第1節(jié)元素與物質(zhì)的分類1元素與物質(zhì)的關(guān)系(1)元素是物質(zhì)的基本組成成分元素是物質(zhì)的基本組成成分，物質(zhì)都是由元素組成的。每一種元素都能自身組成單質(zhì)，如氯元素形成氯單質(zhì)(Cl2)，鈉元素形成鈉單質(zhì)(Na)等等；有的元素還能形成多種單質(zhì)，如氧元素可以形成氧氣(O2)和臭氧(O3)兩種單質(zhì)。絕大多數(shù)元素都能與其他元素組成化合物，如氯化鈉(NaCl)、氫氧化鉀(KOH)等。相同的元素也可組成不同的化合物，如CO與CO2、Na2O2與Na2O等。所以，元素的原子可以按照一定的規(guī)律以不同的種類和不同的方式進(jìn)行組合，如含碳的物質(zhì)：其中，目前已發(fā)現(xiàn)的有機(jī)物已有三千多萬種。(2)元素在物質(zhì)中的存在形態(tài)根據(jù)元素存在的物質(zhì)種類不同，一般把元素分成兩種存在形態(tài)：游離態(tài)：元素在單質(zhì)中的存在形態(tài)?；蠎B(tài)：元素在化合物中的存在形態(tài)。例如，鐵元素在金屬鐵中呈游離態(tài)，在三氧化二鐵中呈化合態(tài)。同種元素在不同的化合物中可能呈現(xiàn)不同的價(jià)態(tài)。例如，鐵元素在氯化亞鐵中呈現(xiàn)2價(jià)，在三氯化鐵中呈現(xiàn)3價(jià)。對于元素的同一價(jià)態(tài)，總有一定的對應(yīng)物質(zhì)。例如，對應(yīng)2價(jià)的碳元素，有CO；對應(yīng)4價(jià)的碳元素，有CO2、H2CO3、CaCO3等?！纠?】 下列說法中不正確的是()A一種元素可能形成兩種或多種不同的單質(zhì)B單質(zhì)的種數(shù)一定多于元素的種數(shù)C只含一種元素的物質(zhì)不一定是純凈物D只含碳元素的物質(zhì)在氧氣中燃燒只能生成一種物質(zhì)解析：物質(zhì)是由元素構(gòu)成的，一種元素可能形成兩種或多種不同的單質(zhì)，因而只含一種元素的物質(zhì)不一定是純凈物。例如，碳元素可構(gòu)成金剛石、石墨、足球烯等單質(zhì)，單一的單質(zhì)為純凈物，多種單質(zhì)混在一起則為混合物。同樣的原理可推得單質(zhì)的種類一定多于元素的種數(shù)。只含碳元素的物質(zhì)(如金剛石、石墨、足球烯)在氧氣中燃燒，根據(jù)與氧氣的相對多少，可能生成二氧化碳，也可能生成一氧化碳，還可能生成二氧化碳和一氧化碳的混合物。答案：D理解元素與物質(zhì)的關(guān)系時(shí)要注意：將物質(zhì)分為純凈物和混合物的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)組成物質(zhì)的種類是否單一，而不是根據(jù)元素的種類多少。2物質(zhì)的分類對物質(zhì)進(jìn)行有效的分類在化學(xué)學(xué)習(xí)中有著重要的意義。因?yàn)槲镔|(zhì)的種類繁多，數(shù)量巨大，不可能逐一研究。對物質(zhì)進(jìn)行科學(xué)分類再分門別類地研究它們的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途，則容易找到有關(guān)規(guī)律，把握物質(zhì)的本質(zhì)屬性和內(nèi)在聯(lián)系，最大限度地服務(wù)于人類社會。