初中化学知识体系思维导图

中心主题：初中化学

物质构成的奥秘 (化学的基石)

• 物质的基本概念

  • 混合物: 由两种或多种物质混合而成，各物质保持原有性质。
    • 举例：空气、溶液、合金、石油。
    • 特点：无固定组成,无固定熔沸点。
  • 纯净物: 由一种物质组成。
    • 单质: 由同种元素组成的纯净物。
      • 金属单质：Mg, Fe, Cu (由原子构成)
      • 非金属单质：C, S, P, O₂, N₂ (O₂, N₂由分子构成；C由原子构成)
    • 化合物: 由不同种元素组成的纯净物。
      • 氧化物：H₂O, CO₂, Fe₂O₃
      • 酸：HCl, H₂SO₄
      • 碱：NaOH, Ca(OH)₂
      • 盐：NaCl, CaCO₃
  • 元素: 具有相同核电荷数（即质子数）的一类原子的总称。
    • 地壳中含量前四位：O, Si, Al, Fe
    • 人体中含量前四位：O, C, H, N
    • 元素符号：国际统一表示，第一个字母大写,第二个字母小写。

• 微观粒子

  • 原子
    • 定义: 化学变化中的最小微粒。
    • 结构: 原子核 (质子 + 中子) + 核外电子
    • 关系:
      • 核电荷数 = 质子数 = 核外电子数 (原子中)
      • 相对原子质量 ≈ 质子数 + 中子数
    • 原子结构示意图: 圆圈表示原子核，弧线表示电子层,数字表示该层电子数。
  • 分子
    • 定义: 保持物质化学性质的一种微粒。
    • 特点: 体积小、质量小、不断运动、有间隔。
    • 由什么构成: 分子由原子构成。
  • 离子
    • 定义: 带电荷的原子或原子团。
    • 形成: 原子得/失电子 → 阴/阳离子
    • 分类:
      • 阳离子：带正电 (如 Na⁺, Ca²⁺, NH₄⁺)
      • 阴离子：带负电 (如 Cl⁻, SO₄²⁻, OH⁻)
    • 由什么构成: 离子化合物 (如 NaCl) 由阴阳离子构成。

• 物质的分类与构成

  • 金属单质: 由原子直接构成。
  • 稀有气体单质: 由原子直接构成 (He, Ne等)。
  • 大多数非金属固体单质: 由原子直接构成 (C, Si, S, P)。
  • 非金属气体单质: 由分子构成 (O₂, H₂, Cl₂, N₂)。
  • 化合物:
    • 共价化合物: 由分子构成 (如 H₂O, CO₂)。
    • 离子化合物: 由阴阳离子构成 (如 NaCl, CaCl₂)。

物质的化学变化 (化学的核心)

• 基本概念

  • 定义: 生成新物质的变化。
  • 特征: 有新物质生成，常伴随发光、放热、变色、产生气体、生成沉淀等现象。
  • 本质: 分子破裂,原子重新组合。

• 质量守恒定律

  • 参加化学反应的各物质的质量总和,等于反应后生成的各物质的质量总和。
  • 微观解释: 化学反应前后，原子的种类、数目、质量均不变。
  • “五个不变”： 原子种类、原子数目、原子质量、元素种类、物质总质量。
  • “两个一定改变”： 分子种类、物质种类。
  • “一个可能改变”： 分子数目。

• 化学反应基本类型

  • 化合反应: A + B + ... → AB (多变一)

    举例：2Mg + O₂ --(点燃)--> 2MgO

  • 分解反应: AB → A + B + ... (一变多)

    举例：2H₂O --(通电)--> 2H₂↑ + O₂↑

  • 置换反应: A + BC → AC + B (单质+化合物→新单质+新化合物)
    • 举例：Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu
    • 金属活动性顺序： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
      • 排在H前的金属能与酸反应置换出氢气。
      • 排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来。
  • 复分解反应: AB + CD → AD + CB (两种化合物互相交换成分)
    • 发生条件： 生成物中有 沉淀、气体 或 水 中至少一种。
    • 举例：HCl + NaOH → NaCl + H₂O
    • 常见沉淀： BaSO₄, AgCl, CaCO₃, BaCO₃, Mg(OH)₂, Al(OH)₃ 等。

