内容正文:
人教版化学必修一
第一章 物质及其变化
第1节 物质的分类及转化
高一化学组
(1)单质:由同一种元素组成的纯净物。
(2)化合物:由不同种元素组成的纯净物。几种元素组成化合物时,有的只能组成一种化合物,有的可以组成不同的化合物。
(3)纯净物:只由一种成分组成的物质。有化学式,有固定熔、沸点。
(4)混合物:由多种成分组成的物质。无化学式,无固定熔、沸点。
回顾初中学过的几个概念:单质、化合物、纯净物、混合物
初高中衔接
物质的分类
分类标准
分类作用
从物质的组成和性质宏观角度
发现物质及其变化规律
预测物质的性质及可能发生的变化
物质的构成、结构和参与化学反应的粒子等微观角度
一、物质的分类
(1)树状分类法
①含义:根据物质的组成和性质对物质进行分类的一种方法。
②特点:同一层次的物质类别间是相互独立的,没有交叉的
1、常见物质的分类方法
4
物质
根据组成物质的种类
混合物
纯净物
单质
化合物
根据组成元素的种类
根据组成元素的性质
金属单质
非金属单质
稀有气体
根据组成元素的种类及物质的性质
有机化合物
无机化合物
碱
盐
……
酸
氧化物
树状分类法
指出图中物质的分类标准
根据组成的差异
H2、H2O、H2SO4、盐酸、金刚石、石墨、C60、CO2、He
Na、NaCl溶液、NaOH、Na2CO3、CaO、CO Ca(OH)2、
CuSO4、CaCO3、BaSO4浊液、NaHCO3 Al2O3 Mn2O7
Na2O2 Cu2(OH)2CO3、乙醇
将下列物质填入课本P7图1-3相应的位置
课堂练习1
6
氧化物
NaCl溶液
BaSO4浊液
盐酸
Na
物质
纯净物
混合物
单质
金属
单质
非金属
单质
按物质的组成分类
CaO Al2O3 Mn2O7
Na2O2
H2O、
CO2 CO
H2SO4
NaOH Ca(OH)2
Na2CO3 CaCO3
CuSO4
NaHCO3 Cu2(OH)2CO3
酸
碱
盐
H2
金刚石
石墨、C60
化合物
稀有气体
He
有机化合物
无机化合物
乙醇
7
A.水和双氧水 B.冰和干冰
C.二氧化碳和一氧化碳 D. S2、S4和S8
D
金刚石、石墨和C60属于碳元素的同素异性体。
同素异形体:由同一种元素形成的几种性质不同的单质。
思考与讨论1:
同种元素形成的物质一定是纯净物吗?
不一定,如O2和O3的混合物。
O2和O3是什么关系呢?
P元素同素异形体:白磷和红磷
课堂练习2
下列属于同素异形体的是( )
请对下列物质进行分类,并说明分类标准。
金属氧化物 :
非金属氧化物:
根据组成元素
CaO Al2O3 Mn2O7 Na2O2 H2O、 CO2 CO
H2O、 CO2 CO
CaO Al2O3 Mn2O7 Na2O2
思考与讨论2:
试分析它们的化学性质,还可以怎样分?
