高中化學必修課程PAGEPAGE1第1節元素與物質的分類第1課時物質分類法及其應用[核心素養發展目標]1.能從元素組成(宏觀)和構成微粒(微觀)的角度分析認識物質，根據物質的組成和性質對物質進行分類，培養宏觀辨識與微觀探析的意識和能力。2.認識同類物質具有相似性，學會分析研究物質性質與相互轉化的方法，促進“證據推理與模型認知”化學核心素養的發展。一、元素與物質的關系1.元素與物質的關系(1)元素是物質的基本組成成分，物質都是由元素組成的。(2)僅由一種元素組成的純凈物稱為單質。有的元素只能形成一種單質，如鈉元素只能形成金屬鈉；有的能形成兩種或多種單質，如碳元素可以形成金剛石與石墨等。(3)由兩種或兩種以上的元素組成的純凈物稱為化合物。幾種元素組成化合物時，有的只能組成一種化合物，有的則可以組成不同的化合物，如碳元素和氧元素可形成CO和CO2等。(4)目前所發現的110多種元素組成了種類繁多的物質世界。2.元素在物質中存在的兩種形態(1)游離態：元素在單質中的存在形態，此時元素的化合價為零價。(2)化合態：元素在化合物中的存在形態，此時元素的化合價一般為正價或負價。(1)只由一種元素組成的物質一定是純凈物嗎？提示只由一種元素組成的物質不一定是純凈物，例如O2和O3的混合氣體，只由氧元素組成，不是純凈物。(2)從宏觀上看，物質由元素組成，從微觀上看構成物質的微粒有哪些？提示構成物質的微粒有原子、分子或離子。如金剛石、SiO2均由原子構成，CO、CO2、H2、H2O等均由分子構成，NaCl、CaCO3等均由離子構成。元素、物質及微粒間的關系圖二、物質的分類1.常見的物質分類及其依據指出上圖中序號所示物質的分類依據：①按是否由同種物質(分子)組成；②按是否由同種元素組成；③按元素性質；④按化合物性質。2.氧化物的分類(1)氧化物的分類方法(2)各類氧化物之間的關系3.同一物質具有不同的分類方法(1)非金屬氧化物一定是酸性氧化物嗎？酸性氧化物一定是非金屬氧化物嗎？提示非金屬氧化物不一定是酸性氧化物，如CO、NO。酸性氧化物不一定是非金屬氧化物，如Mn2O7。(2)金屬氧化物一定是堿性氧化物嗎？堿性氧化物一定是金屬氧化物嗎？提示金屬氧化物不一定是堿性氧化物，如Mn2O7。堿性氧化物一定是金屬氧化物。(3)過氧化鈉能與酸反應生成鹽和水，過氧化鈉是堿性氧化物嗎？提示過氧化鈉能與酸反應，生成鹽和水的同時還生成氧氣，所以過氧化鈉不是堿性氧化物。(4)碳元素的物質家族如下表所示，請指出各物質的常見類別及碳元素的化合價：碳元素化合價＋4－CO2H2CO3Na2CO3NaHCO3＋2－－CO－－－0－C60－－－－－4CH4－－－－－物質類別氫化物單質氧化物酸碳酸鹽碳酸鹽建立元素的物質家族的思維模型eq\x(確定該元素可能形成的單質)→eq\x(分析該元素在化合物中可能出現的化合價)→eq\x(找出該元素各種價態所對應不同類別的化合物)相關鏈接(1)根據物質的組成和性質對物質進行分類(2)分類的標準不同，同一物質可以屬于不同的類別：如NaHSO4可以屬于純凈物、鈉鹽、硫酸氫鹽、酸式鹽、含氧酸鹽、電解質、水溶性鹽等。三、根據物質類別探究物質的性質1.實驗探究酸(以鹽酸為例)的通性性質預測實驗操作實驗現象實驗結論鹽酸可與下列物質反應：在鹽酸中滴入石蕊溶液溶液變紅色酸能使指示劑變色在盛有鐵絲的試管中滴入鹽酸產生無色氣體酸能與活潑金屬反應在盛有氧化銅的試管中滴入鹽酸固體溶解，溶液呈藍色酸能與堿性氧化物反應在盛有燒堿溶液(含石蕊溶液)的試管中滴入鹽酸藍色溶液變為紅色酸能與堿反應在盛有硝酸銀溶液的試管中滴入鹽酸產生白色沉淀酸能與某些鹽反應寫出鹽酸分別與上述物質反應的化學方程式：①鐵：Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑；②氧化銅：CuO＋2HCl=CuCl2＋H2O；③燒堿：NaOH＋HCl=NaCl＋H2O；④硝酸銀：AgNO3＋HCl=AgCl↓＋HNO3。2.