• 化学方程式

  • 定义: 用化学式表示化学反应的式子。
  • 意义:
    • 宏观：表示什么物质参加了反应,生成了什么物质。
    • 微观：表示反应物、生成物各物质间的粒子个数比。
    • 量：表示反应物、生成物各物质的质量比。
  • 书写原则:
    • 客观事实： 不能臆造不存在的物质或反应。
    • 质量守恒： 遵循质量守恒定律,配平。
  • 书写步骤: 写 → 配 → 注 → 等
    • 写：正确写出反应物和生成物的化学式。
    • 配：在化学式前配上适当的化学计量数,使反应前后各原子数目相等。
    • 注：注明反应条件（如点燃、加热、催化剂）和生成物状态（气体↑，沉淀↓）。
    • 等：将短线改为等号。

• 氧化还原反应 (初中阶段初步认识)

  • 特征: 物质得到氧或失去氧。
  • 氧化剂: 提供氧的物质，具有氧化性,被还原。
  • 还原剂: 夺取氧的物质，具有还原性,被氧化。
  • 举例：H₂ + CuO --(加热)--> Cu + H₂O

    H₂是还原剂,CuO是氧化剂。

身边的化学物质 (化学的应用)

• 空气

  • 成分 (按体积分数):
    • N₂: ~78% (性质稳定,作保护气)
    • O₂: ~21% (支持燃烧,供给呼吸)
    • 稀有气体: ~0.94% (He, Ne等，作保护气、电光源)
    • CO₂: ~0.03% (参与光合作用,温室效应)
    • 其他气体和杂质: ~0.03%
  • 氧气 (O₂)
    • 物理性质: 无色无味气体，密度比空气略大,不易溶于水。
    • 化学性质: 比较活泼，具有 氧化性，是常见的 氧化剂。
      • 与非金属反应：C + O₂ --(点燃)--> CO₂ (发出白光)
      • 与金属反应：3Fe + 2O₂ --(点燃)--> Fe₃O₄ (火星四射)
      • 与化合物反应：CH₄ + 2O₂ --(点燃)--> CO₂ + 2H₂O
    • 实验室制法:
      • 原理：2H₂O₂ --(MnO₂)--> 2H₂O + O₂↑ (或加热高锰酸钾/氯酸钾)
      • 装置：固固加热型 / 固液不加热型
      • 收集：排水法 (不易溶) 或 向上排空气法 (密度比空气大)
      • 检验：将带火星的木条伸入集气瓶,木条复燃。
      • 验满：将带火星的木条放在集气瓶口,木条复燃。
  • 二氧化碳 (CO₂)
    • 物理性质: 无色无味气体，密度比空气大， 能溶于水，固体叫“干冰”。
    • 化学性质:
      • 不燃烧，不支持燃烧,不能供给呼吸。
      • 与水反应：CO₂ + H₂O → H₂CO₃ (碳酸)
      • 与碱反应：CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O (检验CO₂)
    • 实验室制法:
      • 原理：CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑
      • 装置：固液不加热型
      • 收集：向上排空气法 (密度比空气大,能溶于水)
      • 检验：通入澄清石灰水,石灰水变浑浊。
      • 验满：将燃着的木条放在集气瓶口,木条熄灭。

• 水 (H₂O)

  • 组成: 电解水：2H₂O --(通电)--> 2H₂↑ + O₂↑ (正氧负氢,氢二氧一)
  • 硬水与软水:
    • 硬水: 含较多可溶性钙、镁化合物的水。
    • 软水: 不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。
    • 鉴别: 加入肥皂水，泡沫多、浮渣少的是软水。
    • 硬水软化: 煮沸 (生活中) 或 蒸馏 (实验室)。

• 碳和碳的氧化物

  • 碳单质:
    • 金刚石: 硬度最大，作钻头、玻璃刀。
    • 石墨: 质软，有滑腻感，作电极、铅笔芯。
    • C₆₀: “足球烯”。
    • 化学性质:
      • 常温下稳定。
      • 可燃性：C + O₂ --(充足)--> CO₂ (2C + O₂ --(不足)--> 2CO)
      • 还原性：C + 2CuO --(高温)--> 2Cu + CO₂↑
  • 一氧化碳:
    • 物理性质: 无色无味气体，有毒,难溶于水。
    • 化学性质:
      • 可燃性：2CO + O₂ --(点燃)--> 2CO₂ (蓝色火焰)
      • 还原性：3CO + Fe₂O₃ --(高温)--> 2Fe + 3CO₂
      • 毒性：与血液中的血红蛋白结合,使人体缺氧。
  • 二氧化碳: (见空气部分)

