Edexcel 化学
Edexcel IAL Chemistry U4 Concept Map
32 个知识节点 · U4
1. Rate laws & orders
Rate constant \(k\) & units（速率常数与单位）
📖 Definition对总反应写 **实验速率方程** \text{rate}=k[A]^m[B]^n\ldots；**总级数** m+n+\cdots 决定 k 的 SI 推导：把 \mathrm{mol\,dm^{-3}} 与 \mathrm{s} 组合到使等式两侧单位一致。
🔑 Keyk 的量纲随级数变化；题目给 \mathrm{mol\,dm^{-3}\,s^{-1}} 时，把浓度幂次带入反推。
🎯 Exam focus勿把 **化学方程式系数** 直接当作级数；级数只能来自实验。
🛠️ Technique先写总级数 \rightarrow 列 \mathrm{(mol\,dm^{-3})^{-(总级数-1)}\,s^{-1}} 形式自检。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
Hydrolysis of a halogenoalkane in aqueous alkali: rate equation given as \mathrm{rate}=k[RX][OH^-]. State the **overall order** and deduce the **units** of k.
总级数 **2**；k=\mathrm{rate}/([RX][OH^-]) \Rightarrow 单位 **\mathrm{dm^3\,mol^{-1}\,s^{-1}}**（与卷面标准一致）。
[B] wch14_s24_ms_14。
Orders from initial-rate data（初速率表定级数）
📖 Definition固定其他反应物浓度，只改变一种反应物浓度，比较 **初速率** 变化倍数；或对数法 \ln\mathrm{rate} 对 \ln[A] 斜率等于级数。
🔑 Key速率与 [\mathrm{NO}]^2 成正比时，浓度加倍 **速率变四倍**（二级）。
🎯 Exam focus对比实验要选 **仅一个浓度改变** 的一对行。
🛠️ Technique写两行比值：\frac{\mathrm{rate}_2}{\mathrm{rate}_1}=\left(\frac{[A]_2}{[A]_1}\right)^m \rightarrow 解 m。
Edexcel WCH14/01 Summer 2023
For \mathrm{NO(g)+\tfrac12O_2(g)\rightleftharpoons NO_2(g)}, initial-rate table: e.g. [\mathrm{NO}] 从 0.010 到 0.020\ \mathrm{mol\,dm^{-3}} 时速率从 0.040 到 0.160\ \mathrm{mol\,dm^{-3}\,s^{-1}}; [\mathrm{O_2}] 减半时速率减半。 Deduce orders in \mathrm{NO} and \mathrm{O_2}.
\mathrm{NO}：**二级**（加倍 \Rightarrow 四倍速率）；\mathrm{O_2}：**一级**（减半 \Rightarrow 速率减半）\Rightarrow \mathrm{rate}=k[\mathrm{NO}]^2[\mathrm{O_2}]（与 wch14_s23_ms_14 思路一致）。
[B] wch14_s23_ms_14。
2. Concentration–time & RX rate
\([A]\)–time graph \(\rightarrow\) initial rate（切线法）
📖 Definition在 **t=0** 附近对 [A]–t 曲线作 **切线**；\mathrm{initial\;rate}=-\mathrm{d}[A]/\mathrm{d}t\approx|\Delta[A]/\Delta t|，注意时间单位 **\mathrm{min}\leftrightarrow\mathrm{s}** 换算。
🔑 Key题目要求 “show working **on the graph**” 时，必须在卷面图上画出 **三角形或切线** 与读数点。
🎯 Exam focus放热/自催化体系后期速率变化 **不能** 代替初速率。
🛠️ Technique选 t 很小两点 \rightarrow 换算秒 \rightarrow 写负号（对反应物）。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
Gas-phase \mathrm{CH_3CHO\rightarrow CH_4+CO}. From the **concentration–time** graph at 1000\ \mathrm{K}, calculate the **initial rate** in \mathrm{mol\,dm^{-3}\,s^{-1}}. You must show working **on the graph**.
在 t=0 处作切线，读 \Delta[\mathrm{CH_3CHO}]/\Delta t（轴上 \mathrm{min} 换成 \mathrm{s}）\rightarrow 得初速率数值（以 MS 读图容差为准）。
[3] wch14_s24_ms_14。
Halogenoalkane hydrolysis rate law（碱性水解速率）
📖 Definition亲核取代：速率常随 [\mathrm{OH^-}] 与 [RX] 变化；**叔卤** 常呈 **一级** 于 [RX]（S_\mathrm{N}1），**伯卤** 常对两者均为一级（S_\mathrm{N}2）——以卷面给定机理与数据为准。
🔑 Key比较 **离去基团**（\mathrm{C{-}I} 最快）与 **碳级数** 对相对速率的影响。
🎯 Exam focus解释不同卤素速率时写 **键能/键极化** 与 **过渡态稳定性**，避免空泛。
🛠️ Technique把实验速率方程与 **慢步骤** 一致化：若 RDS 只涉及 [RX]，则对 \mathrm{OH^-} 可为零级。
Edexcel WCH14/01 Summer 2023
This question is about some **bromoalkanes** (structures and rate data on paper). Explain how order with respect to [\mathrm{OH^-}] distinguishes S_\mathrm{N}1 vs S_\mathrm{N}2 for different structures.
