1.1 物质的分类及转化(word教参)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（人教版2019）

第一章　物质及其变化 第一节　物质的分类及转化 目标导航 [知识导图] [课程标准] 1.认识元素可以组成不同种类的物质，能从不同层次认识物质的多样性，学会根据物质的组成和性质对物质进行分类。 2.能从本质上了解分散系的分类方法，认识胶体是一种常见的分散系，了解胶体的性质。建立胶体的制备及利用其性质解释相关日常生活现象的思维模型。 3.能从物质类别的角度认识同类物质具有相似性，一定条件下各类物质可以相互转化。能从物质的宏观特征入手对物质的反应进行分类。 （见学生用书P4） 知识点1　根据物质的组成和性质分类 1.元素的存在形式 （1）单质与化合物 任何物质都是由　③元素　组成的，根据元素组成对物质进行分类是化学研究的基础。 （2）同素异形体 由　④同一种元素　形成的几种性质不同的　⑤单质　，叫做这种元素的同素异形体。 如金刚石、石墨、C60是碳元素的同素异形体；氧气和臭氧（O3）是氧元素的同素异形体；白磷和红磷是磷元素的同素异形体。 2.根据物质的组成分类 （1）树状分类法 （2）交叉分类法 ①从不同的角度对物质进行分类的方法，如 ②用交叉分类法对盐进行分类 3.根据物质的性质进行分类 按照氧化物的不同性质，可以分为酸性氧化物和碱性氧化物。 氧化物 酸性氧化物 碱性氧化物 定义 能与　⑮碱　反应生成　⑯盐　和　⑰水　的氧化物 能与　⑳酸　反应生成　㉑盐　和　㉒水　的氧化物 实例 　⑱CO2、SO3　等 　㉓CaO、Fe2O3　等 属类 大多数　⑲非金属　氧化物 大多数　㉔金属　氧化物 知识点2　分散系及其分类 1.分散系 （1）概念 把一种（或多种）物质以　㉕粒子　形式分散在另一种（或多种）物质中所形成的　㉖混合物　，叫做分散系。 （2）组成 分散系 溶液是一种　㉗分散系　，分散质是　㉘溶质　，分散剂是　㉙溶剂　，乳浊液和悬浊液也各是一种　㉚分散系　，其中被分散成　㉛小液滴或固体小颗粒　的物质是分散质，　㉜液体　是分散剂。 2.分类 （1）按照分散质粒子大小分类（数轴法） （2）按分散剂的状态可将胶体分为固溶胶（如烟、有色玻璃），液溶胶[如Fe（OH）3胶体]和气溶胶（如雾、云）。 注意：溶液、胶体、浊液是三种不同的分散系，都是混合物。 3. Fe（OH）3胶体的制备与丁达尔效应 （1）实验探究 实验 操作 将烧杯中的蒸馏水加热至沸腾，向沸水中逐滴加入5～6滴FeCl3饱和溶液。继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热 把盛有CuSO4溶液和Fe（OH）3胶体的烧杯置于暗处，分别用红色激光笔照射烧杯中的液体，在与光束垂直的方向进行观察 实验 装置 实验 现象 形成红褐色、透明的液体 盛Fe（OH）3胶体的烧杯中有一条　㉝光亮的“通路”　，盛CuSO4溶液的烧杯中无此现象 （2）胶体的性质——丁达尔效应 操作方法 用一光束通过胶体，胶体中出现一条光亮的通路 原理 胶体粒子对光线散射——光波偏离原来方向而分散传播 应用 鉴别胶体和溶液 知识点3　物质的转化 1.酸、碱、盐的性质 （1）酸（或碱、盐）的相似性：不同的酸（或碱、盐）具有　㉞相似　的化学性质，是因为它们在组成上具有　㉟相似性　。 （2）酸、碱、盐的主要化学性质 ①酸的主要化学性质（以H2SO4为例） 酸的主要化学性质 反应的化学方程式 酸与活泼金属（Zn）反应 　㊱H2SO4＋ZnZnSO4＋H2↑　 酸与碱性氧化物（CuO）反应 　㊲H2SO4＋CuOCuSO4＋H2O　 酸与碱（NaOH）反应 　㊳H2SO4＋2NaOHNa2SO4＋2H2O　 酸与某些盐（Na2CO3）反应 　㊴H2SO4＋Na2CO3Na2SO4＋CO2↑＋H2O　 ②碱的主要化学性质（以NaOH为例） 碱的主要化学性质 反应的化学方程式 碱与酸性氧化物（CO2）反应 　㊵2NaOH＋CO2Na2CO3＋H2O　 碱与酸（HCl）反应 　㊶NaOH＋HClNaCl＋H2O　 碱的主要化学性质 反应的化学方程式 碱与某些盐（CuSO4）反应 　㊷2NaOH＋CuSO4Na2SO4＋Cu（OH）2↓　 ③盐的主要化学性质（以CuSO4为例） 盐的主要化学性质 反应的化学方程式 盐与活泼金属（Zn）反应 　㊸CuSO4＋ZnZnSO4＋Cu　 盐与碱（NaOH）反应 　㊹CuSO4＋2NaOHNa2SO4＋Cu（OH）2↓　 盐与某些盐（BaCl2）反应 　㊺CuSO4＋BaCl2BaSO4↓＋CuCl2　 （3）微观角度分析不同酸或碱或盐性质的相似性 不同的酸溶液中都含有　㊻H＋　，不同的碱溶液中都含有　㊼OH－　，不同的盐溶液都含有　㊽金属离子（或N）　和　㊾酸根离子　。 （4）酸、碱、盐之间反应的类型 酸与金属、盐与金属的反应属于　㊿置换反应　，酸与碱、盐与酸、盐与碱、盐与盐之间的反应属于　复分解反应　。 化学反应（基本反应类型） 2.物质之间的转化关系 （1）分类可以帮助我们更好地认识物质的性质，找出各类物质之间转化的关系，如： CaCaOCa（OH）2CaCO3 CCO2H2CO3CaCO3 化学方程式分别为： ①2Ca＋O22CaO。 ②　CaO＋H2OCa（OH）2　。 ③　Ca（OH）2＋CO2CaCO3↓＋H2O　。 ④　C＋O2CO2　。 ⑤　CO2＋H2OH2CO3　。 ⑥Ca（OH）2＋H2CO3CaCO3↓＋2H2O。 （2）基于Ca、C知，单质到盐的转化关系可表示为： 3.物质转化的意义 在工业生产中要制取某种物质，除了要考虑　反应进行　的可能性，还要考虑　原料来源、成本高低和设备要求　等因素，以选择适当的方法。 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）由一种元素组成的物质一定是纯净物。（　×　） （2）Na2CO3含有氧元素，属于氧化物。（　×　） （3）CuSO4·5H2O属于混合物。（　×　） （4）NaCl溶液、水、泥浆、淀粉溶液都属于胶体。（　×　） （5）直径介于1～100 nm之间的粒子称为胶体。（　×　） （6）胶体一般比较稳定，不易产生沉淀。（　√　） （7）金属铁和盐酸反应生成FeCl2和H2的反应是置换反应。（　√　） （8）中和反应生成盐和水，生成盐和水的反应一定是中和反应。（　×　） （9）酸中含有氢元素，含有氢元素的化合物一定是酸。（　×　） （10）碱性溶液能使酚酞试液变红，所以能使酚酞试液变红的溶液一定呈碱性。（　√　） 名师提醒 （1）应用交叉分类法，可看到同一物质的多重属性。 （2）只含一种元素的物质不一定是纯净物，如O2和O3的混合物。 （3）含水的物质不一定是混合物。物质含水时一般是混合物，如CuSO4的水溶液；含结晶水的物质是纯净物，如CuSO4·5H2O。 （4）胶体与其他分散系的本质区别是胶体粒子的直径在1～100 nm 之间，这是胶体的本质特征，也是胶体区别于其他分散系的依据。 （见学生用书P7） 探究点1　根据物质的组成和性质分类 1.