物质的分类
【学习目标】
1.感受分类方法对于化 ( http: / / www.21cnjy.com )学科学研究和化学学习的重要作用,了解“交叉分类”和“树状分类”两种常用的具体分类方法。
2.了解常见化学物质及其变化的分类方法。
3.知道胶体是一种常见的分散系,了解丁达尔效应。
【要点梳理】
要点一、简单分类法
1.分类法的涵义:
分类是根据对象的共同点和差异性,将对象 ( http: / / www.21cnjy.com )区分为不同的种类,并且形成有一定从属关系的不同等级的系统的逻辑方法。它也是研究和学习化学物质及其变化的一种常用的科学方法。
2.分类的方法:
分类根据不同的标准,可以有不同的分类方法。交叉分类法和树状分类法是两种常用的、具体的分类方法。
要点诠释:分类中要注意的问题
(1).确 ( http: / / www.21cnjy.com )定分类的标准
当分类的标准确定后,同类事物在某些方面的相似性可以帮助我们举一反三;对不同类事物的了解使我们有可能做到由此及彼。
(2).认识事物时往往需要采用多种分类方法(如“交叉分类”法),以弥补单一分类法的不足,提供关于事物的更多方面的信息。例如,利用交叉分类法,Na2CO3既可以是钠盐,也可以是碳酸盐。又如,以下四种酸的交叉分类见下图:
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(3).对同类事物进行再分类,即采用“树状分类”法。
树状分类法:确定更细的标准 ( http: / / www.21cnjy.com ),对同一类物质进行再分类。这种分类法便于系统认识物质,强调了不同类别物质的内在联系,每一类物质之间没有交叉关系,培养了思维的系统性和严谨性。
要点二、化学物质的树状分类法
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要点诠释:
物质的分类】
1.氧化物:
(1)氧化物的分类
从组成元素分:金属氧化物,如CuO、Al2O3; 非金属氧化物,如CO、CO2;
从性质上分:
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(2)注意:
①.非金属氧化物不一定是酸性氧化物,如CO 、H2O属不成盐氧化物;
②. 金属氧化物不一定是碱性氧化物,如Mn2O7属酸性氧化物;
③. 酸性氧化物不一定是非金属氧化物,Mn2O7属金属氧化物;
④. 碱性氧化物一定是金属氧化物。
2.酸:
按酸是否含氧元素,可分为
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H2SO4按照上面的分类可以是二元酸、强酸、稳定性酸、难挥发性酸。
3.碱:
按溶解性,可分为
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4.盐
按是否含有氧元素,可分为
按酸碱中和反应程度,可分为
Na2CO3属于含氧酸盐、正盐、钠盐、碳酸盐等。
要点三、分散系及其分类
1、分散系定义:把一种(或多种)物质分 ( http: / / www.21cnjy.com )散在另一种(或多种)物质中所得到的体系,叫做分散系。前者属于被分散的物质,称作分散质;后者起容纳分散质的作用,称作分散剂。要点诠释:
按照分散质或分散剂的聚集状态(气、固、液)来分,分散系可以有以下9种组合:
分 散 质 分 散 剂 实 例
气 气 空气
液 气 云、雾
固 气 烟、灰尘
气 液 泡沫
液 液 牛奶、酒精的水溶液
固 液 硫酸铜溶液、油漆
气 固 泡沫塑料
液 固 珍珠(包藏着水的碳酸钙)
固 固 有色玻璃、合金
2.溶液、胶体和浊液——三种分散系的比较
不同的分散系,其外观、组成等不同,其根本原因是分散质粒子大小不同。现将三种分散系的比较列于下表中。
分散系 溶液 胶体 浊液
分散系粒子的直径 <1 nm 1 nm~100 nm >100 nm
分散质粒子 分子或离子 许多小分子集合体或单个高分子 分子集合体或离子集合体
性质 外观 均一、透明 均一、透明 不均一、不透明
稳定性 稳定 介稳性 不稳定
能否透过滤纸 能 能 不能
能否透过半透膜 能 不能 不能
是否有丁达尔效应 无 有 无
实例 食盐水、碘酒 肥皂水、牛奶 泥水
要点诠释:
当分散剂是水或其他液体时,按照分散 ( http: / / www.21cnjy.com )质粒子的大小,可以把分散系分为溶液、胶体和浊液。溶液中分散质粒子小于1nm,溶液中的分散质我们也称为溶质;浊液中的分散质粒子通常大于100nm;胶体中的胶体粒子大小在1nm~100nm之间。因此,溶液和胶体的分散质都能通过滤纸,而悬浊液的分散质则不能通过滤纸。
