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第二章 元素与物质世界知识梳理
第一节
一、元素与物质的关系
1．元素与物质的关系
元素是物质的基本组成成分，物质都是由元素组成的。
2．元素组成物质的形式
(1)单质：由一种元素组成的纯净物叫单质，有金属单质和非金属单质。
(2)化合物：由多种元素组成的纯净物叫化合物。
微点拨：
只由一种元素组成的物质可能是纯净物(单质)，也有可能是混合物，如C60和石墨的混合物。
3．元素的存在形态
(1)游离态：元素以自身形式结合成单质时的存在状态，此时元素的化合价为零。
(2)化合态：元素与另外的元素结合成化合物时的存在状态，此时元素的化合价一般为正价或负价。
微点拨：
(1)金属元素有0价和正价，无负价；非金属元素有0价，正价和负价。
(2)化合物中各元素化合价的代数和等于0。
物质元素
二、物质分类的依据
1．根据物质的组成
物质
易错警示
对物质进行分类时，要明确物质的俗称及其成分，如纯碱(Na2CO3)、胆矾(CuSO4·5H2O)、明矾[KAl(SO4)2·12H2O]、苛性钠(NaOH)、生石灰(CaO)、小苏打(NaHCO3)等。
2．根据组成特点和所具有的性质
(1)氧化物
项目 酸性氧化物 碱性氧化物 两性氧化物
概念 能与碱起反应生成盐和水的氧化物 凡能跟酸起反应而生成盐和水的氧化物 兼具酸性氧化物与碱性氧化物的通性
组成 大多数是非金属氧化物 都是金属氧化物 Al2O3
性质 ①与水反应生成对应的含氧酸(SiO2除外) ②与可溶性碱反应生成盐和水 ①与水反应生成可溶性碱 ②与酸反应生成盐和水 能与碱起反应生成盐和水的氧化又能跟酸起反应而生成盐和水的氧化物物
示例 SO2．SO3．CO2．Mn2O7 CaO．MgO．CuO．Fe2O3 Al2O3．ZnO
【示例】
酸性氧化物：以CO2为例
CO2+NaOH=Na2CO3+H2O CO2+H2O=H2CO3
CO2+Na2O=2NaOH
碱性氧化物：以CaO为例
CaO+2HCl=CaCl2+H2O CaO+H2O=Ca(OH)2
CaO+CO2=Ca2CO3
两性氧化物：以Al2O3为例
Al2O3+3HCl=AlCl3+3H2O
Al2O3+2NaOH+ 3H2O= 2Na[Al(OH) 4] (四羟基合氯酸钠)
【注意】
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Na2O2）。
②酸性氧化物不一定是非金属氧化物（如Mn2O7）非金属氧化物也不一定是酸性氧化物（如CO、NO）。
③酸性氧化物．碱性氧化物不一定都能与水反应生成对应的酸．碱（如SiO2．CuO）
(2)酸
分类标准 实例
根据酸分子里有无氧原子分 含氧酸 HNO3．H2SO4
无氧酸 HCl
根据酸分子电离产生的H+个数分 一元酸 CH3COOH．HNO3．HCl
二元酸 H2SO4．H2CO3．H2S
多元酸 H3PO4
根据酸性的强弱 强酸 HNO3．H2SO4．HCl
弱酸 H2CO3．H2S
根据酸的挥发性 挥发性酸 HNO3．HCl
难挥发性酸 H2SO4
(3)碱
分类 根据在水中的溶解性
（强碱）可溶性碱 （强碱）微溶性碱 （弱碱）难溶性碱
根据碱分子电离产生的OH－个数分 一元碱 NaOH．KOH
二元碱 Ba(OH)2 Ca(OH)2 Cu(OH)2 Mg(OH)2 Fe(OH)2
三元碱 Al(OH)3 Fe(OH)3
命名 氢氧化某
(4)盐
分类 示例
正盐 NaCl氯化钠，K2S硫化钾
酸式盐 NaHCO3碳酸氢钠．KHSO4硫酸氢钾．Ca(HCO3)2碳酸氢钙
碱式盐 Cu2(OH)2CO3碱式碳酸铜
三、根据物质类别研究物质的性质
1．单质、氧化物、酸、碱和盐之间的转化关系图
2．具体转化示例
(1)金属的化学通性。
金属单质
(2)氧化物的化学通性。
氧化物
(3)酸的化学通性。
酸
(4)碱的化学通性。
碱
(5)盐的化学通性。
盐
第二节
一、分散系及其分类
1.概念
一种(或多种)物质分散到另一种(或多种)物质中所得到的体系叫分散系。
2.组成
【说明】
对溶液来说，溶质是分散质，溶剂是分散剂；对悬浊液和乳浊液来说，其中的固体小颗粒或小液滴是分散质，所用的溶剂是分散剂。
3.分类
(1)分散系按照分散质或分散剂聚集状态不同分类，有9种类型。对比如下：
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 糖水．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