常見物質類別(酸、堿、鹽、氧化物)的性質及應用(1)指出表中各物質的類別物質NaOHHNO3CO2P4Na2CO3CuCl2MgO類別堿酸氧化物單質鹽鹽氧化物(2)寫出上述物質中能與澄清石灰水反應的化學方程式：①Ca(OH)2＋2HNO3=Ca(NO3)2＋2H2O；②Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2O；③Ca(OH)2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaOH；④Ca(OH)2＋CuCl2=Cu(OH)2↓＋CaCl2。3.根據物質類別預測陌生物質的性質(1)SO2和CO2同為酸性氧化物，試根據酸性氧化物具有的通性(或CO2的性質)，推測二氧化硫具有的性質，用化學方程式表示：①SO2＋H2O=H2SO3；②SO2＋CaO=CaSO3；③SO2＋Ca(OH)2=CaSO3↓＋H2O。(2)實驗室用碳酸鈣與鹽酸反應制取二氧化碳氣體的化學方程式是CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2O；若實驗室沒有鹽酸時，可選用硝酸代替。4.實現不同類物質間的轉化以鈣為例，用化學方程式表示鈣及其化合物之間的轉化關系并指明反應類型。①2Ca＋O2=2CaO，化合反應；②CaO＋H2O=Ca(OH)2，化合反應；③CaO＋CO2=CaCO3，化合反應；④Ca(OH)2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaOH，復分解反應；⑤Ca(OH)2＋2HCl=CaCl2＋2H2O，復分解反應；⑥CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2O，復分解反應。單質、氧化物、酸、堿、鹽之間的轉化關系圖示(1)請用“價—類”二維圖(縱坐標表示元素化合價，橫坐標表示物質類別)表示你學習過的不同價態氯元素與有關類別代表物間的關系。提示(2)單質、氧化物、酸、堿和鹽的相互關系，可以用下圖簡單表示。限選擇鐵、碳、氧氣、鹽酸、氧化鈣、二氧化碳、水、氫氧化鈣8種物質作為反應物，將圖中指定序號的轉化用化學方程式表示(所寫化學方程式不得重復)。①C＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))CO2；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________；④________________________________________________________________________；⑤________________________________________________________________________；⑥________________________________________________________________________；⑦________________________________________________________________________。提示②CO2＋H2O=H2CO3③CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O④Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑⑤CaO＋2HCl=CaCl2＋H2O⑥Ca(OH)2＋2HCl=CaCl2＋2H2O⑦CaO＋H2O=Ca(OH)2[解析]屬于同一類的物質必定符合同一標準，就會有某一共同的性質，利用一類物質和另一類物質之間的關系，就可以找出物質之間轉化的方法，一般有以下化學通性：非金屬eq\o(→,\s\up7(氧氣))酸性氧化物eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(→,\s\up7(堿))鹽,\o(→,\s\up7(水))酸))；金屬eq\o(→,\s\up7(氧氣))堿性氧化物eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(→,\s\up7(酸))鹽,\o(→,\s\up7(水))堿))，該題對各類物質之間的轉化限定了8種物質，從這8種物質中選出符合條件的物質進行各類物質間的轉化。