高中第一节 物质的分类及转化第一课时学案设计

第一课时　物质的分类

1．能从元素组成(宏观)和微粒构成(微观)的角度认识分析物质，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．熟知溶液、浊液、胶体三种分散系的本质区别。认识胶体是一种常见的分散系。

面对丰富多彩的物质世界，你是否想过：这些物质之间有什么内在联系？物质可以分类认识和研究吗？如果可以，怎样分类才能更有效地帮助我们认识物质世界呢？

[问题探讨]

1．自然界中存在碳元素多种形态的单质。如金刚石、石墨、C60等。

(1)上述三种碳的单质是同种物质吗？它们的性质相同吗？

提示：不是同种物质；性质不相同。

(2)上述碳的单质叫作碳的同素异形体，你能归纳出同素异形体的定义吗？

提示：由同一种元素形成的几种性质不同的单质，叫作这种元素的同素异形体。

(3)石墨在一定条件下可以转化成金刚石，这种转化是物理变化还是化学变化？

提示：同素异形体间的转化是化学变化。

(4)除碳元素的三种同素异形体外，你还知道哪些同素异形体？

提示：O2和O3(臭氧)；白磷与红磷等。

2．含碳元素物质的家族(如图所示)

(1)CO、CO2都是非金属氧化物，二者都是酸性氧化物吗？你判断的依据是什么？写出CO2与澄清石灰水反应的化学方程式。

提示：CO2是酸性氧化物，而CO不是；依据是CO2能与碱反应生成盐和水，CO与碱不反应；CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O。

(2)纯碱的化学式是Na2CO3，它属于正盐(填“正盐”“酸式盐”或“碱式盐”，下同)。食用小苏打的主要成分是NaHCO3，它属于酸式盐。

(3)钟乳石、石笋的主要成分是CaCO3，它属于盐(填“酸”“碱”或“盐”)。

3．分类可以帮助人们更好地认识物质的性质，厘清物质间的关系，有利于对物质进行分类学习。同种物质按不同的分类方法可得到不同的物质类别。请将下列4种碱按不同的分类方法进行分类(填代号)。

A．NaOH B．KOH　C．Mg(OH)2 D．Ba(OH)2

1．分类的概念与意义

(1)分类是根据研究对象的共同点和差异点，将它们区分为不同种类和层次的科学方法。

2．物质的分类方法

(1)树状分类法：根据研究对象的共同点和差异点，将它们区分为不同的种类，而且形成有一定从属关系的不同等级系统的一种分类方法。

①依据物质的组成进行分类

②依据物质的性质进行分类(以氧化物为例)

[名师点拨]

(1)部分酸性氧化物能与水反应生成相应的酸，如CO2＋H2O===H2CO3等；酸性氧化物通常能与碱性氧化物反应生成相应的盐，如CO2＋CaO===CaCO3等。

(2)部分碱性氧化物能与水反应生成相应的碱，如CaO＋H2O===Ca(OH)2等；碱性氧化物通常能与酸性氧化物反应生成相应的盐。

(3)碱性氧化物一定是金属氧化物，但金属氧化物不一定是碱性氧化物；酸性氧化物不一定是非金属氧化物，非金属氧化物也不一定是酸性氧化物，如：Mn2O7是酸性氧化物，但属于金属氧化物；CO是非金属氧化物，但不是酸性氧化物。

(2)交叉分类法：根据不同的分类标准对同一事物进行分类的一种分类方法。

①某些盐的交叉分类

②某些酸的交叉分类

③某些氧化物的交叉分类

(3)两种分类方法的利与弊

①树状分类法是“家谱”式的分类方法，其优点是隶属关系清晰，但由于所依据的分类标准有一定局限性，所以对物质的分类比较单一、不全面。

②交叉分类法可以从多角度对物质进行分类，弥补树状分类法的不足，但是条理不够清晰。

[方法导引]

(1)分类有一定的标准，根据不同的标准，可对研究对象进行不同的分类。

(2)运用不同的分类方法，可以发现物质及其变化规律，预测物质的性质及可能发生的变化。

1．同种元素组成的不同单质互为同素异形体。下列物质互为同素异形体的一组是(　　)

A．铁和钢 B．水银与银

C．氧气与臭氧(O3) D．干冰与冰

解析：选C　钢是含碳量在0.03%～2%的碳铁合金，属于混合物，A错误；水银为汞，与银是两种不同的金属单质，B错误；氧气和臭氧(O3)是氧元素的两种同素异形体，C正确；干冰是固态CO2，冰为固态水，二者是不同状态的化合物，不属于同素异形体，D错误。

