高中化学第一节 物质的分类及转化学案设计

课时1　物质的分类

一、根据物质的组成和性质分类

化学研究的基础：根据元素组成对物质进行分类是化学研究的基础。

1．根据元素组成的物质种类

(1)单质

①元素组成：由同种元素组成的纯净物，每一种元素都可以形成单质，属于元素的游离态存在形式。

②同素异形体：由同一种元素形成的几种性质不同的单质。如碳元素的三种常见同素异形体有金刚石、石墨、C60；O2与O3是氧元素的同素异形体；等等。

(2)化合物

微点拨：(1)由同种元素形成的物质不一定为纯净物。(2)任何元素之间不一定均能形成化合物。

2．常见物质的分类方法

(1)树状分类法

①含义：根据物质的组成对物质进行分类的一种方法。

②实例：根据物质的组成可对物质进行如下分类：

(2)交叉分类法

①含义：根据不同的分类标准，对同一事物进行多种分类的一种分类方法。

②实例：

a．碳酸钠的交叉分类：

b.在不同物质与所属类型之间连线

　从不同的角度对H2SO4进行交叉分类。

[提示]　H2SO4属于酸、强酸、含氧酸、二元酸等。

3．根据元素组成和性质对氧化物分类

(1)从元素组成分类

(2)从物质性质分类

微点拨：(1)科学分类能够反映事物的本质特征。

(2)分类不但适用于物质分类也适用于物质变化的分类，便于研究物质的性质。

(3)运用分类，可以发现同类物质的共性及其变化规律，并预测物质的性质及可能发生的变化。

二、分散系及其分类

1．分散系

(1)概念：化学上把一种(或多种)物质以粒子形式分散到另一种(或多种)物质中所形成的混合物，叫做分散系。

(2)组成：分散系中被分散成粒子(小液滴或固体小颗粒)的物质叫做分散质，另一种物质叫做分散剂。

(3)分类

按照分散质粒子的直径大小分类。

2．胶体

(1)分类

(2)氢氧化铁胶体的制备

①制备实验：在小烧杯中加入40 mL蒸馏水，加热至沸腾，向沸水中逐滴加入5～6滴FeCl3饱和溶液。继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，即可得到氢氧化铁胶体。

②反应的化学方程式为FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。

(3)实验探究胶体具有丁达尔效应

①丁达尔效应：光束通过胶体时有一条光亮的“通路”，原因是胶体粒子对光线散射形成的。

②丁达尔效应常用于鉴别溶液和胶体。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)稀有气体为非金属单质。

(2)HNO3既属于一元酸又属于含氧酸，这种分类方法是树状分类法。 (　　)

(3)有的包粽子的“返青粽叶”中含有胆矾(化学式为CuSO4·5H2O)等添加剂，长期食用有害健康，胆矾属于混合物。              (　　)

(4)有的分散系属于纯净物，有的分散系属于混合物。 (　　)

(5)胶体的本质特征是能发生丁达尔效应。 (　　)

[答案]　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×

2．下列图示错误的是(　　)

[答案]　D

3．有首歌中唱道“雾里看花，水中望月”，下列有关雾的说法正确的是(　　)

A．雾是溶液，能永久在空气中稳定存在

B．雾是胶体，一段时间内能稳定存在

C．雾是乳浊液，不能稳定存在

D．雾是悬浊液，在空气中能沉降

[答案]　B

在我们的日常生活中知道下列常识：

①纯碱(Na2CO3)去油污　②小苏打(NaHCO3)中和胃酸

③醋酸(CH3COOH)作调味剂　④铁锈的主要成分为Fe2O3　⑤金刚石是自然界中最硬的一种物质　⑥O3可以杀菌　⑦明矾[KAl(SO4)2·12H2O]可以净水　⑧铜锈的主要成分为Cu2(OH)2CO3。

请探究下列问题：

(1)上述涉及的物质中，属于盐的有哪些？(写出化学式)

