高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 物质的分类及转化第1课时导学案及答案

第一章　物质及其变化

[情景切入]

据统计，目前人类发现和合成的化学物质已达几千万种，人类社会正是在化学发展的基础上构筑起现代物质文明的。在感叹化学科学的飞速发展及其对人类社会所作出的巨大贡献之余，你们是否想过：对于这么多的化学物质和如此丰富的化学变化，人们是怎样认识和研究的呢？让我们走进教材，学习物质及其变化。

[知识导航]

本章内容是学习高中化学的基础。

本章知识在结构上分为三节：第一节主要学习物质的分类及转化——物质的分类，分散系及其分类和物质的转化；第二节主要学习离子反应——电解质的电离、离子反应及其发生条件；第三节主要学习氧化还原反应——氧化还原反应、氧化剂与还原剂和氧化还原反应的应用。

[学法指导]

1．明确标准，细分类

依据物质的组成、状态、性能等方面的共性或者差异，对化学物质进行分类，在分类的基础上，研究纯净物：单质、氧化物、酸、碱、盐之间的化学通性，并建立转化关系。

2．理解本质，重应用

结合溶液、浊液和胶体的概念来理解分散系的概念和本质，明确划分的依据，运用胶体的性质分析胶体在生产生活中的应用。

3．把握内涵，懂实质

通过溶液导电性实验，理解电解质概念，结合电离方程式理解电解质导电的实质。

4．由表及里，明方法

从化合价变化以及电子转移角度认识氧化还原反应的实质，学会分析氧化还原反应。

5．紧扣特征，析规律

理解氧化还原反应的概念，学会判断氧化性、还原性的强弱，学会书写氧化还原反应的化学方程式。

第一节　物质的分类及转化

第1课时　物质的分类

新课情境呈现

处于丰富多彩的物质世界中，你是否想过，这些物质都是如何组成的？为了更好地探讨物质的性质和用途，应怎样对物质进行分类？各类物质之间具有怎样的关系？让我们走进教材，学习物质的分类。

课前素能奠基

知识回顾　　

1．元素分为金属元素和非金属元素；物质分为纯净物和混合物；纯净物分为单质和化合物；化合物可分为酸、碱、盐和氧化物等。化学反应按反应前后物质的数目和种类分为化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应；化学反应按得氧、失氧分为氧化反应和还原反应。

2．按照酸解离的H＋个数，可将酸分为一元酸、二元酸、

多元酸；按酸中是否含有氧元素，将酸分为含氧酸与

非含氧酸。

3．溶液是指一种或几种物质分散到另一种物质里，形成的均一、稳定的混合物，溶液由溶质和溶剂组成，溶质可以是固体，也可以是液体或气体。

4．①食盐水、②黄河水、③稀硫酸、④石灰乳、⑤碘酒。属于溶液的有①③⑤，属于浊液的有②④。

新知预习　　

一、根据物质的组成和性质分类

1．根据物质的组成分类

(1)同素异形体：由同一种元素形成的几种性质不同的单质，叫做这种元素的同素异形体。常见的实例：碳元素——金刚石、石墨和C60等；氧元素——氧气和臭氧；磷元素——白磷和红磷等。

(2)常见的分类法

2.根据物质的性质分类

(1)酸性氧化物：能与碱反应生成盐和水的氧化物。如CO2、SO3等。多数酸性氧化物可与水反应生成对应的含氧酸。大多数非金属氧化物属于酸性氧化物。

(2)碱性氧化物：能与酸反应生成盐和水的氧化物。如CaO、Fe2O3等。大多数金属氧化物属于碱性氧化物。

二、分散系及其分类

1．定义及组成

2．分类

(1)按照分散质粒子的直径大小分类

(2)按照分散剂的状态分类

3.胶体

(1)Fe(OH)3胶体的制备

将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，继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热，得到的分散系即为Fe(OH)3胶体。