CO2 + Ca(OH)2 =CaCO3↓ + H2O
CaO + 2HCl =CaCl2 + H2O
碱性氧化物
+酸
盐+水
酸性氧化物
+碱
盐+水
两性氧化物是既能和酸反应生成盐和水又能和碱反应生成盐和水的氧化物。
碱性氧化物 :
酸性氧化物:
两性氧化物
根据性质元素
CaO
CO2 Mn2O7
Al2O3
CO H2O Na2O2
不成盐氧化物
P2O5 SO2 SO3 CO2 N2O5 Mn2O7
课堂练习4.指出下列碱对应的碱性氧化物
NaOH KOH Ba(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH) 2 Ca(OH)2
课堂练习3. 指出下列含氧酸对应的酸性氧化物
H3PO4、H2SO3 H2SO4 H2CO3、HNO3 HMnO4
Na2O K2O BaO Fe2O3 FeO CaO
补充说明:
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、CrO3为酸性氧化物,Al2O3为两性氧化物,Na2O2为过氧化物。
② 酸性氧化物不一定是非金属氧化物,非金属氧化物也不一定是酸性氧化物。如:Mn2O7、CrO3是酸性氧化物,CO、NO都是不成盐氧化物。
③ 酸性氧化物、碱性氧化物不一定都能与水反应,如SiO2、Fe2O3都不与水反应。
例:下列关于氧化物的叙述正确的是( )
A.酸性氧化物均可以和碱发生反应
B.酸性氧化物在常温下均为气态
C.金属氧化物都是碱性氧化物
D.不能与酸反应的氧化物一定能与碱反应
A
11
请从不同的角度对下列5种酸进行分类:盐骏(HCI)、硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3,)、磷酸(H3PO4)和氢硫酸(H2S),并说出分类的依据。
酸:阳离子全部是氢离子(H+)的化合物
按是否含氧
酸
按提供氢离子数目
一元酸:
二元酸:
多元酸:
含氧酸
无氧酸
HCl 、H2S
HNO3、HCl
H2SO4 、H2S
H3PO4
按酸性强弱
强酸
HCl、H2SO4、HNO3
H3PO4、H2S
弱酸
H2SO4、HNO3 H3PO4
酸的分类
按是否挥发
挥发性酸和难挥发性酸
12
碱
NaOH KOH Ba(OH)2 Ca(OH)2
Cu(OH)2 Fe(OH)3 NH3·H2O
从碱性强弱
从电离产生的OH-数目
弱碱
强碱
一元碱
二元碱
三元碱
NaOH KOH NH3·H2O
Ba(OH)2 Fe(OH) 2
Fe(OH)3
从溶解性
易溶碱
难溶碱
Cu(OH)2 Fe(OH)3
微溶碱
Ca(OH)2
NaOH KOH Ba(OH)2 NH3·H2O
碱:阴离子全部是氢氧根离子( )的化合物
碱的分类
盐
按溶解性
按组成离子
无氧酸盐
钠盐
钾盐
铵盐
硫酸盐
碳酸盐
硝酸盐
按酸根是否含氧
含氧酸盐
可溶盐
难溶盐
NaCl、AgNO3、CuSO4、NH4Cl
CaCO3、 BaCO3 、BaSO4
KNO3、KMnO4、FeSO4
NaCl、CaCl2
……
酸式盐
碱式盐
正盐
NaHSO4、 Ca(H2PO4)2
Cu2(OH)2CO3
NaCl、NH4Cl、BaSO4
按组成
盐:由金属阳离子(或NH4+)和酸根离子构成的化合物
盐的分类
已知亚磷酸(H3PO3)的结构如图,属于几元酸?Na2HPO3是 “正盐”还是“酸式盐”?
提示:只有—OH能提供氢离子
思考与讨论3:
H3PO3是二元酸、 Na2HPO3 “酸式盐”
正盐是在酸跟碱完全中和生成的盐,不会有酸中的H+,也不会有碱中的OH-
酸式盐是指在水溶液中能电离出H+的盐
NaHSO4、NaH2PO4
碱式盐在电离时生成的阴离子除了酸根离子外还有OH-的盐
Cu2(OH)2CO3
Na2SO4、Na3PO4
15
Na2SO4
K2SO4
K2CO3
碳酸盐
硫酸盐
钾盐
Na2CO3
钠盐
请对下列物质进行分类,并说说你的分类标准
按阳离子分
按阴离子分
思考与讨论4:
(2)交叉分类法
根据不同的分类标准,对同一事物进行多种分类的一种分类方法
Na2CO3
钠盐
碳酸盐
可溶性盐
阳离子的成分
阴离子的成分
物质溶解性
请你对以下四种物质进行分类,尽可能的从多个方向进行分类
BaSO4
Na2SO4
Na2CO3
NaHCO3
钠盐
钡盐
碳酸盐
硫酸盐
可溶性盐
难溶性盐
正盐
酸式盐
17
自然界中的丁达尔效应
二、分散系及其分类
氧化物
NaCl溶液
BaSO4浊液
Na
物质
纯净物
混合物
单质
金属
单质
非金属
单质
按物质的组成分类
CaO
H2O、CO2
H2SO4
NaOH Ca(OH)2
Na2CO3 CaCO3
CuSO4
金属
氧化物
非金属
氧化物
酸
碱
盐
H2
金刚石
石墨、C60
化合物
对混合物的分类
19
列举所知道的混合物、分析组成
空气、氯化钠溶液、黄河水、硫酸钡浊液、油水混合物、烟、雾、合金……
氯化钠溶液:
硫酸钡浊液:
油水混合物:
烟
溶质氯化钠分散到溶剂水中溶解——溶液
固体硫酸钡分散到溶剂水中不溶——悬浊液
液体油分散到溶剂水中不溶——乳浊液
固体碳分散到大气中——?