根據(jù)研究的需要，可以從多種角度對物質(zhì)進(jìn)行分類，并得到不同的分類結(jié)果。(1)根據(jù)物質(zhì)由一種還是兩種以上物質(zhì)(分子)組成，將物質(zhì)分為純凈物和混合物。由同種物質(zhì)(分子)組成的物質(zhì)叫純凈物；由不同種物質(zhì)混合而成的物質(zhì)叫混合物。(2)根據(jù)組成物質(zhì)的元素種類，把純凈物分為單質(zhì)和化合物。(3)化合物的分類方法有很多，按性質(zhì)不同可分為氧化物、酸、堿和鹽，這是一種重要的分類方法，但并不是唯一的分類方法。如根據(jù)其在水溶液中或熔融狀態(tài)下能否導(dǎo)電，可分為電解質(zhì)和非電解質(zhì)；根據(jù)其組成與結(jié)構(gòu)可分為離子化合物和共價(jià)化合物；根據(jù)其反應(yīng)過程中化合價(jià)的變化可分為氧化劑和還原劑等。(4)根據(jù)混合物中被分散物質(zhì)的顆粒大小，可將其分為溶液、濁液和膠體。(5)根據(jù)物質(zhì)的組成和性質(zhì)可將物質(zhì)進(jìn)行如下簡單分類：其中把能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物稱為酸性氧化物，如二氧化碳、二氧化硫等；把能與酸反應(yīng)生成鹽和水的氧化物稱為堿性氧化物，如氧化鈉、氧化銅等。辨誤區(qū) 物質(zhì)分類中的易錯(cuò)點(diǎn)(1)只由一種元素組成的物質(zhì)，可能是純凈物，也可能是混合物。例如，O2、O3均是純凈物，而O2和O3混合后雖然只由一種元素組成，但屬于混合物。(2)冰和水混合在一起仍是純凈物，因?yàn)槎邇H是狀態(tài)不同，但組成相同，都是H2O，是同一種物質(zhì)。(3)并不是所有的金屬氧化物都是堿性氧化物，如Mn2O7為酸性氧化物；并不是所有的非金屬氧化物都是酸性氧化物，如CO、NO等。相關(guān)參考：對于同樣的物質(zhì)，采用不同的分類依據(jù)進(jìn)行分類時(shí)，它可能屬于不同的類別。以上分類方法叫做交叉分類法。應(yīng)用交叉分類法對物質(zhì)進(jìn)行分類，有利于從不同角度來全面地認(rèn)識物質(zhì)。【例2】 每組中都有一種物質(zhì)與其他物質(zhì)在分類上不同。試分析每組中物質(zhì)的組成規(guī)律，將這種不同于其他物質(zhì)的物質(zhì)找出來。(1)NaCl、KCl、NaClO、BaCl2(2)HClO3、KClO3、Cl2、NaClO3(3)H3PO4、H4SiO4、HCl、H2SO4(4)濁液、溶液、膠體、水(5)空氣、N2、HCl氣體、CuSO45H2O(6)銅、金、銀、鈉解析：雖然從不同的角度對物質(zhì)進(jìn)行分類，會有不同的分類結(jié)果，但只要仔細(xì)分析每組中各物質(zhì)在元素組成、化合價(jià)上的特點(diǎn)，找出其相似性，即可找出一種不同的物質(zhì)。(1)只有NaClO不是無氧酸，它是HClO的鈉鹽，其中氯元素的化合價(jià)也不同于其他三種。(2)只有Cl2中Cl元素化合價(jià)為0，其他均為5價(jià)。(3)只有HCl為無氧酸。(4)濁液、溶液和膠體均是混合物，而水是純凈物。(5)只有空氣屬混合物，其他為純凈物。(6)只有鈉屬活潑金屬，在金屬活動(dòng)順序表中排在H的前面，其他為不活潑金屬，排在H之后。