人教版高中化学必修第一册第一章物质及其变化课时学案

第一节　物质的分类及转化

第一课时　物质的分类

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学习任务1　探究物质的分类方法

NO.1　自主学习·夯实基础

1.物质的组成

微思考:有多少种元素就有多少种单质,这种说法对吗?

提示:不对,单质一定是由同一种元素组成的物质,由同一种元素组成的物质不一定是单质。

2.物质的分类

(1)物质分类标准

对物质进行分类,首先要确定分类的标准,然后按标准进行分类。

例如以下物质:

a.NaCl　b.HCl　c.CaCl2   d.CuO　e.H2O　f.Fe2O3

①依据通常状况下物质的存在状态对物质进行分类,固体是acdf，液体是e，气体是b。

②依据物质的元素组成对物质进行分类,氯化物是abc，氧化物:def。

(2)树状分类法

下图是根据物质的组成对物质进行分类的一种方法,形象地称为树状分类法。

树状分类法是对同类事物按照某种属性进行再分类,由于所依据分类标准单一,因此深刻但不全面。

(3)交叉分类法

如:在物质及其所属类别之间连线:

交叉分类法对物质依据不同的标准进行分类,从不同角度对物质进行分类,全面但条理不够清晰。

(4)根据物质的性质分类

酸性氧化物:能与碱反应生成盐和水的氧化物。

碱性氧化物:能与酸反应生成盐和水的氧化物。

微思考1:初中化学中,我们熟悉的CaO、Fe2O3、CuO从组成上看属于哪一类物质?它们有哪些相似的化学性质?

提示:属于金属氧化物;都能与酸反应生成盐和水。

微思考2:碳能形成CO、CO2两种氧化物,回顾CO2的化学性质,从性质上判断CO2属于哪类氧化物?CO与CO2化学性质是否相同?两者是否属于同一类物质?

提示:CO2属于酸性氧化物;两者化学性质不相同;两者都属于非金属氧化物,CO2属于酸性氧化物,CO不能与碱反应,不属于酸性氧化物。

NO.2　互动探究·提升能力

探究　物质分类的方法和意义

硫酸是一种重要的工业原料,工业上用黄铁矿(主要成分FeS2)生产硫酸的流程示意图如下:

问题1:根据学过的分类知识将以上材料中涉及的物质进行分类,并对其中涉及的氧化物按组成和性质两种分类标准进行再分类。在此过程中你用到了哪些分类方法?

提示:

用到了树状分类法和交叉分类法。(合理即可)

问题2:SO2是一种有刺激性气味的气体,是大气污染物,实验室做二氧化硫相关实验时,可以用什么试剂吸收尾气?试写出相关化学方程式。

提示:它属于酸性氧化物,可用NaOH溶液吸收;相关化学方程式:SO2+2NaOHNa2SO3+H2O。

问题3:通过以上分析,你能说出对物质进行分类的目的和意义吗?

提示:科学的分类能够反映事物的本质特征,有利于人们分门别类地进行深入研究,提高研究效率,同时运用分类的方法可以发现物质及其变化规律,预测物质的性质及其可能发生的变化。

[凝练素养]通过从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质,并对物质进行分类,初步形成“结构”决定“性质”的观念,促进“宏观辨识与微观探析”化学核心素养的培养;通过从宏微结合的视角分析解决实际问题,促进“科学态度与社会责任”化学核心素养的形成。

NO.3　应用体验·形成素养

题点一　元素与物质的关系

1.下列说法正确的是(　D　)

A.含有氧元素的化合物一定是氧化物

B.纯净物一定由同种分子构成

C.含一种元素的物质一定是单质

D.酸根中不一定含有氧元素

解析:含有氧元素的化合物(如硫酸)不一定是氧化物;纯净物可由原子构成(如金刚石);含一种元素的物质(如O2和O3的混合气体)不一定是单质;无氧酸的酸根不含氧元素。

2.某气体经过检验只含有一种元素,则该气体是(　D　)

