第二章化学物质及其变化.docx

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第二章化学物质及其变化

第二章化学物质及变化

第一节物质的分类

【简单分类法及其应用】

1、分类法的概念

类：

许多相似或相同的事物的综合

分类：

根据事物的特点对不同的事物分别归类，并形成有一定从属关系的不同等级的系统的逻辑方法

分类法：

分类法是把某些特征相似的物体归类到一起的方法，它是研究和学习化学物质及其变化的一种常用的科学方法

2、分类的意义

（1分类可以使有关化学物质及其变化的知识系统化，使科学研究对象之间建立起立体的从属关系，为人们分门别类地进行研究打下基础，为科学研究提供更加丰富的线索

（2由于科学分类系统反应了事物内部的规律性联系，因而可以根据系统的特性推出某些未被发现事物的性质，进而为科学预见奠定基础

3、常见的分类方法

（1单一分类法是对分类对象只用一种标准进行分别归类的分类方法

（2交叉分类法是根据多种不同的标准对同一事物进行分类的方法（对同一事物从多个角度分类的一种方法）

Na2CO3钠盐

Na2SO4钾盐

K2SO4硫酸盐

K2CO3碳酸盐

（3树状分类法是根据研究对象的共同点和差异点，将对象分为不同的种类，而且形成有一定从属关系的不同等级的系统的一种分类方法（对同类事物进行再分类，进行层层深入，由粗到细的分类