这三类分散质中,溶液最稳定;浊液很不稳定,分散质在重力作用下会沉降下来;胶体在一定条件下能稳定存在,稳定性介于溶液和浊液之间,属于介稳体系。
要点四、胶体及其性质
1、定义:分散质粒子大小在1nm~100nm之间的分散系称为胶体。
我们把这些分散质粒子称为胶体粒子。胶体具有一些不同于溶液和浊液的特性:
2、Fe(OH)3胶体的制备和精制:
(1)Fe(OH)3胶体的制备:向烧杯中煮沸的蒸馏水中逐滴加入5~6滴FeCl3饱和溶液,继续加热煮沸至溶液呈红褐色,就得到Fe(OH)3胶体。FeCl3+3H2OFe(OH)3 (胶体)+3HCl
使一束光线通过所得液体混合物,有丁达尔效应,证明形成了胶体。
(2)胶体的提纯与精制——渗析:利用半透膜将溶液和胶体分离的操作。
渗析是利用溶质粒子能通过半 ( http: / / www.21cnjy.com )透膜而胶体粒子不能通过半透膜进行溶液和胶体的分离。但渗析过程是可逆的,要达到分离目的应反复进行渗析或在流水中进行渗析。
3、胶体的性质:丁达尔效应
一束光通过胶体时会产生一条光亮的通路,这种现象叫丁达尔效应。丁达尔效应是区分溶液和胶体的物理方法。
要点五、各类物质间的相互关系一-无机反应规律
酸碱盐氧化物之间的相互关系如下图所示:物质的分类】
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要点诠释:
既要掌握其所属类别的通性,还要掌握这种物质的 ( http: / / www.21cnjy.com )特性。例如,酸与金属反应可以生成氢气和盐,这是一般规律,但并不是所有的酸和金属反应都产生H2;金属氧化物不都是碱性氧化物(如Mn2O7是酸性氧化物);碱性氧化物不都能与水反应生成相应的碱,如Fe2O3与H2O不反应。
(一)金属的性质:
1、与非金属的反应,可得无氧酸盐或金属氧化物。
2、与酸反应
(1)金属活动表H前面的金属与酸发生置换反应生成盐和H2
(2)金属与HNO3、浓H2SO4不发生置换反应
3、与盐溶液反应
(1)在金属活动顺序表中,排在前面的金属将后面的金属从盐溶液中置换出来。例如:Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
(2)K、Na、Ca等非常活泼的金属与盐溶液不直接发生置换反应,其反应比较复杂。
(二)非金属的性质
1、与金属反应
2、与非金属反应
3、与氢气反应
4、与H2O的反应 C+H2O(气) CO+H2
(三)碱性氧化物的性质
1、与H2O反应: 碱性氧化物(易溶)+H2O→碱(易溶)
例如:K2O+H2O=2KOH CaO+H2O=Ca(OH)2
2、与酸性氧化物反应:碱性氧化物+酸性氧化物→含氧酸盐
例如:Na2O+SO3=Na2SO4
3、与酸反应:碱性氧化物+酸→含氧酸盐+水;例如CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O
(四)酸性氧化物发生的反应
1、与水反应:酸性氧化物+水→酸 例如:SO3+H2O=H2SO4 P2O5+3H2O=2H3PO4;
注意:SiO2难溶于水,不与水反应
2、与碱性氧化物反应:碱性氧化物+酸性氧化物→含氧酸盐
3、与碱反应:酸性氧化物+碱→盐+水;例如CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
注意:难溶性的碱与酸性氧化物不反应
(五)碱的性质
1、与酸性氧化物反应:碱+酸性氧化物→盐+水
2、与酸反应: 碱+酸 盐+水
3、与盐反应:强碱+弱碱盐→弱碱+强碱盐 即强碱制弱碱
例如:3NaOH+FeCl3=Fe(OH)3↓+3NaCl;
KOH+NH4Cl=NH3·H2O+KCl,若反应物是浓溶液或加热时,则NH3·H2O分解生成NH3↑+H2O
4、难溶性碱的不稳定性:难溶性碱受热易分解, 难溶性碱碱性氧化物+水
例如:Cu(OH)2 CuO+H2O ; 2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
强碱稳定,受热难分解
(六)酸的性质
1、与金属反应(见前述)
2、与碱性氧化物反应:酸+碱性氧化物→含氧酸盐+水;例如CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O
3、与碱反应:碱+酸 盐+水
4、与盐反应: 强酸+弱酸盐→弱酸+强酸盐 ,即强酸制弱酸