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

解析:只含有一种元素的物质可能是纯净物单质(如O2),也可能是混合物(如O2和O3的混合气体)。

题点二　物质的分类

3.化学概念在逻辑上存在如图所示关系,下列概念的说法正确的是(　B　)

A.纯净物与混合物属于包含关系

B.化合物与氧化物属于包含关系

C.单质与化合物属于交叉关系

D.氧化还原反应与化合反应属于并列关系

解析:纯净物与混合物属于并列关系,A错误;氧化物是一种化合物,但化合物不一定都是氧化物,两者属于包含关系,B正确;单质与化合物属于并列关系,C错误;化合反应中部分是氧化还原反应,部分不是,两者属于交叉关系,D错误。

4.下列物质的分类正确的是(　A　)

解析:一氧化碳不是酸性氧化物,也不是碱性氧化物;二氧化硫是酸性氧化物;碱式碳酸铜和碳酸钠不是碱,是盐;氢氧化钠是碱,不是盐。

5.下列关于氧化物分类的说法不正确的是(　C　)

①金属氧化物也可以是酸性氧化物　②非金属氧化物一定是酸性氧化物　③碱性氧化物一定是金属氧化物

④能与酸反应生成盐和水的氧化物一定是碱性氧化物　⑤能与碱反应生成盐和水的氧化物一定是酸性氧化物

A.③④⑤　 B.①②③　 C.②④⑤　 D.①②③④⑤

解析:金属氧化物也可以是酸性氧化物,如Mn2O7为酸性氧化物,故①正确;非金属氧化物不一定是酸性氧化物,如CO、NO为不成盐氧化物,故②错误;碱性氧化物是和酸反应生成盐和水的氧化物,一定是金属氧化物,故③正确;能与酸反应生成盐和水的氧化物不一定是碱性氧化物,如Na2O2和HCl反应生成盐和水,同时还生成O2,但Na2O2不是碱性氧化物,故④错误;能与碱反应生成盐和水的氧化物不一定是酸性氧化物,如NO2和碱反应生成盐和水,但NO2不是酸性氧化物,故⑤错误。

[凝练素养]通过多角度、多层次对物质进行分类,运用物质分类的方法理解物质性质,发展宏观辨识与微观探析素养。

学习任务2　探究混合物的分类——分散系及其分类

NO.1　自主学习·夯实基础

1.分散系及其分类

(1)分散系的概念与组成

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。

组成:分散系中被分散成粒子的物质叫做分散质,另一种物质叫做分散剂。

如CuSO4溶液和碘酒中的分散质和分散剂:

(2)分散系的分类及其依据

①按分散质和分散剂的状态不同,共有 9种分散系。

②根据分散质粒子直径大小对分散系进行分类。

③胶体的分类:按照分散剂不同,可分为气溶胶、液溶胶、固溶胶。

微思考1:生活中,我们熟悉的物质如空气、自来水、白酒、有色玻璃、雨后地上的泥水等是纯净物还是混合物?它们在外观、稳定性等方面有什么差异?

提示:都是混合物;空气、自来水、白酒、有色玻璃等均一、稳定、透明,泥水没有均一、稳定、透明的特点。

微思考2:烟和雾都是常见的胶体,在分散质和分散剂的状态上,它们有何异同?

提示:烟的分散剂是气体(空气),分散质是固体小颗粒;雾的分散剂是气体(空气),分散质是小液滴。

2.氢氧化铁胶体的制备[实验1-1]

(1)制备实验:在100 mL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,继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热。即可得到氢氧化铁胶体。

(2)反应的化学方程式:FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl。

微点拨:(1)制备氢氧化铁胶体几个常见的错误:a.用自来水代替蒸馏水;b.加热时间过长或搅拌;c.向氯化铁溶液中滴加氢氧化钠溶液。

(2)单个分子达到胶体粒子大小的物质可直接分散到分散剂中形成胶体,如淀粉溶液、蛋白质溶液等,因此胶体形成不一定有化学变化。

3.胶体的性质、应用

NO.2　互动探究·提升能力

探究　胶体的制备及性质

某化学兴趣小组为探究胶体的制备及性质设计如下实验:

实验1:按课本P8[实验1-1](如图1)方法制备氢氧化铁胶体,煮沸至液体呈红褐色,停止加热。

实验2:向盛有氢氧化钠溶液的试管中滴加FeCl3饱和溶液至过量(如图2),得到红褐色沉淀。

问题1:他们应如何验证实验1是否制得了氢氧化铁胶体?实验2中红褐色沉淀是什么?两种分散系的分散质粒子有何异同?

