1. 什麼是重金屬污染物的傳播特徵
重金屬污染物的傳播特徵與重金屬污染源位置
摘要：文章闡明了重金屬污染物來源與分布，同時對國內外土壤重金屬污染治理的研究工作做了系統的綜述，提出了土壤中重金屬污染物防治的環境礦物學新方法，利用環境礦物材料治理土壤重金屬污染物的方法，具有成本低、效果好、無二次污染及有用金屬可回收利用等優點，展現出廣闊的環境礦物學研究與應用前景。並提醒人們要提高土壤質量意識，保護生態環境。
1） 工業三廢引起的重金屬污染
近年來，由於部分礦產開發中選礦、冶煉工藝水平落後，個別礦區沒有環保治理設備，廢水、廢氣排放而帶來的大量廢棄物的產生未經處理直接投放環境，而其中的重金屬隨著自然的沉降、雨水的淋溶等途徑進入土壤，進入正常循環的生態系統，造成重金屬污染嚴重危害人們的生產生活。
2）化肥農葯的過度使用
重金屬元素是肥料中報道最多的污染物質，化肥中品位較差的過磷酸鈣和磷礦粉中含有微量的As、Cd重金屬元素（WILLIAMS C H，1973）。含鉛及有機汞的農葯發揮作用的同時也為土壤重金屬污染埋下了禍根，造成土壤的膠質結構改變，營養流失，對農作物的產量及品質都造成極大的不良影響。目前的飼料添加劑中也常含有高含量的Cu和Zn（夏家淇，1996），這使得有機肥料中的Cu、Zn含量也明顯增加並隨著肥料施入農田。
3）汽車尾氣的排放
以公路、鐵路為中心成條帶狀分布的重金屬污染土壤主要是由於汽車尾氣的排放、汽車輪胎磨損產生的大量含重金屬的有害氣體和粉塵的沉降所引起的，污染元素中主要為Pb、Cu、Zn等元素（李波，2005）。這些物質隨風飄落，進入土壤中引起重金屬污染。實驗證明，道路兩旁土壤中重金屬的污染比較嚴重，並隨著離公路距離的由近到遠，土壤的污染程度漸輕
。
重金屬系指密度4.0以上約60種元素或密度在5.0以上的45種元素。砷、硒是非金屬，但是它的毒性及某些性質與重金屬相似，所以將砷、硒列入重金屬污染物范圍內。環境污染方面所指的重金屬主要是指生物毒性顯著的汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷，還包括具有毒性的重金屬鋅、銅、鈷、鎳、錫、釩等污染物。
隨著全球經濟化的迅速發展，含重金屬的污染物通過各種途徑進入土壤，造成土壤嚴重污染。土壤重金屬污染可影響農作物產量和質量的下降，並可通過食物鏈危害人類的健康，也可以導致大氣和水環境質量的進一步惡化。因此引起世界各國的廣泛重視。目前，世界各國土壤存在不同程度的重金屬污染，全世界平均每年排放Hg約1.5萬 t、Cu為340萬 t、Pb為500萬 t、Mn為1500萬 t、Ni為100萬 t。中國北方大城市的蔬菜基地和部分商品糧基地也存在著不同程度的重金屬污染，如北京、天津、西安、沈陽、濟南、長春、鄭州等地；。
南方相對較輕，如福州、寧波、上海、武漢、成都等地。土壤重金屬污染將會造成生態系統的嚴重破壞。從中國土壤資源狀況看，到2000年底中國人均耕地僅為0.1 hm2，而且隨著今後中國經濟社會的發展如生態退耕、農業結構調整及自然災害損毀等，土壤資源將進一步減少。因而如何有效地控制及治理土壤重金屬的污染，改良土壤質量,將成為生態環境保護工作中十分重要的一項內容。
重金屬污染原理
重金屬，特別是汞、鎘、鉛、鉻等具有顯著和生物毒性。它們在水體中不能被微生物降解，而只能發生各種形態相互轉化和分散、富集過程(即遷移)。重金屬污染的特點是：(1)除被懸浮物帶走的外，會因吸附沉澱 作用而富集於排污口附近的底泥中，成為長期的次生污染源；(2)水中各種無機配位體(氯離子、硫酸離子、氫氧離子等)和有機配位體(腐蝕質等)會與其生成絡合物或螯合物，導致重金屬有更大的水溶解度而使已進入底泥的重金屬又可能重新釋放出來；(3)重金屬的價態不同，其活性與毒性不同。其形態又隨pH和氧化還原條件而轉化。(4)在其危害環境方面的特點是：微量濃度即可產生毒性(一般為1～10毫克/升，汞、鎘為0.01～0.001毫克/升)；在微生物作用會轉化為毒性更強的有機金屬化合物(如洋－甲基汞)；可被 生物富集，通過食物鏈進入人體，造成慢性路線。親硫重金屬元素(汞、鎘、鉛、鋅、硒、銅、砷等)與人體組織某些酶的巰基(-SH)有特別大的親合力，能抑制酶的活性，親鐵元素(鐵、鎳)可在人體的腎、脾、肝內累積，抑制精氨酶的活性。六價鉻可能是蛋白質和核酸的沉澱劑，可抑制細胞內谷胱甘肽還原酶，導致高鐵血紅蛋白，可能致癌，過量的釩和錳(親岩元素)則能損害神經系統的機能。
本文主要從土壤中重金屬污染物來源與分布、土壤中重金屬污染物的現行治理方法入手，提出土壤中重金屬污染物防治的環境礦物學新方法。旨在保護環境，提高土壤的環境質量。
1 土壤中重金屬污染物來源與分布
土壤中重金屬的來源是多途徑的，首先是成土母質本身含有重金屬，不同的母質、成土過程所形成的土壤含有重金屬量差異很大。此外，人類工農業生產活動，也造成重金屬對大氣、水體和土壤的污染。
1.1 大氣中重金屬沉降
大氣中的重金屬主要來源於工業生產、汽車尾氣排放及汽車輪胎磨損產生的大量含重金屬的有害氣體和粉塵等。它們主要分布在工礦的周圍和公路、鐵路的兩側。大氣中的大多數重金屬是經自然沉降[2]和雨淋沉降進入土壤的。如瑞典中部Falun市區的鉛污染[3]，它主要來自於市區銅礦工業廠、硫酸廠、油漆廠、采礦和化學工業產生大量廢物,由於風的輸送，這些細微顆粒的鉛,從工業廢物堆擴散至周圍地區。南京某生產鉻的重工業廠[4]鉻污染疊加已超過當地背景值4.4倍，污染以車間煙囪為中心，范圍達1.5 km2，污染范圍最大延伸下限1.38 km。俄羅斯的一個硫酸生產廠也是由工廠煙囪排放造成S、V、As的污染。公路、鐵路兩側土壤中的重金屬污染，主要是Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu的污染為主。它們來自於含鉛汽油的燃燒，汽車輪胎磨損產生的含鋅粉塵等。它們成條帶狀分布，以公路、鐵路為軸向兩側重金屬污染強度逐漸減弱；隨著時間的推移，公路、鐵路土壤重金屬污染具有很強的疊加性。在寧—杭公路南京段兩側的土壤形成Pb、Cr、Co污染暈帶，且沿公路延長方向分布，自公路向兩側污染強度減弱。在寧—連一級公路淮陰段兩側的土壤鉛含量增高，向兩側含量逐漸降低，且在地表0~30 cm鉛的含量較高。在法國索洛涅地區A71號高速公路[8]沿途嚴重污染重金屬Pb、Zn、Cd，其沉降粒子濃度超過當地土壤背景值2~8倍，而公路旁重金屬濃度比沉降粒子中高7~26倍。在斯洛維尼亞[9]從居波加到扎各瑞波公路兩側，鉛除了分布在公路兩側以外，還受階地地貌和盛行風的影響，高鉛出現在低地，公路順風一側鉛含量較高。 經過自然沉降和雨淋沉降進入土壤的重金屬污染，主要以工礦煙囪、廢物堆和公路為中心，向四周及兩側擴散；由城市—郊區—農區，隨距城市的距離加大而降低，特別是城市的郊區污染較為嚴重。此外，還與城市的人口密度、城市土地利用率、機動車密度成正相關；重工業越發達，污染相對就越嚴重。
此外，大氣汞的干濕沉降也可以引起土壤中汞的含量增高。大氣汞通過干濕沉降進入土壤後，被土壤中的粘土礦物和有機物的吸附或固定，富集於土壤表層，或為植物吸收而轉入土壤，造成土壤汞的濃度的升高。
1.2 農葯、化肥和塑料薄膜使用
施用含有鉛、汞、鎘、砷等的農葯和不合理地施用化肥，都可以導致土壤中重金屬的污染。一般過磷酸鹽中含有較多的重金屬Hg、Cd、As、Zn、Pb，磷肥次之,，氮肥和鉀肥含量較低，但氮肥中鉛含量較高，其中As和Cd污染嚴重。經過對上海地區菜園土地、糧棉地的研究，施肥後，Cd的含量從0.134 mg/kg升到0.316 mg/kg，Hg的含量從0.22 mg/kg升到0.39 mg/kg，Cu、Zn 增長2/3。通過紐西蘭50 a前和現今同一地點58個土樣分析，自施用磷肥後，鎘從0.39 mg/kg升至0.85
mg/kg。在阿根廷由於傳統無機磷肥的施入,進而導致土壤重金屬Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb的污染。
農用塑料薄膜生產應用的熱穩定劑中含有Cd、Pb，在大量使用塑料大棚和地膜過程中都可以造成土壤重金屬的污染。
1.3 污水灌溉
污水灌溉一般指使用經過一定處理的城市污水灌溉農田、森林和草地。城市污水包括生活污水、商業污水和工業廢水。由於城市工業化的迅速發展，大量的工業廢水湧入河道，使城市污水中含有的許多重金屬離子，隨著污水灌溉而進入土壤。在分布上，往往是靠近污染源頭和城市工業區土壤污染嚴重，遠離污染源頭和城市工業區，土壤幾乎不污染[17]。近年來污水灌溉已成為農業灌溉用水的重要組成部分，中國自60年代至今，污灌面積迅速擴大，以北方旱作地區污灌最為普遍，約佔全國污灌面積的90%以上。南方地區的污灌面積僅佔6%，其餘在西北和青藏[18]。污灌導致土壤重金屬Hg、Cd、Cr、As、Cu、Zn、Pb等含量的增加。淮陽污灌區自污灌以來，金屬Hg、Cd、Cr、Pb、As等就逐漸增高，1995~1997年已超過警戒級。太原污灌區的重金屬Pb、Cd、Cr含量遠遠超過其當地背景值，且積累量逐年增高。
1.4 污泥施肥
污泥中含有大量的有機質和氮、磷、鉀等營養元素，但同時污泥中也含有大量的重金屬,隨著大量的市政污泥進入農田，使農田中的重金屬的含量在不斷增高。污泥施肥可導致土壤中Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb含量的增加，且污泥施用越多,污染就越嚴重，Cd、、Cu、Zn引起水稻、蔬菜的污染；Cd、Hg可引起小麥、玉米的污染；污泥增加，青菜中的Cd、Cu、Zn、Ni、Pb也增加]。Anthony研究表明，用城市污水、污泥改良土壤，重金屬Hg、Cd、Pb等的含量也明顯增加。
1.5 含重金屬廢棄物堆積
