高中必修化学内容知识点与习题

高中必修化学核心知识点梳理与巩固练习化学作为一门研究物质组成、结构、性质及其变化规律的基础自然科学，在高中阶段的学习中占据着重要地位。必修部分的内容更是为后续深入学习打下坚实基础，它涵盖了从微观粒子到宏观物质，从基本概念到化学反应规律的多方面知识。本文旨在梳理高中必修化学的核心知识点，并辅以针对性的习题与解析，帮助同学们更好地理解和掌握这部分内容。一、化学计量在实验中的应用化学计量是化学研究的基础工具，它将宏观可测量的物理量与微观粒子的数量联系起来。物质的量（n）是国际单位制中七个基本物理量之一，单位为摩尔（mol）。1摩尔任何粒子的集合体所含有的粒子数与0.012kg碳-12中所含的碳原子数相同，这个数称为阿伏加德罗常数（Nₐ）。物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数（N）之间的关系为n=N/Nₐ。摩尔质量（M）指单位物质的量的物质所具有的质量，单位是g/mol。数值上，摩尔质量等于该粒子的相对原子质量或相对分子质量。物质的量（n）、质量（m）和摩尔质量（M）的关系为n=m/M。气体摩尔体积（Vₘ）则是单位物质的量的气体所占的体积，单位为L/mol。在标准状况（0℃，101kPa）下，任何气体的摩尔体积约为22.4L/mol。物质的量（n）、气体体积（V）和气体摩尔体积（Vₘ）的关系为n=V/Vₘ。需要注意的是，气体摩尔体积的应用对象是气体，且状况对其数值影响显著。物质的量浓度（c）用于表示单位体积溶液里所含溶质B的物质的量，单位是mol/L。其计算公式为c=n/V（V为溶液体积）。一定物质的量浓度溶液的配制是重要的实验操作，涉及仪器的选择（容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、托盘天平或量筒）、步骤（计算、称量或量取、溶解或稀释、冷却、转移、洗涤、定容、摇匀）以及误差分析等多个方面。巩固练习1：下列说法中正确的是（）A.1mol任何物质都含有6.02×10²³个分子B.标准状况下，1mol任何气体的体积都约为22.4LC.摩尔质量就是该物质的相对分子质量或相对原子质量D.将40gNaOH溶于1L水中，所得溶液的物质的量浓度为1mol/L解析：A选项错误，物质不一定由分子构成，还可能由原子或离子构成，如金属铜由铜原子构成，氯化钠由钠离子和氯离子构成。B选项正确，标准状况下，气体摩尔体积约为22.4L/mol，1mol任何气体（包括混合气体）的体积都约为22.4L。C选项错误，摩尔质量在数值上等于该物质的相对分子质量或相对原子质量，但单位不同，摩尔质量的单位是g/mol，而相对原子/分子质量无单位。D选项错误，将40gNaOH（物质的量为1mol）溶于1L水中，所得溶液的体积并非恰好为1L，因此物质的量浓度不是1mol/L。正确的做法是将40gNaOH溶于水并稀释至溶液体积为1L。答案：B二、物质的分类及其变化对物质进行科学分类是研究物质性质的重要方法。根据组成和性质，我们可以将物质分为纯净物和混合物。纯净物又可分为单质和化合物。单质包括金属单质和非金属单质；化合物则可分为氧化物、酸、碱、盐等。分散系是指一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的体系。根据分散质粒子直径的大小，分散系可分为溶液（小于1nm）、胶体（1nm-100nm）和浊液（大于100nm）。胶体具有丁达尔效应，这是区别胶体与溶液的常用物理方法。当一束光线通过胶体时，会在垂直于光线的方向观察到一条光亮的“通路”。化学变化的本质是有新物质生成。从微观角度看，是旧化学键的断裂和新化学键的形成。根据反应前后物质的种类和数量变化，化学反应可分为化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应，这是我们熟悉的四种基本反应类型。从另一个角度，根据反应中是否有电子转移（得失或偏移），化学反应可以分为氧化还原反应和非氧化还原反应。氧化还原反应的特征是元素化合价的升降，本质是电子转移。在氧化还原反应中，得到电子（或电子对偏向）的物质是氧化剂，发生还原反应；失去电子（或电子对偏离）的物质是还原剂，发生氧化反应。离子反应是指有离子参加或生成的化学反应。电解质在水溶液中或熔融状态下能够电离出自由移动的离子，从而发生离子反应。离子反应方程式的书写是重点，它能更本质地表示化学反应的进行。书写时，需注意将易溶的强电解质拆写成离子形式，难溶物、弱电解质、气体、单质、氧化物等则保留化学式，并遵循质量守恒和电荷守恒。