S_\mathrm{N}2：速率与 [\mathrm{OH^-}] **成正比**（协同一步）；S_\mathrm{N}1：慢步骤仅生成碳正离子，速率 **不依赖** [\mathrm{OH^-}]（零级）——结合卷面具体溴代物叙述。
[B] wch14_s23_ms_14。
3. Gas-phase kinetics & entropy drill
\(\mathrm{NO}+\mathrm{O_2}\) orders & \(k\)（气相反应）
📖 Definition由初速率表得 \mathrm{rate}=k[\mathrm{NO}]^2[\mathrm{O_2}]；代入任一行求 k，并检查 **单位** 与 **有效数字**。
🔑 Key作 **\mathrm{rate}–[\mathrm{NO}]^2** 或等效图像时，斜率与 k[\mathrm{O_2}] 相关——注意哪一轴是平方项。
🎯 Exam focus若题给 [\mathrm{O_2}] 恒定区段的图，斜率解释要与 **二级对 NO** 一致。
🛠️ Technique先定级数 \rightarrow 选 [\mathrm{O_2}] 相同的两行定 \mathrm{NO} 级数 \rightarrow 换 \mathrm{O_2} 行定另一级数。
Edexcel WCH14/01 Summer 2023
Initial-rate data for \mathrm{NO+\tfrac12O_2\rightleftharpoons NO_2} (table as in paper). Deduce rate equation and calculate k with units.
\mathrm{rate}=k[\mathrm{NO}]^2[\mathrm{O_2}]；用表中一组 \mathrm{rate},[\mathrm{NO}],[\mathrm{O_2}] 代入求 k（数值与 s.f. 以 wch14_s23_ms_14 为准）。
[B] wch14_s23_ms_14。
\(\mathrm{N_2O}\) decomposition \(\Delta S\)（系统与总熵）
📖 Definition\Delta S_\mathrm{system}=\sum S^\ominus(\mathrm{products})-\sum S^\ominus(\mathrm{reactants})；气体摩尔数增加时常为 **正**。\Delta S_\mathrm{surroundings}\approx-\Delta H^\ominus/T；\Delta S_\mathrm{total}=\Delta S_\mathrm{system}+\Delta S_\mathrm{surroundings}。
🔑 Key\Delta H^\ominus 为 **放热** 时 \Delta S_\mathrm{surroundings}>0。
🎯 Exam focus每一步写 **符号 + 单位** \mathrm{J\,K^{-1}\,mol^{-1}}；温度用题给 **T**。
🛠️ Technique先算 \Delta S_\mathrm{sys} \rightarrow 用 \Delta H^\ominus 与 T 算 \Delta S_\mathrm{surr} \rightarrow 相加判自发性。
Edexcel WCH14/01 Summer 2023
\mathrm{N_2O(g)\rightleftharpoons N_2(g)+\tfrac12O_2(g)}. Given S^\ominus: \mathrm{N_2}\ 192, \mathrm{O_2}\ 205, \mathrm{N_2O}\ 220\ \mathrm{J\,K^{-1}\,mol^{-1}}. (i) \Delta S^\ominus_\mathrm{system}. (ii) \Delta H^\ominus=-82\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}, find \Delta S_\mathrm{surroundings} at 2048\ \mathrm{K}. (iii) \Delta S_\mathrm{total} at 2048\ \mathrm{K}.
(i) \Delta S_\mathrm{sys}=192+\tfrac12(205)-220=+74.5\ \mathrm{J\,K^{-1}\,mol^{-1}}。(ii) \Delta S_\mathrm{surr}=-\Delta H/T=+82000/2048\approx +40.0\ \mathrm{J\,K^{-1}\,mol^{-1}}。(iii) \Delta S_\mathrm{total}\approx +114.5\ \mathrm{J\,K^{-1}\,mol^{-1}}（自发展开，与 MS 容差核对）。
[5] wch14_s23_ms_14。
4. Entropy & equilibrium constants
\(\Delta S_\mathrm{system}\), \(\Delta S_\mathrm{surroundings}\)（熵分项）
📖 Definition**系统熵变**：由标准摩尔熵求差；**环境熵变**：与热交换相关，常用 \Delta S_\mathrm{surr}=-\Delta H/T（恒温近似）。
🔑 Key固 \rightarrow 气、气体物质的量增加，通常 **\Delta S_\mathrm{sys}>0**。
🎯 Exam focus单位统一为 \mathrm{J\,K^{-1}\,mol^{-1}}；\Delta H 用 \mathrm{J} 或 \mathrm{kJ} 时要一致换算。
🛠️ Technique列表：各物种 S^\ominus\times 计量系数 \rightarrow 求和差。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
For all reactions, K is related to **total entropy change** (stem on paper). State how **increase in total number of gas moles** affects \Delta S_\mathrm{system} for a gas-phase reaction.