4、物质分类的注意细节

（1每次分类必须按同一个标准进行

（2分类的子项应当互不相容

（3各子项之和等于母项

【分散系及其分类】

1、概念

把一种（或多种）物质分散在另一种（或多种）物质中所得的体系，叫做分散系。

在分散系中，被分散的物质（可以是固体、液体或气体）称作分散质；容纳分散质的物质（可以是固体、液体或气体）称作分散剂

（1在溶液这种分散系中，溶质是分散质，溶剂是分散剂；悬浊液或乳浊液中不存在溶质和溶剂的概念，即浊液中的分散质不能叫溶质，分散剂也不能叫溶剂

（2根据分散质与分散剂的状态，它们之间可形成9种分散系

（3胶体中的分散质可以是单个分子、离子或分子的集合体

2、分类

依据分散质粒子直径大小的不同，分散系可分为溶液、胶体和浊液。

溶液：

溶质粒子（分子或离子）直径小于1nm

胶体：

分散质粒子直径在1-100nm之间

浊液：

分散质粒子直径大于100nm

【胶体】

1、胶体的特征

胶体粒子直径在1-100nm之间（本质特征）

多数均一、有些透明，介稳体系；能透过滤纸不能透过半透膜

2、胶体的性质

（1光学性质——丁达尔效应

一束光通过胶体时会产生一条光亮的通路，这种现象叫做丁达尔效应

◆产生原因：

胶体中的分散质粒子对光的散射而形成的（溶液中阴、阳离子太小，对光散射极弱，因而无丁达尔效应

◆丁达尔效应是胶体特有的一种现象，可用来鉴别胶体和溶液

（2力学性质——布朗运动

指悬浮在液体或气体中的微粒作不停的、无秩序的运动

◆胶体粒子在胶体中不停地做无规则运动，这使胶体不容易聚集成质量较大的颗粒而沉降下来，这是胶体具有介稳性的次要原因

（3电学性质——电泳

胶粒在外加电场的作用下作定向移动

◆胶体粒子具有较大的表面积，能吸附离子而带电荷。

非金属氧化物、金属硫化物通常吸附阴离子而带负电荷，金属氧化物、金属氢氧化物吸附阳离子而带正电荷

◆同种胶体粒子带相同电荷，在通常情况下，它们之间的相互排斥阻碍了胶体粒子变大，使他们不易聚集。

这是胶体具有介稳性的主要原因

◆胶体粒子带有电荷，但胶体不带电荷（呈电中性）

◆并非所有的胶体都能发生电泳现象，如淀粉胶体的胶体粒子为中性分子，不带电，无电泳现象

◆应用举例：

工厂静电除尘

（4胶体的聚沉

胶体的介稳性是相对的，当胶体的介稳性被破坏时胶体发生聚沉，即胶体粒子聚集成为较大的颗粒，形成沉淀从分散剂中析出；发生聚沉的条件：

加入强电解质（中和胶粒电荷）、加热、加入与胶粒带相反电荷的胶体（中和胶粒所带电荷，减弱胶体的稳定性）

◆胶体聚沉后一般情况下都生成沉淀，但有些胶体聚沉后，胶体粒子和分散剂凝聚在一起，成为不流动的冻状物，这类物质叫凝胶。

常见的凝胶有豆腐、硅胶等，其中硅胶在空气中失水成为含水4%的SiO2，其表面积较大，因而吸附性强，常用作干燥剂、吸附剂及催化剂的载体

3、胶体的制备方法和原理

（1机械法：

用特殊的机械加工方法将固体物质直接加工到个纳米级（1nm=10-9m）的超细粉末粒子

（2反应法：

如氢氧化铁胶体的制备、用烧杯去少量蒸馏水，加热至沸腾，然后逐渐向沸水中滴加饱和的FeCl3溶液，并继续煮沸至液体呈透明的红褐色即得氢氧化铁胶体

FeCl3+3H20

Fe（OH）3（胶体）+3HCl

a．不能用自来水代替蒸馏水制备Fe（OH）3胶体，因为自来水中的阴离子会使Fe（OH）3胶体颗粒聚集成更大的颗粒，生成Fe（OH）3沉淀

b．用FeCl3饱和溶液制备Fe（OH）3胶体，而一般不用稀溶液，且滴加速度不能太快

c．为加快反应，采用了加热的方法，但当溶液呈红褐色时就要停止加热，否则会因加热过度破坏胶体，生成Fe（OH）3沉淀

d．制备胶体的过程中不能用玻璃棒搅拌，否则会使Fe（OH）3胶体颗粒碰撞成较大的颗粒，从而形成沉淀

（3溶解法：

如淀粉、蛋白质溶解于水可直接制得胶体，又叫高分子溶液

4、胶体的提纯与精制——渗析

（1原理：

利用溶质粒子能透过半透膜而胶体粒子不能通过半透膜进行溶液和胶体的分离；渗析是可逆的要达到分离的目的应反复进行渗析或在流水中进行

（2应用：

提纯或精制胶体、在微电子材料制造、化学工程、生物工程、环境工程、海水淡化方面都有重要应用

5、胶体的应用

（1农业生产：

土壤的保肥作用，其原理是土壤里许多物质如黏土、腐殖质等常以胶体的形式存在

（2医疗卫生：

血液渗析、血清纸上电泳、利用电泳分离各种氨基酸和蛋白质等

（3日常生活：

制豆腐原理（胶体的凝聚）和豆浆、牛奶、粥、明矾净水等都与胶体有关

（4自然地理：

江河入海口处形成三角洲，其形成原理是海水中的电解质使江河泥沙所形成的胶体发生聚沉

（5工业生产：

制有色玻璃（固溶胶），冶金工业利用电泳选矿，原油脱水等

第二节离子反应

【酸、碱、盐在水溶液中的电离】

1、电解质和非电解质

电解质：

水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物，叫做电解质

非电解质：

在水溶液里和熔融状态下都不导电的化合物，叫做非电解质

（1电解质、非电解质的相同之处在于它们都是化合物，单质、混合物既不属于电解质，也不属于非电解质；电解质非电解质之间的显著不同是在水溶液里或熔融状态下能否导电

（2能导电的物质不一定是电解质，如铜、铝、石墨能导电，因其为单质，故不属于电解质（也不属于非电解质）；食盐水能导电，但其为混合物，不属于电解质。

（3电解质一定是本身含有离子或能电离出离子的化合物，有些化合物的水溶液能导电，但溶液中的离子不是它本身电离产生的，则不属于电解质，如CO2、SO2、NH3等，但它们与水反应生成的H2CO3、H2SO3、NH3·H2O等能发生电离，是电解质

（4酸、碱、盐和部分金属氧化物是电解质；非金属氧化物、大部分的有机物为非电解质，如CH4、SO2、蔗糖、酒精等

（5金属之所以能导电，是因为它有自由移动的电子，在外加电场的作用下就能导电；电解质溶液能导电，说明溶液中有自由移动的带电粒子，电解质必须电离成自由移动的离子才能导电

◆在水溶液中或熔融状态下能全部电离成离子的电解质叫做强电解质，如强酸、强碱、大多数盐等；在水溶液中只有一部分电离成离子的电解质叫做弱电解质，如弱酸、弱碱、水等

2、电离

电解质在溶于水或受热熔化时，离解成能够自由移动的离子的过程叫做电离

（1有的离子化合物，在一定压强下，其熔点高于分解温度，受热时它往往是发生分解反应而不是熔化。

如NH4Cl晶体在常压下受热时首先发生的变化是：

NH4Cl

NH3↑+HCl↑

（2离子化合物型的强电解质之所以在晶体状态（固态）下不导电，就是因为晶体里的离子不能自由移动

（3绝大多数的共价化合物，在固态和液态下均不导电，但溶于水后在水分子的作用下发生电离，电离的结果是形成了水合阳离子和水合阴离子

3、电解质电离的表示方法——电离方程式

（1电离过程中，元素或原子团的化合价不变；离子所带电荷数等于它在化合物中显示的化合价

（2检查电离方程式书写是否正确时，不仅要检查质量是否守恒，而且要检查电荷是否守恒

（3对于弱酸、弱碱，由于其不能完全电离，书写电离方程式时不用“＝”而用“

”

