。图 2-5 屠呦呦提取青蒿素科学史话物质分离提纯的思想方法混合物的各个组分往往有不同的物理性质和化学性质。可依据混合物中各组分性质的差异，选择适当的方法加以分离。溶解、过滤、结晶、萃取、分液、蒸馏等就是利用各组分的物理性质的差异进行的分离。利用不纯物质中主要成分和所含杂质在性质上的差异，也可以选择适当的方法，将杂质除去或分离出来，以达到提纯的目的。学科提炼高中化学-必修第一册-专题2.indd 322021/6/22 16:01:33研究物质的基本方法专 题233铵盐与强碱溶液混合加热时有刺激性气味的氨气放出，如加热氯化铵和氢氧化钠的混合溶液时发生反应：NH4Cl+NaOH=NaCl
72、+H2O+NH3 氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，人们常利用这一性质来检验铵根离子。盐酸、氯化钠、氯化铵等溶液中的氯离子能与硝酸银溶液中的银离子反应，生成白色的氯化银沉淀，该沉淀不溶于稀硝酸。例如：NH4Cl+AgNO3=AgCl+NH4NO3氯化铵、硫酸铵、氯化钾、硫酸钾均可用作化肥。下列实验将帮助我们探究这几种盐中所含离子的检验方法。【实验 1】取两支试管，分别加入 2 mL NH4Cl、(NH4)2SO4溶液，再各加入 2 mL NaOH 溶液，加热试管，将湿润的红色石蕊试纸（或 pH 试纸）靠近试管口，观察试纸颜色的变化。【实验 2】取两支试管，分别加入 2 mL NH4Cl、KCl
73、溶液，再各滴加几滴 AgNO3 溶液和稀硝酸，观察实验现象。【实验 3】取两支试管，分别加入少量(NH4)2SO4、K2SO4溶液，再各滴加几滴稀盐酸和 BaCl2 溶液，观察实验现象。氯化铵、硫酸铵、氯化钾、硫酸钾均可用作化肥。下列实观察思考在生产、生活和科学研究中，人们经常需要测定物质的组成和结构，确定它是哪种物质，即进行物质的检验。通常可以根据物质的物理性质，如颜色、气味、水溶性等，进行粗略的判断，再根据物质的某些特征反应进行检验，以区分或鉴别不同的物质。例如，根据碳酸盐与盐酸反应能放出二氧化碳气体，确定某矿石中是否含有碳酸盐；根据纤维燃烧散发的气味，确定该纤维的成分是否含有蛋白质。在含
74、有离子的溶液体系中，常用化学反应来检验溶液所含的某些离子。根据反应生成的气体的气味及其性质或沉淀的颜色、溶解性等来判断离子的种类。物质的检验高中化学-必修第一册-专题2.indd 332021/6/22 16:01:3334取一根铂丝（或细铁丝），放在酒精灯（或煤气灯）火焰上灼烧至无色。用铂丝蘸取少量KCl溶液，置于火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色。再用稀盐酸洗净铂丝，并在火焰上灼烧至无色，蘸取少量NaCl溶液，重复以上实验，观察实验现象。观察思考化学上常用这种方法检验溶液中是否含有氯离子。溶液中的硫酸根离子能与氯化钡溶液中的钡离子反应，生成白色的硫酸钡沉淀，该沉淀不溶于稀盐酸。例如：人
75、们常用向溶液中加入稀盐酸和氯化钡溶液的方法来检验溶液中是否含有硫酸根离子。对于某些化合物（如KCl、NaCl等），用简单的复分解反应往往难以鉴别，这时需借助其他实验方法。许多金属或它们的化合物在火焰上灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色（图2-7），这叫作焰色反应（flame test）。例如钠的焰色为黄色，钾的焰色为紫色（透过蓝色钴玻璃观察）。根据灼烧时火焰所呈现的特征颜色，可以检验金属或金属离子的存在。(NH4)2SO4+BaCl2=BaSO4+2NH4Cl图 2-6 焰色反应的实验操作图 2-7 部分金属的焰色反应Sr（洋红色）Ba（黄绿色）K（紫色）Li（紫红色）Na（黄色）Ca（砖红色）高
76、中化学-必修第一册-专题2.indd 342021/6/22 16:01:34研究物质的基本方法专 题235此外，科学家还借助仪器来分析化学物质的组成。例如，用元素分析仪确定物质中是否含有C、H、O、N、S、Cl、Br等元素；用红外光谱仪确定物质中是否存在某些有机原子团；用原子吸收光谱仪确定物质中含有哪些金属元素等。这些仪器正是依据组成物质的原子（基团）、离子或分子的一些特征性质对物质进行检验的。图 2-8 红外光谱仪物质性质和变化的探究物质检验的思想方法人们常依据某物质参加化学反应时产生的特殊现象及某些物理特征进行物质检验。例如，根据NH4+与碱溶液在加热时反应生成有刺激性气味的气体，SO4
77、2-与稀盐酸、氯化钡溶液反应生成白色沉淀加以检验。焰色反应、仪器分析等检验手段就是依据物质的物理特征，参照某些标准，灵敏而精准地检测出特定的原子或原子团。二氧化碳具有哪些性质？我们是通过什么实验得知二氧化碳的这些性质的？二氧化碳具有哪些性质？我们是通过什么实验得知二氧化学科提炼温故知新人们借助感官或仪器可以观察自然界、生产和生活中接触到的物质及其变化现象，但更多的要通过实验，根据特定条件下的实验现象和结果，通过分析、归纳等方法认识物质的性质及其变化的条件和规律。化学实验是探究物质性质和变化的主要方法。将二氧化碳气体通入水中，向其中滴入几滴紫色石蕊试液，溶液变成红色，说明有酸性物质生成。加热该红
78、色液体，发现有气泡从溶液中逸出，溶液重新变成紫色，这说明生成的酸性物质不稳定。实验清晰地呈现了二氧化碳的性质和变化的过程。铝是生活中常见的金属。铝有哪些物理性质和化学性质呢？可通过下列实验来进行研究。高中化学-必修第一册-专题2.indd 352021/6/22 16:01:3536为了研究某个化学问题，我们往往先根据已有知识、经验，对问题作出某种可能的解释，再设计化学实验进行验证。例如，为了解铁、铜、银的金属活动性差异，在常温下利用金属铁、铜、银分别与相同浓度的硫酸亚铁溶液、硫酸铜溶液、硝酸银溶液反应，观察实验现象，依据所发生的置换反应分析得出铁、铜、银的金属活动性差异。我们还可以在相同温度
79、的条件下，对比不同浓度的过氧化氢溶液（如 3%、6%的 H2O2 溶液），在少量二氧化锰粉末催化下放出气体的快慢，了解浓度对过氧化氢溶液分解快慢的影响。为深入探究某个化学问题，化学研究人员往往会依据一定的化学原理作出假设，并设计一定的化学实验方案，控制某些因素，选择适宜的条件、试剂和仪器，用待研究物质的1.观察比较铝片在打磨前后的光泽。2.用坩埚钳夹持一片未打磨的薄铝片，在酒精灯火焰上加热，当铝片表面呈灰白色时，轻轻晃动铝片，可以感觉到铝片内有熔化的物质被包裹着，但铝片没有熔融下滴。3.取两支试管，分别放入一小片打磨过的铝片，再分别加入3 mL 20%的盐酸和氢氧化钠溶液，观察发生的现象。请将
80、你观察到的实验现象填入下表。观察思考实验序号主要现象123用双氧水制备氧气的实验中，我们知道双氧水分解的速率与反应是否使用催化剂有关，添加少量二氧化锰粉末能加快它的分解。为了解温度能否影响双氧水的分解快慢，我们可以通过实验探究得出结论。实验步骤实验现象结论 1.取浓度约为15%的双氧水23 mL盛放于试管中，观察溶液中气泡产生的快慢 2.把实验1所用的双氧水置于75 热水浴中，观察溶液中气泡产生的快慢 与反应是否使用催化剂有关，添加少量二氧化锰粉末能加快实验探究表 2-1 铝的性质实验表 2-2 双氧水的分解实验高中化学-必修第一册-专题2.indd 362021/6/22 16:01:35研
