高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 元素与物质分类学案设计

第1课时　元素与物质的关系　物质分类与物质性质

学业要求

1．进一步感知各种元素及其化合物，知道元素有游离态和化合态两种形态，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。

2．知道分类法是研究物质性质的重要方法，根据元素组成可以将纯净物分为单质、化合物，化合物又可以分为氧化物、酸、碱、盐等。

3．以碳元素为例，根据物质类别和元素价态构建元素的物质家族，建立起元素与物质家族的关系。形成科学态度与社会责任的化学核心素养。

4．通过实验探究，理解并体验研究一类物质性质的方法，掌握各类别物质的一般性质，形成科学探究与创新意识的化学核心素养。

知识网络

一、元素与物质的关系

1．元素与物质的关系

2．元素的存在形态

3．元素的化合价

(1)元素的化合价：在单质中元素化合价为________价，在化合物中，元素正、负化合价________________为0。

(2)如图所示是碳及其化合物“价—类”二维图。

二、物质分类与物质性质

1．根据物质的组成，将物质分为____________和____________。由同种物质组成的物质叫____________，由不同物质组成的物质叫____________。

酸性氧化物：能与________反应生成盐和水的氧化物。

碱性氧化物：能与________反应生成盐和水的氧化物。

2．其他分类方法

[即学即练]

1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)只含一种元素的物质不一定是纯净物。(　　)

(2)只由一种分子组成的物质一定为纯净物。(　　)

(3)含氧元素的化合物都是氧化物。(　　)

(4)纯净物只由一种原子构成，而混合物由多种原子构成。(　　)

(5)胆矾(CuSO4·5H2O)、明矾[KAl(SO4)2·12H2O]都属于混合物。(　　)

2．中国科学技术大学的钱逸泰教授等以四氯化碳和金属钠为原料，在700 ℃时制得纳米级金刚石粉末，发生的反应是4Na＋CCl4 C＋4NaCl，这一成果被誉为“稻草变黄金”。对此反应的理解中有错误的是(　　)

A．反应过程中元素种类没有改变

B．金刚石属于非金属单质

C．四氯化碳和氯化钠都属于盐

D．该反应为置换反应

3．在锌、氧化锌、碳酸锌、盐酸和氯化钙溶液五种物质中，每两种物质反应能生成氯化锌的组合有(　　)

A．2种    B．3种

C．4种    D．5种

4．分类法是一种行之有效、简单易行的科学方法，人们在认识事物时可采取多种分类方法。下列各组归类不合理的是(　　)

5.下列各组物质中，按酸、碱、盐、碱性氧化物、酸性氧化物的顺序排列正确的是(　　)

A.盐酸、纯碱、氯酸钾、氧化镁、一氧化碳

B.硝酸、烧碱、次氯酸钠、氧化钙、二氧化碳

C.次氯酸、消石灰、硫酸铵、过氧化钠、二氧化碳

D.醋酸、过氧化钠、碱式碳酸铜、氧化铁、一氧化碳

6．KOH是我国古代纺织业常用于漂洗的洗涤剂。古代制取KOH的流程如下：

上述流程中没有涉及的化学反应类型是(　　)

A．化合反应    B．分解反应

C.置换反应    D．复分解反应

一 物质的分类中常见物质类别概念辨析

[例1]　下列有关物质分类的说法正确的是(　　)

A．只由一种分子组成的物质一定是纯净物，组成混合物的物质中可能只有一种元素

B．纯净物只由一种元素组成，而混合物由多种元素组成

C．只由仅含一种元素的阳离子与仅含另一种元素的阴离子组成的物质一定为纯净物

D．HCOOH分子中含有两个氢原子，所以HCOOH是二元酸

状元随笔　理解纯净物、混合物、单质、化合物的概念

纯净物是只由一种物质组成，与状态无关，像冰与水混合仍是纯净物。

混合物是由不同物质组成，可以是由不同元素组成，也可能是由同种元素形成的不同物质，如O2与O3。

酸中的“元”是根据电离出H＋的数目而不是分子中氢原子数目确定。另外能电离出H＋的也不一定是酸。如NaHSO4是一种盐。

[提升1]　下列关于氧化物的说法中正确的是(　　)

