第4讲用分类的方法研究化合物-2021年初升高化学教材知识衔接讲义

【暑假起跑线】2021年初升高化学教材知识衔接讲义第4讲用分类的方法研究化合物教材分析初中教材要求高中教材要求在初中化学中，只要求学生知道酸、碱、盐、氧化物是最常见的无机化合物，有机化合物和无机化合物是化合物的两种重要类别。在高中化学中，除要求学生通过组成和性质对化合物进行分类外，还要学会从其他角度对化合物进行分类，如离子化合物和共价化合物；电解质和非电解质，强电解质和弱电解质等。由两种或两种以上元素组成的纯净物称为化合物。酸、碱、盐、氧化物是最常见的化合物。酸在水中能产生H＋，能与碱、碱性氧化物、活泼金属、某些盐反应；碱在水中能产生OH－，能与酸、酸性氧化物、某些盐反应；盐在水中能产生金属阳离子(或铵根离子)和酸根离子，酸、碱、盐在工农业生产和日常生活中的广泛应用，促进了人类文明的进步和社会的可持续发展。地球上含碳的化合物非常多，在已发现的物质中含碳的化合物占绝大部分，人们把像葡萄糖这类含碳的化合物叫做有机化合物，简称有机物；组成中不含碳的化合物一般叫做无机化合物，如水、氧化铜、氢氧化钠、硫酸、氯酸钾、氯化钠、硝酸铵等都属于无机化合物。我们熟悉的一氧化碳、二氧化碳、碳酸钙等少数含碳化合物，由于它们的组成和性质与无机化合物很相似，人们就将它们归入无机化合物来研究。我们知道活泼金属(如K、Ca、Na、Mg等)原子结构最外层电子数较少，有失去电子达到8电子相对稳定构型的倾向；而活泼非金属(如F、O、Cl等)原子结构最外层电子数较多，有得到电子达到8电子相对稳定构型的倾向。因此，当活泼金属与活泼非金属化合时，活泼金属原子失去最外层上的电子形成阳离子，活泼非金属原子结合电子形成阴离子，阴、阳离子间通过物理静电作用形成了稳定化合物，我们把这种由阴阳离子构成的化合物称为离子化合物。除活泼金属与活泼非金属会形成离子化合物外，带正电荷的原子团(如铵根)与带负电荷的酸根离子(如Cl－、NOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3))也会形成离子化合物。大部分碱和盐、活泼金属氧化物等都是离子化合物，在固体状态下，阴、阳离子间因为有较强的静电作用，这些离子均不能自由移动。在目前已知化合物中，许多化合物并不存在金属元素，而是全部由非金属元素组成的。当非金属元素与非金属元素相化合时，因为非金属原子都有得到电子的倾向，不容易失去电子，也就不会形成阴、阳离子，它们构成的化合物一般被称为共价化合物，如HCl、H2O、CH4、CO2、HClO(次氯酸)、C2H5OH(乙醇)。一般来说，酸、非金属氧化物、大部分有机物等都属于共价化合物。共价化合物大都是由分子构成的，如HCl、HClO，也有极少部分是由原子构成的，如石英SiO2、金刚砂SiC。[想一想]1.非金属元素形成的化合物一定是共价化合物吗？[试一试]1.下列物质中，哪些是离子化合物，哪些是共价化合物？氯化氢(HCl)、硝酸钠(NaNO3)、氢氧化钾(KOH)、葡萄糖(C6H12O6)、硫酸(H2SO4)、氯化铵(NH4Cl)、二氧化碳(CO2)、碳酸钙(CaCO3)、氨气(NH3)、生石灰(CaO)。在离子化合物固体状态中，阴阳离子间因静电作用而不能自由移动。对可溶性离子化合物而言，将其溶于水中时，固体会溶解消失，其本质是水分子在阴阳离子间渗透，不断拆散阴阳离子，使它们形成能够自由移动的离子。水分子对离子化合物的这种破坏作用，尤如堤坝因洪水冲刷而倒塌，水是值得我们每个人都必须敬畏的一种物质。[想一想]2.食盐是一种典型的离子化合物，设计简单实验证明在食盐固体中的离子不能自由移动，而在食盐水溶液中的离子可以自由移动。(提示：可在家中选用电池、铅笔芯、贺卡中的发光二极管和导线等设计实验)由阴阳离子构成的化合物，除在水中可被拆散为自由移动的离子外，用加热熔融的方式，也可以破坏阴阳离子间的静电作用，使其成为自由移动的离子。