81、究物质的基本方法专 题2371.分离下列固体混合物时，可按溶解、过滤、蒸发的顺序进行的是（）A.氯化钠和硝酸钾 B.铁粉和锌粉 C.氯化钾和二氧化锰 D.碳酸铵和氯化铵2.现有一瓶物质A和B的混合液体，它们的性质如下表所示。分离物质A和B的最佳方法是（）A.萃取 B.结晶 C.分液 D.蒸馏物质熔点/沸点/密度/（gcm-3）溶解性A-11.51981.11易溶于水和乙醇B17.92901.26能与水、乙醇以任意比例互溶理解应用样品和反应试剂进行实验，观察、记录化学反应的现象、数据，整理分析有关资料，基于实验证据作出推理判断，获得结论，以检验所作的假设或解释是否合理。通过实验探究可以进一步认识
82、物质的性质和变化，揭示物质变化的本质和规律。实例除去氯化钠溶液中的泥沙用乙醚提取青蒿中的青蒿素分离乙酸（沸点为118）与乙醚（沸点为34）分离汽油和水的混合物从含有少量氯化钠的硝酸钾溶液中提取硝酸钾3.用括号里的试剂鉴别下面各组气体或溶液，其中不合理的是（）A.二氧化碳、氮气、一氧化碳（澄清石灰水）B.氯化钠、硝酸银、碳酸钠（稀盐酸）C.酒精、醋酸、氨水（石蕊试液）D.硫酸、硝酸钡、氯化钾（碳酸钠溶液）4.现需要分离下列物质，请用直线将分离实例、分离所依据的物质性质差异和分离方法连起来。5.请设计实验方案将下面各组中的两种物质区分开来。丝绸与棉布 氯化钠与氯化钾 硫酸铵与氯化铵 碳酸钠与硝酸钠
83、6.草木灰是草本和木本植物燃烧后的残余物，含有碳酸钾，可用作肥料。现有一份草木灰样品，请设计实验方案检验其中含有碳酸钾。物质性质差异溶解度随温度变化的差异在不同溶剂中溶解度的差异沸点的差异互不相溶在水中溶解性的差异分离方法蒸馏过滤分液萃取结晶高中化学-必修第一册-专题2.indd 372021/6/22 16:01:3638化学家和化学工程师在制备物质的过程中，需要计算投入原料的配比和产物的产率，这就要对物质组成进行定量研究。定量研究是化学研究的常用方法，也是化学学习的重要内容。掌握物质及其反应的计量方法，是学习化学定量计算的关键。我们已经知道，化学反应中反应物之间物质的量的比是一定的。当反应
84、在溶液中进行时，要确定反应物的物质的量，就必须知道溶液的组成。例如，酸和碱恰好完全中和时，酸溶液提供的H+和碱溶液提供的OH-的物质的量之比是11。在实验室中，我们需要知道一定体积的酸、碱溶液中所含的酸和碱的物质的量，才能了解反应能否恰好完全进行。目标预览 通过本单元内容的学习，要求同学们努力达到：认识物质的量在化学定量研究中的重要作用，能从定量角度描述和分析物质及其变化，能运用化学计量关系和物质的量概念研究溶液的组成。科学研究和化工生产中，人们经常在溶液中进行制备、检验和分析等，这时往往需要知道一定质量溶液中所含溶质的质量，即初中已学的溶质的质量分数。此外，还常用一定体积溶液中所含溶质的物质
85、的量来表示溶液的组成，即溶质的物质的量浓度。溶质（用字母B表示）的物质的量浓度（molarity）是指单位体积溶液中所含溶质B的物质的量，用符号cB表示，常用单位为molL-1。溶质的物质的量浓度（cB）、溶质的物质的量（nB）、溶液的体积（V）之间存在如下关系：cB=nBV物质的量浓度请描述你所知道的溶液浓度的含义。它是如何具体表示的？温故知新第二单元 溶液组成的定量研究高中化学-必修第一册-专题2.indd 382021/6/22 16:01:36研究物质的基本方法专 题239配制一定物质的量浓度的溶液时，需要准确控制溶液的最终体积。实验室使用容量瓶来配制一定体积、一定物质的量浓度的溶液。
86、容量瓶由瓶体和瓶塞两部分组成（图2-9）。容量瓶上标有容量瓶的规格（常见规格有50 mL、100 mL、250 mL、500 mL等）、温度（一般标记的温度为20），容量瓶瓶颈上有一刻度线以标示体积。在容量瓶所标记的温度下，当溶液的凹液面正好与刻度线相切时，容量瓶中溶液的体积正好等于容量瓶的规格。为避免容量瓶受热变形而引起容积的变化，热的溶液需冷却到室温后才能转移到容量瓶中，也不能将容量瓶用作物质反应或溶解的容器。【例1】将53.0 g Na2CO3溶解在水中，配成500 mL溶液，所得溶液中溶质的物质的量浓度是多少？解：答：所得溶液中溶质的物质的量浓度是1.00 molL-1。图 2-9 5
87、00 mL容量瓶53.0 g0.500 mol106 g molmnM=0.500 mol1.00 0.500 LncV=-1-1(Na2CO3)(Na2CO3)(Na2CO3)(Na2CO3)(Na2CO3)=molL现要配制250 mL 0.200 molL-1 NaCl溶液，需要NaCl多少克？NaCl学以致用配制一定物质的量浓度的溶液根据下列实验步骤配制100 mL 0.100 molL-1 Na2CO3溶液。（1）计算：配制100 mL 0.100 molL-1 Na2CO3溶液所需碳酸钠固体的质量为_ g。（2）称量：用天平准确称取碳酸钠固体。（注：为保证实验精度，在称量固体时，应
88、使用分析天平或电子天平称量Na2CO3 固体。若条件限制，可用托盘天平代替进行练习）（3）溶解：将碳酸钠固体转移至 100 mL 烧杯中，用适量的蒸馏水溶解，冷却到室温。基础实验学生必做实 验高中化学-必修第一册-专题2.indd 392021/6/22 16:01:3740（4）转移：将烧杯中的溶液用玻璃棒小心地引流到100 mL容量瓶中（注意：不要让溶液洒到容量瓶外），用蒸馏水洗涤烧杯内壁及玻璃棒23次，并将每次洗涤的溶液都注入容量瓶中。轻轻振荡容量瓶，使溶液混合均匀。（5）定容：缓缓地将蒸馏水注入容量瓶中，直到容量瓶中的液面距离容量瓶的刻度线12 cm时，改用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液的凹
89、液面正好与刻度线相切，再将容量瓶塞盖好，反复上下颠倒，摇匀。在化学实验中，我们常常会面对未知浓度的溶液。为简便地确定其物质的量浓度，可以借助某个特定化学反应中消耗的溶质的物质的量来进行计算。具体思路是：将已知物质的量浓度的溶液与一定体积未知物质的量浓度的溶液反应，根据反应时消耗已知物质的量浓度溶液的体积，通过计算就能确定未知浓度溶液的物质的量浓度。上述原理是定量分析溶液组成的重要基础。溶解洗净转移转移定容摇匀图 2-10 配制一定物质的量浓度的溶液化学反应的计算高中化学-必修第一册-专题2.indd 402021/6/22 16:01:40研究物质的基本方法专 题241化学反应中的计量关系化学
90、反应中参加反应的各物质的物质的量之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比，因此可以根据该比例来代入已知物质的物理量，从而求出未知物质的物理量。这里的物理量是指微粒数N、质量m、标准状况下气体体积V和物质的量浓度cB，这些物理量都可以根据相应的公式转化为该物质的物质的量。学科提炼物质的量之比已知物质微粒数质 量标准状况下气体体积物质的量浓度与体积微粒数质 量标准状况下气体体积物质的量浓度与体积未知物质图 2-11 化学反应中的计量关系【例2】实验室为确定一瓶稀盐酸的浓度，用0.100 molL-1 NaOH溶液中和25.00 mL该盐酸，当酸与碱恰好完全反应时，消耗NaOH溶液24.50 m
91、L。试求该盐酸的物质的量浓度。解 24.50 mL NaOH溶液中所含NaOH的物质的量为：该盐酸的物质的量浓度为：答：该盐酸的物质的量浓度为0.098 0 molL-1。n(NaOH)=2.45010-2 L0.100 molL-1=2.4510-3 molNaOH+HClNaCl+H2O112.4510-3moln(HCl)化学计量数物质的量=25.0010-3 L2.4510-3 molc(HCl)0.098 0 molL-10 mol 1 1 1(HCl)n2.452.45 1 0 mol-3-3=高中化学-必修第一册-专题2.indd 412021/6/22 16:01:4042A.