气体物质的量增加通常使 **\Delta S_\mathrm{system} 更正**（混乱度增大）（与 wch14_s24_ms_14 定性给分一致）。
[B] wch14_s24_ms_14。
\(K\) and \(\Delta S_\mathrm{total}\) / \(\ln K\)（平衡常数与熵）
📖 Definition自发判据 \Delta G^\ominus=-RT\ln K；又 \Delta G^\ominus=\Delta H^\ominus-T\Delta S^\ominus。联系 \Delta S_\mathrm{total} 与 K 的题常考 **温度升高** 时 K 变化方向与 \Delta H 符号。
🔑 Key**放热**反应（\Delta H^\ominus<0）通常 **K 随 T 升高而减小**（Le Chatelier + van ’t Hoff 一致）。
🎯 Exam focus叙述题写清：**仅 T 改变** 时讨论 K，不要与浓度扰动混淆。
🛠️ Technique三步链：\Delta H 符号 \rightarrow T\uparrow 对 K \rightarrow 用 \Delta S_\mathrm{total} 或 \Delta G 语言复述。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
Ammonia formation \mathrm{N_2+3H_2\rightleftharpoons 2NH_3}, \Delta H^\ominus=-92\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}. Explain effect of **increasing temperature** on K_p **without** using Le Chatelier.
用 **\Delta G^\ominus=\Delta H^\ominus-T\Delta S^\ominus** 或 **\mathrm{d}(\ln K)/\mathrm{d}T** 与 \Delta H^\ominus 关系：放热反应升温使 **K_p 减小**（与 MS 可接受热力学表述一致）。
[B] wch14_s24_ms_14。
5. \(K_c\) & monitored redox rates
ICE tables & \(K_c\)（浓度平衡）
📖 Definition设体积 V，用 **起始摩尔、变化量、平衡摩尔** 表；浓度 = 摩尔/V；代入 K_c=[\mathrm{产物}]^\text{系数}/[\mathrm{反应物}]^\text{系数}。**均相**平衡：所有物种同一相；恒温 K 不变，催化剂不改变 K。
🔑 Key固体、纯液体 **不出现在** K_c 表达式中。
🎯 Exam focus先检查反应是否 **计量限制**（哪一反应物限量）。
🛠️ Technique用 **变化量** x 表示各物种平衡浓度 \rightarrow 解二次方程时说明取 **物理根**（x 介于 0 与初值之间）。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
\mathrm{N_2+3H_2\rightleftharpoons 2NH_3}. 10\ \mathrm{mol}\ \mathrm{N_2} with 30\ \mathrm{mol}\ \mathrm{H_2} sealed; at equilibrium 8.0\ \mathrm{mol}\ \mathrm{NH_3}. What is **total amount of gas** (mol) in the mixture?
消耗 4\ \mathrm{mol}\ \mathrm{N_2}、12\ \mathrm{mol}\ \mathrm{H_2} 生成 8\ \mathrm{mol}\ \mathrm{NH_3} \Rightarrow 平衡 \mathrm{N_2}\ 6、\mathrm{H_2}\ 18、\mathrm{NH_3}\ 8 \Rightarrow **总气体 32\ \mathrm{mol}**（选项 C）。
[1] wch14_s24_ms_14。
Edexcel WCH14/01 Summer 2023
Which statement describes a **homogeneous equilibrium** (MC)?
选 **所有反应物与产物处于同一相** 的体系（以卷面选项与 wch14_s23_ms_14 为准）。
[1] wch14_s23_ms_14。
\(\mathrm{BrO_3^-}\) / \(\mathrm{Br^-}\) — \(k\) units & monitoring（溴酸根动力学）
📖 Definition\mathrm{BrO_3^-+5Br^-+6H^+\rightarrow 3Br_2+3H_2O}，题给 \mathrm{rate}=k[\mathrm{BrO_3^-}][\mathrm{Br^-}][\mathrm{H^+}]^2。总级数 =4，故 k=\mathrm{rate}/([\mathrm{BrO_3^-}][\mathrm{Br^-}][\mathrm{H^+}]^2) 单位为 **\mathrm{dm^9\,mol^{-3}\,s^{-1}}**。可用 **比色法** 跟踪 \mathrm{Br_2} 颜色深浅。
🔑 Key浓度 **全部减半** 时，四级总反应速率变为 (\tfrac12)^4=1/16。
🎯 Exam focusMC 选项中 **滴定硫代硫酸盐** 更适合碘/硫代体系；此处连续监测常选 **colorimetry**。
🛠️ Technique数各物质级数求和 \rightarrow 写 k 单位幂次 \mathrm{dm}^{3n}\mathrm{\,mol}^{-n}\mathrm{\,s}^{-1} 其中 n=总级数。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
\mathrm{rate}=k[\mathrm{BrO_3^-}][\mathrm{Br^-}][\mathrm{H^+}]^2. (a) Which **continuous monitoring** method? (b) Units of k? (c) All concentrations halved — by what factor does rate change?
