高中化学必修1：2.1.1 物质分类法及其应用

高中化学必修课程PAGEPAGE1第1节元素与物质的分类第1课时物质分类法及其应用[核心素养发展目标]1.能从元素组成(宏观)和构成微粒(微观)的角度分析认识物质，根据物质的组成和性质对物质进行分类，培养宏观辨识与微观探析的意识和能力。2.认识同类物质具有相似性，学会分析研究物质性质与相互转化的方法，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。一、元素与物质的关系1.元素与物质的关系(1)元素是物质的基本组成成分，物质都是由元素组成的。(2)仅由一种元素组成的纯净物称为单质。有的元素只能形成一种单质，如钠元素只能形成金属钠；有的能形成两种或多种单质，如碳元素可以形成金刚石与石墨等。(3)由两种或两种以上的元素组成的纯净物称为化合物。几种元素组成化合物时，有的只能组成一种化合物，有的则可以组成不同的化合物，如碳元素和氧元素可形成CO和CO2等。(4)目前所发现的110多种元素组成了种类繁多的物质世界。2.元素在物质中存在的两种形态(1)游离态：元素在单质中的存在形态，此时元素的化合价为零价。(2)化合态：元素在化合物中的存在形态，此时元素的化合价一般为正价或负价。(1)只由一种元素组成的物质一定是纯净物吗？提示只由一种元素组成的物质不一定是纯净物，例如O2和O3的混合气体，只由氧元素组成，不是纯净物。(2)从宏观上看，物质由元素组成，从微观上看构成物质的微粒有哪些？提示构成物质的微粒有原子、分子或离子。如金刚石、SiO2均由原子构成，CO、CO2、H2、H2O等均由分子构成，NaCl、CaCO3等均由离子构成。元素、物质及微粒间的关系图二、物质的分类1.常见的物质分类及其依据指出上图中序号所示物质的分类依据：①按是否由同种物质(分子)组成；②按是否由同种元素组成；③按元素性质；④按化合物性质。2.氧化物的分类(1)氧化物的分类方法(2)各类氧化物之间的关系3.同一物质具有不同的分类方法(1)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、NO。酸性氧化物不一定是非金属氧化物，如Mn2O7。(2)金属氧化物一定是碱性氧化物吗？碱性氧化物一定是金属氧化物吗？提示金属氧化物不一定是碱性氧化物，如Mn2O7。碱性氧化物一定是金属氧化物。(3)过氧化钠能与酸反应生成盐和水，过氧化钠是碱性氧化物吗？提示过氧化钠能与酸反应，生成盐和水的同时还生成氧气，所以过氧化钠不是碱性氧化物。(4)碳元素的物质家族如下表所示，请指出各物质的常见类别及碳元素的化合价：碳元素化合价＋4－CO2H2CO3Na2CO3NaHCO3＋2－－CO－－－0－C60－－－－－4CH4－－－－－物质类别氢化物单质氧化物酸碳酸盐碳酸盐建立元素的物质家族的思维模型eq\x(确定该元素可能形成的单质)→eq\x(分析该元素在化合物中可能出现的化合价)→eq\x(找出该元素各种价态所对应不同类别的化合物)相关链接(1)根据物质的组成和性质对物质进行分类(2)分类的标准不同，同一物质可以属于不同的类别：如NaHSO4可以属于纯净物、钠盐、硫酸氢盐、酸式盐、含氧酸盐、电解质、水溶性盐等。三、根据物质类别探究物质的性质1.实验探究酸(以盐酸为例)的通性性质预测实验操作实验现象实验结论盐酸可与下列物质反应：在盐酸中滴入石蕊溶液溶液变红色酸能使指示剂变色在盛有铁丝的试管中滴入盐酸产生无色气体酸能与活泼金属反应在盛有氧化铜的试管中滴入盐酸固体溶解，溶液呈蓝色酸能与碱性氧化物反应在盛有烧碱溶液(含石蕊溶液)的试管中滴入盐酸蓝色溶液变为红色酸能与碱反应在盛有硝酸银溶液的试管中滴入盐酸产生白色沉淀酸能与某些盐反应写出盐酸分别与上述物质反应的化学方程式：①铁：Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑；②氧化铜：CuO＋2HCl=CuCl2＋H2O；③烧碱：NaOH＋HCl=NaCl＋H2O；④硝酸银：AgNO3＋HCl=AgCl↓＋HNO3。2.常见物质类别(酸、碱、盐、氧化物)的性质及应用(1)指出表中各物质的类别物质NaOHHNO3CO2P4Na2CO3CuCl2MgO类别碱酸氧化物单质盐盐氧化物(2)写出上述物质中能与澄清石灰水反应的化学方程式：①Ca(OH)2＋2HNO3=Ca(NO3)2＋2H2O；②Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2O；③Ca(OH)2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaOH；④Ca(OH)2＋CuCl2=Cu(OH)2↓＋CaCl2。3.根据物质类别预测陌生物质的性质(1)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)，推测二氧化硫具有的性质，用化学方程式表示：①SO2＋H2O=H2SO3；②SO2＋CaO=CaSO3；③SO2＋Ca(OH)2=CaSO3↓＋H2O。(2)实验室用碳酸钙与盐酸反应制取二氧化碳气体的化学方程式是CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2O；若实验室没有盐酸时，可选用硝酸代替。4.实现不同类物质间的转化以钙为例，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。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。单质、氧化物、酸、碱、盐之间的转化关系图示(1)请用“价—类”二维图(纵坐标表示元素化合价，横坐标表示物质类别)表示你学习过的不同价态氯元素与有关类别代表物间的关系。