92、称量B.溶解C.转移D.定容1.下列关于0.10 molL-1 Ba(OH)2溶液的描述中，正确的是（）A.1 L该溶液中含有0.10 mol Ba2+B.该溶液中c(OH-)=0.10 molL-1 C.1 L该溶液中含有Ba2+的质量为1.71 g D.该溶液就是将17.1 g Ba(OH)2溶于1 L水中所得到的溶液2.用胆矾（CuSO45H2O）配制480 mL 0.100 molL-1 CuSO4溶液，下列做法中正确的是（）A.可选用500 mL容量瓶 B.配制该溶液需称取8.0 g胆矾 C.转移溶液前须将容量瓶烘干 D.定容后摇匀，发现液面低于刻度线，又补加少量水，重新达到刻度线3
93、.用固体样品配制一定物质的量浓度的溶液，需经过称量、溶解、转移溶液、定容等操作。下列图示对应的操作中，正确的是（）理解应用4.配制一定体积、一定物质的量浓度的溶液时，若出现下列情况，会导致溶液中溶质的物质的量浓度偏小的是（）A.容量瓶中原有少量的水 B.溶液从烧杯转移到容量瓶中后没有洗涤烧杯 C.定容时俯视刻度线 D.用滴管加水定容时，不小心把少量水滴到容量瓶外5.下列操作中，对实验结果没有影响的是（）A.在烧杯中稀释浓硫酸后，立即转移到容量瓶中 B.在转移溶液的过程中，不慎有少量液体洒在容量瓶外，忽略不计继续进行操作 C.向容量瓶中加入蒸馏水至刻度线以下12 cm时，改用胶头滴管加水至凹液面
94、最低处恰 好与刻度线相切 D.用胶头滴管加水后，发现凹液面超过了刻度线，随即用滴管将多余的溶液吸出250 mL20 250 mL20 高中化学-必修第一册-专题2.indd 422021/6/22 16:01:41研究物质的基本方法专 题2436.某同学按下列步骤配制500 mL 0.200 molL-1 KCl溶液，请回答有关问题。实验步骤有关问题 计算所需KCl的质量 需要KCl的质量是_ g 称量KCl固体 称量过程中主要用到的仪器是 将KCl转移至100 mL烧杯中，并加入适量水溶解 为了加快溶解，可以采取的措施有 将烧杯中的溶液转移至500 mL容量瓶中 为了防止溶液洒出，应采取的措
95、施是 向容量瓶中加蒸馏水至刻度线 在进行此操作时应注意 按上述步骤配制的溶液中KCl的物质的量浓度是否为0.200 molL-1？请说明理由。7.实验室用高速离心机分离细胞各组分时需要使用蔗糖（C12H22O11）溶液。所需的蔗糖溶液物质的量浓度为3.200 molL-1。含有137.0 g蔗糖的该溶液的体积为多少升？8.为测定某K2SO4溶液的浓度，取25.00 mL待测液，向其中加入过量BaCl2溶液，充分反应后过滤、洗涤并干燥，得到的BaSO4沉淀的质量是1.165 g。该溶液中K2SO4的物质的量浓度是多少？9.实验室有一瓶放置已久的盐酸，标签中没有说明其物质的量浓度。（1）A 同学发
96、现标签中标有该盐酸的密度 1.17 gcm-3、溶质质量分数 34.2%。能否根据这些信息计算出该盐酸的物质的量浓度？（2）B 同学认为该盐酸已经放置很久了，其中氯化氢或许已经挥发了一部分。他打算通过定量实验来测出该盐酸的物质的量浓度，请你帮助他设计一个简单的实验方案。高中化学-必修第一册-专题2.indd 432021/6/22 16:01:4144人类探索自然界奥秘的一个重要方面是研究物质的微观结构。古希腊哲学家德谟克利特（Democritus，约公元前460公元前370）曾经指出，物质是由不可分割的微粒（也称为“原子”）构成的。后来，科学家对物质结构的进一步研究证实，原子由质子、中子、电
97、子等微粒构成。基于对原子及其结构的认识，人们可以更好地探索物质的组成、结构、性质及应用，可以根据需要制备各种具有不同性能的物质。目标预览 通过本单元内容的学习，要求同学们努力达到：以原子结构模型为例，能从宏观和微观结合的视角理解原子结构模型提出的证据，初步形成模型建构的认知方式。早在战国时期，我国古代先贤就有了关于物质的微观思考。惠施说过：“一尺之棰，日取其半，万世不竭。”他认为物质是无限可分的。物质是否能够无限地分割下去？物质又是由什么组成的呢？19世纪初，英国科学家道尔顿（J.Dalton，17661844）总结了一些元素形成化合物时的质量比例关系，提出了原子学说。他认为物质由原子组成，原
98、子不能被创造，也不能被毁灭，它们在化学变化中不可再分割。随着自然科学的发展，人类对原子结构的认识经历了一段曲折的历程，科学家们依据实验获得的数据，提出了各种假说和模型，逐步揭示了原子结构的奥秘。1897年，英国物理学家汤姆生（J.J.Thomson，18561940）发现原子中存在电子，并用实验方法测出电子的质量不及氢原子质量的千分之一（后进一步确定为氢原子质量的图 2-12 道尔顿和他的原子结构模型图 2-13 汤姆生发现电子，提出原子结构模型人类认识原子结构的历程第三单元 人类对原子结构的认识高中化学-必修第一册-专题2.indd 442021/6/22 16:01:41研究物质的基本方法
99、专 题2451/1836）。他推测这种粒子是均匀地嵌在云状的正电荷球体中，于是提出了“葡萄干面包式”的原子结构模型，并将这种粒子命名为电子。电子的发现使人们认识到原子是由更小的微粒构成的，对原子结构的认识进入新的阶段。1911年，英国物理学家卢瑟福（E.Rutherford，18711937）用粒子轰击金箔，发现大部分粒子直线穿过金箔，有少数发生一定的偏移，极少数反弹回来。他推测原子的内部结构并不是均匀的，而是存在一个中心的“核”，称为原子核。原子核带正电，电子在其周围高速运动，就像行星围绕太阳运转一样。这就是卢瑟福的“有核模型”或“行星模型”。1913年，丹麦物理学家玻尔（N.Bohr,18
100、851962）在研究氢原子光谱时，发现氢原子光谱是不连续的，而且谱线能量的差异存在一定的规律。他引入了量子论观点，大胆地提出了新的原子结构模型：原子核外，电子在一系列稳定的轨道上运动，每个轨道都具有一个确定的能量值；核外电子在这些稳定的轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。图 2-14 卢瑟福根据粒子散射现象，提出带核的原子结构模型图 2-15 玻尔研究氢原子光谱，提出他的原子结构模型从上述科学发展的历程可知，直到20世纪初科学家才揭开了原子结构的神秘面纱，对微观世界的认识也逐步清晰和深化。原子结构理论在20世纪末和21世纪初又有了新的飞速发展。模型建构模型本质上是科学家描述事物的原型，解
101、释和预测未知现象的一种思维方式，广泛应用于科学发现和发明的过程中。从原子结构模型的发展历程可以看出，科学家通过不同的实验收集各种证据，从而提出原子结构模型，并不断修正模型。科学家在一定时期建构的模型不是绝对的、一成不变的，而是依据知识的积累、方法和技术的更新、实验证据的不断完善而动态发展的。模型本质上是科学家描述事物的原型，解释和预测未知学科提炼高中化学-必修第一册-专题2.indd 452021/6/22 16:01:4246原子是由原子核（nucleus）和核外电子（electron）构成的，原子的质量几乎都集中在原子核上。绝大多数原子核由带正电荷的质子（proton）和不带电荷的中子（n
