内容正文:
第1讲 物质的分类及转化
[课程标准] 1.能依据物质类别和元素价态列举某种元素的典型代表物。能对常见的反应进行分类和分析说明。2.认识同类物质具有相似的性质,一定条件下各类物质可以相互转化。3.认识胶体是一种常见的分散系。能举例说明胶体的典型特征。
考点一 物质的组成和分类
一、元素与物质的组成
1.元素、物质及微粒间的关系
2.同素异形体
二、物质的分类
1.树状分类法——对同类事物按照某种属性进行再分类
2.交叉分类法——从不同角度对物质进行分类
1.混合物、纯净物的判断
(1)由互为同素异形体的单质组成的物质是混合物,但该物质只含一种元素,如O2、O3的混合气体是混合物。
(2)由同位素的不同原子构成的单质(或化合物)是纯净物,如H2和D2、H2O和D2O。
2.氧化物类型的判断
(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是酸性氧化物,Al2O3是两性氧化物。
(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SiO2、Fe2O3。
正确的打“√”,错误的打“×”。
1.Na、NaCl、SiO2、H2SO4都称为分子式( )
2.含有金属元素的离子不一定是阳离子( )
3.某物质经科学测定只含有一种元素,不可以断定该物质一定是一种纯净物( )
4.能与酸反应的氧化物,一定是碱性氧化物( )
5.纯碱属于碱,硫酸氢钠、碳酸氢钠属于酸式盐( )
答案 1.× 2.√ 3.√ 4.× 5.×
题组1 物质组成与分类的判断
1.(2023·南通期末)下列消毒剂的有效成分属于盐的是( )
A.高锰酸钾溶液 B.过氧乙酸溶液
C.双氧水 D.医用酒精
解析 KMnO4属于盐,过氧乙酸溶液的有效成分是CH3COOOH,其属于酸,双氧水属于过氧化物,医用酒精的有效成分为CH3CH2OH,其属于有机物,不属于盐,故选A。
答案 A
2.下列各组物质的分类都正确的是(括号里的是类别)( )
A.NaClO(碱式盐)、C2H5OH(碱)、H2SO4(离子化合物)、玻璃钢(金属材料)
B.液氨(氢化物)、NH4Cl(铵盐)、HNO3(含氧酸)、NaOH(强碱)
C.HCl(共价化合物)、CH3COOH(羧酸)、Na2O2(碱性氧化物)、CH3I(卤代烃)
D.NO2(酸性氧化物)、CH3CHO(有机物)、CO(有机物)、CH3COOCH3(酯)
解析 NaClO不是碱式盐,C2H5OH属于醇类,硫酸是共价化合物,玻璃钢属于复合材料,A全不正确;C项中Na2O2属于过氧化物,不是碱性氧化物;D项中NO2和水反应生成硝酸和NO,不属于酸性氧化物,一氧化碳虽然含有碳元素,但属于无机物。
答案 B
题组2 纯净物与混合物的判断
3.有下列物质:①氧气 ②二氧化碳 ③臭氧(O3) ④盐酸 ⑤铁 ⑥碳酸钠 ⑦空气 ⑧氢氧化钠 ⑨冰水混合物 ⑩乙醇 ⑪甲醚
(1)其中由分子直接构成的纯净物有________(填序号,下同)。
(2)由原子直接构成的纯净物有________。
(3)由离子直接构成的纯净物有________。
(4)互为同素异形体的是________。
(5)属于单质的有________。
(6)属于化合物的有________。
(7)属于混合物的有________。
(8)互为同分异构体的是________。
答案 (1)①②③⑨⑩⑪ (2)⑤ (3)⑥⑧
(4)①③ (5)①③⑤ (6)②⑥⑧⑨⑩⑪ (7)④⑦
(8)⑩⑪
常见的混合物
(1)气体混合物:空气、水煤气(CO和H2)、爆鸣气(H2和O2)、天然气(主要成分是CH4)、焦炉气(主要成分是H2和CH4)、高炉煤气、石油气、裂解气。
(2)液体混合物:氨水、氯水、王水、天然水、水玻璃、福尔马林、浓硫酸、盐酸、汽油、植物油、部分胶体。
(3)固体混合物:大理石、碱石灰、漂白粉、固体高分子、玻璃、水泥、固体合金、铝热剂。
考点二 物质的性质和变化
1.物理变化和化学变化的判断方法
从宏观上判断
有新物质生成的是化学变化,反之是物理变化
从微观上判断
有旧化学键断裂,同时有新化学键形成的是化学变化;只有化学键断裂或生成的过程不是化学变化,如NaCl晶体的熔化和溶液中晶体的析出