从哪些角度可认为Na2CO3和Na2SO4是同类物质？ 答案　纯净物，化合物，盐，正盐，钠盐，含氧酸盐 1.用树状分类法对常见物质的分类 物质 2.用交叉分类法对某些酸进行分类 3.用交叉分类法对氧化物进行分类 【例题1】无机化合物可根据其组成和性质进行分类（如图所示）。 （1）图中所示的物质分类方法的名称是　　　　。 （2）以Na、K、H、O、C、S、N中任意两种或三种元素组成合适的物质，分别填在下表中②③⑥的后面： 物质类别 酸 碱 盐 氧化物 氢化物 化学式 ①HCl ②　　　　 ③　　　　 ④Ba（OH）2 ⑤Na2CO3 ⑥　　　　 ⑦CO2 ⑧Na2O ⑨NH3 ⑩H2O （3）从表格中选出一种碱和一种氧化物，写出其反应的化学方程式：　　　　。 思维导引：发散型试题，思维容量大，要求掌握常见元素及其化合物的所属类别。答题难度不大，易于下手，注意做题后充分利用本题知识进行总结提升。 答案　（1）树状分类法　（2）②H2SO4（或HNO3等）③NaOH（或KOH）　⑥Na2SO4（或K2CO3或NaNO3等） （3）2NaOH＋CO2Na2CO3＋H2O 【变式1】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 答案　D 解析　非金属氧化物不一定是酸性氧化物，如CO、NO等。 归纳总结 正确区分酸性氧化物和碱性氧化物 （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Mn2O7为酸性氧化物，Na2O2是过氧化物，它们都不是碱性氧化物。 （2）酸性氧化物不一定是非金属氧化物，如Mn2O7是酸性氧化物，但它是金属氧化物；非金属氧化物也不一定是酸性氧化物，如CO、NO，它们是不成盐氧化物。 （3）酸性氧化物（碱性氧化物）不一定能与水反应生成对应的酸（或碱）（如SiO2、CuO等）。 探究点2　胶体的制备、性质及应用 2.清晨，我们可看到缕缕阳光穿过林木的间隙，这是什么原因？中午为什么就没此种现象了？ 答案　清晨，树林的空气中水汽重，形成了气溶胶，而中午空气干燥，就难有丁达尔效应了。 1.三种分散系的比较 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 许多分子集 合体或单个 高分子 巨大数 目分子 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 是否具有丁达尔效应 无 有 无 实例 食盐水、碘酒 肥皂水、牛奶 泥水 【例题2】d表示分散系中分散质粒子直径的大小，下列关于分散系的说法错误的是（　　） A.分散系可以是固态、液态和气态 B. d＜1 nm的分散系都是无色透明的 C.稀豆浆属于1 nm＜d＜100 nm的分散系 D.泥浆属于d＞100 nm的分散系 思维导引：熟悉三种分散系的组成及本质区别和特征。 答案　B 解析　按照分散剂的不同，胶体可分为液溶胶、气溶胶和固溶胶，故分散系可以是固态、液态和气态，A项正确；d＜1 nm的分散系是溶液，但不一定都是无色透明的，如硫酸铜溶液显蓝色，B项错误；稀豆浆属于胶体，即为1 nm＜d＜100 nm的分散系，C项正确；d＞100 nm的分散系是浊液，泥浆属于悬浊液，D项正确。 归纳总结 胶体和溶液的区分方法 胶体中的分散质粒子一般是大量分子的集合体，不是单个分子（淀粉、蛋白质等高分子溶于水形成的胶体，胶粒是单个的分子）；有些液态胶体是透明的，其与溶液从外观上无法分辨。 （1）根据分散质粒子直径的大小来区分 分散质粒子直径在1～100 nm之间的分散系为胶体，分散质粒子直径小于1 nm的分散系为溶液。 （2）根据有无丁达尔效应来区分 胶体粒子对光有散射作用，因而胶体具有丁达尔效应；溶液中的阴阳离子对光的散射作用极其微弱，因而溶液无丁达尔效应。 【变式2】下列有关溶液和胶体的叙述正确的是（　　） A.可通过过滤从Fe（OH）3胶体中分离出Fe（OH）3胶粒 B.可通过观察液体是否澄清、透明来区别溶液和胶体 C.溶液和胶体的本质区别是能否发生丁达尔效应 D.将FeCl3饱和溶液加入沸水中并煮沸一段时间能制得Fe（OH）3胶体 答案　D 解析　胶体粒子可以透过滤纸，不能通过过滤从Fe（OH）3胶体中分离出Fe（OH）3胶粒，A项错误；有的胶体也是澄清、透明的，B项错误；溶液和胶体的本质区别是分散质粒子直径的大小不同，C项错误。 2.胶体的性质及应用 内容 主要应用举例 性 质 丁达尔 效应 光束通过胶体时产生一条光亮的“通路” 鉴别胶体和溶液 布朗 运动 胶体中胶粒在做不停地、无规则地运动 电泳 胶粒在外加电场作用下定向移动[胶粒带电：如Fe（OH）3胶粒带正电，H2SiO3胶粒带负电] 静电除尘 聚沉 胶粒聚集成为较大的颗粒，形成沉淀从分散剂中析出。常见的聚沉方法：加热、加入电解质（常见的酸、碱、盐等）溶液、加入带相反电荷的胶粒胶体 制豆腐、工业制肥皂、解释某些自然现象（如江河入海口形成沙洲） 提 纯 渗析 由于胶粒较大不能通过半透膜，而离子、小分子较小可通过半透膜，故用此法提纯胶体 血液透析 【例题3】量子点是一类非常小的纳米尺度颗粒，也被称为半导体纳米晶，量子点技术获得2023年化学诺贝尔奖，下列说法正确的是（　　） A.碳量子点是一种新型具有荧光性质的纳米碳材，属于胶体 B.有些胶体具有电泳现象，是因为胶体带电 C.胶体的丁达尔效应是胶体中分散质微粒对可见光散射而形成的 D.胶体能吸附水中的色素，悬浮固体、重金属Cu2＋等达到净水的目的。 思维导引：应熟悉胶体的本质特征及其对应的性质。 答案　C 解析　纳米碳材料需要分散在分散剂中才能形成胶体，A项错误；胶体的电泳现象是由于胶体的胶粒具有吸附性，可以吸附阳离子或阴离子，从而带正电荷或负电荷，胶体本身呈电中性，B项错误；胶体中分散质微粒对可见光能产生散射作用，丁达尔效应就是光发生散射而形成的光亮的“通路”，C项正确；胶体颗粒能吸附水中的色素、悬浮固体等，而重金属Cu2＋等需要其他方法除去，D项错误。 归纳总结 胶体的本质特征和性质的易错点 （1）胶体是分散质粒子直径介于1～100 nm之间的分散系，并不是颗粒直径介于1～100 nm之间的物质就是胶体，如果是单一物质就不是胶体。 （2）胶体本身并不带电，而是由于胶粒吸附溶液中的离子而带电。 （3）胶粒可以透过滤纸，但不能透过半透膜，因此可用半透膜分离胶体和溶液。 （4）电泳现象是由于胶粒吸附溶液中的离子而带电，通电后胶粒定向移动。并非所有胶体（如淀粉胶体）都能产生电泳现象。 【变式3】下列事实与胶体性质无关的是（　　） A.水泥厂和冶金厂常用高压直流电除去大量烟尘，减少对空气的污染 B.将植物油倒入水中用力搅拌形成油水混合物 C.一束平行光线射入蛋白质溶液里，从侧面可以看到一条光亮的“通路” D.氢氧化铁胶体中滴入稀硫酸，先看到红褐色沉淀生成而后沉淀溶解 答案　B 解析　植物油倒入水中用力搅拌所形成的油水混合物为乳浊液，与胶体性质无关，B项正确。 探究点3　物质的转化 3.以Fe、CuO、H2SO4三种物质为原料，用两种方法制取Cu，写出反应的化学方程式。通过对比两种方法的优缺点，写出哪种方法更好并指明原因。 