如果分散剂是液态的，叫液态分散体系，在化学反应中此类分散体系最为常见和重要，水溶液．悬浊液和乳浊液都属液态分散体系。溶液．悬浊液和乳浊液分散质粒子的大小(近似其直径大小)来分类。一般地说，溶液分散质粒子小于1nm，浊液中离子通常大于100nm，介于1nm～100nm的为胶体。在分散体系中，分散质的颗粒大小有所不同，分散体系的性质也随之改变，溶液．胶体和浊液各具有不同的特性。
(2)按照分散质粒子大小分类：
【说明】溶液．胶体．浊液的本质区别就是分散质粒子大小
分散系 溶液 胶体 浊液
分散质微粒 单个小分子或离子 高分子或多分子集合体 巨大数目的分子集合体
分散质微粒直径 小于1 nm 1～100 nm 大于100 nm
性 质 外观 均一、透明 多数均一、透明 不均一、不透明
稳定性 稳定 较稳定 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
二、胶体
【探究实验】清晨，当太阳照射时，在茂密的树林中，常常可以看到从枝叶间透过的一道道光柱，这就是丁达尔现象。这是因为云、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小液滴。
【探究实验】胶体具有一定的稳定性，具有丁达尔效应和电泳的性质(如图)，在一定条件下胶体还能发生聚沉，胶体因具有这些性质而在生产和生活中具有广泛的应用。
[思考交流]
(1)胶体一定是液体状态吗？胶体一定是无色的吗？
【提示】　都不一定。胶体除了液溶胶还有气溶胶和固溶胶；胶体不一定无色，如氢氧化铁胶体是红褐色的。
(2)胶体为什么比较稳定？
【提示】　
①主要原因是同种胶体粒子带同种电荷，胶粒相互排斥，胶粒间无法聚集成大颗粒形成沉淀从分散剂中析出。
②次要原因是胶粒小，质量轻，布朗运动剧烈，能克服重力引起的沉降作用。
(3)已知鸡蛋清是一种胶体，现有三瓶无色溶液：NaCl溶液、Na2SO4溶液、鸡蛋清溶液，根据已学过的知识鉴别它们。
【提示】　
①用激光笔照射这三瓶无色溶液，在与光垂直的方向进行观察，产生丁达尔效应的是鸡蛋清溶液；
②用小试管分别取2 mL另外两种溶液，分别向里面滴加BaCl2溶液，产生白色沉淀的是Na2SO4溶液，另一种是NaCl溶液，方法不唯一，合理即可。
(4)除去NaCl溶液或Fe(OH)3胶体中的泥沙采用什么方法？
【提示】　根据三种分散系中分散质微粒的直径大小、结合滤纸的孔隙大小可知，溶液、胶体中的分散质微粒均能透过滤纸，浊液不能透过，因此除去NaCl溶液或Fe(OH)3胶体中的泥沙时应用过滤的方法。
(5)氢氧化铁胶体通电后与电源负极相连的区域颜色加深说明了什么？
【提示】　氢氧化铁胶粒带正电荷，通电后向电源负极附近移动。
(6)向Fe(OH)3胶体中加入稀盐酸，先产生红褐色沉淀，继续滴加稀盐酸，红褐色沉淀又溶解，为什么？
【提示】　向Fe(OH)3胶体中加入稀盐酸，胶体先发生聚沉形成Fe(OH)3沉淀，继续滴加稀盐酸，酸碱发生中和反应，Fe(OH)3沉淀又溶解。
1.胶体的制备
（1）原理：FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl
（2）实验操作步骤：
①取烧杯盛25mL蒸馏水(不用自来水，是因为自来水中有电解质，会使胶体聚沉)，加热至沸腾；
②向沸水中逐滴加入5－6滴FeCl3饱和溶液；
③继续煮沸至溶液呈红褐色，观察所得红褐色液体是Fe(OH)3胶体（带正电）。
2.胶体的性质和应用
(1)
(2)聚沉
(3)电泳
【注意】
① 胶体的丁达尔效应是区别溶液和胶体的一种常见的物理方法。
② 由于溶液中带电的离子在通电时也能发生定向移动不能用电泳现象来区分溶液与胶体。
③ 胶体微粒不能透过半透膜，而小分子、离子能够透过半透膜，因此可用渗析的方法分离。
④ 胶体不带电荷，胶体粒子(分散质)带电荷，但淀粉的胶体粒子也不带电荷。
第三节
一、氧化剂和还原剂
1．氧化剂和还原剂的相关概念
(1)氧化剂和还原剂
氧化剂： 得到电子或电子对偏向的物质--------所含元素化合价降低的物质
还原剂：失去电子或电子对偏离的物质———所含元素化合价升高的物质
（2）氧化产物和还原产物
氧化产物：氧化反应得到的产物
还原产物：还原反应得到的产物
（3）氧化性和还原性
氧化性：氧化剂得电子的能力。
还原性：还原剂失电子的能力。
（4）氧化反应和还原反应
氧化反应（被氧化）：指反应物中的某元素失电子、化合价升高的反应过程。
还原反应（被还原）：指反应物中某元素得电子、化合价降低的反应过程。
【总结】
概括： “升失氧化还原剂；降得还原氧化剂”