一种(或多种)物质以粒子形式分散到另一种(或多种)物质中形成的混合物叫分散系。
组成
分散质:
分散剂:
被分散成粒子的物质
起容纳分散质作用的物质
分散质
分散剂
气
气
液
液
固
固
9种分散系
1、定义
分散质 分散剂 实例
气 气
液 气
固 气
气 液
液 液
固 液
气 固
液 固
固 固
空气
云、雾
霾、烟、尘
肥皂泡、啤酒
白酒、油水(乳浊液)
溶液、泥水(悬浊液)
泡沫塑料
珍珠、水晶
有色玻璃、合金
九种分散系实例
水晶
2、根据分散质粒子的大小,可以把分散系分为溶液、胶体和浊液。具体可表示为:
1nm=10-9m
10-9m
10-7m
分散质粒子的直径为1100 nm的分散系称为胶体 。
本质区别:分散质粒子直径的大小不同。
胶体
根据分散剂
的状态
气溶胶
液溶胶
固溶胶
Fe(OH)3胶体
常见的胶体:烟、云、雾;淀粉溶液、豆浆、果冻;血液;墨水、肥皂水;Al(OH)3胶体、Fe(OH)3胶体等。
3、胶体的分类
24
(1)Fe(OH)3胶体的制备
FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3(胶体)+3HCl
△
【思考】n个FeCl3制备Fe(OH)3胶体,则胶粒数是n个吗?
小于n个
重要
4、胶体的制备和特征
课本P9【实验1-1】
【实验1-1视频】
取100mL烧杯,加入40mL蒸馏水,加热至沸腾。向沸腾的水中滴加FeCl3的饱和溶液至液体呈红褐色。
26
【注意事项】
1、必须选用FeCl3饱和溶液,不能用稀溶液,若浓度过低,不利于Fe(OH)3胶体的形成
2、向沸水中滴加FeCl3饱和溶液,而不直接加热FeCl3饱和溶液,否则因溶液浓度过大直接生成Fe(OH)3沉淀而无法得到Fe(OH)3胶体
3、必须使用蒸馏水,不然会导致生成Fe(OH)3沉淀
4、往沸水中滴加FeCl3饱和溶液后,可稍微加热煮沸,但不宜时间过长,长时间加热将导致氢氧化铁胶体聚沉
5、边加热边摇动烧杯,但不能用玻璃棒搅拌,否则会使Fe(OH)3胶粒碰撞成大颗粒形成沉淀
6、向FeCl3溶液中滴加NaOH溶液得到Fe(OH)3沉淀,不能生成胶体
当平行光束通过胶体时,可以看到_________________,这是由于胶体粒子对光线 形成的,叫做丁达尔效应,可用来区分胶体和 。
一条光亮的“通路”
散射
溶液
CuSO4溶液 Fe(OH)3胶体
(2)胶体的特性——丁达尔效应
胶体产生丁达尔效应的原因:
结论:
1. 用丁达尔效应来区分溶液和胶体
2. 溶液和胶体的本质区别是分散质粒子直径的大小不同
下列说法正确的是( )
A.丁达尔效应不是胶体特有的现象,溶液与浊液也有
B.胶体与其他分散系的本质区别是有丁达尔效应,而其他分 散系没有
C.胶体粒子的直径小于10-9m
D.丁达尔效应可用于区别胶体和溶液
D
课堂练习6
某课外活动小组进行氢氧化铁胶体的制备实验并检验其性质。
(1)将饱和氯化铁溶液分别滴入沸腾的下列物质中,能形成胶体的是_____ (填字母)
A.自来水 B.蒸馏水 C.氢氧化钠溶液 D.氯化钠溶液