在“火”的作用下，固体氯化钠可被强拆为自由移动的Na＋和Cl－，这一过程是工业电解熔融氯化钠制备金属钠的前提；固体氧化铝(加入冰晶石，降低氧化铝的熔点)可以被强拆为自由移动的Al3＋和O2－，这一过程是工业电解熔融氧化铝制备金属铝的前提。火是人类文明进步的象征，也是引发化学变化的一种重要方法。大部分共价化合物在水中和熔融状态都不能被直接拆分为自由移动的离子，只有极少部分的共价化合物如酸分子，可以在水中被拆分为自由移动的阴阳离子，如HCl分子可被水“拆散”为H＋和Cl－，H2SO4分子可被水“拆散”为H＋和SOeq\o\al(2－,4)。在水中或熔融状态下，化合物被拆散成自由移动离子的过程，被称为电离。离子化合物既可以在水中发生电离，也可以在熔融状态下发生电离；共价化合物中一般只有酸分子可以直接在水中发生电离。也就是酸只在水中发生电离，而碱和盐既可在水中，也可在熔融状态下发生电离。电离过程可用电离方程式表示，不写条件一般就是指在水中发生电离。H2SO4=2H＋＋SOeq\o\al(2－,4)NaOH=Na＋＋OH－NaCl=Na＋＋Cl－[想一想]3.判断下列化合物是否可以发生电离，如果能够电离，则用电离方程式表示电离过程。氯化氢、氢氧化钡、氢氧化钾、硫酸钠、碳酸钠、二氧化碳、一氧化碳、乙醇、葡萄糖。通常，我们把能发生电离的化合物称为电解质，不能发生电离的化合物称为非电解质，也就是酸、碱、盐和金属氧化物属于电解质，而非金属氧化物、大部分有机物属于非电解质。蔗糖、酒精、一氧化碳等化合物，无论是在水溶液中还是在熔融状态下均以分子形式存在，因而不能导电；酸、碱、盐和金属氧化物可以在水中或熔融状态下发生电离，可以导电。习惯上，在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物叫做电解质，在水溶液和熔融状态下都不能导电的化合物叫做非电解质。正确地分析和判断物质在水溶液中是否电离、电离生成哪些离子，有助于研究物质在水溶液中发生的化学反应。[想一想]4.金属铜能导电，那么铜是不是属于电解质？[试一试]2.请用干电池、铅笔芯、音乐贺卡中的发光二极管及导线等，设计实验证明食盐、醋酸是电解质，而蔗糖是非电解质。[试一试]3.下列物质中，哪些是电解质，哪些是非电解质？氯化氢(HCl)、硝酸铵(NH4NO3)、氢氧化钡[Ba(OH)2]、葡萄糖(C6H12O6)、硫酸(H2SO4)、氯化钡(BaCl2)、碳酸钙(CaCO3)、明矾[KAl(SO4)2·12H2O](一种可溶性盐)、Al2O3、CO2。[试一试]4.到目前为止，你能从哪些角度对化合物进行分类。在相同条件下把相同浓度、相同体积的盐酸溶液、CH3COOH溶液、NaOH溶液、NaCl溶液和氨水分别倒入五只烧杯中，接通电源后灯泡亮度如图所示(现象：接盐酸、NaOH溶液、NaCl溶液的灯泡很明亮，而接CH3COOH溶液、氨水的灯泡相对较暗)。我们知道，灯泡亮度不同代表着溶液中存在的离子浓度不同，对于相同组成(AB型)的电解质而言，表明水拆解这些化合物成为自由移动离子的能力不同，灯泡亮度越大，被拆解成为自由移动离子的程度越大，不同电解质在水中的电离程度就不同。根据精确实验表明HCl、NaOH、NaCl等化合物在水中几乎全部可以发生电离，而CH3COOH、氨水(NH3·H2O)在水中只能部分发生电离，大部分仍以分子的形式存在，存在离子数量很少，浓度很低。通常我们把在水中完全电离成离子的电解质称为强电解质，电离方程式用“=”表示；而在水中部分发生电离的电解质称为弱电解质，电离方程式用“”表示。