1.1.1 物質(zhì)的分類及轉化（講義）（解析版）

第一章物質(zhì)及其變化1.1.1物質(zhì)的分類及轉化【學習目標】1、了解物質(zhì)分類的方法和依據(jù)，認識元素可以組成不同種類的物質(zhì)，根據(jù)物質(zhì)的組成和性質(zhì)可以對物質(zhì)進行分類2、熟悉酸、堿、鹽的性質(zhì)，熟悉常見物質(zhì)之間的轉化關系【學習重點】應用分類法建立各類物質(zhì)的轉化關系模型?！緦W習難點】各類物質(zhì)的轉化關系?！咎剿餍轮糠诸愂歉鶕?jù)研究對象的共同點和差異點，將他們區(qū)分為不同種類和層次的科學方法。通過分類，可以將物質(zhì)分成不同類別，依據(jù)物質(zhì)類別和元素價態(tài)，可以解釋和預測物質(zhì)的性質(zhì)，設計物質(zhì)間的轉化途徑。一、物質(zhì)的分類方法1、物質(zhì)分類標準：對物質(zhì)進行分類，首先要確定分類的標準，然后按標準進行分類對下列化合物進行分類：①NaCl②HCl③CaCl2④CuO⑤H2O⑥Fe2O3(1)依據(jù)通常狀況下物質(zhì)的存在狀態(tài)為標準，可分為固體：①③④⑥、液體：⑤、氣體：②(2)依據(jù)物質(zhì)的元素組成為標準，可分為氯化物：①②③、氧化物：④⑤⑥(3)依據(jù)物質(zhì)的組成和性質(zhì)為標準，可分為酸：②、鹽：①③、氧化物：④⑤⑥2、分類方法（1）、交叉分類法：對同一物質(zhì)按不同的標準進行分類，在對物質(zhì)進行分類時，采用交叉分類法能從不同角度對物質(zhì)進行較全面的分析。例如：（2）、樹狀分類法：按照一定標準對同類事物進行再分類，形成具有一定從屬關系的不同等級系統(tǒng)的一種分類方法?！舅伎冀涣鳌恐赋鰣D中編號所示物質(zhì)的分類依據(jù)。①按是否由同種物質(zhì)組成；②.按是否由同種元素組成；③.按組成物質(zhì)的元素種類；④.按物質(zhì)的組成與性質(zhì)；【課堂達標1】1．物質(zhì)的分類如圖所示：由圖判斷下列說法中不正確的是()A．甲圖所示的分類方法屬于樹狀分類法B．乙圖所示的分類方法屬于交叉分類法C．堿性氧化物一定是金屬氧化物D．非金屬氧化物一定是酸性氧化物【答案】D【解析】非金屬氧化物不一定是酸性氧化物，如CO、NO等。2．硝酸鉀是一種無氯氮鉀復合肥，宜在種植水果、蔬菜、花卉時使用。關于KNO3的說法中，不正確的是()A．從其陽離子看，屬于鉀鹽B．從其陰離子看，屬于硝酸鹽C．它屬于純凈物中的無機化合物D．因為含有氧元素，故它屬于氧化物【答案】D【解析】氧化物必須是只含有兩種元素，且其中一種是氧元素。二、物質(zhì)的分類任何物質(zhì)都是由元素組成，根據(jù)元素組成對物質(zhì)進行分類是化學研究的基礎，根據(jù)元素組成，可以將物質(zhì)分為單質(zhì)和化合物。1、單質(zhì)分類單質(zhì)：金屬單質(zhì)、非金屬單質(zhì)、稀有氣體。同素異形體A、含義：由同一種元素形成的幾種性質(zhì)不同的單質(zhì)，叫做這種元素的同素異形體如：金剛石、石墨和C60是碳元素的同素異形體，氧氣和臭氧(O3)是氧元素的同素異形體，B、產(chǎn)生同素異形體的原因(1)組成分子的原子數(shù)目不同，如：氧氣(O2)和臭氧(O3)(2)原子的排列方式不同，如：金剛石和石墨【深度思考】：同素異形體之間的轉化既有單質(zhì)參加，又有單質(zhì)生成，但沒有涉及化合價的變化，同素異形體之間的轉化屬于化學變化。【課堂達標2】1、清晨，松樹林中的空氣特別清新，是因為有極少量的氧氣變成了臭氧，反應的方程式為3O2eq\o(=,\s\up10(電火花))2O3。下列說法中正確的是()A．這是一個化合反應B．由氧元素構成的物質(zhì)是純凈物C．產(chǎn)生的臭氧與氧氣是氧元素的同素異形體D．