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第一章　物质及其变化
第一节　物质的分类及转化
学习目标
素养目标
　1.通过对生活实例的反思,提炼分类的意义和方法,并迁移至物质分类,能对酸、碱、盐、氧化物及它们之间的反应进行描述和符号表征。
　2.通过归纳相关物质间的化学反应关系,建立物质转化模型,认识物质的变化规律。
　3.通过对Fe(OH)3胶体性质的讨论,能从微观粒子尺度和宏观性质相结合的角度解释相关自然现象
　【宏观辨识与微观探析】
通过物质的元素组成以及物质的性质,从宏观角度认识物质的树状分类法;通过物质的微粒组成从微观角度体会物质的交叉分类法;通过对分散系微粒大小不同的认知,从微观角度认识分散系的分类,并从宏观角度理解不同分散系表现出的不同性质。
　【证据推理与模型认知】
应用分类法建立各类物质的转化关系模型
第1课时　物质的分类
学习任务一　根据物质的组成和性质分类
【课前自主预习】
一、根据物质的组成分类
1.物质的组成
(1)任何物质都是由　　　　组成的,根据　　　　对物质进行分类是化学研究的基础。?
(2)同素异形体:由同一种元素形成的几种性质不同的　　　　,叫作这种元素的同素异形体。例如,金刚石、石墨和C60是碳元素的同素异形体;氧气和O3是氧元素的同素异形体。?
[注意]
同素异形体之间的性质差异主要体现在物理性质上,其大多化学性质相似;同素异形体之间的转化属于化学变化。
2.物质的分类
(1)树状分类法
根据物质的组成对物质进行分类的一种方法。
如:
(2)交叉分类法
从不同的角度对物质进行分类。
如:
二、根据物质的性质分类
1.酸性氧化物
能与　　　　反应生成　　　　和　　　　的氧化物。大多数　　　　氧化物属于酸性氧化物,如CO2、SO3等。?
2.碱性氧化物
能与　　　反应生成　　　和　　　的氧化物。大多数　　　氧化物属于碱性氧化物,如CaO、Fe2O3等。?
【情境问题思考】
　　人类每时每刻都离不开空气,没有空气就没有生命,也就没有生机勃勃的地球。空气的主要成分是N2、O2、CO2、稀有气体等。随着现代工业的迅猛发展,大量的污染性气体(如CO、SO2等)排放到空气中,影响了空气的质量,带来了严重的空气污染问题。
问题一:据图判断,空气是纯净物还是混合物?
问题二:已知NO2与NaOH溶液反应生成NaNO2、NaNO3和H2O。图中涉及的气体哪些属于氧化物?哪些属于酸性氧化物?
【核心知识讲解】
1.理清物质分类中的概念及相互关系
(1)纯净物和混合物
纯净物
混合物
宏观区别
　由一种物质组成
　由不同种物质混合而成
微观区别
　由同种微粒(分子、原子或离子)构成
　由不同种微粒(分子、原子或离子)构成
所含元素
　含一种元素(如O2等),也可含多种元素(如KClO3等)
　含有多种元素(如空气),或含有一种元素的多种单质(如O2和O3混合)
表示方法
　可用化学式表示
　不能用化学式表示
实例
　水、氧气、铁等
　空气、NaCl溶液等
(2)单质和化合物
单质
化合物
概念
　由同种元素组成的纯净物
　由不同种元素组成的纯净物
宏观组成
同种元素
不同种元素
微观构成
同种元素的原子构成
不同种元素的原子构成
相互联系
　单质和化合物都属于纯净物,在一定条件下,二者可以发生相互转化
2.氧化物及分类辨析
(1)氧化物的辨析
氧化物是指由两种元素组成的纯净物,其中一种元素是氧元素,如H2O、CO2等都是氧化物,而H2SO4、KClO3等虽含有氧元素,但不是氧化物。
