内容正文:
第三单元 物质的分散系
课程标准
核心素养
能根据混合物宏观性质的差异,分析其组成特点,并按分散质粒子大小对分散系进行分类,能理解电解质及电离的概念,并能用化学符号描述电解质溶液的组成。
1.宏观辨识与微观探析:能从宏观和微观相结合的视角认识物质及其变化。
2.证据推理与模型认知:能从模型和推理角度学习概念。
1.分散系及其分类
(1)概念
分散系:一种或几种物质分散到另一种物质中形成的混合物体系。
分散质:被分散的物质(从物质的状态来分,可以是固体、液体、气体)。
分散剂:分散其他物质的物质。
(2)分类
当分散剂是水或其他液体时,按分散质粒子直径的大小来分类,可将分散系分为溶液、胶体、浊液。
2.胶体的分类、性质及其应用
(1)胶体的分类
(2)胶体的性质
①丁达尔效应
当光束通过胶体时,在垂直于光线的方向可以看到一条光亮的通路,这种现象称为丁达尔效应。通常利用这种现象区分胶体和溶液。
②胶体的吸附作用
胶粒具有巨大的表面积,有很强的吸附作用,能够吸附水中的悬浮物。
(3)胶体的应用
某些含铝或含铁的化合物用作自来水的净水剂,原因是这些物质在水中可产生Al(OH)3或Fe(OH)3胶体,能吸附水中的悬浮颗粒物并沉降。
3.电解质与非电解质的区别
电解质
非电解质
定义
在水溶液或熔融状态下能导电的化合物
在水溶液中和熔融状态下都不能导电的化合物
化合物
类型
酸、碱、大多数的盐,金属氧化物、水等
非金属氧化物、有机物(葡萄糖、淀粉、油脂等)等
实例
H2SO4、NaOH、Na2CO3、CaO等
SO3、NH3、C2H5OH、CH4等
4.电解质的电离
(1)电离:电解质在水溶液中或熔融状态下产生自由移动的离子的过程。
(2)电离方程式:用化学符号来表示电解质电离的式子。例如:
H2SO4的电离方程式:H2SO4===2H++SO;
NaOH的电离方程式:NaOH===Na++OH-;
CuSO4的电离方程式:CuSO4===Cu2++SO。
5.从电离的角度认识酸、碱和盐
(1)酸:电离时产生的阳离子全部是H+的化合物。
(2)碱:电离时产生的阴离子全部是OH-的化合物。
(3)盐:电离时产生金属阳离子或铵根离子和酸根阴离子的化合物。
判断正误:(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)直径介于10-9~10-7 m之间的微粒称为胶体 ( × )
(2)丁达尔效应是胶体在光照条件下发生化学反应产生的现象 ( × )
(3)丁达尔效应是溶液和胶体的本质区别 ( × )
(4)铝是电的良导体,所以Al是电解质 ( × )
(5)不是电解质的物质一定是非电解质 ( × )
(6)电解质导电的前提是电离出能自由移动的阴、阳离子 ( √ )
(7)Ba(OH)2在水中的电离方程式是Ba(OH)2===Ba2++(OH) ( × )
探究一__胶体的性质
素材1 在一个雾气缭绕的清晨,你漫步林间,美丽的阳光透过树叶缝隙洒落到地面,形成了一幅如梦如幻的画面,你会不由得感叹晨曦之美。
素材2 绚丽的激光秀扮靓城市的夜空,激光束经过高速机械扫描器发射,以空气、烟雾等为介质,形成花样繁多的输出方式,实现多光束的翻滚、变幻。
[问题设计]
(1)太阳光透过树叶缝隙、激光束穿透夜空时,为什么能产生丁达尔效应?
提示:空气中悬浮灰尘颗粒、小液滴等形成胶体,光束通过时,胶体粒子对光线产生散射,光波偏离原来方向而分散传播,产生丁达尔效应。
(2)溶液、胶体和浊液的本质区别是丁达尔效应吗?为什么?