2.化学反应的分类
(1)按反应物、生成物种类及数目的多少分为:①化合反应;②分解反应;③置换反应;④复分解反应。
(2)按化学反应中有无离子参与分为:①离子反应;②非离子反应。
(3)按化学反应中有无电子转移分为:①氧化还原反应;②非氧化还原反应。
(4)按化学反应进行的程度和方向分为:①可逆反应;②不可逆反应。
(5)按化学反应中的能量变化分为:①放热反应;②吸热反应。
3.单质、氧化物、酸、碱、盐之间的转化关系
1.化学变化的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成,只有旧化学键的断裂或只有新化学键的形成过程不是化学变化,例如,HCl气体溶于水只破坏共价键,不是化学变化。
2.原子核的聚变、裂变不是化学变化。
3.金属(或非金属)单质到盐的两条重要转化关系
正确的打“√”,错误的打“×”。
1.蛋白质的变性、纳米银粒子的聚集都是化学变化( )
2.用铂丝蘸取Na2SO4、Na2CO3、NaCl溶液进行焰色试验是化学变化( )
3.232Th转化成233U是化学变化( )
4.Na2CO3·10H2O的风化是化学变化( )
5.用鸡蛋壳膜和蒸馏水除去淀粉胶体中的食盐不涉及化学变化( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.√ 5.√
题组1 生产、生活中的物质变化
1.下列属于物理变化的是( )
A.煤的气化 B.天然气的燃烧
C.烃的裂解 D.石油的分馏
解析 煤的气化是用煤和水在高温条件下来生产CO和H2的过程,故为化学变化,A错误;天然气燃烧生成二氧化碳和水,故为化学变化,B错误;烃的裂解是用重油为原料来生产乙烯等短链烯烃的过程,有新物质生成,故为化学变化,C错误;石油的分馏是利用石油中各组分沸点的不同、用加热的方法将各组分分离的方法,无新物质生成,故为物理变化,D正确。
答案 D
2.(2023·河北沧州月考)现有下列变化:①石油的分馏,②煤的干馏,③钠的焰色反应,④碘的升华,⑤氯化铵分解,⑥蛋白质的变性,⑦232Th转化为233U,⑧电解饱和食盐水,⑨CaCl2的潮解,⑩冰的融化,⑪FeCl3的水解,⑫石油的裂化、裂解,⑬蛋白质的盐析,⑭食物的缓慢氧化,⑮同素异形体间的转化。其中属于化学变化的是________(填序号)。
答案 ②⑤⑥⑧⑪⑫⑭⑮
题组2 单质、氧化物、酸、碱、盐的转化
3.X、Y、Z、W各代表一种物质,若X+Y===Z+W,则X和Y之间不可能是( )
A.盐和盐的反应
B.金属氧化物和水的反应
C.酸与碱的反应
D.酸性氧化物和碱性氧化物的反应
解析 A、C中的反应均有两种物质生成;B项若为金属氧化物,则生成两种物质,若为碱性氧化物,只生成一种物质——碱;D项只生成一种物质——盐。
答案 D
4.As2O3俗称砒霜,是一种两性氧化物,可用于治疗癌症。As2O5是一种酸性氧化物。水体中含有一定浓度的H3AsO3和H3AsO4时会破坏水质,需要通过一定的方法除去。下列转化在指定条件下能够实现的是( )
A.As2O3H3AsO3
B.As2O5As2O3
C.H3AsO4Na3AsO4(aq)
D.As2O5H3AsO3
解析 As2O3是一种两性氧化物,和盐酸会生成盐而不是酸,A错误;As2O5具有强氧化性,次氯酸钠也具有氧化性,不能发生氧化还原反应,B错误;H3AsO4为三元酸,可以和过量的氢氧化钠生成正盐Na3AsO4,C正确;As2O5是一种酸性氧化物,可以和水反应生成H3AsO4,D错误。
答案 C
考点三 分散系 胶体
一、区分三种分散系
1.分散系
(1)概念:把一种(或多种)物质以粒子形式分散到另一种(或多种)物质中所形成的混合物。
(2)分类:根据分散质粒子直径的大小将分散系分为溶液、胶体和浊液。
2.三种分散系的比较
分散系
溶液
胶体
浊液
分散质粒子
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
分散质粒
子直径
小于1 nm
1~100 nm
大于100 nm
性质
外观
均一、透明
均一
