高三化学书知识点总结归纳人教版

高三化学书知识点总结归纳人教版化学反应与能量变化中，焓变（ΔH）是恒压条件下反应的热效应，单位为kJ/mol。放热反应ΔH为负，吸热反应ΔH为正。热化学方程式需注明物质状态（s、l、g、aq）、ΔH数值与符号，化学计量数表示物质的量可分数。盖斯定律指出，化学反应的焓变只与始末状态有关，与路径无关，可通过已知反应的焓变计算未知反应，如ΔH3=ΔH1+ΔH2。化学反应速率常用单位时间内反应物浓度减少或生成物浓度增加表示（mol·L⁻¹·s⁻¹）。浓度增大、温度升高、压强增大（对气体）、使用催化剂均能加快反应速率。其中，催化剂通过降低活化能增大活化分子百分数，影响最显著。化学平衡状态的特征为“等”（正逆速率相等）、“定”（各组分浓度保持不变）、“动”（动态平衡）、“变”（条件改变平衡移动）。平衡常数K=生成物浓度幂之积/反应物浓度幂之积（固体、纯液体不写入），K越大反应进行越完全。温度升高，吸热反应的K增大，放热反应的K减小。勒夏特列原理指出，改变影响平衡的一个条件（浓度、温度、压强），平衡向减弱这种改变的方向移动，如增大反应物浓度，平衡正向移动但反应物转化率不一定增大（若为多种反应物，增大一种的浓度，其转化率降低，其他反应物转化率升高）。电解质溶液中，强电解质（如强酸、强碱、大多数盐）完全电离，弱电解质（如弱酸、弱碱、水）部分电离，存在电离平衡。水的离子积Kw=c(H⁺)·c(OH⁻)，25℃时Kw=1×10⁻¹⁴，只与温度有关（温度升高Kw增大）。溶液酸碱性由c(H⁺)与c(OH⁻)相对大小决定，pH=lgc(H⁺)，适用于c(H⁺)≤1mol/L的溶液。盐类水解的本质是盐电离出的离子与水电离的H⁺或OH⁻结合生成弱电解质，破坏水的电离平衡。强酸弱碱盐水解显酸性（如NH4Cl：NH4⁺+H2O⇌NH3·H2O+H⁺），强碱弱酸盐水解显碱性（如CH3COONa：CH3COO⁻+H2O⇌CH3COOH+OH⁻），强酸强碱盐不水解显中性。水解程度受温度（升温促进水解）、浓度（稀释促进水解）、外加酸碱（酸抑制强酸弱碱盐水解，碱抑制强碱弱酸盐水解）影响。水解应用包括明矾净水（Al³⁺水解生成Al(OH)3胶体吸附杂质）、配制FeCl3溶液加盐酸抑制水解、泡沫灭火器（Al³⁺与HCO3⁻双水解生成CO2和Al(OH)3）。沉淀溶解平衡中，溶度积Ksp=c(Aⁿ⁺)ᵐ·c(Bᵐ⁻)ⁿ（如AgCl的Ksp=c(Ag⁺)·c(Cl⁻)）。当Qc>Ksp时生成沉淀，Qc=Ksp时达到平衡，Qc<Ksp时沉淀溶解。沉淀转化本质是Ksp小的沉淀可转化为Ksp更小的沉淀（如AgCl→AgI→Ag2S）。电化学部分，原电池将化学能转化为电能，需自发的氧化还原反应、两个活泼性不同的电极（或相同电极但电解质不同）、电解质溶液、闭合回路。负极（较活泼金属或失电子的一极）发生氧化反应（如Zn2e⁻=Zn²⁺），正极（较不活泼金属、石墨或得电子的一极）发生还原反应（如Cu²⁺+2e⁻=Cu）。电子从负极经外电路流向正极，离子在电解质溶液中移动（阳离子向正极，阴离子向负极）。常见原电池有铜锌硫酸电池、氢氧燃料电池（酸性介质中正极O2+4H⁺+4e⁻=2H2O，碱性介质中O2+2H2O+4e⁻=4OH⁻）。电解池将电能转化为化学能，需外加电源、两个电极（阳极与电源正极相连，阴极与负极相连）、电解质溶液或熔融电解质。阳极发生氧化反应（活性电极优先失电子，如Cu2e⁻=Cu²⁺；惰性电极时，阴离子放电顺序S²⁻>I⁻>Br⁻>Cl⁻>OH⁻>含氧酸根），阴极发生还原反应（阳离子放电顺序Ag⁺>Fe³⁺>Cu²⁺>H⁺>Fe²⁺>Zn²⁺>Al³⁺）。