102、eutron）构成。一个原子的核内质子数和核外电子数相等，所以原子是电中性的。同一种元素的原子具有相同的质子数，但中子数不一定相同。如氢元素在自然界中存在氕（protium，11H）、氘（deuterium，12H）、氚（tritium，13H）三种原子（图2-16），它们的原子核内部都含有1个质子，中子数分别为0、1、2。其中氘称为重氢（D），氚称为超重氢（T），它们是制造氢弹的原料。又如，碳元素在自然界中存在三种原子，它们的质子数都是6，中子数分别为6、7、8，可分别表示为126C、136C、146C，12C原子就是指质子数和中子数都是6的碳原子。人们把具有一定质子数和一定中子数的一种原子
103、称为一种核素（nuclide）。将原子核内所有的质子和中子的相对质量取整数，加起来所得到的数值称为质量数（用符号A表示），常用质子数（Z）与中子数（N）之和表示。表 2-3 质子、中子和电子的质量和带电荷量图 2-16 氢元素三种核素的原子结构模型微粒质量/kg带电荷量/C质子1.67310-271.60210-19中子1.67510-270电子9.10910-31-1.60210-19氕氘氚质子中子电子原子核的构成相对原子质量被定义为“某原子的质量与12C原子质量的1/12之比”，你知道12C原子是指哪种碳原子吗？温故知新1.将下列有关原子的质子数和中子数之和填入下表，与原子的相对原子质量作
104、比较，你能得出什么结论？并用AZX表示各原子。子的相对原子质量作比较，你能得出什么结论？并用学以致用高中化学-必修第一册-专题2.indd 462021/6/22 16:01:42研究物质的基本方法专 题247通常以“AZX”的形式来表示某种核素（A代表质量数，Z代表质子数，X为元素符号）。例如，经常提到的含6个质子和6个中子的碳原子即可写成126 C。绝大多数元素存在多种核素，我们把质子数相同、质量数（或中子数）不同的核素互称为同位素（isotope）。图 2-17 构成物质的微粒示意图物质 H3PO4 B.非金属性：Cl Br C.碱性：NaOH Mg(OH)2 D.热稳定性：Na2CO3
105、 NaHCO36.根据元素周期表回答下列问题：（1）第三周期中，原子半径最小的元素是 _（填元素符号，下同），非金属性最强的元素是 _。（2）A 族中，原子半径最小的元素是 _，非金属性最强的元素是 _。（3）钠、硫、硅、锗四种元素的单质中，适合作半导体材料的是 _。7.金属铷（Rb）与金属钠位于同一主族，试比较铷、钠与水反应产物的碱性强弱，写出有关的化学方程式。8.氩的熔点是-189.4，原子半径是191 pm。氙的熔点是-111.8，原子半径是218 pm。根据这些信息和0族元素在周期表中的排列，预测氪的熔点和原子半径的范围，并说明你是如何进行推断的。9.查阅相关资料，对照元素周期表找出下
106、列元素在周期表中的位置，指出其中的主族元素，并画出它们的原子结构示意图。（1）地壳中含量较大的三种元素。（2）生物体中的四种大量元素。高中化学-必修第一册-专题5.indd 1262021/6/22 16:03:42微观结构与物质的多样性专 题5127构成物质的基本微粒有原子、离子和分子等，这些微粒间通过一定的作用力彼此结合。例如，氯化钠、氧化镁是由阴、阳离子构成的；氯气是由许多氯分子聚集而成的，每个氯分子是由两个氯原子结合而成的；金刚石是由许多碳原子彼此结合形成的。那么，微粒间的这些相互作用具有什么特点？我们看到的物质为什么外在形态和功能有所差异？通常我们把物质中直接相邻的原子或离子之间存在
107、的强烈的相互作用叫作化学键（chemical bond）。离子键和共价键是两种常见的化学键。图 5-10 氯化钠图 5-11 氧化镁图 5-12 氯气图 5-13 金刚石第二单元 微粒之间的相互作用力目标预览 通过本单元内容的学习，要求同学们努力达到：能从宏观与微观结合的视角对微粒间作用力进行分类；能根据物质的微观结构，预测物质可能具有的典型特征；能从物质的微观结构说明同类物质的共性和不同类物质性质的差异及其原因。高中化学-必修第一册-专题5.indd 1272021/6/22 16:03:43128活泼金属与活泼非金属化合时，由于活泼金属的原子容易失去其最外层上的电子形成阳离子，活泼非金属的
108、原子容易获得电子形成阴离子，它们之间可以通过电子转移，分别形成阳离子和阴离子，阴、阳离子间通过静电作用形成NaCl、MgO等化合物。上述化合物中，阴、阳离子之间存在的强烈的相互作用，称为离子键（ionic bond）。我们把由阴、阳离子构成的化合物称为离子化合物（ionic compound）。例如，钠原子与氯原子形成氯化钠的过程中，钠原子最外层的一个电子转移至氯原子的最外层，使得两者最外电子层都形成了具有8个电子的稳定结构（图5-14）。为了方便表示原子、离子的最外层电子的排布，我们可以在元素符号周围用“”或“”来表示原子、离子的最外层电子，这种式子称为电子式。用电子式还可以表示离子化合物的
109、组成，见表5-8。表 5-8 原子、离子、离子化合物的电子式表示实例原子离子离子化合物NaNa+-Na+-MgMg2+-Mg2+-FFFFClClCl离子键在氯化钠和氧化镁的形成过程中，钠、镁原子失去电子，氯、氧原子得到电子，它们通过电子转移分别形成阳离子和阴离子而彼此结合。哪类元素的原子能以这种方式相结合？这种结合方式与它们的原子结构有什么关系？温故知新图 5-14 钠原子和氯原子间通过 电子转移形成离子键Cl-Na+ClNa+112 8+172 8 7+112 8 1+172 8 8高中化学-必修第一册-专题5.indd 1282021/6/22 16:03:43微观结构与物质的多样性专
110、题5129在HCl、H2O分子中，各原子最外电子层都达到了最多能容纳的电子数，形成了稳定的电子层结构。以共价键结合的两个原子间形成的共用电子对，可能超过一对。如氮分子中两个氮原子间有三对共用电子对，可用电子式表示为 N N。两个氮原子结合成氮分子时，氮原子最外电子层形成了具有8个电子的稳定结构。我们知道，氯气、氯化氢都是由分子构成的物质。两个氯原子可以结合成一个氯分子，一个氯原子和一个氢原子可以结合成一个氯化氢分子。非金属元素的原子吸引电子的能力相近，原子间无法通过得失电子形成离子键。那么它们是如何结合在一起的呢？这种情况下，原子间共用最外层上的电子，形成共用电子对，以达到稳定的电子层结构，共
111、用电子对同时受到两个原子核的吸引。像这样，原子间通过共用电子对形成的强烈的相互作用称为共价键（covalent bond）。原子之间全部以共价键结合的分子叫作共价分子（covalent molecule）。用电子式也可以表示共价分子，如氯化氢分子、水分子可分别用电子式表示为H 、H H。图 5-15 水分子中共价键的形成ClOH +HHHOO共价键当氯原子和氢原子结合成氯化氢分子，氧原子和氢原子结合成水分子时，原子间是如何形成共用电子对的？NH3分子中氮原子与氢原子之间是如何通过共用电子对结合的？请写出NH3的电子式。当氯原子和氢原子结合成氯化氢分子，氧原子和氢原子结分子中氮原子与氢原子之间是
