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第2章 元素与物质世界
第1节 元素与物质分类
元素与物质的关系
1.物质的元素组成
(1)单质:仅由一种元素组成的纯净物;其中,由金属元素组成的单质称为金属单质,由非金属元素组成的单质称为非金属单质。
(2)化合物:由两种或两种以上元素组成的纯净物称为化合物。
2.元素在物质中的存在
同一种元素可以存在于不同类别的物质中,有些元素在不同化合物中可能呈现不同的化合价,可以基于物质类别和核心元素的化合价研究物质。
物质分类与物质性质
1.树状分类法
(1)概念:根据物质的组成对物质进行分类的方法。
(2)举例:
2.交叉分类法
(1)概念:对物质从不同的角度进行分类的方法。
(2)举例:
概念间的关系——“并列”“包含”与“交叉”
树状分类法
交叉分类法
3.根据物质的性质对氧化物分类
对酸性、碱性氧化物的理解
(1)碱性氧化物一定是金属氧化物,如Na2O等。
(2)金属氧化物不一定是碱性氧化物,如Mn2O7等。
(3)酸性氧化物不一定是非金属氧化物,如Mn2O7等。
(4)非金属氧化物不一定是酸性氧化物,如CO、NO、H2O2等。
学习物质性质应注意的三个问题
1.学习物质的通性时要注意一般情况,也要注意特殊情况,如铜与稀硫酸不反应,与硝酸反应不生成氢气。
2.酸与盐反应、碱与盐反应、盐与盐反应时一般要满足复分解反应发生的条件。
3.金属单质能够置换出盐溶液中金属的条件是活泼性强的金属置换活泼性弱的金属,且常温下该活泼性强的金属不能与水反应。
一种重要的混合物——胶体
1.分散系
(1)定义:一种(或几种)物质(分散质)分散到另一种物质(分散剂)里形成的混合物叫分散系。
(2)分散系的组成
①分散质:分散系中被分散的物质。
②分散剂:分散系中起容纳分散质作用的物质。
分散质一般为分散系中量少的物质;水溶液中一般将水看作分散剂;非水体系中一般将量大的物质看作分散剂。
(3)分散系的分类
①分散质和分散剂各有固、液、气三种状态,以其状态为分类标准共分为9种分
散系:
②根据分散质微粒直径的大小可将分散系分为溶液、浊液和胶体。
2.胶体
(1)定义:分散质微粒直径介于1~100 nm的分散系。
(2)胶体的分类
(3)胶体的性质
①丁达尔现象或丁达尔效应
a.概念:当可见光束通过胶体时,在入射光侧面可观察到光亮的“通路”,这种现象称为丁达尔现象或丁达尔效应。
b.形成:胶体中分散质微粒对可见光(波长为400~700 nm)散射而形成的。
c.丁达尔效应的应用:区分溶液和胶体(物理方法)。
②电泳:有些胶体的分散质微粒吸附带有正电荷的离子,有些则吸附带有负电荷的离子,这些带电微粒在外电场作用下会发生定向移动。
应用:电泳电镀等。
③聚沉:把酸、碱、盐等物质加入胶体中时,它们溶解产生的阳离子或阴离子所带电荷与胶体的分散质中和,会使胶体的分散质微粒聚集成较大的微粒,在重力作用下形成沉淀析出。
应用:制豆腐、明矾净水等。
1.制备Fe(OH)3胶体时不能用自来水代替蒸馏水,因为自来水中含有的离子会使Fe(OH)3胶体的分散质微粒聚集成更大的颗粒,发生聚沉。
2.通过渗析法提纯Fe(OH)3胶体。将混合液装入半透膜袋,然后浸入蒸馏水中,半透膜袋中的离子能透过半透膜进入蒸馏水中,而胶体不能透过半透膜。为了充分提纯,可多次更换蒸馏水。
胶体的性质与比较(重点)
1.三种分散系的比较
类别 溶液 胶体 浊液
外观特点 均一、稳定、透明 均一、介稳 不均一、不透明、不稳定
举例 NaCl溶液、碘酒 稀豆浆、鸡蛋清、淀粉溶液 油水混合物、泥浆水
能否透过滤纸 能 能 不能
能否透过半透膜 能 不能 不能
