高中化学——物质的分类

第一单元 化学物质及其变化

第1讲 物质的分类

【复习目标】

1.了解分子、原子、离子和原子团等概念的含义。

2.理解物理变化与化学变化的区别与联系。

3.理解混合物和纯净物、单质和化合物、金属和非金属的概念。

4.理解酸、碱、盐、氧化物的概念及其相互联系。

5.了解胶体是一种常见的分散系，了解溶液和胶体的区别。

【知识梳理】

考点一物质的组成与分类

1．原子、分子和离子

（1）原子、分子、离子的概念：原子是化学变化中的最小微粒；分子是保持物质化学性质的最小微粒，一般分子由原子通过共价键构成，但稀有气体是单原子分子；离子是带电荷的原子或原子团。

（2）原子构成物质

2.元素与物质的关系

（1）元素元素是具有相同核电荷数的一类原子的总称。元素在自然界的存在形式有游离态和化合态，游离态是元素以单质形式存在的状态，化合态是元素以化合物形式存在的状态。

（2）元素组成物质

元素组成(――→)化合物：不同种元素组成的纯净物(单质：同种元素组成的纯净物)

（3）纯净物与混合物：纯净物是由同种单质或化合物组成的物质，混合物是由几种不同的单质或化合物组成的物质。

3.同素异形体

（1）概念：同种元素形成的不同单质互称为同素异形体。

（2）形成方式原子个数不同，如O2和O3；原子排列方式不同，如金刚石和石墨。

（3）性质差异：物理性质差别较大，同素异形体之间的转化属于化学变化。

例题1、下列说法正确的是 。

①淀粉、CuO、HClO、Cu依次按照混合物、氧化物、弱电解质和非电解质的顺序排列

②宋·王希孟《千里江山图》中的绿色颜料铜绿，主要成分是碱式碳酸铜

③商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎，该鼎属于铜合金制品

④汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土

⑤玛瑙、水晶、钻石、红宝石等装饰品的主要成分都是硅酸盐

⑥碳纳米管为高分子化合物

⑦Na2O2、Na2CO3、NaHCO3、Na2SiO3均为钠盐

⑧明矾、小苏打、冰醋酸、次氯酸均为电解质

⑨战国所著《周礼》中记载沿海古人“煤饼烧蛎房成灰”(“蛎房”即牡蛎壳)，并把这种灰称为“蜃”，“蜃”的主要成分为Ca(OH)2

⑩丝绸、白糖、纸张、植物油的主要成分都属于高分子化合物

【易错提醒】

（1）由同种元素组成的物质不一定是纯净物。若某物质是由一种元素组成的不同单质混合而成，如O2、O3组成的混合气体就是混合物。

（2）由同位素的不同原子构成的单质(或化合物)是纯净物，如H2和D2、H2O和D2O，由12C和13C组成的石墨也是纯净物。

（3）冰水混合物、结晶水合物(如CuSO4·5H2O)属于纯净物而不是混合物；高分子化合物(如聚乙烯属于混合物而不是纯净物。

（4）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(如Mn2O7为酸性氧化物、Al2O3为两性氧化物、Na2O2为过氧化物)。

（5）酸性氧化物不一定是非金属氧化物(如Mn2O7)；非金属氧化物也不一定是酸性氧化物(如CO、NO)。

（6）酸性氧化物、碱性氧化物不一定都能与水反应生成相应的酸、碱(如SiO2、Fe2O3)。

（7）酸性氧化物都是对应酸的酸酐，但酸酐不一定都是酸性氧化物[如乙酸酐：(CH3CO)2O]。

（8）溶于水生成酸的氧化物不一定是酸性氧化物(如NO2)；溶于水生成碱的氧化物不一定是碱性氧化物(如Na2O2)。

考点二、物质的性质与变化

1.物质的性质与变化

2.化学反应的分类

3.单质、氧化物、酸(或碱)和盐的转化关系

（1）金属单质及其化合物的转化：金属单质O2(――→)碱性氧化物H2O(――→)碱酸(――→)盐，如：NaO2(――→)Na2OH2O(――→)NaOHH2SO4(――→)Na2SO4符合上述转化关系的常见金属有Na、K、Ca、Ba等，但Mg、Fe、Al、Cu不符合上述转化。

