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版高中化学鲁科版必修1学案第2章元素与物质世界211元素与物质的关系物质的分类
第1节 元素与物质的分类
第1课时 元素与物质的关系 物质的分类
[目标导航] 1.能根据物质的组成和性质不同对物质进行分类。
2.了解单质、氧化物、酸、碱、盐之间的转化关系。
一、物质的组成
1.元素与物质的关系
(1)元素是物质的基本组成成分,物质都是由元素组成的。
(2)每一种元素都能自身组成单质;绝大多数元素都能与其他种类的元素组成化合物。
而且几种元素组成化合物时,有的只能组成一种,有的则能组成几种不同的化合物。
2.元素的存在形态及元素的化合价
(1)游离态:
元素以单质形式存在的状态,其化合价为0。
(2)化合态:
元素以化合物形式存在的状态,元素的化合价一般不为0。
(3)一种元素可以有多种化合价,金属元素只有0价和正价,非金属元素一般有0价、负价和正价。
(4)在不同的化合物中同一元素的化合价可以相同,也可以不相同。
在化合物中各元素的化合价的代数和等于0。
二、物质的分类
1.物质分类的依据
(1)根据物质的组成分类
物质
酸性氧化物:
能与碱反应生成盐和水的氧化物。
碱性氧化物:
能与酸反应生成盐和水的氧化物。
(2)化合物
(3)反应物
2.根据物质类别研究物质性质
单质、氧化物、酸、碱、盐之间的相互关系
化学反应举例
单质―→氧化物
2H2+O2
2H2O
酸性氧化物―→酸
SO3+H2O===H2SO4
酸―→盐
BaCl2+H2SO4===BaSO4↓+2HCl
碱性氧化物―→碱
Na2O+H2O===2NaOH
碱―→盐
NaOH+HCl===NaCl+H2O
盐―→盐
AgNO3+NaCl===AgCl↓+NaNO3
【议一议】
1.酸性氧化物一定是非金属氧化物吗?
非金属氧化物一定是酸性氧化物吗?
碱性氧化物一定是金属氧化物吗?
金属氧化物一定是碱性氧化物吗?
答案 酸性氧化物也可能是金属氧化物,如Mn2O7、Cr2O3是金属氧化物,也属于酸性氧化物。
CO等非金属氧化物不是酸性氧化物。
碱性氧化物一定是金属氧化物。
金属氧化物不一定是碱性氧化物,如Mn2O7,Al2O3等。
2.Na2O2、Na2O都能与酸反应,如:
Na2O+2HCl===2NaCl+H2O;2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑,Na2O2和Na2O都是碱性氧化物吗?
答案 不都是,与酸反应生成盐和水的氧化物属于碱性氧化物,Na2O符合概念,Na2O2与酸反应不仅生成盐和水,还生成了O2,故Na2O2不属于碱性氧化物。
3.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)由同种元素组成的单质一定是纯净物( )
(2)冰水混合物是纯净物( )
(3)CuSO4·5H2O晶体是混合物( )
(4)能电离出H+的物质是酸( )
(5)纯净物都是由同种分子构成( )
(6)纯净物可能是单质,也可能是化合物( )
(7)矿泉水是纯净物( )
(8)纯净物就是由同种元素组成的物质( )
答案
(1)×
(2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)×
4.根据某种共性,可将CO2、SO2归为一类氧化物,下列物质中与它们属于同一类的是( )
A.CaCO3B.P2O5
C.CuOD.KMnO4
答案 B
解析 CO2、SO2、P2O5均属于酸性氧化物。
5.下列化合物中依次属于氧化物、碱、盐的一组是( )
A.Na2CO3、KOH、CaO
B.CO、NaOH、KCl
C.H2O、H2SO4、NaCl
D.CuO、Cu2(OH)2CO3、CaCO3
答案 B
一、根据物质的组成和性质对物质进行分类
物质
特别提醒
有关物质分类中概念的理解
(1)概念间的关系——“并列”、“包含”与“交叉”
①并列关系:
纯净物与混合物,单质与化合物,酸与碱、盐;
②包含关系:
纯净物>化合物>氧化物;
③交叉关系:
酸性氧化物与非金属氧化物。
(2)酸性氧化物和碱性氧化物
①概念:
酸性氧化物是与碱反应生成盐和水的氧化物;
碱性氧化物是与酸反应生成盐和水的氧化物。
②注意:
a.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,例如:
Na2O2是过氧化物,Al2O3是两性氧化物,Mn2O7是酸性氧化物。
