高一化學期末復(fù)習：化學物質(zhì)及其變化
一、物質(zhì)常見的分類方法
對物質(zhì)進行分類的常見方法有以下兩種：樹狀分類法和交叉分類法。
1.物質(zhì)的樹狀分類
?
[特別提示](1)純凈物和混合物的區(qū)別
純凈物
混合物
有固定的組成和結(jié)構(gòu)
無固定的組成和結(jié)構(gòu)
有固定的熔、沸點
無固定的熔、沸點
保持一種物質(zhì)的性質(zhì)
保持原有物質(zhì)各自的性質(zhì)
(2)常見混合物
①溶液、濁液等。
②空氣、植物油、汽油等。
2.物質(zhì)的交叉分類
如HCl是一元酸、無氧酸；H2SO4是二元酸、含氧酸。
[特別提示] 物質(zhì)的交叉分類是應(yīng)用最廣泛的分類方法，因為一種物質(zhì)具有多種性質(zhì)，可以按某一種性質(zhì)分類，也可以按另一種性質(zhì)分類，在以后的學習中注意應(yīng)用交叉分類學習物質(zhì)的性質(zhì)；物質(zhì)的樹狀分類是宏觀把握物質(zhì)的一種分類方法，尤其是學習化學概念時一般應(yīng)用這種分類方法。
【典例1】 下列十種物質(zhì)：①水?、诳諝狻、坭F?、芏趸肌、軭2SO4⑥熟石灰[Ca(OH)2]⑦膽礬?、郌eCl3溶液 ⑨堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]⑩碳酸氫鈉(NaHCO3)
其中屬于混合物的是________(填序號，下同)；屬于氧化物的是________；屬于堿的是________；屬于酸的是________；屬于鹽的是________。
解析 堿式鹽[Cu2(OH)2CO3]、酸式鹽(NaHCO3)、結(jié)晶水合物(如膽礬CuSO4·5H2O)，都有固定的組成，均為純凈物，而FeCl3溶液包含F(xiàn)eCl3和水，屬于混合物。
答案②⑧①④⑥⑤⑦⑨⑩
理解感悟 物質(zhì)分類的標準較多，類別較多，但是都是以物質(zhì)的基本概念進行區(qū)別和聯(lián)系的。如：有固定組成的物質(zhì)就是純凈物，如CuSO4·5H2O，其中CuSO4與結(jié)晶水的個數(shù)比是1∶5，組成固定，屬于化合物，所以CuSO4·5H2O是純凈物，不是混合物。由一種元素與氧元素組成的化合物是氧化物；在水溶液中電離出來的陰離子均為OH－的化合物是堿；在水溶液中電離出來的陽離子均為H＋的化合物是酸；由金屬陽離子(或銨根離子)與酸根離子組成的化合物為鹽。因此，只要我們把握好概念的內(nèi)涵和外延，從本質(zhì)理解概念，就可以把繁雜的分類知識掌握了。
二、對比三種分散系 學會制備膠體
把一種(或多種)物質(zhì)分散在另一種(或多種)物質(zhì)中所得到的體系叫分散系，其中被分散的物質(zhì)稱作分散質(zhì)，分散其他物質(zhì)的物質(zhì)稱作分散劑，即：分散系＝分散質(zhì)＋分散劑。
三種分散系的比較
分散系
溶液
膠體
濁液
分散質(zhì)粒子的種類
分子、離子
較多分子的集合體或大分子
大量分子的集合體(固體小顆?；蛐∫旱?
分散質(zhì)粒子的直徑
d<1 nm
1 nm<d<100 nm
d>100 nm
外部特征
均一、透明、
穩(wěn)定
均一、透明、較穩(wěn)定
不均一、不透明、不穩(wěn)定
能否透過濾紙
能
能
不能
鑒別方法
無丁達爾效應(yīng)
有丁達爾效應(yīng)
靜置分層
實例
食鹽水、碘酒
氫氧化鐵膠體、淀粉溶膠
泥水
【典例2】 我國科學家在世界上第一次為一種名為“鈷酞菁”的分子(直徑為1.3×10－9?m)恢復(fù)了磁性。“鈷酞菁”分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與人體內(nèi)的血紅素及植物體內(nèi)的葉綠素非常相似。下列說法中不正確的是()
A.“鈷酞菁”分子所形成的分散系具有丁達爾效應(yīng)
B.“鈷酞菁”分子不能透過濾紙
C.此項工作可以用來改變分子的某些物理性質(zhì)
D.此工作可廣泛應(yīng)用于光電器件、生物技術(shù)等方面
解析 直徑為1.3×10－9m符合膠體微粒直徑范圍，所以具有丁達爾效應(yīng)，A對；膠體能透過濾紙，不能透過半透膜，B錯；磁性為物理性質(zhì)，C對。
答案B
理解感悟 分散質(zhì)粒子直徑介于1～100 nm之間是膠體的本質(zhì)特征，所以先從分散質(zhì)粒子的大小確定其是哪種分散系，再據(jù)此判斷各項是否正確。
三、電解質(zhì)中的“是與非”
電解質(zhì)中的“是與非”
(1)電解質(zhì)、非電解質(zhì)的相同之處在于它們都是化合物，單質(zhì)和混合物既不屬于電解質(zhì)，又不屬于非電解質(zhì)；電解質(zhì)、非電解質(zhì)的不同之處是在水溶液里或熔融狀態(tài)下能否導(dǎo)電。
(2)電解質(zhì)概念中的“或”，指兩種情況任取一種即可；非電解質(zhì)中的“無論”和“都”，指兩種情況必須同時滿足。
(3)從物質(zhì)類別上把握概念更清晰明了。如：酸、堿、金屬氧化物、大多數(shù)鹽以及H2O為電解質(zhì)。酒精、蔗糖和大多數(shù)非金屬氧化物是非電解質(zhì)。