(2)氧化物的分类
①从元素组成角度:氧化物分为金属氧化物(如CuO、MgO等)和非金属氧化物(如H2O、CO2等)。
②从化学性质角度:氧化物分为酸性氧化物、碱性氧化物、两性氧化物(后续学习)等。
[注意]
氧化物的组成与性质中的“一定”和“不一定”
(1)碱性氧化物一定是金属氧化物,但金属氧化物不一定是碱性氧化物,如Al2O3是两性氧化物(第三章学习)。
(2)非金属氧化物不一定是酸性氧化物,如NO、CO是不成盐氧化物。
(3)酸性氧化物不一定是非金属氧化物,如Mn2O7是金属氧化物,也是酸性氧化物。
(4)酸性氧化物、碱性氧化物不一定能与水反应生成相应的酸或碱,如Fe2O3既不溶于水,也不跟水反应。
【知识迁移应用】
例1
新型冠状病毒的肆虐,严重威胁着人类的健康。使用含氯泡腾片[主要成分为二氧化氯(ClO2)]可有效杀死病毒。下列对于二氧化氯(ClO2)的说法不正确的是
(　　)
A.ClO2属于化合物
B.ClO2属于非金属氧化物
C.ClO2属于盐类
D.ClO2可能与碱溶液反应
例2
如图是按一定的方法给物质进行的分类,以下说法中错误的是
(　　)
A.该种分类方法是交叉分类法
B.标准1是根据所含物质的种类
C.标准2是根据所含元素的种类
D.类别1是混合物,类别2是单质
[易错警示]
物质分类中的易错点小结
(1)
概念间的关系——“并列”与“包含”
①并列关系:纯净物与混合物,单质与化合物,酸、碱、盐与氧化物。
②包含关系:纯净物包含单质和化合物,化合物包含氧化物、酸、碱、盐;单质包含金属单质、非金属单质和稀有气体。
(2)酸性氧化物和碱性氧化物的辨析
①酸性氧化物是指与碱反应只生成一种盐和水的氧化物,酸性氧化物不一定与水反应生成酸。
②碱性氧化物是指与酸反应只生成一种盐和水的氧化物,碱性氧化物不一定与水反应生成碱。
(3)酸的元数是1个酸分子在水中产生出H+的个数,而不是分子中所含氢原子的个数,如CH3COOH是一元酸而不是四元酸。
学习任务二　分散系及其分类
【课前自主预习】
一、基本概念
1.分散系的概念
化学上把一种(或多种)物质以　　　　形式分散到另一种(或多种)物质中所形成的　　　　,叫作分散系。?
2.分散系的组成
分散系中　　　　　　　　　的物质叫作分散质,另一种物质叫作分散剂。溶液是一种分散系,　　　　是分散质,　　　　是分散剂。?
3.分散系的分类及其分类依据
按分散质粒子的直径大小,可以把分散系分为溶液、胶体、浊液。
图
胶体按分散剂的不同,可分为液溶胶、气溶胶和固溶胶,其分散剂分别为　　　　、　　　　、　　　　。?
二、胶体的制备及性质
1.Fe(OH)3胶体的制备
烧杯中加入40
mL蒸馏水,加热煮沸,然后向沸水中逐滴加入5~6滴
FeCl3饱和溶液。继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热,所得液体就是Fe(OH)3胶体。
[注意]
制备Fe(OH)3胶体的“三不能”
①不能用自来水代替蒸馏水制备Fe(OH)3胶体,因为自来水中有电解质,会使胶体发生聚沉。
②不能用玻璃棒搅拌。
③不能过度加热,加热至液体呈红褐色,停止加热,若继续加热,Fe(OH)3胶体聚沉生成Fe(OH)3沉淀。
2.胶体的性质
【情境问题思考】
　　清晨,当你在林间漫步,常常可以看到从树叶间的缝隙透过一道道光柱,这种现象就是自然界中存在的丁达尔效应。
图　树林中的丁达尔效应
问题:早晨,为什么太阳光线透过树叶间的缝隙射入密林中会产生丁达尔效应?