提示:可以用一束光照射所获得的液体,观察是否有丁达尔效应,有丁达尔效应的为胶体;实验2中红褐色沉淀是氢氧化铁沉淀;两种分散系成分相同,但分散质氢氧化铁聚集的程度不同,微粒直径不同。

问题2:为证明问题1中的结论,继续进行如下操作:

①将部分混合了泥水的氢氧化铁胶体小心过滤(如图3),用激光笔照射滤液,记录现象一,证明结论正确;

②将实验2试管静置,用激光笔照射靠近沉淀的上层清液(如图4),可以看到一条光亮的“通路”;

③向实验1剩余氢氧化铁胶体和实验2的试管中分别逐滴加入稀硫酸,发现烧杯中先产生红褐色沉淀,后沉淀逐渐溶解,得到黄色溶液;试管中沉淀溶解,得到黄色溶液。

①中的现象一是什么?

提示:用激光笔照射滤液,滤液中能看到一条光亮的

“通路”。

问题3:综合以上实验结果,你对胶体的制备和性质有什么新的认识?溶液、浊液、胶体三类并列的分散系,它们的本质区别是什么?

提示:以上实验结果表明,胶体制备就是将直径1～100 nm 的粒子作为分散质分散在分散剂中获得分散系,若聚集程度过大则得到浊液,通过某些操作可以使胶粒进一步聚集形成沉淀,这一变化是物理变化,其化学性质不变。三种分散系的本质区别就是分散质粒子直径的大小不同。

2.胶体粒子可以透过滤纸而浊液不能透过滤纸,因此可用过滤的方法分离胶体和浊液。胶体粒子不能透过半透膜(如动物肠衣、鸡蛋壳膜等)而小分子、离子能够透过半透膜,因此可用“渗析”的方法分离胶体和溶液。

[凝练素养]通过运用观察、实验等方法认识胶体的性质,运用比较、分类等方法归纳、概括三类分散系的异同,促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的培养。

NO.3　应用体验·形成素养

题点一　三类分散系的区分

1.下列分散系中,分散质微粒直径最大的是(　A　)

A.新制氢氧化铜悬浊液 B.淀粉溶液

C.溴的四氯化碳溶液 D.豆浆

解析:A为浊液,B、D为胶体,C为溶液,故选A。

2.下列分散系最不稳定的是(　A　)

A.向硫酸铜溶液中加入氢氧化钠溶液得到的分散系

B.向水中加入食盐得到的分散系

C.向沸水中滴入饱和的氯化铁溶液得到的红褐色液体

D.向氢氧化钠溶液中通入二氧化碳得到的无色溶液

解析:分散系中最不稳定的是浊液。A项,硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应得到氢氧化铜浊液;B项,得到氯化钠溶液;C项,得到氢氧化铁胶体;D项,得到碳酸钠溶液;故选A。

题点二　胶体的制备及性质

3.下列事实中,与胶体有关的是(　B　)

A.将植物油倒入水中,用力搅拌形成油水混合物

B.一束可见光射入鸡蛋清液体里,从侧面可以看到一条光亮的“通路”

C.向石灰水中通入二氧化碳产生白色浑浊

D.利用活性炭净水

解析:A项,植物油倒入水中,形成的是乳浊液;B项,鸡蛋清液体是胶体,有丁达尔效应;C项,形成碳酸钙的悬浊液;D项,活性炭净水利用了其吸附性。

4.磁流体是电子材料的新秀,它是由直径为纳米量级(1～10 nm之间)的磁性固体颗粒、基载液以及界面活性剂三者混合而成的分散系,既具有固体的磁性,又具有液体的流动性。下列关于纳米Fe3O4磁流体的说法中错误的是(　A　)