提示:不是;丁达尔效应是胶体特有的性质,三种分散系的本质区别是分散质粒子的直径大小不同。
1.分散系分类
2.溶液
(1)组成
(2)分类
3.三种分散系的比较
分散系
溶液
胶体
浊液
分散质粒子
分子或离子
高分子或多分子聚合体
巨大数目分子集合体
外观特征
透明、澄清
有的透明、澄清
浑浊、不透明
稳定性
稳定
较稳定
不稳定,静置出现沉淀或分层
能否透
过滤纸
能
能
不能
能否透
过半透膜
能
不能
不能
丁达尔
效应
没有
有
没有
实例
食盐水等
烟、云、雾等
泥浆、油水等
4.教材实验探究
(1)丁达尔效应
[实验1]将盛有硫酸铜溶液和氢氧化铁胶体的两只小烧杯分别置于暗处,用激光笔(或聚光手电筒)照射,从垂直于光线的方向观察实验现象。
操作
现象
原因分析
一条光亮
的通路
胶粒的直径在10-9~10-7 m,能对光线发生散射
无明显
现象
溶液中分散质粒子的直径小于10-9 m,散射极其微弱
结论:当光束通过胶体时,在垂直于光线的方向可以看到一条光亮的通路,这种现象叫作丁达尔效应。丁达尔效应可以区分胶体与溶液。
(2)胶体的用途
[实验2]在两只烧杯中分别加入相同量的含有悬浮颗粒物的浑浊的水,再向其中一只烧杯中加入适量氢氧化铁胶体,搅拌后静置片刻,比较两只烧杯中液体的浑浊程度。
烧杯中液体
含有悬浮颗粒物的浑浊水
加入适量氢氧化铁胶体
实验现象
放置,无明显变化
固体颗粒沉降,上方得到透明的液体
结论:氢氧化铁胶体的胶粒具有吸附性,能吸附水中的悬浮颗粒物并沉降。
[例1] 分散系是日常生活中常见的混合物,在工农业生产中有很重要的应用。
回答下列问题:
淀粉是日常生活中一种常见的物质。其水溶液具有丁达尔效应,淀粉溶液是______(填写分散系名称)。
答案:胶体
解析:淀粉溶液具有丁达尔效应,是胶体。
1.微生物气溶胶是一种特殊的气溶胶,是由悬浮于空气中的微生物所形成的胶体体系,包括病毒、细菌、真菌以及它们的副产物。下列有关气溶胶的说法错误的是 ( )
A.气溶胶是一种分散系
B.气溶胶的分散剂是空气中的小液滴
C.分散质粒子的直径在1~100 nm之间
D.气溶胶能够产生丁达尔效应
B 解析:气溶胶的分散剂是空气,分散质是固体颗粒或小液滴。
探究二__电解质
为什么氯化钠在干燥时不导电,而溶于水后却能导电了呢?
[问题设计]
(1)金属导电与什么微粒有关? 氯化钠固体不导电,但其水溶液能导电。使氯化钠水溶液导电的主要微粒是什么?
提示:从自由移动的微粒分析,如电子,自由移动的阴、阳离子。
(2)氯化钠水溶液能导电,但蔗糖水溶液不导电,从微观粒子角度分析蔗糖水溶液不导电的原因是什么?电解质一定能导电吗?
提示:蔗糖溶于水不产生自由移动的阴、阳离子。电解质不一定导电,导电的不一定是电解质。
1.化合物分类
2.导电、电离
类型
内容
金属导电
靠自由移动的电子导电
电解质导电
有的熔融状态电解质导电,如熔融状态氯化钠,靠自由移动的阴、阳离子导电
有的溶于水导电,如氯化氢、氯化钠,靠自由移动的阴、阳离子导电
电解质电离
在水溶液中或熔融状态下电离,不需要通电
3.电离方程式
电解质的电离可用电离方程式表示,如
Na2CO3===2Na++CO;NaOH===Na++OH-;Ca(OH)2===Ca2++2OH-。
4.电离方程式的书写方法和原则
(1)书写方法
电解质的电离即是将电解质拆分为离子的过程。一般表示形式如下:
电解质===离子A+离子B+…,如K2SO4===2K++SO。
(2)书写原则
①不能随意书写离子符号,离子所带电荷数必须等于该元素或原子团在该化合物中的化合价。
②遵循质量守恒。“===”两边的原子种类、数目均不变。
③注意电荷守恒。“===”两边的电荷数目相等。例如K2SO4===2K++SO,“===”左边的电荷数为0,右边的电荷总数为2×(+1)+(-2)=0,即左右电荷数相等。
5.从电离的角度认识酸、碱、盐
(1)酸
①含义:电离时生成的阳离子全部是氢离子的化合物。
②实例
(2)碱
①含义:电离时生成的阴离子全部是氢氧根离子的化合物。
②实例
(3)盐
①含义:电离时生成金属阳离子或铵根离子与酸根阴离子的化合物。
②实例
(1)NaHSO4溶于水:NaHSO4===Na++H++SO;NaHSO4受热融化: NaHSO4Na+ +HSO;NaHCO3溶于水:NaHCO3===Na++HCO。