CH3COOH

CH3COO-+H+

（4多元弱酸分步电离

H2CO3

H++HCO3-HCO3-

H++CO32-

（5多元弱碱分步电离但书写时一步写完

Al（OH）3

Al3++3OH-

4、从电离角度认识酸、碱、盐

酸：

电解质电离时所生成的阳离子全部是H+的化合物称为酸

碱：

电离时生成的阴离子全部是OH-的化合物称为碱

盐：

电离时能生成金属阳离子（或NH4+）和酸根阴离子的化合物称为盐

【离子反应及其发生的条件】

1、离子反应是指有离子参与的反应

（1在中学化学中，离子反应是指有自由移动的离子参加的化学反应，这些反应主要是电解质在溶液中的复分解反应和溶液中有电解质参加的氧化还原反应。

而像

NH4Cl（s）+Ca（OH）2（s）

2NH3↑+2H2O+CaCl2这样的反应，虽然反应物NH4Cl和Ca（OH）2都是由离子组成的，但由于反应时参加反应的离子不能自由移动，所以不属于离子反应

（2在离子反应中，并不一定所有的反应物都以自由移动的离子的形式参加反应，至少有一种即可

2、离子方程式

用实际参加反应的离子符号来表示离子反应的式子叫做离子方程式

离子方程式的意义：

化学方程式只表示某一具体的反应，而离子方程式不仅可以表示某一个具体的化学反应，而且可以表示同一类型的离子反应

3、离子方程式的书写——写、拆、删、查

（1写：

写出化学方程式，并配平

（2拆：

将可溶性强电解质拆写成离子形式

（3删：

删去两边没有参加反应的离子

（4查：

检查是否符合质量守恒、电荷守恒、反应事实等

◆难溶物质、难电离物质、易挥发物质、单质、氧化物、气体、水、非电解质均写化学式

◆微溶物质如[Ca（OH）2]，作为生成物时，一律视为沉淀，写化学式，标“↓”；做反应物时，若是澄清溶液应写成离子形式，若是浊液应写化学式

◆氨水作为反应物写NH3·H2O；作为生成物，若有加热条件或浓度很大时，可写NH3，标“↑”