A.纳米Fe3O4属于胶体

B.磁流体中分散质粒子能通过滤纸

C.当一束可见光通过该磁流体时会出现光亮的“通路”

D.纳米Fe3O4磁流体比较稳定

解析:磁性固体颗粒直径为纳米量级(1到10 nm之间),因此磁流体属于胶体,具有胶体的性质,纳米Fe3O4为其分散质。

1.误以为由同一种元素组成的物质一定是单质。其实不然,也可能是混合物,比如O2、O3组成的混合气体。

2.误以为物质都是由分子构成的。其实不然,物质可能由原子、离子、分子等构成,如NaCl由离子构成,金刚石由原子构成。

3.误以为硝酸、硫酸、盐酸都是纯净物,胆矾(CuSO4·5H2O)等结晶水合物是混合物。其实不然,盐酸是氯化氢的水溶液,是混合物,胆矾是纯净物。

4.误以为胶体粒子一定是很多分子的集合体。其实不然,胶粒有的是粒子聚集成的,有些有机物大分子形成的胶体,可能1个分子就是1个胶粒,如淀粉分子、蛋白质分子等。

5.误以为氢氧化铁胶体与氢氧化铁沉淀的化学性质不同。其实不然,两者只是粒子聚集程度不同导致粒子直径不同,其化学性质相同。

　阅读下列科普短文并填空。

在新冠疫情防控期间,各种消毒剂被广泛使用,为抗疫提供了化学力量。其中家庭最常用的是“84”消毒液和医用酒精,“84”消毒液一般通过Cl2与氢氧化钠(NaOH)反应制得,主要成分为NaCl和NaClO,次氯酸钠(NaClO)是消毒液的主要成分,通过与空气中的CO2缓慢反应而生成HClO,其具有强氧化性和漂白性;医用酒精(75%的酒精)的主要成分是C2H5OH,可以用于人体的消毒。

(1)上述短文提到的物质,属于混合物的是　　　　　　　　(填名称),属于酸的是　　　　(填化学式,下同),属于碱的是　　　　,属于氧化物的是　　　　,属于盐的是　　　　　　,属于单质的是　　　　。 

(2)按照组成对物质进行树状分类,按照包含关系,C2H5OH依次属于　　　　　　　　　。 

解析:(2)乙醇(C2H5OH)属于有机化合物,按照树状分类,有机物属于化合物,化合物属于纯净物。

答案:(1)“84”消毒液、医用酒精　HClO　NaOH　CO2　NaClO、NaCl　Cl2

(2)纯净物、化合物、有机化合物

课时作业巩固

选题表

合格考题组

1.下列说法中,不正确的是(　C　)

A.元素的存在形态只有两种:化合态和游离态

B.我们平时生活中出现的“加碘食盐”“增铁酱油”等商品,这里的碘、铁应理解为元素

C.同一元素,呈化合态时其化合价一定比游离态时高

D.屠呦呦因发现抗疟新药青蒿素(分子式为C15H22O5)获得诺贝尔奖,青蒿素属于有机物

解析:同一元素,呈化合态时其化合价不一定比游离态时高,如HCl中Cl为-1价,比游离态时低。

2.科研团队获得了极具理论研究意义的N4分子。N4分子结构如图所示,下列说法正确的是(　D　)

A.N4属于一种新型化合物

B.N4转化为N2属于物理变化

C.N4的相对分子质量为28

D.N4与N2互为同素异形体

解析:N4是一种单质,与N2互为同素异形体,两者之间的转化属于化学变化,N4的相对分子质量为56。

3.下列按溶液、浊液、胶体的顺序排列的是(　B　)