答案：(1)NaClO(2)Cl2(3)HCl(4)水(5)空氣(6)鈉3.根據(jù)物質(zhì)類別研究物質(zhì)性質(zhì)對物質(zhì)進(jìn)行分類后，可以認(rèn)識某類物質(zhì)的一般性質(zhì)，并據(jù)此對屬于該類別的具體物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測。單質(zhì)、氧化物、酸、堿和鹽的關(guān)系：(1)金屬單質(zhì)的化學(xué)通性金屬非金屬無氧酸鹽金屬氧氣金屬氧化物較活潑金屬酸鹽氫氣較活潑金屬較不活潑金屬的鹽溶液較不活潑金屬較活潑金屬的鹽溶液(2)氧化物的化學(xué)通性酸性氧化物水含氧酸酸性氧化物堿鹽水酸性氧化物堿性氧化物鹽堿性氧化物水堿堿性氧化物酸鹽水(3)酸的化學(xué)通性酸酸堿指示劑：使紫色石蕊溶液變紅色酸活潑金屬鹽氫氣酸金屬氧化物鹽水酸堿鹽水酸鹽新酸新鹽(4)堿的化學(xué)通性堿酸堿指示劑：使紫色石蕊溶液變藍(lán)色，無色酚酞溶液變紅色堿酸性氧化物鹽水堿酸鹽水堿鹽新堿新鹽(5)鹽的化學(xué)通性鹽酸新鹽新酸鹽堿新鹽新堿鹽鹽新鹽新鹽析規(guī)律 類比法分析物質(zhì)的性質(zhì)研究單質(zhì)、氧化物、酸、堿和鹽之間的相互關(guān)系時(shí)，首先要選定一類物質(zhì)，預(yù)測它可能與哪些類別的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，然后選出各類物質(zhì)的代表物，探究它們之間能否發(fā)生反應(yīng)?！纠?】 下表有三組物質(zhì)，每組均有甲、乙、丙三種物質(zhì)(酸、堿、鹽均為溶液)。第組第組第組甲BaCl2FeCu(NO3)2乙Fe2O3K2SO4H2SO4丙ZnNaOHMgCl2根據(jù)該表回答問題：(1)第組中有一種物質(zhì)能與第_組中的所有物質(zhì)反應(yīng)，這種物質(zhì)是_。(2)不跟第組所有物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，但能與第組中所有物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的是第_組中的物質(zhì)_。其化學(xué)方程式分別為_。解析：第組中的K2SO4與第組中的H2SO4含有相同的酸根離子，不能反應(yīng)，與另外兩種物質(zhì)也不具備復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件，故排除第組。第組物質(zhì)分別是金屬、堿性氧化物、鹽三類，只有酸類物質(zhì)能與其都發(fā)生反應(yīng)。因而第組中的H2SO4符合(1)的要求。剩下的第組中的K2SO4不能與第組所有物質(zhì)反應(yīng)，F(xiàn)e和MgCl2之間也不能發(fā)生反應(yīng)，只有NaOH與Cu(NO3)2、H2SO4、MgCl2都可以發(fā)生反應(yīng)，且NaOH與第組中所有物質(zhì)不反應(yīng)，符合題意。答案：(1)H2SO4(2)NaOH2NaOHCu(NO3)2=Cu(OH)22NaNO32NaOHH2SO4=Na2SO42H2O2NaOHMgCl2=Mg(OH)22NaCl4分散系(1)定義：分散系是一種(或幾種)物質(zhì)(分散質(zhì))分散到另一種物質(zhì)(分散劑)里形成的混合物。(2)組成分散質(zhì)：被分散成微粒的物質(zhì)。