(a) **Colorimetry**（跟踪 \mathrm{Br_2} 吸光/颜色）。(b) **\mathrm{dm^9\,mol^{-3}\,s^{-1}}**。(c) **1/16**（wch14_s24_ms_14）。
[3] wch14_s24_ms_14。
6. \(K_p\) & partial pressures
\(K_p\) expression & mole fraction（分压平衡）
📖 Definitionp_i=X_i\,P_\mathrm{total}；K_p 用 **分压** 表示，幂为方程式系数；固体不出现在表达式中。
🔑 Key书写顺序：题若指定 **p_{\mathrm{NH_3}}^2/(p_{\mathrm{N_2}}\,p_{\mathrm{H_2}}^3)** 形式，指数位置与 **反应方向** 一致。
🎯 Exam focus单位：K_p 常带 \mathrm{atm^{-2}} 或 \mathrm{Pa^{-2}} 等，取决于总级数。
🛠️ Technique先求平衡摩尔分数 \rightarrow 乘总压得各 p_i \rightarrow 代入 K_p。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
For \mathrm{N_2+3H_2\rightleftharpoons 2NH_3}, select the **correct expression for K_p** (multiple choice as printed).
标准形式 **K_p=p_{\mathrm{NH_3}}^2/(p_{\mathrm{N_2}}\cdot p_{\mathrm{H_2}}^3)**（分压幂与系数一致；常数不写在表达式内）。
[1] wch14_s24_ms_14。
\(K_p\) units & \(T\) on \(K\)（单位与温度）
📖 DefinitionK_p 单位由 **分压幂次之和** 决定；\Delta H^\ominus\neq0 时 K_p **随温度变化**。
🔑 Key总反应级数若为 n，分压用 \mathrm{atm} 时 K_p 常带 \mathrm{atm}^{-(n-1)} 类因子（需按方程式具体计数）。
🎯 Exam focus比较 K_p 与 K_c 时用 K_p=K_c(RT)^{\Delta n}（气体）。
🛠️ Technique数 \Delta n= 气相产物系数和 - 反应物系数和。
Edexcel WCH14/01 Jan 2025 (M25)
Equilibrium involving gaseous species (context on paper): comment on **units of K_p** or effect of **temperature** on K (qualitative).
按卷面反应式数 \Delta n 写 K_p 单位；放热反应升温 **K 减小**、吸热则相反（与 wch14_m25_ms_14 判分一致）。
[B] wch14_m25_ms_14。
7. Lattice energy & Born–Haber
Born–Haber & \(\Delta_\mathrm{LE}H\)（波恩–哈伯循环）
📖 Definition由 **生成焓、升华、电离、解离、电子亲和、晶格** 等步构成循环；未知步用 **赫斯定律** 求解。**晶格趋势**：离子电荷越大、半径越小 \Rightarrow 晶格焓更负；理论值与实验偏差常归因 **共价极化**、**Kapustinskii** 近似等。
🔑 Key\mathrm{CaCl_2} 等含 **第二电离能** 与 **两倍电子亲和** 时要乘系数。
🎯 Exam focus箭头方向与 **定义** 一致：晶格能常定义为 **气态离子 \rightarrow 固体** 放热。
🛠️ Technique画循环：从元素标态到离子晶体，逐步标注 \Delta H 符号。
Edexcel WCH14/01 Summer 2023
Born–Haber cycle for **calcium chloride** (data on paper). Calculate a missing enthalpy change (e.g. lattice energy or related step).
按循环方向累加代数和为零 \rightarrow 解未知项（数值与 wch14_s23_ms_14 一致）。
[var] wch14_s23_ms_14。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
Lattice energy data for several ionic compounds (table on paper). Explain **trends** or **experimental vs theoretical** differences.
用 **电荷与离子半径** 比较晶格焓大小；偏差用 **共价性/极化** 等（wch14_s24_ms_14）。
[B] wch14_s24_ms_14。
\(\mathrm{NH_3}\) contact process — \(T\), \(P\), catalyst（合成氨工况）
📖 Definition\mathrm{N_2+3H_2\rightleftharpoons 2NH_3}\ \Delta H^\ominus<0：较低温有利于 **平衡产率** 但损害速率；较高压有利于 **气体分子数减少** 一侧；**铁系催化剂** 提高达到平衡的速率（不改变 K）。工业上还需考虑 **成本、安全、循环未反应气体**。
🔑 Key**动力学与热力学折中**：实际温度取中等（如 450^{\circ}\text{C} 量级）以兼顾速率与平衡。
🎯 Exam focus解释条件时四条：**T、P、催化剂、经济/循环**”，不要只背一句。
🛠️ TechniqueLe Chatelier 各写一句 \rightarrow 用 **矛盾** 说明为何温度不能过低。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
Ammonia from \mathrm{N_2} and \mathrm{H_2} with solid catalyst (equilibrium context). Explain choice of **temperature and pressure** and role of **catalyst**.