电解应用包括氯碱工业（电解饱和食盐水：阳极2Cl⁻2e⁻=Cl2↑，阴极2H⁺+2e⁻=H2↑，总反应2NaCl+2H2O电解=2NaOH+H2↑+Cl2↑）、电镀（镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，含镀层金属离子的溶液作电解质）、精炼铜（粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO4溶液作电解质）。金属腐蚀主要为电化学腐蚀，分为析氢腐蚀（酸性环境，正极2H⁺+2e⁻=H2↑）和吸氧腐蚀（中性或碱性环境，正极O2+2H2O+4e⁻=4OH⁻）。防护方法有牺牲阳极的阴极保护法（连接更活泼金属作负极）、外加电流的阴极保护法（连接电源负极）、覆盖保护层（如涂漆、电镀）。有机化学中，烷烃（CnH2n+2）为饱和烃，化学性质稳定，主要发生取代反应（如CH4与Cl2在光照下生成CH3Cl等）、燃烧反应。烯烃（CnH2n）含碳碳双键，易发生加成反应（如与Br2水加成使溴水褪色）、加聚反应（如乙烯加聚生成聚乙烯）、氧化反应（能使酸性KMnO4溶液褪色）。炔烃（CnH2n2）含碳碳三键，性质与烯烃相似，可发生加成、氧化反应（如乙炔使溴水、酸性KMnO4褪色）。芳香烃中苯的结构为平面正六边形，碳碳键介于单双键之间，易取代（如与液溴在FeBr3催化下生成溴苯，与浓硝酸浓硫酸共热生成硝基苯）、能加成（与H2在Ni催化下生成环己烷），难氧化（不能使酸性KMnO4褪色）；甲苯等苯的同系物因侧链受苯环影响易被氧化（如甲苯使酸性KMnO4褪色生成苯甲酸）。卤代烃（RX）可发生水解反应（NaOH水溶液，生成醇：RX+NaOH→ROH+NaX）和消去反应（NaOH醇溶液，生成烯烃：RCH2CH2X+NaOH醇△→RCH=CH2+NaX+H2O），消去需邻位有H原子（如CH3Cl不能消去）。醇（ROH）官能团为羟基，与钠反应生成H2（2ROH+2Na→2RONa+H2↑），可发生消去反应（浓硫酸170℃，如乙醇生成乙烯）、取代反应（与HBr加热生成溴乙烷，分子间脱水140℃生成乙醚）、氧化反应（催化氧化：2RCH2OH+O2Cu△→2RCHO+2H2O；R2CHOH氧化为酮；R3COH不能被催化氧化）。酚（OH直接连苯环）酸性弱于碳酸（苯酚与NaOH反应生成苯酚钠，通入CO2生成苯酚和NaHCO3），与FeCl3溶液显紫色（特征反应），可与浓溴水生成白色三溴苯酚沉淀（取代反应）。醛（RCHO）含醛基，易氧化（银镜反应：CH3CHO+2Ag(NH3)2OH△→CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O；与新制Cu(OH)2反应：CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH△→CH3COONa+Cu2O↓+3H2O）、能还原（与H2加成生成醇：CH3CHO+H2Ni△→CH3CH2OH）。羧酸（RCOOH）含羧基，酸性强于碳酸（乙酸与Na2CO3反应生成CO2），可与醇发生酯化反应（浓硫酸加热，酸脱羟基醇脱氢，如CH3COOH+C2H5OH⇌CH3COOC2H5+H2O）。酯（RCOOR'）可水解（酸性条件可逆生成羧酸和醇，碱性条件不可逆生成羧酸盐和醇，如CH3COOC2H5+NaOH△→CH3COONa+C2H5OH）。