分散劑：微粒分散在其中的物質(zhì)。如NaCl溶液就是一種分散系，其中分散質(zhì)為溶質(zhì)NaCl，分散劑為溶劑H2O。(3)分類分散系根據(jù)分散質(zhì)微粒直徑大小可分為溶液、膠體、濁液。溶液：分散質(zhì)微粒直徑小于1 nm的分散系。膠體：分散質(zhì)微粒直徑介于1100 nm之間的分散系。濁液：分散質(zhì)微粒直徑大于100 nm的分散系。形象地可用下圖表示：談重點(diǎn) 三種分散系的本質(zhì)區(qū)別溶液、膠體、濁液三種分散系的本質(zhì)區(qū)別是分散質(zhì)微粒直徑大小?！纠?】 下列關(guān)于溶液的說法正確的是()A凡是均一、穩(wěn)定的液體，就是溶液B長期放置后不會分層的液體，就是溶液C一種物質(zhì)里分散著另一種物質(zhì)的液體是溶液D溶液一定是均一、穩(wěn)定的混合物解析：溶液一定是均一、穩(wěn)定的分散系，是混合物。由于膠體也是均一、穩(wěn)定的分散系，因而說凡是均一、穩(wěn)定的液體是溶液或靜置不分層的液體是溶液都是不正確的；溶液、膠體、濁液都是由一種物質(zhì)分散到另一種物質(zhì)中形成的分散系。答案：D5膠體(1)膠體的定義、分類定義分散質(zhì)微粒直徑大小介于1100 nm之間的分散系。分類膠體(2)膠體的性質(zhì)膠體的性質(zhì)是由膠體中分散質(zhì)微粒的直徑大小決定的，由于膠體中的分散質(zhì)微粒的直徑介于溶液和濁液之間，膠體具有獨(dú)特的性質(zhì)。丁達(dá)爾現(xiàn)象當(dāng)可見光束通過膠體時(shí)，在入射光側(cè)面可觀察到光亮的通路，這種現(xiàn)象稱為丁達(dá)爾現(xiàn)象或丁達(dá)爾效應(yīng)。產(chǎn)生原因：產(chǎn)生丁達(dá)爾現(xiàn)象的原因并不是由于膠體微粒本身發(fā)光，而是因?yàn)榭梢姽獾牟ㄩL在400700 nm之間，膠體微粒在1100 nm之間，小于可見光的波長，從而使光波發(fā)生散射(光波偏離原來方向而分散傳播)形成的。而溶液也發(fā)生光的散射，但由于溶液中微粒的粒度小于1 nm，散射極其微弱，所以當(dāng)光束通過溶液時(shí)，看不到丁達(dá)爾現(xiàn)象。談重點(diǎn) 辨析丁達(dá)爾現(xiàn)象a丁達(dá)爾現(xiàn)象是物理變化。b丁達(dá)爾現(xiàn)象可用來鑒別膠體和溶液。c丁達(dá)爾現(xiàn)象能說明膠體微粒直徑的大小范圍。電泳膠體分散質(zhì)粒子在外加電場的作用下會發(fā)生定向移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電泳。產(chǎn)生原因：膠體分散質(zhì)微粒細(xì)小，有巨大的比表面積(單位質(zhì)量具有的表面積)，能較強(qiáng)地吸附電性相同的離子，從而形成帶電微粒。這些微粒在外電場的作用下會發(fā)生定向移動(dòng)。辨誤區(qū) 膠體帶電嗎？膠體不帶電，帶電的是膠體中的分散質(zhì)微粒，并且有的膠體膠粒不帶電荷，如淀粉膠體。聚沉當(dāng)向膠體中加入可溶性鹽時(shí)，可溶鹽產(chǎn)生的陽離子或陰離子能中和膠體微粒所帶的電荷，從而使膠體微粒聚集成較大的粒子，在重力作用下形成沉淀析出。這種膠體形成沉淀析出的現(xiàn)象稱為聚沉。使膠體聚沉的方法：a加入可溶性電解質(zhì)。