含重金屬廢棄物種類繁多，不同種類其危害方式和污染程度都不一樣。污染的范圍一般以廢棄堆為中心向四周擴散。通過對武漢市垃圾堆放場[23]、杭州某鉻渣堆存區、城市生活垃圾場[25]及車輛廢棄場[26]附近土壤中的重金屬污染的研究，這些區域的重金屬Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb、As、Sb、V、Co、Mn的含量高於當地土壤背景值，重金屬在土壤中的含量和形態分布特徵受其垃圾中釋放率的影響，且隨距離的加大重金屬的含量而降低。由於廢棄物種類不同，各重金屬污染程度也不盡相同，如鉻渣堆存區的Cd、Hg、Pb為重度污染，Zn為中度污染，Cr、Cu為輕度污染。
1.6 金屬礦山酸性廢水污染
金屬礦山的開采、冶煉、重金屬尾礦、冶煉廢渣和礦渣堆放等，可以被酸溶出含重金屬離子的礦山酸性廢水，隨著礦山排水和降雨使之帶入水環境（如河流等）或直接進入土壤，都可以間接或直接地造成土壤重金屬污染。1989年我國有色冶金工業向環境中排放重金屬Hg為56 t，Cd為88 t，As為173 t，Pb為226 t。礦山酸性廢水重金屬污染的范圍一般在礦山的周圍或河流的下游，在河流中不同河段的重金屬污染往往受污染源（礦山）控制，河流同一污染源的下段自上游到下游,由於金屬元素遷移能力減弱和水體自凈化能力的適度恢復，金屬化學污染強度逐漸降低。江西樂安江沽口—中洲由於遭受德興銅礦的污染，水體及土壤中的重金屬Cu、Pb、Zn、Cr含量增高，至鄱陽湖段重金屬含量逐漸降低。美國科羅拉多州羅拉多流域受采礦的影響，重金屬元素Cd、Zn、Pb、As的濃度，以污染源為最高，之後隨著與污染源距離延長而逐漸降低。萊安河[30]重金屬污染，來自一個大型銅礦，導致重金屬濃度遠遠超過當地背景值。流域重金屬污染隨季節變化而異，枯水期重金屬的含量明顯高於豐水期。河流流速減緩可以導致該流段重金屬含量增加。
同一區域土壤中重金屬污染物的來源途徑可以是單一的，也可以是多途徑的。胡永定通過研究徐州荊馬河區域土壤重金屬污染的成因中指出：Cr、Cu、Zn、Pb是由垃圾施用引起的，As是由農灌引起的，Cd是由農灌和垃圾施用引起的，Hg是各種途徑都具備。王文祥通過對山東省耕地重金屬元素污染狀況的研究說明，工業快速發展地區鉛高於農業環境，鉛與距公路遠近有關。鄉鎮企業技術、設備落後，原材料利用率低，造成其周邊土壤重金屬污染相當嚴重。據貴州1986年的統計，全省鄉鎮排放汞14.7萬kg，土壤中有的地方達56.64 mg/kg，超過未污染土壤的84.5倍。要引起高度重視。
總的來說：工業化程度越高的地區污染越嚴重，市區高於遠郊和農村，地表高於地下，污染區污染時間越長重金屬積累就越多，以大氣傳播媒介土壤重金屬污染土壤的具有很強的疊加性,熟化程度越高重金屬含量越高。
2 土壤中重金屬污染物現行治理方法
關於土壤重金屬污染物的研究，國外始於20世紀60~70年代，如澳大利亞、美國、德國等國家對土壤重金屬較深入，尤其澳大利亞。我國在1983年對主要類型的土壤環境容量作過初步研究，如提出研究土壤重金屬的生態效應、臨界含量地帶性分異規律和分區等。
當前，世界各國很重視對重金屬污染治理方法研究，並開展廣泛的研究工作。總的來說，目前大致有以下四種治理措施：
2.1 工程治理方法
工程治理是指用物理或物理化學的原理來治理土壤重金屬污染。主要有：客土是在污染的土壤上加入未污染的新土；換土是將以污染的土壤移去，換上未污染的新土；翻土是將污染的表土翻至下層；去表土是將污染的表土移去等。如日本富士縣神通川流域的痛痛病發源地，就是由於長期食用含鎘的稻米而引發的，他們通過研究，去表土15 cm，並壓實心土，在連續淹水的條件下，稻米中鎘的含量小於0.4 mg/kg；去表土後再客土20 cm，間歇灌溉稻米中鎘的含量也不超標，客土超過30 cm，其效果更佳。此外淋洗法是用淋洗液來淋洗污染的土壤；熱處理法是將污染土壤加熱，使土壤中的揮發性污染物（Hg）揮發並收集起來進行回收或處理；電解法是使土壤中重金屬在電解、電遷移、電滲和電泳等的作用下在陽極或陰極被移走。
以上措施具有效果徹底、穩定等優點，但實施復雜、治理費用高和易引起土壤肥力降低等缺點。
2.2 生物治理方法
生物治理是指利用生物的某些習性來適應、抑制和改良重金屬污染。主要有：動物治理是利用土壤中的某些低等動物蚯蚓、鼠類等吸收土壤中的重金屬；微生物治理是利用土壤中的某些微生物等對重金屬具有吸收、沉澱、氧化和還原等作用，降低土壤中重金屬的毒性如Citrobacter sp產生的酶能使U、Pb、Cd形成難溶磷酸鹽；原核生物（細菌、放線菌）比真核生物（真菌）對重金屬更敏感，格蘭氏陽性菌可吸收Cd、Cu、Ni、Pb等。植物治理是利用某些植物能忍耐和超量積累某種重金屬的特性來清除土壤中的重金屬；重金屬的植物吸收、淋溶和無效態數量將只依賴於它們的有效態的多少，重金屬溶液濃度和它們的土壤的有效態之間關系遵循Freundlich吸附方程[41]；超積累植物可吸收積累大量的重金屬，目前已發現400多種，超積累植物積累Cr、Co、Ni、Cu、Pb的含量一般在0.1%以上，積累Mn、Zn含量一般在1%以上；印度芥菜（Brassica juncea）可吸收Zn、Cd、Cu、Pb等，在Cu為250 mg/kg，Pb為500 mg/kg、Zn為500 mg/kg條件下能生長，在Cd為200 mg/kg出現黃化現象[42]；印度芥菜（Brassica juncea）可對Cr6+、Cd、Ni、Zn、Cu富集分別為58，52，31，17和7倍；高桿牧草（Agropyron elongatum）能吸收Cu等；英國的高山瑩屬類等，可吸收高濃度的Cu、Co、Mn、Pb、Se、Cd、Zn等。
生物治理措施的優點是實施較簡便、投資較少和對環境破壞小，缺點是治理效果不顯著。
2.3 化學治理方法
化學治理就是向污染土壤投入改良劑、抑制劑，增加土壤有機質、陽離子代換量和粘粒的含量，改變pH、Eh和電導等理化性質，使土壤重金屬發生氧化、還原、沉澱、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低重金屬的生物有效性。其中沉澱法是指土壤溶液中金屬陽離子在介質發生改變（pH值、OH-、SO42-等）時，形成金屬沉澱物而降低土壤重金屬的污染；如向土壤中投放鋼渣，它在土壤中易被氧化成鐵的氧化物，對Cd、Ni、Zn的離子有吸附和共沉澱作用，從而使金屬固定。在沈陽張士污灌區進行的大面積石灰改良實驗表明，每公頃施石灰1500~1875 kg籽實含鎘量下降50%[18]。有機質法是指有機質中的腐殖酸能絡合重金屬離子生成難溶的絡合物，而減輕土壤重金屬的污染；吸附法是指重金屬離子能被膨潤土、沸石、粘土礦物等吸附固定，從而降低土壤重金屬的污染。
化學治理措施優點是治理效果和費用都適中，缺點是容易再度活化。
2.4 農業治理方法
農業治理是因地制宜的改變一些耕作管理制度來減輕重金屬的危害，在污染土壤上種植不進入食物鏈的植物。主要有：控制土壤水分是指通過控制土壤水分來調節其氧化還原電位（Eh），達到降低重金屬污染的目的；選擇化肥是指在不影響土壤供肥的情況下，選擇最能降低土壤重金屬污染的化肥；增施有機肥是指有機肥能夠固定土壤中多種重金屬以降低土壤重金屬污染的措施；選擇農作物品種是指選擇抗污染的植物和不要在重金屬污染的土壤上種植進入食物鏈的植物；如在含鎘100 mg/kg的土壤上改種薴麻，五年後，土壤鎘含鎘平均降低27.6%；因地制宜地種植玉米、水稻、大豆、小麥等，水稻根系吸收重金屬的含量占整個作物吸收量的58%~99%，玉米莖葉吸收重金屬的含量占整個作物吸收量的20%~40%，玉米籽實吸收量最少，重金屬在作物體內分配規律是根>莖葉>籽實。土壤重金屬污染也是導致生態系統破壞的重要因素。合理的利用農業生態系統工程措施，也可以保持土壤的肥力，改良和防治土壤重金屬污染，提高土壤質量，並能與自然生態循環和系統協調運作。如可以在污染區公路兩側盡可能種樹、種花、種草或經濟作物（如蓖麻），種植草皮或觀賞樹木，移栽繁殖，不但可以美化環境，還可以凈化土壤；蓖麻可用作肥皂的原料。也可以進行農業改良，即在污染區繁育種子（水稻、玉米），之後在非污染區種植；或種植非食用作物（高梁、玉米），收獲後從秸稈提取酒精，殘渣壓制纖維板，並提取糠醛，或將殘渣製作沼氣作能源。
農業治理措施的優點是易操作、費用較低，缺點是周期長、效果不顯著。
3 土壤中天然礦物治理重金屬污染物新方法
土壤的主要礦物組成除粘土礦物外，還存在大量的天然鐵錳鋁氧化物及氫氧化物、硅氧化物、碳酸鹽、有機質硫化物等天然礦物。在國內外關於土壤重金屬污染物防治途徑研究中，人們一直強調土壤自身的凈化能力，但土壤自凈化能力離不開土壤中礦物種對重金屬的吸附與解吸作用、固定與釋放作用，土壤中具體礦物的凈化能力才真正體現土壤自身的凈化能力和容納能力。土壤中有毒有害元素含量的高低，並不是直接判定土壤環境質量優劣乃至土壤生態效應的唯一標志，關鍵問題是要揭示這些重金屬在土壤中與各種無機物之間具有怎樣的環境平衡關系。在國內外為尋求地下水和土壤有機污染的修復方法而直接對土壤中多種粘土礦物進行改性研究，即利用有機表面活性劑去置換天然粘土礦物中存在著的大量可交換的無機陽離子，以形成有機粘土礦物，可有效截住或固定有機污染物，阻止地下水的進一步污染，限制有機污染物在土壤環境中遷移擴散。但特別需要指出的是，在粘土礦物改性過程中，其中的固定態重金屬也一並被置換出來，導致土壤系統中業已建立環境平衡被打破，使得土壤環境中解吸釋放態重金屬污染物總量大大增加。至此，土壤中重金屬污染物既來源於土壤中活動態的重金屬，又來源於改性粘土礦物時被置換釋放出來的重金屬。以本實驗室正在開展研究的環境礦物材料—天然鐵錳鋁氧化物及氫氧化物為例，其中磁鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦、軟錳礦、硬錳礦與鋁土礦等也正在成為國際上關於天然礦物凈化污染方法研究方面的重點對象之一。我們認為天然鐵錳鋁氧化物及氫氧化物的表面具有明顯的化學吸附性特徵，錳氧化物與氫氧化物還具有較完善的孔道特徵，尤其是Fe、Mn為自然界中少數的但屬於常見的變價元素，其氧化物和氫氧化物化合物往往可表現出一定的氧化還原作用。所以說天然鐵錳鋁氧化物及氫氧化物具有潛在的凈化重金屬污染物的功能，能成為土壤環境中吸附固定態重金屬污染物的有效物質。