(2)丁达尔效应

①实验操作：把盛有40 mL CuSO4溶液和40 mL Fe(OH)3胶体的烧杯置于暗处，分别用红色激光笔照射烧杯中的液体，在与光线垂直的方向进行观察。

②实验现象：光束通过Fe(OH)3胶体时，可看到一条光亮的“通路”，而光束通过CuSO4溶液时，看不到此现象。

③理论解释：这条光亮的“通路”是胶体粒子对光线散射形成的，这种现象称为丁达尔效应。

④应用：丁达尔效应可被用来区分胶体和溶液。

应用体验　　

1．碳元素的物质家庭如下表所示，请指出各物质的常见类别及碳元素的化合价：

2.下列每组中都有一种物质与其他物质在分类上不同，试分析每组物质的组成规律。将这种不同于其他物质的物质找出来(分类标准合理即可)

(1)NaCl、KCl、NaClO、MgCl2NaClO。

(2)HClO3、KClO3、Cl2、NaClO3Cl2。

(3)H3PO4、HNO3、HCl、H2SO4HCl。

(4)空气、N2、氯化氢气体、CuSO4·5H2O空气(或CuSO4·5H2O)。

(5)铜、金、汞、钠钠(或汞)。

3．某课外活动小组进行氢氧化铁胶体的制备实验并检验其性质。请回答下列问题：

(1)若将饱和氯化铁溶液分别滴入下列物质中，能形成胶体的是B(填字母，下同)。

A．冷水 B．沸水

C．氢氧化钠浓溶液 D．氯化钠浓溶液

(2)甲、乙、丙三名同学进行氢氧化铁胶体的制备操作如下，其中正确的是A。

A．甲同学取一小烧杯，加入25 mL蒸馏水加热至沸腾，向沸水中逐滴加入5～6滴氯化铁饱和溶液，继续煮沸至混合液呈红褐色，停止加热

B．乙同学直接加热饱和氯化铁溶液

C．丙同学向沸水中滴加饱和氯化铁溶液，为了使反应进行充分，煮沸10分钟

(3)证明有氢氧化铁胶体生成的实验操作是让一束可见光通过制得的液体，从侧面观察到一条光亮的“通路”，说明制得的是胶体。

要点归纳　　

课堂素能探究

知识点 　

物质的组成和分类

问题探究：1．交叉分类法中所涉及的类别之间是什么关系？试举例说明。

2．树状分类法中所涉及的类别之间是什么关系？举例说明。

3．由同一种元素组成的物质一定是纯净物，对吗？

探究提示：1．交叉分类法中所涉及的不同类别之间是并列与交叉关系，如Na2SO4和K2SO4分类：

(1)并列关系：

(2)交叉关系：

2．树状分类法中的类别之间有并列关系，也有从属关系，如：

(1)并列关系：

(2)从属关系：

3．不一定。金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，但二者混合属于混合物。

知识归纳总结：

1．物质的分类：

2．两种分类方法的特点与区别：

点拨：酸性氧化物与碱性氧化物的理解

(1)酸性氧化物是与碱反应生成盐和水的氧化物。

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)碱性氧化物是与酸反应生成盐和水的氧化物。

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。

典例1　下图是对物质进行分类的图示。

(1)上图应用的分类法是树状分类法。

(2)下表是利用上述图中涉及的元素组成的几种常见的物质，请你按照“酸”“碱”“盐”“氧化物”的分类标准进行分类。

(3)请利用图中展示的物质，用化学反应方程式说明CO2和MgO分别属于酸性氧化物和碱性氧化物的理由。CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。

解析：(1)由图示可知，该分类方法是树状分类法。

(2)根据酸、碱、盐、氧化物的定义进行区分。H2SO4属于酸，Cu(OH)2属于碱，MgSO4属于盐，CuO为氧化物。

(3)CO2属于酸性氧化物是因为能和碱反应生成盐和水，反应方程式为CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O；MgO属于碱性氧化物是因为能与酸反应生成盐和水，反应方程式为MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。

〔素养应用1〕“牙好，胃口就好，吃嘛嘛香”。我们都希望自己有一口好牙，所以，养成良好的刷牙习惯很重要！牙膏是日常生活中常用的清洁用品，由粉状摩擦剂、湿润剂、表面活性剂、黏合剂、香料、甜味剂及其他特殊成分构成。下表列出了三种牙膏中的摩擦剂。

