1.1.1 物质的分类及转化（讲义）（解析版）

第一章物质及其变化1.1.1物质的分类及转化【学习目标】1、了解物质分类的方法和依据，认识元素可以组成不同种类的物质，根据物质的组成和性质可以对物质进行分类2、熟悉酸、碱、盐的性质，熟悉常见物质之间的转化关系【学习重点】应用分类法建立各类物质的转化关系模型。【学习难点】各类物质的转化关系。【探索新知】分类是根据研究对象的共同点和差异点，将他们区分为不同种类和层次的科学方法。通过分类，可以将物质分成不同类别，依据物质类别和元素价态，可以解释和预测物质的性质，设计物质间的转化途径。一、物质的分类方法1、物质分类标准：对物质进行分类，首先要确定分类的标准，然后按标准进行分类对下列化合物进行分类：①NaCl②HCl③CaCl2④CuO⑤H2O⑥Fe2O3(1)依据通常状况下物质的存在状态为标准，可分为固体：①③④⑥、液体：⑤、气体：②(2)依据物质的元素组成为标准，可分为氯化物：①②③、氧化物：④⑤⑥(3)依据物质的组成和性质为标准，可分为酸：②、盐：①③、氧化物：④⑤⑥2、分类方法（1）、交叉分类法：对同一物质按不同的标准进行分类，在对物质进行分类时，采用交叉分类法能从不同角度对物质进行较全面的分析。例如：（2）、树状分类法：按照一定标准对同类事物进行再分类，形成具有一定从属关系的不同等级系统的一种分类方法。【思考交流】指出图中编号所示物质的分类依据。①按是否由同种物质组成；②.按是否由同种元素组成；③.按组成物质的元素种类；④.按物质的组成与性质；【课堂达标1】1．物质的分类如图所示：由图判断下列说法中不正确的是()A．甲图所示的分类方法属于树状分类法B．乙图所示的分类方法属于交叉分类法C．碱性氧化物一定是金属氧化物D．非金属氧化物一定是酸性氧化物【答案】D【解析】非金属氧化物不一定是酸性氧化物，如CO、NO等。2．硝酸钾是一种无氯氮钾复合肥，宜在种植水果、蔬菜、花卉时使用。关于KNO3的说法中，不正确的是()A．从其阳离子看，属于钾盐B．从其阴离子看，属于硝酸盐C．它属于纯净物中的无机化合物D．因为含有氧元素，故它属于氧化物【答案】D【解析】氧化物必须是只含有两种元素，且其中一种是氧元素。二、物质的分类任何物质都是由元素组成，根据元素组成对物质进行分类是化学研究的基础，根据元素组成，可以将物质分为单质和化合物。1、单质分类单质：金属单质、非金属单质、稀有气体。同素异形体A、含义：由同一种元素形成的几种性质不同的单质，叫做这种元素的同素异形体如：金刚石、石墨和C60是碳元素的同素异形体，氧气和臭氧(O3)是氧元素的同素异形体，B、产生同素异形体的原因(1)组成分子的原子数目不同，如：氧气(O2)和臭氧(O3)(2)原子的排列方式不同，如：金刚石和石墨【深度思考】：同素异形体之间的转化既有单质参加，又有单质生成，但没有涉及化合价的变化，同素异形体之间的转化属于化学变化。【课堂达标2】1、清晨，松树林中的空气特别清新，是因为有极少量的氧气变成了臭氧，反应的方程式为3O2eq\o(=,\s\up10(电火花))2O3。下列说法中正确的是()A．这是一个化合反应B．由氧元素构成的物质是纯净物C．产生的臭氧与氧气是氧元素的同素异形体D．这个反应属于物理变化【答案】C【解析】氧气与臭氧的转化只有一种反应物，所以不属于化合反应，A项错误；由氧元素可形成O2、O3两种单质，当O2与O3混合时不属于纯净物，B项错误；O2、O3均为氧元素的同素异形体，C项正确；O2与O3属于不同物质，所以该过程为化学变化，D项错误。2、科学家们最近发现一种新分子，具有空心类似足球状的结构，其化学式为C70。下列说法不正确的是()A．C70是一种化合物B．它的相对分子质量为840C．它的化学性质和金刚石相似D．C70和金刚石、石墨一样，都是由碳元素组成的单质【答案】A【解析】依题意，C70是一种分子，从其化学式可知，一个C70分子由70个碳原子构成，C70应是碳的单质，不属于化合物。2、氧化物的分类(1)酸性氧化物：和碱反应只能生成盐和水的氧化物，反应过程中，元素化合价不变酸性氧化物的性质：①部分与水反应生成酸，如：CO2+H2O==H2CO3②与碱性氧化物反应只生成盐,如：CO2+CaO==CaCO3③与碱反应只生成盐+水：CO2+Ca(OH)2==CaCO3+H2O小结：(2)碱性氧化物：和酸反应只能生成盐和水的氧化物，反应过程中，元素化合价不变碱性氧化物的性质：①部分与水反应生成碱，如：CaO+H2O==Ca(OH)2②与酸性氧化物反应只生成盐,如：CO2+CaO==CaCO3③与酸反应只生成盐+水：CaO+2HCl==CaCl2+H2O小结：【深度思考：】①碱性氧化物大多数是金属氧化物，但金属氧化物不一定是碱性氧化物。