化学思维导图 (核心框架)
中心主题：化学
第一主干：化学基本概念与工具
- 1 物质的分类
- 按组成分：
- 混合物: 由不同种分子构成 (如：空气、溶液、合金)
- 纯净物: 由同种分子构成
- 单质: 由同种元素组成 (如：O₂, Fe, S)
- 化合物: 由不同种元素组成 (如：H₂O, CO₂, NaCl)
- 按性质分：
- 纯净物
- 有机物: 含碳化合物 (除CO, CO₂, 碳酸盐等)
- 无机物: 不含碳或上述特例的化合物
- 纯净物
- 按组成分：
- 2 物质的变化
- 物理变化: 无新物质生成 (如：状态改变、形变)
- 化学变化: 有新物质生成 (如：燃烧、生锈、中和反应)
- 基本反应类型： 化合、分解、置换、复分解
- 3 化学基本量
- 摩尔: 物质的量的单位
- 阿伏伽德罗常数 (Nₐ): 1mol粒子的数量
- 摩尔质量: 1mol物质的质量 (g/mol)
- 气体摩尔体积: 标准状况下 (STP), 1mol气体的体积 (22.4 L/mol)
- 物质的量浓度: c = n/V (mol/L)
- 4 化学用语
- 元素符号: (如：H, O, Na, Cl)
- 化学式: (如：H₂O, C₂H₅OH)
- 电子式: (如：H:Ö:H, Na⁺[:Ö:]²⁻)
- 结构式: (如：H-O-H, CH₃-CH₂-OH)
- 原子结构示意图:
- 化学方程式: (如：2H₂ + O₂ → 2H₂O)
- 离子方程式: (如：H⁺ + OH⁻ → H₂O)
- 热化学方程式: (如：H₂(g) + ½O₂(g) = H₂O(l); ΔH = -285.8 kJ/mol)
- 5 化学实验基础
- 常用仪器: 试管、烧杯、量筒、滴定管、容量瓶、酒精灯、分液漏斗等。
- 基本操作: 物质的加热、溶解、过滤、蒸发、蒸馏、萃取、分液、滴定。
- 气体制备与收集: (O₂, H₂, CO₂, Cl₂, NH₃等)
- 物质的检验: 离子检验 (Cl⁻, SO₄²⁻, NH₄⁺, Fe³⁺等)、气体检验。
- 实验安全: 防火、防爆、防腐蚀、防中毒。
第二主干：物质结构与性质 (微观世界)
- 1 原子结构
- 原子组成:
- 原子核: 质子 (决定元素种类)、中子 (决定同位素)
- 核外电子: (决定化学性质)
- 核外电子排布:
- 电子层: K, L, M, N...
- 排布规律: 能量最低原理、泡利不相容原理、洪特特规则。
- 表示方法: 电子排布式、轨道表示式。
- 原子组成:
- 2 元素周期律与周期表
- 周期律: 原子核外电子排布的周期性变化导致元素性质的周期性变化。
- 周期表结构:
- 周期: 横行，电子层数相同。
- 族: 纵列，最外层电子数相似。
- 分区: s区, p区, d区, ds区, f区。
- 元素性质递变规律:
- 原子半径: 同周期从左到右递减，同主族从上到下递增。
- 电离能: 同周期从左到右递增，同主族从上到下递减。
- 电负性: 同周期从左到右递增，同主族从上到下递减。
- 3 化学键与分子结构
- 化学键: 使原子结合成分子的作用力。
- 离子键: 电子得失 (如：NaCl)
- 共价键: 电子共用 (如：H₂O, CH₄)
- σ键 vs. π键
- 键参数: 键长、键能、键角。
- 金属键: 金属阳离子与自由电子。
- 分子间作用力:
- 范德华力: (分子间力) - 影响物质的熔沸点。
- 氢键: 特殊的范德华力 - 强烈影响熔沸点和溶解性 (如：H₂O, NH₃)。
- 分子空间构型:
- VSEPR模型: 价层电子对互斥理论 - 预测分子构型 (如：直线形、平面三角形、四面体)。
- 杂化轨道理论: 解释成键过程 (如：sp, sp², sp³杂化)。
- 化学键: 使原子结合成分子的作用力。
第三主干：化学反应与能量 (变化核心)
- 1 化学反应速率
- 定义: 单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加。
- 影响因素:
- 内因: 反应物本身的性质。
- 外因:
- 浓度: 增大反应物浓度，速率加快。
- 压强: 只影响气体反应，压强增大相当于浓度增大。
- 温度: 升高温度，速率加快 (主要影响活化能)。
- 催化剂: 改变反应路径，降低活化能，同等改变正逆速率。
- 表面积: 固体反应物，表面积越大，速率越快。
- 2 化学平衡
- 定义: 可逆反应中，正逆反应速率相等，各组分浓度保持不变的状态。
- 平衡特征: 逆、等、动、定、变。
- 平衡常数: K = [生成物]ᵃ / [反应物]ᵇ (只与温度有关)。
- 平衡移动原理 (勒夏特列原理):
- 浓度: 增大反应物浓度，平衡正向移动。
