高三化学金属活动性必考知识点深度解析

化学是一门以实验为基础的自然科学，其发展历程中，门捷列夫提出的化学元素周期表起到了里程碑式的推动作用。为了帮助高三学生更好地备战化学考试，以下是对必考知识点的最新总结，内容涵盖金属活动性、物理性质、结构、基本概念等多个方面，希望能为同学们的复习提供有效参考。

### 金属活动性
金属活动性是指金属原子在水溶液中失去电子能力的强弱，与“金属性”概念有所区别。例如，虽然铜（Cu）的金属性强于锌（Zn），但锌的金属活动性却更强。以下是判断金属活动性的几种常见方法：

1. **与水反应的难易程度**：通常，与水反应越容易、越剧烈的金属，其金属性越强。
2. **与同浓度酸反应的难易程度**：与酸反应越容易、越剧烈的金属，金属性越强。
3. **价氧化物水化物的碱性**：碱性越强的氧化物，对应元素的金属性越强。
4. **金属单质与盐溶液的置换反应**：活泼金属能置换不活泼金属，但ⅠA族和ⅡA族金属通常先与水反应生成强碱，再与盐发生复分解反应。
5. **金属活动性顺序表**：大多数情况下，金属活动性顺序表可以作为判断依据（极少数例外）。
6. **元素周期表规律**：同周期从左向右，金属性逐渐减弱；同主族从上向下，金属性逐渐增强。
7. **原电池中的电极名称**：负极材料的金属性强于正极材料。
8. **电解池中阳离子的放电顺序**：优先放电的阳离子，对应元素的金属性较弱。
9. **气态金属原子失去电子的能量消耗**：消耗能量越少，金属性越强。

### 物理性质
化学物质的物理性质是理解其行为的基础，以下是一些常见物质的物理性质：

1. **有色气体**：F₂（淡黄绿色）、Cl₂（黄绿色）、Br₂（红棕色）、I₂（紫红色）、NO₂（红棕色）、O₃（淡蓝色），其余为无色气体。
2. **刺激性气味的气体**：HF、HCl、HBr、HI、NH₃、SO₂、NO₂、F₂、Cl₂、Br₂；H₂S具有臭鸡蛋气味。
3. **熔沸点与状态**：
– 同族金属从上到下熔沸点减小，同族非金属从上到下熔沸点增大。
– 含氢键的氢化物（如NH₃、H₂O、HF）反常，熔沸点较高。
– 常温下呈气态的有机物：碳原子数≤4的烃、一氯甲烷、甲醛。
– 熔沸点比较规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，金属晶体不一定遵循此规律。
– 常温下呈液态的单质：Br₂、Hg；呈气态的单质：H₂、O₂、O₃、N₂、F₂、Cl₂。
– 易升华的物质：碘、干冰、红磷（冷却后变白磷）、氯化铝。
– 易液化的气体：NH₃、Cl₂（NH₃可用作致冷剂）。

4. **溶解性**：
– 常见气体溶解性由大到小：NH₃、HCl、SO₂、H₂S、Cl₂、CO₂。
– 能形成白雾并做喷泉实验的气体：NH₃、HF、HCl、HBr、HI。
– 溶于水的气体：CO₂、SO₂、Cl₂、Br₂、H₂S、NO₂。
– 溶于水的有机物：低级醇、醛、酸、葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、氨基酸。
– 卤素单质在有机溶剂中溶解度大于水中。
– 硫与白磷易溶于二硫化碳。
– 苯酚微溶于水（>65℃易溶），易溶于酒精等有机溶剂。
– 硫酸盐中：钙、银、钡不溶；氯化物中：银不溶；碳酸盐中：只溶钾、钠、铵盐。

5. **密度**：
– 同族元素单质一般从上到下密度增大。
– 气体密度由相对分子质量决定。
– 含C、H、O的有机物一般密度小于水（苯酚除外），含溴、碘、硝基、多个氯的有机物密度大于水。
– 钠的密度小于水，大于酒精、苯。

### 结构
化学物质的结构决定了其性质，以下是一些关键结构知识点：

1. **半径**：
– 周期表中原子半径从左下方到右上方减小（稀有气体除外）。
– 离子半径从上到下增大，同周期金属离子及非金属离子均减小，但非金属离子半径大于金属离子半径。
– 电子层结构相同的离子，质子数越大，半径越小。