[答案]　Na2CO3、NaHCO3、KAl(SO4)2·12H2O、Cu2(OH)2CO3。

(2)根据交叉分类法Cu2(OH)2CO3属于哪类物质？

[答案]　盐、碱式盐、铜盐、碳酸盐等。

(3)金刚石的同素异形体有哪些？

[答案]　石墨、C60等。

(4)根据交叉分类法Fe2O3属于哪类物质？

[答案]　氧化物、金属氧化物、碱性氧化物等。

1．利用树状分类法对物质进行分类

2．物质分类的注意事项

(1)根据不同的标准可以对化学物质和化学反应进行不同的分类，因此没有固定的分类标准，就不会有正确的分类。如：把物质分为混合物、纯净物、化合物，就是分类标准不统一导致的错误。混合物和纯净物是并列关系，而纯净物包含化合物。

(2)概念间的关系——“并列”“包含”与“交叉”。

树状分类法

交叉分类法

3．氧化物的理解

(1)酸性氧化物

①酸性氧化物不一定是非金属氧化物，如Mn2O7。

②非金属氧化物不一定都是酸性氧化物，如CO、NO。

(2)碱性氧化物

①碱性氧化物一定是金属氧化物。

②金属氧化物不一定是碱性氧化物，如Mn2O7是酸性氧化物。

(3)两性氧化物(可解)

既能与酸反应又能与碱反应且均生成盐和水的氧化物为两性氧化物。如Al2O3。

【典例1】　《书·舜典》附亡《书》序：“帝釐下土，方设居方，别生分类，作《汩作》。”分类方法在化学发展中起到了重大的作用。以下分类正确的是(　　)

A　[B项，盐酸、石灰水均为混合物，属于溶液，错误；C项，碘酒、食盐均属于混合物，错误；D项，纯碱是盐不是碱，错误。]

[借题发挥]

(1)B项中的“NO2”是酸性氧化物吗？为什么？

(2)C项中“磷酸”根据交叉分类法属于哪类酸？

[答案]　(1)不是酸性氧化物。NO2中氮元素为＋4价，氮元素的含氧酸中没有＋4价的氮。

(2)弱酸、三元酸、含氧酸等。

1酸的元数是根据酸电离出H＋的个数，而不是分子中氢原子的个数，如CH3COOH是一元酸而不是四元酸。

2纯净物和混合物的两个认识误区

①误认为由不同状态的同种物质组成的混合体系是混合物。冰和水的状态不同，但它们的成分都是水，所以冰水“混合物”其实是纯净物。

②误认为由同种元素组成的物质是纯净物。金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，但是二者混合属于混合物。

3酸性氧化物与相应酸中某元素的化合价相同。如HO3的酸性氧化物为2O5。

1．某气体经过检验只含有一种元素，则该气体是(　　)

A．一种单质

B．一种化合物

C．单质与化合物的混合物

D．可能是一种单质，也可能是几种单质的混合物

D　[若只含有一种元素，该物质可能为一种单质，也可能为几种单质的混合物，如O2和O3的混合物。]

2．将下列各组物质，按单质、氧化物、酸、碱、盐分类顺序排列正确的是(　　)

A．银、二氧化硫、硫酸、烧碱、食盐

B．碘酒、冰、硫酸氢钠、烧碱、碳酸钙

C．氢气、干冰、硝酸、烧碱、硝酸钾

D．铜、氧化铜、醋酸、石灰水、碳酸氢钠

C　[选项A中的食盐为混合物；选项B中的碘酒为混合物，硫酸氢钠属于盐而不属于酸；选项D中的石灰水为混合物。]

3．化学概念在逻辑上存在如下关系：

包含关系　　并列关系　　交叉关系　　重叠关系

对下列概念的说法正确的是(　　)

A．化合物与纯净物属于重叠关系

B．金属氧化物与碱性氧化物属于交叉关系

C．分解反应与复分解反应属于并列关系

D．钠盐与碳酸盐属于并列关系

C　[A中，化合物属于纯净物，二者属于包含关系；B中，碱性氧化物属于金属氧化物，二者属于包含关系；D中，钠盐与碳酸盐属于交叉关系。]

有下列分散系

①饱和食盐水　②食醋　③雾　④云　⑤淀粉溶液　⑥血液

⑦泥水　⑧烟水晶　⑨有色玻璃　⑩石灰乳　⑪豆浆　⑫牛奶

请思考回答下列问题：

(1)上述分散系中属于溶液的有________(填序号，下同)，属于浊液的有________，属于胶体的有________。

[答案]　①②　⑦⑩　③④⑤⑥⑧⑨⑪⑫

(2)分散系②⑤⑥⑦⑩中分散质能透过滤纸的有________。

[答案]　②⑤⑥

(3)上述分散系是气溶胶的有________，固溶胶的有________。

[答案]　③④　⑧⑨

(4)证明淀粉溶液是胶体的方法叫做______________。

[答案]　丁达尔效应

1．溶液、胶体与浊液的比较

2.胶体的净化方法(拓展)