低压温有利平衡但慢 \rightarrow 中高温 + 催化剂提速；高压提高平衡产率；催化剂 **同等达到平衡更快**（wch14_s24_ms_14）。
[B] wch14_s24_ms_14。
8. Enthalpy cycles (solution / salts)
\(\Delta_\mathrm{sol}H\), \(\Delta_\mathrm{hyd}H\) links（溶解焓与水合）
📖 Definition\Delta_\mathrm{sol}H\approx\Delta_\mathrm{LE}H+\sum\Delta_\mathrm{hyd}H（近似为循环代数和）；溶解吸放热决定 **温度变化** 与 **溶解度** 讨论。
🔑 Key水合焓 **负得越多**，越有利于溶解（在晶格不太特别紧时）。
🎯 Exam focus符号：许多离子 **\Delta_\mathrm{hyd}H** 为负；晶格能为 **形成** 固体放热。
🛠️ Technique画溶解循环：固体 \rightarrow 气态离子（-\Delta_\mathrm{LE}H）\rightarrow 水合离子。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
Use enthalpy data to discuss **dissolution** of an ionic compound (context on paper).
用 **晶格 + 水合** 相对大小判断 \Delta_\mathrm{sol}H 符号与是否吸热溶解（见 wch14_s24_ms_14）。
[B] wch14_s24_ms_14。
Multi-step ionic cycles（硝酸盐等）
📖 Definition对 **水合盐、无水盐、溶液** 多步转化画能量循环；利用已知 **溶解焓、水合焓、生成焓** 求未知。
🔑 Key注意 **状态**：\mathrm{(s)}、\mathrm{(aq)}、\mathrm{(g)} 与方程式 **系数翻倍**（如 \mathrm{NO_3^-} 两份）。
🎯 Exam focusS24 风格：铅(II)硝酸盐相关循环，按箭头方向 **逐步配平**。
🛠️ Technique把未知放在循环一侧，其余已知焓变带符号绕行一周和为零。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
An enthalpy cycle for **lead(II) nitrate** (diagram and data on paper). Calculate a required enthalpy change.
按卷面循环方向列方程 \rightarrow 解未知 \Delta H（与 wch14_s24_ms_14 分步一致）。
[var] wch14_s24_ms_14。
9. pH, \(K_\mathrm{a}\), \(K_\mathrm{w}\)
Weak acid pH from \(K_\mathrm{a}\)（弱酸 pH）
📖 Definition若 [\mathrm{HA}]_0 不太稀且 K_\mathrm{a} 小，[\mathrm{H^+}]\approx\sqrt{K_\mathrm{a}[\mathrm{HA}]}；\mathrm{pH}=-\log[\mathrm{H^+}]。
🔑 Key先判 **可否忽略水的电离**；极稀时解二次或迭代。
🎯 Exam focus共轭碱存在时改用 **Henderson** 或精确式。
🛠️ Technique写假设 [\mathrm{H^+}]\ll[\mathrm{HA}]_0 \rightarrow 最后 **检验** 自洽性。
Edexcel WCH14/01 Jan 2025 (M25)
Weak acid context (data on paper): calculate \mathrm{pH} or [\mathrm{H^+}] from K_\mathrm{a} and concentration.
\sqrt{K_\mathrm{a}c} 或卷面给定近似式 \rightarrow \mathrm{pH}（与 wch14_m25_ms_14 一致）。
[B] wch14_m25_ms_14。
Strong diprotic \(\mathrm{Ba(OH)_2}\)（强碱 pH）
📖 Definition\mathrm{Ba(OH)_2\rightarrow Ba^{2+}+2OH^-}；[\mathrm{OH^-}]=2\times 盐的摩尔浓度（完全电离假设）；\mathrm{pOH} \rightarrow \mathrm{pH}=14-\mathrm{pOH}（25^{\circ}\text{C}，K_\mathrm{w} 常用表值温度）。
🔑 Key勿忘 **×2** 氢氧根；质量 \rightarrow 摩尔 \rightarrow 体积。
🎯 Exam focus有效数字与 **K_\mathrm{w}** 使用温度一致。
🛠️ Technique先求 n(\mathrm{OH^-}) \rightarrow 除以 V \rightarrow \mathrm{pOH} \rightarrow \mathrm{pH}。
Edexcel WCH14/01 Summer 2023
What is the \mathrm{pH} when 2.15\ \mathrm{g} of **barium hydroxide** is dissolved in 250\ \mathrm{cm^3} of water?
n(\mathrm{Ba(OH)_2})=2.15/M_\mathrm{r} \rightarrow [\mathrm{OH^-}]=2n/V \rightarrow \mathrm{pH}（数值以 wch14_s23_ms_14 为准）。
[1] wch14_s23_ms_14。
10. Buffer solutions
Henderson–Hasselbalch & ratio（缓冲公式）
📖 Definition\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_\mathrm{a}+\log([\mathrm{A^-}]/[\mathrm{HA}])；**共轭酸/碱对**浓度比决定 \mathrm{pH}。
🔑 Key缓冲能力最大在 [\mathrm{HA}]\approx[\mathrm{A^-}] 即 \mathrm{pH}\approx\mathrm{p}K_\mathrm{a}。
🎯 Exam focus体积混合后浓度要 **按总容积** 换算。
🛠️ Technique先算混合后 [\mathrm{HA}]、[\mathrm{A^-}] \rightarrow 代入 HH。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
Buffer contains \mathrm{CH_3COOH} and \mathrm{CH_3COONa} in ratio **1:4** by amount. Calculate the **\mathrm{pH}** given \mathrm{p}K_\mathrm{a} for ethanoic acid.