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、鸡蛋壳膜等),溶液中的溶质分子或离子可以透过半透膜,胶体的分散质微粒不能透过半透膜而留在半透膜中。
(2)过滤——用于分离胶体与浊液。胶体的分散质微粒可以透过滤纸,而浊液的分散质微粒不能透过滤纸。
(1)Cu(OH)2胶体中分散质微粒直径范围是 (填字母,下同)。
A.小于1 nm
B.1~10 nm
C.1~100 nm
D.大于100 nm
C
分散质微粒直径小于1 nm的分散系是溶液,大于100 nm的分散系是浊液,Cu(OH)2胶体中微粒直径在1~100 nm之间。
(2)Cu(OH)2浊液与Cu(OH)2胶体性质不同,本质原因是 。
A.分散剂的种类不同
B.颜色和透明程度不同
C.分散质微粒的大小不同
D.分散质微粒所带电荷不同
C
溶液、胶体、浊液的本质区别是分散质微粒的直径大小不同,则Cu(OH)2浊液与Cu(OH)2胶体性质不同,本质原因是分散质微粒的大小不同。
(3)下列用于判断胶体成功制备的最简单的方法是 。
A.丁达尔效应
B.半透膜实验
C.聚沉
D.电泳
A
胶体的丁达尔效应操作简单、现象明显,是用于判断胶体成功制备的最简单的方法。
只有胶体具有这种性质。
向胶体中加入电解质会使胶体发生聚沉,该同学一次性加入大量CuCl2溶液,导致胶体发生了聚沉。
(4)实验过程中,有一位同学向烧杯中一次性加入大量CuCl2溶液,结果没有制得胶体,反而出现了浑浊,请分析他实验失败的原因: 。
胶体发生了聚沉
电解质中的阳离子(或阴离子)中和了胶体的分散质微粒所带的电荷,使胶体的分散质微粒聚集成较大的微粒,从而形成沉淀从分散系里析出。
浊液、胶体、溶液三种分散系的本质区别是分散质微粒的直径大小,可通过如图加以记忆:A球代表浊液中的分散质微粒;B球代表胶体中的分散质微粒;C球代表溶液中的分散质微粒。
物质的转化
1.单质、氧化物、酸、碱和盐的转化关系
物质转化中的注意事项
(1)金属与酸反应的条件:金属为金属活动性顺序表中氢前面的金属。
(2)金属与盐反应的条件:活泼金属置换出不活泼金属(K、Ca、Na除外)。
(3)盐与酸反应的条件:强酸制取弱酸。
(4)盐与盐反应的条件:两反应物可溶,生成物至少有一种沉淀。
(5)盐与碱反应的条件:两反应物可溶,生成物至少有一种难溶物。
1.常见的置换反应:①金属与酸、盐的置换反应;②H2还原某些金属氧化物(如CuO);③碳与H2O(g)反应制取水煤气等。
2.复分解反应一般是酸、碱、盐之间的反应。
如图表示部分常见物质的相互转化关系(反应条件已省略),下列说法正确的是 ( )
A.反应①和②一定是同一反应
B.图中涉及物质的类别不包含酸
C.圈Ⅱ中的化学反应说明氧气具有可燃性
D.图中涉及的氧化物中属于酸性氧化物的有2种
B
反应①可能是二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,也可能是氢氧化钙和可溶性的碳酸盐反应生成碳酸钙沉淀,②是二氧化碳和氢氧化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和水,反应①和②可能是同一个反应,A错误;图中涉及物质的类别不包含酸,B正确;圈Ⅱ中的化学反应是物质与氧气的反应,说明氧气能支持燃烧,氧气不具有可燃性,C错误;图中涉及的氧化物中属于酸性氧化物的有3种,分别是二氧化碳、二氧化硫和五氧化二磷,D错误。
能与碱反应生成盐和水,能与水反应生成酸。
强碱可由其金属氧化物和水反应制备(如氢氧化钙);弱碱可由强碱与可溶性弱碱盐反应制得,不能用氧化物(如CuO)与水反应。