綜上所述，國內外對土壤重金屬污染現狀與治理，取得了一定的成績，也存在一些理論上和技術上的問題，如土壤中重金屬與土壤中礦物之間的吸附與解吸、固定與釋放的平衡關系的研究，土壤中重金屬形態特徵、轉化與遷移規律的系統研究，土壤中二次污染物的及時處理等。
土壤重金屬污染首先應從源頭抓起，控制污染源，土壤重金屬的污染已經達到相當嚴重的程度,要充分認識土壤重金屬污染的長期性、隱匿性、不可逆性以及不能完全被分解或消逝的特點。土壤質量問題是經濟可持續發展和社會全面進步的戰略問題，它直接影響土壤質別、水質狀況、作物生長、農業產量、農產品品質等，並通過食物鏈對人體健康造成危害。對工業生產中排放的污染物尚未得到較徹底控制，尤其在農業生產中大量而盲目使用化學肥料和農葯的今天，江河湖海、地下水及陸地中無機和有機污染物積累總量與日俱增，使土地環境質量變得極其脆弱。一旦土壤對這些污染物尤其是重金屬的消納容量達到飽和，這些污染物對耕地生產能力的潛在毀滅性破壞便有可能一觸即發，有人已形象地稱之為農業生產中的「定時炸彈」。從這個意義上來講，土地管理與保護工作不僅是對耕地總量的監管，還應該加強對耕地質量的保護與改善。對土壤質量的保護便是對耕地生產能力的保護，更是提高土地利用效率的強有力措施之一。對於我國這樣一個人口眾多的農業大國，開展國土質量調查評價，對土壤重金屬污染物進行試驗研究，開發耕地污染的治理方法和技術，顯得更為必要和迫切。
2. 高中化學必修2知識點歸納
高中化學必修2知識點歸納總結
第一章 物質結構 元素周期律
一、原子結構
質子（Z個）
原子核 中子（N個） 質量數(A)＝質子數(Z)＋中子數(N)
1.原子（ A X ） 原子序數=核電荷數=質子數=原子的核外電子數
核外電子（Z個）
★熟背前20號元素，熟悉1～20號元素原子核外電子的排布：
H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca
2.原子核外電子的排布規律：①電子總是盡先排布在能量最低的電子層里；②各電子層最多容納的電子數是2n2；③最外層電子數不超過8個（K層為最外層不超過2個），次外層不超過18個，倒數第三層電子數不超過32個。
電子層： 一（能量最低） 二 三 四 五 六 七
對應表示符號： K L M N O P Q
3.元素、核素、同位素
元素：具有相同核電荷數的同一類原子的總稱。
核素：具有一定數目的質子和一定數目的中子的一種原子。
同位素：質子數相同而中子數不同的同一元素的不同原子互稱為同位素。(對於原子來說)
二、元素周期表
1.編排原則：
①按原子序數遞增的順序從左到右排列
②將電子層數相同的各元素從左到右排成一橫行。（周期序數＝原子的電子層數）
③把最外層電子數相同的元素按電子層數遞增的順序從上到下排成一縱行。
主族序數＝原子最外層電子數
2.結構特點：
核外電子層數 元素種類
第一周期 1 2種元素
短周期 第二周期 2 8種元素
周期 第三周期 3 8種元素
元 （7個橫行） 第四周期 4 18種元素
素 （7個周期） 第五周期 5 18種元素
周 長周期 第六周期 6 32種元素
期 第七周期 7 未填滿（已有26種元素）
表 主族：ⅠA～ⅦA共7個主族
族 副族：ⅢB～ⅦB、ⅠB～ⅡB，共7個副族
（18個縱行） 第Ⅷ族：三個縱行，位於ⅦB和ⅠB之間
（16個族） 零族：稀有氣體
三、元素周期律
1.元素周期律：元素的性質（核外電子排布、原子半徑、主要化合價、金屬性、非金屬性）隨著核電荷數的遞增而呈周期性變化的規律。元素性質的周期性變化實質是元素原子核外電子排布的周期性變化的必然結果。
2.同周期元素性質遞變規律
第三周期元素 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar
(1)電子排布 電子層數相同，最外層電子數依次增加
(2)原子半徑 原子半徑依次減小
—
(3)主要化合價 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4
－4 ＋5
－3 ＋6
－2 ＋7
－1 —
(4)金屬性、非金屬性 金屬性減弱，非金屬性增加
—
(5)單質與水或酸置換難易 冷水
劇烈 熱水與
酸快 與酸反
應慢 —— —
(6)氫化物的化學式 —— SiH4 PH3 H2S HCl —
(7)與H2化合的難易 —— 由難到易
—
(8)氫化物的穩定性 —— 穩定性增強
—
(9)最高價氧化物的化學式 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7 —
最高價氧化物對應水化物 (10)化學式 NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 H2SiO3 H3PO4 H2SO4 HClO4 —
(11)酸鹼性 強鹼 中強鹼 兩性氫
氧化物 弱酸 中強
酸 強酸 很強
的酸 —
(12)變化規律 鹼性減弱，酸性增強
—
第ⅠA族鹼金屬元素：Li Na K Rb Cs Fr （Fr是金屬性最強的元素，位於周期表左下方）
第ⅦA族鹵族元素：F Cl Br I At （F是非金屬性最強的元素，位於周期表右上方）
★判斷元素金屬性和非金屬性強弱的方法：
（1）金屬性強（弱）——①單質與水或酸反應生成氫氣容易（難）；②氫氧化物鹼性強（弱）；③相互置換反應（強制弱）Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu。
（2）非金屬性強（弱）——①單質與氫氣易（難）反應；②生成的氫化物穩定（不穩定）；③最高價氧化物的水化物（含氧酸）酸性強（弱）；④相互置換反應（強制弱）2NaBr＋Cl2＝2NaCl＋Br2。
（Ⅰ）同周期比較：
金屬性：Na＞Mg＞Al
與酸或水反應：從易→難
鹼性：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3
非金屬性：Si＜P＜S＜Cl
單質與氫氣反應：從難→易
氫化物穩定性：SiH4＜PH3＜H2S＜HCl
酸性(含氧酸)：H2SiO3＜H3PO4＜H2SO4＜HClO4
（Ⅱ）同主族比較：
金屬性：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs（鹼金屬元素）
與酸或水反應：從難→易
鹼性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH 非金屬性：F＞Cl＞Br＞I（鹵族元素）
單質與氫氣反應：從易→難
氫化物穩定：HF＞HCl＞HBr＞HI
（Ⅲ）
金屬性：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs
還原性(失電子能力)：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs
氧化性(得電子能力)：Li＋＞Na＋＞K＋＞Rb＋＞Cs＋ 非金屬性：F＞Cl＞Br＞I
氧化性：F2＞Cl2＞Br2＞I2
還原性：F－＜Cl－＜Br－＜I－
酸性(無氧酸)：HF＜HCl＜HBr＜HI
比較粒子(包括原子、離子)半徑的方法：（1）先比較電子層數，電子層數多的半徑大。
（2）電子層數相同時，再比較核電荷數，核電荷數多的半徑反而小。
四、化學鍵
化學鍵是相鄰兩個或多個原子間強烈的相互作用。
1.離子鍵與共價鍵的比較
鍵型 離子鍵 共價鍵
概念 陰陽離子結合成化合物的靜電作用叫離子鍵 原子之間通過共用電子對所形成的相互作用叫做共價鍵
成鍵方式 通過得失電子達到穩定結構 通過形成共用電子對達到穩定結構
成鍵粒子 陰、陽離子 原子
成鍵元素 活潑金屬與活潑非金屬元素之間（特殊：NH4Cl、NH4NO3等銨鹽只由非金屬元素組成，但含有離子鍵） 非金屬元素之間
離子化合物：由離子鍵構成的化合物叫做離子化合物。（一定有離子鍵，可能有共價鍵）
共價化合物：原子間通過共用電子對形成分子的化合物叫做共價化合物。（只有共價鍵）
極性共價鍵（簡稱極性鍵）：由不同種原子形成，A－B型，如，H－Cl。
共價鍵
非極性共價鍵（簡稱非極性鍵）：由同種原子形成，A－A型，如，Cl－Cl。
2.電子式：
用電子式表示離子鍵形成的物質的結構與表示共價鍵形成的物質的結構的不同點：（1）電荷：用電子式表示離子鍵形成的物質的結構需標出陽離子和陰離子的電荷；而表示共價鍵形成的物質的結構不能標電荷。（2）[ ]（方括弧）：離子鍵形成的物質中的陰離子需用方括弧括起來，而共價鍵形成的物質中不能用方括弧。
第二章 化學反應與能量
第一節 化學能與熱能
1、在任何的化學反應中總伴有能量的變化。
原因：當物質發生化學反應時，斷開反應物中的化學鍵要吸收能量，而形成生成物中的化學鍵要放出能量。化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因。一個確定的化學反應在發生過程中是吸收能量還是放出能量，決定於反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小。E反應物總能量＞E生成物總能量，為放熱反應。E反應物總能量＜E生成物總能量，為吸熱反應。
2、常見的放熱反應和吸熱反應
常見的放熱反應：①所有的燃燒與緩慢氧化。②酸鹼中和反應。③金屬與酸反應製取氫氣。
④大多數化合反應（特殊：C＋CO2 2CO是吸熱反應）。
常見的吸熱反應：①以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應如：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)。
②銨鹽和鹼的反應如Ba(OH)2•8H2O＋NH4Cl＝BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
