李比希元素分析仪(高中化学基础知识扫盲)

Posted 2023-05-29

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李比希元素分析仪(高中化学基础知识扫盲)

高中化学基础知识扫盲

现代仪器：

1. 原子吸收光谱仪：测定金属元素。

2. 分光光度计：用比色分析法测定溶液的颜色变化，

再根据溶液颜色与浓度的关系，可测定反应速率。

3. 元素分析仪：测定非金属元素，如C、H、O、N、S、Cl、Br。

4. 红外光谱：测定有机物的官能团的种类以及化学键类型。

5. 质谱法：测定有机物的相对分子质量,质荷比最大值为该有机物的相对分子质量。

6. 钠融法：可定性确定有机物中是否存在氯、溴、氮、硫等元素。

7. 铜丝燃烧法可确定有机物中是否有卤族元素。

8. 扫描隧道显微镜(STM)观察、操纵物质表面的原子和分子。

9. 焰色反应：利用金属元素在酒精灯或者煤气灯的火焰上灼烧，呈现特殊的颜色。

10.核磁共振：确定有机物中氢原子所处的环境，即确定氢原子的种类和个数比。

（核磁共振不能用于研究有机化合物的组成）

11.核磁共振、红、紫外光谱和质谱仪都可以用于分析有机物结构。

12.同位素示踪法是研究化学反应历程的手段之一。

科学家及其贡献

1. 贝采利乌斯;最早提出了有机物的概念。

2. 维勒：第一次人工合成有机物，打破无机物和有机物的界限，由氰酸铵合成了尿素。

3. 道尔顿：最早提出原子学说,认为原子是不可分割的实心球。

4. 汤姆生：最早发现电子，提出葡萄干面包式的原子结构模型。

5. 卢瑟福：通过α粒子散射现象，提出带核的原子结构模型，也称为行星模型。

6. 波尔：在量子力学基础上提出了轨道模型。原子核外电子在轨道上运动。

7. 舍勒：发现了氯气。

8. 戴维：确认了黄绿色气体的元素组成，命名为氯气。

并首次制得了金属钠和金属镁。

9. 哈伯：首次用氮气和氢气合成氨气，奠定了大规模合成化肥的基础。

10. 门捷列夫：提出了元素周期律，绘制了元素周期表。

11. 鲍林：提出了氢键理论和蛋白质分子的螺旋结构模型。

12. 阿伦尼乌斯：创立电离学说:

电解质电离时产生阳离子全是氢离子的化合物是酸，

电解质电离时产生的阴离子全是氢氧根的化合物是碱。
13.中国科学家：世界第一次人工合成结晶牛胰岛素。

14.李比希：提出基团理论、用燃烧法来测定有机化合物中碳氢元素质量分数。

15.海维西：运用同位素示踪法来研究化学反应历程。

16.科里：逆合成分析理论。

17.范特霍夫：提出了有机化合物的三维结构。

材料和成分

1.Al2O3 ：刚玉、红宝石、蓝宝石的主要成分。

2.SiO2 ：石英、硅石、玛瑙、水晶、光导纤维、石英玻璃、硅藻土的主要成分。

3.硅酸盐：黏土、分子筛、普通玻璃、水泥、陶瓷、（传统无机非金属材料）

4.新型无机非金属材料：氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷、光纤等，

具有耐高温，导热性差、导电性差的特点。

5.三大有机物高分子合成材料：合成塑料、合成纤维、合成橡胶。

6.新型高分子材料：高分子膜、尿不湿、隐形眼镜、人造关节、心脏补片、液晶材料等。

7.羊毛、蚕丝、塑料、合成橡胶、棉花纤维、淀粉、聚合物都是有机高分子。

能源问题

1.石油：主要是各种烃类的混合物

①石油的分馏（物理变化），分馏出汽油、煤油、柴油、沥青，(统称为馏分)