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
鉴别
无丁达尔效应
有丁达尔效应
静置分层或沉淀
二、胶体的性质及制备
1.常见的胶体
烟、云、雾、AgI水溶胶、烟水晶、有色玻璃等。
2.丁达尔效应
(1)当可见光束通过胶体时,出现光亮的通路的现象。
(2)应用:鉴别溶液与胶体。
3.Fe(OH)3胶体的制备
(1)反应原理:FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl。
(2)操作步骤:向40 mL沸水中逐滴加入5~6滴FeCl3饱和溶液,继续煮沸至溶液呈现红褐色。
制备Fe(OH)3胶体的“四不能”
(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。
(4)不能加沉淀符号“↓”,书写制备Fe(OH)3胶体的化学方程式时,生成的胶体应注明“胶体”二字。
正确的打“√”,错误的打“×”。
1.直径介于1~100 nm之间的微粒称为胶体( )
2.“钴酞菁”的分子(直径为1.3×10-9m)在水中形成的分散系能产生丁达尔效应( )
3.碳纳米管属于胶体分散系,该材料具有超强的吸附能力( )
4.胶体不一定是液态,胶体的丁达尔效应属于物理变化( )
5.将1 mL 1 mol/L的FeCl3溶液逐滴加入沸水中制备Fe(OH)3胶体,若FeCl3完全水解,则可制得Fe(OH)3 胶体粒子少于0.001NA个( )
答案 1.× 2.√ 3.× 4.√ 5.√
1.有两种分散系:①FeCl3溶液;②将饱和的FeCl3溶液加入沸水中,得到红褐色液体。下列有关说法正确的是( )
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
解析 分散质粒子直径胶体大于溶液,则分散质粒子直径:①<②,A错误;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。
答案 B
2.(2023·哈尔滨高三期末)下列现象或应用中,不涉及胶体性质的是( )
A.向饱和FeCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液,产生红褐色沉淀
B.清晨,在茂密的树林中,常可以看到从枝叶间透过的光柱
C.用半透膜分离淀粉和食盐的混合液
D.肾功能衰竭等疾病引起的血液中毒,可用血液透析进行治疗
解析 向饱和FeCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液,会产生红褐色沉淀,不涉及胶体性质;清晨的雾属于胶体,看到从枝叶间透过的道道光柱就是胶体具有的丁达尔效应,涉及胶体性质;食盐溶液中溶质粒子能通过半透膜,淀粉溶液属于胶体,胶体中的分散质粒子不能通过半透膜,可以用半透膜来分离,涉及胶体性质;血液透析涉及胶体性质。
答案 A
胶体的净水原理
(1)常见的净水剂:KAl(SO4)2·12H2O、FeCl3·6H2O等,其净水原理是Al3+、Fe3+水解分别生成Al(OH)3胶体、Fe(OH)3胶体而起到净化水的目的。
(2)胶体粒子的直径一般在1~100 nm之间,它决定了胶体粒子具有较大的表面积,吸附力很强,能在水中吸附悬浮固体或毒素形成沉淀,从而达到净化水的目的,这就是胶体净水的原理。
1.传统文化中的物质与工艺判断
(1)传统文化涉及的“物质”判断:根据文言文信息分析物质的性质,然后根据性质判断是哪种物质。例如有关“强水”的叙述:“性最烈,能蚀五金……其水甚强,五金八石皆能穿第,惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指硝酸。
(2)传统工艺涉及的“变化”判断:由古代文献记载的内容,联系化学反应,判断是化学变化还是物理变化等。例如“千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲”是描述石灰石的焚烧过程发生了化学变化。
(3)传统工艺涉及的“分离”方法:根据过程判断是蒸馏、升华、干馏还是萃取等操作。
2.传统文化中的化学知识的思考角度