這個反應屬于物理變化【答案】C【解析】氧氣與臭氧的轉化只有一種反應物，所以不屬于化合反應，A項錯誤；由氧元素可形成O2、O3兩種單質(zhì)，當O2與O3混合時不屬于純凈物，B項錯誤；O2、O3均為氧元素的同素異形體，C項正確；O2與O3屬于不同物質(zhì)，所以該過程為化學變化，D項錯誤。2、科學家們最近發(fā)現(xiàn)一種新分子，具有空心類似足球狀的結構，其化學式為C70。下列說法不正確的是()A．C70是一種化合物B．它的相對分子質(zhì)量為840C．它的化學性質(zhì)和金剛石相似D．C70和金剛石、石墨一樣，都是由碳元素組成的單質(zhì)【答案】A【解析】依題意，C70是一種分子，從其化學式可知，一個C70分子由70個碳原子構成，C70應是碳的單質(zhì)，不屬于化合物。2、氧化物的分類(1)酸性氧化物：和堿反應只能生成鹽和水的氧化物，反應過程中，元素化合價不變酸性氧化物的性質(zhì)：①部分與水反應生成酸，如：CO2+H2O==H2CO3②與堿性氧化物反應只生成鹽,如：CO2+CaO==CaCO3③與堿反應只生成鹽+水：CO2+Ca(OH)2==CaCO3+H2O小結：(2)堿性氧化物：和酸反應只能生成鹽和水的氧化物，反應過程中，元素化合價不變堿性氧化物的性質(zhì)：①部分與水反應生成堿，如：CaO+H2O==Ca(OH)2②與酸性氧化物反應只生成鹽,如：CO2+CaO==CaCO3③與酸反應只生成鹽+水：CaO+2HCl==CaCl2+H2O小結：【深度思考：】①堿性氧化物大多數(shù)是金屬氧化物，但金屬氧化物不一定是堿性氧化物。如：Mn2O7為酸性氧化物、Na2O2為過氧化物、KO2為超氧化物②酸性氧化物不一定是非金屬氧化物，如Mn2O7；非金屬氧化物也不一定是酸性氧化物。如：CO、NO等③酸性氧化物、堿性氧化物不一定都能與水反應生成相應的酸堿。如：SiO2、CuO④NO、CO是不成鹽氧化物．它們既不和酸反應又不和堿反應【課堂達標3】1、下列關于氧化物分類的說法不正確的組合為()①金屬氧化物也可以是酸性氧化物②非金屬氧化物一定是酸性氧化物③堿性氧化物一定是金屬氧化物④能與酸反應生成鹽和水的氧化物一定是堿性氧化物⑤能與堿反應生成鹽和水的氧化物一定是酸性氧化物A．③④⑤B．①②③C．②④⑤ D．①②③④⑤【答案】C【解析】金屬氧化物也可以是酸性氧化物，如Mn2O7為酸性氧化物，①正確；非金屬氧化物不一定是酸性氧化物，如CO、NO等為不成鹽氧化物，②錯誤；堿性氧化物是和酸反應生成鹽和水的氧化物，一定是金屬氧化物，③正確；堿性氧化物與酸反應只生成鹽和水，如過氧化鈉和鹽酸反應生成鹽和水，但同時還有氧氣生成，其不是堿性氧化物，④錯誤；能與堿反應生成鹽和水的氧化物不一定是酸性氧化物，如NO2和堿反應生成鹽和水，但發(fā)生的是氧化還原反應，⑤錯誤；綜上C符合題意。3、酸的分類酸：電離出的陽離子全部是氫離子（H+）的化合物4、堿的分類堿：電離出的陰離子全部是氫氧根離子（OH－）的化合物5、鹽的分類(1)鹽的概念：電離時生成的陽離子是金屬離子或(NH4＋)，陰離子是酸根離子的化合物(2)鹽的分類：鹽可分正鹽、酸式鹽、堿式鹽①正鹽：電離時生成的陽離子是金屬離子(NH4＋)，陰離子是酸根離子的鹽。如：Na2SO4、NH4NO3②酸式鹽：電離時生成的陽離子除金屬離子(NH4＋)外還有H＋，陰離子是酸根離子的鹽。如：NaHSO4、NaHCO3③堿式鹽：電離時生成的陽離子是金屬離子(NH4＋)，陰離子除酸根外還有OH－的鹽如：Cu2(OH)2CO3(堿式碳酸銅)三、物質(zhì)的轉化1、酸、堿和鹽的化學通性（1）、酸的主要化學性質(zhì)：（以鹽酸為例）酸的主要化學性質(zhì)反應實例（寫出化學方程式）反應類型與活潑金屬反應Fe＋2HCl==FeCl2+H2↑置換反應與堿反應Ca(OH)2＋2HCl==CaCl2+2H2O復分解反應與堿性氧化物反應CaO+2HCl==CaCl2+H2O復分解反應與某些鹽反應Na2CO3+2HCl==NaCl+2H2O復分解反應（2）、堿的主要化學性質(zhì)：（以Ca(OH)2為例）堿的主要化學性質(zhì)反應實例（寫出化學方程式）反應類型與指示劑作用酚