例如：做豆腐時(shí)，在一定溫度下，向豆?jié){中加入CaSO4等電解質(zhì)溶液，就能使豆?jié){中的蛋白質(zhì)很快聚集而形成豆腐。一般說來，加入電解質(zhì)時(shí)，帶電離子的濃度越大，電荷數(shù)越高，使膠體的聚沉效果越好。如：Fe3Ca2Na；POSOCl(濃度相同)。b加入帶相反電荷膠粒的膠體。如：把Fe(OH)3膠體加入硅酸膠體中，兩種膠體均會發(fā)生凝聚，說明兩種膠體的膠粒帶相反的電荷。c加熱攪拌，使膠粒運(yùn)動(dòng)加快，碰撞機(jī)會增多，也能導(dǎo)致膠體凝聚。(3)膠體與滲析膠體的分散質(zhì)微粒直徑介于1100 nm之間，這樣的微粒能夠透過濾紙，而不能穿過半透膜。滲析：利用半透膜分離膠體中的雜質(zhì)分子或離子，從而提純、精制膠體的操作稱為滲析。半透膜具有比濾紙更小的孔隙，允許小分子、離子透過，不允許膠粒通過。這樣膠體中的小分子、離子等雜質(zhì)微粒與膠粒分開，達(dá)到提純膠體的目的。(4)膠體的制備方法和原理機(jī)械法：用特殊的機(jī)械加工方法將固體物質(zhì)直接加工到納米級(1 nm109 m)的超細(xì)粉末粒子，如碳素墨水等。目前納米材料的生產(chǎn)原理就在于此。反應(yīng)法：如氫氧化鐵膠體的制備，向燒杯中加入少量蒸餾水，加熱至沸騰，然后逐滴向沸水中滴加1 molL1(或飽和)的FeCl3溶液，并繼續(xù)煮沸至液體呈透明的紅褐色即得氫氧化鐵膠體。FeCl33H2OFe(OH)3(膠體)3HCl。溶解法：如淀粉、蛋白質(zhì)溶解于水直接得到膠體(又叫高分子溶液)。【例5】 將某溶液逐滴加入Fe(OH)3膠體內(nèi)，開始時(shí)產(chǎn)生沉淀，繼續(xù)滴加時(shí)沉淀又溶解，該溶液是()A2 molL1 NaOH溶液B2 molL1 H2SO4溶液C2 molL1 MgSO4溶液D硅酸溶膠解析：Fe(OH)3膠體中加入H2SO4溶液后，硫酸可以電離出氫離子和硫酸根離子；而Fe(OH)3膠體也表現(xiàn)出“雙重性”，作為膠體，其分散質(zhì)微粒帶少量正電荷，很快被硫酸根離子“中和”，從而沉淀析出；作為一種弱堿，F(xiàn)e(OH)3又與過量的氫離子反應(yīng)而逐漸溶解。其他選項(xiàng)只能使Fe(OH)3溶膠發(fā)生聚沉作用。答案：B6各種分散系的辨析、比較分散系溶液膠體濁液分散質(zhì)微粒直徑大小1 nm(109 m)1100 nm100 nm分散質(zhì)微粒成分離子或小分子分子或離子的集合體大量分子或離子的集合體外觀特征均勻、透明均勻、透明或半透明渾濁、不均勻、不透明穩(wěn)定性穩(wěn)定、靜置無沉淀較穩(wěn)定不穩(wěn)定、靜置有沉淀或分層分散質(zhì)能否透過濾紙能能不能分散質(zhì)能否透過半透膜能不能不能分類飽和溶液、不飽和溶液固溶膠、液溶膠、氣溶膠懸濁液、乳濁液實(shí)例食鹽水、蔗糖溶液果凍、豆?jié){、肥皂水、血液、霧、云、煙泥水【例61】下列有關(guān)膠體和溶液的比較中不正確的是()A溶液呈電中性，膠體帶有電荷B分散質(zhì)微粒均可通過濾紙C溶液中通過光束沒有特殊現(xiàn)象，膠體中通過光束有丁達(dá)爾現(xiàn)象D溶液中的分散質(zhì)微粒能透過半透膜，而膠體中的分散質(zhì)微粒不能解析：膠體和溶液的本質(zhì)區(qū)別是分散質(zhì)微粒大小不同，從而引起性質(zhì)的差別，根據(jù)膠體的性質(zhì)逐項(xiàng)分析。