提示(2)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化学方程式表示(所写化学方程式不得重复)。①C＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________；④________________________________________________________________________；⑤________________________________________________________________________；⑥________________________________________________________________________；⑦________________________________________________________________________。提示②CO2＋H2O=H2CO3③CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O④Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑⑤CaO＋2HCl=CaCl2＋H2O⑥Ca(OH)2＋2HCl=CaCl2＋2H2O⑦CaO＋H2O=Ca(OH)2[解析]属于同一类的物质必定符合同一标准，就会有某一共同的性质，利用一类物质和另一类物质之间的关系，就可以找出物质之间转化的方法，一般有以下化学通性：非金属eq\o(→,\s\up7(氧气))酸性氧化物eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(→,\s\up7(碱))盐,\o(→,\s\up7(水))酸))；金属eq\o(→,\s\up7(氧气))碱性氧化物eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(→,\s\up7(酸))盐,\o(→,\s\up7(水))碱))，该题对各类物质之间的转化限定了8种物质，从这8种物质中选出符合条件的物质进行各类物质间的转化。相关链接金属、氧化物、酸、碱和盐的化学通性(1)金属的化学通性金属eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＋氧气→金属氧化物,＋酸→盐＋氢气,＋盐→盐＋金属))(2)氧化物的化学通性①酸性氧化物＋水→含氧酸②酸性氧化物＋碱→盐＋水③酸性氧化物＋碱性氧化物→盐④碱性氧化物＋水→碱⑤碱性氧化物＋酸→盐＋水(3)酸的化学通性酸eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＋酸碱指示剂，如使紫色石蕊溶液变红色,＋活泼金属→盐＋氢气,＋碱性氧化物→盐＋水,＋碱→盐＋水,＋盐→新酸＋新盐))(4)碱的化学通性碱eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＋酸碱指示剂，如使紫色石蕊溶液变蓝色，使无色酚酞,溶液变红色,＋酸性氧化物→盐＋水,＋酸→盐＋水,＋盐→新碱＋新盐))(5)盐的化学通性盐eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＋酸→新盐＋新酸,＋碱→新盐＋新碱,＋盐→新盐＋新盐))1.(2018·吉林高一检测)某气体经过检验只含有一种元素，则该气体是()A.一种单质B.一种化合物C.单质与化合物的混合物D.可能是一种单质，也可能是几种单质的混合物[答案]D[解析]只含有一种元素的物质可能是纯净物单质(如O2)，也可能是混合物(如O2和O3的混合气体)。2.在“加碘食盐”“含氟牙膏”“补钙保健品”“缺铁性贫血”中，“碘、氟、钙、铁”是指()A.单质B.元素C.化合物D.物质[答案]B[解析]这些元素均以化合态形式存在，化合物不只是由一种元素组成。3.ClO2是生产饮用水的新一代消毒剂。从物质分类来看，ClO2属于()A.氧化物B.酸C.碱D.盐[答案]A[解析]氧化物是由两种元素组成并且一种元素是氧元素的化合物。4.根据某种共性，可将CO2、SO2归为一类氧化物，下列物质中与它们属于同一类的是()A.CaCO3B.P2O5C.CuOD.KMnO4[答案]B[解析]CO2、SO2属于酸性氧化物，CaCO3、KMnO4属于盐，CuO属于碱性氧化物。5.碱溶液中都含有OH－，因此不同的碱表现出一些共同的性质。下列关于Ba(OH)2性质的描述中不属于碱的共同性质的是()A.能使紫色石蕊溶液变蓝色B.能与盐酸反应生成水C.能与Na2SO4溶液反应生成BaSO4沉淀D.能与CO2反应生成水[答案]C[解析]Ba(OH)2与Na2SO4反应表现的是Ba2＋的性质，不属于OH－的性质。6.下列变化不能通过一步化学反应实现的是()A.BaCl2→BaSO4 B.CuO→Cu(OH)2C.NaOH→Na2SO3 D.MgSO4→Mg(OH)2[答案]B[解析]CuO难溶于水，不能与水反应。7.下表是某地市场上销售的一种“加碘盐”包装上的部分文字说明。配料表精制海盐、碘酸钾(KIO3)含碘量20～40mg·kg－1储藏方法密封、避光、防潮食用方法烹调时待食品熟后加入碘盐请根据此表，结合中学学过的化学知识，回答下列问题：(1)据物质分类中的树状分类法的有关知识，在①HIO3、②NaIO3、③KOH、④I2O5、⑤NaCl五种__________(填“混合物”“化合物”“盐”或“氧化物”)中，与碘酸钾(KIO3)属于同