酞變紅，石蕊變藍與酸反應Ca(OH)2＋2HCl==CaCl2+2H2O復分解反應與酸性氧化物反應Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O復分解反應與鹽反應Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH復分解反應（3）、鹽的主要化學性質(zhì)：（以Na2CO3為例）鹽的主要化學性質(zhì)反應實例（寫出化學方程式）反應類型與酸反應Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑復分解反應與堿反應Na2CO3＋Ba(OH)2===BaCO3↓＋2NaOH復分解反應與鹽反應CaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl復分解反應閱讀教材p11第一自然段，思考為什么酸、堿、碳酸正鹽都各自具有相似的化學性質(zhì)？從微觀角度來看，不同的酸溶液中都有H+,不同的堿溶液中都有OH－，不同碳酸鹽溶液中都有碳酸根離子。這充分提現(xiàn)了組成結構決定性質(zhì)【課堂達標4】1、從H、O、S、K四種元素中選擇合適的元素，組成屬于表中第一欄類型的物質(zhì)，將其化學式填在表中相應的空格內(nèi)(只要求舉一例)。類型酸性氧化物堿性氧化物含氧酸堿含氧酸鹽化學式用你在上表中所填的物質(zhì)寫出符合要求的化學方程式：(1)酸性氧化物＋堿性氧化物：_____________________________________(2)酸性氧化物＋足量的堿：________________________________________(3)堿性氧化物＋足量的酸：_________________________________________【答案】類型酸性氧化物堿性氧化物含氧酸堿含氧酸鹽化學式SO3K2OH2SO4KOHK2SO4(1)SO3＋K2O=K2SO4(2)SO3＋2KOH=K2SO4＋H2O(3)K2O＋2H2SO4=2KHSO4＋H2O2、基于物質(zhì)分類尋找具有相同或相似性質(zhì)的物質(zhì)：SO2和CO2同為酸性氧化物，試根據(jù)酸性氧化物具有的通性(或CO2的性質(zhì))，回答下列問題：(1)請寫出SO2與生石灰反應的化學方程式：CaO＋SO2===CaSO3↓。(2)SO2的實驗室制法與CO2的實驗室制法具有許多相似之處，請寫出H2SO4和Na2SO3反應制取SO2的化學方程式：H2SO4＋Na2SO3===SO2＋H2O＋Na2SO4。2、物質(zhì)的轉化：（1）物質(zhì)轉化實例根據(jù)物質(zhì)的組成和性質(zhì)（物質(zhì)類別），通過化學變化可以實現(xiàn)物質(zhì)之間的轉化例如：碳及其化合物間的轉化關系如下圖所示。寫出圖中序號所示轉化所需反應物的化學式：①O2；②H2O；③Ca(OH)2或CaO；⑤Ca(OH)2或CaO又如：以鈣為例，用化學方程式表示鈣及其化合物之間的轉化關系并指明反應類型化學反應方程式反應類型①2Ca＋O2=2CaO化合反應②CaO＋H2O=Ca(OH)2，化合反應③CaO＋CO2=CaCO3化合反應④Ca(OH)2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaOH復分解反應⑤Ca(OH)2＋2HCl=CaCl2＋2H2O復分解反應⑥CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2O復分解反應小結：基于上述轉化關系可知：化學反應遵循質(zhì)量守恒定律，故通過物質(zhì)間的轉化可以合成物質(zhì)，如由單質(zhì)可以得到鹽，且有多條途徑：思考交流：以工業(yè)上制取NaOH為例，設計轉化路徑制取氫氧化鈉，并寫出相關反應的化學方程式。