(1)传统文化中的物质变化与反应类型。如成语“火上浇油”(主要是化学变化)、“百炼成钢”(主要是化学变化),古诗词或谚语“千锤万凿出深山”(主要是物理变化),“滴水穿石、落汤螃蟹着红袍”(主要是化学变化),“绳锯木断、水滴石穿”(前者是物理变化,后者是化学变化)等。
(2)传统文化中的物质组成。如《本草经集注》中“以火烧之,紫青烟起,乃真硝石也”,“硝石”指KNO3;如《汉书》中“高奴县有洧水可燃”,“洧水”的主要成分是石油等。
(3)传统文化中的实验操作。如《本草衍义》中对精制砒霜过程的叙述:“取砒之法,将生砒就置火上,以器覆之,令砒烟上飞着覆器,遂凝结累然下垂如乳,尖长者为胜,平短者次之。”涉及的操作方法是升华;如明代《本草纲目》记载烧酒的制造工艺,“凡酸坏之酒,皆可蒸烧”,“以烧酒复烧二次……价值数倍也”涉及的操作方法是蒸馏;东晋葛洪《肘后备急方》中“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之”操作中“渍”和“绞”分别表示浸取和过滤。
(4)传统文化中的物质性质与用途。如前对“强水”的描写。
3.解答化学与传统文化试题的关键和思维建模
解答此类试题的关键是根据所给文本信息提取有效信息并正确解读,转化为化学学科中物质的物理性质、化学性质、分离提纯方法、反应类型及反应原理等熟悉的教材知识,此类试题就能迎刃而解。解题的思维模型如下:
专练一 以传统文化为依托,考查物质的成分
1.(2024·1月九省联考广西卷)下列广西优秀传统工艺品中,主要由合金材料制成的是( )
A.壮乡铜鼓
B.绣球
C.坭兴陶
D.壮锦
解析 铜鼓为合金材料制成的,A正确;绣球为绸布或花布制成,不属于合金材料,B错误;坭兴陶为硅酸盐材料制成,不属于合金材料,C错误;壮锦为棉线或丝线编织而成,不属于合金材料,D错误。
答案 A
专练二 以传统文化为依托,考查物质变化
2.(2022·湖北卷)化学与生活密切相关,下列不涉及化学变化的是( )
A.加入明矾后泥水变澄清
B.北京冬奥会用水快速制冰
C.炖排骨汤时加点醋味道更鲜
D.切开的茄子放置后切面变色
解析 水和冰的分子式都是H2O,水快速制冰为物理变化,故选B。
答案 B
专练三 以传统文化为依托,考查物质性质
3.(2023·湖北武昌实验中学模拟)中华传统文化蕴含着丰富的化学知识,下述之物与还原性有关的是( )
A.硇水(HNO3):“剪银瑰投之,则旋而为水”
B.硝石(KNO3):“以火烧之,紫青烟起,乃真硝石也”
C.青矾(FeSO4·7H2O):“新出窑未见风者,正如琉璃,烧之赤色”
D.草木灰(K2CO3):“薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣”
解析 银和硝酸反应生成硝酸银,体现硝酸的氧化性,A错误;钾元素的火焰颜色为紫色,为元素的性质,与还原性无关,B错误;青矾含Fe2+,具有还原性,烧之赤色,被氧化为红色的Fe2O3,则FeSO4·7H2O表现了还原性,C正确;草木灰中有K2CO3,以灰淋汁,取碱浣衣,是因为发生了水解反应,不是氧化还原反应,D错误。
答案 C
专练四 以传统文化为依托,考查反应类型
4.(2023·河北保定段考)古诗文是我们中华民族优秀传统文化结晶,下列诗文中隐含化学变化且不属于氧化还原反应的是( )
A.《自京赴奉先县咏怀五百字》“朱门酒肉臭,路有冻死骨”
B.《石灰吟》“千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲”诗词中所涉及的“石灰”变化
C.《正月十五夜》“火树银花合,星桥铁锁开”诗词中所涉及的焰色反应
D.《劝学》“木直中绳,以为轮,其曲中规,虽有槁暴,不复挺者,使之然也”
解析 诗文中涉及肉的腐烂,属于化学变化,且为氧化还原反应,A错误;诗文中隐含的化学变化是碳酸钙受热分解生成氧化钙和二氧化碳,没有元素化合价变化,为非氧化还原反应,B正确;诗词中所涉及的焰色反应不是化学变化,C错误;诗文涉及将木材把它弯曲做成车轮,为物理变化,D错误。
答案 B
专练五 以传统文化为依托,考查物质分离与提纯