(2)电解质与非电解质的比较
电解质
非电解质
相同点
均为化合物
不同点
在水溶液或熔融状态下能导电
在水溶液和熔融状态下都不能导电
本质区别
在水溶液或熔融状态下自身能发生电离
在水溶液和熔融状态下自身均不能发生电离
所含
物质
类型
酸:H2SO4、H2CO3等;
碱:NaOH、NH3·H2O等;
盐:NaCl、CaCO3等;
活泼金属氧化物:Na2O、CaO等;
水
非金属氧化物:SO2、SO3、CO2、P2O5等;
非酸性气态氢化物:NH3;
部分有机物:蔗糖、乙醇、CH4、CCl4等
[例2] 下列物质:①Cu ②固体KNO3
③酒精 ④固体NaCl ⑤CuSO4溶液
⑥熔融的BaSO4 ⑦石墨 ⑧干冰
⑨固体CaCO3 ⑩NaOH溶液
(1)能导电的是____________(填标号,下同);
(2)属于电解质的是________;
(3)属于非电解质的是________。
答案:(1)①⑤⑥⑦⑩ (2)②④⑥⑨ (3)③⑧
解析:金属铜能导电,电解质溶液或熔融状态下电解质导电,石墨导电。
电解质是化合物,其中的酸、碱、盐、金属氧化物是电解质; 化合物中除了电解质,剩余的是非电解质。
[深度思考]
(1)CO2的水溶液能导电,CO2是电解质吗?如果不是,导电的原因是什么?
答案:CO2不是电解质。CO2与H2O反应生成H2CO3,H2CO3在水中电离,H2CO3是电解质。
(2)BaSO4难溶于水,水溶液几乎不导电,BaSO4是非电解质,对吗?为什么?
答案:不对。BaSO4为电解质,在熔融状态下能导电。
(3)液态HCl、H2SO4均不导电,故二者为非电解质,对吗?为什么?
答案:不对。 HCl、H2SO4在水溶液中能导电。
2.掌握电解质和非电解质的概念,能熟练判断一种物质是否是电解质是认识电解质的性质、研究离子反应的前提。以下有10种物质:
①铜;②稀硫酸;③氯化氢;④氨气;⑤空气;⑥二氧化碳;⑦水银;⑧氯化钠;⑨碳酸钙;⑩氯气。
按照下列提示的信息,把符合条件的物质的名称填入相应的位置。
(1)混合物:________________;
(2)电解质,但熔融状态下并不导电:________;
(3)电解质但难溶于水:____________;
(4)非电解质:____________;
(5)既不是电解质,也不是非电解质,但本身能导电:____________。
答案:(1)稀硫酸、空气 (2)氯化氢 (3)碳酸钙 (4)氨气、二氧化碳 (5)铜、稀硫酸、水银
解析:10种物质中稀硫酸和空气属于混合物。HCl溶于水可电离出H+、Cl-,能导电,但熔融状态下不存在自由移动的离子,不导电,故HCl属于电解质。CaCO3是难溶性电解质。NH3、CO2的水溶液虽然能导电,但不是它们本身发生了电离,而是它们与水分别发生了反应,生成了电解质NH3·H2O和H2CO3,故它们属于非电解质。稀硫酸属于混合物,铜和水银(金属汞)属于单质,不是化合物,故既不是电解质也不是非电解质,但能导电。
1.气溶胶是胶体的一种,胶体区别于其他分散系的本质特征是 ( )
A.胶体是稳定的分散系
B.胶体是纯净物,其他分散系是混合物
C.产生丁达尔效应
D.分散质粒子的直径在10-9~10-7 m之间
D 解析:胶体区别于其他分散系的本质特征是胶体粒子的直径在1~100 nm(10-9~10-7m)之间,溶液分散质的粒子直径小于1 nm,浊液分散质粒子的直径大于100 nm。
2.按溶液、浊液、胶体的顺序,下列排序正确的是 ( )
A.食盐水、牛奶、稀豆浆
B.碘酒、泥水、血液
C.白糖水、食盐水、茶叶水
D.Ca(OH)2悬浊液、澄清石灰水、石灰浆
B 解析:食盐水是氯化钠的水溶液,牛奶、稀豆浆都是胶体,A错误;碘酒是碘单质的乙醇溶液,泥水是浊液,血液为胶体,B正确;白糖水是蔗糖的水溶液,食盐水为氯化钠的水溶液,茶叶水不是胶体,C错误;Ca(OH)2悬浊液为浊液,澄清石灰水为溶液,石灰浆为浊液,D错误。
3.(2025·河南商开联考期中)下列物质在水中的电离方程式书写正确的是 ( )
A.NH4NO3===NH+NO
B.K2SO4===K++SO
C.NaHSO4===Na++H++SO
D.KClO3===K++Cl-+3O2-