2. **化合价**：
– 一般金属元素无负价，但存在金属形成的阴离子。
– 非金属元素除O、F外均有正价，正价与最低负价绝对值之和为8。
– 变价金属：铁；变价非金属：碳、氯、硫、氮、氧。
– 物质中各元素化合价代数和为零，能根据化合价书写化学式并判断化合价。

3. **分子结构表示方法**：
– 非金属元素形成的共价键数目决定是否为8电子稳定结构：卤素单键、氧族双键、氮族叁键、碳族四键。
– 掌握常见分子的空间结构：CO₂、H₂O、NH₃、CH₄、C₂H₄、C₂H₂、C₆H₆、P₄。

4. **键的极性与分子的极性**：
– 掌握化学键、离子键、共价键、极性共价键、非极性共价键、分子间作用力、氢键的概念。
– 分子极性与共价键极性关系：两个不同原子组成的分子一定是极性分子。
– 常见的非极性分子：CO₂、SO₃、PCl₃、CH₄、CCl₄、C₂H₄、C₂H₂、C₆H₆及大多数非金属单质。

### 基本概念
化学基本概念是理解化学反应的基础，以下是一些核心概念：

1. **区分元素、同位素、原子、分子、离子、原子团、取代基**：
– 正确书写常见元素的名称、符号、离子符号，包括ⅠA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族、稀有气体、1～20号元素及Zn、Fe、Cu、Hg、Ag、Pt、Au等。

2. **物理变化与化学变化**：
– 物理变化中分子不变，化学变化中原子不变，分子要改变。
– 常见物理变化：蒸馏、分馏、焰色反应、胶体性质（丁达尔现象、电泳、凝聚、渗析、布朗运动）、吸附、蛋白质盐析、蒸发、萃取分液、溶解除杂（酒精溶解碘）等。
– 常见化学变化：化合、分解、电解质溶液导电、蛋白质变性、干馏、电解、金属腐蚀、风化、硫化、钝化、裂化、裂解、显色反应、同素异形体转化、碱去油污、明矾净水、结晶水合物失水、浓硫酸脱水等。

3. **原子量、分子量、摩尔质量、质量数**：
– 理解各概念的涵义及关系。

4. **纯净物与混合物**：
– 纯净物有固定熔沸点（如冰水混合物、H₂与D₂混合物、水与重水混合物、结晶水合物）；混合物无固定熔沸点（如玻璃、石油、铝热剂、溶液、悬浊液、乳浊液、胶体、高分子化合物、漂白粉、天然油脂、碱石灰、王水、O₂与O₃混合物、C₅H₁₂同分异构体混合物）。

5. **化学反应分类**：
– 按物质组成：化合、分解、置换、复分解；
– 按电子转移：氧化还原、非氧化还原；
– 按微粒：离子、分子；
– 按反应程度：可逆、不可逆；
– 按热效应：吸热、放热。

6. **同素异形体与同位素**：
– 同素异形体一定是单质，物理性质不同，化学性质基本相同（如红磷/白磷、O₂/O₃、金刚石/石墨、C₆₀）；H₂/D₂、H₂O/D₂O不是同素异形体。
– 同位素是同种元素的不同原子，物理性质不同，化学性质基本相同。

7. **强氧化性酸、还原性酸、两性氧化物/氢氧化物、过氧化物、酸式盐**：
– 强氧化性酸：浓H₂SO₄、浓HNO₃、稀HNO₃、HClO；
– 还原性酸：H₂S、H₂SO₃；
– 两性氧化物：Al₂O₃；
– 两性氢氧化物：Al(OH)₃；
– 过氧化物：Na₂O₂；
– 酸式盐：NaHCO₃、NaHSO₄。

8. **酸的强弱关系**：
– 强：HClO₄、HCl(HBr、HI)、H₂SO₄、HNO₃；
– 中强：H₂SO₃、H₃PO₄；
– 弱：CH₃COOH＞H₂CO₃＞H₂S＞HClO＞C₆H₅OH＞H₂SiO₃。

9. **酸性氧化物与两性物质**：
– 与水反应生成酸的氧化物不一定是酸性氧化物，只生成酸的氧化物才定义为酸性氧化物。
– 既能与酸反应又能与碱反应的物质是两性氧化物/氢氧化物（如SiO₂与HF/NaOH反应，但它是酸性氧化物）。