强电解质弱电解质相同点都是化合物，在水溶液中都能电离、导电电离程度完全极小部分电离溶质形式离子主要是分子，小部分为离子物质类别强酸、强碱、大多数盐类弱酸、弱碱、水等实例HCl、NaOH、KCl、NaHSO4、NaHCO3、BaSO4CH3COOH、H2CO3、NH3·H2O、H2O电离表示NaCl=Na＋＋Cl－CH3COOHCH3COO－＋H＋[试一试]5.在下列物质中，哪些是电解质，哪些是非电解质，哪些是强电解质，哪些是弱电解质，写出对应的电离方程式？①NaNO3②Fe③H2SO4④CO2⑤Ba(OH)2⑥CH3COOH⑦NH3⑧NH3·H2O⑨AgCl⑩H2CO3(满分50分限时30min)一、选择题(本题包括13小题，每小题2分，共26分，每题只有1个正确答案)1．下列关于电解质的说法正确的是()A．固态氯化钠不导电，所以氯化钠是非电解质B．NH3溶于水形成的溶液能导电，所以NH3是电解质C．铜丝能导电，所以铜是电解质D．BaSO4在水溶液中难导电，但熔融状态下能导电，所以BaSO4是电解质2．下列物质的水溶液能导电，但属于非电解质的是()A．Cl2B．HClC．SO2D．NH4Cl3．下列关于酸、碱、盐的各种说法中，正确的是()A．化合物电离时，生成的阳离子有氢离子的是酸B．化合物电离时，生成的阴离子有氢氧根离子的是碱C．化合物电离时，只生成金属阳离子和酸根阴离子的才是盐D．NH4Cl的电离方程式是NH4Cl=NHeq\o\al(＋,4)＋Cl－4．下列关于电解质的叙述中正确的是()A．在水溶液或熔融状态下不导电的化合物叫非电解质B．电解质、非电解质一定是化合物，不可能是单质或溶液C．在水中能导电的化合物一定是电解质D．纯水的导电性很差，所以水不是电解质5．NaHSO4在水溶液中能够电离出Na＋、H＋和SOeq\o\al(2－,4)，下列对于NaHSO4的分类不正确的是()A．NaHSO4是盐 B．NaHSO4是酸式盐C．NaHSO4是钠盐 D．NaHSO4是酸6．下列物质的分类组合全部正确的是()选项强电解质弱电解质非电解质ANaClHFCl2BH2SO4BaCO3CS2CAgClHClOCuDBa(OH)2H2CO3C2H5OH7.下列电离方程式中正确的是()A．HNO3=H＋＋N5＋＋3O2－B．Ca(OH)2=Ca2＋＋(OH－)2C．AlCl3=Al＋3＋3Cl－D．Al2(SO4)3=2Al3＋＋3SOeq\o\al(2－,4)8．仅能在水溶液中导电的电解质是()A．KOHB．C2H5OHC．CO2D．HCl9．下列物质中，含有自由移动的Cl－的是()A．KClO3溶液 B．CaCl2溶液C．NaCl固体 D．氯化氢气体10．下列叙述错误的是()A．离子化合物中一定含有阴离子和阳离子B．离子化合物中一定含有金属元素C．共价化合物中也可能含有金属元素D．共价化合物中一定不含有离子11．能形成离子化合物的是()A．任意两种元素之间的化合B．两种非金属元素之间的化合C．任何金属元素与非金属元素之间的化合D．活泼金属元素与活泼非金属元素之间的化合12．下列性质中，可以证明某化合物一定是离子化合物的是()A．水溶液能导电B．由金属和非金属元素组成C．熔融状态能导电D．可以溶于水13．下列化合物的水溶液中不只存在一种分子的是()A．NaHSO4 B．HClOC．Ba(OH)2 D．HCl二、填空题(本题包括4小题，共24分)14．(8分)有下列物质：①氢氧化钠固体②铜丝③氯化氢气体④稀硫酸⑤二氧化碳气体⑥氨水⑦碳酸钠粉末⑧蔗糖晶体⑨熔融氯化钠⑩CuSO4·5H2O晶体。请用序号填空：(1)能导电的是_________________________________________________________；(2)属于电解质的是_____________________________________________________；(3)属于非电解质的是___________________________________________________；(4)属于电解质但上述状态下不能导电的是________。