| Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|
4.1.A |
|
化学反应
AP 化学 · 第 4 主题
4.1
化学反应导论
大纲
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
一个化学反应(chemical reaction)把原子重新排列成新物质。一个已经发生的迹象:一个颜色变化、一个气体或沉淀(precipitate)形成,或一个温度变化。原子守恒,所以一个方程必须配平(balanced)——两侧每个元素的数目相同。
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| chemical reaction | 化学反应 | huà xué fǎn yìng |
| precipitate | 沉淀 | chén diàn |
4.2
净离子方程式
大纲
| Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|
4.2.A |
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来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
对于在水里的反应,离子化合物分裂成离子。一个净离子方程式(net ionic equation)只显示实际变化的物种,略去在两侧不变出现的旁观离子(spectator ions)。它捕捉真正的化学(例如 $\text{Ag}^+ + \text{Cl}^- \rightarrow \text{AgCl}(s)$)。

| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| net ionic equation | 净离子方程式 | jìng lí zi fāng chéng shì |
| spectator ions | 旁观离子 | páng guān lí zi |
4.3
反应的表示方法
大纲
| Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|
4.3.A |
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来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
同一个反应能被显示为一个符号方程、一幅微粒图(原子和分子),和一个宏观观察(你看到的)。在这些层次之间移动——把方程连接到粒子连接到烧杯——是一项核心技能。

4.4
物理变化与化学变化
大纲
| Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|
4.4.A |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
一个物理变化(physical change)改变形式但不改变身份(熔化、溶解);一个化学变化(chemical change)通过破坏和形成键制造新物质。溶解盐是物理的;盐不变并可回收。
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| physical change | 物理变化 | wù lǐ biàn huà |
| chemical change | 化学变化 | huà xué biàn huà |
4.5
化学计量
大纲
| Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|
4.5.A |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
化学计量(stoichiometry)用配平方程的摩尔比来关联反应物和产物的量。路径总是 克 → 摩尔 → (摩尔比) → 摩尔 → 克。限量反应物(limiting reactant)首先耗尽并设定最大产物(理论产量(theoretical yield));百分产率(percent yield)把实际与理论比较。

Worked example. 当 $4.0\ \text{g}$ 的氢在过量氧里燃烧时形成多少水?$2\text{H}_2+\text{O}_2\rightarrow2\text{H}_2\text{O}$。转换成摩尔、跨过摩尔比(这里 $2:2=1:1$)、转换回:
Worked example (limiting reactant). $10.0\ \text{g}$ 的 N$_2$ 与 $5.0\ \text{g}$ 的 H$_2$ 反应($\text{N}_2+3\text{H}_2\rightarrow2\text{NH}_3$)。哪个耗尽?摩尔:$n(\text{N}_2)=10.0/28=0.36$,$n(\text{H}_2)=5.0/2=2.5$。反应每 N$_2$ 需要 $3$ H$_2$;你有 $2.5/0.36=7.0$,远多于 $3$,所以 N$_2$ 是限量的。它制造 $2\times0.36=0.72\ \text{mol}$ 的氨,有氢剩余。
Scale reactants and products by the mole ratio
A balanced equation fixes the mole ratio between species. Product amount is proportional to the limiting reactant, scaled by that ratio.
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| Stoichiometry | 化学计量 | huà xué jì liàng |
| limiting reactant | 限量反应物 | xiàn liàng fǎn yìng wù |
| theoretical yield | 理论产量 | lǐ lùn chǎn liàng |
4.6
滴定导论
大纲
| Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|
4.6.A |
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来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
一个滴定(titration)通过把一个未知浓度与一个已知浓度的溶液反应直到它们达到等当点(equivalence point)(化学计量相等)来求它。从已知的体积和浓度,用摩尔比来求未知的。一个指示剂(indicator)或一条 pH 曲线发出终点信号。

Worked example. $25.0\ \text{mL}$ 的盐酸被 $30.0\ \text{mL}$ 的 $0.100\ \text{M}$ NaOH 恰好中和。求酸的浓度。反应是 $1:1$,所以摩尔匹配:

Titrate an acid and find the equivalence point
Adding base to acid raises the pH slowly, then sharply at the equivalence point where moles of acid and base are equal. The steep jump locates that volume.
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| titration | 滴定 | dī dìng |
| equivalence point | 等当点 | děng dāng diǎn |
4.7
化学反应的类型
大纲
| Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|
4.7.A |
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来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
常见的模式包括化合(synthesis)(结合)、分解(decomposition)(拆开)、燃烧(combustion)(与氧,释放能量)、沉淀(precipitation)(形成一个不溶的固体)、酸-碱(acid–base)(质子转移),和氧化还原(redox)(电子转移)。辨认类型帮助预测产物。
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| acid | 酸 | suān |
| base | 碱 | jiǎn |
| redox | 氧化还原 | yǎng huà huán yuán |
4.8
酸碱反应导论
大纲
| Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|
4.8.A |
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来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
一个酸(acid)给出一个质子($\text{H}^+$);一个碱(base)接受一个(布朗斯特-劳里)。它们反应形成水和一个盐:$\text{H}^+ + \text{OH}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O}$。强酸和强碱完全解离;弱的只部分。

Move along the pH scale
pH measures how acidic or basic a solution is. Each step of 1 pH is a tenfold change in hydrogen-ion concentration; 7 is neutral, below is acidic, above is basic.
4.9
氧化还原反应
大纲
| Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|
4.9.A |
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来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
在一个氧化还原(redox)反应里,电子在物种之间转移。氧化(oxidation)是电子的失去(氧化数上升);还原(reduction)是获得(氧化数下降)。用氧化数(oxidation numbers)追踪变化,并记住每个氧化与一个还原配对——失去的电子等于获得的电子。

Worked example. 求高锰酸盐 $\text{KMnO}_4$ 里锰的氧化数。钾是 $+1$ 而每个氧是 $-2$(四个,$-8$)。整个公式是中性的,所以 $(+1)+\text{Mn}+(-8)=0$,给出 $\text{Mn}=+7$ ——它的最大值,这就是为什么高锰酸盐是一个强的氧化剂(它只能获得电子)。
Watch electrons transfer in a redox reaction
In a redox reaction one species is oxidised (loses electrons) and another is reduced (gains them). Follow the electrons move from the metal to the non-metal.
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| Oxidation | 氧化 | yǎng huà |
| reduction | 还原 | huán yuán |
4.9
考试技巧
- 配平每个方程并以摩尔工作——转换 克→摩尔、跨过摩尔比,然后转换回。
- 通过比较摩尔比找到限量反应物;它设定最大产物(理论产量)。
- 在氧化还原里,记住 OIL RIG:氧化是电子的失去(Oxidation Is Loss)、还原是获得(Reduction Is Gain);每个氧化与一个还原配对。
- 对于滴定用配平的比在等当点联系已知和未知。
- 一个净离子方程式只显示变化的物种;略去旁观离子。
本主题的互动课程
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