例如:2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑
(七)盐的性质
1、与金属反应(见前述)
2、与碱反应(见前述)
3、与酸反应(见前述)
4、与盐反应: 盐+盐→生成两种新盐; 生成物要有沉淀
例如:CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl; BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl
【典型例题】
类型一:化学物质的分类
例1.下列说法中正确的是( )
A.酸只有一种分类方法,可分为含氧酸和无氧酸
B.碱只有两种分类方法,可分为强碱和弱碱、一元碱和二元碱
C.氧化物不可进一步分类
D.树状分类法和交叉分类法都是常用分类方法
【答案】D
【解析】同一类物质,依据不 ( http: / / www.21cnjy.com )同的分类标准,可以有不同的分类方法。如酸还可分为强酸和弱酸、氧化性酸和非氧化性酸等。碱还可分为易溶性碱和难溶性碱。氧化物还可分为不成盐氧化物和成盐氧化物、金属氧化物和非金属氧化物等。
【总结升华】一种物质往往 ( http: / / www.21cnjy.com )具有多种属性,根据不同标准,同一种物质可以属于不同的类别,这就是“交叉分类”。在认识事物时使用多种分类方法,可以使我们对事物的认识更加全面。
举一反三:
【变式1】Na2CO3俗名纯碱,下面是 ( http: / / www.21cnjy.com )对纯碱采用不同分类法的分类,不正确的是( )
A、Na2CO3是碱 B、Na2CO3是盐 C、Na2CO3是钠盐 D、Na2CO3是碳酸盐
【答案】A
【变式2】下列分类正确的是( )
A.酸:CH3COOH、H2SO3、NaHCO3、HF
B.碱:Cu2(OH)2CO3、NaOH、Fe(OH)2、Mg(OH)2
C.盐:AgCl、BaSO4、NaH2PO4、Mg(NO3)2
D.氧化物:FeO、N2O5、COCl2、SiO2
【答案】C
【解析】A项中NaHCO3不是酸;B项中Cu2(OH)2CO3不是碱;D项中COCl2组成元素为三种,不属于氧化物。
【变式3】下列各组物质分类正确的是( )。
酸 碱 盐 氧化物
A 硫酸 纯碱 石膏 铁红
B 氢硫酸 烧碱 纯碱 生石灰
C 碳酸 熟石膏 小苏打 二氧化碳
D 二氧化碳 苛性钾 食盐 石灰石
【答案】B
【解析】纯碱属于盐类物质,熟石膏属于盐类物质,二氧化碳属于酸性氧化物,石灰石属于碳酸盐。
类型二:化学变化的分类
例2、下列反应既是化合反应,又是氧化反应的是( )
A、2CO+O22CO2 B、CaO+H2O=Ca(OH)2
C、C+H2OCO+H2 D、CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
【答案】A
【解析】化合反应是由两种或两种以上物质生成一种物质的化学变化,C、D不是化合反应;在初中化学中,氧化反应是有氧气参加的反应,B不属于氧化反应。
【总结升华】一个化学反应,依据不同的分类标准,可能属于不止一种化学反应类型。这道题主要检查对初中所学的化合反应、氧化反应的概念是否掌握。
举一反三:
【变式1】下列化学反应中,属于复分解反应的是( )
A、 NaOH + HCl =NaCl + H2O B、H2CO3 = H2O + CO2
C、 H2 + CuO Cu + H2O D、2CO + O2 2CO2
【答案】A
【变式2】小美在奥运五连环中填入了5种物质(如下图所示),相连环的物质间所发生的反应中,没有涉及的基本反应类型是( )。
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A.分解反应 B.复分解反应 C.化合反应 D.置换反应
【答案】A
【解析】Fe与HCl发生置换反应,HCl与NaOH发生复分解反应,CO2与H2O发生化合反应。
类型三:分散系的分类
例3、下列分散 ( http: / / www.21cnjy.com )系属于胶体的是( )
A、碘酒 B、食盐水 C、牛奶 D、淀粉溶液
【答案】CD
【解析】根据分散系中分散质微粒直径的大小进行分类。牛奶、淀粉溶液中分散质粒子直径大小在1~100nm之间,属于胶体;碘酒、食盐水中分散质粒子直径小于1nm,属于溶液。
【总结升华】分散系分为溶液、胶体和浊液三类,溶液中分散质粒子直径小于1nm,胶体中分散质粒子直径大小在1~100nm之间,浊液中分散质粒子直径大于100nm。对分散系进行分类要抓住分散质粒子直径大小来区分。
举一反三:
