第一节 物质的分类及转化
第1课时 物质的分类
[核心素养发展目标] 1.能从元素组成(宏观)和构成微粒(微观)的角度认识物质,根据物质的组成和性质对物质进行分类,培养宏观辨识与微观探析的意识和能力。2.熟知溶液、浊液、胶体三种分散系的本质区别。认识胶体是一种常见的分散系。了解胶体的性质及其应用,会鉴别胶体和溶液。
一、根据物质的组成和性质分类
1.根据物质的组成分类
(1)物质的元素组成
根据元素组成对物质进行分类是化学研究的基础。
①金刚石、石墨和C60都是由碳元素形成的单质,是碳元素的同素异形体。氧元素也有两种同素异形体,它们分别是氧气(O2)和臭氧(O3)。
②碳和氧两种元素可形成两种化合物,其化学式分别是CO、CO2;氢和氧两种元素形成的化合物的化学式分别是H2O和H2O2;H、C、O三种元素能形成多种化合物,举例写出两种物质的化学式:H2CO3、CH3CH2OH(酒精)。
(2)物质分类的常用方法
分类有一定的标准,根据不同的标准,人们对研究对象进行不同的分类。
①树状分类法
对同类事物按照某些属性进行再分类的分类方法。
根据物质的组成可对物质进行如下分类
指出上图中字母所示物质的分类依据:
a.按是否由同种物质组成;
b.按是否由同种元素组成;
c.按组成物质的元素种类;
d.按是否含有碳元素(一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐等除外);
e.按物质的组成与性质。
②交叉分类法
从不同的角度(即分类标准)对物质进行分类,同一种物质可能属于不同的物质类别,如碳酸钠:
分类标准 所属类别
组成的阳离子 钠盐
组成的阴离子 碳酸盐
溶解性 可溶性盐
2.根据物质的性质分类
(1)根据物质的性质对氧化物进行分类
氧化物 酸性氧化物 碱性氧化物
定义 能与碱反应生成盐和水的氧化物 能与酸反应生成盐和水的氧化物
实例 CO2、SO3等 CaO、Fe2O3等
属类 大多数非金属氧化物 大多数金属氧化物
(2)氧化物的交叉分类
(1)CuSO4·5H2O属于混合物( )
(2)只由一种元素组成的物质一定是纯净物( )
(3)非金属氧化物一定是酸性氧化物( )
(4)金属氧化物一定是碱性氧化物( )
(5)酸性氧化物都能与水化合生成酸( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
1.将不同的物质与它所属的类别进行连线。
答案
2.(2022·广西北海市教育教学研究室高一质检)下列物质的分类不正确的是( )
A.水、过氧化氢和干冰都属于氧化物
B.NaHSO4、CuSO4·5H2O和KMnO4都属于盐
C.H2SO4、HNO3、H2CO3都属于酸
D.烧碱、纯碱、熟石灰都属于碱
答案 D
解析 水、过氧化氢和干冰都是含有两种元素且有一种为氧元素的纯净物,都是氧化物,A正确;NaHSO4、CuSO4·5H2O和KMnO4都是由金属阳离子和酸根阴离子构成的纯净物,都属于盐,B正确;H2SO4、HNO3、H2CO3为三种含氧酸,C正确;纯碱为Na2CO3,属于盐,D不正确。
氧化物分类中的“n个”不一定
(1)碱性氧化物都是金属氧化物,但金属氧化物不一定都是碱性氧化物,如Mn2O7为酸性氧化物。
(2)非金属氧化物不一定都是酸性氧化物,如CO、NO、H2O等。
(3)酸性氧化物也不一定都是非金属氧化物,如Mn2O7等。
二、分散系及其分类
1.分散系
(1)概念: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。
(2)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。
(3)分类:按照分散质粒子的直径大小分类
2.胶体
(1)胶体的分类
根据分散剂的状态分类
(2)氢氧化铁胶体的制备
①实验操作: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滴氯化铁饱和溶液,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。