(1)将上述摩擦剂所属物质的正确类别填入空格。

(2)你推测上述三种摩擦剂都不溶于(填“溶于”或者“不溶于”)水，理由是因为摩擦剂是通过牙刷的运动摩擦以清洁牙齿，所以均不溶于水(合理即可)。

(3)已知二氧化硅的化学式为SiO2, 该物质能与NaOH溶液反应，反应方程式为2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O，Na2SiO3属于盐(填“ 酸”“碱”或“盐”)类。由此可知SiO2属于酸性(填“ 酸性”或“碱性”)氧化物。非金属氧化物SO2也具有类似的性质，请你写出SO2与NaOH溶液反应的化学方程式2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O。

解析：(1)三种摩擦剂分别属于碱、盐和氧化物。

(2)三者都不溶于水，因为摩擦剂是通过牙刷的运动摩擦以清洁牙齿，所以均不溶于水。

(3)Na2SiO3 属于盐类。因为SiO2能与碱反应生成盐和水，所以属于酸性氧化物，根据类比，可知SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O。

知识点 　

溶液、胶体、浊液三类分散系的比较

问题探究：1．丁达尔效应是胶体和溶液的本质区别吗？

2．已知鸡蛋清是一种胶体，现有三瓶无色溶液：NaCl溶液、Na2SO4溶液、鸡蛋清溶液，试根据已学过的知识鉴别它们。

探究提示：1．不是，胶体和溶液的本质区别是分散质粒子的大小不同。

2．可通过产生丁达尔效应首先鉴别出鸡蛋清溶液，然后取余下的两种溶液，分别滴几滴BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，则该溶液为Na2SO4溶液，余下的那种为NaCl溶液。

知识归纳总结：

溶液、胶体、浊液三种分散系的比较

知能拓展

胶体的性质及主要应用

规律方法指导：正确理解胶体粒子的大小

(1)溶液、胶体、浊液的本质区别是分散质粒子直径的大小，不是是否具有丁达尔效应。

(2)胶体粒子可以是一个有机大分子(如蛋白质胶体)，也可以是多个微粒的集合体(如氢氧化铁胶体)。

(3)纳米材料(是指直径从几纳米至几十纳米的材料)不是胶体，只有纳米材料分散到液体分散剂中才可以形成胶体。

典例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。是由和混合形成的复盐。明矾一碰到，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，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。

根据相应材料，结合知识，回答下列问题。

(1)上述短文标有序号的物质中，属于混合物的是⑥(填序号，下同)，属于纯净物的是①②③④⑤，属于盐的是①②③，属于碱的是⑤。

(2)短文中提到“硫酸铝和水起化学变化后生成白色絮状物——氢氧化铝胶体”，请写出该反应的化学方程式Al2(SO4)3＋6H2O===2Al(OH)3(胶体)＋3H2SO4。

(3)用明矾净化后的黄河水是否是纯净物？为什么？不是。因为黄河水中除含有泥沙等物质，还含有其他溶质，而明矾净水只是除去泥沙等杂质，所以净化后的黄河水不是纯净物。

解析：(1)属于混合物的是泥沙，剩下的都属于纯净物，其中属于盐的是明矾、硫酸钾和硫酸铝，属于碱的是氢氧化铝。

(2)硫酸铝与水生成胶体的化学方程式为Al2(SO4)3＋6H2O===2Al(OH)3(胶体)＋3H2SO4。

(3)净化后的黄河水不是纯净物，因为黄河水中除含有泥沙等物质，还含有其他溶质，而明矾净水只是除去泥沙等杂质，所以净化后的黄河水不是纯净物。

〔素养应用2〕现有如下各实验：(已知淀粉分子的直径在1～100 nm之间)