【变式1】胶体的最本质的特征是( ( http: / / www.21cnjy.com ) )
A.丁达尔效应 B.可以通过滤纸
C.布朗运动 D.分散质颗粒的直径在1nm~100nm之间。
【答案】D
【变式2】浊液中分散质粒子的直径______(填“>”或“<”)100nm,溶液中分散质粒子的直径______(填“>”或“<”)1nm,而胶体颗粒的直径介于______之间。这个尺寸与现代材料科学中______的直径大致相当,从而使胶体的研究更具有现实意义。
【答案】>;<;1nm~100nm;纳米 ( http: / / www.21cnjy.com )粒子
【变式3】下列有关分散系的说法中正确的是( )
A.悬浊液的分散质可用过滤的方法从分散剂中分离出来
B.任何物质在水中溶解时都有一定的溶解度
C.同一种溶质的饱和溶液要比不饱和溶液的浓度大一些
D.分散质粒子大小为几纳米到几十纳米的分散系是胶体
【答案】AD
【解析】悬浊液可用过滤法分离分散质,A正确;有些物质(如酒精)能与水以任意比互溶,不存在溶解度的限定,B错误;相同温度下,同种溶质的饱和溶液比不饱和溶液浓度大,不同温度下则不一定,如Ca(OH)2溶液中溶质Ca(OH)2的溶解度随温度升高而减小,不指明温度,浓度大小不定,C错误;D正确。
类型四:胶体的性质
例4、 “纳米材料”是粒子直径为1~100nm的材料,纳米碳就是其中的一种,若将纳米碳均匀分散到蒸馏水中,所形成的物质( )
A、是溶液 B、能产生丁达尔效应
C、不能透过滤纸 D、静置后会析出黑色沉淀
【答案】B
【解析】纳米材料粒子的大小在胶体粒子的大小范围内,因此纳米碳均匀分散到蒸馏水中,形成的分散系是胶体,能产生丁达尔效应,并且具有介稳性。
【总结升华】胶体粒子直径的大小在1~ ( http: / / www.21cnjy.com )100nm之间,能够透过滤纸,胶体能产生丁达尔现象,在一定条件下能稳定存在,比较不容易析出沉淀。
举一反三:
【变式】下列分散系不能发生丁达尔现象的 ( http: / / www.21cnjy.com )是( )
A、豆浆 B、牛奶 C、蔗糖溶液 D、烟 云 雾
【答案】C
类型五:各类物质间的相互关系一-无机反应规律
例5、下列反应能一步完成的是
A.Fe2O3 Fe(OH)3 B.CuO Cu(OH)2
C.CaCO3 Ca(OH)2 D.Na2CO3 NaOH
【答案】D
【解析】Fe2O3 、CuO 与水都不反应;CaCO3 难溶,不与碱反应;Na2CO3+Ca(OH)2=== CaCO3↓+2NaOH
【总结升华】要注意复习巩固初中化学有关酸碱盐氧化物之间的相互关系。
举一反三:
【变式1】请选择尽可能多的途径 ( http: / / www.21cnjy.com )制备NaCl:
【答案】请参考以下方法:
①金属+非金属:2Na+Cl2=2NaCl
②酸+碱:HCl+NaOH=NaCl+H2O
③盐+盐:Na2CO3+CaCl2=2NaCl+CaCO3↓
④酸+盐:Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
⑤碱+盐:2NaOH+MgCl2=Mg(OH)2↓+2NaCl
⑥碱性氧化物+酸:Na2O+2HCl=2NaCl+H2O
⑦金属+酸:2Na+2HCl=2NaCl+H2↑
上述练习主要是针对无机反应规律的,在书写时注意思维有序,注意建立对立统一规律的意识。
【变式2】写出5个有CO2生成,且符合下列要求的化学方程式:
(1)一种盐分解________ ;
(2)一种金属氧化物跟单质反应________ ;
(3)一种非金属氧化物跟单质反应________ ;
(4)两种氧化物反应________ ;
(5)一种盐跟一种酸反应________ 。
【答案】(1)CaCO3CaO+CO2↑ (2)2CuO+C2Cu+CO2↑
(3)2CO+O22CO2 (4)CuO+COCu+CO2
(5)CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑(其他正确答案也可)
【变式3】同种类型的物质往往具有某些相同的性质。下列性质中不属于酸通性的是
A.与活泼金属反应生成盐和氢气 B.与碱反应生成盐和水
C.使紫色石蕊试液变红色 D.与氯化钡溶液反应生成白色沉淀
【答案】D
【解析】酸的通性有:1与指示剂的颜色变 ( http: / / www.21cnjy.com )化;2与金属反应生成盐和氢气;3与碱性氧化物生成盐和水;4与碱反应生成盐和水;5与盐反应生成新盐和新酸。通性指的是酸中电离出氢离子的性质。