(2)现有甲、乙、丙三名同学进行氢氧化铁胶体的制备,其中正确的是________(填序号)。
①甲同学的操作:取一小烧杯,加入25mL蒸馏水加热至沸腾,向沸水中逐滴加入1-2mL氯化铁饱和溶液,继续煮沸至混合液呈红褐色,停止加热
②乙直接加热饱和氯化铁溶液
③丙向沸水中滴加饱和氯化铁溶液,为了使反应进行充分,煮沸10分钟
(3)制备氢氧化铁胶体的化学方程式是_______________________________证明有氢氧化铁胶体生成的实验操作是_____________________________
________________________________________________
B
①
FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3(胶体)+3HCl
△
让一束可见光通过制得的分散系,
从侧面观察到一条光亮的“通路”说明制得的是胶体
课堂练习7
探照灯
树林中的丁达尔效应
溶液、胶体、浊液三类分散系的比较
分散系 溶液 胶体 浊液
分散质粒子种类 分子、离子 较多分子集合体或大分子 大量分子集合体(固体小颗粒或小液滴)
分散质粒子直径 d<1 nm 1 nm<d<100 nm d>100 nm
外部特征 均一、透明、稳定 均一、透明、较稳定 不均一、不透明、不稳定
分散质能否透过滤纸 能 能 不能
鉴别方法 无丁达尔效应 有丁达尔效应 静置分层
实例 碘酒、蔗糖溶液、盐酸、酒精溶液 豆浆、云、雾、烟、淀粉溶液、蛋白质溶液 泥浆、油水混合物、氢氧化铁的悬浊液
FeCl3溶液、Fe(OH)3胶体、Fe(OH)3浊液是三种重要的分散系,下列叙述中错误的是( )
A.Fe(OH)3胶体区别于其他分散系的本质特征是分散质粒子的直径在10-9~10-7 m之间
B.分别用一束光透过三种分散系,只有Fe(OH)3胶体具有丁达尔效应
C.三种分散系的颜色都相同,且均能与盐酸反应,具有吸附性
D.三种分散系均属于混合物
C
课堂练习8
思考:如何除掉淀粉胶体中的氯化钠?如何检验半透膜是否破损?
半透膜能透过小分子和离子但不能透过胶体粒子
拓展一:胶体的渗析
溶 液 胶 体 浊 液
能否通过滤纸
能否通过半透膜
能 能 不能
能 不能 不能
分离胶体与浊液的方法: 分离胶体与溶液的方法:
过滤
渗析
利用半透膜从溶胶中除掉作为杂质的小分子或离子的过程。
把混合物放入半透明中,置于盛水的烧杯中重复几次即可达到除杂的目的。
取烧杯中溶液少许于试管中,滴几滴碘水,若变蓝则说明半透明破损
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。下列说法中正确的是( )
A.其分子直径比氯离子小
B.在水中形成的分散系属于悬浊液
C.在水中形成的分散系具有丁达尔效应
D.“钴酞菁”分子不能透过滤纸
C
课堂练习9
胶体的聚沉方法:
①加热。
②加入电解质。
③加入胶粒带相反电荷的胶体。
沙洲的形成
加盐卤(氯化镁或石膏)
墨水不能混合使用
微波手术刀、淀粉溶液加热成糊
思考:蛋白质溶液是胶体,豆浆是如何制备豆腐的呢?