③大多數分解反應如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。
3、能源的分類：
形成條件 利用歷史 性質
一次能源
常規能源 可再生資源 水能、風能、生物質能
不可再生資源 煤、石油、天然氣等化石能源
新能源 可再生資源 太陽能、風能、地熱能、潮汐能、氫能、沼氣
不可再生資源 核能
二次能源 （一次能源經過加工、轉化得到的能源稱為二次能源）
電能（水電、火電、核電）、蒸汽、工業余熱、酒精、汽油、焦炭等
[思考]一般說來，大多數化合反應是放熱反應，大多數分解反應是吸熱反應，放熱反應都不需要加熱，吸熱反應都需要加熱，這種說法對嗎？試舉例說明。
點拔：這種說法不對。如C＋O2＝CO2的反應是放熱反應，但需要加熱，只是反應開始後不再需要加熱，反應放出的熱量可以使反應繼續下去。Ba(OH)2•8H2O與NH4Cl的反應是吸熱反應，但反應並不需要加熱。
第二節 化學能與電能
1、化學能轉化為電能的方式：
電能
(電力) 火電（火力發電） 化學能→熱能→機械能→電能 缺點：環境污染、低效
原電池 將化學能直接轉化為電能 優點：清潔、高效
2、原電池原理
（1）概念：把化學能直接轉化為電能的裝置叫做原電池。
（2）原電池的工作原理：通過氧化還原反應（有電子的轉移）把化學能轉變為電能。
（3）構成原電池的條件：（1）電極為導體且活潑性不同；（2）兩個電極接觸（導線連接或直接接觸）；（3）兩個相互連接的電極插入電解質溶液構成閉合迴路。
（4）電極名稱及發生的反應：
負極：較活潑的金屬作負極，負極發生氧化反應，
電極反應式：較活潑金屬－ne－＝金屬陽離子
負極現象：負極溶解，負極質量減少。
正極：較不活潑的金屬或石墨作正極，正極發生還原反應，
電極反應式：溶液中陽離子＋ne－＝單質
正極的現象：一般有氣體放出或正極質量增加。
（5）原電池正負極的判斷方法：
①依據原電池兩極的材料：
較活潑的金屬作負極（K、Ca、Na太活潑，不能作電極）；
較不活潑金屬或可導電非金屬（石墨）、氧化物（MnO2）等作正極。
②根據電流方向或電子流向：（外電路）的電流由正極流向負極；電子則由負極經外電路流向原電池的正極。
③根據內電路離子的遷移方向：陽離子流向原電池正極，陰離子流向原電池負極。
④根據原電池中的反應類型：
負極：失電子，發生氧化反應，現象通常是電極本身消耗，質量減小。
正極：得電子，發生還原反應，現象是常伴隨金屬的析出或H2的放出。
（6）原電池電極反應的書寫方法：
（i）原電池反應所依託的化學反應原理是氧化還原反應，負極反應是氧化反應，正極反應是還原反應。因此書寫電極反應的方法歸納如下：
①寫出總反應方程式。 ②把總反應根據電子得失情況，分成氧化反應、還原反應。
③氧化反應在負極發生，還原反應在正極發生，反應物和生成物對號入座，注意酸鹼介質和水等參與反應。
（ii）原電池的總反應式一般把正極和負極反應式相加而得。
（7）原電池的應用：①加快化學反應速率，如粗鋅制氫氣速率比純鋅制氫氣快。②比較金屬活動性強弱。③設計原電池。④金屬的腐蝕。
2、化學電源基本類型：
①干電池：活潑金屬作負極，被腐蝕或消耗。如：Cu－Zn原電池、鋅錳電池。
②充電電池：兩極都參加反應的原電池，可充電循環使用。如鉛蓄電池、鋰電池和銀鋅電池等。
③燃料電池：兩電極材料均為惰性電極，電極本身不發生反應，而是由引入到兩極上的物質發生反應，如H2、CH4燃料電池，其電解質溶液常為鹼性試劑（KOH等）。
第三節 化學反應的速率和限度
1、化學反應的速率
（1）概念：化學反應速率通常用單位時間內反應物濃度的減少量或生成物濃度的增加量（均取正值）來表示。 計算公式：v(B)＝ ＝
①單位：mol/(L•s)或mol/(L•min)
②B為溶液或氣體，若B為固體或純液體不計算速率。
③以上所表示的是平均速率，而不是瞬時速率。
④重要規律：（i）速率比＝方程式系數比 （ii）變化量比＝方程式系數比
（2）影響化學反應速率的因素：
內因：由參加反應的物質的結構和性質決定的（主要因素）。
外因：①溫度：升高溫度，增大速率
②催化劑：一般加快反應速率（正催化劑）
③濃度：增加C反應物的濃度，增大速率（溶液或氣體才有濃度可言）
④壓強：增大壓強，增大速率（適用於有氣體參加的反應）
⑤其它因素：如光（射線）、固體的表面積（顆粒大小）、反應物的狀態（溶劑）、原電池等也會改變化學反應速率。
2、化學反應的限度——化學平衡
（1）在一定條件下，當一個可逆反應進行到正向反應速率與逆向反應速率相等時，反應物和生成物的濃度不再改變，達到表面上靜止的一種「平衡狀態」，這就是這個反應所能達到的限度，即化學平衡狀態。
化學平衡的移動受到溫度、反應物濃度、壓強等因素的影響。催化劑只改變化學反應速率，對化學平衡無影響。
在相同的條件下同時向正、逆兩個反應方向進行的反應叫做可逆反應。通常把由反應物向生成物進行的反應叫做正反應。而由生成物向反應物進行的反應叫做逆反應。
在任何可逆反應中，正方應進行的同時，逆反應也在進行。可逆反應不能進行到底，即是說可逆反應無論進行到何種程度，任何物質（反應物和生成物）的物質的量都不可能為0。
（2）化學平衡狀態的特徵：逆、動、等、定、變。
①逆：化學平衡研究的對象是可逆反應。
②動：動態平衡，達到平衡狀態時，正逆反應仍在不斷進行。
③等：達到平衡狀態時，正方應速率和逆反應速率相等，但不等於0。即v正＝v逆≠0。
④定：達到平衡狀態時，各組分的濃度保持不變，各組成成分的含量保持一定。
⑤變：當條件變化時，原平衡被破壞，在新的條件下會重新建立新的平衡。
（3）判斷化學平衡狀態的標志：
① VA（正方向）＝VA（逆方向）或nA（消耗）＝nA（生成）（不同方向同一物質比較）
②各組分濃度保持不變或百分含量不變
③藉助顏色不變判斷（有一種物質是有顏色的）
④總物質的量或總體積或總壓強或平均相對分子質量不變（前提：反應前後氣體的總物質的量不相等的反應適用，即如對於反應xA＋yB zC，x＋y≠z ）
第三章 有機化合物
絕大多數含碳的化合物稱為有機化合物，簡稱有機物。像CO、CO2、碳酸、碳酸鹽等少數化合物，由於它們的組成和性質跟無機化合物相似，因而一向把它們作為無機化合物。
一、烴
1、烴的定義：僅含碳和氫兩種元素的有機物稱為碳氫化合物，也稱為烴。
2、烴的分類：
飽和烴→烷烴（如：甲烷）
脂肪烴(鏈狀)
烴 不飽和烴→烯烴（如：乙烯）
芳香烴(含有苯環)（如：苯）
3、甲烷、乙烯和苯的性質比較：
有機物 烷烴 烯烴 苯及其同系物
通式 CnH2n+2 CnH2n ——
代表物 甲烷(CH4) 乙烯(C2H4) 苯(C6H6)
結構簡式 CH4 CH2＝CH2 或
(官能團)
結構特點 C－C單鍵，
鏈狀，飽和烴 C＝C雙鍵，
鏈狀，不飽和烴 一種介於單鍵和雙鍵之間的獨特的鍵，環狀
空間結構 正四面體 六原子共平面 平面正六邊形
物理性質 無色無味的氣體，比空氣輕，難溶於水 無色稍有氣味的氣體，比空氣略輕，難溶於水 無色有特殊氣味的液體，比水輕，難溶於水
用途 優良燃料，化工原料 石化工業原料，植物生長調節劑，催熟劑 溶劑，化工原料
有機物 主 要 化 學 性 質
烷烴：
甲烷 ①氧化反應（燃燒）
CH4+2O2――→CO2+2H2O（淡藍色火焰，無黑煙）
②取代反應 （注意光是反應發生的主要原因，產物有5種）
CH4+Cl2―→CH3Cl+HCl CH3Cl +Cl2―→CH2Cl2+HCl
CH2Cl2+Cl2―→CHCl3+HCl CHCl3+Cl2―→CCl4+HCl
在光照條件下甲烷還可以跟溴蒸氣發生取代反應，
甲烷不能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。
烯烴：
乙烯 ①氧化反應 （ⅰ）燃燒
C2H4+3O2――→2CO2+2H2O（火焰明亮，有黑煙）
（ⅱ）被酸性KMnO4溶液氧化，能使酸性KMnO4溶液褪色。
②加成反應
CH2＝CH2＋Br2－→CH2Br－CH2Br（能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色）
在一定條件下，乙烯還可以與H2、Cl2、HCl、H2O等發生加成反應
CH2＝CH2＋H2――→CH3CH3
CH2＝CH2＋HCl－→CH3CH2Cl（氯乙烷）
CH2＝CH2＋H2O――→CH3CH2OH（制乙醇）
③加聚反應 nCH2＝CH2――→－CH2－CH2－n（聚乙烯）
乙烯能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。常利用該反應鑒別烷烴和烯烴，如鑒別甲烷和乙烯。
苯 ①氧化反應（燃燒）
2C6H6＋15O2―→12CO2＋6H2O（火焰明亮，有濃煙）
②取代反應
苯環上的氫原子被溴原子、硝基取代。
＋Br2――→ ＋HBr
＋HNO3――→ ＋H2O
③加成反應
＋3H2――→
苯不能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。
4、同系物、同分異構體、同素異形體、同位素比較。
概念 同系物 同分異構體 同素異形體 同位素
定義 結構相似，在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質 分子式相同而結構式不同的化合物的互稱 由同種元素組成的不同單質的互稱 質子數相同而中子數不同的同一元素的不同原子的互稱
分子式 不同 相同 元素符號表示相同，分子式可不同 ——
結構 相似 不同 不同 ——
研究對象 化合物 化合物 單質 原子
6、烷烴的命名：
（1）普通命名法：把烷烴泛稱為「某烷」，某是指烷烴中碳原子的數目。1－10用甲，乙，丙，丁，戊，已，庚，辛，壬，癸；11起漢文數字表示。區別同分異構體，用「正」，「異」，「新」。
正丁烷，異丁烷；正戊烷，異戊烷，新戊烷。
（2）系統命名法：
①命名步驟：(1)找主鏈－最長的碳鏈(確定母體名稱)；(2)編號－靠近支鏈（小、多）的一端；
(3)寫名稱－先簡後繁,相同基請合並.
