【高一化学鲁科版】第2章第1节：元素与物质的分类

一、元素与物质的关系人类赖以生存和发展的物质世界是极其丰富的，无论是天然的，还是人造的，物质都是由元素组成的。由110多种元素组成的几千万种物质之间存在着丰富的内在联系。交流与研讨1、你在学习生活中接触到许多物质，如氯化钠（NaCl）、氧化镁（MgO）、五水合硫酸铜（CuSO4·5H2O）、碳酸钙（CaCO3）、金属钠（Na）、氯气（Cl2）、氢气（H2）、氧气（O2）、硫酸（H2SO4）、金属铜（Cu）、金属镁（Mg）等。（1）组成这些物质的元素都有哪些？（2）你知道这些元素还能组成哪些物质？举例说明。2、现有物质：木炭、一氧化碳、二氧化碳、大理石、碳酸、碳酸钠。（1）这些物质含有哪些相同的元素？该元素分别与哪些元素组成了这些物质？（2）这种元素常见的化合价为0、+2、+4。在以上物质中，分别找出含有这些价态的该元素的物质。1、元素与物质的关系元素是物质的基本组成成分，物质都是由元素组成的。每一种元素都能自身组成物质—单质，如碳单质（C）、金属铁（Fe），而且同一元素可以组成不同单质，如碳单质有金刚石、石墨、碳60等，我们把由同一种元素组成的不同种单质，互称为同素异形体。一种元素可以与其他元素组成物质—化合物，如氧化钙（CaO）、氯化氢（HCl）、硫酸（H2SO4）、碳铵（NH4HCO3）等，而且相同元素可以组成不同化合物，如CO和CO2。2、元素的存在形式元素在物质中有两种存在形式：一种是游离态，一种是化合态。例如，Fe元素在金属铁中呈游离态，在Fe2O3呈化合态。3、元素的化合价化合价化合物正价负价化合价数值离子化合物失去电子的元素得到电子的元素一个原子得失电子数共价化合物电子对偏离的元素电子对偏向的元素一个原子与其它元素形成的共用电子对数目注意熟练掌握常见元素的化合价：H（0、+1），Li（0、+1），C（-4、0、+2、+4），N（-3、0、+1、+2、+3、+4、+5），O（-2、0），F（-1），Na（0、+1），Mg（0、+2），Al（0、+3），Si（-4、0、+4），P（-3、0、+3、+5），S（-2、0、+4、+6），Cl（-1、0、+1、+3、+5、+7），K（0、+1），Ca（0、+2），Fe（0、+2、+3），Cu（0、+1、+2），Zn（0、+2），Ag（0、+1）迁移与应用1、学习了元素与物质的关系后，一位同学用图对有关知识进行了总结。你对这个图示是怎样理解的？你能丰富这个图示，进一步展示元素与物质的关系吗？2、硫元素常见化合价为-2、0、+4、+6，你能说出分别含有这些价态硫元素的常见物质吗？这些物质分别属于哪个类别？纯净物含铁物质铁元素元素......单质化合物游离态化合态FeFeCl3、Fe2O3等含铝物质铝元素单质化合物游离态化合态AlAlCl3、Al2O3等含氧物质氧元素单质化合物游离态化合态O2、O3Al2O3、Fe2O3等含氯物质氯元素单质化合物游离态化合态Cl2AlCl3、FeCl2等......二、物质的分类1、物质分类的方法交流与研讨尽可能多地列举你所知道的物质，然后选择不同的角度对它们进行分类，说明分类依据并绘制简图表示分类结果。物质纯净物混合物单质化合物金属非金属氢化物氧化物酸碱盐不成盐氧化物，如：CO、NO、NO2其他氧化物，如H2O、H2O2、Na2O2、KO2成盐氧化物碱性氧化物，如Na2O酸性氧化物，如CO2氧化物两性氧化物，如Al2O3一元酸：HCl、HNO3二元酸：H2SO4、H2CO3可溶性酸：HNO3、H3PO4三元酸：H3PO4酸难溶性酸：H2SiO3根据组成分根据溶解性分根据沸点分根据化学性质分根据电离程度分挥发性酸：HCl、CH3COOH、H2CO3难挥发性酸：H2SO4、H3PO4氧化性酸：HNO3、浓H2SO4非氧化性酸：H2CO3、H3PO4、稀H2SO4强酸：HCl、HClO4、HBr弱酸：CH3COOH、H2CO3、HF一元碱：NaOH、NH3H2O二元碱：Ca(OH)2、Ba(OH)2可溶性碱：NaOH、Ba(OH)2三元碱：Fe(OH)3难溶性碱：Mg(OH)2、Cu(OH)2根据组成分根据溶解性分根据电离程度分强碱：NaOH、Ca(OH)2弱碱：Cu(OH)2.