A項(xiàng)，膠體中的膠粒帶電荷，而膠體呈電中性，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，膠體和溶液的組成微粒均可通過濾紙，正確；C項(xiàng)，丁達(dá)爾現(xiàn)象是膠體特有的性質(zhì)，溶液中無此現(xiàn)象，正確；D項(xiàng)，半透膜允許溶液中的分散質(zhì)微粒透過，但膠體中的分散質(zhì)微粒不能透過半透膜，正確。答案：A【例62】“納米材料”是當(dāng)今材料科學(xué)研究的前沿，其研究成果廣泛用于催化及軍事科學(xué)中。所謂“納米材料”是指研究、開發(fā)出的直徑從幾納米至幾十納米的材料，如將納米材料分散到分散劑中，所得混合物可能具有的性質(zhì)是()A能全部透過半透膜B有丁達(dá)爾現(xiàn)象C所得液體呈膠狀D所得物質(zhì)一定是懸濁液解析：通過閱讀題目信息知：納米材料粒子直徑為幾納米至幾十納米，符合膠體分散質(zhì)微粒直徑范圍1 nm100 nm，所以納米材料分散到分散劑中形成的分散系屬于膠體，而不是呈膠狀，應(yīng)具有膠體的性質(zhì)，不能透過半透膜，能產(chǎn)生丁達(dá)爾現(xiàn)象，故選B。答案：B7膠體的性質(zhì)在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用膠體在自然界中尤其是生物界中普遍存在，與人類的生活及環(huán)境有著密切的聯(lián)系。其主要應(yīng)用場合如下：(1)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)：土壤的保肥作用。土壤里許多物質(zhì)如黏土、腐殖質(zhì)等常以膠體形式存在；制有色玻璃固溶膠，冶金工業(yè)利用電泳原理選礦，原油脫水等。(2)在醫(yī)學(xué)上：血液透析，血清紙上電泳，利用電泳分離各種氨基酸和蛋白質(zhì)。高度分散的膠體越來越多地被用來檢驗(yàn)或治療疾病。(3)在日常生活里的膠體知識：制豆腐、明礬凈水。(4)自然地理：江河入?？谔幮纬扇侵?，形成原理是海水中的電解質(zhì)使江河中的土壤膠體粒子發(fā)生聚沉。(5)在高科技領(lǐng)域，納米材料有著更進(jìn)一步地發(fā)展和應(yīng)用?！纠?1】 不能用膠體的性質(zhì)解釋的現(xiàn)象是()A在河流入?？谔幰仔纬扇侵轇由豆?jié){制成豆腐C在NaCl溶液中滴入KNO3溶液看不到沉淀D同一鋼筆同時(shí)使用不同牌號的墨水可能發(fā)生堵塞解析：河流中夾帶的泥沙膠粒，遇海水中電解質(zhì)發(fā)生聚沉而形成三角洲。由豆?jié){制豆腐時(shí)，需向豆?jié){中加入電解質(zhì)(用鹽鹵MgCl26H2O或石膏CaSO42H2O)，使蛋白質(zhì)發(fā)生聚沉。C中不反應(yīng)，與膠體知識無關(guān)。墨水屬膠體，不同牌號的墨水中膠粒吸附的電荷不同，若同一鋼筆使用不同牌號的墨水，膠?？赡軙嗷ブ泻退鶐щ姾啥鄢粒逛摴P堵塞。答案：C【例72】 在水泥、冶金工廠，常用高壓電對氣溶膠作用以除去大量煙塵，減少對空氣的污染，這種做法應(yīng)用的原理是()A丁達(dá)爾現(xiàn)象B電泳C滲析 D聚沉解析：由題給條件可知：該煙塵為氣溶膠，在高壓電場作用下，帶電的膠體粒子向某一電極運(yùn)動(dòng)，減少了大氣污染，它應(yīng)用了電泳原理。答案：B