第一节 物质的分类 (教师用).doc

第二章化学物质及其变化第一节 物质的分类知识梳理一、物质的分类分类是科学家在实验与观察的基础上，把已收集到的各种资料加以整理，进行分类，使其系统化的过程。1.分类时要找出能够观察的特性来做分类的基准；2.分类是学习和研究化学物质及其变化的一种常用的基本方法。根据不同的需要，分类的标准可以不同，交叉分类和树状分类是常用的分类方法。3.根据“研究的需要”，可从多种角度对物质进行分类，这样可以得到不同的结果。例如碳酸钠，按有机物、无机物分类属于无机物；按物质类别分类属于盐；按所含的离子分类又属于钠盐或碳酸盐。 4.分类作为科学方法的意义：当分类标准确定之后，同类中的事物在某些方面的相似性可以帮助我们做到举一反三；对不同类的事物了解使我们有可能做到由此及彼。二、分散系 分散系是混合物体系，是把一种（或多种）物质分散在另一种（或多种）物质中所得到的体系。例如：把 NaCl或酒精加入水中形成溶液，把牛奶或豆油加入水中形成乳浊液，把泥土放入水中得到悬浊液，这些混合物均可称为分散系。1.分散系中，被分散的物质（可以是固体、液体或气体）称作分散质；分散质分散于其中的物质（可以是固体、液体或气体）称作分散剂。如前例中的 NaCl、酒精、牛奶、豆油、泥土是分散质，而水就是分散剂。2.分散系可按不同的分类方法进行分类。（1）按照分散质和分散剂的聚集状态（气、液、固）分，有 9种类型。如：O2分散到N2中（空气），小液滴分散到空气中（雾），固体小颗粒分散到空气中（烟），HCl溶于水（盐酸），H2SO4溶于水（硫酸溶液）,NaCl溶于水（食盐溶液）等。（2）按分散系中分散质粒子大小又可以分为三种：溶液、_和浊液。（3）胶体是一种分散系，其分散质粒子的直径在_nm之间，具有_效应，可用于区分胶体和溶液。疑难突破1.物质分类应注意哪些事项？剖析：物质分类必须注意：（1）每次分类必须按同一个标准进行；（2）分类的子项应当互不相容；（3）各子项之和等于母项。如有的同学把稀硫酸归为纯净物中的酸，把 Fe（OH）3胶体归为碱等都是错误的。因为酸、碱是纯净物的子项，而稀硫酸、Fe（OH）3胶体是混合物。2.胶体的特性是什么？剖析：胶体具有一定吸附能力，吸附带电粒子后，在电路中可发生定向移动，发生电泳现象，加入电解质溶液,发生聚沉，可通过滤纸不能通过半透膜，其本质都是因为它的粒子直径在（1100 nm）范围内，所以胶体的特性是可发生丁达尔效应、电泳现象、聚沉现象、能通过滤纸但不能通过半透膜，其中丁达尔效应是胶体的特征。问题探究问题1 如何针对不同的胶体选择合适的制备方法？探究思路：不同的分散质和分散剂具有不同的特性，因此不同的胶体制备方法也不尽相同。对于一些可溶性大分子物质，一个分子就可形成胶粒，可采用溶解法制备胶体，如将淀粉、鸡蛋清等溶于水，橡胶溶于汽油等。对于一些难溶性小分子物质，多个分子聚集在一起可形成胶粒，可采用反应法，利用化学反应并且控制反应条件和反应程度，使反应产物分散质凝聚成大小为1100 nm的粒子而形成胶体，如向沸腾的水中滴加 FeCl3溶液，并继续煮沸至液体呈透明的红褐色，即得Fe（OH）3胶体。采用强制分散的方法也可将分散质分散为大小为1100 nm的粒子而形成胶体，写毛笔字时研墨就是利用了这个道理，现在用于涂抹在电视机显像管背面玻璃外壁的胶体石墨是用一种被称为胶体磨的设备制造出来的，水泥等也是如此。问题2 胶体胶粒所带电荷有什么规律?探究思路：不同胶体的胶粒结构不同，吸附的阴、阳离子也就不同，因此不同胶体胶粒所带的电荷也就不同。金属氢氧化物如Fe（OH）3胶体，Al（OH）3胶体、金属氧化物等胶体的胶粒吸附阳离子而带正电荷；非金属氧化物、金属硫化物、硅酸、土壤等胶体的胶粒吸附阴离子而带负电荷。问题3 胶体聚沉的方法有哪些？探究思路：同种胶体的胶粒带有同种电荷是胶体比较稳定的重要原因。