②名稱組成：取代基位置－取代基名稱母體名稱
③阿拉伯數字表示取代基位置，漢字數字表示相同取代基的個數
CH3－CH－CH2－CH3 CH3－CH－CH－CH3
2－甲基丁烷 2，3－二甲基丁烷
7、比較同類烴的沸點:
①一看：碳原子數多沸點高。
②碳原子數相同，二看：支鏈多沸點低。
常溫下，碳原子數1－4的烴都為氣體。
二、烴的衍生物
1、乙醇和乙酸的性質比較
有機物 飽和一元醇 飽和一元醛 飽和一元羧酸
通式 CnH2n+1OH —— CnH2n+1COOH
代表物 乙醇 乙醛 乙酸
結構簡式 CH3CH2OH
或 C2H5OH CH3CHO CH3COOH
官能團 羥基：－OH
醛基：－CHO
羧基：－COOH
有機物 主 要 化 學 性 質
乙醇 ①與Na的反應
2CH3CH2OH+2Na―→2CH3CH2ONa+H2↑
乙醇與Na的反應（與水比較）：①相同點：都生成氫氣，反應都放熱
②不同點：比鈉與水的反應要緩慢
結論：乙醇分子羥基中的氫原子比烷烴分子中的氫原子活潑，但沒有水分子中的氫原子活潑。
②氧化反應 （ⅰ）燃燒
CH3CH2OH+3O2―→2CO2+3H2O
（ⅱ）在銅或銀催化條件下：可以被O2氧化成乙醛（CH3CHO）
2CH3CH2OH+O2――→2CH3CHO+2H2O
③消去反應
CH3CH2OH――→CH2＝CH2↑+H2O
乙醛 氧化反應：醛基(－CHO)的性質－與銀氨溶液，新制Cu(OH)2反應
CH3CHO＋2Ag(NH3)2OH――→CH3COONH4＋H2O ＋2Ag↓＋3NH3↑
（銀氨溶液）
CH3CHO + 2Cu(OH)2――→CH3COOH＋Cu2O↓＋2H2O
（磚紅色）
醛基的檢驗：方法1：加銀氨溶液水浴加熱有銀鏡生成。
方法2：加新制的Cu(OH)2鹼性懸濁液加熱至沸有磚紅色沉澱
乙酸 ①具有酸的通性：CH3COOH≒CH3COO－＋H＋
使紫色石蕊試液變紅；
與活潑金屬，鹼，弱酸鹽反應，如CaCO3、Na2CO3
酸性比較：CH3COOH > H2CO3
2CH3COOH＋CaCO3＝2(CH3COO)2Ca＋CO2↑＋H2O（強制弱）
②酯化反應
CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O
酸脫羥基醇脫氫
三、基本營養物質
食物中的營養物質包括：糖類、油脂、蛋白質、維生素、無機鹽和水。人們習慣稱糖類、油脂、蛋白質為動物性和植物性食物中的基本營養物質。
單糖----葡萄糖和果糖互為同分異構體，單糖不能發生水解反應
雙糖----蔗糖和麥芽糖互為同分異構體能發生水解反應
多糖，澱粉通式相同(C6H10O5)n，澱粉、纖維素由於n值不同，所以分子式不同，不能互稱同分異構體
油脂，油，植物油，不飽和高級脂肪酸甘油酯，含有C＝C鍵，能發生加成反應，
能發生水解反應 脂， 動物脂肪飽和高級脂肪酸甘油酯，氨基酸
葡萄糖結構簡式：CH2OH－CHOH－CHOH－CHOH－CHOH－CHO
或CH2OH(CHOH)4CHO （含有羥基和醛基）
醛基：①使新制的Cu(OH)2¬產生磚紅色沉澱－測定糖尿病患者病情
②與銀氨溶液反應產生銀鏡－工業制鏡和玻璃瓶瓶膽
羥基：與羧酸發生酯化反應生成酯
蔗糖水解反應：生成葡萄糖和果糖
纖維素，澱粉、纖維素水解反應：生成葡萄糖
油脂 水解反應：生成高級脂肪酸（或高級脂肪酸鹽）和甘油
蛋白質 水解反應：最終產物為氨基酸
顏色反應：蛋白質遇濃HNO3變黃（鑒別部分蛋白質）
灼燒蛋白質有燒焦羽毛的味道（鑒別蛋白質）
第四章 化學與可持續發展
第一節 開發利用金屬礦物和海水資源
一、金屬礦物的開發利用
1、金屬的存在：除了金、鉑等少數金屬外，絕大多數金屬以化合態的形式存在於自然界。
2、金屬冶煉的涵義：簡單地說，金屬的冶煉就是把金屬從礦石中提煉出來。金屬冶煉的實質是把金屬元素從化合態還原為游離態，即M(+n)，（M(0)（游離態）。
3、金屬冶煉的一般步驟： (1)礦石的富集：除去雜質，提高礦石中有用成分的含量。(2)冶煉：利用氧化還原反應原理，在一定條件下，用還原劑把金屬從其礦石中還原出來，得到金屬單質（粗）。(3)精煉：採用一定的方法，提煉純金屬。
4、金屬冶煉的方法
(1)電解法：適用於一些非常活潑的金屬。
2NaCl（熔融） 2Na＋Cl2↑ MgCl2（熔融） Mg＋Cl2↑ 2Al2O3（熔融） 4Al＋3O2↑
(2)熱還原法：適用於較活潑金屬。
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2↑ WO3＋3H2 W＋3H2O ZnO＋C Zn＋CO↑
常用的還原劑：焦炭、CO、H2等。一些活潑的金屬也可作還原劑，如Al，
Fe2O3＋2Al 2Fe＋Al2O3（鋁熱反應） Cr2O3＋2Al 2Cr＋Al2O3（鋁熱反應）
(3)熱分解法：適用於一些不活潑的金屬。
2HgO 2Hg＋O2↑ 2Ag2O 4Ag＋O2↑
5、 (1)回收金屬的意義：節約礦物資源，節約能源，減少環境污染。(2)廢舊金屬的最好處理方法是回收利用。
金屬的活動性順序 K--減弱--->Au
金屬原子失電子能力 強 弱
金屬離子得電子能力 弱 強
主要冶煉方法 電解法 熱還原法 熱分解法 富集法
還原劑或
特殊措施 強大電流
提供電子 H2、CO、C、
Al等加熱 加熱 物理方法或
化學方法
二、海水資源的開發利用
1、海水是一個遠未開發的巨大化學資源寶庫 海水中含有80多種元素，其中Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr 11種元素的含量較高，其餘為微量元素。常從海水中提取食鹽，並在傳統海水制鹽工業基礎上製取鎂、鉀、溴及其化合物。
2、海水淡化的方法：蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久，蒸餾法的原理是把水加熱到水的沸點，液態水變為水蒸氣與海水中的鹽分離，水蒸氣冷凝得淡水。
3、海水提溴
濃縮海水 溴單質 氫溴酸 溴單質
有關反應方程式：①2NaBr＋Cl2＝Br2＋2NaCl ②Br2＋SO2＋2H2O＝2HBr＋H2SO4
③2HBr＋Cl2＝2HCl＋Br2
4、海帶提碘
海帶中的碘元素主要以化合物的形式存在，提取時用適當的氧化劑將其氧化成I2，再萃取出來。證明含碘的現象：滴入澱粉溶液，溶液變藍色。2I－＋H2O2＋2H＋＝I2＋2H2O
第二節 化學與資源綜合利用、環境保護
一、煤和石油
1、煤的組成：煤是由有機物和少量無機物組成的復雜混合物，主要含碳元素，還含有少量的氫、氧、氮、硫等元素。
2、煤的綜合利用：煤的干餾、煤的氣化、煤的液化。
煤的干餾是指將煤在隔絕空氣的條件下加強使其分解的過程，也叫煤的焦化。煤干餾得到焦炭、煤焦油、焦爐氣等。
煤的氣化是將其中的有機物轉化為可燃性氣體的過程。
煤的液化是將煤轉化成液體燃料的過程。
3、石油的組成：石油主要是多種烷烴、環烷烴和芳香烴多種碳氫化合物的混合物，沒有固定的沸點。
4、石油的加工：石油的分餾、催化裂化、裂解。
二、環境保護和綠色化學
1、環境污染
（1）大氣污染
大氣污染物：顆粒物（粉塵）、硫的氧化物（SO2和SO3）、氮的氧化物（NO和NO2）、CO、碳氫化合物，以及氟氯代烷等。 大氣污染的防治：合理規劃工業發展和城市建設布局；調整能源結構；運用各種防治污染的技術；加強大氣質量監測；充分利用環境自凈能力等。
（2）水污染
水污染物：重金屬（Ba2＋、Pb2＋等）、酸、鹼、鹽等無機物，耗氧物質，石油和難降解的有機物，洗滌劑等。 水污染的防治方法：控制、減少污水的任意排放。
（3）土壤污染
土壤污染物：城市污水、工業廢水、生活垃圾、工礦企業固體廢棄物、化肥、農葯、大氣沉降物、牲畜排泄物、生物殘體。 土壤污染的防治措施：控制、減少污染源的排放。
2、綠色化學
綠色化學的核心就是利用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環境的污染。按照綠色化學的原則，最理想的「原子經濟」就是反應物的原子全部轉化為期望的最終產物（即沒有副反應，不生成副產物，更不能產生廢棄物），這時原子利用率為100％。
3、環境污染的熱點問題：
（1）形成酸雨的主要氣體為SO2和NOx。
（2）破壞臭氧層的主要物質是氟利昂（CCl2F2）和NOx。
（3）導致全球變暖、產生「溫室效應」的氣體是CO2。
（4）光化學煙霧的主要原因是汽車排出的尾氣中氮氧化物、一氧化氮、碳氫化合物。
（5）「白色污染」是指聚乙烯等塑料垃圾。
（6）引起赤潮的原因：工農業及城市生活污水含大量的氮、磷等營養元素。（含磷洗衣粉的使用和不合理使用磷肥是造成水體富營養化的重要原因之一。）
3. 高中化學必修二、有機化學 知識點總結
化學:高中有機化學知識點總結
1．需水浴加熱的反應有：
（1）、銀鏡反應（2）、乙酸乙酯的水解（3）苯的硝化（4）糖的水解
（5）、酚醛樹脂的製取（6）固體溶解度的測定
凡是在不高於100℃的條件下反應，均可用水浴加熱，其優點：溫度變化平穩，不會大起大落，有利於反應的進行。
2．需用溫度計的實驗有：
（1）、實驗室制乙烯（170℃） （2）、蒸餾 （3）、固體溶解度的測定
（4）、乙酸乙酯的水解（70－80℃） （5）、中和熱的測定
（6）制硝基苯（50－60℃）
〔說明〕：（1）凡需要准確控制溫度者均需用溫度計。（2）注意溫度計水銀球的位置。
3．能與Na反應的有機物有： 醇、酚、羧酸等——凡含羥基的化合物。
4．能發生銀鏡反應的物質有：
醛、甲酸、甲酸鹽、甲酸酯、葡萄糖、麥芽糖——凡含醛基的物質。
5．能使高錳酸鉀酸性溶液褪色的物質有：
（1）含有碳碳雙鍵、碳碳叄鍵的烴和烴的衍生物、苯的同系物
（2）含有羥基的化合物如醇和酚類物質
（3）含有醛基的化合物
（4）具有還原性的無機物（如SO2、FeSO4、KI、HCl、H2O2等）
6．能使溴水褪色的物質有：
（1）含有碳碳雙鍵和碳碳叄鍵的烴和烴的衍生物（加成）
（2）苯酚等酚類物質（取代）
（3）含醛基物質（氧化）
（4）鹼性物質（如NaOH、Na2CO3）（氧化還原――歧化反應）
（5）較強的無機還原劑（如SO2、KI、FeSO4等）（氧化）
（6）有機溶劑（如苯和苯的同系物、四氯甲烷、汽油、已烷等，屬於萃取，使水層褪色而有機層呈橙紅色。）
7．密度比水大的液體有機物有：溴乙烷、溴苯、硝基苯、四氯化碳等。
8、密度比水小的液體有機物有：烴、大多數酯、一氯烷烴。
9．能發生水解反應的物質有
鹵代烴、酯（油脂）、二糖、多糖、蛋白質（肽）、鹽。
10．不溶於水的有機物有：
烴、鹵代烴、酯、澱粉、纖維素
11．常溫下為氣體的有機物有：
分子中含有碳原子數小於或等於4的烴（新戊烷例外）、一氯甲烷、甲醛。
12．濃硫酸、加熱條件下發生的反應有：
苯及苯的同系物的硝化、磺化、醇的脫水反應、酯化反應、纖維素的水解
13．能被氧化的物質有：
含有碳碳雙鍵或碳碳叄鍵的不飽和化合物（KMnO4）、苯的同系物、醇、醛、酚。
大多數有機物都可以燃燒，燃燒都是被氧氣氧化。
14．顯酸性的有機物有：含有酚羥基和羧基的化合物。
15．能使蛋白質變性的物質有：強酸、強鹼、重金屬鹽、甲醛、苯酚、強氧化劑、濃的酒精、雙氧水、碘酒、三氯乙酸等。
16．既能與酸又能與鹼反應的有機物：具有酸、鹼雙官能團的有機物（氨基酸、蛋白質等）
17．能與NaOH溶液發生反應的有機物：
（1）酚：
（2）羧酸：
（3）鹵代烴（水溶液：水解；醇溶液：消去）
（4）酯：（水解，不加熱反應慢，加熱反應快）
（5）蛋白質（水解）
18、有明顯顏色變化的有機反應：
1．苯酚與三氯化鐵溶液反應呈紫色；
2．KMnO4酸性溶液的褪色；
3．溴水的褪色；
4．澱粉遇碘單質變藍色。
5．蛋白質遇濃硝酸呈黃色（顏色反應）
一、物理性質
甲烷：無色 無味 難溶
乙烯：無色 稍有氣味 難溶
乙炔：無色 無味 微溶
（電石生成：含H2S、PH3 特殊難聞的臭味）
苯：無色 有特殊氣味 液體 難溶 有毒
乙醇：無色 有特殊香味 混溶 易揮發
乙酸：無色 刺激性氣味 易溶 能揮發
二、實驗室製法
甲烷：CH3COONa + NaOH →(CaO,加熱) → CH4↑+Na2CO3