即：物质所含元素化合价升高，是因为在反应过程中失去电子，结果被氧化，是还原剂，
物质所含元素化合价降低，是因为在反应过程中得到电子，结果被还原，是氧化剂。
2．常见的氧化剂和还原剂
(1)常见的氧化剂
①活泼的非金属单质，如O2、Cl2等。
②含有较高价态元素的盐，如FeCl3、KMnO4、KClO3等。
③含有较高价态元素的含氧酸，如硝酸、浓硫酸等。
④过氧化物，如H2O2、Na2O2等
(2)常见的还原剂
①活泼的金属单质，如K、Na、Mg、 Al、Fe、Zn等。
②某些非金属单质，如H2、C等。
③低价态元素的氧化物，如CO、NO、SO2等。
④低价态的盐，如KI、Na2SO3、FeSO4等。
⑤非金属阴离子及低价化合物,如S2-、I-、H2S等
⑥非金属氢化物及其水溶液,如HBr、HI、H2S等
【思考与交流】　电闪雷鸣时会发生如下反应：
①N2＋O2===2NO　②2NO＋O2===2NO2　③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
分析三个反应是否为氧化还原反应，并说明原因。是氧化还原反应的，指出反应的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
[提示]　三个反应都是氧化还原反应。反应①中氧化剂是O2，还原剂是N2，NO既是氧化产物又是还原产物；反应②中氧化剂是O2，还原剂是NO，NO2既是氧化产物又是还原产物；反应③中NO2既是氧化剂又是还原剂，HNO3是氧化产物，NO是还原产物。
重难突破1：氧化还原反应各概念间的关系及氧化性、还原性比较
分析下列六大反应，探究以下问题：
①Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
②2KClO32KCl＋3O2↑
③Mg＋SMgS
④S＋O2SO2
⑤2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O
⑥Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
【思考与交流】
[问题1]　同一反应中，氧化剂和还原剂可以是同一种物质吗？氧化产物和还原产物呢？
[提示]　氧化剂和还原剂可以是同一种物质。在反应①中0价的Cl既转化生成了－1价的Cl－，又转化生成了＋1价的ClO－，所以反应①中Cl2既是氧化剂又是还原剂；同理反应②中的KClO3既是氧化剂又是还原剂。氧化产物和还原产物也可能为同种物质，如反应⑤中的S既是氧化产物又是还原产物。
[问题2]　同一物质在不同的反应中，可能作氧化剂也可能作还原剂吗？
[提示]　同一物质在不同的反应中，可能作氧化剂也可能作还原剂。如S在反应③中作氧化剂，在反应④中作还原剂。
[问题3]　试通过上述反应比较Fe、Cu还原性的强弱；比较Fe2＋、Cu2＋氧化性的强弱。
[提示]　在反应⑥中，Fe是还原剂，Cu2＋是氧化剂，Fe2＋是氧化产物，Cu是还原产物，故还原性：Fe>Cu；氧化性：Cu2＋>Fe2＋。
1．理解氧化还原反应的相关概念及相互关系，要抓住两条线
记忆口诀：升失氧，还原剂；降得还，氧化剂。
2．氧化性、还原性强弱的比较
(1)根据氧化还原反应的方向判断
氧化性：氧化剂＞氧化产物
还原性：还原剂＞还原产物
(2)根据元素的活动性顺序比较
二、氧化还原反应的应用
1．研究物质的性质
(1)氧化性、还原性与价态的关系
元素处于最低价态时，只有还原性；元素处于中间价态时既有氧化性又有还原性，但一般情况下主要表现某一方面的性质；元素处于最高价态时，只有氧化性。
(2)H2O2的氧化性和还原性探究
①预测
H2O2中的氧元素的化合价为－1价，是氧元素的中间价态，由此可推测H2O2既有氧化性又有还原性。
②实验方案
证明H2O2具有还原性，需加入氧化剂，如酸性KMnO4溶液。证明H2O2具有氧化性，需加入还原剂，如KI溶液。
③实验步骤、现象和结论
实验内容 实验现象 结论
滴入酸性KMnO4溶液，有气泡产生，酸性KMnO4溶液紫红色褪去 H2O2被氧化为O2，表现还原性
向H2O2中滴加KI溶液，溶液变黄色，再滴加淀粉溶液，溶液变蓝 H2O2可氧化KI生成I2，H2O2表现氧化性
5H2O2＋2MnO＋6H＋ === 2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O；
H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O。
2．实现物质转化与获得能量
(1)金属冶炼