(1)渗析——用于分离胶体与溶液。将胶体与溶液放入半透膜(如玻璃纸、蛋壳内膜等)，溶液中的溶质分子或离子可以透过半透膜，胶体粒子不能透过而留在半透膜中。图示如下：

(2)过滤——用于分离胶体与浊液。胶体粒子可以透过滤纸，而浊液粒子不能透过滤纸。

【典例2】　FeCl3溶液、Fe(OH)3胶体、Fe(OH)3浊液是三种重要的分散系，下列叙述中错误的是(　　)

A．Fe(OH)3胶体区别于其他分散系的本质特征是分散质粒子的直径在10－9～10－7 m之间

B．分别用一束光透过三种分散系，只有Fe(OH)3胶体具有丁达尔效应

C．三种分散系的颜色都相同，且均能与盐酸反应，具有吸附性

D．三种分散系均属于混合物

C　[A项，胶体区别于溶液或浊液的本质特征是胶体粒子的直径在10－9～10－7 m之间，正确；B项，胶体能产生丁达尔效应，溶液和浊液不会产生丁达尔效应，正确；C项，只有胶体具有吸附性，FeCl3溶液和Fe(OH)3浊液没有吸附性，FeCl3溶液为棕黄色，而Fe(OH)3胶体和Fe(OH)3浊液都为红褐色，错误；D项，溶液、胶体、浊液均属于混合物，正确。]

[借题发挥]

将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中也可以制备Fe(OH)3胶体吗？为什么？

[答案]　不可以。因为FeCl3与NaOH反应生成Fe(OH)3沉淀。

4．我国科学家在世界上第一次为一种名为“钴酞菁”的分子(直径为1.3×10－9 m)恢复了磁性。“钴酞菁”分子结构和性质与人体内的血红素及植物体内的叶绿素非常相似。下列说法中正确的是(　　)

A．其分子直径比氯离子小

B．在水中形成的分散系属于悬浊液

C．在水中形成的分散系具有丁达尔效应

D．“钴酞菁”分子不能透过滤纸

C　[分散质“钴酞菁”分子的直径(1.3×10－9 m)介于1～100 nm之间(大于氯离子的直径)，为胶体粒子，其分散系为胶体，能透过滤纸，具有丁达尔效应。]

5．下列有关胶体的叙述，不正确的是(　　)

A．实验室可用丁达尔效应鉴别胶体和溶液

B．“雨后彩虹”既是一种自然现象又是光学现象，同时也与胶体有关

C．胶体分散质粒子较大，不能透过滤纸

D．FeCl3可以净化水与胶体有关

[答案]　C

胶体性质在生产、生活中的应用

(1)工厂中静电除尘——电泳。

(2)医疗上血液透析——胶体粒子不能透过半透膜(渗析)。

(3)生产生活中明矾净水、制作豆腐、制肥皂——胶体聚沉。

(4)自然界中江、河入海口处形成三角洲——胶体聚沉。

素材1　如图是一些含碳元素的物质：

问题探究：(1)二氧化碳属于________(填“酸性氧化物”或“碱性氧化物”)，可用于灭火；CO2与NaOH溶液反应的化学方程式为____________。

(2)钟乳石、石笋的主要成分是________，它属于______(填“酸”“碱”或“盐”)，用化学方程式表示其形成过程：_______________________、_________________________。

(3)食用小苏打的主要成分是________，它属于________(填“正盐”“酸式盐”或“碱式盐”)，小苏打与稀盐酸反应的化学方程式为_____________________________________________。

[答案]　(1)酸性氧化物　CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O

(2)CaCO3　盐　CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2　

Ca(HCO3)2===CaCO3＋CO2↑＋H2O

(3)NaHCO3　酸式盐　NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O

素材2　将浑浊的黄河水变成清澈的饮用水，其中明矾会起到举足轻重的作用。

明矾是由硫酸钾和硫酸铝混合形成的复盐。明矾一碰到水，就会发生化学变化。在这个化学变化中，硫酸铝是主角。硫酸铝和水起化学变化后生成白色絮状物——氢氧化铝。这种氢氧化铝，也是一种胶体粒子。氢氧化铝胶粒带正电。它一碰上带负电的泥沙胶粒，彼此就中和了。失去了电荷的胶粒，很快就会聚结在一起，粒子越结越大，终于沉入水底。这样，水就变得清澈干净了。