（2）非金属单质及其化合物的转化：非金属单质O2(――→)酸性氧化物H2O(――→)酸碱(――→)盐，如：SO2(――→)SO2H2O(――→)H2SO3NaOH(――→)Na2SO3符合上述转化关系的常见非金属有C、S、P等，但N、Si等不符合上述转化。

例题2、下列说法正确的是 。

①利用废弃的秸秆生产生物质燃料乙醇不涉及化学反应

②疫苗一般应冷藏存放，以避免蛋白质变性

③煤的气化、液化是物理变化，煤的干馏是化学变化

④制作景泰蓝时将铜丝压扁，掰成图案不涉及化学变化

⑤向蛋白质溶液中加入浓氯化铵溶液有沉淀生成属于化学变化

⑥“水乳交融，火上浇油”前者包含物理变化，而后者包含化学变化

⑦“落汤螃蟹着红袍”肯定发生了化学变化

⑧2M＋N===2P＋2Q,2P＋M===Q(M、N为原料，Q为期望产品)，不符合“绿色化的理念

⑨

中A是Si、D是SiO2、E是Na2SiO3

⑩FeS2O2SO2H2O(――→)H2SO4所示的物质间转化能实现

【易错提醒】

(1)结晶水合物失去结晶水的过程属于化学变化。

(2)浓硫酸的吸水性属于物理性质，脱水性属于化学性质。

(3)煤的干馏、煤的气化、煤的液化、石油的裂化和裂解、蛋白质的变性均属于化学变化；石油的分馏、蛋白质的盐析、焰色反应均属于物理变化。

(4)同素异形体之间的转化属于化学变化。

(5)物质间转化的几个常见误区：

①S燃烧不能直接生成SO3而是生成SO2。

②Al2O3、SiO2、Fe2O3与H2O不反应，不能直接转化为 Al(OH)3、H2SiO3、Fe(OH)3。

③NH3催化氧化不能直接生成NO2。

④Fe与Cl2反应不能生成FeCl2而是生成FeCl3，Fe与S、I2反应分别生成FeS、FeI2。

⑤Fe与H＋、Cu2＋反应不能生成Fe3＋。

考点三、分散系、胶体

1.分散系

（1）概念：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。

（2）分类：根据分散质粒子直径的大小将分散系分为溶液、浊液和胶体，可用下图直观地表示。

（3）三大分散系的比较

分散系		溶液	胶体	浊液
分散质粒子		单个小分子或离子	大分子或离子集合体	巨大分子或离子集合体
分散质粒子直径		小于1 nm	1～100 nm	大于100 nm
性质	外观	均一、透明	均一	不均一、不透明
	稳定性	稳定	较稳定	不稳定
	能否透过滤纸	能	能	不能
	能否透过半透膜	能	不能	不能
	鉴别	无丁达尔效应	有丁达尔效应	静置，分层或有沉淀
	分类	饱和溶液、不饱和溶液	固溶胶、液溶胶、气溶胶	悬浊液、乳浊液
实例		食盐水、蔗糖溶液	Fe(OH)3胶体	泥水

2.胶体的性质及其应用

（1）常见的胶体：烟、云、雾、AgI水溶胶、烟水晶、有色玻璃等。

（2）胶体的性质：

丁达尔效应	可见光束通过胶体时，在入射光侧面可看到一条光亮的“通路”，这是胶体粒子对光线散射而形成的，可用此性质来鉴别溶液和胶体
介稳性	胶体的稳定性介于溶液和浊液之间，属于介稳体系。同种胶体粒子的电性相同，互相排斥，是胶体较稳定的主要原因
电泳	由于胶体粒子带有电荷，在电场的作用下，胶体粒子在分散剂中做定向移动的现象，此性质可用于工业上的静电除尘
聚沉	加热、加入电解质、加入与胶粒带相反电荷的胶体使胶体凝聚形成沉淀析出的现象，三角洲的形成；明矾、铁盐溶液净水；盐卤制豆腐等都属于聚沉