巩固练习2：下列关于物质分类和反应类型的说法正确的是（）A.纯碱（Na₂CO₃）属于碱B.碘酒、豆浆、雾均为胶体C.置换反应一定是氧化还原反应D.复分解反应可能是氧化还原反应解析：A选项错误，纯碱（Na₂CO₃）是由钠离子和碳酸根离子构成的化合物，属于盐类，而非碱。碱是指在水溶液中电离出的阴离子全部是氢氧根离子的化合物。B选项错误，碘酒是碘的酒精溶液，分散质粒子直径小于1nm，属于溶液；豆浆和雾的分散质粒子直径在1nm-100nm之间，属于胶体。C选项正确，置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，反应过程中一定伴随着元素化合价的变化，因此一定是氧化还原反应。D选项错误，复分解反应是两种化合物相互交换成分生成另外两种化合物的反应，反应过程中元素化合价没有变化，因此一定不是氧化还原反应。答案：C三、金属及其化合物金属元素在自然界中分布广泛，其单质和化合物在生产生活中应用十分普遍。钠、铝、铁、铜是必修阶段重点学习的金属元素。钠是一种活泼的金属，密度比水小，熔点低。常温下与氧气反应生成氧化钠（Na₂O），加热或点燃时则生成过氧化钠（Na₂O₂）。钠与水剧烈反应，生成氢氧化钠和氢气，反应现象可以概括为“浮、熔、游、响、红”。过氧化钠是一种淡黄色固体，可作为供氧剂和漂白剂。碳酸钠（Na₂CO₃）和碳酸氢钠（NaHCO₃）是钠的重要碳酸盐，它们在溶解性、热稳定性、与酸反应的速率等方面存在差异，这些差异在实际应用中具有重要意义。铝是地壳中含量最多的金属元素。铝是一种银白色金属，具有良好的导电性、导热性和延展性。铝在空气中能与氧气反应，形成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止内部的铝进一步被氧化，因此铝具有一定的抗腐蚀性能。铝既能与酸反应，也能与强碱溶液反应生成氢气，表现出两性。氧化铝（Al₂O₃）是典型的两性氧化物，氢氧化铝（Al(OH)₃）是典型的两性氢氧化物，它们都既能与酸反应又能与强碱反应。铁是应用最广泛的金属。铁是银白色金属，具有良好的导电导热性。铁在潮湿的空气中易生锈，主要成分是Fe₂O₃·xH₂O。铁能与氧气、氯气等非金属单质反应，也能与酸、某些盐溶液发生置换反应。铁元素常见的化合价有+2价和+3价。Fe²⁺的溶液呈浅绿色，Fe³⁺的溶液呈黄色。Fe²⁺和Fe³⁺之间可以相互转化，Fe³⁺具有氧化性，Fe²⁺既有氧化性又有还原性。检验Fe³⁺常用KSCN溶液，溶液会变为血红色。巩固练习3：现有A、B、C、D四种物质，它们可能是Na₂CO₃、NaOH、FeCl₃、AlCl₃溶液中的一种。进行如下实验：①A与B反应有红褐色沉淀生成；②A与C反应有白色沉淀生成，继续加入A，沉淀溶解；③A与D反应无明显现象。则A、B、C、D依次为（）A.NaOH、FeCl₃、AlCl₃、Na₂CO₃B.FeCl₃、NaOH、AlCl₃、Na₂CO₃C.NaOH、AlCl₃、FeCl₃、Na₂CO₃D.FeCl₃、Na₂CO₃、AlCl₃、NaOH解析：首先，根据实验①“A与B反应有红褐色沉淀生成”，红褐色沉淀是Fe(OH)₃的特征颜色，因此A和B中必定含有Fe³⁺和OH⁻。在所给物质中，FeCl₃提供Fe³⁺，NaOH提供OH⁻。所以A和B可能是NaOH和FeCl₃中的一种。接着看实验②“A与C反应有白色沉淀生成，继续加入A，沉淀溶解”。能溶解于过量A的白色沉淀，我们考虑到Al(OH)₃的两性，它能与强碱反应生成偏铝酸盐而溶解。因此，若A为NaOH（强碱），则C为AlCl₃，二者反应先生成Al(OH)₃白色沉淀，继续加入NaOH，沉淀溶解生成NaAlO₂；若A为FeCl₃，则与AlCl₃不反应，与Na₂CO₃反应可能生成复杂的双水解沉淀，但不会是白色沉淀且溶解于过量FeCl₃。因此初步判断A为NaOH，C为AlCl₃，那么B就是FeCl₃。再看实验③“A（NaOH）与D反应无明显现象”。NaOH与Na₂CO₃不反应，无明显现象；而NaOH与FeCl₃反应有红褐色沉淀（已确定B是FeCl₃），与AlCl₃反应有白色沉淀（已确定C是AlCl₃）。因此D应为Na₂CO₃。答案：A四、非金属及其化合物非金属元素同样构成了丰富多彩的物质世界。硅、氯、硫、氮是必修阶段重点学习的非金属元素。硅在地壳中的含量仅次于氧。硅是一种亲氧元素，在自然界中主要以二氧化硅（SiO₂）和硅酸盐的形式存在。二氧化硅是一种坚硬难熔的固体，具有酸性氧化物的通性，但不与水反应。它能与氢氟酸反应，这一特性常用于刻蚀玻璃。硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，其组成复杂，常用氧化物的形式来表示其组成。氯气是一种黄绿色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，能溶于水。氯气的化学性质非常活泼，具有强氧化性。氯气与水反应生成盐酸和次氯酸（HClO），次氯酸具有强氧化性、漂白性和不稳定性。氯气可用于自来水的杀菌消毒。工业上常用氯气和氢氧化钠溶液反应制取漂白液（有效成分为NaClO），和石灰乳反应制取漂白粉或漂粉精（有效成分为Ca(ClO)₂）。硫是一种淡黄色固体。硫的氧化物中，二氧化硫（SO₂）是一种无色、有刺激性气味的有毒气体，易溶于水，水溶液呈酸性。SO₂具有漂白性，但这种漂白是可逆的。二氧化硫和三氧化硫（SO₃）都是酸性氧化物。硫酸是一种重要的含氧酸，具有强酸性、吸水性、脱水性和强氧化性。氮气是空气的主要成分，化学性质稳定。在一定条件下，氮气能与氧气、氢气等发生反应。氨（NH₃）是一种无色、有刺激性气味的气体，极易溶于水，水溶液呈碱性。氨的催化氧化是工业制硝酸的基础。铵盐都易溶于水，与碱共热可产生氨气，这是实验室制取氨气和检验铵根离子的常用方法。硝酸是一种具有强氧化性的强酸，能与绝大多数金属（金、铂除外）和许多非金属发生氧化还原反应。巩固练习4：下列有关非金属及其化合物的说法正确的是（）A.二氧化硅常用于制造太阳能电池B.氯气和二氧化硫均可用于漂白，若二者按等物质的量混合，漂白效果会更好C.浓硫酸具有吸水性，因此可用作干燥剂，但不能干燥氨气D.铵盐受热都易分解，且都能生成氨气解析：A选项错误，常用于制造太阳能电池的是晶体硅，而非二氧化硅。二氧化硅常用于制造光导纤维。B选项错误，氯气和二氧化硫按等物质的量混合时，会发生反应：Cl₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl。生成的硫酸和盐酸都没有漂白性，因此漂白效果会丧失。C选项正确，浓硫酸具有吸水性，可以干燥中性或酸性气体，但由于其酸性，不能干燥碱性气体如氨气（NH₃），二者会发生反应。D选项错误，铵盐受热一般易分解，但并非都能生成氨气。例如，硝酸铵（NH₄NO₃）在不同温度下分解产物不同，可能生成N₂O、NO₂等气体，而不一定有氨气生成。答案：C五、化学反应与能量化学反应不仅有物质的变化，还伴随着能量的变化。化学反应中放出或吸收的能量通常主要表现为热量的变化，据此可将化学反应分为放热反应和吸热反应。放热反应是指反应过程中释放热量的反应，反应物的总能量高于生成物的总能量；吸热反应则是吸收热量的反应，反应物的总能量低于生成物的总能量。化学能与热能的相互转化在生活和生产中有着广泛的应用。例如，燃料的燃烧是化学能转化为热能的过程，而光合作用则是将太阳能转化为化学能储存在有机物中。化学能还可以与电能相互转化。原电池是将化学能直接转化为电能的装置。其工作原理是基于氧化还原反应，较活泼的金属作为负极发生氧化反应，失去电子；较不活泼的金属或导电的非金属作为正极，溶液中的阳离子在正极上得到电子发生还原反应。电子通过导线从负极流向正极，从而产生电流。铜锌原电池是最典型的例子。巩固练习5：关于化学反应与能量的说法正确的是（）A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B.化学反应中的能量变化都表现为热量的变化C.在原电池中，负极材料的金属活动性一定比正极材料强D.相同条件下，等量的氢气和氧气分别完全燃烧生成液态水和气态水，前者放出的热量多解析：A选项错误，反应条件与反应是吸热还是放热没有必然联系。例如，铝热反应需要高温引发，但属于放热反应；氯化铵与氢氧化钡的反应不需要加热，但属于吸热反应。B选项错误，化学反应中的能量变化除了表现为热量变化外，还可以表现为光能、电能等其他形式的能量变化。C选项错误，在原电池中，通常是负极材料的金属活动性比正极强，但这不是绝对的。例如，在燃料电池中，电极材料本身不参与反应，其活动性与电池正负极无关，而是由通入的气体（燃料和氧化剂）决定。D选项正确，气态水液化成液态水时会放出热量。因此，相同条件下，等量的氢气和氧气完全燃烧生成液态水时，放出的总热量等于生成气态水放出的热量加上气态水液化放出的热量，故前者放出的热量多。答案：D六、化学与生活、环境化学来源于生活，又服务于生活。化学知识在改善人类生活质量、保护环境等方面发挥着重要作用。例如，合理使用化肥和农药可以提高农作物产量；金属的冶炼和腐蚀防护与材料科学密切相关；食品添加剂的合理使用可以改善食品的品质和保质期，但需严格遵守国家标准。同时，