若改变外界条件，消除或削弱胶粒所带的电荷，胶粒就会自然沉降而聚沉。使胶体聚沉的方法有：加入某些电解质溶液，因电离出的离子可中和胶粒所带电荷，使胶粒的电性消失而聚沉；加入带异种电荷胶粒的胶体，因胶粒碰撞时相互抵消电性而聚沉；加热也可以减弱胶粒对离子的吸附作用，减少胶粒所带电荷，从而使胶体聚沉。典题精讲例1 下列10种物质：水 空气 铁 二氧化碳 硫酸 熟石灰Ca（OH）2 胆矾（CuSO45H2O） Fe（OH）3胶体 碱式碳酸铜Cu2（OH）2CO3 硫酸氢钠（NaHSO4）中，属于混合物的是_。属于氧化物的是_。属于碱的是_；属于酸的是_。属于盐的是_。（以上空格填物质的序号）思路解析 结晶水合物如胆矾CuSO45H2O，碱式盐如Cu2（OH）2CO3，酸式盐如NaHSO4都有固定的组成，均为纯净物。而Fe（OH）3胶体是一种分散系，它是由Fe（OH）3胶粒（分散质）和水（分散剂）两种物质组成的，属于混合物。答案： 例2 用特殊方法把固体物质加工到纳米级（1100 nm）的超细粉末粒子，然后制得纳米材料。下列分散系中的分散质粒子的大小和这种纳米粒子大小具有相同数量级的是（ ）A.溶液 B.浊液 C.胶体 D.沉淀思路解析 本题可从不同分散系中粒子的大小角度去对比。1100 nm就是胶体中分散质粒子的大小，跟这种超细粉末粒子大小具有相同的数量级。答案：C例3 下列事实与胶体性质无关的是（ ）A.在豆浆里加入盐卤做豆腐B.在河流入海处易形成沙洲C.一束平行光线照射蛋白质溶液时，从侧面可以看到一束光亮的通路D.三氯化铁溶液中滴入氢氧化钠溶液，出现红褐色沉淀思路解析 豆浆里的蛋白质是胶体，遇电解质（盐卤）发生聚沉；河流中土壤胶粒遇海水中的电解质发生聚沉；蛋白质胶体能发生丁达尔效应；氯化铁水解是一个化学反应：Fe3+3OH-=Fe(OH)3。答案：D例4 土壤胶体颗粒带负电荷，因此土壤中施用含氮总量相同的下列化肥时，肥效最差的是（ ）A.硫铵 B.氯化铵 C.碳铵 D.硝酸铵思路解析 题中所给四种化肥中的氮元素的存在形态，一是铵态氮（），二是硝态氮（）。土壤胶粒带负电荷，显然，易被吸附，不能被吸附，故在施用含氮总量相同的前提下，硝酸铵肥效最差。答案：D例5 （1）实验室中，制取Fe（OH）3胶体的操作是_，反应方程式是_，证明胶体已经制成的方法是_。（2）已知Fe（OH）3胶粒带正电荷，Al（OH）3胶粒也带正电荷，而H2SiO3胶粒带负电荷，则下列实验的现象分别是：Fe（OH）3胶粒和Al（OH）3胶粒混合：_。Fe（OH）3胶粒和H2SiO3胶粒混合：_。（3）已知Al（OH）3胶粒能够净水，则Fe（OH）3胶粒_（填“能”或“不能”）净水。思路解析（1）注意生成的是“Fe（OH）3（胶体）”而非“Fe（OH）3（沉淀）”。（2）Fe（OH）3胶粒与Al（OH）3胶粒电性相同，不能中和，不聚沉。Fe（OH）3胶粒与H2SiO3胶粒电性相反，相混互相中和，胶粒聚沉为沉淀。通常，深色沉淀和白色沉淀混合显示深色。（3）Al（OH）3胶粒能净水，是由于其带正电荷，中和水体中带负电的泥沙胶粒，共同凝为沉淀。Fe（OH）3胶粒也带正电荷，故有相同的净水效果。答案：（1）将少量饱和FeCl3（aq）滴入沸水，并继续加热煮沸至液体呈红褐色，FeCl3+3H2O=Fe(OH)3(胶体)+3HCl 利用丁达尔效应 （2）无明显现象，液体变浑浊，并形成了红褐色沉淀 （3）能知识导学 明确分类的作用：对种类繁多的物质进行科学的分类，再分门别类地研究它们的结构、性质和用途，就容易找到有关规律，把握物质的本质属性和内在联系。 例如：按不同的分类方法对初中化学中学过的物质进行分类，就更容易把握其内在本质。 对三类分散体系关键掌握：分散质粒子大小：溶液（100 nm）。是否透过滤纸和半透膜：根据体系粒子的大小，不能通过滤纸的体系是浊液中的分散质，不能通过半透膜的是胶体中的分散质。