C 解析:NH4NO3的电离方程式为NH4NO3===NH+NO,A错误;K2SO4的电离方程式为K2SO4===2K++SO,B错误;NaHSO4在水溶液中的电离方程式为NaHSO4===Na++H++SO,C正确;KClO3的电离方程式为KClO3===K++ClO,D错误。
4.我国科学家在世界上第一次为一种名为“钴酞菁”的分子(直径为1.3×10-9 m)恢复了磁性。“钴酞菁”分子结构和性质与人体内的血红素及植物体内的叶绿素非常相似。下列说法不正确的是 ( )
A.“钴酞菁”分子所形成的分散系具有丁达尔效应
B.“钴酞菁”分子不能透过滤纸
C.此项工作可以用来改变分子的某些物理性质
D.此项工作可广泛应用于光电器件、生物技术等方面
B 解析:直径为1.3×10-9 m符合胶体粒子的直径范围,所以具有丁达尔效应,A正确;胶体能透过滤纸,不能透过半透膜,B错误;磁性为物理性质,C正确。
5.下列说法正确的是 ( )
A.CaCl2溶液的导电能力不一定大于KCl溶液的导电能力
B.固态KCl不导电,所以KCl是非电解质
C.相同温度下,强酸溶液一定比弱酸溶液的导电能力强
D.相同温度下,饱和溶液一定比不饱和溶液的导电能力强
A 解析:溶液导电能力与单位体积溶液中离子数目及离子所带电荷数有关,若KCl溶液的浓度较大,则其导电能力可能大于CaCl2溶液,A正确;KCl属于电解质,固态时不导电是由于K+、Cl-不能自由移动,B错误;相同温度下,强酸溶液不一定比弱酸溶液的导电能力强,还要考虑酸的浓度,C错误;相同温度下,饱和溶液不一定比不饱和溶液的导电能力强,如Ca(OH)2的溶解度较小,其饱和溶液的导电能力较弱,D错误。
6.如图是在实验室中进行氢氧化铁胶体的丁达尔效应实验的示意图,该图中的一处明显错误是__________________________________________________________,原因是________________________________________________________________________________________________(试从分散系的分类进行讨论说明)。
答案:空气中也出现了光柱 光进入烧杯前,穿过的空气不是胶体,不会产生丁达尔效应
解析:光进入烧杯前,穿过的空气不是胶体,不会产生丁达尔效应,所以图中的明显错误是空气中也出现了光柱。
7.山楂不仅酸甜味美,能促进消化液的分泌,增进食欲,帮助消化,还有其他医疗保健方面的功效。但是每年都有人会因为食用了过量的山楂导致胃酸过多而就医,医生有时候会根据病人的情况建议病人服用小苏打片。
(1)小苏打的成分是碳酸氢钠,碳酸氢钠属于______(填“电解质”或“非电解质”),其在水溶液中的电离方程式为________________________________________________________。
(2)胃酸的主要成分是盐酸,其电离方程式为___________________________________。
(3)用小苏打治疗胃酸过多的原因是(用化学方程式表示)____________________________。
答案:(1)电解质 NaHCO3===Na++HCO
(2)HCl===H++Cl-
(3)NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑
解析:氯化氢电离出氯离子和氢离子,碳酸氢钠电离出碳酸氢根离子和钠离子,由于碳酸氢钠和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,因此小苏打可以治疗胃酸过多。
8.现有下列物质:①K2SO4晶体 ②液态SO3 ③冰醋酸(即纯醋酸) ④汞 ⑤Ca(OH)2固体 ⑥蔗糖 ⑦乙醇 ⑧熔融的NaCl
回答下列问题:
(1)能导电的是________(填标号,下同)。
(2)属于电解质的是________。
(3)属于非电解质的是________。
答案:(1)④⑧ (2)①③⑤⑧ (3)②⑥⑦
解析:金属单质及存在自由移动的离子的物质可以导电,故④⑧能导电;依据电解质的定义,电解质是在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物,可知①③⑤⑧为电解质,②⑥⑦为非电解质。
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