如：Mn2O7为酸性氧化物、Na2O2为过氧化物、KO2为超氧化物②酸性氧化物不一定是非金属氧化物，如Mn2O7；非金属氧化物也不一定是酸性氧化物。如：CO、NO等③酸性氧化物、碱性氧化物不一定都能与水反应生成相应的酸碱。如：SiO2、CuO④NO、CO是不成盐氧化物．它们既不和酸反应又不和碱反应【课堂达标3】1、下列关于氧化物分类的说法不正确的组合为()①金属氧化物也可以是酸性氧化物②非金属氧化物一定是酸性氧化物③碱性氧化物一定是金属氧化物④能与酸反应生成盐和水的氧化物一定是碱性氧化物⑤能与碱反应生成盐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】金属氧化物也可以是酸性氧化物，如Mn2O7为酸性氧化物，①正确；非金属氧化物不一定是酸性氧化物，如CO、NO等为不成盐氧化物，②错误；碱性氧化物是和酸反应生成盐和水的氧化物，一定是金属氧化物，③正确；碱性氧化物与酸反应只生成盐和水，如过氧化钠和盐酸反应生成盐和水，但同时还有氧气生成，其不是碱性氧化物，④错误；能与碱反应生成盐和水的氧化物不一定是酸性氧化物，如NO2和碱反应生成盐和水，但发生的是氧化还原反应，⑤错误；综上C符合题意。3、酸的分类酸：电离出的阳离子全部是氢离子（H+）的化合物4、碱的分类碱：电离出的阴离子全部是氢氧根离子（OH－）的化合物5、盐的分类(1)盐的概念：电离时生成的阳离子是金属离子或(NH4＋)，阴离子是酸根离子的化合物(2)盐的分类：盐可分正盐、酸式盐、碱式盐①正盐：电离时生成的阳离子是金属离子(NH4＋)，阴离子是酸根离子的盐。如：Na2SO4、NH4NO3②酸式盐：电离时生成的阳离子除金属离子(NH4＋)外还有H＋，阴离子是酸根离子的盐。如：NaHSO4、NaHCO3③碱式盐：电离时生成的阳离子是金属离子(NH4＋)，阴离子除酸根外还有OH－的盐如：Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜)三、物质的转化1、酸、碱和盐的化学通性（1）、酸的主要化学性质：（以盐酸为例）酸的主要化学性质反应实例（写出化学方程式）反应类型与活泼金属反应Fe＋2HCl==FeCl2+H2↑置换反应与碱反应Ca(OH)2＋2HCl==CaCl2+2H2O复分解反应与碱性氧化物反应CaO+2HCl==CaCl2+H2O复分解反应与某些盐反应Na2CO3+2HCl==NaCl+2H2O复分解反应（2）、碱的主要化学性质：（以Ca(OH)2为例）碱的主要化学性质反应实例（写出化学方程式）反应类型与指示剂作用酚酞变红，石蕊变蓝与酸反应Ca(OH)2＋2HCl==CaCl2+2H2O复分解反应与酸性氧化物反应Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O复分解反应与盐反应Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH复分解反应（3）、盐的主要化学性质：（以Na2CO3为例）盐的主要化学性质反应实例（写出化学方程式）反应类型与酸反应Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑复分解反应与碱反应Na2CO3＋Ba(OH)2===BaCO3↓＋2NaOH复分解反应与盐反应CaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl复分解反应阅读教材p11第一自然段，思考为什么酸、碱、碳酸正盐都各自具有相似的化学性质？从微观角度来看，不同的酸溶液中都有H+,不同的碱溶液中都有OH－，不同碳酸盐溶液中都有碳酸根离子。这充分提现了组成结构决定性质【课堂达标4】1、从H、O、S、K四种元素中选择合适的元素，组成属于表中第一栏类型的物质，将其化学式填在表中相应的空格内(只要求举一例)。类型酸性氧化物碱性氧化物含氧酸碱含氧酸盐化学式用你在上表中所填的物质写出符合要求的化学方程式：(1)酸性氧化物＋碱性氧化物：_____________________________________(2)酸性氧化物＋足量的碱：________________________________________(3)碱性氧化物＋足量的酸：_________________________________________【答案】类型酸性氧化物碱性氧化物含氧酸碱含氧酸盐化学式SO3K2OH2SO4KOHK2SO4(1)SO3＋K2O=K2SO4(2)SO3＋2KOH=K2SO4＋H2O(3)K2O＋2H2SO4=2KHSO4＋H2O2、基于物质分类寻找具有相同或相似性质的物质：SO2和CO2同为酸性氧化物，试根据酸性氧化物具有的通性(或CO2的性质)，回答下列问题：(1)请写出SO2与生石灰反应的化学方程式：CaO＋SO2===CaSO3↓。