2．所属类别符合图中阴影部分的物质是(　　)

A．K2CO3

B．Na2CO3

C．NaCl

D．NaHCO3

解析：选B　图中阴影部分的物质按照交叉分类法，既属于正盐，又属于钠盐、碳酸盐，则该物质为Na2CO3。

3．下列各组物质中，按单质、化合物、混合物的顺序排列的是(　　)

A．铁、四氧化三铁、冰水共存物

B．氯气、纯碱、漂白粉

C．水银、空气、干冰

D．二氧化碳、水蒸气、盐酸

解析：选B　铁是单质，四氧化三铁是化合物，冰水共存物的成分为水，是纯净物，A错误；氯气是单质，纯碱是化合物，漂白粉是氯化钙和次氯酸钙的混合物，B正确；水银为金属汞，是单质，空气是混合物，干冰是化合物，C错误；二氧化碳是化合物，水蒸气是化合物，盐酸为氯化氢的水溶液，是混合物，D错误。

4．实验室中的药品常按物质的性质、类别等有规律地放置。药品用完后要放到指定位置。在做“酸的性质”实验时，实验桌上部分药品的摆放如图。小艾同学取用氢氧化钾溶液后应把它放回的位置是(　　)

解析：选D　KOH、NaOH均属于碱，因此应放到D位置。

酒、牛奶、奶昔都是饮料，它们的状态有所不同，但都是分散系。

分散系是指一种(或多种)物质以粒子形式分散到另一种(或多种)物质中所形成的混合物。分散系存在比较广泛，大家熟知的溶液都是分散系。

1．分散系的组成

分散系

2．分散系的分类

分析指出下列分散系各自的分散质、分散剂，比较分散质、分散剂的存在状态(填写下表)。

(1)依据分散质和分散剂的状态，用交叉分类法对分散系进行分类，分散系可分为9类，如图所示：

(2)依据分散质粒子的直径大小，分散系可分为3类。

①分类

②图示：

3．3类分散系的比较

[名师点拨]

(1)胶体与其他分散系的本质区别是胶体粒子直径为1～100 nm，这是胶体区别于其他分散系的本质特征，也是判断物质是不是胶体的依据。

(2)Fe(OH)3胶体粒子是由许多Fe(OH)3小分子聚集在一起形成的微粒，直径为1～100 nm，这样的胶体称为粒子胶体。

(3)淀粉属于高分子化合物，单个分子的直径在1～100 nm范围之内，这样的胶体称为分子胶体。

(4)纳米材料(粒子直径从几纳米至几十纳米的材料)不是胶体，只有纳米材料分散到分散剂中才可以形成胶体。

1．出现大雾天气时，高速公路关闭，航班停飞。雾属于下列分散系中的(　　)

A．溶液　  B．悬浊液 C．乳浊液　  D．胶体

解析：选D　雾是分散剂为气体的胶体，即气溶胶。

2．溶液、胶体和浊液这三种分散系的本质区别是(　　)

A．是否有丁达尔效应 B．是否能通过滤纸

C．分散质粒子的直径大小 D．是否均一、透明、稳定

解析：选C　根据分散质粒子的直径不同，把分散系分为溶液、胶体和浊液，溶液、胶体和浊液这三种分散系的本质区别是分散质粒子的直径大小不同。

3．现有如下实验：①将1 g KCl加入99 g水中；

②将1 g可溶性淀粉加入100 g水中，搅拌均匀后煮沸

(注：淀粉分子的直径为1～100 nm)；

③将1 g CaCO3粉末加入100 g水中，充分振荡；

④将0.1 g植物油加入10 g水中，充分振荡混合均匀；

⑤将96 mL酒精与5 mL水充分混合。

所得到的分散系中，属于溶液的有________(填序号，下同)，属于胶体的有________，属于浊液的有________。

解析：①分散质KCl溶于水后以离子形式存在，粒子直径小于1 nm，属于溶液；②淀粉分子的直径为1～100 nm，溶于水后形成的是胶体；③CaCO3不溶于水，振荡所形成的是悬浊液；④植物油不溶于水，形成的是乳浊液；⑤酒精与水以任意比互溶，形成的是溶液。

答案：①⑤　②　③④

Fe(OH)3胶体的制备与性质

[实验1]　Fe(OH)3胶体的制备

[实验2]　胶体的性质

[问题探讨]