10. **其他重要知识点**：
– 甲酸根离子应为HCOO⁻而非COOH⁻；
– 离子晶体都是离子化合物，分子晶体不一定都是共价化合物；
– 同温同压下，同质量气体体积之比等于密度的反比；
– 纳米材料中，超细粉末与胶体微粒直径均为10⁻¹⁰～10⁻⁵nm；
– 油脂、淀粉、蛋白质、苯酚钠、明矾、Al₂S₃、Mg₃N₂、CaC₂等在一定条件下可水解；
– 过氧化钠中Na与O⁻为2:1；石英中只含Si、O原子，无分子；
– 溶液pH值越小，氢离子浓度越大，数目不一定更多；
– 单质Cu、Cl₂既非电解质也非非电解质；
– 氯化钠晶体中，每个钠离子最近邻氯离子有6个；
– 失电子多的金属不一定更活泼（如Na与Al）；
– 溶解度分级：易溶（>10g/100mL）、可溶（>1g/100mL）、微溶（<1g/100mL）、难溶（<0.01g/100mL）；
– 胶体带电：金属氢氧化物/氧化物胶体带正电，非金属氧化物/硫化物胶体带负电；
– 氧化性顺序：MnO₄⁻＞Cl₂＞Br₂＞Fe³⁺＞I₂＞S；
– 能形成氢键的物质：H₂O、NH₃、HF、CH₃CH₂OH；
– 酸雨：pH<5.6；
– 取代反应：卤代、硝化、卤代烃水解、酯水解、酯化等；
– 胶体聚沉方法：加电解质、加相反胶体、加热；
– 常见胶体：液溶胶（Fe(OH)₃、AgI、牛奶、豆浆、粥）、气溶胶（雾、云、烟）、固溶胶（有色玻璃、烟水晶）；
– 氨水密度1，98%浓硫酸密度1.84g/cm³（18.4mol/L）；
– 碳水化合物不一定是糖类（如甲醛）。

### 水的特殊作用
水在氧化还原反应和非氧化还原反应中扮演重要角色：

1. **氧化还原反应中的作用**：
– 水作氧化剂：Na、K、Mg等金属与水反应生成氢气和碱；高温下铁与水生成Fe₃O₄；高温碳与水生成水煤气；铝与强碱溶液反应。
– 水作还原剂：F₂与水反应生成HF和O₂。
– 水既作氧化剂又作还原剂：水电解生成H₂和O₂。
– 水既不作氧化剂也不作还原剂：Cl₂与水生成HClO和HCl；Na₂O₂与水生成NaOH和O₂；NO₂与水生成HNO₃和NO。

2. **非氧化还原反应中的作用**：
– 水合/水化：酸性氧化物（SO₂、SO₃、CO₂、P₂O₅）与水生成酸；碱性氧化物（Na₂O、CaO）与水生成碱（Al₂O₃、Fe₂O₃不与水反应）。
– 水解：卤代烃水解、酯水解、油脂水解（酸性/皂化）、电石与水反应生成乙炔、盐类水解、氮化物水解、糖类水解、氢化钠水解。

### 带有“水”的物质
部分物质名称中带有“水”，需注意其化学本质：

1. **与氢同位素或氧价态相关**：
– 蒸馏水（H₂O）、重水（D₂O）、超重水（T₂O）、双氧水（H₂O₂）。

2. **水溶液**：
– 氨水（含NH₃、H₂O、NH₃·H₂O、NH₄⁺、OH⁻、H⁺、Cl⁻、ClO⁻）；
– 氯水（含Cl₂、H₂O、HClO、H⁺、Cl⁻、ClO⁻、OH⁻）；
– 卤水（海水晒盐母液，含NaCl、MgCl₂、NaBr等）；
– 王水（浓HNO₃与浓HCl1:3混合）；
– 生理盐水（0.9%NaCl溶液）。

3. **其他**：
– 水银（Hg）、水晶（SiO₂）、水煤气（CO、H₂混合气）、水玻璃（Na₂SiO₃溶液）。

### 总结
以上内容涵盖了高三化学必考知识点的核心部分，涉及金属活动性、物理性质、结构、基本概念等多个方面。同学们在复习时应注重理解概念、掌握规律、灵活应用，并结合实验现象加深记忆。希望这份总结能帮助大家高效备考，取得优异成绩！