(2)SO2的实验室制法与CO2的实验室制法具有许多相似之处，请写出H2SO4和Na2SO3反应制取SO2的化学方程式：H2SO4＋Na2SO3===SO2＋H2O＋Na2SO4。2、物质的转化：（1）物质转化实例根据物质的组成和性质（物质类别），通过化学变化可以实现物质之间的转化例如：碳及其化合物间的转化关系如下图所示。写出图中序号所示转化所需反应物的化学式：①O2；②H2O；③Ca(OH)2或CaO；⑤Ca(OH)2或CaO又如：以钙为例，用化学方程式表示钙及其化合物之间的转化关系并指明反应类型化学反应方程式反应类型①2Ca＋O2=2CaO化合反应②CaO＋H2O=Ca(OH)2，化合反应③CaO＋CO2=CaCO3化合反应④Ca(OH)2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaOH复分解反应⑤Ca(OH)2＋2HCl=CaCl2＋2H2O复分解反应⑥CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2O复分解反应小结：基于上述转化关系可知：化学反应遵循质量守恒定律，故通过物质间的转化可以合成物质，如由单质可以得到盐，且有多条途径：思考交流：以工业上制取NaOH为例，设计转化路径制取氢氧化钠，并写出相关反应的化学方程式。①碱性氧化物与水反应，Na2O＋H2O===2NaOH；②盐与另一种碱反应，Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH。从原料来源、成本等角度考虑工业上能否用上述方法制取氢氧化钠？现在主要采用什么方法制取氢氧化钠？①不采用Na2O与H2O反应的原因：Na2O作为原料，来源少、成本高②主要采用的方法：电解饱和食盐水。③过去曾采用的方法：Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH（2）、物质转化的应用：物质制备方法的选择A、确定物质制备方法的依据①物质的组成和性质；②物质之间的转化关系。B、工业生产中最适当方法的选择考虑因素：反应的可行性，原料来源，成本高低，对设备的要求等。总结：物质转换关系如图：根据转化关系填写下表。化学反应方程式反应类型金属+非金属Na+Cl2==2NaCl化合反应金属+酸Fe＋2HCl==FeCl2+H2↑复分解反应金属+盐Fe＋CuCl2==FeCl2+Cu置换反应金属碱性氧化物2Ca＋O2=2CaO化合反应碱性氧化物碱Na2O＋H2O===2NaOH化合反应碱盐Ca(OH)2＋2HCl==CaCl2+2H2O复分解反应碱性氧化物+酸性氧化物CaO＋CO2=CaCO3化合反应碱+酸Ca(OH)2＋2HCl==CaCl2+2H2O复分解反应碱+盐Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH复分解反应盐+盐CaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl复分解反应非金属酸性氧化物C＋O2=CO2化合酸性氧化物酸CO2＋H2O===H2CO3化合反应【课堂达标5】硫酸、碳酸钠、二氧化碳、铜片、氢氧化钡、氢氧化钠、铁片、生石灰和木炭粉9种物质中的几种存在如图所示关系，选择适当的物质，使连线的两种物质能发生反应(酸、碱、盐均配制成稀溶液)。(1)写出下列序号对应物质的化学式：①Fe；②H2SO4_；③_CO2；④_Ba(OH)2_；⑤Na2CO3_。(2)写出下列序号对应物质之间发生反应的化学方程式：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【课后作业】【一、基础过关练】1.“开展垃圾分类,争做文明市民”“垃圾分一分,环境美十分”——广州全市上下掀起垃圾分类行动新高潮。生活中可回收的塑料瓶、卷纸芯、旧书本等的主要成分属于()A.单质 B.有机物C.氧化物 D.无机物【答案】B【解析】由同种元素组成的纯净物叫单质,而塑料瓶、卷纸芯、旧书本中含有多种元素,不属于氧化物,故A、C错误;塑料瓶、卷纸芯、旧书本的主要成分中都含有碳元素,属于有机物,不是无机物,故D错误、B正确。2.