A．金属氧化物一定是碱性氧化物

B．碱性氧化物一定是金属氧化物

C．非金属氧化物一定是酸性氧化物

D．酸性氧化物一定是非金属氧化物

状元随笔　概念理解要全面，无论是酸性氧化物还是碱性氧化物，在与碱或酸反应时化合价不变化。

关键能力

1.只由一种元素组成的物质，可能是纯净物，也可能是混合物。例如O2、O3均是纯净物，而O2和O3混合后就是混合物。

2．冰和水混合在一起仍是纯净物，因为二者仅状态不同，组成物质相同，都是H2O。

3．CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O、KAl(SO4)2·12H2O等结晶水合物均为纯净物。

4．纯碱(Na2CO3)不是碱，属于盐。

5．虽然NO2能与碱反应生成盐和水(2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O)，但氮元素化合价发生了改变，不存在氮元素为＋4价的含氧酸盐，NO2属于不成盐氧化物。

6．非金属氧化物不一定是酸性氧化物，如CO、NO等；酸性氧化物也不一定是非金属氧化物，如Mn2O7[对应高锰酸(HMnO4)]等；金属氧化物不一定是碱性氧化物，如Mn2O7(酸性氧化物)、Al2O3(两性氧化物)等；碱性氧化物一定是金属氧化物。

7．酸性氧化物、碱性氧化物不一定都能与水发生反应生成相应的酸、碱，如SiO2、CuO与水不反应。能与水反应生成酸、碱的氧化物也不一定是酸性氧化物、碱性氧化物，如NO2、Na2O2。

8．酸分类中的“元”是根据酸电离出的H＋数目来确定的，酸分子中含有几个氢原子，它不一定是几元酸，因为不一定所有氢原子都能电离出来，如CH3COOH分子中有4个氢原子，但它只能电离出1个H＋，属于一元酸。

9．溶于水能电离出H＋的化合物不一定是酸，如NaHSO4；溶于水能电离出OH－的化合物不一定是碱，如Mg(OH)Cl；盐不一定仅由金属阳离子和酸根离子构成，如NH4Cl，非金属元素也可形成阳离子，如；酸根离子中不一定只有非金属元素，如。

状元随笔　几种氧化物之间的关系可以用下图表示：

二 单质、氧化物、酸、碱、盐之间的反应

[例2]　如图所示，A、B、C、D、E各代表水、锌、二氧化碳、硫酸铜、氢氧化钡中的一种物质。常温下，相连环物质间能发生反应，不相连环物质间不能发生反应，且A的摩尔质量大于D。请填空：

(1)写出下列物质的化学式：

A____________，D____________，E____________。

(2)写出B与C反应的化学方程式：____________________________________________。

(3)相连环物质间发生的反应中，置换反应共有________个。

[提升2]　单质、氧化物、酸、碱、盐，这些不同类别的物质之间反应时可以生成盐，某同学构建了如图所示的知识网络图。

(1)请任写一种符合图中组合⑥关系的化学方程式(要求组合⑥不能与图中已有组合重复)：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)用面粉制作馒头的发酵过程中会产生有机酸，设其化学式为HR，R表示有机酸根成分，若在蒸馒头前加入小苏打，则蒸好的馒头有很多小孔，吃起来松软可口且无酸味。请写出发生反应的化学方程式：________________________________。该反应所对应的是图中的哪种组合________(从①～⑩中选序号填入)。

(3)Fe3O4可看作FeO·Fe2O3。请写出Fe3O4与盐酸反应的化学方程式：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

状元随笔　根据物质类别预测陌生物质的性质

首先判断陌生物质的物质类别，根据该类别物质的一般性质及相关反应规律预测陌生物质可能会与哪些类别的物质发生反应，然后选择可能与该物质反应的各类物质的代表物，推断可能发生的具体反应和反应产物。