\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_\mathrm{a}+\log(4/1)（以卷面 \mathrm{p}K_\mathrm{a} 数值代入；见 wch14_s24_ms_14）。
[B] wch14_s24_ms_14。
After adding strong acid/base（缓冲加酸碱）
📖 Definition少量强酸与 **共轭碱** 反应生成更多 \mathrm{HA}；强碱则相反。用 **新摩尔** 除以总体积再代入 HH。
🔑 Key先写 **反应计量** 谁限量，再算剩余 \mathrm{HA} 与 \mathrm{A^-}。
🎯 Exam focus若加入量超过缓冲容量，接近 **强酸/强碱** 滴定终点行为。
🛠️ Technique表格：起始 mmol HA / A⁻ \rightarrow 加入 H⁺ mmol \rightarrow 平衡 mmol。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
Tris or acetate buffer: add a given amount of **\mathrm{HCl}** or \mathrm{NaOH}; find new \mathrm{pH} (data on paper).
先反应掉等价共轭碱/酸 \rightarrow 剩余物种浓度 \rightarrow HH 或过量强酸直接算（wch14_s24_ms_14 / Tris 大题见 S23）。
[B] wch14_s24_ms_14。
11. Titration curves & indicators
Weak acid–strong base curve（滴定曲线特征）
📖 Definition起点 \mathrm{pH} 由弱酸决定；**半中和点** \mathrm{pH}=\mathrm{p}K_\mathrm{a}；当量点附近 **陡变**；过量强碱区 \mathrm{pH} 趋近强碱。
🔑 Key**缓冲区** 斜率小；当量点 **碱性**（弱酸共轭碱水解）。
🎯 Exam focus比较不同酸时看 \mathrm{p}K_\mathrm{a} 与 **曲线起点与半当量高度**。
🛠️ Technique标注三重点：起点、半当量、当量；配合 **指示剂变色范围**。
Edexcel WCH14/01 Jan 2025 (M25)
Titration curves from reacting different acids with base (figure on paper). Identify **half-equivalence** or compare \mathrm{pH} at a given volume.
在半当量体积处 **\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_\mathrm{a}**；弱酸起点 \mathrm{pH} 更高等（与 wch14_m25_ms_14 读图要点一致）。
[B] wch14_m25_ms_14。
Indicator \(\mathrm{p}K_\mathrm{a}\) vs steep region（指示剂）
📖 Definition指示剂变色范围约 **\mathrm{p}K_\mathrm{In}\pm1**；终点应落在 **pH 陡变区间** 内以减小终点误差。
🔑 Key强酸–强碱滴定可选 **甲基橙或酚酞**；弱酸–强碱常用 **酚酞**（碱性突跃）。
🎯 Exam focus题给多条曲线时，指示剂 **必须与对应酸的突跃重叠**。
🛠️ Technique读曲线当量点 \mathrm{pH} \rightarrow 对照表列指示剂 \mathrm{p}K_\mathrm{a}。
Edexcel WCH14/01 Summer 2023
Titration curve: base added to acid (figure on paper). Choose suitable **indicator** and justify using **\mathrm{p}K_\mathrm{a}** or colour change range.
选 **酚酞** 等：变色范围落在 **陡变区**（与 wch14_s23_ms_14 一致）。
[2] wch14_s23_ms_14。
12. Biological / context buffers
\(\mathrm{CO_2}\) / exercise & cell \(\mathrm{pH}\)（碳酸氢盐缓冲）
📖 Definition代谢产生 \mathrm{CO_2} \rightarrow 溶于血形成 **\mathrm{H_2CO_3/HCO_3^-}** 缓冲对；\mathrm{CO_2} 升高使平衡移动 **\mathrm{pH} 下降**（酸osis 语境）。
🔑 Key用 **Le Chatelier** 或 Henderson 语言解释运动细胞酸化。
🎯 Exam focus可能要求写 **\mathrm{CO_2+H_2O\rightleftharpoons H_2CO_3}** 或 \mathrm{HCO_3^-} 相关式。
🛠️ Technique三段：\mathrm{CO_2} 增加 \rightarrow 平衡右移 \rightarrow [\mathrm{H^+}] 变化 \rightarrow \mathrm{pH}。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
Accumulation of **\mathrm{CO_2}** during exercise reduces \mathrm{pH} in cells. Explain using equilibria involving **carbon dioxide and hydrogencarbonate**.