3.Fe(OH)3胶体的制备向沸水中逐滴加入饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，即制得Fe(OH)3胶体，化学方程式为FeCl3＋3H2O△(=====)Fe(OH)3(胶体)＋3HCl。

例题3、下列说法正确的是 。

①从颜色上无法区别FeCl3溶液和Fe(OH)3胶体

②两种不同品牌的墨水混合属于化学变化

③Fe(OH)3胶体电泳的实验中，阴极附近颜色加深，阳极附近颜色变浅，证明Fe(OH)3胶体带正电

④纳米材料粒子直径一般在1～100 nm之间，因此纳米材料属于胶体

⑤将碳酸钙经过特殊加工制成纳米碳酸钙，化学性质没有明显变化

⑥天空的晚霞光柱现象与胶体的性质无关

⑦蛋白质的盐析属于胶体的聚沉现象，分离提纯蛋白质还可以用渗析法

⑧向饱和FeCl3溶液中滴加过量氨水可制取Fe(OH)3胶体

⑨Fe(OH)3胶体区别于FeCl3溶液最本质的特征是Fe(OH)3胶体具有丁达尔效应

⑩“忽闻海上有仙山，山在虚无缥缈间”的海市蜃楼是一种自然现象，与胶体知识有关

【易错提醒】

(1) 胶体具有介稳性的主要原因是胶体粒子可以通过吸附带电粒子而带有电荷，且同种电荷相互排斥，不易聚集成较大的颗粒，胶体中的胶粒带电，但胶体不带电，整个分散系仍呈电中性。

(2)区分胶体和其他分散系的最简单方法是丁达尔效应，而胶体与其他分散系的本质区别是分散质粒子直径在1～100 nm之间，而不是丁达尔效应。

(3) 胶体粒子的直径决定了胶体的性质，因胶体粒子较大不能透过半透膜，可用渗析法提纯胶体。

（4）Fe(OH)3胶体粒子是分子的集合体，因此，Fe(OH)3胶体粒子的数目要远远小于原FeCl3溶液中Fe3＋的数目。

（5）并不是所有的胶体都有电泳现象，如淀粉溶液没有电泳现象。

（6）胶体微粒一般是离子、分子或难溶物的聚集体，但有些高分子化合物，如淀粉、蛋白质，因其分子非常大，其相对分子质量通常为几万、几十万甚至上百万、千万，因此一个分子就是一个胶体微粒，它们的溶液是胶体。

（7）净水剂及其作用原理：胶体粒子的直径一般在1～100 nm之间，它决定了胶体粒子具有较大的表面积，吸附力很强，能吸附水中的悬浮固体或毒素形成沉淀，从而达到净化水的目的，这就是胶体净水的原理。能在水中自然形成胶体，并且对水质无明显副作用的物质有KAl(SO4)2·12H2O、FeCl3·6H2O等，这样的物质被称为净水剂，其形成胶体的化学原理是Al3＋、Fe3＋发生水解反应生成Al(OH)3胶体、Fe(OH)3胶体。