112、如何通过共用电子对结交流讨论学以致用高中化学-必修第一册-专题5.indd 1292021/6/22 16:03:43130观察图5-16中几种含碳化合物的结构式，分析各化合物分子中每个碳原子能形成几个共价键，碳原子之间是怎样连接的。观察思考碳元素位于元素周期表第二周期A族，原子的最外层有4个电子。在化学反应中，碳原子既不易失去电子，也不易得到电子，通常与其他原子以共价键相结合。除了电子式外，我们还可以用结构式表示共价分子。在结构式中，原子间的一条短线表示一对共用电子对，如HCl、HOH、NN等。HCl、H2、Cl2、H2O、CH4、CO2等分子中直接相邻的原子间均以共价键相结合。其中，像HC
113、l、H2O、CH4、CO2这样的化合物属于共价化合物（covalent compound）。共价分子中各原子间有一定的连接方式，分子有一定的空间结构。可以用球棍模型、空间填充模型表示共价分子的空间结构。表 5-9 几种物质的电子式、结构式、球棍模型和空间填充模型物质HClCl2H2ONH3CH4电子式H ClCl ClH O HHH N HHHH C H结构式HClClClHOHHNHHHHHCH球棍模型空间填充模型乙烷（C2H6）乙烯（C2H4）C=CHHHH乙炔（C2H2）HC CHHCCHHHHH高中化学-必修第一册-专题5.indd 1302021/6/22 16:03:44微观结构与
114、物质的多样性专 题5131由图5-16可知，一个碳原子可以形成四对共用电子对，两个碳原子之间可以通过一对、两对或三对共用电子对相结合，分别构成碳碳单键、碳碳双键或碳碳三键。碳原子之间可以通过共价键彼此结合形成碳链，也可以连接形成碳环。碳原子间连接方式的多样性，是有机化合物种类繁多的原因之一。许多事实证明，分子间存在着将分子聚集在一起的作用力，这种作用力称为分子间作用力（intermolecular force）。分子间作用力比化学键弱得多。由分子构成的物质，分子间作用力是影响物质熔、沸点和溶解性的重要因素之一。例如，在常温下，氯、溴、碘单质分别呈气态、液态和固态，这与它们的分子间作用力大小有关
115、。图 5-17 干冰图 5-16 几种含碳化合物的结构式HCCCCHHHHHHHHH丁烷（C4H10）环己烷（C6H12）CHHCHHCHHHHHHCHHCC分子间作用力我们知道，干冰升华、硫晶体熔化、液氯汽化都要吸收能量。物质从固态转变为液态或气态，或从液态转变为气态，为什么要吸收能量？在降低温度、增加压强时，氯气、二氧化碳等气体能够从气态凝结成液态或固态。这些现象给我们什么启示？我们知道，干冰升华、硫晶体熔化、液氯汽化都要吸温故知新氢 键研究表明，在有些分子之间还存在一种特殊的分子间作用力，称为氢键（hydrogen bond）。它比一般的分子间作拓展视野高中化学-必修第一册-专题5.in
116、dd 1312021/6/22 16:03:45132物质中微粒间作用力的类型与物质性质有着密切关系。例如，干冰中二氧化碳分子间作用力弱，吸热即升华为二氧化碳气体，二氧化碳分子中碳原子和氧原子之间以共价键结合，作用力强，所以二氧化碳分子在加热条件下不易发生分解。又如，在氯化钠晶体中，Na+与Cl-以离子键结合，作用力强，在高温熔融状态下才能形成自由移动的离子，具有导电性。用力强。如水分子间的氢键，是一个水分子中的氢原子与另一个水分子中的氧原子之间所形成的分子间作用力，氢键的存在导致水的熔、沸点较高。在冰晶体中，水分子间形成的氢键比液态水中多，导致冰的微观结构中出现较大的空隙，因此，相同温度下冰
117、的密度比水小。生命体内许多大分子中存在氢键。氢键对维持生物大分子的空间结构和生理活性具有重要意义。例如，生物的遗传基因本质上就是DNA（脱氧核糖核酸）分子中的碱基顺序，而DNA的双螺旋结构是由两条DNA大分子的碱基（图5-19中的A、T、C、G）通过氢键形成配对的。DNA分子中的氢键在遗传信息的编码和复制等遗传机制中也扮演着相当重要的角色。图 5-18 液态水、冰晶体中的氢键（虚线表示）冰水图 5-19 DNA分子中碱基通过氢键配对高中化学-必修第一册-专题5.indd 1322021/6/22 16:03:45微观结构与物质的多样性专 题51331.下列化学用语中，正确的是（）A.氯分子的电
118、子式：B.氮分子的结构式：NN C.溴化钠的电子式：D.水分子的电子式：2.离子键和共价键通常是在哪些元素原子之间形成的？请判断下列物质的电子式是否正确，并说明理由。3.请依据氧、氟、氢、钾原子的结构特点和化学键形成的基本原理，分析氧化钾、氟化氢中存在的化学键，并尽可能多地写出这些元素形成的离子化合物和共价化合物的化学式。4.比较氢分子、氯分子、氮分子的电子式，三种分子中每个原子最外电子层是否都具有 8 电子的稳定结构？5.请根据图5-16中乙烷、乙烯、乙炔的结构式，分别写出它们的电子式。6.NaF是牙膏中的一种常见成分，可以预防龋齿。请分析NaF属于离子化合物还是共价化合物，并写出它的电子式
119、。7.水在电解条件下生成氢气和氧气；水受热汽化成水蒸气；水在1 000 以上可以分解成氢气和氧气。上述过程中吸收的能量主要用于使化学键断裂的是 ；仅用于克服分子间作用力的是 。（填序号）微粒间作用力模型的应用价值为了探索物质微粒间广泛存在的相互作用力，科学家从熟悉的典型物质入手（如氯化钠、氯化氢、水等），提出了化学键模型（如离子键、共价键等）和分子间作用力模型等，从微观层面描述了这些作用力的特征，从理论上形成了各类化学键和分子间作用力的概念及一定的适用范围。这些微粒间作用力模型相对简单和理想化，有助于解释一些简单的实验事实。从微粒间作用力的理想模型出发，可以帮助我们进一步认识大量物质中存在的复
120、杂的作用力（如介于离子键和共价键之间的特殊化学键；生物大分子含有离子键、共价键和氢键等），提出新的化学键理论，并预测其可能具有的性质。这也说明理想模型在指导科学实践过程中将不断受到实践的检验，并加以修正和完善。为了探索物质微粒间广泛存在的相互作用力，科学家学科提炼理解应用Na Na ONa2O：H+-ClHCl：H O HCl ClBrNa高中化学-必修第一册-专题5.indd 1332021/6/22 16:03:46134当我们面对丰富多彩的物质世界时，不知你是否想过：至今人类发现的元素仅百余种，为什么却能形成数千万种不同的物质？科学家的探索告诉我们，只有深入研究物质的微观结构，才能更好地
121、认识物质的多样性，并利用已有的物质创造出更多性能优异的新物质，以满足现代文明的各种需要，不断提高人类的生活质量。物质的结构决定了物质的存在形态和性质。即便是由同种元素组成的单质，若构成单质的原子之间的连接方式不同，就会形成存在形态和性质不同的物质。第三单元 从微观结构看物质的多样性目标预览 通过本单元内容的学习，要求同学们努力达到：能构建微观结构与物质多样性之间的联系；能依据物质的微观结构特征对物质进行分类；能解释或预测物质具有的一些典型性质。同素异形现象研究发现，在一定条件下，金刚石、石墨在纯氧中完全燃烧均只生成二氧化碳气体，它们在一定条件下能相互转化，说明它们都是碳元素的单质。金刚石晶体无
122、色透明，有光泽，十分坚硬，可做装饰品，可用于切割玻璃、花岗岩，可做地质和石油勘探的钻头等。石墨呈灰黑色，质地较软，能导电，可做润滑剂和电极等。为什么它们的性质有如此大的差异呢？交流讨论高中化学-必修第一册-专题5.indd 1342021/6/22 16:03:46微观结构与物质的多样性专 题5135金刚石和石墨晶体中碳原子的成键方式和排列方式均不同。金刚石晶体中每个碳原子与相邻的4个碳原子以共价键结合，形成空间网状结构。而石墨晶体为层状结构，层内碳原子间以共价键结合，每一层内碳原子排列成平面六边形，一个个六边形排列成平面网状结构，层间存在分子间作用力。C60是由60个碳原子形成的封闭笼状分子