\mathrm{CO_2} 浓度升高使 \mathrm{CO_2+H_2O\rightleftharpoons H^+ +HCO_3^-}（或等价表述）**右移** \Rightarrow [\mathrm{H^+}] 升高、\mathrm{pH} 降低（与 wch14_s24_ms_14 一致）。
[B] wch14_s24_ms_14。
Tris weak-base buffer（Tris 缓冲体系）
📖 DefinitionTris 为弱碱，质子化型体与游离碱构成共轭对；\mathrm{pH} 用 **\mathrm{pOH}** 形式或改写成 **酸式 Henderson** 处理。
🔑 Key先查（或题给）\mathrm{p}K_\mathrm{a} of conjugate acid of Tris；混合强酸后先 **中和** 再算缓冲。
🎯 Exam focusS23 卷大题分值高：按 **多步小问** 展示计算链。
🛠️ Techniquemol 强酸加入 \rightarrow 与 Tris 反应 \rightarrow 剩余碱与共轭酸浓度。
Edexcel WCH14/01 Summer 2023
The alkaline compound **Tris** is used as a buffer (full data and parts on paper). Calculate \mathrm{pH} after additions / dilution.
按卷面给的 \mathrm{p}K_\mathrm{a}、体积与加入酸量逐步计算（见 wch14_s23_ms_14 长题）。
[var] wch14_s23_ms_14。
13. Carbonyl reactivity
\(\mathrm{HCN}\) / \(\mathrm{CN^-}\) nucleophilic addition（氰醇）
📖 Definition碱催化下 \mathrm{CN^-} 进攻 **羰基碳** 形成氧负离子，质子化得 **氰醇**；对 **醛/酮** 均可，但醛通常更活泼。
🔑 Key**\mathrm{KCN}** 提供 \mathrm{CN^-}；**亲核试剂** 为 \mathrm{CN^-} 而非 \mathrm{HCN} 分子。
🎯 Exam focus立体化学：若羰基碳成手性中心，产物 **外消旋** 或单一异构体视条件而定。
🛠️ Technique弯箭头：\mathrm{CN^-\rightarrow C=O} \rightarrow \mathrm{O^-} \rightarrow \mathrm{H^+}。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
Propanone reacts with \mathrm{HCN} in presence of \mathrm{KCN}. Identify **nucleophilic species** and type of mechanism.
亲核试剂为 **\mathrm{CN^-}**；**亲核加成** 于羰基（与 wch14_s24_ms_14 MC 一致）。
[B] wch14_s24_ms_14。
Aldehyde vs ketone — oxidation tests（鉴别）
📖 Definition**Tollens** / **Fehling** / **Benedict**：醛 **被氧化**（银镜、砖红 \mathrm{Cu_2O}）；酮 **通常不反应**（芳香酮等例外以卷面为准）。
🔑 Key酸性 \mathrm{K_2Cr_2O_7} / \mathrm{KMnO_4}：醛氧化成酸；酮 **条件性**（热浓可能断裂）。
🎯 Exam focus写观察必须 **试剂 + 条件 + 颜色变化**。
🛠️ Technique对比 **propanal vs propanone** 时各写一条氧化结果差异。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
Questions on reactions of **propanal** and **propanone** (oxidation, reagents, observations on paper).
醛：Tollens **银镜** / Fehling **砖红沉淀**；酮：**无**上述阳性（除非题涉甲基酮卤仿等，按卷面）。
[B] wch14_s24_ms_14。
14. Carboxylic acids & derivatives
Ester hydrolysis（酯的水解）
📖 Definition**酸催化**：可逆，水过量；**碱催化（皂化）**：不可逆，产物为 **羧酸盐 + 醇**。
🔑 Key酸过量水解酯：断 **酰氧键** 还是烷氧键由机理决定，IAL 常考 **酸催化四面体中间体**。
🎯 Exam focus题给 “excess dilute \mathrm{HCl}” 时注意产物为 **酸 + 醇** 而非盐。
🛠️ Technique对比 **碱性**：\mathrm{OH^-} 亲核加成-消除 \rightarrow 羧酸根。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
An ester is hydrolysed in **excess dilute \mathrm{HCl}** to form **ethanol** and another organic product. Draw / name the products.
得 **羧酸**（与酯酰基对应）+ **乙醇**（与 wch14_s24_ms_14 一致）。
[B] wch14_s24_ms_14。
Acyl chlorides — mechanism outline（酰氯机理）
📖 Definition**加成–消除**：亲核体进攻羰基碳 \rightarrow 四面体中间体 \rightarrow 离去 \mathrm{Cl^-} 恢复羰基。氨/胺得酰胺；水得酸；醇得酯。
🔑 Key酰氯 **比酸酐/酯更活泼**；与氨反应放 **\mathrm{HCl}**，常加碱除酸。
🎯 Exam focus弯箭头题：标 **孤对进攻羰基 C**，不要画到 Cl 上。
🛠️ Technique写 **两步**：亲核加成 \rightarrow 消除 \mathrm{Cl^-}。
Edexcel WCH14/01 Summer 2023
Partial mechanism: **ethanoyl chloride** reacting (diagram on paper). Complete curly arrows for the first step.