得到的馏分依然是混合物。

②石油的裂化（化学变化），提高轻质油的产量和质量。

③石油的裂解（化学变化），获得乙烯、丙烯、丁二烯等气态烯烃。

2.煤：是有机物和无机物组成的复杂混合物，

主要元素是碳，其次是氢和氧，还有少量的硫、磷、氮。

①煤的干馏、液化、气化均属于化学变化。

②煤的干馏，将煤隔绝空气加强热，使其发生复杂的变化，

得到焦炭、煤焦油、焦炉气、粗氨水等。

从煤焦油中通过蒸馏可以得到苯、甲苯、二甲苯等。

切记：煤本身不含苯和甲苯，这些物质是通过煤干馏化学反应产生的。

③生物质能：来源于植物的光合作用及其加工产品所贮存的能量，

如木材、森林废弃物，农业废弃物，植物秸秆、动物粪便、沼气等。

④新能源：太阳能、风能、潮汐能、氢能、核能。

3.天然气：主要成分是甲烷，天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，也有少量出于煤层。

4.可燃冰：天然气水合物，有机化合物，化学式CH4·xH2O。

即可燃冰，是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，

由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。

5.沼气：主要成分是甲烷。

有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体。

人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，

在无氧条件下发酵，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。

环境问题与食品安全

1.臭氧层空洞：氟利昂进入平流层导致臭氧减少。

2.温室效应：大气中的CO2 、CH4增多，导致全球平均气温上升。

温室效应气体有：CO2 、CH4 、水蒸气、氟利昂、臭氧、全氟化合物

3.光化学烟雾：NOx在紫外线的作用下产生臭氧，

然后再与汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物等一次污染物，

发生光化学反应生成二次污染物，

4.赤潮：海水富营养化，水华：淡水富营养化，

富营养化是指生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，

引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖，水体溶氧量下降，鱼类及其它生物大量死亡的现象。

5.酸雨：pH<5.6 ，由空气中的硫的氧化物和氮的氧化物造成的。

酸雨放置一段时间，pH会下降，

原因是水中的亚硫酸被空气中的氧气氧化成硫酸，酸性变强。

6.PM2.5细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5微米的颗粒物。

它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。

PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质（例如，重金属、微生物等），

且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。

7.非法食品添加剂：吊白块、苏丹红、三聚氰胺、硼酸、荧光增白剂、瘦肉精、工业明胶。

8.腌制品:腌制过程中会出现亚硝酸钠，具有致癌性，所以腌制品不能经常食用。

9.亚硝酸钠：是一种防腐剂、增色剂，是属于食品添加剂的一种。

10.地沟油：地沟油中有黄曲霉素、具有致癌性，但是可用于制取肥皂和生物柴油。

11.绿色化学：不是用于治理污染，而是在于在源头减少或者杜绝污染的产生.

糖类

1. 单糖：如葡萄糖和果糖，C6H12O6, ,两者互为同分异构体。且单糖不会水解。

2. 二糖：蔗糖、麦芽糖，C12H22O11, 两者互为同分异构体，

蔗糖水解生成一个葡萄糖，一个果糖，麦芽糖水解生成两个葡萄糖.