1．如何区分食盐水和Fe(OH)3胶体？

提示：能发生丁达尔效应的是Fe(OH)3胶体，不能发生丁达尔效应的是食盐水。

2．Fe(OH)3胶体能产生丁达尔效应的原因是什么？

提示：Fe(OH)3胶体粒子直径为1～100 nm，胶体粒子对光线有散射作用。

3．实验1中能否利用NaOH溶液与FeCl3饱和溶液反应制取Fe(OH)3胶体？其原因是什么？

提示：不能；因为NaOH溶液与FeCl3饱和溶液反应生成Fe(OH)3沉淀而得不到Fe(OH)3胶体。

1．Fe(OH)3胶体的制备方法

反应的化学方程式为FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。

[名师点拨]

(1)书写制备Fe(OH)3胶体的化学方程式时，要注明“胶体”，不能用“↓”符号。

(2)Fe(OH)3胶体中的1个胶体粒子不是1个Fe(OH)3分子(粒子直径<1 nm)，而是很多个Fe(OH)3分子聚集在一起形成的粒子直径在1～100 nm的集合体。

2．胶体的性质

3．常见的丁达尔效应

如下图所示，①②③是气溶胶的丁达尔效应，④是液溶胶的丁达尔效应，⑤是固溶胶的丁达尔效应。

[知识拓展]

1．胶体的聚沉

胶体能稳定存在的重要因素是胶体吸附离子而带有电荷，胶体聚沉的原理即中和胶体粒子的电荷或加快胶体粒子的热运动以增加胶体粒子的结合机会。常用方法如下：

(1)加入可溶性盐

向胶体中加入可溶性盐溶液，产生的阳离子或阴离子所带的电荷与胶体粒子所带的电荷中和，从而使胶体粒子聚集成较大的粒子，在重力作用下形成沉淀析出。

应用：

①河流中的水在流动过程中与土壤等物质接触，溶有大量杂质而形成胶体，入海时与海水接触，海水中的带电粒子中和胶体粒子所带电荷使胶体发生聚沉，长年累月在河流入海口处就形成所谓的“三角洲”。

②土壤胶体中的胶体粒子带有负电荷，可以吸附施肥后的铵根离子，减少未被作物吸收的铵态氮肥随雨水的流失，这就是土壤胶体的保肥作用。

③FeCl3溶液可以止血，是因为FeCl3使血液胶体聚沉。

④用豆浆做豆腐时，在一定温度下，加入CaSO4(或其他可溶性盐溶液)，豆浆中的胶体粒子所带的电荷被中和，很快聚集而形成豆腐。

(2)加入带相反电荷胶体粒子的胶体

带相反电荷的胶体粒子相混合时，也会发生聚沉。

应用：明矾的成分是KAl(SO4)2·12H2O，明矾溶于水后，Al3＋与水发生反应生成的Al(OH)3胶体粒子(带正电荷)与泥沙胶体粒子(带负电荷)中和，使胶体粒子不带电，共同聚沉，使水得到净化，所以明矾可用作净水剂。

(3)加热胶体

温度升高，胶体粒子运动加剧，它们之间的碰撞机会增多，从而使胶体粒子对离子的吸附作用减弱，即减弱胶体的稳定因素，导致胶体聚沉。例如，使用微波手术刀进行外科手术，可使开刀处的血液迅速凝固而减少失血。

2．胶体的净化方法——渗析

(1)概念

离子和小分子的直径很小，可以透过半透膜(由膀胱、鸡蛋内膜、牛皮纸、胶棉薄膜、玻璃纸等制成，有非常细小的孔，只能允许较小的离子、分子透过)，而胶体粒子不能透过，这种使离子或分子从胶体中分离出去的操作叫渗析(也叫透析)。渗析实验能够证明胶体粒子比溶液粒子直径大。

(2)应用

通过渗析可以达到净化、提纯胶体的目的。

例如：提纯Fe(OH)3胶体。由于Fe(OH)3胶体是由FeCl3饱和溶液制成的：FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl，从反应可以看出，Fe(OH)3胶体中可能含有较多的H＋和Cl－，可以用渗析的方法把Cl－除去，具体操作如图所示，将Fe(OH)3胶体放在羊皮纸制成的半透膜中，浸在蒸馏水中，一段时间后，向蒸馏水中加入AgNO3溶液，出现白色沉淀，说明Cl－透过半透膜进入了蒸馏水中，而红褐色的Fe(OH)3胶体仍留在半透膜袋中，这样就使Fe(OH)3胶体得以提纯。

1．在40 mL的沸水中逐滴加入5～6滴饱和FeCl3溶液，再加热至沸腾，可制得Fe(OH)3胶体，下列叙述正确的是(　　)