b.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,例如:
CO、NO、NO2等不是酸性氧化物。
c.碱不一定都有对应的碱性氧化物,例如:
NH3·H2O无对应碱性氧化物。
d.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和碱(如SiO2、Fe2O3)。
(3)酸、碱、盐的理解
①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;盐的构成中不一定仅有金属阳离子和酸根阴离子,如NH4Cl,非金属元素可形成阳离子NH
;酸根离子中不一定只有非金属元素,如MnO
。
②酸分子中有几个H原子,不一定就是几元酸,如CH3COOH是一元酸。
(4)单质、纯净物和混合物
由同种元素组成的物质不一定是单质,也可能属于混合物,如O2和O3的混合气体是混合物,只有由同一种元素组成的纯净物才属于单质。
【例1】 下列有关物质分类的组合正确的是( )
分类
组合
碱
酸
盐
碱性
氧化物
酸性
氧化物
A
Na2CO3
H2SO4
NaHCO3
SiO2
CO2
B
NaOH
HCl
NaCl
Na2O
CO
C
NaOH
CH3COOH
CaF2
Na2O2
SO2
D
KOH
HNO3
CaCO3
CaO
SO3
解析 A组中Na2CO3虽俗称纯碱,但不是碱,而是盐,SiO2不是碱性氧化物;B组中CO不是酸性氧化物;C组中Na2O2不是碱性氧化物。
答案 D
变式训练1 分类方法对化学学科的发展起到了非常重要的作用。
下列分类标准合理的是( )
A.根据酸分子中含有的氢原子个数将酸分为一元酸、二元酸
B.氧化物不是酸性氧化物就是碱性氧化物
C.根据是否含有氧原子,酸可分为含氧酸和无氧酸
D.含有H元素的物质一定是酸
答案 C
解析 CH3COOH分子中含4个H原子,但它是一元酸,A错;氧化物可分为酸性氧化物、碱性氧化物和不成盐氧化物等,B错;NaHCO3、NaHSO3等物质含氢元素,但它不是酸,属于盐。
二、单质、氧化物、酸、碱、盐的转化关系
1.转化关系图
(1)上述转化关系并非无所不含,某些反应不能体现,如H2、CO、C还原CuO或Fe2O3,CuSO4+5H2O===CuSO4·5H2O等。
(2)上述转化关系是共性,但学习时还要关注特殊性。
如金属+酸===盐+氢气,但铜与盐酸就不反应。
2.各类物质的化学通性
(1)金属单质(以Fe为例)
—
(2)氧化物(以CO2、CaO为例)
(3)酸(以稀盐酸为例)
变红
盐+H2(FeCl2+H2)
盐+H2O(CaCl2+H2O)
新盐+新酸(AgCl+HNO3)
盐+H2O(NaCl+H2O)
(4)碱[以Ca(OH)2为例]
—
(5)盐(以Na2CO3为例)
—
【例2】 在稀硫酸、二氧化碳、铜片、食盐、生石灰、一氧化碳、纯碱、铁片和木炭粉9种物质间存在如图所示的相互关系,①~⑤中选择适当的物质,使有连线的两物质能发生反应。
(1)请推断它们的化学式分别为①______;②________;③________;④________;⑤________。
(2)写出下列序号之间的化学方程式:
①和②:
____________________________________________________;
②和④:
____________________________________________;
②和⑤:
___________________________________________________;
③和④:
________________________________________________。
解析 该题结合物质的性质,考查物质分类的应用。
据单质①能和酸②发生化学反应,推知①应为活泼金属单质即为铁,而酸只有稀H2SO4,即②为稀H2SO4,则氧化物④应为金属氧化物CaO,从而氧化物③为酸性氧化物,即CO2,⑤属于盐且其溶液既能与H2SO4反应,又能与CaO反应,则⑤应为Na2CO3。
答案
(1)Fe H2SO4 CO2 CaO Na2CO3
(2)Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
CaO+H2SO4===CaSO4+H2O
Na2CO3+H2SO4===Na2SO4+CO2↑+H2O
CO2+CaO===CaCO3
解题反思
(1)单质、氧化物、酸、碱、盐之间的转化关系图示一般如下:
(2)上述转化关系是共性,但学习时还要关注特殊性。