• 金属与金属材料

  • 金属的物理性质: 有光泽、导电性、导热性、延展性等。
  • 合金: 在金属中加热熔合某些金属或非金属，形成的具有金属特性的物质。

    举例：生铁、钢 (铁的合金)；黄铜 (铜锌合金)。

  • 金属的化学性质:
    • 与氧气反应：4Al + 3O₂ --> 2Al₂O₃ (致密氧化膜,耐腐蚀)
    • 与酸反应：Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑ (H前金属)
    • 与盐溶液反应：Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu (活动性顺序)
  • 金属活动性顺序: (见置换反应部分)
  • 金属资源保护:
    • 防腐蚀 (涂油、刷漆、电镀、制成合金)。
    • 回收利用。
    • 防止金属锈蚀。

• 酸、碱、盐

  • 酸:
    • 定义: 电离时产生的阳离子全部是氢离子(H⁺)的化合物。
    • 常见酸: 盐酸(HCl)、硫酸(H₂SO₄)、硝酸(HNO₃)。
    • 酸的通性:
      1. 使紫色石蕊试液变红,无色酚酞不变色。
      2. 与活泼金属反应生成盐和氢气。
      3. 与金属氧化物反应生成盐和水。
      4. 与碱发生中和反应生成盐和水。
      5. 与某些盐反应生成新酸和新盐。
  • 碱:
    • 定义: 电离时产生的阴离子全部是氢氧根离子(OH⁻)的化合物。
    • 常见碱: 氢氧化钠、氢氧化钙、氨水。
    • 碱的通性:
      1. 使紫色石蕊试液变蓝,无色酚酞变红。
      2. 与非金属氧化物反应生成盐和水。
      3. 与酸发生中和反应生成盐和水。
      4. 与某些盐反应生成新碱和新盐。
  • 盐:
    • 定义: 由金属离子(或铵根离子)和酸根离子构成的化合物。
    • 常见盐: 氯化钠、碳酸钠、硫酸铜。
    • 化学性质: (具有酸的通性、碱的通性、复分解反应等)
  • 中和反应:
    • 定义: 酸与碱作用生成盐和水的反应。
    • 应用: 调节土壤酸碱性、处理工业废水、医药等。

化学与社会发展 (化学的价值)

• 燃料与燃烧

  • 三大化石燃料: 煤、石油、天然气 (主要成分是甲烷CH₄)。
  • 燃烧条件: ① 可燃物 ② 氧气(或空气) ③ 达到着火点 (三者缺一不可)。
  • 灭火原理: ① 清除或隔离可燃物 ② 隔绝氧气(或空气) ③ 使温度降到着火点以下 (破坏任意一个条件即可)。

• 化学与生活

  • 营养素: 蛋白质、糖类、油脂、维生素、无机盐、水。
  • 有机合成材料: 塑料、合成纤维、合成橡胶。
    • “白色污染”: 难降解的塑料垃圾。
    • 防治: 减少使用、重复使用、使用可降解塑料、回收利用。

• 化学与环境

  • 空气污染: SO₂、NO₂、CO、粉尘等。
  • 水污染: 工业废水、农业废水、生活污水。
  • 酸雨: pH < 5.6的雨水，主要由SO₂、NO₂引起。

学习建议

1. 抓主线，建网络: 这份思维导图就是主线，学习时，不断将新知识填充到对应的分支中,形成自己的知识网络。
2. 重理解，记本质: 不要死记硬背，质量守恒定律的本质是“原子三不变”,化学方程式的配平是为了遵守质量守恒。
3. 勤实验，多总结: 化学是一门以实验为基础的学科，亲手做实验，观察现象，分析原因,能极大加深对知识的理解和记忆。
4. 练规范，会表达: 尤其是化学方程式的书写、实验现象的描述、实验结论的推断等,一定要用规范的科学术语。

希望这份详细的思维导图能帮助你系统地梳理和掌握初中化学知识！