关键能力

1.单质、氧化物、酸、碱和盐之间的转化关系图

状元随笔　注意物质的特性。如：酸与金属反应可以生成氢气和盐，这是一般规律，但并不是所有的酸都能与金属反应生成氢气。

2．具体转化

(1)酸的主要化学性质

状元随笔　不同的酸在组成上具有相似性，从微观角度来看，不同的酸溶液中都含有H＋，这决定了不同的酸的化学性质相似。

(2)碱的主要化学性质

状元随笔　不同的碱在组成上具有相似性，从微观角度来看，不同的碱溶液中都含有OH－，这决定了不同的碱的化学性质相似。

(3)盐的主要化学性质

状元随笔　盐的组成中都含有金属阳离子(或铵根离子)和酸根离子；不同的碳酸盐溶液中都含有碳酸根离子，故不同的碳酸盐的化学性质相似。

(4)氧化物的主要化学性质

状元随笔　(1)能溶于水的含氧酸，对应的酸性氧化物一般都能与H2O反应生成相应的含氧酸，如H2SO4：SO3＋H2O===H2SO4。

(2)能溶于水的碱(NH3·H2O除外)，对应的碱性氧化物一般都能与H2O反应生成相应的碱，如NaOH：Na2O＋H2O===2NaOH。

(3)有盐和水生成的反应不一定是中和反应，如酸性氧化物与碱反应、碱性氧化物与酸反应均有盐和水生成，但不是中和反应。

1．下列说法正确的是(　　)

A．元素在物质中的存在形态只有化合态和游离态两种

B．只由一种元素组成的物质一定为纯净物

C．同一种元素呈化合态时的化合价一定比游离态时高

D．有多少种元素就只能形成多少种单质

2．下列物质的分类不正确的是(　　)

A．SO2(氧化物)    B．碘酒(单质)

C．HNO3(含氧酸)    D．氯水(混合物)

3．研究证明高铁酸钠(Na2FeO4)是一种“绿色环保高效”的饮用水消毒剂。请你推断高铁酸钠中铁元素的化合价为(　　)

A．＋6    B．＋5

C．＋3    D．＋2

4．下列物质分类正确的是(　　)

A．波尔多液、工业酒精、氨水均为混合物

B．根据酸分子中含有的氢原子个数，将酸分为一元酸、二元酸和多元酸

C．硫酸、纯碱、小苏打分别属于酸、碱、盐

D．MgO、Fe3O4、Na2O2均为碱性氧化物

5．物质分类是化学研究的重要方法之一，下列物质分类的组合正确的是(　　)

6.铁、稀盐酸、澄清石灰水、氯化铜溶液是中学化学中常见的物质，四种物质间的反应关系如图所示，图中两圆相交部分①、②、③、④表示物质间的反应，其中对应的四种反应类型正确的是(　　)

A．复分解反应、复分解反应、化合反应、置换反应

B．复分解反应、置换反应、复分解反应、置换反应

C．复分解反应、复分解反应、置换反应、置换反应

D．分解反应、复分解反应、置换反应、置换反应

第1课时　元素与物质的关系　物质分类与物质性质

学 业 基 础

一、

1．金属单质　非金属单质　氧化物　酸　碱　盐

2．单质　化合物

3．(1)0　代数和　(2)CO2　H2CO3　Na2CO3、NaHCO3　CO　CH4

二、

1．纯净物　混合物　纯净物　混合物　碱　酸

2．电解质　非电解质　氧化剂　还原剂　溶液　胶体　浊液

[即学即练]

1．(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×

2．解析：化学反应遵循质量守恒定律，元素种类不变，A项正确；金刚石由碳元素一种元素构成，属于单质，B项正确；四氯化碳属于有机物，不属于盐，C项错误；题给反应由钠置换出碳，属于置换反应，D项正确。

答案：C

3．解析：能生成氯化锌的有关反应的化学方程式为Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑、ZnO＋2HCl===ZnCl2＋H2O、ZnCO3＋2HCl===ZnCl2＋H2O＋CO2↑，因此反应能生成氯化锌的组合有3种。

答案：B

4．解析：A项中物质均为含氧化合物；B项中物质均属于酸；C项中氢气燃烧、氧化钙变质及食物腐烂均为化学变化，而冰雪融化属于物理变化；D项中物质均为氮肥。

答案：C

5．解析：盐酸是HCl的水溶液，属于混合物；纯碱是Na2CO3，该物质属于盐，不是碱；一氧化碳不是酸性氧化物，A错误，B正确；过氧化钠属于过氧化物，不是碱性氧化物，C错误；过氧化钠是过氧化物，不是碱，一氧化碳属于不成盐氧化物，不是酸性氧化物，D错误。