例:
金属+酸===盐+氢气,但并不是任何酸与金属的反应都适用,如金属与硝酸反应就不产生氢气。
变式训练2 如下所示,“——”表示相连的物质间在一定条件下可以反应,“―→”表示丁在一定条件下可以转化为乙。
下面四组选项中,符合图示要求的是( )
选项
甲
乙
丙
丁
A
H2SO4
Na2SO4
NaOH
NaCl
B
KCl
K2CO3
KOH
HCl
C
O2
CO
CuO
C
D
FeCl2
CuCl2
Zn
HCl
答案 C
解析 A中甲和乙、乙和丙、丙和丁、丁和甲均不能反应,丁也不能转化为乙;B中甲和乙、乙和丙、丁和甲之间也不能反应,丁也不能转化为乙,故不符合题意;C中反应依次为甲和乙:
2CO+O2
2CO2;乙和丙:
CO+CuO
Cu+CO2;丙和丁:
2CuO+C
2Cu+CO2↑;甲和丁:
C+O2
CO2;丁→乙:
2C+O2
2CO;D中,甲和乙、丁和甲均不能反应,故D不符合题意。
解题反思
(1)复分解反应发生的条件有:
生成水,生成沉淀,生成气体等。
(2)金属单质与盐溶液能够发生置换反应的条件:
活泼性强的金属置换活泼性弱的金属,前提条件是该活泼金属不与水反应。
1.由一种元素组成的物质( )
A.一定是一种单质
B.一定是纯净物
C.一定是化合物
D.可能是纯净物也可能是混合物
答案 D
解析 单质是同一种元素形成的纯净物,但同素异形体之间形成的物质虽含有同一种元素,但分属不同的单质,是混合物;化合物是由两种或两种以上不同元素形成的纯净物。
2.下列各组物质中前一种是化合物,后一种是混合物的是( )
A.氧化钙,澄清的泉水
B.氢氧化钾,含铜质量分数为80%的氧化铜
C.澄清的石灰水,粗盐
D.红磷,空气
答案 A
解析 氧化钙为氧化物,澄清的泉水中含有盐类,为溶液,A正确;含铜质量分数80%的CuO为纯净物,B错误;澄清石灰水、粗盐都是混合物,C错误;红磷为单质,空气为混合物,D错误。
3.将下列各组物质,按酸、碱、盐顺序排列正确的是( )
A.硫酸、纯碱、食盐B.氢硫酸、烧碱、硫酸铜
C.碳酸、氧化铜、碳酸钠D.醋酸、熟石灰、苛性钾
答案 B
解析 A项中纯碱属于盐类而不属于碱类;B项符合题意;C项中氧化铜不属于碱类;D项中苛性钾属于碱类而不属于盐类。
4.下列物质中符合图中阴影部分表示的分类标准的是( )
A.K2CO3B.Na2CO3
C.NaClD.NaHCO3
答案 B
解析 K2CO3不属于钠盐;NaCl不属于碳酸盐,NaHCO3不属于正盐。
5.根据酸、碱、盐、氧化物之间的转化关系,写出硫酸分别与镁及其化合物(类别不同)反应生成硫酸镁的化学方程式。
答案 Mg+H2SO4===MgSO4+H2↑
MgO+H2SO4===MgSO4+H2O
Mg(OH)2+H2SO4===MgSO4+2H2O
MgCO3+H2SO4===MgSO4+CO2↑+H2O
解析 根据酸、碱、盐、氧化物之间的转化关系,酸能与金属单质、碱性氧化物、碱、盐等反应生成盐,故硫酸可与Mg、MgO、Mg(OH)2、MgCO3等反应生成MgSO4。
分层训练
[基础过关]
题组一 元素与物质的关系
1.下列说法中正确的是( )
A.元素的存在形态只有两种:
化合态和游离态
B.同一元素,呈化合态时,其化合价一定比游离态时高
C.有多少种元素就有多少种物质
D.同一元素在不同的物质中的价态一定不同
答案 A
解析 元素的存在形态有游离态和化合态两种,游离态为0价,化合态有正价和负价;同一元素在不同物质既可能表现同一价态,也可能表现不同价态。
故只有A正确。
2.下列说法不正确的是( )
A.一种元素可能形成两种或两种以上的单质
B.单质的种类数一定多于元素的种类数
C.只含有一种元素的物质不一定是纯净物
D.单质在氧气中燃烧只能生成一种氧化物
答案 D
解析 一种元素可能形成两种或两种以上的单质,如氧元素形成的单质有O2、O3,碳元素形成的单质有金刚石、石墨、足球烯等,单质的种类数一定多于元素的种类数,A、B项正确;只含有一种元素的物质可能是纯净物(如H2),也可能是混合物(如O2和O3组成的混合气体),C项正确;碳单质在氧气中燃烧,可能生成二氧化碳,也可能生成一氧化碳,D项错误。
题组二 物质的分类
3.下列物质分类的正确组合是( )
碱
酸
盐
酸性氧化物
A
纯碱
盐酸
烧碱
二氧化硫
B
烧碱
硫酸
食盐
一氧化碳
C
苛性钠
醋酸
石灰石
水
D
苛性钾
碳酸
苏打
三氧化硫
答案 D
解析 纯碱为碳酸钠,烧碱为氢氧化钠,前者属于盐,后者属于碱;一氧化碳和水都不是酸性氧化物。