\mathrm{Nu} 孤对进攻 **羰基碳**，\pi 键电子上氧形成 **四面体中间体**（与 wch14_s23_ms_14 弯箭头给分一致）。
[2] wch14_s23_ms_14。
15. Chirality & optical activity
Chiral centres & racemic mixtures（手性与外消旋）
📖 Definition**手性中心**：连有四个不同基团的 \mathrm{C}；外消旋体为 **等量对映体** 混合物，**无净旋光**。**药物语境**：不同对映体与 **手性受体** 结合不同，可导致活性或副作用差异，常需单一对映体制剂。
🔑 Key数手性中心时检查 **对称面** 是否使两个取代基“等效”。
🎯 Exam focusMC：哪对化合物混合可得 **外消旋**（常考非对映/对映区别）。
🛠️ Technique逐个碳检查四取代；内消旋化合物 **不** 产生对映体对。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
How many **chiral centres** in the molecule shown?
按四面体碳上四基团是否两两不同计数（见 wch14_s24_ms_14 结构）。
[1] wch14_s24_ms_14。
Edexcel WCH14/01 Summer 2023
Which pair can form a **racemic mixture** when mixed (MC)?
选 **等量对映体** 的一对（以卷面选项与 wch14_s23_ms_14 为准）。
[1] wch14_s23_ms_14。
Edexcel WCH14/01 Summer 2023
**Metoprolol** (structure on paper): explain significance of **chirality** for drug action.
对映体与生物靶点三维匹配不同 \Rightarrow 药效/毒性可能不同（wch14_s23_ms_14）。
[B] wch14_s23_ms_14。
Hexane-2,5-dione & enol/keto（β-二酮情境）
📖 Definition\mathrm{CH_3COCH_2CH_2COCH_3} 为 **1,4-二酮**；中间 \mathrm{CH_2} 受两侧羰基 **活化**，可形成 **烯醇/烯醇负离子**；与 \mathrm{FeCl_3} 等可发生烯醇特征显色（以卷面试剂为准）。
🔑 Key**β-二酮** 的 \alpha-\mathrm{H} 酸性增强；互变异构写清 **质子迁移** 与 **\pi 键重排**。
🎯 Exam focus毒性/官能团计数题先画 **对称轴** 再数环境。
🛠️ Technique标出两个羰基之间的 \alpha-碳 \rightarrow 写烯醇式双键位置。
Edexcel WCH14/01 Summer 2023
Hexane-2,5-dione is a toxic compound (structure on paper). Parts on **enol content**, tests, or reactions.
按卷面小问用 **烯醇-酮互变**、**α-氢酸性** 与题给试剂现象作答（wch14_s23_ms_14）。
[var] wch14_s23_ms_14。
16. NMR & related techniques
\(^{13}\mathrm{C}\) NMR — counting environments（化学环境）
📖 Definition化学等价碳只产生 **一条** 峰；考虑 **对称**、**快速翻转**（如甲基旋转）导致的等价。**HPLC** 与 NMR 同属分离/表征工具链：保留时间反映 **分配/吸附强弱**。
🔑 Key酯、对称二取代苯等常 **减少** 峰数。
🎯 Exam focus“most peaks” 题：逐个消除对称等价。
🛠️ Technique编号碳骨架 \rightarrow 镜像对称轴 \rightarrow 合并等价位点。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
Which compound has **most peaks** in its ^{13}\mathrm{C} NMR spectrum (structures shown)?
选 **对称性最低、化学环境最多** 的结构（见 wch14_s24_ms_14）。
[1] wch14_s24_ms_14。
Edexcel WCH14/01 Summer 2023
HPLC separates a mixture (context on paper). Explain **retention time** differences or how to improve separation.
与 **固定相–流动相相互作用强弱** 有关；极性匹配则保留时间长（wch14_s23_ms_14）。
[2] wch14_s23_ms_14。
\(^1\mathrm{H}\) NMR — ester, splitting, \(\delta\)（氢谱）
📖 Definition**化学位移**：电负性/羰基去屏蔽；**裂分**：n+1 规则（相邻等价 \mathrm{H} 数）；积分比 = 质子数比。
🔑 Key酯：**烷氧侧** 与 **酰侧** 通常分属不同 \delta 区；甲氧单峰常见。
🎯 Exam focus高分辨：区分 **三重峰/四重峰** 与耦合常数题。
🛠️ Technique先标所有 \mathrm{H} 组 \rightarrow 相邻 \mathrm{C{-}H} 判断裂分 \rightarrow 对照 \delta 表。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
High-resolution ^{1}\mathrm{H} NMR spectrum of an **ester** (spectrum on paper). Assign peaks or splitting patterns.
按 **酰基\alpha-\mathrm{CH_2}** 与 **烷氧甲基** 化学位移与裂分分配（与 wch14_s24_ms_14 一致）。
[B] wch14_s24_ms_14。
Edexcel WCH14/01 Summer 2024
Compounds of **silicon**: chlorides, hydrolysis mist, silicate networks / glass (context on paper).
\mathrm{SiCl_4} 水解产生 **酸雾**；与碳类似物对比 **键能/水解趋势**；硅酸盐为 **四面体** \mathrm{SiO_4} 网络（wch14_s24_ms_14）。
[var] wch14_s24_ms_14。