①将1 g KCl加入99 g水中。

②将1 g可溶性淀粉加入100 g水中，搅拌均匀后煮沸。

③将1 g CaCO3粉末加入100 g水中，充分振荡。

④将0.1 g植物油加入10 g水中，充分振荡混匀。

⑤将96 mL酒精与5 mL水充分混合。

其中所得到的分散系，属于溶液的有①⑤(填序号，下同)，属于胶体的有②，属于浊液的有③④。

解析：①KCl溶于水后以离子形式存在，分散质粒子直径小于1 nm，属于溶液；②可溶性淀粉分子的直径在1～100 nm之间，溶于水后，形成的是胶体；③CaCO3不溶于水，振荡后所形成的是不稳定的体系，久置会沉淀，所以属于悬浊液；④油不溶于水，与水混合后形成的是乳浊液；⑤中二者以任意比混溶，形成的是溶液。

名师博客呈现

一般物质变为胶体所带来的新变化

1．光学性质的变化

胶体具有丁达尔效应，非胶体没有丁达尔效应。科学实验中常利用丁达尔现象鉴别胶体与非胶体。

2．物理吸附性的变化

胶体粒子具有较强的物理吸附性。自来水工业常用Al2(SO4)3或KAl(SO4)2·12H2O作净水剂，就是因为Al3＋在水中发生化学反应生成了Al(OH)3胶体，Al(OH)3胶粒吸附水中的悬浮物而共同沉淀。

3．物理稳定性的变化

胶体具有介稳性，即胶体的稳定性介于溶液和浊液之间。如向FeCl3溶液中滴加NaOH溶液，会立即生成Fe(OH)3沉淀，若将Fe(OH)3胶体在常温下静置，较长时间内不会产生Fe(OH)3沉淀。

4．化学反应速率的变化

如在相同条件下纳米铁比普通铁粉与水、氧气等发生化学反应的速度快。

〔即时训练〕

朱自清在《荷塘月色》中写道：“薄薄的青雾浮起在荷塘里……月光是隔了树照过来的，高处丛生的灌木，落下参差的斑驳的黑影”月光穿过薄雾形成的种种美景的本质原因是(　A　)

A．空气中的小水滴颗粒直径大小约为1～100 nm

B．光是一种胶体

C．雾是一种胶体

D．发生丁达尔效应

解析：月光穿过薄雾形成的种种美景，是因为空气中的小水滴颗粒直径大小约为1～100 nm，属于胶体，能发生丁达尔效应，A正确；光是一种能量而不是一种胶体，B错误；雾是一种胶体不是本质原因，本质原因是形成的胶体粒子的直径大小在1～100 nm，C错误；胶体可以发生丁达尔效应不是本质原因，本质原因是胶体粒子的大小在1～100 nm之间，D错误。

课堂达标验收

1．化学在国防方面有着重要的作用，在2019年中华人民共和国成立70周年大阅兵上，某隐形飞机表面就涂有一种由铁氧体、金属和金属氧化物超细粉末组成的涂料。上述这种涂料属于(　B　)

A．纯净物 B．混合物

C．有机物 D．胶体

解析：该涂料由铁氧体、金属和金属氧化物超细粉末组成，组成物质不只一种，故为混合物。

2．(2021·长沙高一检测)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(　D　)

①碱　②含氧酸盐　③钠盐　④碳酸盐

A．①②③ B．①③④

C．①②④ D．②③④

3．下列分散系，不会产生丁达尔效应的是(　D　)

①鸡蛋清溶液　②淀粉溶液　③硫酸钠溶液　④Fe(OH)3胶体　⑤Fe(OH)3悬浊液

A．①③ B．②③⑤

C．③④⑤ D．③⑤

4．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(　C　)

A．FeCl3溶液与Fe(OH)3胶体的外观都是澄清、透明、均匀的

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

D．三种分散系均属于混合物

解析：溶液和胶体外观相近，都是澄清、透明、均匀的，A正确；胶体能发生丁达尔效应，溶液和浊液不会产生丁达尔效应，B正确；FeCl3溶液为棕黄色，而Fe(OH)3胶体和Fe(OH)3浊液都为红褐色，C错误；溶液、胶体、浊液均属于混合物，D正确。