(3)胶体的性质——丁达尔效应
①实验探究
操作 在与光束垂直的方向观察现象 原因分析
一条光亮的“通路” 胶体粒子的直径为1~100 nm,能对光线散射
无明显现象 溶液中粒子的直径小于1 nm,散射极其微弱
②应用:区分胶体和溶液。
3.溶液、胶体、浊液三类分散系的比较
分散系 溶液 胶体 浊液
分散质粒子种类 分子、离子 大量分子聚集体或大分子 大量粒子聚集体
分散质粒子直径 小于1 nm 1~100 nm 大于100 nm
外部特征 均一、透明、稳定 较均一、透明、较稳定 不均一、不透明、不稳定,久置沉淀(或分层)
能否透过滤纸 能 能 不能
鉴别方法 胶体(或溶液)和浊液通过静置鉴别;胶体和溶液可通过丁达尔效应鉴别
(1)所有分散系均属于混合物( )
(2)直径在1~100 nm的粒子称为胶体( )
(3)溶液、胶体、浊液的本质区别是分散质粒子的直径大小( )
(4)根据丁达尔效应将分散系分为溶液、胶体、浊液( )
(5)将稀FeCl3溶液滴加到沸水中即可得到Fe(OH)3胶体( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)×
1.(2022·浙江丽水高一期末)下列有关分散系的说法不正确的是( )
A.乳浊液和悬浊液都属于浊液,它们的分散质粒子直径均大于100 nm
B.把FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中,制备Fe(OH)3胶体
C.按照分散剂的不同,胶体可分为液溶胶、气溶胶和固溶胶
D.可用丁达尔效应区分CuSO4溶液和Fe(OH)3胶体
答案 B
解析 乳浊液和悬浊液都属于浊液,它们的分散质粒子直径均大于100 nm,A正确;向煮沸的蒸馏水中逐滴加入FeCl3饱和溶液,继续煮沸至溶液呈红褐色,停止加热,可制得Fe(OH)3胶体,B不正确;按照分散剂状态的不同,胶体可分为液溶胶、气溶胶和固溶胶,C正确;胶体能产生丁达尔效应,可用丁达尔效应区分CuSO4溶液和Fe(OH)3胶体,D正确。
2.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)若将氯化铁饱和溶液分别滴入下列物质中,能形成胶体的是 (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.甲同学取一小烧杯,加入40 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.乙同学直接加热氯化铁饱和溶液
C.丙同学向沸水中滴加氯化铁饱和溶液,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
。
答案 (1)B (2)A
(3)用红色激光笔照射制得的液体,在与光束垂直的方向观察到一条光亮的“通路”,说明有氢氧化铁胶体生成
(1)制备Fe(OH)3胶体时,不能搅拌,不能加热过度。
(2)不能使用稀FeCl3溶液、NaOH溶液及氨水等制备Fe(OH)3胶体。
(3)每个Fe(OH)3胶体粒子都是许多Fe(OH)3组成的集合体。
(4)丁达尔效应是光的散射现象,是区别胶体与溶液的一种常用物理方法,而不是胶体与溶液的本质区别。
1.采用不同的分类方法,可将非金属氧化物分为不同的类别。根据某种共性,可将CO2、P2O5、SO2、SO3、Cl2O7归为一类,下列物质中,完全符合此共性而能归为此类物质的是( )
A.CaO B.CO
C.SiO2 D.H2O
答案 C
解析 CO2、P2O5、SO2、SO3、Cl2O7都属于酸性氧化物,CaO属于碱性氧化物,CO和H2O既不属于酸性氧化物,也不属于碱性氧化物。
2.某校实验室将试剂分类后放在不同的试剂柜里,已存放的部分试剂如下表:
试剂柜号 ① ② ③ ④
试剂 NaOH、Ca(OH)2 盐酸、硫酸 MnO2、CuO NaCl、Na2SO4
该实验室新购进部分氧化钙和纯碱,应将它们分别放在( )