【课时练习】

1．下列说法正确的是

A．氯化铝、氢氟酸都属于强电解质

B．用丁达尔效应可鉴别氯化钠溶液和淀粉溶液

C．离子化合物都含有金属元素

D．按性质分类二氧化氮属于酸性氧化物

2．化学与生活、社会发展息息相关。下列说法错误的是

A．将生活垃圾分类投放，分类处理

B．“世间丝、麻、裘皆具素质……”，这里丝、麻的主要成分是蛋白质

C．三星堆发现的金箔，体现了金属的延展性

D．“霾尘积聚难见路人”，雾霾所形成的气溶胶有丁达尔效应

3．“化学为人类创造更美好的生活”。下列物质的应用没有涉及其化学性质的是

A．用生石灰做食品干燥剂

B．在冰淇淋制作过程中加入液氮

C．利用食醋清洗水壶中的水垢

D．在运输水果时放置浸泡有高锰酸钾溶液的硅藻土

4．化学在生产生活、社会发展各方面发挥着关键性作用。下列叙述正确的是

A．“神舟”和“天宫”系列飞船使用的碳纤维复合材料属于碳的同素异形体

B．“复兴号”关键部位使用的增强聚四氟乙烯板属于合成橡胶

C．推广使用聚碳酸酯可降解塑料有利于保护环境，减少白色污染

D．“静电除尘”、“燃煤固硫”、“汽车尾气净化”等措施均涉及化学变化

5．下列材料的主要成分属于有机物的是

A．新型锂电池的材料-硅酸铁锂

B．用于泳池消毒的材料-氯酸钠

C．京张高铁站台立柱的材料-硅酸盐

D．可生物降解塑料袋的材料-聚乙醇酸

6．化学在抗击新冠肺炎中起到了重要作用。下列叙述不正确的是

A．医用消毒剂使用的酒精浓度越高消毒效果越好

B．免洗洗手液的有效成分活性银离子能使蛋白质变性

C．传播新冠病毒的气溶胶分散质粒子直径大小在1 nm~100 nm之间

D．制作口罩的熔喷布的主要原料聚丙烯(PP)是一种有机高分子材料

7．化学在人类社会发展中发挥着重要作用，下列事实不涉及化学反应的是

A．自热火锅	B．疫情期间75%的酒精消毒	C．工业制作印刷电路板	D．干冰形成舞台延误

8．化学与社会、生活密切相关。对下列现象或事实的解释正确的是

选项	现象或事实	解释
A	医药中常用酒精来消毒	酒精能与细菌蛋白体发生氧化反应
B	氨气可用作制冷剂	氨气溶于水生成的一水合氨电离吸热
C	水泥冶金厂常用高压电除去工厂烟尘	烟尘在空气中形成胶体，胶体具有电泳现象
D	可用HF刻蚀玻璃	二氧化硅能与氢氟酸反应生成盐和水

9．“劳动是一切幸福的源泉”，下列劳动所涉及的化学知识错误的是

选项	劳动项目	化学知识
A	研制疫苗	化学与生命、医药等领域形成很强的交叉融合
B	垃圾分类	“可回收物”中的玻璃、塑料均属于有机高分子材料
C	蚀刻五金	利用FeCl3的氧化性蚀刻不锈钢广告牌、印刷铜版
D	污水处理	处理剂PAC(聚合氯化铝)可使废水中细小颗粒絮凝

10．诗词是中华民族的文化瑰宝，下列分析中不正确的是

A．“白云深处有人家”：“白云”是一种胶体

B．“蜡炬成灰泪始干”：该过程中只发生了物理变化

C．“爆竹声中一岁除”：燃放爆竹过程中涉及氧化还原反应

D．“烈火焚烧若等闲”：描述了碳酸钙的分解，碳酸钙是一种电解质

11．在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是

A．N2

NO2

HNO3

B．Al

C．

D．S(s)

SO3(g)

H2SO4(aq)

12．甲、乙、丙、丁均为中学化学中常见的单质或化合物，它们之间的转化关系如图所示(部分产物已略去)，下列各组物质中不能实现如图所示关系转化的是

选项	甲	乙	丙	丁	物质间的转化
A	CuO	CO2	CO	C
B	Fe	Fe(NO3)2	Fe(NO3)3	HNO3
C	AlCl3	Al(OH)3	NaAlO2	NH3·H2O
D	CO2	NaHCO3	Na2CO3	NaOH

13．(1)现有下列13种物质：①

、②空气、③

、④

、⑤

、⑥

、⑦

、⑧碘酒、⑨

、⑩NaHCO3、?CH3COOH、?NH3?H2O、?NH3。其中属于混合物的是_______(填序号；下同)；属于氧化物的是_______；属于酸的是_______；属于碱的是_______；属于盐的是_______；属于有机物的是_______；属于非电解质的是_______。

(2)标准状况下有①

②3.01×1023个HCl③

④

四种气体，气体所占体积由小到大的顺序是(填序号，下同)_______；所含氢原子数由小到大的顺序是_______。

(3)在

的反应中_______元素被还原；_______是还原剂；_______是氧化产物

当有1mol的还原剂参加反应时，转移的电子数是_______mol。

14．FeCl3具有净水作用，但腐蚀设备，而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂，处理污水比FeCl3高效，且腐蚀性小。请回答下列问题：

