内容正文:
第2章 元素与物质世界
第1节 元素与物质分类
第1课时 元素与物质的关系 物质分类与物质性质
【课程标准】
1.知道元素可以组成不同种类的物质,根据物质的组成和性质会对物质进行分类。
2.知道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;掌握酸、碱、盐、氧化物等之间的转化关系。
3.了解分类的意义及应用。
【素养目标】
1.通过对物质进行分类学习,能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化,能从宏观和微观相结合的视角分析与解决物质分类中的实际问题。(宏观辨识与微观探析)
2.通过熟悉酸、碱、盐、氧化物等之间的转化关系,能认识物质是运动和变化的,知道化学变化需要一定的条件,并遵循一定规律。(变化观念与平衡思想)
学习任务一 元素与物质的关系
任务驱动:
金刚石可以制成名贵的钻石,而铅笔芯的主要成分是石墨,二者价值相差
巨大,组成它们的元素是什么呢?元素在它们中以什么状态存在呢?
1.分析元素与物质的关系
(1)物质都是由_____组成的,如金刚石是由_______组成的。
(2)单质:由_________组成的纯净物。
化合物:由___________________组成的纯净物。
课前自主学习
元素
碳元素
一种元素
两种或两种以上元素
2.元素的存在形态
形态 定义 化合价
游离态 元素以自身形式结合成_____时的
存在形态 零价
化合态 元素与另外元素结合成_______时
的存在形态 正价或负价
单质
化合物
【想一想】两种元素化合只生成一种化合物吗?
提示:不一定。两种元素化合也可以生成两种或两种以上的物质,如碳在与氧气反应时,既可以生成一氧化碳也可以生成二氧化碳,钠在与氧气反应时,既可以生成氧化钠也可以生成过氧化钠。
3.元素的化合价
(1)一种元素可以有多种化合价,金属元素只有__________,非金属元素一般
有________________。
(2)在不同的化合物中同一元素的化合价可以_____,也可以_______。在化合
物中各元素的化合价的代数和等于__。 单质中元素的化合价为__。
0价和正价
0价、负价和正价
相同
不相同
0
0
学习任务二 物质的分类
任务驱动:
氧化物根据性质分为酸性氧化物、碱性氧化物与过氧化物等。钠的氧化物有氧化钠与过氧化钠,它们属于酸性氧化物、碱性氧化物还是过氧化物?
1.根据物质的组成
(1)物质的分类。
(2)氧化物的分类。
酸性氧化物:能与___反应生成盐和水的氧化物。
碱性氧化物:能与___反应生成盐和水的氧化物。
2.根据在水溶液中或熔融状态下能否导电,可将化合物分为_________
_________。
3.根据在氧化还原反应中的表现,可将反应物分为_______________。
4.根据被分散物质的颗粒大小,可将混合物分为_________________。
碱
酸
电解质和
非电解质
氧化剂和还原剂
溶液、浊液和胶体
【情境·思考】新冠肺炎疫情防控期间,75%酒精(主要成分乙醇)和“84”消毒液(主要成分NaClO)是常用的消毒剂,属于有机物的是 ,属于盐的是 。
提示:乙醇 NaClO
学习任务三 物质性质
任务驱动:
化合物分为酸、碱、盐和氧化物,这四类物质之间能够发生哪些反应呢?
以下这些物质之间可以发生各种反应,请用化学方程式表示出各类物质间的转化关系。
金属铁、木炭、氧气、氧化钙、二氧化碳、水、稀盐酸、稀硫酸、NaOH溶液、Ca(OH)2溶液、NaCl溶液、Na2SO4溶液、AgNO3溶液、CuSO4溶液。
①_______________;
②____________________;
③______________________________;
④_______________________;
⑤__________________________;
⑥______________________________;
⑦______________________。
点燃
C+O2====CO2
CO2+H2O===H2CO3
CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑
CaO+2HCl===CaCl2+H2O
Ca(OH)2+2HCl===CaCl2+2H2O
CaO+H2O===Ca(OH)2
分类对象 分类依据 所分种类
物质 _____________ 纯净物和混合物
纯净物 _____________ 单质和化合物
化合物 _______________ 酸、碱、盐和氧化物
成分是否单一
元素是否单一
不同的化学性质
CaO+H2O===Ca(OH)2
HCl+NaOH===NaCl+H2O
H2SO4+2NaOH===Na2SO4+2H2O
Ca(OH)2+H2SO4===CaSO4+2H2O
Ca(OH)2+2HCl===CaCl2+2H2O
反应实例
转化关系(结论)
_____________________,
____________________
单质→化合物
__________________________
酸性氧化物+水→酸
______________________________
碱性氧化物+水→碱
____________________________,
_______________________________,
_______________________________,_____________________________
酸+碱→盐+水
3Fe+2O2Fe3O4
C+O2CO2
CO2+H2O===H2CO3
反应实例
转化关系(结论)
______________________________
酸+盐→新酸+新盐
___________________________________
碱+盐→新碱+新盐
______________________________
盐+盐→新盐+新盐
HCl+AgNO3===HNO3+AgCl↓
CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4
NaCl+AgNO3===AgCl↓+NaNO3
【做一做】单质、氧化物、酸、碱和盐的相互关系,可以用下图简单表示。限选择铁、碳、氧气、盐酸、氧化钙、二氧化碳、水、氢氧化钙8种物质作为反应物,将图中指定序号的转化用反应的化学方程式表示(所写化学方程式不得重复)。
【问题探究】
1.元素组成物质,而物质又分为混合物和纯净物。
思考以下问题:
(1)由同种元素组成的物质一定是纯净物吗?