4.下列各物质或其主要成分的名称(或俗名)、化学式、类别一致的是( )
A.胆矾 CuSO4·5H2O 混合物
B.氖气 Ne 单质
C.烧碱 NaOH 氧化物
D.纯碱 NaOH 碱
答案 B
解析 胆矾属于纯净物;烧碱属于碱;纯碱的化学式为Na2CO3,属于盐。
只有B正确。
5.实验室中的药品常按物质的性质、类别等有规律地摆放。
现有部分药品按某种规律摆放在实验桌上,如图。
做“硫酸的性质”的实验时,某同学取用BaCl2溶液后,应把它放回的位置是( )
答案 C
解析 根据药品摆放位置可推知:
A应是酸,B是酸或指示剂,C是指示剂或盐,D是碱或其他类别。
题组三 根据物质类别研究物质的性质
6.从物质类别的通性角度分析,下列说法错误的是( )
A.金属单质可以与非金属单质反应
B.酸性氧化物可以与碱反应
C.非金属单质应该与酸反应
D.碱性氧化物可以与水反应
答案 C
解析 根据相关类别物质的通性可以较容易作出判断。
其中金属单质分别与非金属单质、酸、盐反应;酸性氧化物分别与水、碱、碱性氧化物反应;非金属单质分别与金属单质、非金属单质反应(与酸反应不是其通性);碱性氧化物分别与水、酸、酸性氧化物反应。
7.下列关于氧化物的叙述正确的是( )
A.非金属氧化物一定是酸性氧化物
B.碱性氧化物一定是金属氧化物
C.酸性氧化物一定是非金属氧化物
D.碱性氧化物都能与水化合生成碱
答案 B
解析 非金属氧化物不一定是酸性氧化物,如CO既不是酸性氧化物也不是碱性氧化物;金属氧化物不一定是碱性氧化物,如Mn2O7是金属氧化物,但属于酸性氧化物;碱性氧化物不一定都能与水化合生成碱,如CuO不与水反应。
8.下列有关物质的说法正确的是( )
A.不能与酸反应的氧化物一定能跟碱反应
B.能与金属镁反应产生氢气的溶液一定是酸溶液
C.一种元素可能有多种氧化物,同种化合价也可能对应多种氧化物
D.酸性氧化物肯定是非金属氧化物
答案 C
解析 CO既不能与酸反应,也不能与碱反应,A错误;NaHSO4溶液能与Mg反应产生氢气,但属于盐溶液,B错误;N元素有多种氧化物,其中NO2和N2O4即为同种价态的氧化物,C正确;Mn2O7为酸性氧化物,但其为金属氧化物。
9.在Zn、ZnO、ZnCO3、HCl溶液和CaCl2溶液五种物质中,每两种物质反应能生成ZnCl2的组合有( )
A.2种B.3种
C.4种D.5种
答案 B
解析 以上物质之间发生Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑、ZnO+2HCl===ZnCl2+H2O、ZnCO3+2HCl===ZnCl2+H2O+CO2↑,故选B。
10.下列变化不能通过一步实现,写出转化的反应路线:
(1)CuO―→Cu(OH)2;
(2)CaCO3―→Ca(OH)2;
(3)Cu(OH)2―→Mg(OH)2;
(4)Ba(NO3)2―→BaCl2。
答案
(1)CuO
铜盐
Cu(OH)2
(2)CaCO3
CaO
Ca(OH)2
(3)Cu(OH)2
铜盐
镁盐
Mg(OH)2
(4)Ba(NO3)2
BaCO3
BaCl2
解析 根据反应规律,确定反应路线。
[能力提升]
11.现有下列八种物质:
①纯碱,②盐酸,③稀硫酸,④氯化钙溶液,⑤烧碱,⑥二氧化碳,⑦氧化铁,⑧氢氧化铁。
按下列要求写出反应的化学方程式:
(1)无氧酸与钠盐:
____________________________________________。
(2)可溶性碱与无氧酸:
___________________________________________________。
(3)两种盐溶液:
___________________________________________________。
(4)酸性氧化物与可溶性碱:
_________________________________。
(5)含氧酸与不溶性碱:
______________________________________________。
答案
(1)2HCl+Na2CO3===2NaCl+H2O+CO2↑
(2)NaOH+HCl===NaCl+H2O
(3)CaCl2+Na2CO3===2NaCl+CaCO3↓
(4)CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O
(5)3H2SO4+2Fe(OH)3===Fe2(SO4)3+6H2O
解析 根据要求选择合适的物质。
盐酸是无氧酸,纯碱是钠盐,碱有可溶性的烧碱和不溶性的氢氧化铁,硫酸是含氧酸,二氧化碳是酸性氧化物。