氯酸钾(KClO3)可用于制造烟花、安全火柴等,关于该物质的分类正确的是()A.盐 B.氧化物C.酸 D.碱【答案】A【解析】氯酸钾属于盐,故选A。3.对下列物质进行的分类正确的是()A.纯碱、烧碱均属于碱B.CuSO4·5H2O属于纯净物C.凡能电离出H+的化合物均属于酸D.盐类物质一定含有金属阳离子【答案】B【解析】纯碱是Na2CO3,属于盐,不属于碱,故A错误;五水硫酸铜是纯净物,故B正确;电离出的阳离子全部是H+的化合物属于酸,故C错误;盐类物质不一定含有金属阳离子,如NH4Cl中不含有金属阳离子,故D错误。4.“可燃冰”是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质,化学式为CH4·nH2O,分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,遇火即可燃烧,所以被称作“可燃冰”,又称“固体瓦斯”。下列有关CH4·nH2O的说法中正确的是()A.是氢化物 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、氢、氧三种元素组成的化合物,故C正确。5.有CuO、Fe、H2、Ba(OH)2溶液、K2CO3溶液、NaOH溶液、稀硫酸七种物质,在常温下物质两两间能发生的反应最多有()A.4个 B.5个 C.6个 D.7个【答案】C【解析】常温下,题述七种物质两两间能够发生的反应有CuO+H2SO4CuSO4+H2O,Fe+H2SO4FeSO4+H2↑,Ba(OH)2+H2SO4BaSO4↓+2H2O,Ba(OH)2+K2CO3BaCO3↓+2KOH,K2CO3+H2SO4K2SO4+CO2↑+H2O,2NaOH+H2SO4Na2SO4↓+2H2O,故选C。6.我国化工专家侯德榜发明了“联合制碱法”,其生产过程中发生的反应主要是:①NH3+CO2+H2ONH4HCO3②NH4HCO3+NaClNaHCO3↓+NH4Cl③2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑在上述反应中没有涉及的基本反应类型是()A.置换反应 B.化合反应C.分解反应 D.复分解反应【答案】A【解析】反应①NH3+CO2+H2ONH4HCO3为化合反应;反应②NH4HCO3+NaClNaHCO3↓+NH4Cl为复分解反应;反应③2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑为分解反应。7.下列物质间的转化不能一步实现的是()A.Na2CO3NaOH B.CaCO3CaOC.NaClNaNO3 D.CCuO【答案】D【解析】Na2CO3与Ba(OH)2、Ca(OH)2等反应可一步生成NaOH;CaCO3受热分解生成CaO;NaCl与AgNO3反应可生成NaNO3;C不能一步生成CuO。【能力提升练】1.分类是化学研究中常用的方法。下列分类方法中,不正确的是A.依据组成元素的种类,将纯净物分为单质和化合物B.碱性氧化物一定是金属氧化物,酸性氧化物一定是非金属氧化物C.根据分散质粒子直径的大小,将分散系分为胶体、浊液和溶液D.硫酸、Cu(OH)2、CuSO4·5H2O分别属于酸、碱、盐,都属于纯净物【答案】B【解析】单质由同种元素组成,化合物由不同种元素组成,根据组成元素的种类,将纯净物分为单质和化合物,故A正确;酸性氧化物也可能是金属氧化物,如Mn2O7,故B错误;根据分散质微粒直径的大小,可以将分散系分为胶体、浊液和溶液三大类,故C正确;硫酸属于酸,Cu(OH)2属于碱,CuSO4·5H2O属于盐,均为纯净物,故D正确。2.下列物质分类的正确组合是()碱酸盐碱性氧化物酸性氧化物ACu2(OH)2CO3H2SO4NaHCO3SiO2CO2BNaOHHClNaClNa2OCOCNaOHNH3CaCl2MgOSO2DKOHHNO3CaCO3CaOSO3【答案】D【解析】Cu2(OH)2CO3属于盐,SiO2属于酸性氧化物,故A错误;CO不属于酸性氧化物,故B错误;NH3不属于酸,故C错误;KOH属于碱、HNO3属于酸、CaCO3属于盐、CaO属于碱性氧化物、SO3属于酸性氧化物,分类正确,故D正确。3.我国古代文献中有许多化学知识的记载,如《梦溪笔谈》中的“信州铅山县有苦泉,……,挹其水熬之,则成胆矾,熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”等,上述描述中没有涉及的化学反应类型是()A.复分解反应 B.化合反应C.置换反应 D.分解反应【答案】A【解析】CuSO4+5H2O