鲁科版化学必修一第2章第一节元素与物质的分类

化学必修一 HUAXUEBIXIUYI 第二章第一节 元素与物质的分类 第一节 元素与物质的分类 1、元素与物质的关系 从本质上看，元素是物质的基本组成成分，从宏观上看，物质都是由元素组成的，由同种元素 组成的纯净物属于单质，由不同种元素组成的纯净物属于化合物；从微观上看，构成物质的微粒 有原子、离子、分子等；从数量上看，110多种元素组成了几千万种物质。 【注意说明】由同种元素组成的物质不一定是纯净物。如金刚石、石墨都由C元素组成。由两者组成的物质是 混合物。由氧气和臭氧组成的物质也是混合物。 第一节 元素与物质的关系 2、为数不多的元素组成种类繁多的物质世界的原因 （1)每种元素都能自身组成单质，有的还能形成不同的单质，如氧元素可以形成氧气、臭氧，碳元 素可以形成石墨、金刚石等。 （2）绝大多数元素都能与其他种类的元素组成化合物，如CO、NO等。 (3)相同元素化合价不同，也可以组成不同的化合物，如氢元素和氧元素可以形成水、双氧水， 氧元素和碳元素可以形成一氧化碳、二氧化碳。 由于可以按照一定的规律以不同的种类和不同的方式进行组合，所以为数不多的元素能够组成 种类繁多的物质。 第一节 元素与物质的关系 3、元素的存在形态 元素的存在形态有游离态和化合态两种。 （1）元素以自身形式结合成单质时的存在状态，称为游离态。此时元素的化合价为0。 （2)元素与其他元素之间结合成化合物时的存在状态，称为化合态。此时元素的化合价一般为正价 或负价。 例如，铁元素在金属铁中呈游离态，其化合价为0价；在Fe203中呈化合态，其化合价为+3价。 【注意说明】在不同的化合物中同一种元素的化合价可以相同，也可以不同。金属元素只有 0价和正化合价，非金属元素有0价、正价和负价。在化合物中各元素化合价的代数和等于0。 第一节 元素与物质的关系 3、元素的存在形态 元素的化合价与其原子结构，特别是最外层电子数有着密切的关系，具体如下： ①元素的最低化合价即为元素的原子最外层要达到8电子稳定结构时需再得到的电子数， 如S（16）的最低化合价为-2价。 ②元素的最高化合价即为元素的原子失去最外层上的电子数显示的化合价，如S的+6价 即为其最高化合价，其化合物有SO3、H2SO4、硫酸盐等。 ③元素的中间价态即处于最高化合价与最低化合价之间的化合价。 物质的分类 1、物质分类的意义 对物质进行有效的分类在化学学习中有着重要的意义。因为物质的种类繁多、数量巨大， 不可能逐一研究。对物质进行科学分类，再分门别类地研究它们的结构、性质和用途，则 容易找到有关规律，把握物质的本质属性和物质间的内在联系，最大限度地服务于人类社 会。 （2）氧化物的分类方法 ①根据元素组成，氧化物可分为金属氧化物和非金属氧化物。 ②根据性质可将氧化物分为酸性氧化物、碱性氧化物、不成盐氧化物、过氧化物和超氧化物等。 a.碱性氧化物是指能与酸反应生成盐和水的氧化物；酸性氧化物是指能与碱反应生成盐和水的氧化物。 b.不成盐氧化物是指既不能与酸反应生成盐和水，又不能与碱反应生成盐和水的氧化物。 c.非金属氧化物不一定都是酸性氧化物，如CO；碱性氧化物一定是金属氧化物，但金属氧化物不一 定都是碱性氧化物，如Mn207为酸性氧化物。它们之间的交叉关系如图2-1-2所示。 （3)两种常用的分类方法 将被分类的对象应用多种不同的单一分类法进行分类 ②树状分类法 在应用单一分类法对事物进行分类后，对分出的各个类别再做进一步细化分类，这样分出的不 同层次的事物类别排列起来构成的形状像树一样的结构，人们把这种分类的方法叫作树状分类 法 （2）单质的化学通性 ①金属单质的化学通性 a.金属+非金属→无氧酸盐 例：2Fe+3Cl2===2FeCl3 b.金属+氧气→金属氧化物 例：3Fe+2O2===Fe3O4 c.较活泼金属+酸（硝酸、浓硫酸除外） →盐+氢气 Zn+2HCl=== ZnCl2+H2↑ d.较活泼金属+金属的盐溶液→金属+金属的盐溶液 Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2 点燃 点燃 ②非金属单质的化学通性 a.非金属单质+金属单质→盐 3Cl2+ 2Fe===2FeCl3 b.非金属单质+非金属单质→化合物 S+O2 === SO2 （3）氧化物的化学通性 ①酸性氧化物的化学通性 a.酸性氧化物+水→含氧酸 SO2+H2O === H2SO3 b.酸性氧化物+碱→盐+水 CO2+2NaOH===Na2CO3+H20 c.酸性氧化物+碱性氧化物→盐 CaO+ SO2 === Ca SO 3 点燃 点燃 高温 能跟酸反应生成盐和水的氧化物叫碱 性氧化物；能跟碱反应生成盐和水的 氧化物叫酸性氧化物。 ②碱性氧化物的化学通性 a.碱性氧化物+水→碱 Na20+H20 === 2NaOH b.碱性氧化物+酸→盐+水 Na20+H2SO4 === Na2SO4 +H20 （4）碱的化学通性 ①碱+酸碱指示剂：使紫色石蕊试液变蓝色；使无色酚酞试液 ②碱+酸性氧化物→盐+水 Ba(OH) 2+CO2 === BaCO3 ↓ + H20 ③碱+酸→盐+水 2NaOH+ H2SO4 ===Na 2SO4+2 H20 ④盐+碱→新碱+新盐 Na 2SO4 + Ba(OH) 2 === BaSO4 ↓ +2NaOH （5）盐的化学通性 ①盐+酸→新盐+新酸 BaCl2+ H2SO4 === BaSO4 ↓ +2HCl ②盐+碱→新盐+新碱 Na₂CO3 + Ba(OH) 2 === BaCO3 ↓ +2NaOH ③盐+盐→新盐+新盐 Na₂CO3 + CaCl2 === CaCO3 ↓ + 2NaCl 三、一种重要的混合物—胶体 1、分散系 （1)分散系的概念：由一种（或几种）物质（分散质）分散到另一种物质（分散剂）里形成 的体系称为分散系。 （2）按分散质粒子的大小，可把分散系分为三类： ①溶液：分散质粒子直径小于1nm (即10-9m) ②胶体：分散质粒子直径在1~100 nm(即10-9~10-7m)之间； ③浊液（悬浊液、乳浊液)：分散质粒子直径大于100nm(即10-7m)。 ①误认为根据是否有丁达尔效应，将分散系分为溶液、胶体、浊液，而分类依据实质是分散 质微粒直径的大小。 ②误认为水是分散系，分散系必须由分散质和分散剂构成。 （3）三种分散系的比较 分散系 溶液 胶体 浊液 分散质粒子直径 100 nm 外观 均一、透明 较均一、透明 不均一、不透明 分散质微粒 分子、离子 大量分子集合体、高分子 大量分子集合体 能否透过滤纸 能 能 不能 能否透过半透膜 能 不能 不能 隐定性 稳定 较稳定 不稳定 实例 食盐水、碘酒 氢氧化铁胶体、淀粉溶液、 果冻、雾、云、烟 泥水 2、胶体 （1）概念：分散质的微粒直径介于1-100mm之间的分散系称为胶体。 （2）分类 ①据分散剂状态的不同 气溶胶：烟、云、雾等 液溶胶：墨水、Fe(OH)3胶体、Agl胶体、牛奶、豆浆等 固溶胶：烟水晶、有色玻璃等 ②据胶粒组成的不同 离子胶体； Fe(OH)3胶体、Agl胶体等 分子胶体：淀粉溶液、蛋白质溶液等 （3）胶体的性质 ①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.原因：胶体中的分散质微粒对可见光有散射作用，改变了光的传播方向。 c.应用：可用丁达尔效应来鉴别溶液和胶体。 1、光束通过胶体时，从侧面看到的光柱并不是胶体粒子本身发出 的光。 2、对溶液来说，因分散质（溶质）粒子直径太小，当光线照射时， 光可以发生衍射，绕过溶质，故从侧面就无法观察到光的“通路”。 悬浊液和乳浊液中，因分散质粒子直径较大，光线照射时光线会被 挡住或全部反射回去，而且悬浊液和乳浊液本身不透明，也不可能 观察到光的“通路” ②胶体的聚沉 a.概念：在一定条件下，使胶体形成沉淀析出的现象称为聚沉。 b.使胶体发生聚沉的方法：加热或搅拌；加入酸、碱或可溶性盐；加入带相反电荷胶粒的胶体。 C.胶体发生聚沉的原因：由于胶体微粒细小而具有巨大的比表面积，因此表现出强烈的吸附作用， 它会选择吸附溶液中的离子而带电；当向胶体中加入可溶性盐等物质时，可溶性盐产生的阳离子 或阴离子所带电荷与胶体微粒所带电荷中和，从而便胶体微粒聚集成较大的微粒，在重力作用下 形成沉淀析出。 d.胶体的聚沉在人类的生产和生活中有着重要的应用，如盐卤点豆腐、水泥厂的静电除尘等 ③电泳 由于胶粒带有电荷，因此在外加电场的作用下，胶粒就会向某一极（阴极或阳极）发生定向移 动，这种运动现象叫电泳。如冶金厂的大量烟尘可用高压电除去，就是利用了气溶胶的电泳。 1、同种胶体的胶粒带相同的电荷，具有静电斥力，胶粒间彼此接近时，会产生排斥力，这是胶体稳定的 主要而直接的原因。 2、胶体不带电。当胶体微粒带电时，胶体内部必有带相反电荷的微粒，且整个胶体中正电荷总数与负电 荷总数相等，故胶体呈电中性。 ① 由于溶液中带电的离子在通电时也能发生定向移动，因此不能用电泳现象来区分溶液与胶体。 ②一般来说，金属氢氧化物、金属氧化物的胶体微粒带正电荷，非金属氧化物、金属硫化物的胶 体微粒带负电荷。 （4）胶体的应用 ①农业生产：土壤的保肥作用 ②医疗卫生：血液透析、血清纸上电泳。 ③日常生活：制作豆腐、明矾净水， ④自然地理：海水中的电解质使江河泥沙所形成的胶体发生聚沉而形成三角洲。 ⑤工业生产：制有色玻璃，冶金工业用电泳原理选矿 明矾净水的原理是Al3+水解生成Al（OH)3胶体，胶体具有较大的表而积，吸附悬浮颗粒而达到净 水作用。 (2）除上面这些分类方法外，还有一些分类方法： ① 根据在水溶液中或熔融状态下能否导电分：电解质、非电解质 ② 根据分散质的颗粒大小分：溶液、浊液、胶体 ③ 根据导电性分：导体、半导体、绝缘体 ④ 根据状态分：气态物质、液态物质、固态物质 ⑤ 根据在水中的溶解性分：易溶物、微溶物、难溶物 与酸反应生成盐和水的化合物不一定是碱性氧化物，如NaOH与盐酸反应也可产生盐和水， 必须强调是氧化物。同理，与碱反应生成盐和水的化合物不一定是酸性氧化物，如NaOH 与盐酸反应也可产生盐和水，必须强调是氧化物。 胶体的制备方法 ①物理法：对于一些可溶性大分子物质，一个分子就可形成胶粒，可采用溶解法制备胶体，如 将淀粉、鸡蛋清等溶于水，将橡胶溶于汽油等。 ②反应法：对于一些难溶性小分子物质，多个分子聚集在一起可形成胶粒，故可利用反应法， 通过化学反应并且控制反应条件和反应程度，使反应产物—分散质聚集成大小为1~100nm的 粒子而形成胶体。 a.水解法：如氢氧化铁胶体的制备。用烧杯取少量蒸馏水，加热至沸腾，然后逐渐向沸水中滴 加饱和的FeCl3溶液，并继续煮沸至液体呈透明的红褐色，得氢氧化铁胶体： FeCl3+3H2O===Fe（OH）3（胶体）+3HCl b .复分解法：AgNO3+KI=AgI（胶体)+KNO3 （2）胶体的净化---渗析 ①概念：离子和小分子由于很小，可以透过半透膜（可由膀胱、鸡蛋内膜、牛皮纸、胶棉薄膜、 玻璃纸等制成，它有非常细小的孔，只能允许较小的离子、分子透过)，而胶体粒子不能透过， 这种使离子或分子从胶体里分离出去的操作叫渗析 ②推论：渗析实验也能证明胶体粒子比溶液粒子大 ③应用：通过渗析可以达到净化、提纯胶体的目的。 ① Fe（OH）3胶体虽为金属氢氧化物，但并不能由盐与碱反应来制取。 ②制备Fe(OH)3胶体的化学方程式不用“⇌”和↓符号；不能过度加热，以免Fe（OH）3胶 体发生凝聚。 例如，提纯Fe(OH)3胶体。由于Fe(OH)3胶体是由FeCl3制成的： FeCl3+3H2O===Fe（OH）3（胶体）+3HCl 从该反应可以看出： Fe（OH）3胶体中含有较多的H+、Cl-，可以用渗析的方法把Cl-除去。具体操作如图2-1-7所示， 将Fe（OH）3胶体放在用羊皮纸制成的半透膜袋中，浸在蒸馏水中，一段时间后，在蒸馏水中加 人AgNO 3溶液，出现白色沉淀，说明Cl-透过羊皮纸进入了蒸馏水中，而红褐色的Fe（OH）3胶 体仍在半透膜中，这样，就使Fe(OH)3胶体得以提纯。 △ 混合物分离方法的归纳 混合物类型 组分性质 分离目的 分离方法 非均匀混合 物 悬浊液 液体与固体互不相溶，不稳定，静置 后易分层 使液体与固体分离 过滤 乳浊液 液体与液体互不相溶，不稳定，静置 后易分层 使液体与液体分离 分液 均 匀 混 合 物 胶体 分散质微粒直径大小在1~100nm之间 的分散系。比较稳定，短时间静置不 沉降、不分层 从胶体中分离出微粒直径小 于1nm的分散质 渗析 溶液 在水中溶解度较小但易溶于有机溶剂 的物质的水溶液 将溶质从水溶液中分离出来 先萃取， 再分液 沸点差异较大的互溶的液体，稳定， 长时间静置不沉降、不分层 使液体与液体分离 分馏 易溶的固体溶于液体。稳定，长时间 静置不沉降、不分层 将溶质从液体中分离出去并 收集液体 蒸馏 混合物类型 组分性质 分离目的 分离方法 均 匀 混 合 物 溶液 易溶、溶解度受温度影响较小的固体溶 于液体。稳定，长时间静置不沉降、不 分层 分离出一组(或一 种）固体 蒸发结晶 易溶、溶解度受温度影响较大的固体溶 于液体。稳定，长时间静置不沉降、不 分层 分离出多组（或 多种）固体 先降温结晶，再 过滤 易溶、溶解度受温度影响较大的固体和 溶解度受温度影响较小的固体溶于液体。 稳定，长时间静置不沉降、不分层 分离出多组（或 多种）固体 降温结晶和蒸发 结晶相结合，并 配合过滤 蒸馏：利用混合物中各组分的沸点不同，用蒸馏的方法除去易挥发、难挥发或不挥发的杂质。 萃取：利用溶质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶 剂所组成的溶液里提取出来。 分液：用于两种互不相溶的液体的分离。