①堿性氧化物與水反應，Na2O＋H2O===2NaOH；②鹽與另一種堿反應，Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH。從原料來源、成本等角度考慮工業(yè)上能否用上述方法制取氫氧化鈉？現(xiàn)在主要采用什么方法制取氫氧化鈉？①不采用Na2O與H2O反應的原因：Na2O作為原料，來源少、成本高②主要采用的方法：電解飽和食鹽水。③過去曾采用的方法：Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH（2）、物質(zhì)轉化的應用：物質(zhì)制備方法的選擇A、確定物質(zhì)制備方法的依據(jù)①物質(zhì)的組成和性質(zhì)；②物質(zhì)之間的轉化關系。B、工業(yè)生產(chǎn)中最適當方法的選擇考慮因素：反應的可行性，原料來源，成本高低，對設備的要求等。總結：物質(zhì)轉換關系如圖：根據(jù)轉化關系填寫下表。化學反應方程式反應類型金屬+非金屬Na+Cl2==2NaCl化合反應金屬+酸Fe＋2HCl==FeCl2+H2↑復分解反應金屬+鹽Fe＋CuCl2==FeCl2+Cu置換反應金屬堿性氧化物2Ca＋O2=2CaO化合反應堿性氧化物堿Na2O＋H2O===2NaOH化合反應堿鹽Ca(OH)2＋2HCl==CaCl2+2H2O復分解反應堿性氧化物+酸性氧化物CaO＋CO2=CaCO3化合反應堿+酸Ca(OH)2＋2HCl==CaCl2+2H2O復分解反應堿+鹽Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH復分解反應鹽+鹽CaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl復分解反應非金屬酸性氧化物C＋O2=CO2化合酸性氧化物酸CO2＋H2O===H2CO3化合反應【課堂達標5】硫酸、碳酸鈉、二氧化碳、銅片、氫氧化鋇、氫氧化鈉、鐵片、生石灰和木炭粉9種物質(zhì)中的幾種存在如圖所示關系，選擇適當?shù)奈镔|(zhì)，使連線的兩種物質(zhì)能發(fā)生反應(酸、堿、鹽均配制成稀溶液)。(1)寫出下列序號對應物質(zhì)的化學式：①Fe；②H2SO4_；③_CO2；④_Ba(OH)2_；⑤Na2CO3_。(2)寫出下列序號對應物質(zhì)之間發(fā)生反應的化學方程式：①和②：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑②和④：H2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2H2O②和⑤：__H2SO4＋Na2CO3===Na2SO4＋H2O＋CO2↑④和⑤：_Ba(OH)2＋Na2CO3===BaCO3↓＋2NaOH【課后作業(yè)】【一、基礎過關練】1.“開展垃圾分類,爭做文明市民”“垃圾分一分,環(huán)境美十分”——廣州全市上下掀起垃圾分類行動新高潮。生活中可回收的塑料瓶、卷紙芯、舊書本等的主要成分屬于()A.單質(zhì) B.有機物C.氧化物 D.無機物【答案】B【解析】由同種元素組成的純凈物叫單質(zhì),而塑料瓶、卷紙芯、舊書本中含有多種元素,不屬于氧化物,故A、C錯誤;塑料瓶、卷紙芯、舊書本的主要成分中都含有碳元素,屬于有機物,不是無機物,故D錯誤、B正確。2.氯酸鉀(KClO3)可用于制造煙花、安全火柴等,關于該物質(zhì)的分類正確的是()A.鹽 B.氧化物C.酸 D.堿【答案】A【解析】氯酸鉀屬于鹽,故選A。3.對下列物質(zhì)進行的分類正確的是()A.純堿、燒堿均屬于堿B.CuSO4·5H2O屬于純凈物C.凡能電離出H+的化合物均屬于酸D.鹽類物質(zhì)一定含有金屬陽離子【答案】B【解析】純堿是Na2CO3,屬于鹽,不屬于堿,故A錯誤;五水硫酸銅是純凈物,故B正確;電離出的陽離子全部是H+的化合物屬于酸,故C錯誤;鹽類物質(zhì)不一定含有金屬陽離子,如NH4Cl中不含有金屬陽離子,故D錯誤。4.“可燃冰”是由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀的結晶物質(zhì),化學式為CH4·nH2O,分布于深海沉積物或陸域的永久凍土中,遇火即可燃燒,所以被稱作“可燃冰”,又稱“固體瓦斯”。下列有關CH4·nH2O的說法中正確的是()A.是氫化物 B.是混合物C.是化合物 D.是氧化物【答案】C【解析】CH4·nH2O是由碳、氫、氧三種元素組成的化合物,故C正確。5.有CuO、Fe、H2、Ba(OH)2溶液、K2CO3溶液、NaOH溶液、稀硫酸七種物質(zhì),在常溫下物質(zhì)兩兩間能發(fā)生的反應最多有()A.4個 B.5個 C.6個 D.7個【答案】C【解析】常溫下,題述七種物質(zhì)兩兩間能夠發(fā)生的反應有CuO+H2SO4CuSO4+H2O,Fe+H2SO4FeSO4+H2↑,Ba(OH)2+H2SO4BaSO4↓+2H2O,Ba(OH)2+K2CO3BaCO3↓+2KOH,K2CO3+H2SO4K2SO4+CO2↑+H2O,2NaOH+H2SO4Na2SO4↓+2H2O,故選C。6.我國化工專家侯德榜發(fā)明了“聯(lián)合制堿法”,其生產(chǎn)過程中發(fā)生的反應主要是:①NH3+CO2+H2ONH4HCO3②NH4HCO3+NaClNaHCO3↓+NH4Cl③2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑在上述反應中沒有涉及的基本反應類型是()A.置換反應 B.化合反應C.分解反應 D.復分解反應【答案】A【解析】反應①NH3+CO2+H2ONH4HCO3為化合反應;反應②NH4HCO3+NaClNaHCO3↓+NH4Cl為復分解反應;反應③2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑為分解反應。7.下列物質(zhì)間的轉化不能一步實現(xiàn)的是()A.Na2CO3NaOH B.CaCO3CaOC.NaClNaNO3 D.CCuO【答案】D【解析】Na2CO3與Ba(OH)2、Ca(OH)2等反應可一步生成NaOH;CaCO3受熱分解生成CaO;NaCl與AgNO3反應可生成NaNO3;C不能一步生成CuO?！灸芰μ嵘殹?.分類是化學研究中常用的方法。下列分類方法中,不正確的是A.依據(jù)組成元素的種類,將純凈物分為單質(zhì)和化合物B.堿性氧化物一定是金屬氧化物,酸性氧化物一定是非金屬氧化物C.根據(jù)分散質(zhì)粒子直徑的大小,將分散系分為膠體、濁液和溶液D.硫酸、Cu(OH)2、CuSO4·5H2O分別屬于酸、堿、鹽,都屬于純凈物【答案】B【解析】單質(zhì)由同種元素組成,化合物由不同種元素組成,根據(jù)組成元素的種類,將純凈物分為單質(zhì)和化合物,故A正確;酸性氧化物也可能是金屬氧化物,如Mn2O7,故B錯誤;根據(jù)分散質(zhì)微粒直徑的大小,可以將分散系分為膠體、濁液和溶液三大類,故C正確;硫酸屬于酸,Cu(OH)2屬于堿,CuSO4·5H2O屬于鹽,均為純凈物,故D正確。2.下列物質(zhì)分類的正確組合是()堿酸鹽堿性氧化物酸性氧化物ACu2(OH)2CO3H2SO4NaHCO3SiO2CO2BNaOHHClNaClNa2OCOCNaOHNH3CaCl2MgOSO2DKOHHNO3CaCO3CaOSO3【答案】D【解析】Cu2(OH)2CO3屬于鹽,SiO2屬于酸性氧化物,故A錯誤;CO不屬于酸性氧化物,故B錯誤;NH3不屬于酸,故C錯誤;KOH屬于堿、HNO3屬于酸、CaCO3屬于鹽、CaO屬于堿性氧化物、SO3屬于酸性氧化物,分類正確,故D正確。3.我國古代文獻中有許多化學知識的記載,如《夢溪筆談》中的“信州鉛山縣有苦泉,……,挹其水熬之,則成膽礬,熬膽礬鐵釜,久之亦化為銅”等,上述描述中沒有涉及的化學反應類型是()A.復分解反應 B.化合反應C.置換反應 D.分解反應【答案】A【解析】CuSO4+5H2O