A.食盐水、牛奶、豆浆

B.碘酒、泥水、血液

C.白糖水、食盐水、茶叶水

D.Ca(OH)2悬浊液、澄清石灰水、石灰浆

解析:A项,牛奶属于胶体;C项,食盐水属于溶液,茶叶水是溶液;D项,Ca(OH)2悬浊液、石灰浆属于浊液,澄清石灰水属于溶液。

4.FeCl3溶液和Fe(OH)3胶体共同具备的性质是(　D　)

A.都呈黄色、透明

B.分散质微粒相同

C.都能产生丁达尔效应

D.都较稳定,密封静置不会产生沉淀

解析:FeCl3溶液呈黄色,分散质是FeCl3,Fe(OH)3胶体呈红褐色,分散质是Fe(OH)3胶粒;胶体能产生丁达尔效应,溶液不能产生丁达尔效应;溶液和胶体都是比较稳定的分散系,密封静置也不会产生沉淀;故选D。

5.物质可根据其组成和性质进行分类:

(1)如图所示的物质分类方法名称是　                       。 

(2)人体胃液中含有胃酸(0.2%～0.4%的盐酸),起杀菌、帮助消化等作用,但胃酸的量不能过多或过少,它必须控制在一定范围内。当胃酸过多时就会出现“吐酸水”“烧心”“胃部隐隐作痛”等症状。目前市场上的抗酸药主要有：①吸收性抗酸药,如NaHCO3等;②非吸收性抗酸药,如CaCO3、MgO等。

①将上述所举抗酸药填入上表对应类别。

②写出CaCO3与胃酸反应的化学方程式:                　。 

(3)写出制备氢氧化铁胶体的化学方程式:　　　　　　　　　,胶体和溶液的本质区别是　                                　。 

答案:(1)树状分类法

(2)①

②CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑　

(3)FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl　胶体中分散质粒子直径在1～100 nm之间,溶液中分散质粒子直径小于1 nm

等级考题组

6.下列有关物质分类的说法正确的是(　C　)

A.SO2、CO2、CO均为酸性氧化物

B.烧碱、纯净矿泉水、盐酸都是混合物

C.胆矾、冰水混合物、四氧化三铁都是纯净物

D.CH3COOH、Cu2(OH)2CO3、Na2CO3分别属于酸、碱、盐

解析:SO2、CO2为酸性氧化物,CO为不成盐氧化物,故A错误;矿泉水是含有多种矿物质的饮用水,盐酸是HCl的水溶液,因此纯净矿泉水、盐酸都是混合物,烧碱为NaOH,是纯净物,故B错误;胆矾、冰水混合物、四氧化三铁都是纯净物,故C正确;所有的阴离子全部是氢氧根离子的属于碱,Cu2(OH)2CO3含有氢氧根离子和碳酸根离子,属于碱式盐,故D错误。

7.下列各项中的物质能满足如图所示阴影部分关系的是(　B　)

解析:①中的盐既属于钠盐又属于硫酸盐,可排除A、C两项,④中的盐既属于铵盐又属于盐酸盐,排除D项,故选B。

8.下列不属于胶体的是(　D　)

A.淀粉在水里形成的透明液体

B.氧化钴(CoO)分散在普通玻璃里形成的蓝色玻璃

C.饱和FeCl3溶液滴入沸水中得到的分散系

D.将0.1 g蔗糖加到10 mL蒸馏水中,振荡后形成的无色液体

解析:淀粉在水里形成的淀粉溶液、氧化钴(CoO)分散在普通玻璃里形成的蓝色玻璃、饱和FeCl3溶液滴入沸水中形成的分散系,分散质粒子直径大小在1～100 nm,都属于胶体;蔗糖为小分子,将0.1 g蔗糖加到10 mL蒸馏水中,振荡后形成的无色液体,分散质粒子直径小于1 nm,属于溶液。

9.某同学在实验室进行了如图所示的实验,下列说法中错误的是(　A　)

A.X、Z烧杯中分散质相同

B.利用过滤的方法,可将Z中固体与液体分离

C.Y中产生的气体为CO2

D.Z中分散系能产生丁达尔效应

解析:X是氯化铁溶液,分散质是氯化铁,Z是氢氧化铁胶体,分散质是氢氧化铁胶粒,故A错误。

10.(1)“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剂及军事科学中。所谓“纳米材料”,是指研究、开发出的微粒直径从几纳米到几十纳米的材料,如将纳米材料分散到分散剂中,所得混合物可能具有的性质是　　　　(填字母)。 