12.单质、氧化物、酸、碱和盐的相互关系,可以用下图简单表示。
限选择铁、碳、氧气、盐酸、氧化钙、二氧化碳、水、氢氧化钙8种物质作为反应物,将图中指定序号的转变用化学方程式表示(所写化学方程式不得重复)。
①C+O2
CO2;
②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________;
④________________________________________________________________________;
⑤________________________________________________________________________;
⑥________________________________________________________________________;
⑦________________________________________________________________________。
答案 ②CO2+H2O===H2CO3
③CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
④Fe+2HCl===FeCl2+H2↑
⑤CaO+2HCl===CaCl2+H2O
⑥Ca(OH)2+2HCl===CaCl2+2H2O
⑦CaO+H2O===Ca(OH)2
解析 属于同一类的物质必定符合同一标准,就会有某一共同的性质,利用一类物质和另一类物质之间的关系,就可以找出物质之间转化的方法:
非金属
酸性氧化物
;金属
碱性氧化物
,该题对各类物质之间的转化限定了8种物质,从这8种物质中选出符合条件的物质进行各类物质间的转化。
13.
(1)从H、O、S、K四种元素中选择合适的元素,组成属于表中第一栏类型的物质,将其化学式填在表中相应的空格内(只要求举一例)。
类型
酸性氧化物
碱性氧化物
含氧酸
碱
含氧酸盐
化学式
(2)用你在上表中所填的物质,写出符合下列要求的化学方程式:
①酸性氧化物+碱性氧化物:
______________________________________。
②酸性氧化物+足量的碱:
____________________________________________。
③碱性氧化物+足量的酸:
______________________________________________。
答案
(1)
类型
酸性
氧化物
碱性
氧化物
含氧酸
碱
含氧酸盐
化学式
SO2
(或SO3)
K2O
H2SO3
(或H2SO4)
KOH
K2SO3
(K2SO4、
KHSO3
或KHSO4)
(2)①SO3+K2O===K2SO4
②SO3+2KOH===K2SO4+H2O
③K2O+H2SO4===K2SO4+H2O(答案合理即可)
14.
如图五角星上排列的A、B、C、D、E五种物质均为中学化学中常见的化合物,相互之间的连线表示两种物质能发生化学反应。
A、C、E均为氧化物,A是人体呼出的气体之一;在实验室中B可以用来制取A,而D可以用来检验A;C和E反应能生成D。
(1)写出下列物质的化学式:
A________,D________;
(2)B除了制取A之外的另一种用途是_____________________________________
________________________________________________________________________;
(3)C和E反应的化学方程式为___________________________________________
________________________________________________________________________;
(4)这五种物质之间两两发生反应,其中没有涉及的基本反应类型是________。
答案
(1)CO2 Ca(OH)2
(2)用于金属表面除锈(制造药物、可帮助消化等)
(3)CaO+H2O===Ca(OH)2
(4)分解反应和置换反应
解析 人体呼出的气体中含有水蒸气和CO2,所以A最有可能是CO2,实验室可以用大理石(或石灰石)和稀盐酸反应制取CO2,用澄清石灰水检验CO2,CaO和H2O反应能够生成Ca(OH)2。
再结合“相互之间的
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