答案：B

6．解析：该过程中发生的反应依次是

CaCO3煅烧CaO＋CO2↑(分解反应)；

CaO＋H2O===Ca(OH)2(化合反应)；

Ca(OH)2＋K2CO3===CaCO3↓＋2KOH(复分解反应)。

答案：C

核 心 素 养

[例1]　解析：A项，只由一种分子组成的物质一定是纯净物，组成混合物的物质中可能只有一种元素，如氧气和臭氧的混合物，正确。B项，纯净物可以由多种元素组成，而混合物不一定是由多种元素组成的，如水是纯净物，水分子由氢原子和氧原子构成，金刚石和石墨的混合物中只含有碳原子，错误。C项，只由仅含一种元素的阳离子与仅含另一种元素的阴离子组成的物质不一定为纯净物，如Na2O和Na2O2混合后形成的是混合物，错误。D项，HCOOH分子只能电离出一个H＋，是一元酸，错误。

答案：A

[提升1]　解析：A项，金属氧化物中Mn2O7是酸性氧化物，Al2O3是两性氧化物，所以金属氧化物不一定是碱性氧化物，错误；B项，碱性氧化物一定是金属氧化物，正确；C项，并不是所有的非金属氧化物都是酸性氧化物，如CO是不成盐氧化物，错误；D项，酸性氧化物并不一定都是非金属氧化物，如Mn2O7是酸性氧化物但却是金属氧化物，错误。

答案：B

[例2]　解析：①以水为起始物，A→E依次为H2O、CO2、Ba(OH)2、CuSO4、Zn。②以锌为起始物，A→E依次为Zn、CuSO4、Ba(OH)2、CO2、H2O。以其他物质为起始物，均无法形成图示五元环关系。因为“A的摩尔质量大于D”，所以A→E为②所示的物质。

答案：(1)Zn　CO2　H2O

(2)CuSO4＋Ba(OH)2===Cu(OH)2↓＋BaSO4↓

(3)1

[提升2]　解析：(1)组合⑥可以是盐＋金属，也可以是盐＋非金属等其他合理组合，只要是化学方程式合理且正确都可。

(2)碳酸氢钠与HR反应时会生成水、二氧化碳和NaR(R的化合价是－1价)，属于盐与酸发生的复分解反应。

(3)Fe3O4的化学式也可以写成FeO·Fe2O3，所以Fe3O4可以与盐酸反应生成氯化铁、氯化亚铁和水，化学方程式为Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O或FeO·Fe2O3＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O。

答案：(1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu(合理即可)

(2)HR＋NaHCO3===CO2↑＋H2O＋NaR　①

(3)Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O

(或FeO·Fe2O3＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O)

学考评价

1．解析：元素在物质中的存在形态只有游离态和化合态两种，在单质中，元素以游离态存在；在化合物中，元素以化合态存在，故A正确；只由一种元素组成的物质不一定是纯净物，如O2和O3的混合物只由氧元素组成，B项错误；同一种元素呈化合态时的化合价可能比游离态时低，如非金属的负价比游离态时低，C项错误；同一种元素可能组成多种单质，所以元素的种类远小于单质的种类，D项错误。

答案：A

2．解析：SO2属于氧化物，HNO3属于含氧酸，A、C项正确。碘酒、氯水均为混合物，B项错误、D项正确。

答案：B

3．解析：Na2FeO4中Na的化合价为＋1，O的化合价为－2，根据化合物中各元素化合价的代数和为零可得，Fe的化合价为＋6。

答案：A

4．解析：根据酸分子解离出的H＋的个数，将酸分为一元酸、二元酸和多元酸，B选项不符合题意；纯碱(Na2CO3)不属于碱，属于盐，C选项不符合题意；Na2O2不属于碱性氧化物，D选项不符合题意。

答案：A

5．解析：液氧不属于混合物，A选项不符合题意；冰水混合物为纯净物，B选项不符合题意；石灰石属于混合物，氨气不属于碱性氧化物，水不属于酸性氧化物，C选项不符合题意。

答案：D

6．解析：本题图形中物质间的反应分别为①Ca(OH)2＋2HCl===CaCl2＋2H2O(复分解反应)；②Ca(OH)2＋CuCl2===CaCl2＋Cu(OH)2↓(复分解反应)；③Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu(置换反应)；④Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑(置换反应)。

答案：C