碱盐正盐（酸与碱完全中和的产物）：Na2SO4、(NH4)3PO4酸式盐（碱中和酸中部分氢离子的产物）：NaHCO3、NaHSO4碱式盐（酸中和碱中部分氢氧根离子的产物）：Cu2(OH)2CO3复盐（电离出一种酸根离子和两种或两种以上金属离子）：明矾活动与探究单质、氧化物、酸、碱和盐之间的相互关系单质、氧化物、酸、碱和盐之间有什么样的关系？请根据提供的试剂，以小组合作的方式探究单质、氧化物、酸、碱和盐之间可发生哪些反应。主要试剂：金属铁、金属锌、木炭、氧化钙、氧化铜、大理石、稀硫酸、稀盐酸、NaOH溶液、Ca(OH)2溶液、NaCl溶液、Na2SO4溶液、AgNO3溶液、CuSO4溶液。2、单质、氧化物、酸、碱和盐之间的相互关系（1）酸性氧化物A、概念：能与碱反应，生成盐和水的氧化物。如CO2、SO2、SiO2、SO3、Mn2O7等B、注意：①酸性氧化物包括大多数非金属氧化物和少数金属氧化物(如Mn2O7等)；②酸性氧化物多数能溶于水，跟水化合生成酸，也有少数酸性氧化物不溶于水，也不能与水化合生成酸(如SiO2)（2）碱性氧化物A、概念：能与酸反应，生成盐和水的氧化物。如CaO、Na2O、CuO等B、注意：金属氧化物大多数是碱性氧化物，有的是酸性氧化物(如Mn2O7等)，有的是两性氧化物(如Al2O3等)，但碱性氧化物一般都是金属氧化物。注意某些氧化物既不是酸性氧化物，也不是碱性氧化物，如CO、Na2O2、NO2、H2O等。（3）酸的通性A、跟酸碱指示剂作用显示不同颜色石蕊试液遇酸显红色，酚酞遇酸不变色。石蕊试液遇碱显蓝色，酚酞遇碱显红色。B、跟活泼或较活泼金属发生置换反应产生氢气Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑（实验室制氢气）C、跟金属氧化物反应产生盐和水Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O（清洗铁制品表面的铁锈）ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O（制取盐的方法之一）D、跟碱反应生成盐和水（中和反应）E、跟某些盐反应生成新的酸和盐AgNO3+HCl=AgCl↓+HNO3（检验Cl-的方法）Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O（治疗胃酸过多）NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O（治疗胃酸过多）（4）碱的通性A、跟酸碱指示剂作用显示不同颜色石蕊试液遇碱显蓝色，酚酞遇碱显红色。B、跟非金属氧化物反应产生盐和水Ba(OH)2+CO2=BaCO3↓+H2OC、跟酸反应生成盐和水（中和反应）D、跟某些盐反应生成新的碱和盐Cu(OH)2+2HCl=CuCl2+2H2OCa(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O复分解反应的规律由两种化合物互相交换成分，生成另外两种化合物的反应，叫做复分解反应。表示为：AB+CD=AD+CB补充复分解反应的本质是溶液中离子结合成难电离物质（如水），生成难溶性物质或挥发性物质，使反应趋于完全。反应物中酸必须是可溶的，生成物中至少有一种是沉淀或气体或H2O。如：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2OA、酸+盐→新酸+新盐B、酸+碱→盐+水反应物中至少有一种是可溶的。如：Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2OC、盐+盐→两种新盐反应物中两种盐都是可溶的，生成物中至少有一种是沉淀。如：BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaClD、盐+碱→新盐+新碱反应物中都是可溶的，生成物中至少有一种是沉淀或气体（只有铵盐和碱生成气体）。