【核心知识讲解】
溶液、胶体、浊液三类分散系的比较
分散系
溶液
胶体
浊液
分散质粒子的直径
<1
nm
1~100
nm
>100
nm
分散质粒子
分子或离子
许多分子的
集合体或单
个高分子
巨大数目分
子的集合体
外观
均一、透明
均一、透明
不均一、
不透明
性质
能否透过滤纸
能
能
不能
是否具有
丁达尔效应
无
有
无
【知识迁移应用】
例3
有两种分散系:①FeCl3溶液;②将饱和的FeCl3溶液加入沸水中,得到的红褐色液体。下面有关说法正确的是
(　　)
A.分散质粒子直径:①>②
B.光束照射②时,在垂直光源的方向能看到光亮的“通路”
C.稳定性:①<②
D.①属于混合物,②属于纯净物
例4
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
(　　)
(已知:3CaCO3+2FeCl3+3H2O2Fe(OH)3+3CO2↑+3CaCl2)
A.利用过滤的方法,可将Z中固体与液体分离
B.X、Z烧杯中分散质相同
C.该实验得出,Fe(OH)3呈红褐色
D.Z中分散系能产生丁达尔效应
[易错警示]
分散系及其分类中的易错点小结
(1)分散系是混合物,由分散质和分散剂组成,纯净物(如水等)不是分散系。
(2)溶液、胶体和浊液三类分散系的本质区别是分散质粒子的直径大小不同,并非丁达尔效应。
(3)直径为1~100
nm的纳米材料并不是胶体,只有分散到合适的分散剂中才能形成胶体。
(4)胶体和溶液都能透过滤纸,悬浊液不能透过滤纸,故不能采用过滤的方法分离、提纯胶体。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)四类物质①酸、②碱、③盐、④氧化物中一定含有氧元素的是②④。
(　　)
(2)Na2SO4既属于钠盐又属于硫酸盐。
(　　)
(3)NaOH、Ca(OH)2、纯碱都属于碱。
(　　)
(4)FeSO4·7H2O等结晶水合物均属于混合物。
(　　)
(5)雾、霾、云都是气溶胶,其分散剂相同。
(　　)
(6)可用过滤的方法除去氢氧化铁胶体中的氯化钠。(　　)
(7)溶液与胶体的本质区别是能否产生丁达尔效应。(　　)
(8)FeCl3溶液加入稀氢氧化钠溶液中,可制得Fe(OH)3胶体。
(　　)
2.下列物质分类的正确组合是
(　　)
选项
混合物
化合物
单质
盐
A
盐酸
KClO3
石墨
纯碱(Na2CO3)
B
氧化钠
Fe(OH)3胶体
铜
食盐
C
液氯
二氧化硫
钠
碳酸钙
D
CuSO4·5H2O
CuCl2
水银
NaHSO4
3.物质的分类如图所示:
由图判断下列说法中不正确的是
(　　)
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
4.合成新物质是研究化学的主要目的之一。意大利科学家合成了一种新型的氧分子O4,下列关于O4的说法中,正确的是
(　　)
A.O4是一种新型的化合物
B.1个O4分子由两个O2分子构成
C.O4和O2互为同素异形体
D.O4和O2可通过物理变化实现转化
5.（不定选）澳大利亚科学家Andrei
V.
Rode发现一种纯碳新材料“碳纳米泡沫”,其中每个泡沫约含有4000个碳原子,直径约为6~9
nm,在低于-183
℃时,该泡沫具有永久磁性。下列叙述正确的是
(　　)
A.“碳纳米泡沫”是一种新型的含碳化合物
B.“碳纳米泡沫”和金刚石的性质完全相同
C.把“碳纳米泡沫”分散到适当的溶剂中形成的分散系属于混合物
D.把“碳纳米泡沫”分散到适当的溶剂中,能产生丁达尔效应
6.某化学兴趣小组的同学按照下面的实验方法制备氢氧化铁胶体:首先用洁净的烧杯取少量蒸馏水,用酒精灯加热至沸腾,向烧杯中逐滴滴加饱和FeCl3溶液,继续煮沸至液体呈透明的红褐色。
FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl
(1)氢氧化铁胶体中粒子直径大小的范围是　　　　nm。?
(2)你认为可以用什么方法判断胶体的制备是否成功?　
。?
(3)在做制备氢氧化铁胶体的实验时,有些学生没有按要求进行,结果没有观察到胶体的性质,请你预测其现象并分析其原因:
①甲同学没有选用饱和氯化铁溶液,而是将稀氯化铁溶液滴入沸水中,结果没有观察到　,其原因是?　