A．上述过程没有发生化学反应

B．Fe(OH)3胶体是纯净物，属于碱

C．丁达尔效应可区分FeCl3溶液和Fe(OH)3胶体

D．加热40 mL CuSO4溶液至沸腾可制得Cu(OH)2胶体

解析：选C　Fe(OH)3胶体是FeCl3与H2O加热时反应产生的新物质，因此在该过程中发生了化学变化，A错误；Fe(OH)3胶体是分散系，分散质是Fe(OH)3，分散剂是水，因此属于混合物，B错误；胶体能够使光线发生散射作用而产生丁达尔效应，而溶液不能产生丁达尔效应，因此可通过丁达尔效应区分FeCl3溶液和Fe(OH)3胶体，C正确；应该将CuSO4溶液滴加至沸腾的蒸馏水中继续加热制Cu(OH)2胶体，不能直接加热溶液，D错误。

2．下列关于Fe(OH)3胶体的说法中，不正确的是(　　)

A．分散质粒子直径在1～100 nm

B．是一种纯净物

C．具有丁达尔效应

D．具有净水作用

解析：选B　胶体中分散质粒子直径在1～100 nm，A项正确；胶体是分散系，是混合物，B项错误；胶体具有丁达尔效应，C项正确；胶体表面积较大，能吸附水中悬浮的杂质，具有净水作用，D项正确。

3．下列有关溶液和胶体的叙述正确的是(　　)

A．可通过过滤从Fe(OH)3胶体中分离出Fe(OH)3胶体粒子

B．可通过观察液体是否澄清、透明来区别溶液和胶体

C．溶液和胶体的本质区别是能否发生丁达尔效应

D．将FeCl3饱和溶液加入沸水中并煮沸一段时间能制得Fe(OH)3胶体

解析：选D　胶体粒子可以透过滤纸，不能通过过滤从Fe(OH)3胶体中分离出Fe(OH)3胶体粒子，A项错误；有的胶体也是澄清、透明的，B项错误；溶液和胶体的本质区别是分散质粒子直径的大小不同，C项错误。

[分级训练·课课过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．下列选项中属于碱的是(　　)

A．C2H5OH B．Na2CO3

C．Ca(OH)2 D．Cu2(OH)2CO3

解析：选C　C2H5OH是有机物，属于醇类，A不符合题意；Na2CO3属于盐，B不符合题意；Ca(OH)2是二元强碱，C符合题意；Cu2(OH)2CO3是碱式盐，D不符合题意。

2.化学物质中有一种由多个五边形和六边形组成的形似足球的笼状分子，称为“足球烯”(如图所示)，化学式为C60。关于C60的说法正确的是(　　)

A．属于单质 B．属于混合物

C．碳元素的化合价为＋4 D．足球烯是实心的

解析：选A　C60属于单质，碳元素的化合价为0，选项B、C错误；由题给信息可知，C60是由多个五边形和六边形组成形似足球的笼状分子，不是实心的，选项D错误。

3．分类法是化学学习和研究的重要思想方法。下列有关物质的分类或说法正确的是(　　)

A．根据树状分类法可知，碳酸钠属于钠盐、碳酸盐、正盐

B．汽油、氢氧化铁胶体、氮气均为混合物

C．溶液、浊液、胶体等都属于分散系

D．磷酸、硫酸、氢硫酸均为含氧酸

解析：选C　将碳酸钠分为钠盐、碳酸盐、正盐属于交叉分类法，A错误；汽油、氢氧化铁胶体均由两种及两种以上的物质组成，属于混合物，氮气属于纯净物，B错误；溶液、浊液、胶体等都属于分散系，C正确；氢硫酸为H2S，属于无氧酸，D错误。

4．下列4组物质中均有一种物质的类别与其他3种不同。

A．Fe2O3、Na2O、SO2、CuO

B．纯碱、氯化钠、氢氧化钡、硫酸钠

C．雾、Fe(OH)3胶体、稀豆浆、CuSO4

D．HCl、SiO2、H2SO4、HNO3

(1)以上4组物质中类别不同的物质依次是________、________、________、________。

(2)写出制备Fe(OH)3胶体的方法：___________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：A组，SO2为非金属氧化物、酸性氧化物，其他为金属氧化物、碱性氧化物；B组，氢氧化钡属于碱，其他属于盐；C组，CuSO4属于纯净物，其他属于混合物；D组，SiO2属于酸性氧化物，其他属于酸。

答案：(1)SO2　氢氧化钡　CuSO4　SiO2

(2)向沸水中逐滴加入5～6滴FeCl3饱和溶液，继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热