註：無水醋酸鈉：鹼石灰=1：3
固固加熱 （同O2、NH3）
無水（不能用NaAc晶體）
CaO：吸水、稀釋NaOH、不是催化劑
乙烯：C2H5OH →(濃H2SO4,170℃)→ CH2=CH2↑+H2O
註：V酒精：V濃硫酸=1：3（被脫水，混合液呈棕色）
排水收集（同Cl2、HCl）控溫170℃（140℃：乙醚）
鹼石灰除雜SO2、CO2
碎瓷片：防止暴沸
乙炔：CaC2 + 2H2O → C2H2↑ + Ca(OH)2
註：排水收集 無除雜
不能用啟普發生器
飽和NaCl：降低反應速率
導管口放棉花：防止微溶的Ca(OH)2泡沫堵塞導管
乙醇：CH2=CH2 + H2O →（催化劑,加熱,加壓）→CH3CH2OH
（話說我不知道這是工業還實驗室。。。）
註：無水CuSO4驗水（白→藍）
提升濃度：加CaO 再加熱蒸餾
三、燃燒現象
烷：火焰呈淡藍色 不明亮
烯：火焰明亮 有黑煙
炔：火焰明亮 有濃烈黑煙（純氧中3000℃以上：氧炔焰）
苯：火焰明亮 大量黑煙（同炔）
醇：火焰呈淡藍色 放大量熱
四、酸性KMnO4&溴水
烷：都不褪色
烯 炔：都褪色（前者氧化 後者加成）
苯：KMnO4不褪色 萃取使溴水褪色
五、重要反應方程式
烷：取代
CH4 + Cl2 →(光照)→ CH3Cl(g) + HCl
CH3Cl + Cl2 →(光照)→ CH2Cl2(l) + HCl
CH2Cl + Cl2 →(光照)→ CHCl3(l) + HCl
CHCl3 + Cl2 →(光照)→ CCl4(l) + HCl
現象：顏色變淺 裝置壁上有油狀液體
註：4種生成物里只有一氯甲烷是氣體
三氯甲烷 = 氯仿
四氯化碳作滅火劑
烯：1、加成
CH2=CH2 + Br2 → CH2BrCH2Br
CH2=CH2 + HCl →(催化劑) → CH3CH2Cl
CH2=CH2 + H2 →(催化劑,加熱) → CH3CH3 乙烷
CH2=CH2 + H2O →(催化劑,加熱加壓) → CH3CH2OH 乙醇
2、聚合（加聚）
nCH2=CH2 →(一定條件) → [－CH2－CH2－]n
（單體→高聚物）
註：斷雙鍵→兩個「半鍵」
高聚物（高分子化合物）都是【混合物】
炔：基本同烯。。。
苯：1.1、取代（溴）
◎ + Br2 →（Fe或FeBr3）→ ◎-Br + HBr
註：V苯：V溴=4：1
長導管：冷凝 迴流 導氣
防倒吸
NaOH除雜
現象：導管口白霧、淺黃色沉澱（AgBr）、CCl4：褐色不溶於水的液體（溴苯）
1.2、取代——硝化（硝酸）
◎ + HNO3 → （濃H2SO4,60℃）→ ◎-NO2 + H2O
註：先加濃硝酸再加濃硫酸 冷卻至室溫再加苯
50℃-60℃ 【水浴】 溫度計插入燒杯
除混酸：NaOH
硝基苯：無色油狀液體 難溶 苦杏仁味 毒
1.3、取代——磺化（濃硫酸）
◎ + H2SO4(濃) →（70－80度）→ ◎-SO3H + H2O
2、加成
◎ + 3H2 →（Ni,加熱）→ ○（環己烷）
醇：1、置換（活潑金屬）
2CH3CH2OH + 2Na → 2CH3CH2ONa + H2↑
鈉密度大於醇 反應平穩
{cf.}鈉密度小於水 反應劇烈
2、消去（分子內脫水）
C2H5OH →(濃H2SO4,170℃)→ CH2=CH2↑+H2O
3、取代（分子間脫水）
2CH3CH2OH →(濃H2SO4,140度）→ CH3CH2OCH2CH3 (乙醚)+ H2O
（乙醚：無色 無毒 易揮發 液體 麻醉劑）
4、催化氧化
2CH3CH2OH + O2 →（Cu,加熱）→ 2CH3CHO(乙醛) + 2H2O
現象：銅絲表面變黑 浸入乙醇後變紅 液體有特殊刺激性氣味
酸：取代（酯化）
CH3COOH + C2H5OH →（濃H2SO4,加熱）→ CH3COOC2H5 + H2O
（乙酸乙酯：有香味的無色油狀液體）
註：【酸脫羥基醇脫氫】（同位素示蹤法）
碎瓷片：防止暴沸
濃硫酸：催化 脫水 吸水
飽和Na2CO3：便於分離和提純
鹵代烴：1、取代（水解）【NaOH水溶液】
CH3CH2X + NaOH →（H2O,加熱）→ CH3CH2OH + NaX
註：NaOH作用：中和HBr 加快反應速率
檢驗X：加入硝酸酸化的AgNO3 觀察沉澱
2、消去【NaOH醇溶液】
CH3CH2Cl + NaOH →（醇,加熱)→ CH2=CH2↑ +NaCl + H2O
註：相鄰C原子上有H才可消去
加H加在H多處，脫H脫在H少處（馬氏規律）
醇溶液：抑制水解（抑制NaOH電離）
六、通式
CnH2n+2 烷烴
CnH2n 烯烴 / 環烷烴
CnH2n-2 炔烴 / 二烯烴
CnH2n-6 苯及其同系物
CnH2n+2O 一元醇 / 烷基醚
CnH2nO 飽和一元醛 / 酮
CnH2n-6O 芳香醇 / 酚
CnH2nO2 羧酸 / 酯
七、其他知識點
1、天干命名：甲乙丙丁戊己庚辛壬癸
2、燃燒公式：CxHy + (x+y/4)O2 →(點燃)→ x CO2 + y/2 H2O
CxHyOz + (x+y/4-z/2)O2 →(點燃)→ x CO2 + y/2 H2O
3、反應前後壓強 / 體積不變：y = 4
變小：y < 4
變大：y > 4
4、耗氧量：等物質的量（等V）：C越多 耗氧越多
等質量：C%越高 耗氧越少
5、不飽和度（歐買嘎~）=（C原子數×2+2 – H原子數）/ 2
雙鍵 / 環 = 1，三鍵 = 2，可疊加
6、工業制烯烴：【裂解】（不是裂化）
7、醫用酒精：75%
工業酒精：95%（含甲醇 有毒）
無水酒精：99%
8、甘油：丙三醇
9、乙酸酸性介於HCl和H2CO3之間
食醋：3%~5%
冰醋酸：純乙酸【純凈物】
10、烷基不屬於官能團
4. 高中化學必修2知識點歸納
高中化學必修2知識點歸納總結
第一章 物質結構 元素周期律
一、原子結構
質子（Z個）
原子核 注意：
中子（N個） 質量數(A)＝質子數(Z)＋中子數(N)
1.原子（ A X ） 原子序數=核電荷數=質子數=原子的核外電子數
核外電子（Z個）
★熟背前20號元素，熟悉1～20號元素原子核外電子的排布：
H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca
2.原子核外電子的排布規律：①電子總是盡先排布在能量最低的電子層里；②各電子層最多容納的電子數是2n2；③最外層電子數不超過8個（K層為最外層不超過2個），次外層不超過18個，倒數第三層電子數不超過32個。
電子層： 一（能量最低） 二 三 四 五 六 七
對應表示符號： K L M N O P Q
3.元素、核素、同位素
元素：具有相同核電荷數的同一類原子的總稱。
核素：具有一定數目的質子和一定數目的中子的一種原子。
同位素：質子數相同而中子數不同的同一元素的不同原子互稱為同位素。(對於原子來說)
二、元素周期表
1.編排原則：
①按原子序數遞增的順序從左到右排列
②將電子層數相同的各元素從左到右排成一橫行。（周期序數＝原子的電子層數）
③把最外層電子數相同的元素按電子層數遞增的順序從上到下排成一縱行。
主族序數＝原子最外層電子數
2.結構特點：
核外電子層數 元素種類
第一周期 1 2種元素
短周期 第二周期 2 8種元素
周期 第三周期 3 8種元素
元 （7個橫行） 第四周期 4 18種元素
素 （7個周期） 第五周期 5 18種元素
周 長周期 第六周期 6 32種元素
期 第七周期 7 未填滿（已有26種元素）
表 主族：ⅠA～ⅦA共7個主族
族 副族：ⅢB～ⅦB、ⅠB～ⅡB，共7個副族
（18個縱行） 第Ⅷ族：三個縱行，位於ⅦB和ⅠB之間
（16個族） 零族：稀有氣體
三、元素周期律
1.元素周期律：元素的性質（核外電子排布、原子半徑、主要化合價、金屬性、非金屬性）隨著核電荷數的遞增而呈周期性變化的規律。元素性質的周期性變化實質是元素原子核外電子排布的周期性變化的必然結果。
2.同周期元素性質遞變規律
第三周期元素 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar
(1)電子排布 電子層數相同，最外層電子數依次增加
(2)原子半徑 原子半徑依次減小
—
(3)主要化合價 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4
－4 ＋5
－3 ＋6
－2 ＋7
－1 —
(4)金屬性、非金屬性 金屬性減弱，非金屬性增加
—
(5)單質與水或酸置換難易 冷水
劇烈 熱水與
酸快 與酸反
應慢 —— —
(6)氫化物的化學式 —— SiH4 PH3 H2S HCl —
(7)與H2化合的難易 —— 由難到易
—
(8)氫化物的穩定性 —— 穩定性增強
—
(9)最高價氧化物的化學式 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7 —
最高價氧化物對應水化物 (10)化學式 NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 H2SiO3 H3PO4 H2SO4 HClO4 —
(11)酸鹼性 強鹼 中強鹼 兩性氫
氧化物 弱酸 中強
酸 強酸 很強
的酸 —
(12)變化規律 鹼性減弱，酸性增強
—
第ⅠA族鹼金屬元素：Li Na K Rb Cs Fr （Fr是金屬性最強的元素，位於周期表左下方）
第ⅦA族鹵族元素：F Cl Br I At （F是非金屬性最強的元素，位於周期表右上方）
★判斷元素金屬性和非金屬性強弱的方法：
（1）金屬性強（弱）——①單質與水或酸反應生成氫氣容易（難）；②氫氧化物鹼性強（弱）；③相互置換反應（強制弱）Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu。
（2）非金屬性強（弱）——①單質與氫氣易（難）反應；②生成的氫化物穩定（不穩定）；③最高價氧化物的水化物（含氧酸）酸性強（弱）；④相互置換反應（強制弱）2NaBr＋Cl2＝2NaCl＋Br2。
（Ⅰ）同周期比較：
金屬性：Na＞Mg＞Al
與酸或水反應：從易→難
鹼性：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3
非金屬性：Si＜P＜S＜Cl
單質與氫氣反應：從難→易
氫化物穩定性：SiH4＜PH3＜H2S＜HCl
酸性(含氧酸)：H2SiO3＜H3PO4＜H2SO4＜HClO4
（Ⅱ）同主族比較：
金屬性：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs（鹼金屬元素）
與酸或水反應：從難→易
鹼性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH 非金屬性：F＞Cl＞Br＞I（鹵族元素）
單質與氫氣反應：從易→難
氫化物穩定：HF＞HCl＞HBr＞HI
（Ⅲ）
金屬性：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs
還原性(失電子能力)：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs
氧化性(得電子能力)：Li＋＞Na＋＞K＋＞Rb＋＞Cs＋ 非金屬性：F＞Cl＞Br＞I
氧化性：F2＞Cl2＞Br2＞I2
還原性：F－＜Cl－＜Br－＜I－
酸性(無氧酸)：HF＜HCl＜HBr＜HI
比較粒子(包括原子、離子)半徑的方法：（1）先比較電子層數，電子層數多的半徑大。
（2）電子層數相同時，再比較核電荷數，核電荷數多的半徑反而小。
四、化學鍵
化學鍵是相鄰兩個或多個原子間強烈的相互作用。
1.離子鍵與共價鍵的比較
鍵型 離子鍵 共價鍵
概念 陰陽離子結合成化合物的靜電作用叫離子鍵 原子之間通過共用電子對所形成的相互作用叫做共價鍵
成鍵方式 通過得失電子達到穩定結構 通過形成共用電子對達到穩定結構
成鍵粒子 陰、陽離子 原子
成鍵元素 活潑金屬與活潑非金屬元素之間（特殊：NH4Cl、NH4NO3等銨鹽只由非金屬元素組成，但含有離子鍵） 非金屬元素之間