。?
②乙同学往沸水中滴加饱和氯化铁溶液后,长时间加热,结果会　　　　　　　　　　　。?
答案
【新课探究】
学习任务一
课前自主预习
一、1.(1)元素　元素组成　(2)单质
2.(1)纯净物　金属　酸　碱　盐
二、1.碱　盐　水　非金属　2.酸　盐　水　金属
情境问题思考
问题一:提示:空气主要含有O2、N2、CO2等,还含有CO、NO、SO2、粉尘等污染物,故空气是混合物。
问题二:提示:NO、NO2、CO、CO2、SO2都属于氧化物;CO2、SO2是酸性氧化物;CO、NO不能与碱反应,NO2与碱反应生成两种盐,故CO、NO和NO2都不是酸性氧化物。
知识迁移应用
例1　C　【解析】
ClO2是由Cl和O两种元素组成的一种化合物,属于非金属氧化物,不属于盐类,A、B项正确,C项错误。类比CO2、SO2等酸性氧化物的组成和性质,推测ClO2也是非金属氧化物,可能与碱溶液发生反应,D项正确。
例2　A　【解析】
该分类方法是树状分类法,A项错误;根据标准1,将物质分为纯净物和混合物,则标准1是根据所含物质的种类,B项正确;根据所含元素的种类,将纯净物分为化合物和单质,故标准2是所含元素的种类,C项正确;由上述分析可知,类别1是混合物,类别2是单质,D项正确。
学习任务二
课前自主预习
一、1.粒子　混合物
2.被分散成粒子　溶质　溶剂
3.溶液　胶体　浊液　液体　气体　固体
二、2.一条光亮的“通路”　散射
情境问题思考
提示:因为云、雾、烟尘也是胶体,只是这些胶体的分散剂是空气,分散质是微小的尘埃或液滴,早晨阳光斜射入密林中,胶体粒子对光线有散射作用,产生丁达尔效应。
知识迁移应用
例3　B　【解析】
胶体的分散质粒子直径大于溶液的分散质粒子直径,则分散质粒子直径:①<②,A错误;②中红褐色液体是胶体,光束照射②时,产生丁达尔效应,在垂直光源的方向能看到光亮的“通路”,B正确;溶液的稳定性强于胶体,则稳定性:①>②,C错误;溶液和胶体都是分散系,都是混合物,D错误。
例4　B　【解析】
Z中是石灰石和红褐色透明液体的混合物,利用过滤的方法可以将Z中固体和液体分离,A项正确;X烧杯中分散质是FeCl3,Z烧杯红褐色透明液体是混合物,分散质是Fe(OH)3、CaCl2,B项错误;CaCl2是无色物质,Z中液体呈红褐色,推测Fe(OH)3呈红褐色,C项正确;Z中分散系含Fe(OH)3胶体,能产生丁达尔效应,D项正确。
【课堂评价】
1.(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×　(8)×
2.A　【解析】
氧化钠是纯净物,Fe(OH)3胶体是混合物,B项错误;液氯是液态氯气,属于纯净物,C项错误;CuSO4·5H2O属于纯净物,D项错误。
3.D　【解析】
非金属氧化物不一定是酸性氧化物,如H2O、CO等都是非金属氧化物,但都不是酸性氧化物,D错误。
4.C　【解析】
O4是由氧元素组成的一种单质,不是化合物,A项错误;1个O4分子由4个O原子构成,不是由2个O2分子构成,B项错误;O4和O2是氧元素组成的两种不同单质,互为同素异形体,C项正确;O4和O2是不同物质,二者之间通过化学变化实现转化,D项错误。
5.CD　【解析】
纯碳新材料“碳纳米泡沫”是由碳元素组成的单质,其结构与金刚石不同,故其性质与金刚石不完全相同,A、B项错误;“碳纳米泡沫”的直径约为6~9
nm,将其分散到适当的溶剂中可形成胶体,能产生丁达尔效应,胶体属于分散系,是一种混合物,C、D项正确。
6.(1)1~100　(2)丁达尔效应　
(3)①红褐色胶体　FeCl3溶液太稀,生成的Fe(OH)3太少
②生成红褐色沉淀

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