相關鏈接金屬、氧化物、酸、堿和鹽的化學通性(1)金屬的化學通性金屬eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＋氧氣→金屬氧化物,＋酸→鹽＋氫氣,＋鹽→鹽＋金屬))(2)氧化物的化學通性①酸性氧化物＋水→含氧酸②酸性氧化物＋堿→鹽＋水③酸性氧化物＋堿性氧化物→鹽④堿性氧化物＋水→堿⑤堿性氧化物＋酸→鹽＋水(3)酸的化學通性酸eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＋酸堿指示劑，如使紫色石蕊溶液變紅色,＋活潑金屬→鹽＋氫氣,＋堿性氧化物→鹽＋水,＋堿→鹽＋水,＋鹽→新酸＋新鹽))(4)堿的化學通性堿eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＋酸堿指示劑，如使紫色石蕊溶液變藍色，使無色酚酞,溶液變紅色,＋酸性氧化物→鹽＋水,＋酸→鹽＋水,＋鹽→新堿＋新鹽))(5)鹽的化學通性鹽eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＋酸→新鹽＋新酸,＋堿→新鹽＋新堿,＋鹽→新鹽＋新鹽))1.(2018·吉林高一檢測)某氣體經過檢驗只含有一種元素，則該氣體是()A.一種單質B.一種化合物C.單質與化合物的混合物D.可能是一種單質，也可能是幾種單質的混合物[答案]D[解析]只含有一種元素的物質可能是純凈物單質(如O2)，也可能是混合物(如O2和O3的混合氣體)。2.在“加碘食鹽”“含氟牙膏”“補鈣保健品”“缺鐵性貧血”中，“碘、氟、鈣、鐵”是指()A.單質B.元素C.化合物D.物質[答案]B[解析]這些元素均以化合態形式存在，化合物不只是由一種元素組成。3.ClO2是生產飲用水的新一代消毒劑。從物質分類來看，ClO2屬于()A.氧化物B.酸C.堿D.鹽[答案]A[解析]氧化物是由兩種元素組成并且一種元素是氧元素的化合物。4.根據某種共性，可將CO2、SO2歸為一類氧化物，下列物質中與它們屬于同一類的是()A.CaCO3B.P2O5C.CuOD.KMnO4[答案]B[解析]CO2、SO2屬于酸性氧化物，CaCO3、KMnO4屬于鹽，CuO屬于堿性氧化物。5.堿溶液中都含有OH－，因此不同的堿表現出一些共同的性質。下列關于Ba(OH)2性質的描述中不屬于堿的共同性質的是()A.能使紫色石蕊溶液變藍色B.能與鹽酸反應生成水C.能與Na2SO4溶液反應生成BaSO4沉淀D.能與CO2反應生成水[答案]C[解析]Ba(OH)2與Na2SO4反應表現的是Ba2＋的性質，不屬于OH－的性質。6.下列變化不能通過一步化學反應實現的是()A.BaCl2→BaSO4 B.CuO→Cu(OH)2C.NaOH→Na2SO3 D.MgSO4→Mg(OH)2[答案]B[解析]CuO難溶于水，不能與水反應。7.下表是某地市場上銷售的一種“加碘鹽”包裝上的部分文字說明。配料表精制海鹽、碘酸鉀(KIO3)含碘量20～40mg·kg－1儲藏方法密封、避光、防潮食用方法烹調時待食品熟后加入碘鹽請根據此表，結合中學學過的化學知識，回答下列問題：(1)據物質分類中的樹狀分類法的有關知識，在①HIO3、②NaIO3、③KOH、④I2O5、⑤NaCl五種__________(填“混合物”“化合物”“鹽”或“氧化物”)中，與碘酸鉀(KIO3)屬于同