3. 多糖：淀粉和纤维素(C6H10O5)n, 两者既不是同分异构体也不是同系物。

n值不同，且均是混合物，属于高分子。

4. 判断淀粉是否完全水解应该直接加I2 ，看溶液是否变为蓝色。

注意：不能先加氢氧化钠形成碱性环境,否则I2 会与碱反应而消耗，。

5. 判断淀粉水解产物是否有还原性，或者说判断淀粉是否发生水解反应，

若是在在稀硫酸的环境下发生的水解反应，

则必须先加氢氧化钠，用来中和硫酸，形成碱性溶液环境，

后再加新制的氢氧化铜溶液，后水浴加热，看是否有砖红色沉淀产生。

氨基酸、蛋白质、

1. 天然蛋白质水解产生的都是α—氨基酸，且氨基酸都是小分子，也不能发生水解。

2. 氨基酸有两性，既可以和酸反应，也可以和碱反应。

3. 两种氨基酸，最多可以形成4种二肽。

4. 氨基酸熔沸点高的原因是因为会产生内盐。调节pH可以改变氨基酸的溶解度。

5. 蛋白质的盐析：遇到浓度较高的非重金属盐，可使蛋白质的溶解度降低而变成沉淀析出。

皂化反应结束后，加入饱和食盐水，使高级脂肪酸钠从上层析出，也是利用盐析的原理。

6. 蛋白质的变性：遇到重金属盐，强酸、强碱、高温、甲醛、酒精、紫外线、重金属盐，

可以使蛋白质失去活性而凝固。蛋白质的盐析是可逆的，而变性是不可逆的。

7. 颜色反应：

①蛋白质遇到双缩脲试剂呈现紫色。

②含苯环的蛋白质遇到浓硝酸的作用可变成黄色。

③氨基酸遇到茚三酮呈现蓝紫色

油脂

1.油脂不是高分子化合物，是由高级脂肪酸和甘油形成的酯（甘油三酯）。

2.植物油是不饱和油脂，常温下是液体，如花生油、芝麻油。

可以使溴水或者酸性高锰酸钾褪色。

3.动物油是饱和油脂，常温下是固体，如猪肉、牛油。

4.不饱和的油脂对人体有利些，油脂久置会产生臭味，是因为油脂被氧化了。

5.地沟油、人造奶油均属于油脂，元素成分是C、H、O。

6.汽油、柴油、煤油均属于矿质油，元素成分是C、H。

7.甘油属于醇类，元素成分是C、H、O。

8.可用氢氧化钠来区分地油脂、矿质油、甘油。

9.油脂可以用来制造油漆。

10.油脂是非电解质，但油脂的水解产物里有电解质，如高级脂肪酸、高级脂肪酸盐。

11.只有油脂才能发生皂化反应，普通的酯类不能发生此反应，如乙酸乙酯。

12.硬脂酸、软脂酸和乙酸、甲酸均互为同系物。

油酸和亚油酸有碳碳双键，和上述的羧酸不是同系物的关系。

13.天然植物油没有恒定的熔沸点，常温下难溶于水。

材料与其他物质对比

1. 属于蛋白质的物质：动物毛发、角、蹄子、蚕丝、血红蛋白、大部分酶、天然皮革。

2. 属于油脂的物质：动物油、植物油、地沟油、人造奶油、鱼肝油、脂肪、

3. 属于高分子化合物的物质：蛋白质、淀粉、纤维素、聚合物、核酸、

PE(聚乙烯,不可降解)、PVC(聚氯乙烯,不可降解)、PLA(聚乳酸，可降解)