123、，形似足球，人们又称它为“足球烯”（图5-21）。碳的另一种同素异形体石墨烯（graphene），是一种由碳原子构成的二维层状的碳材料（图5-22），是目前最理想的纳米材料之一，是构成其他石墨材料的基本单元。它具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、能源、生物医学和药物传递等方面具有广泛的应用前景。由氧元素形成的单质氧气和臭氧，由磷元素形成的单质白磷和红磷，均是同素异形体。碳元素形成的单质不仅有金刚石、石墨，还有富勒烯（fullerene，包括C60、C70和单层或多层的纳米碳管）等。同一种元素能够形成几种不同的单质，这种现象称为同素异形现象（allotropism）。这些单质之间互称为该元
124、素的同素异形体（allotrope）。金刚石金刚石的结构模型石墨石墨的结构模型图 5-20 碳的同素异形体纳米碳管纳米碳管的结构模型图 5-21 足球烯的结构模型图 5-22 石墨烯的结构模型高中化学-必修第一册-专题5.indd 1352021/6/22 16:03:47136臭氧和臭氧层除碳元素外，氧、硫、磷等元素也存在着同素异形现象。氧气在放电或紫外线照射下能转化为臭氧（O3）。例如，打雷闪电时，有少量臭氧生成。臭氧在通常状况下是淡蓝色气体，有鱼腥味，氧化性极强。自然界90%的臭氧集中在离地面1550 km的大气平流层中，它是由氧气吸收太阳紫外线辐射而生成的。臭氧层能使地球上的生物免受太
125、阳光中紫外线的伤害。20世纪80年代的测量结果表明，臭氧层开始变薄，甚至出现空洞。关于臭氧层被破坏的原因有多种解释，一般认为氟氯烃（氟利昂，广泛用于制冷剂和发泡剂等）的大量使用和喷气式飞机、火箭、导弹将大量废气排放到高空，加速了臭氧分解。保护高空臭氧层是科学研究的重要课题。通过世界各国长期以来的努力，目前臭氧层正在逐渐恢复。拓展视野3O2=2O3 放电同种元素可以形成不同的单质。分子式相同的物质，是否也会表现出结构和性质上的差异呢？同分异构现象用不同颜色的小球代表碳、氢原子，用塑料棒代表原子间形成的共价键，依据碳、氢原子形成共价键的特征，制作分子式为C4H10的有机化合物的分子结构模型。你可以
126、制作出几种不同的分子结构模型？基础实验研究表明，分子式同为C4H10的有机化合物有两种正丁烷和异丁烷，它们的分子结构不同，性质也有差异。学生必做实 验高中化学-必修第一册-专题5.indd 1362021/6/22 16:03:48微观结构与物质的多样性专 题5137表 5-10 正丁烷和异丁烷名称正丁烷异丁烷分子式C4H10C4H10沸点-0.5-11.7 结构式球棍模型HCCCCHHHHHHHHHHCCCHHCHHHHHHH乙醇（沸点为78）和二甲醚（沸点为-23）互为同分异构体，它们的分子式都是C2H6O。观察它们的分子结构模型，分析两者间有什么差异。）互为同观察思考研究发现，某些化合物
127、分子式相同，但性质却有差异，分子结构也不同。化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象，称为同分异构现象（isomerism）。分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体（isomer）。有机化合物中同分异构现象的普遍存在，是有机化合物种类繁多的原因之一。图 5-23 分子组成为C2H6O的两种有机物的球棍模型图 5-24 乙醇和二甲醚的结构式乙醇二甲醚乙醇二甲醚HCCOHHHHHHCOCHHHHH高中化学-必修第一册-专题5.indd 1372021/6/22 16:03:48138常见的固态物质一般可分为晶体（crystal）和非晶体（amorphous material）。氯化钠、金
128、刚石、干冰等物质属于晶体，具有规则的几何外形和固定的熔点。石蜡、玻璃、橡胶等物质属于非晶体，它们没有固定的熔点，一般也不具备规则的几何外形。晶体与非晶体在日常生活中我们会遇到许多晶体，如金刚石、雪花、水晶等。这些晶体在外观上有什么特点？它们的物理性质（如硬度、熔点、沸点、导电性等）有什么特点？水晶等。这些晶体在外观上有什么特点？它们的物理性质交流讨论金刚石水晶图 5-25 几种晶体氯化钠雪花用X射线进行晶体的衍射实验时发现，在晶体内部，构成晶体的微粒在空间呈有规则的重复排列。晶体规则的几何外形是其内部构成微粒有规则排列的结果。常见的几类晶体在食盐晶体中，带正电的钠离子与带负电的氯离子相互作用，
129、形成了如图5-26所示的立方体结构。像这样由阴、阳离子按一定方式有规则地排列形成的晶体叫作离子晶体（ionic crystal）。拓展视野图 5-26 氯化钠晶体及其中离子的排列方式Na+Cl-高中化学-必修第一册-专题5.indd 1382021/6/22 16:03:49微观结构与物质的多样性专 题5139干冰等由分子构成的物质所形成的晶体属于分子晶体（molecular crystal）。分子晶体是分子之间依靠分子间作用力按一定规则排列形成的。在石英晶体中，硅原子和相邻的氧原子以共价键结合。每个硅原子和相邻的四个氧原子结合，每个氧原子和相邻的两个硅原子结合，向空间伸展，形成彼此连接的空间
130、网状结构，因此石英晶体中不存在单个分子。金刚石晶体中每个碳原子与相邻的四个碳原子也以共价键结合，形成空间网状结构。像石英、金刚石这样的晶体称为共价晶体（covalent crystal）。此外，还有一类晶体称为金属晶体（metallic crystal）。金属晶体有共同的物理特性，如有金属光泽，能导电和传热，有延展性等。图 5-27 干冰晶体及其中二氧化碳分子的排列方式图 5-28 石英晶体及其中硅、氧原子的排列方式SiO图 5-29 金刚石晶体及其中碳原子的排列方式高中化学-必修第一册-专题5.indd 1392021/6/22 16:03:501401.下列说法中正确的是（）A.SO2、S
131、O3互为同分异构体 B.碘晶体、碘蒸气是同素异形体 C.168O与188O是同素异形体 D.同素异形体是同种元素形成的不同单质2.下列说法中正确的是（）A.氯化氢溶于水能电离出H+、Cl-，所以氯化氢是离子化合物 B.碘晶体受热转变成碘蒸气，吸收的热量用于破坏碘原子间的共价键 C.氧气和臭氧互为同分异构体 D.有机化合物CH3CH2NO2和H2NCH2COOH互为同分异构体理解应用液 晶液晶（liquid crystal）是一种介于晶体和液体之间的中间态物质。液晶兼有液体和晶体的部分性质，如液体的易流动性、晶态物质分子的有序排列等，因而表现出一些独特的性质。通常，只有那些分子较大、分子形状呈长
132、形或碟形的有机化合物，才易形成液晶态。液晶广泛应用于数码显示、电光学快门、图像显示等方面，在信息技术领域中占有重要的地位。跨学科链接图 5-30 液晶的微观结构图示和液晶显示屏晶体液晶液体高中化学-必修第一册-专题5.indd 1402021/6/22 16:03:51微观结构与物质的多样性专 题51413.下列有关碳及其化合物的说法中，正确的是（）A.干冰与CO2气体互为同素异形体 B.612C、613C、614C是碳元素的3种同素异形体 C.通过改变碳原子排列方式可实现石墨转化为金刚石 D.石墨和石墨烯都是碳元素形成的单质，性质完全相同4.下列关于晶体和非晶体的说法中，正确的是（）A.晶体