A.③和① B.④和①
C.①和② D.③和④
答案 D
解析 根据表中信息可判断①中存放的是碱,②中存放的是酸,③中存放的是氧化物,④中存放的是盐。氧化钙属于氧化物,应放在③中;纯碱是碳酸钠,属于盐,应放在④中。
3.(2022·河南濮阳高一月考)下列关于胶体的叙述错误的是( )
A.胶体与溶液的本质区别是分散质粒子直径的大小
B.用丁达尔效应可以区分FeCl3溶液与Fe(OH)3胶体
C.纳米材料粒子直径一般在1~100 nm,因此纳米材料属于胶体
D.《荷塘月色》中描绘的月光穿过薄雾形成缕缕光束的美景与胶体性质有关
答案 C
解析 丁达尔效应是胶体所独有的性质,故可以用丁达尔效应区分FeCl3溶液与Fe(OH)3胶体,B项正确;纳米材料粒子直径一般在1~100 nm,但单独的纳米材料不属于分散系,故不属于胶体,C项错误;《荷塘月色》中描绘的月光穿过薄雾形成缕缕光束的美景属于丁达尔效应,属于胶体的性质,D项正确。
4.下表是某地市场上销售的一种“加碘盐”包装上的部分文字说明。
配料表 精制海盐、碘酸钾(KIO3)
含碘量 20~40 mg·kg-1
储藏方法 密封、避光、防潮
食用方法 烹调时待食品熟后加入碘盐
请根据此表,结合中学学过的化学知识,回答下列问题:
(1)根据物质分类中的树状分类法的有关知识,在①HIO3、②NaIO3、③KOH、④I2O5、⑤NaCl五种 (填“混合物”“化合物”“盐”或“氧化物”)中,与碘酸钾(KIO3)属于同类物质的是 (填序号)。
(2)推测碘酸钾(KIO3)的物理性质:碘酸钾 (填“能”或“不能”)溶于水;化学性质:碘酸钾在受热时 。
答案 (1)化合物 ②⑤ (2)能 易分解
解析 (1)五种物质均属于化合物。碘酸钾属于盐,其中属于盐的有②和⑤。
(2)碘酸钾属于钾盐,能溶于水,根据“加碘盐”的食用方法“烹调时待食品熟后加入碘盐”可知碘酸钾受热易分解。
题组一 物质与组成元素
1.在我们的日常生活中出现了“加碘食盐”“增铁酱油”“高钙牛奶”“富硒茶叶”和“含氟牙膏”等商品。这里的碘、铁、钙、硒、氟指的是( )
A.元素 B.单质
C.分子 D.离子
答案 A
2.下列说法正确的是( )
A.纯净物一定由同种分子构成
B.同种分子构成的物质一定是纯净物
C.混合物肯定由两种以上元素组成
D.含有氧元素的化合物都是氧化物
答案 B
解析 纯净物不一定只由同种分子构成,也可由同种原子构成(如稀有气体、金刚石等),还可由离子构成(如氯化钠等);混合物不一定由两种以上元素组成(如金刚石和石墨的混合物);含氧元素的化合物不一定是氧化物(如碳酸钠等)。
题组二 物质的分类
3.(2022·浙江安吉县高级中学高一检测)2022年2月,冬奥会在北京举行,用生物材料聚乳酸()制作成的可降解餐具作为冬奥会选手吃饭时的“饭碗”,聚乳酸属于( )
A.氧化物 B.单质
C.有机物 D.碱
答案 C
4.(2022·桂林高一检测)下列各组物质,按单质、化合物、混合物顺序排列的是( )
A.铝、纯碱、盐酸 B.红磷、熟石灰、水
C.石墨、稀硫酸、胆矾 D.石灰水、干冰、空气
答案 A
解析 铝是单质,纯碱是碳酸钠,为化合物,盐酸是混合物,A正确;红磷是单质,熟石灰是氢氧化钙,为化合物,水是纯净物,B错误;石墨是单质,稀硫酸是混合物,胆矾是五水硫酸铜,为化合物,C错误;石灰水是混合物,干冰是二氧化碳,为化合物,空气为混合物,D错误。
5.物质的分类如图所示:
由图判断下列说法不正确的是( )
A.甲图所示的分类方法属于树状分类法
B.乙图所示的分类方法属于交叉分类法
C.碱性氧化物一定是金属氧化物
D.非金属氧化物一定是酸性氧化物
答案 D
解析 非金属氧化物不一定是酸性氧化物,如CO、NO等。
6.(2021·甘肃民勤县第一中学高一月考)下列有关氧化物的判断正确的是( )
A.KNO3含有氧元素,故它属于氧化物
B.依据性质不同,氧化物只能分为酸性氧化物和碱性氧化物
C.金属氧化物均为碱性氧化物,非金属氧化物均为酸性氧化物
D.酸性氧化物都能与碱反应生成盐和水