15．(4分)写出下列物质在水溶液中的电离方程式：(1)Ba(OH)2：_______________________________；(2)KHSO4：________________________________；(3)HNO3：_________________________________；(4)Na2CO3：________________________________16．(6分)在如图所示的串联装置中，发现灯泡不亮，但若向其中一个烧杯中加水，则灯泡会亮起来：请问：(1)哪个烧杯中液体加水灯泡会亮起来，为什么？(2)哪两个烧杯液体混合后导电能力会减弱？为什么？17．(6分)氮化钠(Na3N)是科学家制备的一种重要化合物。它与水作用可产生氨气(NH3)。试回答下列问题：(1)氮化钠(Na3N)中N元素化合价是________，该化合物属于________化合物(填“离子”或“共价”，下同)，生成的NH3属于________化合物。(2)氮化钠(Na3N)与水反应的方程式是__________________________________________________________________________，反应类型是________(填基本反应类型)。

答案精析想一想1.非金属元素形成的化合物也可以是离子化合物，如铵盐。试一试1.离子化合物必含金属元素或铵根，所以硝酸钠(NaNO3)、氢氧化钾(KOH)、氯化铵(NH4Cl)、碳酸钙(CaCO3)、生石灰(CaO)是离子化合物，其余是共价化合物。想一想2.有自由移动离子的物质可以导电；只有离子，但不能移动时，该物质也不可导电。所以有无自由移动离子可通过能否导电得到证明。将食盐固体和食盐水溶液分别与电池、铅笔芯、发光二极管用导线组成闭合回路，发现接食盐固体的二极管不发光，接食盐水的二极管发光。想一想3.电解质在水中总可以发生电离，非电解质不发生电离。其中氯化氢、氢氧化钡、氢氧化钾、硫酸钠、碳酸钠可以发生电离，其他不能发生电离。HCl=H＋＋Cl－KOH=K＋＋OH－Ba(OH)2=Ba2＋＋2OH－Na2CO3=2Na＋＋COeq\o\al(2－,3)Na2SO4=2Na＋＋SOeq\o\al(2－,4)想一想4.铜导电是依靠自由移动的电子，但铜属于单质，不属于电解质。试一试2.一般证明电解质只需证明它在水溶液中可导电，而证明非电解质需证明它在水中和熔融状态下都不能导电。将食盐、醋酸溶于水分别与干电池、铅笔芯、发光二极管用导线组成闭合回路，二极管发光，证明食盐、醋酸为电解质。将加热熔融的蔗糖和蔗糖溶液分别与干电池、铅笔芯、发光二极管用导线组成闭合回路，二极管均不发光，证明蔗糖是非电解质。试一试3.酸、碱、盐、金属氧化物是电解质，而非金属氧化物和有机物是非电解质，这是判断电解质和非电解质最有用的方法。只有葡萄糖(C6H12O6)和CO2是非电解质，其余都是电解质。试一试4.根据组成和性质化合物可分为酸、碱、盐和氧化物；根据有无碳元素化合物可分为无机物和有机物；根据是否可发生电离分成电解质和非电解质；根据构成微粒是否存在离子，化合物可分为离子化合物和共价化合物。试一试5.电解质有①③⑤⑥⑧⑨⑩，非电解质有④⑦，其中①③⑤⑨为强电解质，⑥⑧⑩为弱电解质。对应电离方程式如下：①NaNO3=Na＋＋NOeq\o\al(－,3)③H2SO4=2H＋＋SOeq\o\al(2－,4)⑤Ba(OH)2=Ba2＋＋2OH－⑥CH3COOHH＋＋CH3COO－⑧NH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－⑨AgCl=Ag＋＋Cl－