離子化合物：由離子鍵構成的化合物叫做離子化合物。（一定有離子鍵，可能有共價鍵）
共價化合物：原子間通過共用電子對形成分子的化合物叫做共價化合物。（只有共價鍵）
極性共價鍵（簡稱極性鍵）：由不同種原子形成，A－B型，如，H－Cl。
共價鍵
非極性共價鍵（簡稱非極性鍵）：由同種原子形成，A－A型，如，Cl－Cl。
2.電子式：
用電子式表示離子鍵形成的物質的結構與表示共價鍵形成的物質的結構的不同點：（1）電荷：用電子式表示離子鍵形成的物質的結構需標出陽離子和陰離子的電荷；而表示共價鍵形成的物質的結構不能標電荷。（2）[ ]（方括弧）：離子鍵形成的物質中的陰離子需用方括弧括起來，而共價鍵形成的物質中不能用方括弧。
第二章 化學反應與能量
第一節 化學能與熱能
1、在任何的化學反應中總伴有能量的變化。
原因：當物質發生化學反應時，斷開反應物中的化學鍵要吸收能量，而形成生成物中的化學鍵要放出能量。化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因。一個確定的化學反應在發生過程中是吸收能量還是放出能量，決定於反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小。E反應物總能量＞E生成物總能量，為放熱反應。E反應物總能量＜E生成物總能量，為吸熱反應。
2、常見的放熱反應和吸熱反應
常見的放熱反應：①所有的燃燒與緩慢氧化。②酸鹼中和反應。③金屬與酸反應製取氫氣。
④大多數化合反應（特殊：C＋CO2 2CO是吸熱反應）。
常見的吸熱反應：①以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應如：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)。
②銨鹽和鹼的反應如Ba(OH)2•8H2O＋NH4Cl＝BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
③大多數分解反應如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。
3、能源的分類：
形成條件 利用歷史 性質
一次能源
常規能源 可再生資源 水能、風能、生物質能
不可再生資源 煤、石油、天然氣等化石能源
新能源 可再生資源 太陽能、風能、地熱能、潮汐能、氫能、沼氣
不可再生資源 核能
二次能源 （一次能源經過加工、轉化得到的能源稱為二次能源）
電能（水電、火電、核電）、蒸汽、工業余熱、酒精、汽油、焦炭等
[思考]一般說來，大多數化合反應是放熱反應，大多數分解反應是吸熱反應，放熱反應都不需要加熱，吸熱反應都需要加熱，這種說法對嗎？試舉例說明。
點拔：這種說法不對。如C＋O2＝CO2的反應是放熱反應，但需要加熱，只是反應開始後不再需要加熱，反應放出的熱量可以使反應繼續下去。Ba(OH)2•8H2O與NH4Cl的反應是吸熱反應，但反應並不需要加熱。
第二節 化學能與電能
1、化學能轉化為電能的方式：
電能
(電力) 火電（火力發電） 化學能→熱能→機械能→電能 缺點：環境污染、低效
原電池 將化學能直接轉化為電能 優點：清潔、高效
2、原電池原理
（1）概念：把化學能直接轉化為電能的裝置叫做原電池。
（2）原電池的工作原理：通過氧化還原反應（有電子的轉移）把化學能轉變為電能。
（3）構成原電池的條件：（1）電極為導體且活潑性不同；（2）兩個電極接觸（導線連接或直接接觸）；（3）兩個相互連接的電極插入電解質溶液構成閉合迴路。
（4）電極名稱及發生的反應：
負極：較活潑的金屬作負極，負極發生氧化反應，
電極反應式：較活潑金屬－ne－＝金屬陽離子
負極現象：負極溶解，負極質量減少。
正極：較不活潑的金屬或石墨作正極，正極發生還原反應，
電極反應式：溶液中陽離子＋ne－＝單質
正極的現象：一般有氣體放出或正極質量增加。
（5）原電池正負極的判斷方法：
①依據原電池兩極的材料：
較活潑的金屬作負極（K、Ca、Na太活潑，不能作電極）；
較不活潑金屬或可導電非金屬（石墨）、氧化物（MnO2）等作正極。
②根據電流方向或電子流向：（外電路）的電流由正極流向負極；電子則由負極經外電路流向原電池的正極。
③根據內電路離子的遷移方向：陽離子流向原電池正極，陰離子流向原電池負極。
④根據原電池中的反應類型：
負極：失電子，發生氧化反應，現象通常是電極本身消耗，質量減小。
正極：得電子，發生還原反應，現象是常伴隨金屬的析出或H2的放出。
（6）原電池電極反應的書寫方法：
（i）原電池反應所依託的化學反應原理是氧化還原反應，負極反應是氧化反應，正極反應是還原反應。因此書寫電極反應的方法歸納如下：
①寫出總反應方程式。 ②把總反應根據電子得失情況，分成氧化反應、還原反應。
③氧化反應在負極發生，還原反應在正極發生，反應物和生成物對號入座，注意酸鹼介質和水等參與反應。
（ii）原電池的總反應式一般把正極和負極反應式相加而得。
（7）原電池的應用：①加快化學反應速率，如粗鋅制氫氣速率比純鋅制氫氣快。②比較金屬活動性強弱。③設計原電池。④金屬的腐蝕。
2、化學電源基本類型：
①干電池：活潑金屬作負極，被腐蝕或消耗。如：Cu－Zn原電池、鋅錳電池。
②充電電池：兩極都參加反應的原電池，可充電循環使用。如鉛蓄電池、鋰電池和銀鋅電池等。
③燃料電池：兩電極材料均為惰性電極，電極本身不發生反應，而是由引入到兩極上的物質發生反應，如H2、CH4燃料電池，其電解質溶液常為鹼性試劑（KOH等）。
第三節 化學反應的速率和限度
1、化學反應的速率
（1）概念：化學反應速率通常用單位時間內反應物濃度的減少量或生成物濃度的增加量（均取正值）來表示。 計算公式：v(B)＝ ＝
①單位：mol/(L•s)或mol/(L•min)
②B為溶液或氣體，若B為固體或純液體不計算速率。
③以上所表示的是平均速率，而不是瞬時速率。
④重要規律：（i）速率比＝方程式系數比 （ii）變化量比＝方程式系數比
（2）影響化學反應速率的因素：
內因：由參加反應的物質的結構和性質決定的（主要因素）。
外因：①溫度：升高溫度，增大速率
②催化劑：一般加快反應速率（正催化劑）
③濃度：增加C反應物的濃度，增大速率（溶液或氣體才有濃度可言）
④壓強：增大壓強，增大速率（適用於有氣體參加的反應）
⑤其它因素：如光（射線）、固體的表面積（顆粒大小）、反應物的狀態（溶劑）、原電池等也會改變化學反應速率。
2、化學反應的限度——化學平衡
（1）在一定條件下，當一個可逆反應進行到正向反應速率與逆向反應速率相等時，反應物和生成物的濃度不再改變，達到表面上靜止的一種「平衡狀態」，這就是這個反應所能達到的限度，即化學平衡狀態。
化學平衡的移動受到溫度、反應物濃度、壓強等因素的影響。催化劑只改變化學反應速率，對化學平衡無影響。
在相同的條件下同時向正、逆兩個反應方向進行的反應叫做可逆反應。通常把由反應物向生成物進行的反應叫做正反應。而由生成物向反應物進行的反應叫做逆反應。
在任何可逆反應中，正方應進行的同時，逆反應也在進行。可逆反應不能進行到底，即是說可逆反應無論進行到何種程度，任何物質（反應物和生成物）的物質的量都不可能為0。
（2）化學平衡狀態的特徵：逆、動、等、定、變。
①逆：化學平衡研究的對象是可逆反應。
②動：動態平衡，達到平衡狀態時，正逆反應仍在不斷進行。
③等：達到平衡狀態時，正方應速率和逆反應速率相等，但不等於0。即v正＝v逆≠0。
④定：達到平衡狀態時，各組分的濃度保持不變，各組成成分的含量保持一定。
⑤變：當條件變化時，原平衡被破壞，在新的條件下會重新建立新的平衡。
（3）判斷化學平衡狀態的標志：
① VA（正方向）＝VA（逆方向）或nA（消耗）＝nA（生成）（不同方向同一物質比較）
②各組分濃度保持不變或百分含量不變
③藉助顏色不變判斷（有一種物質是有顏色的）
④總物質的量或總體積或總壓強或平均相對分子質量不變（前提：反應前後氣體的總物質的量不相等的反應適用，即如對於反應xA＋yB zC，x＋y≠z ）
第三章 有機化合物
絕大多數含碳的化合物稱為有機化合物，簡稱有機物。像CO、CO2、碳酸、碳酸鹽等少數化合物，由於它們的組成和性質跟無機化合物相似，因而一向把它們作為無機化合物。
一、烴
1、烴的定義：僅含碳和氫兩種元素的有機物稱為碳氫化合物，也稱為烴。
2、烴的分類：
飽和烴→烷烴（如：甲烷）
脂肪烴(鏈狀)
烴 不飽和烴→烯烴（如：乙烯）
芳香烴(含有苯環)（如：苯）
3、甲烷、乙烯和苯的性質比較：
有機物 烷烴 烯烴 苯及其同系物
通式 CnH2n+2 CnH2n ——
代表物 甲烷(CH4) 乙烯(C2H4) 苯(C6H6)
結構簡式 CH4 CH2＝CH2 或
(官能團)
結構特點 C－C單鍵，
鏈狀，飽和烴 C＝C雙鍵，
鏈狀，不飽和烴 一種介於單鍵和雙鍵之間的獨特的鍵，環狀
空間結構 正四面體 六原子共平面 平面正六邊形
物理性質 無色無味的氣體，比空氣輕，難溶於水 無色稍有氣味的氣體，比空氣略輕，難溶於水 無色有特殊氣味的液體，比水輕，難溶於水
用途 優良燃料，化工原料 石化工業原料，植物生長調節劑，催熟劑 溶劑，化工原料
有機物 主 要 化 學 性 質
烷烴：
甲烷 ①氧化反應（燃燒）
CH4+2O2――→CO2+2H2O（淡藍色火焰，無黑煙）
②取代反應 （注意光是反應發生的主要原因，產物有5種）
CH4+Cl2―→CH3Cl+HCl CH3Cl +Cl2―→CH2Cl2+HCl
CH2Cl2+Cl2―→CHCl3+HCl CHCl3+Cl2―→CCl4+HCl
在光照條件下甲烷還可以跟溴蒸氣發生取代反應，
甲烷不能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。
烯烴：
乙烯
①氧化反應 （ⅰ）燃燒
C2H4+3O2――→2CO2+2H2O（火焰明亮，有黑煙）
（ⅱ）被酸性KMnO4溶液氧化，能使酸性KMnO4溶液褪色。
②加成反應
CH2＝CH2＋Br2－→CH2Br－CH2Br（能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色）
在一定條件下，乙烯還可以與H2、Cl2、HCl、H2O等發生加成反應
CH2＝CH2＋H2――→CH3CH3
CH2＝CH2＋HCl－→CH3CH2Cl（氯乙烷）
CH2＝CH2＋H2O――→CH3CH2OH（制乙醇）
③加聚反應 nCH2＝CH2――→－CH2－CH2－n（聚乙烯）
乙烯能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。常利用該反應鑒別烷烴和烯烴，如鑒別甲烷和乙烯。
苯
①氧化反應（燃燒）
2C6H6＋15O2―→12CO2＋6H2O（火焰明亮，有濃煙）
②取代反應
苯環上的氫原子被溴原子、硝基取代。
＋Br2――→ ＋HBr
＋HNO3――→ ＋H2O
③加成反應
＋3H2――→
苯不能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。
4、同系物、同分異構體、同素異形體、同位素比較。
概念 同系物 同分異構體 同素異形體 同位素
定義 結構相似，在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質 分子式相同而結構式不同的化合物的互稱 由同種元素組成的不同單質的互稱 質子數相同而中子數不同的同一元素的不同原子的互稱
分子式 不同 相同 元素符號表示相同，分子式可不同 ——
結構 相似 不同 不同 ——
研究對象 化合物 化合物 單質 原子
6、烷烴的命名：
（1）普通命名法：把烷烴泛稱為「某烷」，某是指烷烴中碳原子的數目。1－10用甲，乙，丙，丁，戊，已，庚，辛，壬，癸；11起漢文數字表示。區別同分異構體，用「正」，「異」，「新」。
正丁烷，異丁烷；正戊烷，異戊烷，新戊烷。
（2）系統命名法：
①命名步驟：(1)找主鏈－最長的碳鏈(確定母體名稱)；(2)編號－靠近支鏈（小、多）的一端；
(3)寫名稱－先簡後繁,相同基請合並.