如：2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4NaOH+NH4Cl=NaCl+NH3↑+H2O金属非金属碱性氧化物酸性氧化物碱酸盐盐盐+氢气金属+盐盐+水盐+盐盐+碱酸+盐（1）（2）（3）（4）（7）（5）（6）（8）单质、氧化物、酸、碱和盐之间的关系三、一种重要的混合物—胶体联想与质疑不知你是否有过这样的感受：清晨当太阳升起时，你漫步在茂密的森林里，会看到缕缕阳光穿过林木铺洒在地面上。你知道为什么会产生这美丽的景象吗？1、胶体的概念（1）分散系、分散质、分散剂化学上把这类由一种物质（或几种物质）以粒子形式分散到另一种物质里形成的混合物，统称为分散系。分散系中分散成粒子的物质叫做分散质，另一种物质叫做分散剂。例如：溶液中，溶质是分散质，溶剂是分散剂；在悬浊液和乳浊液中，固体小颗粒或液体小颗粒是分散质，溶剂是分散剂。（2）胶体的定义实际上，溶液、胶体、悬浊液或乳浊液是根据分散质粒子的大小来划分的。分散质粒子小于1nm的是溶液，大于100nm的是悬浊液或乳浊液，分散质粒子在1nm—100nm之间的分散系，就叫做胶体。（3）胶体的分类按分散质可以分为：粒子胶体和分子胶体。例如：有些分子的直径很大，达到了胶体粒子大小的限度，这种物质溶于水也形成胶体，如淀粉胶体，它属于分子胶体。按分散剂可以分为：液溶胶、气溶胶和固溶胶。例如：Fe(OH)3、AgI胶体属于液溶胶，雾、云、烟属于气溶胶，烟水晶、有色玻璃属于固溶胶。2.三种分散系的比较分散系溶液胶体悬(乳)浊液10-9m10-9m~10-7m10-7m分子或离子分子集合体固体颗粒或高分子液体珠粒均匀、透明较均匀、透明不均匀、浑浊稳定比较稳定沉淀或分层透过透过不能透过透过不能透过不能透过透过能透过且散射一般不透过分散质微粒直径外观稳定性滤纸半透膜光线照射3、胶体的性质1）丁达尔现象从入射光恻面可以看到胶体里出现一条光亮的“通路”，这是由于胶体微粒对光线的散射而形成的。这种现象叫做丁达尔现象。只有溶胶才有比较明显的乳光，并且浓度越大散射光的强度越大。溶液溶胶用此方法可以区别溶液和胶体。（2）电泳现象在外电场作用下，胶体粒子向阴极或阳极做定向移动的现象，叫做电泳现象。这说明胶粒带电荷，而且同一胶体的胶粒带同种电荷，这是胶体稳定存在的原因。由于胶体粒子具有较大的表面积，能吸附离子，所以胶体粒子有的带正电，有的带负电，一般来说，金属氢氧化物、金属氧化物带正电；非金属氧化物、金属硫化物带负电。（3）聚沉现象如果向一些胶体中加入少量电解质或带异性电荷的胶体，则会中和胶体粒子所带的电荷，导致胶粒沉淀析出，这个过程叫做聚沉。明矾净水、豆腐的制作都是利用胶体的聚沉现象。减弱或中和胶体粒子所吸附的电荷，以减弱胶粒相互间的斥力，形成沉淀Ⅰ加入电解质Ⅱ加热或搅拌Ⅲ加入带异种电荷胶粒的胶体方法例：为了使粘土凝聚，下列物质中用量最少最有效的电解质是（）A.Na3PO4B.Al2(SO4)3C.BaCl2D.K2SO4电解质的离子电荷数越高，凝聚能力就越大B凝胶：微粒和分散剂凝聚在一起成为不流动的冻状物（豆腐、硅胶）（4）渗析现象把混有离子或小分子杂质的胶体装入半透膜袋，并浸入溶剂中，使离子或分子从胶体里分离出去，这样的操作叫做渗析。通过渗析可以达到净化、精制胶体的目的。离子和小分子能透过半透膜，而胶体分散质粒子不能透过半透膜，但胶体分散质粒子可以通过滤纸空隙。胶体的提纯渗析：把混有离子或分子杂质的胶体装入半透膜的袋里，并把这个袋放在溶剂中，从而使离子或分子从胶体溶液里分离的操作叫做渗析。半透膜袋蒸馏水淀粉胶体和食盐溶液3、胶体的应用（1）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、耐断裂、抗拉强度等机械性能，也可以改进材料的光学性质（如有色玻璃）。（2）在医学上，如胶态磁流体治癌术、血液透析、血清纸上电泳等。此外，在土壤化学、国防工业及日常生活中，都会利用胶体的性质。