答案 D
解析 氧化物由两种元素组成,其中一种为氧元素,KNO3是含氧酸盐,不是氧化物,A错误;依据性质不同氧化物能分为酸性氧化物、碱性氧化物、两性氧化物等,B错误;金属氧化物可能是碱性氧化物,也可能是酸性氧化物,非金属氧化物可能为酸性氧化物,也可能是不成盐氧化物,C错误;酸性氧化物是能够与碱反应生成盐和水的氧化物,D正确。
题组三 分散系、胶体
7.溶液、胶体和浊液这三种分散系的根本区别是( )
A.是否是大量分子或离子的集合体
B.是否能透过滤纸
C.分散质粒子直径的大小
D.是否均一、透明、稳定
答案 C
8.(2022·四川巴州高一检测)下列关于胶体的叙述错误的是( )
A.新冠病毒蛋白质分子的直径约为80 nm,在空气中可以形成气溶胶
B.胶体和溶液的分散质均能透过滤纸
C.胶体区别于其他分散系的本质是有丁达尔效应
D.自然界中云、雾、烟都是胶体
答案 C
解析 新冠病毒蛋白质分子直径在1~100 nm,在空气中分散可以形成气溶胶,A正确;胶体的分散质微粒直径在1~100 nm,溶液的分散质微粒直径小于1 nm,两种分散系的分散质微粒都可以透过滤纸,B正确;胶体区别于其他分散系的本质是分散质微粒直径的大小,C错误。
9.当光束通过下列分散系:①有尘埃的空气、②稀硫酸、③蒸馏水、④墨水,能观察到丁达尔效应的是( )
A.①② B.②③
C.①④ D.②④
答案 C
解析 常见的三种分散系为溶液、胶体、浊液,丁达尔效应是胶体特有的性质。上述物质中有尘埃的空气和墨水属于胶体,稀硫酸为溶液,蒸馏水因为杂质较少可以认为是纯净物。
10.(2022·山东滕州高一检测)向烧杯中加入25 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,就制得了Fe(OH)3胶体。下列有关胶体的叙述不正确的是( )
A.胶体是一种分散系,属于混合物
B.胶体的本质特征是能发生丁达尔效应
C.胶体的分散质粒子直径为1~100 nm
D.不能用滤纸分离提纯Fe(OH)3胶体中的NaCl
答案 B
解析 胶体是一种分散系,属于混合物,A正确;胶体的本质特征是分散质粒子的直径为1~100 nm,B错误、C正确;胶体和溶液均能透过滤纸,故不能用滤纸分离提纯Fe(OH)3胶体中的NaCl,D正确。
11.只含有一种元素的物质( )
A.可能是纯净物也可能是混合物
B.可能是单质也可能是化合物
C.一定是纯净物
D.一定是一种单质
答案 A
解析 一种元素可构成不同的单质,它们互为同素异形体,如由碳元素形成的单质有金刚石、石墨以及无定形的碳,由磷元素形成的单质有红磷和白磷,由氧元素形成的单质有氧气和臭氧,因此只含有一种元素的物质不一定是纯净物,可能是由几种单质混合在一起的混合物;化合物是指由不同元素组成的纯净物,至少有两种元素,所以只含有一种元素的物质一定不是化合物。
12.下列各项中的物质能满足如图所示阴影部分关系的是( )
选项 ① ② ③ ④
A NaCl K2SO4 KCl (NH4)2SO4
B Na2SO4 K2SO4 KCl NH4Cl
C NaCl K2SO4 KCl NH4Cl
D Na2SO4 K2SO4 KCl (NH4)2SO4
答案 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,则B项中的NH4Cl正确,排除D项。
13.酸式盐是盐的一类,可看作是多元酸中的氢离子未被完全中和所得到的盐,常见的有NaHCO3、NaHSO4、KH2PO4、K2HPO4等。已知H3PO2(次磷酸)与足量的NaOH反应只生成一种盐NaH2PO2,则下列说法正确的是( )
A.H3PO2属于二元酸
B.H3PO2属于三元酸
C.NaH2PO2属于酸式盐
D.NaH2PO2属于正盐
答案 D
解析 由于H3PO2与足量的NaOH反应只生成一种盐NaH2PO2,故H3PO2为一元酸;由于H3PO2为一元酸,故NaH2PO2属于正盐。