提示:不一定,如金刚石和石墨形成的物质是由碳元素组成的,但却是混合物。
(2)纯净物与混合物的本质区别是什么?
提示:纯净物是由同种物质组成的,具有一定的组成,可以用一种化学式来表示,有固定的熔沸点;混合物由不同物质组成,没有一定的组成,不能用一种化学式来表示,无固定的熔沸点。
(3)请写出几种含钠元素的物质,并探究其在物质中的化合价。
提示:含钠元素的物质家族:0价:金属钠;+1价:氯化钠、硫酸钠、次氯酸钠等。
2.氧化物可以分为碱性氧化物与酸性氧化物。
(1)金属氧化物都是碱性氧化物吗?碱性氧化物都是金属氧化物吗?
提示:金属氧化物不一定是碱性氧化物,如Mn2O7为酸性氧化物;碱性氧化物都是金属氧化物。
(2)非金属氧化物一定是酸性氧化物吗?酸性氧化物一定是非金属氧化物吗?
提示:非金属氧化物不一定是酸性氧化物,如CO为不成盐氧化物;酸性氧化物不一定是非金属氧化物,如Mn2O7。
(3)氧化物不属于碱性氧化物就一定属于酸性氧化物吗?
提示:不一定。CO既不属于碱性氧化物也不属于酸性氧化物。
3.物质分类的依据很多,也存在多种分类方法。思考以下问题:
(1)请给表格中的物质找到合适的分类依据。
(2)盐可分为正盐、酸式盐、碱式盐,又可分为含氧酸盐和无氧酸盐、易溶盐和难溶盐。请用交叉分类法将下列盐正确分类:①CaCO3 ②NaCl ③NaHCO3
④Cu2(OH)2CO3。
提示:
【探究总结】
1.元素、物质及微粒间的关系
2.物质分类
(1)按不同层次对物质进行逐级分类
(2)从不同角度对物质进行分类。如:
【补偿训练】
1.按照物质的分类,HNO3应属于( )
①混合物 ②化合物 ③氧化物 ④含氧酸
A.①③ B.②③ C.③④ D.②④
【解析】选D。HNO3属于纯净物中的含氧酸,为化合物。
2.下列关于氧化物的叙述正确的是( )
A.非金属氧化物一定是酸性氧化物
B.碱性氧化物一定是金属氧化物
C.碱性氧化物都能与水化合生成碱
D.酸性氧化物一定是非金属氧化物
【解析】选B。A项,非金属氧化物不一定是酸性氧化物,如CO;C项,碱性氧化物不一定能与水反应,如Fe2O3;D项,酸性氧化物不一定是非金属氧化物,如Mn2O7。
3.分类法在日常生活中有着广泛的应用。下列各组物质中分类正确的是( )
选项
酸
碱
盐
酸性氧化物
碱性氧化物
A
盐酸
纯碱
石灰石
二氧化碳
氧化铜
B
硫酸
烧碱
纯碱
二氧化硅
氧化钙
C
碳酸
熟石灰
胆矾
一氧化碳
过氧化钠
D
二氧化碳
苛性钠
食盐
三氧化硫
氧化钠
【解析】选B。A项中纯碱的化学式为Na2CO3,不属于碱,盐酸是混合物,不是化合物,石灰石是混合物,不属于化合物;C项中一氧化碳属于不成盐氧化物,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,不属于碱性氧化物,与题意不符;D项中二氧化碳不能电离出H+,不属于酸。
探究任务二 物质性质
【时事情境】
舞蹈诗剧《只此青绿》登上2022年央视春晚,舞者们长裙曳地,挥袂生风,舞出山水相依之感,刚柔并济的“青绿腰”,演活了《千里江山图》,将祖国山河的端庄、沉静、凌冽表现得淋漓尽致,《千里江山图》用到了石青和石绿。石绿的成分为碱式碳酸铜 [Cu2(OH)2CO3]。
【问题探究】
1.从三种不同分类标准分析“石绿”属于哪类盐?
提示:石绿的主要成分是Cu2(OH)2CO3,根据盐的分类,它可以是铜盐、碳酸盐、碱式盐、含氧酸盐等。
2.你能完成“铜石绿CuCl2Cu(OH)2CuOCu”的转化吗?
提示:①2Cu+H2O+CO2+O2===Cu2(OH)2CO3;
②Cu2(OH)2CO3+4HCl===2CuCl2+3H2O+CO2↑;
③CuCl2+2NaOH===Cu(OH)2↓+2NaCl;
④Cu(OH)2CuO+H2O;
⑤CuO+H2Cu+H2O。
3.人类很早就知道利用金属铜制造各种铜制品,如各种青铜器,这与古代发生的森林大火有一定的关系,人类在大火之后的灰烬中会发现红色发亮的物质,这种物质就是孔雀石[主要成分为Cu2(OH)2CO3,热稳定性差]在大火中转化而生成的铜,写出大火中与铜元素有关的三个化学方程式。
提示:Cu2(OH)2CO3受热分解为CuO、CO2、H2O,树木燃烧时会有CO、C生成,然后C或CO还原CuO生成Cu,反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑、2CuO+C2Cu+CO2↑、CuO+COCu+CO2。
【探究总结】
单质、氧化物、酸、碱和盐之间的转化关系
(1)上述转化关系并非包含全部反应,某些反应不能体现,如C还原CuO或Fe2O3,CuSO4+5H2O===CuSO4·5H2O等。
(2)上述转化关系是共性,但学习时还要关注特殊性。如金属+酸→盐+氢气,但铜与盐酸就不反应。
(3)应用单质、酸、碱、盐之间的转化规律时应注意某些物质的特性,如活泼金属可将比它活泼性弱的金属从它们的盐溶液中置换出来这一规律就不适合钠等。
【拓展提升】
金属单质、氧化物、酸、碱、盐的化学通性
(1)一般金属单质的化学通性
(2)氧化物的化学通性
(3)酸的化学通性
(4)碱的化学通性
(5)盐的化学通性
【补偿训练】
1.复分解反应不能生成的物质是( )
①单质 ②氧化物 ③酸 ④碱 ⑤盐
A.①② B.②④ C.③⑤ D.①
【解析】选D。复分解反应的生成物,可以是盐和水、酸和盐、碱和盐、盐和盐,其中易分解的酸又生成氧化物和水,如H2CO3可分解成CO2和H2O。根据复分解反应的概念可知,不可能生成单质。
2.现有A、B、C、D四种物质,它们分别是Fe、稀盐酸、NaOH(溶液)、AgNO3(溶液)四种物质中的一种,它们之间的反应关系及所发生反应的反应类型如图:
则物质B为( )
A.Fe B.稀盐酸
C.NaOH(溶液) D.AgNO3(溶液)
【解析】选B。物质B与A发生中和反应,则B为酸或碱,又由于B与C可发生置换反应,可判断B为稀盐酸。
【补偿训练】
体操运动员比赛前为了防滑,常在手掌上涂抹白色的粉末——碳酸镁,以下有关碳酸镁的说法正确的是( )
①含有三种元素 ②所含元素均处于游离态
③属于氧化物 ④属于盐
A.①④ B.②④ C.①③ D.②③
【解析】选A。碳酸镁(MgCO3)由C、O、Mg三种元素组成,三种元素均以化合态形式存在,MgCO3属于盐类。
【补偿训练】
KOH是我国古代纺织业常用于漂洗的洗涤剂。古代制取KOH的流程如下:
上述流程中没有涉及的化学反应类型是( )
A.化合反应 B.分解反应 C.置换反应 D.复分解反应
【解析】选C。①是CaCO3的分解反应,②中包含CaO与H2O发生的化合反应和Ca(OH)2与K2CO3发生的复分解反应。整个过程中无置换反应。
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