胶体的特性是能产生丁达尔效应（光束通过胶体时产生一条明亮的光路），可以用来区分胶体与溶液。其原因是光束在一定大小的波长（1100 nm）中发生了较强的散射，溶液中的散射太弱，而浊液则没有散射，它不能使光束通过。胶体稳定的主要原因是胶粒可以通过吸附而带有电荷（同种性质），产生排斥作用，使它们不易聚集。疑难导析 物质分类可以按不同的标准进行，但每一次分类只能有一个标准，如按分散系大小分类时就不要同时按分散系中分散剂与分散质的聚集状态分类，但不同分类方法所得结果之间允许有交叉或重叠的部分。 关键明确由于胶体的粒子大小在1100 nm之间，从而具有特殊的性质。区分胶体、溶液与浊液用丁达尔效应；分离溶液与胶体则用半透膜进行渗析；分离浊液与胶体或溶液则可用过滤的方法，所以渗析和过滤的原理是相同的。问题导思 首先明确胶体与其他分散系的本质区别在于它的粒子直径在1100 nm的范围内。 其次如果采用的原材料是粒子直径比它大的分散系则可以通过将粒子直径加工成符合胶体粒子直径的粒子即可，如用胶体磨磨成的胶体，其原理就是这样的；如果采用的原材料的粒子直径小于胶体粒子的直径，则可以将小颗粒聚集成大颗粒，使之达到胶体粒子直径即可，如氢氧化铁胶体的制备即是如此。 最后胶体的制备，应具体问题具体分析，结合胶体的颗粒大小，及性质，采用不同的条件和制备方法。 记住氢氧化铁胶体带正电荷、土壤胶体带负电荷，其他胶体所带电荷种类则可以通过类推的方法来预测。如金属氧化物或金属氢氧化物与氢氧化铁胶体类似带正电；非金属氧化物、硫化物、硅酸等与土壤胶体类似，胶体粒子带负电。 关键弄清胶体稳定的主要原因是胶体粒子所带电荷相同，胶体粒子电性相同相互排斥而不会进一步聚沉。反其道而行之，想让胶体聚沉，则没法使胶体粒子所带电荷消失即能达到目的：加入异性电荷粒子中和或加热减少胶粒对电荷的吸附都是有效的方法。典题导考绿色通道 此类题考查的内容实际是物质的分类，答题的前提是运用所学的树状分类法对初中学过的单质、氧化物、酸、碱、盐等进行分类，同时对混合物与纯净物的区别、胶体是混合物有明确的认识，在此基础上逐一分析，归类填写，防止造成遗漏。典题变式 按照物质的组成和性质，对纯净物进行分类，然后选择下列合适的物质填在物质类别上。 O2 Cu H2SO4 Ba(NO3)2 KNO3 CO2 空气含镁60%的MgO单质：_；化合物：_；混合物：_。答案：O2，Cu H2SO4，Ba(NO3)2，KNO3，CO2，含镁60%的MgO 空气绿色通道 溶液、悬浊液、胶体、乳浊液的本质特征是其分散质粒子的大小不同，抓住了它们粒子直径的区别，则此题便迎刃而解。由此可见，纳米技术和胶体知识有着内在的联系。典题变式纳米材料由于具有许多优异的性质而成为材料新宠，纳米材料的优异性质主要是因为（ ）A.采用新工艺生产 B.用贵重材料 C.材料中粒子大小在1100 nm范围 D.材料特别纯答案：C绿色通道 本题考查胶体的性质和应用，首先判定各选项涉及的分散系是不是胶体，然后再结合胶体的性质，即可得出答案。典题变式下列关于胶体的说法中正确的是（ ）A.胶体外观不均匀 B.胶体不能通过滤纸C.胶粒做不停的、无秩序的运动 D.胶体不稳定，静置后容易沉淀答案：C绿色通道 利用所学知识处理具体问题时，一定要抓住关键信息（如土壤胶粒带负电荷）和题给条件（如施用含氮总量相同）。如果没有这一前提条件，则不存在硝酸铵肥效最差。典题变式 向氢氧化铁胶体溶液中插入两支电极并通电，过一会儿有一个电极的周围颜色加深，是哪一个电极？答案：阴极绿色通道 证明Fe（OH）3胶体已形成的方法不唯一。异种电荷相互中和，胶体聚沉；同种电荷不能中和，胶体不聚沉。典题变式 1.将某溶液逐滴加入Fe(OH)3溶胶内，开始时产生沉淀，继续滴加时沉淀溶解，该溶液是（ ）A.2 molL-1