有机反应类型中，取代反应包括卤代、水解、酯化、硝化、磺化等（有机物分子中某些原子或原子团被其他原子或原子团代替）；加成反应是不饱和键（双键、三键、苯环）与小分子（H2、X2、HX、H2O）结合生成饱和或较饱和有机物；消去反应是从分子中脱去小分子（H2O、HX）生成不饱和键；氧化反应包括加氧或去氢（如醇氧化为醛、醛氧化为羧酸）；还原反应包括加氢或去氧（如醛还原为醇）；加聚反应是不饱和单体通过加成聚合生成高分子（如乙烯→聚乙烯）；缩聚反应是单体间脱去小分子（H2O、HX）聚合（如氨基酸→蛋白质、乙二醇与乙二酸→聚酯）。有机合成路线设计需考虑官能团引入（如卤代烃水解引入OH，醇消去引入C=C，醛氧化引入COOH）、官能团保护（如含酚羟基时先与NaOH反应保护，避免被氧化）、碳链变化（增长：卤代烃与NaCN取代，炔烃与HCN加成；缩短：烯烃/炔烃氧化断键，羧酸脱羧）。波谱分析中，红外光谱（IR）可确定官能团（如OH、C=O）；核磁共振氢谱（¹HNMR）中峰的个数表示等效氢种类，峰面积比表示等效氢数目比（如CH3CH2OH有3组峰，面积比3:2:1）。物质结构与性质部分，原子结构中，能层（K、L、M、N…）对应主量子数n，能级（s、p、d、f…）能量s<p<d<f，同一能层中能级能量ns<np<nd<nf。电子排布遵循能量最低原理（电子优先排布在能量最低的能级）、泡利不相容原理（同一原子中无运动状态完全相同的电子）、洪特规则（等价轨道电子优先单独占据且自旋相同，全满、半满、全空更稳定，如Cr的电子排布式为[Ar]3d⁵4s¹而非[Ar]3d⁴4s²）。电离能（I）是气态原子失去电子所需能量，同周期从左到右I增大（ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA为特例），同主族从上到下I减小。电负性（χ）衡量原子吸引电子能力，同周期从左到右χ增大，同主族从上到下χ减小（F最大，Cs最小），χ差>1.7一般形成离子键，≤1.7形成共价键。分子结构中，共价键分为σ键（头碰头重叠，可旋转，如ss、sp、ppσ键）和π键（肩并肩重叠，不可旋转，如ppπ键），双键含1σ+1π，三键含1σ+2π。杂化轨道理论中，sp杂化（直线形，如BeCl2、C2H2）、sp²杂化（平面三角形，如BF3、C2H4）、sp³杂化（四面体形，如CH4、NH3、H2O）。价层电子对互斥理论（VSEPR）中，价层电子对数=σ键数+孤电子对数（孤电子对数=(axb)/2，a为中心原子价电子数，x为配位原子数，b为配位原子最多结合电子数），电子对空间构型为直线（2）、平面三角（3）、四面（4），分子空间构型需去掉孤电子对（如NH3价层电子对4，分子三角锥形；H2O价层电子对4，分子V形）。分子间作用力包括范德华力（随相对分子质量增大而增大，影响熔沸点）和氢键（XH…Y，X、Y为N、O、F，如H2O、NH3、HF的熔沸点高于同主族其他氢化物），氢键可存在于分子内（如邻羟基苯甲酸）或分子间（如对羟基苯甲酸），分子间氢键使熔沸点升高，分子内氢键使熔沸点降低。晶体结构中，离子晶体由阴、阳离子通过离子键结合（如NaCl、CsCl），配位数NaCl为6:6（Na⁺周围6个Cl⁻，反之亦然），CsCl为8:8；熔点较高，硬度较大，熔融或溶于水导电。分子晶体由分子通过分子间作用力结合（如干冰、冰），熔点较低，硬度小，溶于水可能导电（如HCl）。原子晶体由原子通过共价键结合（如金刚石、SiO2），熔点高