②名稱組成：取代基位置－取代基名稱母體名稱
③阿拉伯數字表示取代基位置，漢字數字表示相同取代基的個數
CH3－CH－CH2－CH3 CH3－CH－CH－CH3
2－甲基丁烷 2，3－二甲基丁烷
7、比較同類烴的沸點:
①一看：碳原子數多沸點高。
②碳原子數相同，二看：支鏈多沸點低。
常溫下，碳原子數1－4的烴都為氣體。
二、烴的衍生物
1、乙醇和乙酸的性質比較
有機物 飽和一元醇 飽和一元醛 飽和一元羧酸
通式 CnH2n+1OH —— CnH2n+1COOH
代表物 乙醇 乙醛 乙酸
結構簡式 CH3CH2OH
或 C2H5OH CH3CHO CH3COOH
官能團 羥基：－OH
醛基：－CHO
羧基：－COOH
物理性質 無色、有特殊香味的液體，俗名酒精，與水互溶，易揮發
（非電解質） —— 有強烈刺激性氣味的無色液體，俗稱醋酸，易溶於水和乙醇，無水醋酸又稱冰醋酸。
用途 作燃料、飲料、化工原料；用於醫療消毒，乙醇溶液的質量分數為75％ —— 有機化工原料，可製得醋酸纖維、合成纖維、香料、燃料等，是食醋的主要成分
有機物 主 要 化 學 性 質
乙醇 ①與Na的反應
2CH3CH2OH+2Na―→2CH3CH2ONa+H2↑
乙醇與Na的反應（與水比較）：①相同點：都生成氫氣，反應都放熱
②不同點：比鈉與水的反應要緩慢
結論：乙醇分子羥基中的氫原子比烷烴分子中的氫原子活潑，但沒有水分子中的氫原子活潑。
②氧化反應 （ⅰ）燃燒
CH3CH2OH+3O2―→2CO2+3H2O
（ⅱ）在銅或銀催化條件下：可以被O2氧化成乙醛（CH3CHO）
2CH3CH2OH+O2――→2CH3CHO+2H2O
③消去反應
CH3CH2OH――→CH2＝CH2↑+H2O
乙醛 氧化反應：醛基(－CHO)的性質－與銀氨溶液，新制Cu(OH)2反應
CH3CHO＋2Ag(NH3)2OH――→CH3COONH4＋H2O ＋2Ag↓＋3NH3↑
（銀氨溶液）
CH3CHO + 2Cu(OH)2――→CH3COOH＋Cu2O↓＋2H2O
（磚紅色）
醛基的檢驗：方法1：加銀氨溶液水浴加熱有銀鏡生成。
方法2：加新制的Cu(OH)2鹼性懸濁液加熱至沸有磚紅色沉澱
乙酸 ①具有酸的通性：CH3COOH≒CH3COO－＋H＋
使紫色石蕊試液變紅；
與活潑金屬，鹼，弱酸鹽反應，如CaCO3、Na2CO3
酸性比較：CH3COOH > H2CO3
2CH3COOH＋CaCO3＝2(CH3COO)2Ca＋CO2↑＋H2O（強制弱）
②酯化反應
CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O
酸脫羥基醇脫氫
三、基本營養物質
食物中的營養物質包括：糖類、油脂、蛋白質、維生素、無機鹽和水。人們習慣稱糖類、油脂、蛋白質為動物性和植物性食物中的基本營養物質。
種類 元素組成 代表物 代表物分子
糖類 單糖 C H O 葡萄糖 C6H12O6 葡萄糖和果糖互為同分異構體
單糖不能發生水解反應
果糖
雙糖 C H O 蔗糖 C12H22O11 蔗糖和麥芽糖互為同分異構體
能發生水解反應
麥芽糖
多糖 C H O 澱粉 (C6H10O5)n 澱粉、纖維素由於n值不同，所以分子式不同，不能互稱同分異構體
能發生水解反應
纖維素
油脂 油 C H O 植物油 不飽和高級脂肪酸甘油酯 含有C＝C鍵，能發生加成反應，
能發生水解反應
脂 C H O 動物脂肪 飽和高級脂肪酸甘油酯 C－C鍵，
能發生水解反應
蛋白質 C H O
N S P等 酶、肌肉、
毛發等 氨基酸連接成的高分子 能發生水解反應
主 要 化 學 性 質
葡萄糖
結構簡式：CH2OH－CHOH－CHOH－CHOH－CHOH－CHO
或CH2OH(CHOH)4CHO （含有羥基和醛基）
醛基：①使新制的Cu(OH)2¬產生磚紅色沉澱－測定糖尿病患者病情
②與銀氨溶液反應產生銀鏡－工業制鏡和玻璃瓶瓶膽
羥基：與羧酸發生酯化反應生成酯
蔗糖 水解反應：生成葡萄糖和果糖
澱粉
纖維素 澱粉、纖維素水解反應：生成葡萄糖
澱粉特性：澱粉遇碘單質變藍
油脂 水解反應：生成高級脂肪酸（或高級脂肪酸鹽）和甘油
蛋白質 水解反應：最終產物為氨基酸
顏色反應：蛋白質遇濃HNO3變黃（鑒別部分蛋白質）
灼燒蛋白質有燒焦羽毛的味道（鑒別蛋白質）
第四章 化學與可持續發展
第一節 開發利用金屬礦物和海水資源
一、金屬礦物的開發利用
1、金屬的存在：除了金、鉑等少數金屬外，絕大多數金屬以化合態的形式存在於自然界。
2、金屬冶煉的涵義：簡單地說，金屬的冶煉就是把金屬從礦石中提煉出來。金屬冶煉的實質是把金屬元素從化合態還原為游離態，即M(+n)（化合態） M(0)（游離態）。
3、金屬冶煉的一般步驟： (1)礦石的富集：除去雜質，提高礦石中有用成分的含量。(2)冶煉：利用氧化還原反應原理，在一定條件下，用還原劑把金屬從其礦石中還原出來，得到金屬單質（粗）。(3)精煉：採用一定的方法，提煉純金屬。
4、金屬冶煉的方法
(1)電解法：適用於一些非常活潑的金屬。
2NaCl（熔融） 2Na＋Cl2↑ MgCl2（熔融） Mg＋Cl2↑ 2Al2O3（熔融） 4Al＋3O2↑
(2)熱還原法：適用於較活潑金屬。
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2↑ WO3＋3H2 W＋3H2O ZnO＋C Zn＋CO↑
常用的還原劑：焦炭、CO、H2等。一些活潑的金屬也可作還原劑，如Al，
Fe2O3＋2Al 2Fe＋Al2O3（鋁熱反應） Cr2O3＋2Al 2Cr＋Al2O3（鋁熱反應）
(3)熱分解法：適用於一些不活潑的金屬。
2HgO 2Hg＋O2↑ 2Ag2O 4Ag＋O2↑
5、 (1)回收金屬的意義：節約礦物資源，節約能源，減少環境污染。(2)廢舊金屬的最好處理方法是回收利用。(3)回收金屬的實例：廢舊鋼鐵用於煉鋼；廢鐵屑用於制鐵鹽；從電影業、照相業、科研單位和醫院X光室回收的定影液中，可以提取金屬銀。
金屬的活動性順序 K、Ca、Na、
Mg、Al Zn、Fe、Sn、
Pb、(H)、Cu Hg、Ag Pt、Au
金屬原子失電子能力 強 弱
金屬離子得電子能力 弱 強
主要冶煉方法 電解法 熱還原法 熱分解法 富集法
還原劑或
特殊措施 強大電流
提供電子 H2、CO、C、
Al等加熱 加熱 物理方法或
化學方法
二、海水資源的開發利用
1、海水是一個遠未開發的巨大化學資源寶庫 海水中含有80多種元素，其中Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr 11種元素的含量較高，其餘為微量元素。常從海水中提取食鹽，並在傳統海水制鹽工業基礎上製取鎂、鉀、溴及其化合物。
2、海水淡化的方法：蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久，蒸餾法的原理是把水加熱到水的沸點，液態水變為水蒸氣與海水中的鹽分離，水蒸氣冷凝得淡水。
3、海水提溴
濃縮海水 溴單質 氫溴酸 溴單質
有關反應方程式：①2NaBr＋Cl2＝Br2＋2NaCl ②Br2＋SO2＋2H2O＝2HBr＋H2SO4
③2HBr＋Cl2＝2HCl＋Br2
4、海帶提碘
海帶中的碘元素主要以I－的形式存在，提取時用適當的氧化劑將其氧化成I2，再萃取出來。證明海帶中含有碘，實驗方法：(1)用剪刀剪碎海帶，用酒精濕潤，放入坩鍋中。(2)灼燒海帶至完全生成灰，停止加熱，冷卻。(3)將海帶灰移到小燒杯中，加蒸餾水，攪拌、煮沸、過濾。(4)在濾液中滴加稀H2SO4及H2O2然後加入幾滴澱粉溶液。
證明含碘的現象：滴入澱粉溶液，溶液變藍色。2I－＋H2O2＋2H＋＝I2＋2H2O
第二節 化學與資源綜合利用、環境保護
一、煤和石油
1、煤的組成：煤是由有機物和少量無機物組成的復雜混合物，主要含碳元素，還含有少量的氫、氧、氮、硫等元素。
2、煤的綜合利用：煤的干餾、煤的氣化、煤的液化。
煤的干餾是指將煤在隔絕空氣的條件下加強使其分解的過程，也叫煤的焦化。煤干餾得到焦炭、煤焦油、焦爐氣等。
煤的氣化是將其中的有機物轉化為可燃性氣體的過程。
煤的液化是將煤轉化成液體燃料的過程。
3、石油的組成：石油主要是多種烷烴、環烷烴和芳香烴多種碳氫化合物的混合物，沒有固定的沸點。
4、石油的加工：石油的分餾、催化裂化、裂解。
二、環境保護和綠色化學
環境問題主要是指由於人類不合理地開發和利用自然資源而造成的生態環境破壞，以及工農業生產和人類生活所造成的環境污染。
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