(1)FeCl3溶液腐蚀钢铁设备，除H+作用外，另一主要原因是(用离子方程式表示)_______。

(2)为节约成本，工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液得到FeCl3。完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式：_______

某化学研究性学习小组探究Fe3+和

之间发生的反应

(3)取5mLFeCl3浓溶液于试管中，逐滴加入Na2SO3浓溶液，观察到溶液颜色由黄色变为红棕色，继续加入Na2SO3浓溶液至过量，溶液颜色加深，最终变为红褐色。无气泡产生，无沉淀生成。除了观察到以上的现象外，有成员提出了另一种可能：发生氧化还原反应。反应的离子方程式为_______。

(4)研究性学习小组设计了两种实验方案证明发生了氧化还原反应。请把实验方案补充完整：

(方案一)检验溶液中含有Fe2+证明发生了氧化还原反应

(方案二)检验溶液中含有_______证明发生了氧化还原反应

Ⅰ．预处理：将(方案一)中获得的混合物放在如图装置中处理足够时间。

Ⅱ．检验过程

①简述证明溶液中含有Fe2+的操作方法及现象：_______；

②检验溶液中含有另一种离子可选用的试剂是：_______。

15．某工厂排放的废液中含有大量的K+、Cl-、Br-，还有少量的Ca2+、Mg2+、

。 某研究性小组利用这种废液来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴，他们设计了如下的流程(提示：图中试剂a的作用是将Br- 转化为Br2)

已知加入试剂a后废液中发生的反应的化学方程式是C12+2KBr=2KCl+Br2

试剂b需要从以下试剂中选择：①饱和Na2CO3溶液、②饱和K2CO3溶液、③KOH溶液、④BaCl2溶液、⑤Ba (NO3)2溶液、⑥稀盐酸

(1)操作①②③④⑤的名称是___________________(填序号)。

A．萃取、过滤、分液、过滤、蒸发结晶

B．萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶

C．分液、萃取、过滤、蒸馏、蒸发结晶

D．萃取、分液、分液、过滤、蒸发结晶

(2)除去无色液体I中的Ca2+、Mg2+、

，选出试剂b(试剂b代表一组试剂， 请从上面的试剂中选择并用①②③④⑤⑥这样的序号填写，注意写试剂名称不给分)所代表的试剂，按滴加顺序依次是____________________________。

(3)调节pH=7发生反应的化学方程式___________________________________。

(4)为了得到更多的氯化钾晶体，需对固体A进行洗涤，洗涤液与无色液体II合并再进行后续操作，请回答实验室如何洗涤固体A______________________________；

(5)以下关于萃取分液操作的叙述中，不正确的是___________。

A．水溶液中加入四氯化碳，转移至分液漏斗中，塞上玻璃塞，如图用力振荡

B．振荡几次后需打开分液漏斗上口的玻璃塞放气

C．经几次振荡并放气后，手持分液漏斗静置待液体分层

D．分液时，需先将上口玻璃塞打开或玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔，再打开旋塞待下层液体全部流尽时，再从上口倒出上层液体

16．某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行研究。

（1）下表为“铝与氯化铜溶液反应”实验 告的一部分：

按反应类型写出实验中发生反应的化学方程式各一个（是离子反应的只写离子方程式）

置换反应_______；

化合反应_______。

（2）工业上可用铝与软锰矿（主要成分为MnO2）反应来冶炼金属锰。MnO2在H2O2分解反应中作催化剂。若将适量MnO2加入酸化后的H2O2溶液中，MnO2溶解产生Mn2+。该反应的离子方程式是_______。

（3）某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应制取胆矾。其设计的实验过程为：

①铜中含有大量的有机物，可采用灼烧的方法除去有机物，灼烧时将瓷坩埚置于____上（用以下所给仪器的编号填入，下同），取用坩埚应使用____，灼烧后的坩埚应放在____上，不能直接放在桌面上。

实验所用仪器：a 蒸发皿 b 石棉 c 泥三角 d 表面皿 e 坩埚钳 f 试管夹

②由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矾，通过途径Ⅱ实现用粗制氧化铜制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：酸溶、加热通氧气、过滤、___、冷却结晶、___、自然干燥，与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ有明显的两个优点是：____、___。