①金属的冶炼本质：利用氧化还原反应使金属元素的化合价由正价降低至0价，生成金属单质，即Mn＋＋ne－===M。
②金属冶炼的方法：
(2)实验室制备氯气
①制取Cl2的装置设计
②制取Cl2的反应原理
化学方程式：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。
氧化剂：MnO2，还原剂：浓盐酸，浓盐酸在反应中表现的性质有还原性和酸性。
③吸收Cl2的反应原理
化学方程式：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。
离子方程式：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。
氧化剂：Cl2，还原剂：Cl2。
(3)利用氧化还原反应获得能量
①燃烧：化学能转化为热能。
②原电池：化学能转化为电能。
【思考与交流】
(1)盐酸是无机化工中常说的“三酸”之一。以下是盐酸所发生的四个反应，
①Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
②NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
③2HClH2↑＋Cl2↑
④KClO3＋6HCl(浓)===3Cl2↑＋KCl＋3H2O
盐酸在上述反应中分别表现什么性质？
[提示]　HCl中氯元素处于最低价态，只表现还原性，氢元素处于最高价态，只表现氧化性。①Zn与HCl反应，HCl表现为酸性，同时发生氧化还原反应，Cl→2↑，HCl又表现为氧化性。②NaOH与HCl反应生成盐和水，发生中和反应，HCl表现为酸性。③电解稀盐酸，发生氧化还原反应，＋→2↑，l－→l2↑，HCl既表现为氧化性又表现为还原性。④6HCl中5l－→l2↑，Cl元素被氧化，HCl表现出还原性，又6H＋→3H2O，故HCl中的H＋表现出酸性。
(2)教材P68“无论是哪种冶炼方法，其本质都是利用氧化还原反应中的电子转移，使被还原的化合物中的金属元素的化合价从正价降低至0价，生成金属单质。”金属元素被还原一定生成金属单质吗？金属冶炼过程中一定需要加入还原剂吗？
[提示]　金属阳离子被还原化合价一定降低，但是不一定生成金属单质，如三价铁离子可能被还原成二价铁离子；金属冶炼过程中未必加入还原剂，如电解法制备金属钠。
[提示]　
。
KMnO4为氧化剂，HCl在反应中作还原剂，同时还起到酸的作用。
1．反应原理
化学方程式：MnO2＋4HCl(浓) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑。
也可以用高锰酸钾、重铬酸钾、氯酸钾等氧化剂代替二氧化锰。
如2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。
2．实验装置
(1)发生装置(Ⅰ)
①特点：固体＋液体气体。
②仪器：铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗等。
③试剂：A中盛放浓盐酸，B中盛放二氧化锰。
(2)净化装置(Ⅱ)
装置 盛放试剂 试剂的作用
C 饱和氯化钠溶液 除去氯气中的氯化氢
D 浓硫酸 干燥氯气
(3)收集装置(Ⅲ)
①收集方法：向上排空气法(装置E，Cl2的密度大于空气的密度)。
②验满方法：用湿润的淀粉KI试纸检验。将湿润的淀粉KI试纸放在集气瓶口，若试纸变蓝，则证明Cl2已收集满。
(4)尾气处理装置(Ⅳ)
①导气管要伸入液面以下。
②F中盛放试剂：氢氧化钠溶液，作用：吸收过量的氯气，防止污染环境。
1 实验室制备Cl2注意事
①必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应。
②为了减少制得的Cl2中HCl的含量，所以加热温度不宜过高，减少HCl的挥发。
③实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气。
④尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为溶液中c OH－ 浓度小，吸收不完全。
2 MnO2与浓盐酸反应特点
①浓盐酸中，部分Cl－的化合价升高，4 mol HCl参加反应，被氧化的Cl－为2 mol。
②随着反应的进行盐酸浓度变小，故MnO2足量时，盐酸不能完全反应，反应后溶液为盐酸和MnCl2的混合液。

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