4、离子方程式正误的判断

（1看是否符合客观事实。

如：

2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑就不符合客观事实

（2看物质是否可拆。

如多元弱酸的酸根离子在离子方程式中不能拆开写，而HSO4-在水溶液中通常写成SO42-+H+

（3看是否漏掉离子反应。

如Ba（OH）2溶液与CuSO4溶液反应，既要写Ba2+与SO42-的离子反应，又要写Cu2+与OH-的离子反应

（4看是否守恒（原子个数守恒、电荷守恒等）如Cu+Ag+=Cu2++Ag是错误的

（5看反应物或产物的配比是否正确。

如稀H2SO4与Ba（OH）2溶液反应不能写成

H++OH-+Ba2++SO42-=BaSO4+H2O，应写成：

2H++2OH-+Ba2++SO42-=BaSO4+2H2O

（6以反应物条件及物质为依据，看是否漏写了某些符号。

如Na2CO3与HCl反应的离子方程式应为：

CO32-+2H+=H20+CO2

5、离子反应发生的条件

离子反应发生的条件，从本质上说使反应混合液中自由移动的离子数目发生变化，酸、碱、盐在溶液里发生复分解型的离子反应应具备下列三个条件之一时才能发生：

a.有难溶物质生成b.有难电离的物质生成c.有挥发性物质生成

6、离子大量共存的条件

所谓几种离子在同一溶液中能大量共存，就是指离子之间不发生任何反应；若离子之间能发生反应，则不能大量共存。

三看：

一看“色”：

溶液颜色

二看“性”：

溶液酸碱性

三看“反应”：

能否反应生成难溶难溶物质或弱电解质或易挥发性物质；能否发生氧化还原反应等

第三节氧化还原反应

【氧化还原反应】

1、氧化还原反应的定义

凡是有化合价升降的化学反应都是氧化还原反应

2、氧化还原反应的本质、特征及判断

本质：

电子转移（得失或偏移）

特征：

反应前后元素化合价发生了变化

判断：

凡是有元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应

3、从氧化还原反应的角度认识四种基本反应类型

置换反应都属于氧化还原反应

有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应都属于氧化还原反应

复分解反应都不属于氧化还原反应

◆有单质参与的化学反应不一定是氧化还原反应，如：

3O2=2O3

◆无单质参与的化合反应也可能是氧化还原反应，如：

H202+SO2=H2SO4

【氧化还原反应的有关概念】

氧化剂是得到电子（或电子对偏向）的物质，在反应时所含元素的化合价降低，具有氧化性，反应时本身被还原，发生还原反应，得到还原产物

还原剂是失去电子（或电子对偏离）的物质，在反应时所含元素的化合价升高，具有还原性，反应时本身被氧化，发生氧化反应，得到氧化产物

氧化反应：

失去电子（化合将升高）的反应

还原反应：

得到电子（化合价降低）的反应

（1常见的氧化剂：

活泼非金属单质，如O2、Cl2等；含最高价态元素的化合物，如H2SO4、KMnO4等；某些金属性较弱的高价态金属阳离子，如Fe3+、Cu2+等

（2常见的还原剂：

活泼金属单质，如Na、Al等；非金属阴离子，如I-、S2-等；低价态的阳离子，如Fe2+等；易失去电子的物质，如H2、CO等

◆根据元素的化合价可判断物质可否做氧化剂和还原剂。

若元素处于最高价态，则只能表现氧化性，做氧化剂；若元素处于最低价态，则只能表现还原性，做还原剂；若元素处于中间价态，既表现氧化性由表现还原性，既可做氧化剂又可做还原剂

【氧化还原反应的表示方法】

1、双线桥法

a.标变价：

标出所有发生氧化还原反应的元素的化合价

b.连双线：

将标化合价的同一元素用直线加箭头从反应物指向生成物

c.标得失：

标电子转移或偏离数目；标化合价变化，即“化合价升高”或“化学价降低”；标元素反应类型，即“被氧化”或“被还原”；检查得失电子是否守恒

（1箭头必须由反应物指向生成物，且对准同种元素

（2在“桥”上标明电子的“得”“失”，并且得失电子数目应相等

（3电子转移数以a×be-形式表示，a表示发生氧化还原反应的原子个数，b表示每个原子得到或失去的电子数，当a=1或b=1时，省略不写

（4箭头方向不代表电子的转移方向，仅表示电子转移前后的变化

2、单线桥法

a.标价态：

明确发生氧化还原反应的元素的化合价

b.连单线：

连接方程式左边的氧化剂和还原剂，箭头指向氧化剂，即由失电子原子指向得电子原子

c.注得失：

标明电子转移的总数目（线桥上只标电子转移的数目，不标“得”“失”字样）

3、反应中，电子转移数目=氧化剂得到的电子数目=还原剂失去的电子数目，不要误认为电子转移的数目是反应中得、失电子数目之和

◆氧化性、还原性的强弱取决于物质得、失电子的难易程度，而与得、失电子数目的多少无关

◆元素的化合价处于最高价态时具有氧化性，但不一定具有强氧化性，如Na+；处于最低价态时具有还原性，但不一定具有强还原性，如F-

【氧化还原反应规律及其应用】

1、守恒律

氧化还原反应中有物质失电子必有物质得电子，且得电子总数等于失电子总数（或者说氧化还原反应中，有元素化合价升高必有元素化合价降低，且化合价降低总值必等于化合价升高总值）

应用：

a.求某一反应中被氧化与被还原的原子个数比，或氧化剂与还原剂分子数之比及氧化产物与还原产物的分子数之比；b.配平氧化还原反应方程式；c.进行氧化还原反应的有关计算

2、强弱律

较强氧化性的氧化剂跟较强还原性的还原剂反应，生成弱还原性的还原产物和弱氧化性的氧化产物。

（氧化性：

氧化剂＞氧化产物；还原性：

还原剂＞还原产物）

应用：

在适宜条件下，用氧化性较强的物质制备氧化性较弱的物质，或用还原性较强的物质制备还原性较弱的物质。

亦可用于比较物之间氧化性或还原性的强弱

3、价态律

元素处于最高价，只有氧化性；元素处于最低价，只有还原性；元素处于中间价态，既有氧化性又有还原性，但主要呈现一种性质。

物质若含有多种元素，其性质是这些元素性质的综合表现

应用：

判断元素（或物质）氧化性或还原性的有无

4、转化律

氧化还原反应中，以元素相邻价态间的转化最容易；同种元素不同价态之间若发生反应，元素的化合价只靠近而不交叉；同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应

应用：

分析判断氧化还原反应能否发生。

如：

浓H2SO4与SO2不会发生反应；KClO3+6HCl=KCl+3Cl2+3H20反应中，KClO3中的+5价氯元素不会转化为KCl中的-1价氯元素

5、难易律

越易失电子的物质，失后就越难得电子，越易得电子的物质，得后就越难失电子。

一种氧化剂同时与几种还原剂相遇时，还原性最强的优先发生反应；同理，一种还原剂同时遇到多种氧化剂时，氧化性最强的优先发生反应

应用：

判断物质的稳定性及反应顺序

◆难失电子的物质不一定易得电子，如稀有气体既难失电子，又难得电子