133、常温下呈固态，非晶体常温下均为液态 B.晶体硬度大，非晶体都很柔软 C.晶体和非晶体均有固定的熔点 D.构成晶体的微粒在空间呈有规则的重复排列5.下列说法中错误的是（）A.水与过氧化氢互为同分异构体 B.和 互为同分异构体 C.同分异构体的性质有差异，是因为它们的分子结构不同 D.同分异构现象是有机化合物种类繁多的原因之一6.请结合具体实例，从微观结构的角度说明为什么已发现的元素只有100多种，而由它们组成的物质却种类繁多？7.查阅有关资料，说明石墨和金刚石在生产、生活中的应用与它们性质间的关系。HCCCCHHHHHHHHHHCCCHHCHHHHHHH高中化学-必修第一册-专题5.indd 1
134、412021/6/22 16:03:51142短周期元素周期表周期周期序数=电子层数主族序数=最外层电子数族元素在周期表中的位置与原子结构的关系元素原子结构和性质的递变规律元素主要化合价核电荷数元素金属性核外电子排布元素非金属性原子半径主族副族长周期族0族元素周期表的结构同周期、同主族元素原子结构的递变规律同周期、同主族元素性质的递变规律建构整合高中化学-必修第一册-专题5.indd 1422021/6/22 16:03:51微观结构与物质的多样性专 题5143离子键共价键微观结构与物质的多样性微粒间作用力同素异形现象化学键晶体与非晶体分子间作用力从微观结构看物质的多样性同分异构现象高中化学-
135、必修第一册-专题5.indd 1432021/6/22 16:03:51144回顾与总结什么是元素周期律？元素性质呈现周期性变化的本质原因是什么？熟悉元素周期表的结构，举例说明在元素周期表中同周期元素、同主族元素性质的递变规律。碱金属包含哪些元素？它们有什么典型的特点？卤族包含哪些元素？它们有什么典型的特点？元素周期表中金属、非金属的位置有何特点？举例说明位于金属、非金属分界线附近的元素的特点及应用。元素周期表有哪些具体的应用？请结合实例加以说明。化学键有哪些常见的类型？举例说明它们是怎样形成的。举例说明如何用电子式表示离子化合物和共价化合物。什么是分子间作用力？举例说明分子间作用力与化学键有
136、什么区别。举出碳的两种同素异形体，从组成、微观结构、性质、用途等角度说明同素异形体之间的异同点。什么是同分异构现象？试结合实例说明什么是同分异构体。何为晶体？试举例说明晶体与非晶体的区别。请参照下列问题或线索，回顾和总结本专题的学习内容。高中化学-必修第一册-专题5.indd 1442021/6/22 16:03:52微观结构与物质的多样性专 题5145 A.对应简单离子的半径依次减小 B.的金属性比的弱 C.元素位于常见元素周期表第四周期族 D.分别与形成的简单化合物热稳定性依次减弱2.已知溴原子结构示意图为 。（1）溴元素的原子序数为 。（2）溴元素的原子在反应中易 （填“得”或“失”）个
137、电子，表现出 性。（3）溴元素的最高化合价为 ，最低化合价为 。（4）溴元素的非金属性 （填“强”或“弱”）于氯元素的非金属性。（5）写出氯元素、溴元素最高价氧化物的水化物的化学式并比较它们的酸性强弱。3.类推法是科学学习的重要方法之一。下表提供的是A族元素的部分性质。请结合元素周期律完成下列问题：1.元素周期表的形式多种多样，下图是扇形元素周期表的一部分（136号元素）。对比中学常见元素周期表，思考扇形元素周期表的填充规律，下列说法中正确的是（）1 234一二三四五六七八九十 十一十二十三十四十五十六十七十八元素8O16S34Se52Te单质熔点/-218.4113（斜方硫）x450单质沸点
138、/-183444.6（斜方硫）6851 390主要化合价-2-2、+4、+6-2、+4、+6原子半径逐渐增大单质与H2反应的情况点燃时易化合加热化合加热时难化合不能直接化合+x2 8718综合评价高中化学-必修第一册-专题5.indd 1452021/6/22 16:03:52146 （1）硒的熔点（x）范围可能是 。（2）碲的主要化合价可能有 。（3）硫的非金属性比硒 。（4）在 H2S、H2Se、H2Te 三种氢化物中，热稳定性最强的是 。4.有A、B、C三种元素，已知B和A形成的化合物BA中A的化合价为-1，B和C可形成化合物B2C，A、B、C离子的核外电子总数都是18。（1）写出各元素
139、的符号：A 、B 、C 。（2）写出 A 单质与 B 的最高价氧化物的水化物反应的化学方程式：。5.依据原子结构与元素周期表的知识，回答下列问题。（1）比较原子半径大小：硫原子与氧原子、硫原子与磷原子。（2）比较下列物质的酸性强弱：硝酸（HNO3）与磷酸（H3PO4）、硫酸（H2SO4）与高氯酸（HClO4）。（3）比较硫与氢气、氯气与氢气反应的剧烈程度。6.有下列物质：Cl2、HCl、MgO、NaF、NaOH、N2、NH3、CH4。（1）请写出中的化学键类型。（2）分别写出的电子式。（3）上述 8 种物质中，属于离子化合物的是 ，属于共价化合物的是 。7.随着原子序数的递增，8种短周期元素（
140、用字母表示）原子半径的相对大小、最高正化合价或最低负化合价的变化如右图所示。请回答下列问题：（1）f 在元素周期表中的位置是 。（2）比较d、e简单离子的半径大小：。比较g、h的最高价氧化物的水化物的酸性强弱：。（用化学式表示，下同）（3）d、g的单质分别与x的单质化合时，较容易的是 ，形成的化合物热稳定性较差的是 。（4）y元素的原子间连接方式多样，两个原子间可通过共用电子对形成 键、键或 键；多个原子之间可以通过共价键彼此结合形成 ，也可以连接形成 ，这也是有机化合物种类繁多的原因之一。（5）任选上述元素形成一种四原子共价化合物，写出其电子式：。x+1+4+5-2+1+3-2-1yzdef
141、gh原子序数原子半径O高中化学-必修第一册-专题5.indd 1462021/6/22 16:03:53147附 录附录 相对原子质量表（按照元素符号的字母次序排列）注：1.相对原子质量录自2013年国际原子量表，以12C=12为基准。2.相对原子质量加方括号的为放射性元素的半衰期最长的同位素的质量数。3.相对原子质量末尾的不确定度加注在其后的括号内。元素相对原子质量元素相对原子质量元素相对原子质量符号名称符号 名称符号 名称AcAgAlAmArAsAtAuBBaBeBhBiBkBrCCaCdCeCfClCmCnCoCrCsCuDbDsDyErEsEuFFeFlFmFrGaGd锕银铝镅氩砷砹金
142、硼钡铍铋锫溴碳钙镉铈锎氯锔钴铬铯铜镝铒锿铕氟铁镄钫镓钆227 107.868 2(2)26.981 538(2)243 39.948(1)74.921 60(2)210 196.966 55(2)10.811(7)137.327(7)9.021 182(3)264 208.980 38(2)247 79.904(1)12.010 7(8)40.078(4)112.411(8)140.116(1)251 35.453(2)247285 58.933 200(9)51.996 1(6)132.905 45(2)63.546(3)262281 162.500(1)167.259(3)252 151.