问题探究：(1)黄河水有哪些分散系？用什么方法提纯河水中的胶体？

(2)素材中得到的饮用水是纯净物吗？是什么分散系？

(3)Al(OH)3胶体作净水剂的原理是什么？

(4)黄河水有丁达尔效应吗？

[答案]　(1)黄河水含有浊液、胶体、溶液。先过滤再渗析。

(2)不是。溶液。

(3)Al(OH)3胶体吸附水中悬浮物而沉淀。

(4)没有。

1．通过素材1中自然界中的一些物质的认识，培养了学生“变化观念与科学探究”的化学核心素养。

2．通过素材2中黄河水的认识，培养了学生“宏观辨识与科学探究”的化学核心素养。

1．碳酸钠俗名纯碱，下面是对纯碱采用不同分类法的分类，其中正确的是(　　)

①碱　②含氧酸盐　③钠盐　④碳酸盐

A．①②③　　B．①③④　　C．①②④　　D．②③④

D　[纯碱若采用交叉分类法分别属于含氧酸盐、钠盐、碳酸盐。]

2．分类法在化学科学中起着非常重要的作用。下列各组物质中，在物质分类里，前者从属于后者的一组是(　　)

A．金属，化合物 B．金属氧化物，碱性氧化物

C．泥沙，胶体     D．单质，纯净物

D　[金属为单质，单质与化合物属于并列关系，A错误；碱性氧化物均为金属氧化物，后者从属于前者，B错误；泥沙属于浊液，浊液与胶体属于并列关系，C错误；纯净物包括单质和化合物，前者从属于后者，D正确。]

3．当光束通过下列物质时，不会出现丁达尔效应的是(　　)

①淀粉溶液　②水　③蔗糖溶液　④FeCl3溶液  ⑤云、雾

A．②④⑤  B．③④⑤  C．②③④  D．①③④

C　[淀粉溶液、云、雾均为胶体，均能产生丁达尔效应。]

4．(素养题)“纳米材料”是当今材料科学研究的前沿，其研究成果广泛应用于催化及军事科学中。2019年9月17～21日，第十届“中国国际纳米技术产业博览会”在上海召开。若将纳米材料分散到分散剂中，所得的分散系可能具有的性质是(　　)

A．不能全部透过滤纸

B．有丁达尔效应

C．所得的液体呈胶状

D．所得的物质一定是悬浊液

B　[将纳米材料分散到分散剂中，所得的分散系属于胶体，则胶体能全部透过滤纸，A错误；胶体有丁达尔效应，B正确；所得的分散系是胶体，不呈胶状，C错误；所得的物质是胶体，D错误。]

5．纯净物根据其组成和性质可进行如下分类。

(1)如图所示的分类方法属于________(填字母)。

A．交叉分类法　　B．树状分类法

(2)以H、O、S、N、K、Ca六种元素中任意两种或三种元素组成合适的常见物质，分别将其中一种常见物质的化学式填在下表相应类别中：

(3)从上表中选出一种酸和一种氧化物，写出其反应的化学方程式：__________________________________________。

[解析]　(1)图中是对同类事物按照某种属性进行再分类的分类法，属于树状分类法。

(2)题干中的六种元素可以形成H2SO4、HNO3、H2S等酸；可以形成KOH、Ca(OH)2、NH3·H2O等碱；可以形成Ca(NO3)2、KNO3、K2SO4、CaSO4、NH4NO3等盐；可以形成的氧化物有H2O、SO2、NO、NO2、K2O、CaO等。

(3)能够与酸反应的氧化物一般为金属氧化物，如CaO＋2HNO3===Ca(NO3)2＋H2O、K2O＋H2SO4===K2SO4＋H2O等。

[答案]　(1)B

(2) HNO3　KOH　KNO3　 CaO (合理即可)

(3)CaO＋2HNO3===Ca(NO3)2＋H2O(合理即可)