- 压强: 增大压强，平衡向气体分子数减少的方向移动。
- 温度: 升高温度，平衡向吸热反应方向移动。
- 3 化学反应与能量变化
- 反应热: 化学反应中吸收或放出的热量。
- 焓变: ΔH, ΔH < 0 为放热反应，ΔH > 0 为吸热反应。
- 热化学方程式: 标明状态和焓变的方程式。
- 盖斯定律: 反应热只与始态和终态有关，与路径无关。
第四主干：无机化学
- 1 非金属元素及其化合物
- 卤素 (F, Cl, Br, I): 强氧化性，氢卤酸酸性递增。
- 氧族 (O, S, Se): 氧化性，氢化物稳定性递减，水酸性递增。
- 氮族 (N, P, As): 氮的固定，铵盐，磷酸盐。
- 碳族 (C, Si): 同素异形体 (金刚石、石墨、C₆₀)，硅酸盐工业。
- 2 金属元素及其化合物
- 碱金属 (Li, Na, K...): 强还原性，氧化物、过氧化物、超氧化物。
- 碱土金属 (Be, Mg, Ca...): 还原性，氢碱性，硫酸钙/碳酸钙。
- 铝及其化合物: 两性 (Al₂O₃, Al(OH)₃)，铝热反应。
- 铁及其化合物: 变价 (+2, +3)，Fe²⁺与Fe³⁺的转化与检验。
- 铜及其化合物: 不活泼，+1和+2价化合物。
- 3 无机物间的关系
- 单质、氧化物、酸、碱、盐的转化关系 (“八圈图”)。
- 离子反应: 复分解反应、盐类水解。
- 氧化还原反应:
- 本质: 电子转移。
- 特征: 化合价升降。
- 概念: 氧化剂、还原剂、氧化反应、还原反应。
- 配平: 化合价升降法、离子-电子法。
第五主干：有机化学
- 1 基本概念
- 烃: 仅含碳氢元素的化合物。
- 链烃: 烷烃 (CₙH₂ₙ₊₂)、烯烃 (CₙH₂ₙ)、炔烃 (CₙH₂ₙ₋₂)
- 环烃: 环烷烃、芳香烃 (苯及其同系物，CₙH₂ₙ₋₆)
- 烃的衍生物: 烃中的氢原子被其他官能团取代。
- 卤代烃: -X
- 醇: -OH
- 酚: -OH (与苯环直接相连)
- 醛: -CHO
- 羧酸: -COOH
- 酯: -COO-
- 烃: 仅含碳氢元素的化合物。
- 2 有机物的重要性质
- 取代反应: 卤代、硝化、磺化、酯化、水解。
- 加成反应: 烯烃/炔烃/苯与H₂/X₂/H₂O的加成。
- 消去反应: 醇/卤代烃脱去小分子 (如H₂O, HX)。
- 氧化反应: 燃烧、酸性KMnO₄褪色 (烯烃、醇、醛)、银镜反应/斐林反应 (醛)。
- 还原反应: 烯烃/炔烃/苯/醛/酮的加氢。
- 聚合反应: 加聚、缩聚。
- 3 有机物的检验与鉴别
- 溴水/酸性KMnO₄: 鉴不饱和烃。
- 银氨溶液/新制Cu(OH)₂: 鉴醛基。
- FeCl₃溶液: 鉴酚羟基。
- 钠: 鉴醇羟基。
- 燃烧法: 鉴定C, H, O元素。
- 4 高分子化合物
- 天然高分子: 淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶。
- 合成高分子: 塑料、合成纤维、合成橡胶 (三大合成材料)。
- 合成反应: 加聚 (如聚乙烯)、缩聚 (如聚酯、尼龙)。
第六主干：化学与生活、技术
- 1 生活中的化学
- 食品: 营养素 (糖、脂肪、蛋白质、维生素)、食品添加剂、食品变质。
- 材料: 金属、陶瓷、玻璃、高分子材料。
- 环境: 大气污染 (SO₂, NOx, 酸雨)、水污染 (重金属、有机物)、温室效应、臭氧层空洞。
- 健康: 药物、毒品、合成洗涤剂。
- 2 化学与技术
- 化学工业:
- 硫酸工业: 接触法。
- 合成氨工业: 哈伯法。
- 氯碱工业: 电解饱和食盐水。
- 能源化学:
- 化石燃料: 煤、石油、天然气的综合利用。
- 新能源: 氢能、电池 (一次/二次/燃料电池)、核能。
- 化学工业:
如何使用这份思维导图
- 打印或绘制: 将此大纲打印出来，或者用思维导图软件 (如XMind, MindMaster) 绘制出主干和分支。
- 填充细节: 以每个小标题 (如 "2.3 化学键与分子结构") 为中心，向外发散，填充具体的知识点、定义、例子、方程式和图示。
- 建立联系: 思考不同主干之间的联系。
- 结构决定性质: 原子结构 (2.1) → 元素周期律 (2.2) → 化学键 (2.3) → 物质的物理化学性质 (4, 5)。
- 性质决定用途: 氮气的稳定性 (4.1) → 用作保护气 (6.1)；乙烯的加成反应 (5.2) → 制聚乙烯塑料 (6.2)。
- 定期回顾: 思维导图不是一次性的工作，它应该是一个动态更新的学习工具，定期回顾和完善它，帮助巩固记忆和理解。
希望这份详细的化学思维导图能帮助你系统地学习和掌握化学知识！