4. 属于小分子的物质有：氨基酸、单糖、二糖、油脂、维生素、矿质油

5. 液晶是一种介于晶体和液态之间的中间态物质。

通常只有那些分子较大、分子形状呈长方形或碟形的物质才易形成液晶态。

化学对环境的保护和贡献

1.燃媒烟气的脱硫：

CaSO3—石膏法：SO2 + Ca(OH)2 CaSO3 + H2O， CaSO3 + O2 CaSO4

2.氨水法

SO2 + 2NH3•H2O(NH4)2SO3 (NH4)2SO3 + O2(NH4)2SO4

3.消除汽车尾气对环境的污染

①汽油、柴油的脱硫处理

②汽车尾气处理器安装

③用新型无害的汽油添加剂代替能产生污染的四乙铅抗震剂

④使用酒精、天然气代替燃料

⑤使用氢气作汽车燃料。

4.回收二氧化碳，利用二氧化碳制造全降解塑料

重要用途

1. 氟：氟气淡黄绿色气体，有强氧化性。氟化氢可以雕刻玻璃。。

2. 氯：氯气可用于消毒、工业生成盐酸、漂白粉、制取药剂。

3. 溴：被称为海洋元素，可用于生成药剂如杀虫剂，变色眼镜。

4. 碘：甲状腺激素的重要组成成分，食用盐中添加的是碘酸钾（KIO3）。

放射性碘元素可以治疗甲状腺肿。

5. 碳酸钠：去油污、制玻璃、肥皂、洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金、食品加工。

6. 碳酸氢钠：发酵粉、治疗胃酸过多。

7. 镁合金：硬度强度大，制造火箭、导弹、飞机的部件、可做信号弹、焰火。

8. 铝合金：用于建筑业，门窗、汽车轮船骨架等。

9. 氧化镁、氧化铝：熔点高，可做耐高温材料。

10. 氧化铝：俗名—刚玉。宝石的主要成分。

宝石中有铬元素显红色，宝石中有铁、钛显示蓝色

11. 甲醛：可以使蛋白质变性，用来防腐，但不能用于食品保鲜。

12. 氧化铁：防锈油漆、铁红颜料。

13. 淀粉、纤维素：工业原料，制取葡萄糖、酒精。

14. 葡萄糖：可以用来合成葡萄糖酸钙，用来补钙。

15. 石墨：可以用来做导体、润滑剂、电极材料、铅笔。

16. 硫酸钙：做石膏。熟石膏:2CaSO4·H2O 生石膏:CaSO4·2H2O

①熟石膏与水混合成糊状后会很快凝固，转化为坚硬的生石膏，可用它制作石膏绷带。

②用石膏调节水泥的凝结时间（水泥的成分之一）。

③用石膏制取硫酸。

④用石灰石吸收烟道气中的二氧化硫，制取石膏等产品。

17. 硫酸钡：称为重晶石，可作钡餐、白色颜料、油漆、油墨造纸、塑料、橡胶及填充剂。

可以做钡餐的原因：①X射线不容易透过硫酸钡 ②硫酸钡不溶于盐酸。

注意：原因不能说是由于硫酸钡不溶于水。

18. FeSO4 ：生产防治缺铁性贫血药剂，以及可以做食品的防氧化剂、

生成铁系列的净水剂和颜料氧化铁红（主要成分是Fe2O3）的原料。

FeSO4 ·7H2O俗称绿矾,

早在1000多年前，我国就采用加热胆矾、绿矾的方法制取硫酸。

19. CaO：可以作为食品的干燥剂、化学干燥剂、杀菌消毒。

20. 氨气：制冷剂、制取纯碱的原料、制造氮肥。

21. 氮肥：①铵态氮肥，硫酸铵、氯化铵、碳酸铵 ②硝态氮肥：硝酸盐 ③尿素

22. 亚硫酰氯：其分子式是SOCl2，用于结晶水脱水剂。

23.航空煤油是石油的分馏产物，而石油是烷烃和环烷烃的混合物，存在烷烃的同系物。

地沟油的主要成分是油脂，可转化为生物柴油、航空煤油重新利用。

24.二氧化硫：用途：漂白草帽、纸浆、毛、丝，但不能用来漂白食物，

注意：红酒中有微量二氧化硫，原因是利用二氧化硫的还原性，

防止红葡萄酒中某营养成分被氧化，还可以抑制酒中细菌生长，

即可用于防腐、保鲜，抗氧化，但本身有毒，则喝红酒时一般需“醒酒”。

25.维生素C：能预防坏血症，还有还原性，容易被空中的氧气氧化，

补铁是时候，服用维生素C可使食物中的Fe3+转化成Fe2+，有利于人体对铁的吸收。

在新鲜的水果，蔬菜，乳制品中都富含维生素C。

26.Fe3＋遇到KSCN溶液，现象是：溶液变成血红色。

27.①Fe3＋遇到K4[Fe(CN)6]溶液(亚铁氰化钾溶液），

现象是：出现蓝色沉淀（普鲁士蓝沉淀）。

②Fe2＋遇到K3[Fe(CN)6]溶液(铁氰化钾溶液），

现象是：出现蓝色沉淀（滕氏蓝沉淀）。