胶体的聚沉
注意:胶体不带电,但有的胶体中的胶体粒子带有电荷,在电场作用下,胶体粒子在分散剂里作定向移动,这种现象叫做胶体的电泳。
现象:阴极附近的颜色逐渐变深,阳极附近的颜色逐渐变浅。说明氢氧化铁胶粒带正电荷
拓展二:胶体的聚沉和电泳:
5、胶体的应用
应用1:农业生产
土壤的保肥作用。土壤里许多物质如粘土腐殖质等常以胶体形式存在。
应用2:医疗卫生
血液透析,血清纸上电泳利用电泳分离各种氨基酸和蛋白质。医学上越来越多地利用高度分散的胶体来检验或治疗疾病,如胶态磁流体治癌术是将磁性物质制成胶体粒子,作为药物的载体,在磁场作用下将药物送到病灶,从而提高疗效。
应用3:日常生活
制豆腐、豆浆、牛奶和粥的原理(胶体聚沉),明矾净水。
应用6:废水处理
有的废水中的污染物质是以胶体的形式存在的,因此很多污水深度处理设备旨在研究如何快速高效去除废水中以胶体形式存在的污染物质。
应用4:自然地理
江河入海口处形成三角洲,其形成原理是海水中的电解质使江河泥沙形成胶体发生聚沉。
应用5:工业生产
制有色玻璃(固溶胶)。在金属、陶瓷、聚合物等材料中加入固态胶体粒子,不仅可以改进材料的耐冲击强度、耐断裂强度、抗拉强度等机械性能,还可以改进材料的光学性质。有色玻璃就是由某些胶态金属氧化物分散于玻璃中制成的。国防工业中有些火药、炸药须制成胶体。一些纳米材料的制备,冶金工业中的选矿,石油原油的脱水,塑料、橡胶及合成纤维等的制造过程都会用到胶体。
下列事实与胶体性质无关的是( )
A、在豆浆里加入盐卤做豆腐
B、在河流入海处易形成沙洲
C、一束平行光线照射蛋白质溶液时,从 侧面可以看到一束光亮的通路
D、三氯化铁溶液中滴入氢氧化钠溶液出现红褐色沉淀
E、肾功能衰竟等疾病引起的血液中毒,可利用血液透析进行治疗
F、使用微波手术刀进行外科手术,可使开刀处的血液迅速减少失血
G、明矾净水
D
课堂练习10
三、物质的性质
典例1:金属单质的化学性质和制备
金属
性质
金属+氧气→金属氧化物
金属 + 酸 → 盐 + 氢气
金属 + 盐 → 新盐 + 新金属
金属+非金属→盐
金属制备
金属 + 盐 → 新盐 + 新金属
金属 氧化物 → 金属
Fe+CuSO4 =FeSO4+Cu
Fe+2HCl = FeCl2+H2↑
3Fe+2O2 Fe3O4
点燃
2Fe+3Cl2 2FeCl3
点燃
课本P13 以Fe、CuO、H2SO4 三种物质为原料,用两种方法制备Cu.写出反应的方程式
(1)CuO制备Cu.
(2)CuSO4制备Cu.
预测Fe单质的化学性质
Fe---H2----Cu.
CuO --- CuSO4 ----Cu.
课堂练习11
课堂练习12
42
O2
C+O2===CO2
点燃
3Fe+2O2 ==== Fe3O4
点燃
非金属单质
非金属+金属 → 盐(或氧化物)
非金属 + 非金属 → 氧化物
2、非金属单质的化学性质
用方程式表示氧气的化学性质
43
CaO + 2HCl == CaCl2 + H2O
CaO + H2O= Ca(OH)2
CaO + CO2= CaCO3
碱性氧化物
碱性氧化物 +酸 → 盐 + 水
碱性氧化物 + 水 → 碱
碱性氧化物+酸性氧化物→盐
3、碱性氧化物的化学性质
用方程式表示CaO的化学性质
CO2+Ca(OH)2 = CaCO3↓+H2O
CO2+H2O = H2CO3
CaO + CO2= CaCO3
酸性氧化物
酸性氧化物 + 碱 → 盐 + 水
酸性氧化物 + 水 → 酸
酸性氧化物+碱性氧化物→盐
4、酸性氧化物的化学性质
用方程式表示CO2的化学性质
45
酸溶液能使指示剂变色
酸+金属→盐+氢气
酸+碱性氧化物→盐+水
酸+碱→盐+水
酸+盐→新盐+新酸
酸
6HCl + Fe2O3 = 2FeCl3 + 3H2O
2HCl + Fe = FeCl2 + H2↑
HCl + NaOH = NaCl + H2O
2HCl+Na2CO3 =2NaCl+H2O+CO2↑
5、酸的化学性质
用方程式表示盐酸的化学性质
碱溶液能使指示剂变色
碱+酸性氧化物→盐+水
碱+酸→盐+水
碱+盐→新盐+新碱
碱
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
NaOH + HCl = NaCl + H2O
2NaOH+CuSO4 = Ca(OH)2↓+Na2SO4
6、碱的化学性质
用方程式表示NaOH的化学性质
【微思考】纯碱(Na2CO3)溶液能够使无色酚酞变红色,纯碱是碱吗?