143、964(1)18.998 403 2(5)55.845(2)289257223 69.723(1)157.25(3)GeHHeHfHgHoHsIInIrKKrLaLiLuLrLvMcMdMgMnMoMtNNaNbNdNeNhNiNoNpOOgOsPPaPbPdPm锗氢氦铪汞钬碘铟铱钾氪镧锂镥铹镆钔镁锰钼氮钠铌钕氖镍锘镎氧锇磷镤铅钯钷 72.64(1)1.007 94(7)4.002 602(2)178.49(2)200.59(2)164.930 32(2)277 126.904 47(3)114.818(3)192.217(3)39.098 3(1)83.798(2)138.905 5(2)6
144、.941(2)174.967(1)262293289258 24.305 0(6)54.938 049(9)95.94(2)268 14.006 7(2)22.989 770(2)92.906 38(2)144.24(3)20.179 7(6)286 58.693 4(2)259237 15.999 4(3)294190.23(3)30.973 761(2)231.035 88(2)207.2(1)106.42(1)145PoPrPtPuRaRbReRfRgRhRnRuSSbScSeSgSiSmSnSrTaTbTcTeThTiTlTmTsUVWXeYYbZnZr钋镨铂钚镭铷铼铑氡钌硫锑钪硒硅钐
145、锡锶钽铽锝碲钍钛铊铥铀钒钨氙钇镱锌锆209 140.907 65(2)195.078(2)244226 85.467 8(3)186.207(1)261281 102.905 50(2)222 101.07(2)32.065(5)121.760(1)44.955 910(8)78.96(3)266 28.085 5(3)150.36(3)118.710(7)87.62(1)180.947 9(1)158.925 34(2)98 127.60(3)232.038 1(1)47.867(1)204.383 3(2)168.934 21(2)293238.028 91(3)50.941 5(1)18
146、3.84(1)131.293(6)88.905 85(2)173.04(3)65.409(4)91.224(2)高中化学-必修第一册-专题5.indd 1472021/6/22 16:03:53148说明：“溶”表示那种物质可溶于水，“难”表示难溶于水，“微”表示微溶于水，“挥”表示挥发性，“-”表示那种物质不存在或遇到水就分解了。附录 常见酸、碱和盐的溶解性表（20）阳离子阴离子OH-NO3-Cl-SO42-CO32-H+溶、挥溶、挥溶溶、挥NH4+溶、挥溶溶溶溶K+溶溶溶溶溶Na+溶溶溶溶溶Ba2+溶溶溶难难Ca2+微溶溶微难Mg2+难溶溶溶微Al3+难溶溶溶-Mn2+难溶溶溶难Zn2+难
147、溶溶溶难Fe2+难溶溶溶难Fe3+难溶溶溶-Cu2+难溶溶溶-Ag+-溶难微难高中化学-必修第一册-专题5.indd 1482021/6/22 16:03:54149附 录附录 中英文名词对照表碱性氧化物酸性氧化物氧化还原反应物质的量摩尔质量相对原子质量相对分子质量气体摩尔体积分散系分散质分散剂胶体丁达尔效应 电解质电离电离方程式非电解质蒸馏分液萃取焰色反应物质的量浓度原子核电子质子中子basic oxideacid oxideoxidation-reduction reactionamount of substancemolar massrelative atomic massrelativ
148、e molecular massmolar volume of gasdispersion systemdispersatedispersantcolloidTyndall effectelectrolyteionizationionization equationnon-electrolytedistillationseparateextractionfl ame testmolaritynucleuselectronprotonneutron447911111114171717171920202020313131343846464646高中化学-必修第一册-专题5.indd 1492021
149、/6/22 16:03:54150氕氘氚核素同位素氯气次氯酸钠强电解质弱电解质离子反应离子方程式镁碘二氧化硫硫酸三氧化硫钝化硫酸钙硫酸钡重晶石硫酸亚铁酸雨空气质量指数雾霾原子序数元素周期律元素周期表周期protiumdeuteriumtritiumnuclideisotopechlorine gashypochlorous acidsodiumstrong electrolyteweak electrolyteionic reactionionic equationmagnesiumiodinesulfur dioxidesulfuric acidsulfur trioxidepassivat
150、ioncalcium sulfatebarium sulfatebariteferrous sulfateacid rainAir Quality Indexfog and hazeatomic numberperiodic law of the elementsperiodic tableperiod4646464647606168747475758182 9193939696979797103105106 114119119121高中化学-必修第一册-专题5.indd 1502021/6/22 16:03:54151附 录族碱金属卤素化学键离子键离子化合物共价键共价分子共价化合物分子间作用
151、力 氢键富勒烯同素异形现象 同素异形体石墨烯同分异构现象 同分异构体晶体非晶体离子晶体分子晶体共价晶体金属晶体液晶groupalkali metal halogenchemical bondionic bondionic compoundcovalent bondcovalent moleculecovalent compoundintermolecular forcehydrogen bondfullereneallotropismallotropegrapheneisomerismisomercrystalamorphous materialionic crystalmolecular c
152、rystalcovalent crystalmetallic crystalliquid crystal121121121127128128129129130131131135135135135137137138138138139139139140高中化学-必修第一册-专题5.indd 1512021/6/22 16:03:542003年，教育部颁布了普通高中化学课程标准（实验），确定了高中化学课程由必修、选修两大部分组成。其中，必修教材2册（化学1、化学2），选修教材6册（化学与生活、化学与技术、物质结构与性质、化学反应原理、有机化学基础、实验化学）。“苏教版”教材由高中化学课程标准研制组组
153、长、华东师范大学博士生导师王祖浩教授任主编，以高中化学课程标准研制组多位核心成员为主体进行了设计和编写。教材在15年左右的使用、修改基础上不断完善，形成了自己的特色。2017年教育部完成了对普通高中课程标准的修订，颁布普通高中化学课程标准（2017年版。该标准弘扬立德树人，坚持继承发展，提出了化学学科核心素养，并将其贯通于高中化学课程之中。本套教材修订坚持思想性、时代性、科学性、实践性和继承性等原则，着力体现化学学科独特的育人价值。本编写组在依据课程标准修订教材的过程中，重点关注化学学科核心素养在教材中的具体落实，重建化学教材的内容结构，力求反映化学课程学习对学生未来发展的重要价值。本套修订教
154、材于2019年经国家教材委员会审查通过。普通高中教科书化学（必修）立足初中基础，着眼于发展学生的化学学科核心素养，突出化学核心概念、思想观念的统领作用。教材尝试通过各种方法激发学生的学习兴趣，帮助学生打下扎实的化学知识基础，认识化学的本质，初步学会收集证据进行分析推理，提高科学探究的能力。教材创设了一系列情境，帮助学生较为全面地认识化学、技术、社会与环境之间的相互关系，为学生形成严谨求实的科学态度和科学价值观提供基础。普通高中教科书化学（必修）分第一册、第二册。第一册由王祖浩教授任主编，吴星教授任副主编，参与编写、修改的有王祖浩、吴星、吕琳、陈进前、史定海、刘宝剑、曹坤、王峰、周佳伟等同志，全
155、书由王祖浩教授、吴星教授定稿。本教材编写和修订一直得到教育部教材局、基础教育课程教材发展中心的关心和支持，得到国内化学界和化学教育界刘知新教授、严宣申教授等著名的老一辈专家的指导。原版作者早年付出了辛勤劳动，长期使用本教材的化学教师、教研员提出了不少建设性的意见，教材试教和协助拍摄单位给予了大力支持，华东师范大学为教材编写和修订提供了良好的条件，江苏凤凰教育出版社责任编辑李婷婷、丁金芳和美术编辑张金风、王怡等同志为教材的高质量出版付出了辛劳，黄丹青、唐增富、刘金翠、高峰、孙安龙、王飞、强玉荣、陈文婷等老师在本册教材编写、修订过程中给予了具体的帮助，我们在此一并表示由衷的感谢。苏教版高中化学教材编写组 2020年6月高中化学-必修第一册-专题5.indd 1522021/6/22 16:03:56 1.相对原子质量引自国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）相对原子质量表（2013），并全部取4位有效数字。2.相对原子质量加括号的为放射性元素的半衰期最长的同位素的质量数。高中化学-必修第一册-专题5.indd 1532021/6/22 16:03:56ISBN 978-7-5499-8131-19 787549 981311审批号：苏费核（2021年）0508号举报电话：12315定价：11.95元