答案　方法一：Fe＋H2SO4FeSO4＋H2↑，H2＋CuOCu＋H2O； 方法二：CuO＋ H2SO4CuSO4＋H2O，Fe＋CuSO4Cu＋FeSO4。 第二种方法更好。原因是方法一加热易爆炸，耗能多且H2很难与CuO充分反应，原料利用率低，制得的产品不纯。 1.金属的化学通性 金属单质 2.酸的化学通性 酸 3.碱的化学通性 碱 4.盐的化学通性 盐 5.金属、酸、碱、盐化学通性中的特例 （1）不是所有酸和金属反应都能产生H2，如Cu和稀H2SO4。 （2）难溶的碱[如Fe（OH）3]受热分解，可溶的强碱（如NaOH）受热不分解。 （3）不稳定的酸（如H2CO3）受热分解，稳定的酸（如H2SO4）不易分解。 【例题4】盐是一类常见的物质，下列物质通过一定反应可直接形成盐的是（　　） ①金属单质　②碱性氧化物　③碱 ④非金属单质　⑤酸性氧化物　⑥酸 A.①②③ B.①④⑥ C.②⑤⑥ D.全部 思维导引：掌握单质、酸、碱、盐及氧化物之间的转化关系。 答案　D 解析　题中所列物质均可通过一定反应直接形成盐。如Zn＋H2SO4ZnSO4＋H2↑；Na2O＋CO2Na2CO3；HCl＋NaOHNaCl＋H2O；2Na＋Cl22NaCl，D项正确。 【变式4】从物质类别的通性角度分析，下列说法错误的是（　　） A.金属单质可以与非金属单质反应 B.酸性氧化物可以与碱反应 C.非金属单质一定能与酸反应 D.碱性氧化物可以与水反应 答案　C 解析　非金属单质可以分别和金属单质、非金属单质反应，与酸反应不是其通性，如碳与盐酸不反应，C项错误。 6.单质、氧化物、酸、碱和盐之间的相互转化关系 【例题5】给下图中①～⑤选择适当的物质，使有连线的两物质能发生反应。供选择的试剂有稀硫酸、二氧化碳、铜片、食盐、生石灰、一氧化碳、纯碱、铁片和木炭粉。 （1）请推断它们的化学式分别为：①　　　　；②　　　　；③　　　　；④　　　　；⑤　　　　。 （2）写出下列序号之间的化学方程式： ①和②：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②和④：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②和⑤：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③和④：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 思维导引：根据物质所属类别进行分类，根据物质间的转化关系书写化学方程式，注意配平。 解析　根据单质①能和酸②发生化学反应，由题意可推知①应为活泼金属单质铁，而酸只有稀硫酸，则氧化物④应为金属氧化物CaO，氧化物③为酸性氧化物CO2，⑤属于盐且既能与稀硫酸反应，又能与CaO反应，则⑤应为Na2CO3。 答案　（1）Fe　H2SO4　CO2　CaO　Na2CO3 （2）Fe＋H2SO4FeSO4＋H2↑ CaO＋H2SO4CaSO4＋H2O H2SO4＋Na2CO3Na2SO4＋H2O＋CO2↑ CO2＋CaOCaCO3 【变式5】分类法是一种重要的学习方法。下列4组物质中均有一种物质的类别与其他三种不同，请分别写出其化学式。 甲：Na、H2、O2、Cl2； 乙：CO、Na2O、CO2、SO2； 丙：NaOH、K2CO3、KHCO3、K2SO4； 丁：NaOH、Ca（OH）2、KOH、NaCl。 （1）甲　　　　，乙　　　　，丙　　　　，丁　　　　。 （2）根据下图写出序号所示反应的化学方程式： 甲乙丙丁 ①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案　（1）Na　Na2O　NaOH　NaCl （2）①4Na＋O22Na2O ③NaOH＋HClNaCl＋H2O （见学生用书P11） 1.（物质的分类）实验室中的药品常按物质的性质、类别等不同而有规律地放置。在做“酸的性质”实验时，实验桌上部分药品的摆放如图所示，某同学取用氢氧化钠溶液后应把它放回的位置是（　　） A　　　　B　　　　C　　　　D 答案　D 解析　同类物质应该放在一起，NaOH属于碱，应和KOH放在一起，D项正确。 2.（物质的分类）分类是化学学习的重要方法，下列有关物质的分类，正确的是（　　） A.化合物：BaCl2、Ca（OH）2、HNO3、HD B.碱性氧化物：CaO、CuO、Al2O3、Fe2O3 C.混合物：氨水、氢氧化铁胶体、浓硫酸 D.混合物：漂白粉、冰水混合物、氯水、赤铁矿 答案　C 解析　BaCl2、Ca（OH）2、HNO3都是化合物，但HD是单质，A项错误；CaO、CuO、Fe2O3属于碱性氧化物，Al2O3属于两性氧化物，B项错误；氨水、氢氧化铁胶体、浓硫酸都是混合物，C项正确；漂白粉、氯水、赤铁矿都属于混合物，但冰水混合物属于纯净物，D项错误。 3.（分散系的性质）微纳米材料研究所的纳米量级碳酸钙已取得重大突破。下列有关说法正确的是（　　） A.纳米量级碳酸钙是与胶体相似的分散系 B.若将纳米量级碳酸钙均匀分散到蒸馏水中，不能透过滤纸 C.纳米量级碳酸钙均匀分散到蒸馏水中会产生丁达尔效应 D.纳米量级碳酸钙加入稀盐酸中不会有二氧化碳产生 答案　C 解析　分散系是混合物，而纳米级碳酸钙是纯净物，不是分散系，A项错误；若将纳米量级碳酸钙均匀分散到蒸馏水中就会形成胶体，而胶体可以透过滤纸，B项错误；纳米量级碳酸钙均匀分散到蒸馏水中形成胶体，而丁达尔效应是胶体特有的性质，C项正确；纳米级碳酸钙仍然是碳酸钙，物质的化学成分不变，仍然能和盐酸发生复分解反应生成二氧化碳，D项错误。 4.（物质的转化）下列变化不能通过一步化学反应实现的是（　　） A. BaCl2→BaSO4 B. CuO→Cu（OH）2 C. NaOH→Na2SO4 D. MgSO4→Mg（OH）2 答案　B 解析　CuO难溶于水，不能与水反应生成碱，B项正确。 5.（物质的转化）某同学总结了NaOH的四条化学性质如图（即NaOH与四类物质能够发生化学反应），请回答： （1）反应③可以选用的盐是　　　　。 A. NaNO3 B. CuSO4 C. HNO3 D. KNO3 （2）所选用的盐的依据是　　　　　　　　。 （3）反应④不能选用的氧化物是　　　　（填序号）。 A. CO2 B. SO2 C. Al2O3 D. SiO2 解析　（1）由物质的组成可知，硝酸钠、硝酸钾、硫酸铜属于盐，硝酸属于酸，其中硝酸钠、硝酸钾溶液不能与氢氧化钠溶液反应，硫酸铜溶液能与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，故选B项。（2）选用硫酸铜的依据是硫酸铜溶液能与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠。（3）由物质的组成可知，二氧化碳、二氧化硫、二氧化硅为非金属氧化物，氧化铝为金属氧化物，所以反应④不能选用氧化铝。 答案　（1）B　（2）CuSO4溶液能与NaOH溶液反应生成沉淀 　（3）C 学科网（北京）股份有限公司 $$