5.小柴胡汤常用于感冒、流行感冒的治疗。《伤寒论》叙述如下“柴胡、黄芩、生姜……共七味,以水一斗二升,煮取六升,去滓,再煎,取三升,温服一升,日三服。”其中不涉及的操作是( )
A.加热 B.过滤
C.浓缩 D.蒸馏
解析 “煮取六升”为加热操作,“去滓”为过滤操作,“再煎,取三升”为浓缩过程,故不涉及的操作为蒸馏,故选D。
答案 D
1.(2023·浙江6月卷)材料是人类赖以生存和发展的物质基础,下列材料主要成分属于有机物的是( )
A.石墨烯 B.不锈钢
C.石英光导纤维 D.聚酯纤维
解析 石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,为碳的单质,属于无机物,A不符合题意;不锈钢是Fe、Cr、Ni等的合金,属于金属材料,B不符合题意;石英光导纤维的主要成分为SiO2,属于无机非金属材料,C不符合题意;聚酯纤维俗称“涤纶”,是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维,属于有机物,D符合题意。
答案 D
2.(2023·湖南卷)中华文化源远流长,化学与文化传承密不可分。下列说法错误的是( )
A.青铜器“四羊方尊”的主要材质为合金
B.长沙走马楼出土的竹木简牍主要成分是纤维素
C.蔡伦采用碱液蒸煮制浆法造纸,该过程不涉及化学变化
D.铜官窑彩瓷是以黏土为主要原料,经高温烧结而成
解析 青铜是在纯铜中加入锡或铅得到的合金,A项正确;竹木简牍的主要成分是纤维素,B项正确;碱液蒸煮制浆法造纸过程中,植物纤维在碱液中发生水解反应(属于化学变化),C项错误;彩瓷是以黏土为主要原料,加工定型后经高温烧结而制成的硅酸盐产品,D项正确。
答案 C
3.(2023·海南卷)《齐民要术》中记载了酒曲的处理,“乃平量一斗,舀中捣碎。若浸曲,一斗,与五升水。浸曲三日,如鱼眼汤沸……”。下列说法错误的是( )
A.“捣碎”目的是促进混合完全
B.“曲”中含有复杂的催化剂
C.“斗”和“升”都是容量单位
D.“鱼眼”是水蒸气气泡的拟像化
解析 “捣碎”可以增大接触面积,提高发酵速率,也能促进混合完全,A正确;“曲”中含有多种酶、细菌和真菌,具有催化作用,不含有复杂的催化剂,B错误;“斗”和“升”都是容量单位,C正确;“浸曲三日,如鱼眼汤沸”是让酒曲充分发酵,放置到如鱼眼大小的气泡产生,D正确。
答案 B
4.(2023·新课标卷)化学在文物的研究和修复中有重要作用。下列说法错误的是( )
A.竹简的成分之一纤维素属于天然高分子
B.龟甲的成分之一羟基磷灰石属于无机物
C.古陶瓷修复所用的熟石膏,其成分为Ca(OH)2
D.古壁画颜料中所用的铁红,其成分为Fe2O3
解析 纤维素是一种天然化合物,其分子式为(C6H10O5)n,其相对分子质量较高,是一种天然高分子,A正确;羟基磷灰石又称羟磷灰石、碱式磷酸钙,其化学式为[Ca10(PO4)6(OH)2],属于无机物,B正确;熟石膏的主要成分为2CaSO4·H2O,Ca(OH)2为熟石灰的主要成分,C错误;Fe2O3为红色,常被用于油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料,俗称铁红,D正确。
答案 C
5.(2022·湖南卷)化学促进了科技进步和社会发展。下列叙述中没有涉及化学变化的是( )
A.《神农本草经》中记载的“石胆能化铁为铜”
B.利用“侯氏联合制碱法”制备纯碱
C.科学家成功将CO2转化为淀粉或葡萄糖
D.北京冬奥会场馆使用CO2跨临界直冷制冰
解析 “石胆能化铁为铜”指的是铁可以与硫酸铜发生置换反应生成铜,发生了化学变化,A不符合题意;工业上利用“侯氏联合制碱法”制备纯碱,二氧化碳、氨气、氯化钠和水发生反应生成的碳酸氢钠晶体经加热后分解生成碳酸钠即纯碱,发生了化学变化,B不符合题意;CO2转化为淀粉或葡萄糖,有新物质生成,发生了化学变化,C不符合题意;使用CO2跨临界直冷制冰,将水直接转化为冰,没有新物质生成,只发生了物理变化,没有涉及化学变化,D符合题意。
答案 D
学科网(北京)股份有限公司
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