14.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”分子的结构和性质与人体内的血红素及植物内的叶绿素非常相似。下列关于“钴酞菁”分子的说法正确的是( )
A.在水中所形成的分散系属悬浊液
B.“钴酞菁”分子不能透过滤纸
C.分子直径比钠离子小
D.在水中形成的分散系能产生丁达尔效应
答案 D
解析 “钴酞菁”的分子直径在1~100 nm,因此在水中所形成的分散系是胶体,A项错误;“钴酞菁”分子直径在1~100 nm,能够透过滤纸,B项错误;钠离子直径<1 nm,C项错误;胶体能产生丁达尔效应,D项正确。
15.已知二氧化碳、二氧化硫等都只能与碱反应生成盐和水,这些氧化物为酸性氧化物;氧化铜、氧化铁等都只能与酸反应生成盐和水,这些氧化物为碱性氧化物;而氧化铝既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水,因此氧化铝为两性氧化物。
(1)现有①七氧化二锰、②二氧化硅、③氧化钠、④氧化钙、⑤氧化锌5种氧化物,其中七氧化二锰、二氧化硅、氧化锌可与碱反应生成盐和水;氧化钠、氧化钙、氧化锌可与酸反应生成盐和水。这5种氧化物中属于酸性氧化物的是 (填序号,下同);属于碱性氧化物的是 ;属于两性氧化物的是 。
(2)请写出下列反应的化学方程式:
①二氧化硫和氧化钙: ;
②二氧化硫和过量氢氧化钠溶液: ;
③氧化钠和二氧化碳: ;
④氧化钠和稀盐酸: ;
⑤氧化钠和水: 。
(3)下列说法正确的是 (填字母)。
A.金属氧化物都是碱性氧化物
B.非金属氧化物都是酸性氧化物
C.碱性氧化物都是金属氧化物
D.酸性氧化物都是非金属氧化物
答案 (1)①② ③④ ⑤
(2)①SO2+CaO===CaSO3
②SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O
③Na2O+CO2===Na2CO3
④Na2O+2HCl===2NaCl+H2O
⑤Na2O+H2O===2NaOH
(3)C
解析 (3)金属氧化物也可能是酸性氧化物,如七氧化二锰,也可能是两性氧化物,如氧化铝和氧化锌;非金属氧化物不一定是酸性氧化物,如一氧化碳;碱性氧化物一定是金属氧化物;酸性氧化物可能是非金属氧化物,也可能是金属氧化物。
16.Fe2O3又称铁红,请根据要求完成下列问题。
(1)Fe2O3固体(红棕色)属于 (填“纯净物”或“混合物”)。将其加入适量盐酸中,反应的化学方程式: 。
(2)用上述所得溶液进行下列实验:取少量溶液于试管中,滴入NaOH溶液,可观察到有红褐色沉淀产生,反应的化学方程式:
。
(3)在小烧杯中加入20 mL蒸馏水,加热至沸腾后,向烧杯中加入几滴FeCl3饱和溶液,继续煮沸至出现 色,停止加热即可制得Fe(OH)3胶体。
(4)另取一小烧杯也加入20 mL蒸馏水,向烧杯中加入1 mL FeCl3溶液,振荡摇匀后,将此烧杯(甲)与盛有Fe(OH)3胶体的烧杯(乙)一起放置于暗处,分别用激光笔照射烧杯中的液体,可以看到 (填“甲”或“乙”)烧杯的液体中产生了丁达尔效应。
答案 (1)纯净物 Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O (2)FeCl3+3NaOH===3NaCl+Fe(OH)3↓
(3)红褐 (4)乙
解析 (1)Fe2O3固体(红棕色)只含一种物质,属于纯净物;氧化铁属于碱性氧化物,和酸反应生成铁盐和水,化学方程式为Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O。(2)氯化铁和NaOH发生复分解反应,生成红褐色沉淀氢氧化铁,同时生成NaCl,化学方程式为FeCl3+3NaOH===3NaCl+Fe(OH)3↓。(3)将蒸馏水加热至沸腾后,向烧杯中加入几滴FeCl3饱和溶液,继续煮沸至出现红褐色,得到氢氧化铁胶体。(4)甲烧杯中液体为溶液、乙烧杯中液体为胶体,胶体中分散质粒子直径在1~100 nm,溶液中分散质粒子直径小于1 nm,胶体能产生丁达尔效应,所以乙烧杯中产生丁达尔效应。