A.能全部透过滤纸 B.有丁达尔效应

C.所得液体呈胶状 D.所得物质一定是悬浊液

(2)某同学欲探究河流中的泥沙是否能形成胶体,将泥沙加入水中充分混合,静置,过滤,获得上层清液,鉴别是不是胶体可以利用的方法是                                                   　。 

(3)如图所示是在实验室中进行Fe(OH)3胶体丁达尔效应实验的示意图,该图中有一处明显的错误是　　　　　　　　　  　　　,原因是　 　　　　　　　　　　　　　　　　(试从分散系的分类进行说明)。 

(4)欲在树林中观察丁达尔效应,你认为一天中最有可能观察到该现象的时间是　　　　,理由是　                      　。 

(5)去树林观察丁达尔效应有诸多不便,聪明的你想出了许多在家里看到丁达尔效应的方法,请设计一个你认为最简单、最环保的方法: 

                                                     　。 

解析:(3)进入烧杯前,光穿过空气,空气不是胶体,不会产生丁达尔效应,所以该图中的明显错误是空气中也出现了光柱。(4)清晨,树林中存在水雾,雾是胶体,阳光透过树叶间隙形成光束,穿过这些水雾会产生丁达尔效应,所以一天中最有可能观察到该现象的时间是清晨。(5)打开暖瓶(加热水)让水汽升腾起来,用一束光照射即可。

答案:(1)AB　(2)用一束可见光照射液体,从侧面看到液体中有一条光亮的“通路”,则为胶体　(3)空气中也出现了光柱　进入烧杯前,光束穿过的空气不是胶体,不会产生丁达尔效应　(4)清晨　清晨树林中存在水雾,雾是胶体,光束穿过这些水雾会产生丁达尔效应　(5)打开装有热水的暖瓶,用一束光照射升腾的水汽即可

11.零食的包装袋中经常有一个小纸袋,上面写着“干燥剂”,其主要成分是生石灰(CaO)。

(1)生石灰属于哪种类别的物质?　                          。 

(2)生石灰可作干燥剂的理由是                    　(用化学方程式表示)。 

(3)生石灰还可以跟酸及酸性氧化物发生化学反应,请写出生石灰与盐酸反应的化学方程式:                                　。 

(4)小纸袋中的物质能否长期作干燥剂?为什么?             

　　　　　　　　　　　                               　。 

解析:(1)关于CaO的类别,从不同角度可以得到不同答案,例如由两种元素组成,属于化合物,又因为其中一种是氧元素,另一种是钙元素,因此还是金属氧化物,同时也是一种碱性氧化物等。

(2)生石灰吸水并能和水反应生成Ca(OH)2,因此生石灰可以作干燥剂,反应的化学方程式为CaO+H2OCa(OH)2。

(3)CaO是碱性氧化物,能与盐酸反应生成CaCl2和H2O,化学方程式为CaO+2HClCaCl2+H2O。

(4)由于生石灰吸水并能与水反应生成氢氧化钙,若生石灰完全反应,则固体不再具有干燥作用,故小纸袋中的物质不能长期作干燥剂。

答案:(1)化合物、金属氧化物、碱性氧化物等(答案合理即可)

(2)CaO+H2OCa(OH)2

(3)CaO+2HClCaCl2+H2O

(4)不能,因为生石灰全部变为Ca(OH)2后,小纸袋中的物质就不能再起到干燥作用

 命题解密与解题指导

情境解读:本题以新冠病毒防控为背景,以常用的两种家用消毒剂为素材,着重考查物质的分类标准、树状分类法和交叉分类法。

素养立意:通过从元素和原子、分子水平认识物质的组成、物质的分类,认同化学为人类发展所做的贡献,促进“科学态度与社会责任”核心素养的发展。

思维建模: