第七講物質(zhì)分類與材料運用

第七講：物質(zhì)分類與材料運用知識梳理物質(zhì)的分類和利用根據(jù)純凈物的物理性質(zhì)不同，如顏色、狀態(tài)、氣味、硬度、密度、溶解性等，對純凈物進行分類。根據(jù)純凈物的化學性質(zhì)不同，如可燃性、氧化性、還原性等，對純凈物進行分類。3．根據(jù)組成給物質(zhì)分類（優(yōu)點：組成為內(nèi)部結(jié)構(gòu)，較為準確；組成決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途，有利于全面認識物質(zhì)。）（絕對純凈的物質(zhì)是沒有的）（1）單質(zhì)：由同一種元素組成的純凈物A.特征：①同種元素組成②是純凈物B.判據(jù)：①先確定是不是純凈物②是否由一種元素組成（2）化合物：由兩種或兩種以上元素組成的純凈物。A.特征：①不同種元素組成②是純凈物B.判據(jù)：①先確定是不是純凈物②是否由不同種元素組成（3）有機物：主要指含碳的化合物（不包括：碳的氧化物、碳酸和碳酸鹽）（4）無機物：一般指不含碳的化合物（包括：碳的氧化物、碳酸和碳酸鹽）（5）氧化物：由兩種元素組成，其中一種是氧元素的化合物A.特征：①兩種元素組成的化合物②必含氧元素B.判據(jù)：①先確定是不是屬于化合物②是否由“二元一氧”組成（6）酸：電離出的陽離子全部是氫離子的化合物。（7）堿：電解質(zhì)電離出的陰離子全部是氫氧根離子的化合物。（8）鹽：由金屬（或銨根）陽離子和酸根陰離子組成的化合物。（9）金屬與非金屬單質(zhì)：名稱外觀名稱外觀鋁銀白色的固體汞銀白色的液體金金黃色的固體溴紅棕色的液體鐵銀白色的固體硫淡黃色的固體碳黑色固體磷白色或紅色的固體金屬單質(zhì)純凈物非金屬金屬氧化物氧化物無機物酸非金屬氧化物堿物質(zhì)鹽化合物有機物混合物（海水、空氣）由同種元素組成的物質(zhì)，也可能是混合物。O2和O3金屬的普遍特性：有金屬光澤，是良好的導電、導熱體，有延展性，密度和熔點高金屬的導電性強弱順序為：銀>銅>鋁>鐵金屬非金屬顏色具特殊的金屬光澤有多種顏色，但無金屬光澤延展性具良好的延展性不具延展性可鍛性具良好的可鍛性不具可鍛性硬度比較硬硬度不一致導電性良好的導電性除石墨外一般不導電導熱性良好的導熱性除石墨外一般不導熱密度密度高密度低熔點熔點高熔點低物質(zhì)轉(zhuǎn)化的規(guī)律一、非金屬單質(zhì)與其化合物的轉(zhuǎn)化【實驗】：1.取一藥匙硫黃，觀察其外觀：淡黃色固體。2.將硫黃放到燃燒匙中，在酒精燈上點燃硫黃，觀察現(xiàn)象：微弱的淡藍色火焰，放熱，生成刺激性氣味的氣體。點燃3.把燃燒著的硫黃放進盛的氧氣的集氣瓶內(nèi)，觀察現(xiàn)象：明亮的藍紫色火焰，放熱，生成刺激性氣味的氣體點燃S+O2=========SO2轉(zhuǎn)化規(guī)律：二、金屬單質(zhì)與其化合物的轉(zhuǎn)化【實驗】：1.用磁鐵接近混合物，現(xiàn)象：鐵粉被吸出。2.將混合物放進試管內(nèi)，用酒精燈加熱，現(xiàn)象：生成黑色固體Δ3.生成物外觀黑色固體，磁鐵不能吸引生成物Δ4.化學方程式：S+Fe===FeS。(只有四種金屬氧化物可以和水反應生成堿：CaO、Na2O、BaO、K2O)轉(zhuǎn)化規(guī)律：三、金屬的冶煉就是要把金屬從化合態(tài)變成游離態(tài)1．常用的金屬冶煉方法是碳與金屬氧化物在高溫下反應，碳能奪取金屬氧化物中的氧，得到金屬單質(zhì)?！緦嶒灐浚耗咎亢脱趸~的反應加熱后發(fā)現(xiàn)試管黑色粉末變成紅色澄清石灰水變渾濁說明有二氧化碳生成木炭和氧化銅反應，生成了銅和二氧化碳【實驗一】：木炭和氧化銅的反應加熱后發(fā)現(xiàn)試管黑色粉末變成紅色澄清石灰水變渾濁說明有二氧化碳生成木炭和氧化銅反應，生成了銅和二氧化碳高溫高溫化學方程式：C＋2CuO=====2Cu+CO2↑Δ熾熱的碳還可以與二氧化碳反應；一氧化碳、氫氣也可以奪取氧化物中的氧。Δ化學方程式：C＋2CuO=2Cu+CO2↑熾熱的碳還可以與二氧化碳反應；一氧化碳、氫氣也可以奪取氧化物中的氧。高溫高溫C+CO2=====2COCO+CuO====Cu+CO22.一氧化碳也會奪取金屬氧化物中的氧，得到金屬單質(zhì)。3CO+Fe2O3===2Fe+3CO2操作注意事項：實驗最好在通風櫥中進行。實驗時應該先通—會一氧化碳，以排除試管中的空氣，防止一氧化碳與空氣混合加熱時引起爆炸。多余的一氧化碳不能直接排到空氣中，應對著火焰燒掉。3．氫氣也會奪取金屬氧化物中的氧，得到金屬單質(zhì)。CuO+H2====Cu+H2O操作注意事項：（1）裝置上：①試管口略向下傾斜。②導管要伸到試管底部。（2）操作上：①實驗前，先通入氫氣一會兒，再點燃酒精燈。②實驗完畢后，先熄滅酒精燈，等到試管冷卻后再撤離氫氣。含氧化合物里的氧被奪取的反應，叫做還原反應；能從氧化物中奪取氧的能力叫做還原性，具有還原性的物質(zhì)可作還原劑。如碳、一氧化碳和氫氣等。（有化合價升降變化的）重要提示：氫氣還原氧化銅的實驗裝置中容易出現(xiàn)的典型錯誤：（a）試管口高于試管底。應使試管口略低于試管底，防止反應生成的水倒流。（b）試管口加了膠塞。試管口不能加膠塞，否則氣體排不出，容易造成試管炸裂。（c）導管略伸入試管口。應使導管貼試管上壁伸入試管底部。四、化合物之間的轉(zhuǎn)化【實驗】：雞蛋的變化將一只雞蛋放到盛的稀鹽酸的容器中，現(xiàn)象：雞蛋不斷地上浮和下沉。兩分鐘后，將生雞蛋從酸中取出，用水沖洗干凈，蛋殼變化：蛋殼凹凸不平。將雞蛋繼續(xù)放置鹽酸中，10分鐘后，用水沖洗干凈，殼蛋變軟。解釋變化的原因：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O。五、物質(zhì)轉(zhuǎn)化規(guī)律圖：兩條縱線用化學方程式來分析以下物質(zhì)間的變化：（1）Ca→CaO→Ca(OH)2→CaCO32Ca+O2==2CaOCaO+H2O==Ca(OH)2Ca(OH)2+H2CO3==CaCO3↓+2H2O(2)C→CO2→H2CO3→Na2CO3C+O2====CO2CO2+H2O====H2CO3H2CO3+2NaOH==Na2CO3+2H2O三條橫線金屬+非金屬→鹽Fe+S====FeS酸+堿→鹽+水HCl+NaOH===NaCl+H2OH2SO4+Ba(OH)2====BaSO4↓+2H2O鹽+鹽→新鹽+新鹽NaCl+AgNO3===AgCl↓+NaNO3BaCl2+Na2SO4===BaSO4↓+2NaCl四條斜線堿性氧化物+酸→鹽+水CuO+2HCl===CuCl2+H2OCaO+2HCl===CaCl2+H2O酸性氧化物+堿→鹽+水CO2+2NaOH===Na2CO3+H2OSO2+2NaOH===Na2SO3+H2O堿+鹽→新堿+新鹽2NaOH+CuCl2====Cu(OH)2↓+2NaClCa(OH)2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaOH酸+鹽→新酸+新鹽HCl+AgNO3====AgCl↓+HNO3H2SO4+BaCl2====BaSO4↓+2HCl兩條折線金屬+鹽→新的金屬+新的鹽Fe+CuSO4===FeSO4+CuZn+CuSO4===ZnSO4+Cu金屬+酸→氫氣+鹽Fe+2HCl===FeCl2+H2↑Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑1.鹽跟金屬的反應，要求參加反應的鹽必須是可溶的，由于鹽跟金屬的反應一般都在水溶液中進行，因此一些非?；顫娔軌蚋l(fā)生反應的金屬（如鉀、鈣、鈉等）也不符合要求。2.鹽與鹽的反應、鹽與堿的反應除必須滿足復分解反應的條件（生成物中有氣體，水或沉淀）外，其反應物必須都可溶。常見的材料常見的材料有：金屬材料（合金材料）、無機非金屬材料和有機合成材料。合金材料：把一種金屬跟其他一種或幾種金屬（或非金屬）一起熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。大多數(shù)的金屬材料實際是合金，鋼是最常見、應用較廣的一種合金。金屬的銹蝕既與周圍環(huán)境里的氧氣、水等物質(zhì)的作用有關(guān)，也與金屬內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有關(guān)。鐵銹蝕條件：鐵與氧氣和水等物質(zhì)相互作用。防止金屬生銹的方法有：①在金屬表面涂一層保護膜（刷油漆、涂油等）；②改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（摻入一些其他成分）等。防止鐵生銹的方法：①使鐵制品隔絕空氣或隔絕水，保持鐵制品表面干燥和潔凈或在鐵制品表面涂一層保護膜。如刷油漆，涂油、電鍍、烤藍等。②改變鐵的組成、結(jié)構(gòu)，制成合金鋼，如不銹鋼。常見的無機非金屬材料有：水泥、玻璃和陶瓷等。水泥：晉通水泥是由石灰石與黏土混在一起在爐中煅燒成熟料后加石膏磨細而成。玻璃：普通玻璃是將石英和石灰石等經(jīng)過配料、熔化、成型、退火等工序制成的。陶瓷：用天然的硅酸鹽和其他礦物原料制成，具有耐水、耐酸堿和絕緣性好等優(yōu)點。紅色玻璃中加了氧化亞銅（Cu2O），在藍色玻璃中加的是氧化鈷（Co2O3）。常見的有機合成材料有：合成塑料、合成纖維、合成橡膠等。材料的發(fā)展1．最引人注目的新型材料有：光電子信息材料、先進復合材料、超級陶瓷材料、新型金屬材料、新型高分子材料、超導材料等。2．在合成材料的過程中，為了減少或消除對環(huán)境的污染，需要設(shè)計綠色工藝，以提高原料的利用率，增加產(chǎn)品的產(chǎn)量，同時降低生產(chǎn)對環(huán)境的污染。二、課堂例題例1.下列用品中，由有機合成材料制成的是（D）A.玻璃杯 B.瓷碗 C.木桌 D.塑料瓶變式訓練1：下列屬于復合材料的是（C）A.

合成纖維

B.

塑料

C.

玻璃鋼

D.

鋼筋例2.國產(chǎn)大型客機C919于2017年5月5日在上海浦東國際機場首飛成功。C919大型客機的研制，使用了大量的鋁鋰合金、鈦合金和復合材料等。下列有關(guān)說法錯誤的是（

C）A.

鋰的密度應該比較小

B.

金屬鋁質(zhì)輕、耐腐蝕、延展性好

C.

鋁鋰合金屬于復合材料

D.

鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)加入其他元素熔合而成的變式訓練2：.在10﹣9﹣10﹣7m范圍內(nèi)，對原子、分子進行操作的納米超分子技術(shù)往往能實現(xiàn)意想不到的變化．如納米銅顆粒一遇到空氣就會劇烈燃燒，甚至發(fā)生爆炸．下列說法中正確的是（B）A.

納米銅屬于化合物

B.

納米銅顆粒比普通銅更易于氧化產(chǎn)生化學反應

C.

納米銅與普通銅所含銅原子的種類不同D.

納米銅保存方式普通銅相同例3.除去下列物質(zhì)中所含的少量雜質(zhì)，所選試劑及用量均正確的是(B)選項物質(zhì)所含雜質(zhì)所選試劑及用量A碳酸鈉氯化鉀適量的水B鹽酸硫酸適量氯化鋇溶液C氧化鈣碳酸鈣過量稀鹽酸D氯化鉀溶液稀鹽酸過量的碳酸鈉溶液變式訓練3:除去下列各物質(zhì)中混有的少量雜質(zhì)，所用除雜試劑及操作方法均正確的是（B）選項物質(zhì)雜質(zhì)除雜試劑及操作方法A二氧化碳一氧化碳通入氧氣，點燃B氫氣氯化氫先通過過量氫氧化鈉溶液，再通過過量濃硫酸C鋅粉鐵粉加入適量氯化鋅溶液，充分反應后過濾D氯化鉀溶液碳酸鉀加入過量氯化鈣溶液，充分反應后過濾例4.下列各組物質(zhì)的鑒別方法不能夠達到預期目的是(C)變式訓練4：下列關(guān)于物質(zhì)的鑒別、除雜所選用的試劑或方法錯誤的是（C）選項

實驗目的

試劑或方法A鑒別FeCl3，NaCl，NaOH，MgCl2四種溶液不另加試劑B鑒別CaCO3，NaOH，NaCl，NH4NO3四種固體水C除去MgCl2溶液中少量的CuCl2加入過量鐵粉、充分反應、過濾D除去N2中的少量O2將氣體緩緩通過灼熱的銅網(wǎng)三、隨堂練習1.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)得到飛速發(fā)展是人類掌握了下列技術(shù)中的(

C)A.

青銅器

B.

火的使用

C.

鐵器

D.

納米材料2.下列解決問題的方法可行的組別是（B）組別要解決的問題所用方法A除去菜刀上的鐵銹用食鹽水除去B區(qū)別羊毛纖維、棉花纖維灼燒、聞燃燒產(chǎn)生的氣味，觀察燃燒后的灰燼C改良酸性土壤向土壤中撒過量的氫氧化鈉D緩解環(huán)境污染問題禁止使用煤、石油3.將紅色的銅絲放在酒精燈的外焰上加熱，銅絲表面變?yōu)楹谏铝姓f法不正確的是（B）A.

紅色銅絲表面變黑，是因為生成了氧化銅

B.

紅色銅絲表面變黑，是因為銅發(fā)生了還原反應

C.

立即把變黑的銅絲插入稀硫酸中，溶液會出現(xiàn)藍色

D.

紅色銅絲變?yōu)楹谏?，總的質(zhì)量增加4.某合金與鐵的物理性質(zhì)比較如下：

根據(jù)以上信息，你認為該合金較適合用作（

C）A.導線 B.燈絲 C.飛機外殼 D.保險絲5.金屬是重要的資源。下列有關(guān)金屬制備的說法錯誤的是(C)A．“濕法煉銅”的化學原理可以表示為Fe＋CuSO4===FeSO4＋CuB．電解氯化鎂可以制備金屬鎂，該反應為分解反應C．工業(yè)用一氧化碳還原氧化鐵制備鐵，該反應屬于置換反應D．金礦中的金是以單質(zhì)形式存在，用物理方法可以制得6.材料科學已成為當今世界上最熱門的前沿學科之一，材料一般分為金屬材料、無機非金屬材料、合成材料和復合材料等。2005年3月28日，連續(xù)空缺6年的國家技術(shù)發(fā)明一等獎被授予中國工程院院士、中南大學校長黃伯云所領(lǐng)導的課題組，因為他們發(fā)明了“高性能炭/炭航空制動材料的制備技術(shù)”。黃伯云是益陽市南縣人，他和他的創(chuàng)新團隊歷經(jīng)20年，7000多個日日夜夜的拼搏，在經(jīng)過無數(shù)次失敗之后，終于獲得成功，不僅打破歐美的壟斷和技術(shù)封鎖、而且性能更優(yōu)。(1)“炭/炭航空制動材料“中的兩個“炭”字代表兩種不同的含碳材料，由此制得的這種航空制動材料屬于____復合____材料。(2)合成材料的大量使用有優(yōu)點也有缺點，請你任意寫出其中的優(yōu)、缺點各一種，優(yōu)點__強度高______，缺點___廢棄物造成白色污染_____。7.現(xiàn)有一包Na2CO3和Na2SO4固體粉末混合物22.2g，向其中加入足量的稀H2SO4，產(chǎn)生氣體的質(zhì)量和加入稀H2SO4的質(zhì)量關(guān)系如圖所示。（1）產(chǎn)生氣體的質(zhì)量為___2.2___g；（2）恰好完全反應時，求所用稀H2SO4中溶質(zhì)的質(zhì)量；（3）求恰好完全反應時溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)。

（2）解:設(shè)恰好完全反應時，求所用稀H2SO4中溶質(zhì)的質(zhì)量為X，Na2CO3的質(zhì)量為Y，Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑1069844YX2.2gX=4.9g

Y=5.3克

同理計算求得生成Na2SO4質(zhì)量為7.1g

（3）解:溶液中溶質(zhì)質(zhì)量為7.1g+22.2g5.3g=24g，溶液總質(zhì)量為：22.2g+100g2.2g=120g，

Na2SO4%=24/120×100%=20%8.為了將混有硫酸鈉、碳酸氫銨(不穩(wěn)定，受熱易分解生成氨氣、二氧化碳和水)的氯化鈉提純，制得純凈的氯化鈉溶液，某同學設(shè)計的實驗流程如下，其中②③步所加試劑均過量：

試回答下列問題：（1）操作②能否改用硝酸鋇溶液？說明理由__不能，會引入硝酸鈉等新的雜質(zhì)_。（2）進行操作②后，如何判斷SO已除盡，方法是___將溶液靜置后取上層清液，加入氯化鋇溶液后若沒有沉淀，證明已除盡_____。（3）操作③的目的是__除去過量的BaCl2______；為什么不先過濾而后加碳酸鈉溶液，其理由是___一次過濾，簡化實驗步驟（或若先過濾，則在加入Na2CO3溶液后生成的BaCO3還需要過濾_____。（4）此設(shè)計方案尚有不嚴密之處，請指出，并寫出改進措施：__沒有除去過量的Na2CO3，在④所得濾液中加過量稀鹽酸______。四、課后鞏固1.我們可以利用物質(zhì)與物質(zhì)間的反應制造出新的物質(zhì)。下列物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化，不能一步實現(xiàn)的是（

D）A.CuCl2→Cu

B.Ba(OH)2→NaOH

C.H2SO4→HCl

D.NaNO3→NaCl2.2005年諾貝爾化學獎的成果與一種新的化學合成方法有關(guān)。新的合成過程更簡單快捷，產(chǎn)生的副產(chǎn)品和有害廢物更少，原子利用率更高，是“綠色化學”的典范。下列反應中，符合以上“綠色化學”概念的是（

D）

燒制生石灰：CaCO3==CaO+CO2↑

B.

濕法煉銅：Fe+CuSO4==FeSO4+Cu

C.

制氫氧化銅：CuSO4+2NaOH==Cu(OH)2↓+Na2SO4

D.

利用純堿制碳酸氫鈉：3.將爐甘石（ZnCO3）、赤銅（Cu2O）和木炭粉混合后加熱到約800℃，得到一種鋅和銅的合金——黃銅，外觀似黃金但質(zhì)地堅硬。（提示：ZnCO3

ZnO+CO2↑）黃銅是金屬材料嗎？___是____（填“是”或“不是”）。4.2009年諾貝爾物理學獎授予英國華裔科學家高錕以及兩位美國科學家．高錕獲獎，是因為他在“有關(guān)光在纖維中的傳輸以用于光學通信方面”做出了突破性成就：提出用玻璃制造比頭發(fā)絲更細的光纖，取代銅導線作為長距離通訊線路．這個理論引起了世界通信技術(shù)的一次革命．(1)光纖這種材料屬于

B

．（填寫編號）A.金屬材料

B.無機非金屬材料

C.有機合成材料

D.納米材料(2)光纖的質(zhì)量要求極嚴．目前使用的光纖是純度極高的超純SiO2，其制造時的反應原理是：SiCl4（氣）+O2（氣）SiO2（固）+2Cl2（氣）該反應屬于___置換_____（填基本化學反應類型）．選項甲乙縱坐標yA硝酸銅與硝酸銀的混合溶液鋅粉紅色固體質(zhì)量B氯化鐵與稀鹽酸的混合溶液氫氧化鈉沉淀質(zhì)量C不飽和氯化鈉溶液硫酸鉀溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)D久置于空氣中的氫氧化鈉溶液稀鹽酸氣體質(zhì)量5.將足量物質(zhì)乙加入物質(zhì)甲中，加入物質(zhì)乙的質(zhì)量與縱坐標y的關(guān)系不能用如圖所示曲線表示的是（C）6.甲、乙、丙三種物質(zhì)有如右圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系．如果甲是某種非金屬元素單質(zhì)，乙、丙是該元素的氧化物，其中丙能使澄清石灰水變渾濁．請回答下列問題：

（1）乙是___一氧化碳_____（填物質(zhì)名稱），該物質(zhì)的一種用途是_作為燃料__。（2）寫出甲→丙的化學方程式：___C+O2CO2_____。（3）若乙、丙交換位置，上述轉(zhuǎn)化關(guān)系能否成立？___能___（填“能”或“不能”）7.有一包固體粉末，可能由CuSO4、CaCO3、Na2SO4中的一種或幾種所組成。小文為了確定它的成分，進行了如下實驗：（1）寫出藍色沉淀的化學式：__Cu(OH)2__

。（2）白色固體是__CaCO3_

，