盐
盐 + 金属→ 新盐 + 新金属
盐 + 酸→ 新盐 + 新酸
盐 + 碱→ 新盐 + 新碱
盐 + 盐→ 新盐 + 新盐
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu
Na2CO3+2HCl =2NaCl+H2O+CO2↑
Na2CO3+Ca(OH)2 = CaCO3↓+2NaOH
Na2CO3+CaCl2 = CaCO3↓+2NaCl
7、盐的化学性质和制备
用方程式表示Na2CO3或CuSO4的化学性质
讨论酸、碱、盐的主要化学性质中,涉及哪些反应类型?
Zn + 2HCl == ZnCl2 + H2↑
Fe2O3 + 3H2SO4 == Fe2(SO4)3+ 3H2O
HCl + NaOH == NaCl + H2O
HCl + AgNO3 == AgCl↓ + HNO3
Ca(OH)2 + CO2 == CaCO3 ↓ + H2O
2NaOH + CuSO4 == Cu(OH)2↓ + Na2SO4
Na2SO4 + BaCl2 == BaSO4↓ + 2NaCl
置换反应
复分解反应
化合反应
分解反应
Fe+ CuSO4 === FeSO4+ Cu
基本反应类型
酸与碱、盐与酸、盐与碱、盐与盐之间的反应都属于复分解反应。
初中我们学过的酸与金属、盐与金属的反应都属于置换反应,
现有生石灰、锌、水、氯化铜溶液、烧碱溶液,从中选择适当的物质,按下列要求各写出一个化学方程式:
(1)化合反应_________________________
(2)分解反应_ ___________________
(3)置换反应__________________________
(4)复分解反应________ __________________
CaO + H2O ═ Ca(OH)2
Zn + CuCl2 ═ ZnCl2 + Cu
CuCl2 + 2NaOH ═ Cu(OH)2 ↓ + 2NaCl
2H2O ═ 2H2↑ + O2↑
通电
课堂练习13
思考与讨论
(教材P11)
1、写出下列物质之间转化的化学方程式,体会由金属单质到盐、非金属单质到盐的转化关系。
O2
Ca
CaO
Ca(OH)2
CaSO4
C
CO2
H2CO3
CaCO3
H2O
H2SO4
Ca(OH)2
化合反应
化合反应
复分解反应
金属
碱性
氧化物
碱
盐
H2O
非金属
酸性
氧化物
酸
盐
你发现了什么规律?
O2
四、物质的转化
下表所列各组物质中,物质之间按箭头方向通过一步反应不能实现如图所示转化的是( )
甲 乙 丙
A CuO CO2 H2O
B C CO CO2
C CaCO3 CaO Ca(OH)2
D H2SO4 H2O H2
C
课堂练习14
1.要制取氢氧化钠可以采用哪些方法?
(1)碱性氧化物与水反应
Na2O + H2O = 2NaOH
(2)用盐与另一种碱反应
2.工业上如何制取氢氧化钠?
电解饱和食盐水!
Na2CO3 + Ca(OH)2 ═ CaCO3 + 2NaOH
思考:在制备时除要考虑反应进行的可能性外,还要考虑_________________________和____________等因素。
思考与交流
原料来源 成本高低
设备要求
用七种方法制取MgCl2
Ⅰ.Mg + Cl2 == MgCl2
Ⅱ.MgO + HCl ==MgCl2+ H2O
Ⅲ.Mg(OH)2 +2HCl == MgCl2 +2H2O
Ⅳ.MgCO3+2HCl == MgCl2+H2O +CO2↑
Ⅴ.MgSO4 + BaCl2 ==MgCl2 + BaSO4↓
Ⅵ.Mg + CuCl2 == MgCl2 + Cu
Ⅶ.Mg + 2HCl == MgCl2 + H2↑
课本P13 请用7种方法制取MgCl2
Lavf57.58.101
$