28.新制的Cu(OH)2遇到多羟基物质，溶液会变成绛蓝（深蓝）色。

多羟基物质有：甘油、葡萄糖、维生素C、牙膏中的物质。

29.往硫酸铜溶液中滴加氨水，

首先形成蓝色沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液。

该过程中涉及到的离子方程式：

Cu2＋ + 2NH3•H2O Cu(OH)2↓+ 2 NH4＋

Cu(OH)2 + 4NH3•H2O[Cu(NH3)4]2＋ + 2OH— + 4H2O

30.CuSO4溶液中加入过量KI溶液，产生CuI白色沉淀，溶液变棕色。

向反应后溶液中通入过量SO2，溶液变成无色。

该过程中涉及到的化学方程式：

2CuSO4 + 4KI 2K2SO4 + 2CuI↓ + I2

SO2 + 2H2O + I2 H2SO4 + 2HI

31.向盛有硝酸银水溶液的试管里加入氨水，

首先形成白色沉淀，Ag＋ + NH3•H2O AgOH↓+ NH4＋

继续添加氨水，难溶物溶解得到无色的透明溶液，

发生的离子方程式为：AgOH + 2NH3 [Ag(NH3)2]＋ + OH—

32.卤化银是卤素与银形成的化合物，除氟化银外均为沉淀，氟化银、氯化银为白色，

为淡黄色，碘化银为黄色。

33.氟化银可溶于水、无感光性。

氯化银、溴化银和碘化银都难溶于水，且都会见光分解，都有感光性。

34.溴化银可以用来制作胶卷、变色眼镜。

35.碘化银可以用来人工降雨。

36.FeSO4加热分解，可能会形成：氧化铁、二氧化硫、三氧化硫。

37.FeC2O4加热分解，可能会形成：氧化亚铁、一氧化碳和二氧化碳。

38.CuSO4加热分解,可能会形成：氧化铜、二氧化硫、三氧化硫。

39.三氧化硫在常温常压下是无色液体（在推断题中常出现），在标况下是固体。

三氧化硫易溶于浓硫酸，会形成发烟浓硫酸。

40.二氧化硫在常温常压下或者在标况下都是气体。

2SO2 + O2 2SO3 注意两者的反应是可逆反应。

如何制取银氨溶液，及银镜反应的注意点：

※配置方法
①.准备试管：在试管里先注入少量NaOH溶液，振荡，然后加热煮沸。

把NaOH倒去后，再用蒸馏水洗净备用。
②.配置溶液：在洗净试管中，注入1mL AgNO3溶液，然后逐滴加入氨水，边滴边振荡，

直到最初生成的沉淀刚好溶解为止。
※银镜反应
沿试管壁滴入三滴乙醛稀溶液，把试管放在盛有热水的烧杯里，静置几分钟。

不久，可以观察到试管内壁上附着了一层光亮如镜的金属银。
※注意事项：
①.银镜反应的成败关键之一，是所用的仪器是否洁净。
②.配制银氨溶液时，应防止加入过量的氨水。

银氨溶液必须随配随用，不可久置，久置可能会发生爆炸。
③.实验完毕，试管内的银氨溶液要及时处理，先加入少量盐酸，倒去混和液后，

再用少量稀硝酸洗去银镜，并用水洗净。

如何制取铜氨溶液，以及如何制备铜氨纤维。

※配置方法

①.在硫酸铜溶液中加入浓氨水，首先析出浅蓝色的碱式硫酸铜沉淀，

氨水过量时此沉淀溶解，同时形成四氨合铜(Ⅱ)络离子。

就制备了铜氨溶液[Cu(NH3)4]SO4。

或者硫酸铜溶液中加入氢氧化钠溶液至沉淀完全。

静置片刻后，倒去上层清液，

用浓氨水溶解得到的氢氧化铜沉淀，以获得浓度较高的铜氨溶液（蓝色）。

②.取得铜氨溶液于烧杯中，加入脱脂棉，不断搅拌，使之形成粘稠液，

③.用注射器吸入针筒，再将其注入到稀盐酸或稀硫酸中，取出生成物，

用水洗涤干净，呈现白色的纤维状。

拓展：有两种方法制取铜氨溶液

①.往硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液，先出现淡蓝色沉淀，

随着氢氧化钠溶液的滴加，淡蓝色沉淀渐渐转为蓝色沉淀。

该过程涉及的反应方程式有：　　

2CuSO4 ＋ NaOH

Cu2(OH)2SO4↓ ＋ Na2SO4　　

Cu2(OH)2SO4 ＋ 2NaOH 2Cu(OH)2 ＋ Na2SO4　　

往上述沉淀中加入浓氨水：

沉淀部分溶解，底部少量沉淀无法溶解，得澄清的深蓝色溶液。

该过程涉及的化学方程式有：　　

Cu2(OH)2SO4 ＋ 8NH3

2Cu(NH3)42＋＋ 2OH－＋ SO42－　　

Cu(OH)2 ＋ 4NH3

Cu(NH3)42＋＋ 2OH－　　