(4)能導(dǎo)電的物質(zhì)不一定是電解質(zhì)，如石墨等；電解質(zhì)本身不一定能導(dǎo)電，如食鹽晶體。
(5)NH3、SO2溶于水均能導(dǎo)電，但并非它們本身能電離出自由離子，而是它們與水反應(yīng)的生成物NH3·H2O、H2SO3能電離出離子，所以NH3、SO2都是非電解質(zhì)。
【典例3】 下列狀態(tài)的物質(zhì)，既能導(dǎo)電又屬于電解質(zhì)的是()
A.MgCl2晶體? ? ? ?B.NaCl溶液? ?C.液態(tài)HCl? ? ? ? D.熔融的NaOH
解析 B項是混合物，不是電解質(zhì)；A、C、D項都是電解質(zhì)，但MgCl2晶體中離子不能自由移動，不能導(dǎo)電；C項中是分子，沒離子，也不導(dǎo)電。
答案D
四、離子方程式的書寫與正誤判斷方法
1.離子方程式的書寫方法要求
抓住兩易、兩等、兩查
兩易：即易溶、易電離的物質(zhì)(包括強酸、強堿、大多數(shù)可溶性鹽)以實際參加反應(yīng)的離子符號表示，非電解質(zhì)、難電離的物質(zhì)(包括弱酸、弱堿、水等)、難溶物、單質(zhì)、氣體、氧化物等用化學式表示。
兩等：離子方程式兩邊的原子個數(shù)、電荷總數(shù)均對應(yīng)相等。
兩查：檢查各項是否都有公約數(shù)，是否漏寫必要的反應(yīng)條件。
2.離子方程式的正誤判斷方法
(1)看是否符合客觀事實。如Fe跟稀H2SO4反應(yīng)，寫成2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑是錯誤的。
(2)看化學式拆寫是否正確。如NaHCO3與稀HCl反應(yīng)寫成2H＋＋CO32－===CO2↑＋H2O是錯誤的。
(3)看是否遵循質(zhì)量守恒和電荷守恒。如Zn＋Ag＋===Zn2＋＋Ag電荷不守恒。
(4)看是否漏掉部分離子反應(yīng)。如H2SO4溶液與Ba(OH)2溶液的反應(yīng)，寫成Ba2＋＋SO42－===BaSO4↓或H＋＋OH－===H2O都是錯誤的。
【典例4】?判斷下列離子方程式是否正確，錯誤者指明原因，并寫出正確的離子方程式。
①鐵粉溶于稀硫酸中：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑
②用三氯化鐵溶液制取Fe(OH)3膠體：Fe3＋＋3H2O===Fe(OH)3↓＋3H＋
③氫氧化銅溶于鹽酸：OH－＋H＋===H2O
④氫氧化鋇溶液與硫酸銅溶液混合：2OH－＋Cu2＋===Cu(OH)2↓
⑤鋁與氯化銅溶液發(fā)生置換反應(yīng)：Al＋Cu2＋===Al3＋＋Cu
⑥硫酸溶液與氫氧化鋇溶液混合：H＋＋OH－＋SO42－＋Ba2＋===BaSO4↓＋H2O
⑦碳酸鈣溶于硝酸溶液：CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O
⑧碳酸氫鈣溶液與足量氫氧化鈉溶液混合：HCO3－＋OH－===CO32－＋H2O
答案
序號
正誤判斷
錯誤原因
正確的離子方程式
①
×
不符合反應(yīng)事實，產(chǎn)物應(yīng)為Fe2＋，不是Fe3＋
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
②
×
產(chǎn)物為Fe(OH)3膠體，不是沉淀
Fe3＋＋3H2O△=====?Fe(OH)3(膠體)＋3H＋
③
×
氫氧化銅不能寫成OH－，應(yīng)寫化學式
Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
④
×
生成Cu(OH)2沉淀的同時生成BaSO4沉淀
Ba2＋＋2OH－＋Cu2＋＋SO42－===BaSO4↓＋Cu(OH)2↓
⑤
×
反應(yīng)方程式兩邊電荷不守恒
2Al＋3Cu2＋===2Al3＋＋3Cu
⑥
×
生成BaSO4與H2O的物質(zhì)的量之比應(yīng)為1∶2
2H＋＋SO42－＋Ba2＋＋2OH－===BaSO4↓＋2H2O
⑦
√
⑧
×
Ca2＋應(yīng)參加反應(yīng)，有CaCO3沉淀生成
Ca2＋＋2HCO3－＋2OH－===CaCO3↓＋CO32－＋2H2O
?
五、離子在水溶液中能否大量共存的判斷
1.離子在溶液中能否大量共存的關(guān)鍵就是看離子間是否符合離子反應(yīng)發(fā)生的條件，若反應(yīng)，則不能大量共存。
(1)看離子間能否生成難溶物、微溶物。要熟練記憶酸、堿、鹽的溶解性，特別是難溶性的鹽類。
(2)看離子間能否反應(yīng)生成氣體。氣體又有酸性氣體和堿性氣體兩種，具體表現(xiàn)為易揮發(fā)弱酸的酸根與H＋不能大量共存；銨鹽與強堿不能大量共存。
(3)看離子間能否反應(yīng)生成難電離的物質(zhì)(弱酸、弱堿、水等)。酸中的鹽酸、硫酸和硝酸易電離，其他的酸一般難電離；堿中的氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鋇易電離，其他的堿均認為是難電離。
(4)看離子間能否發(fā)生氧化還原反應(yīng)等。
2.注意題目中附加的限定性條件
(1)無色透明的溶液中，不能存在有色離子，如Cu2＋(藍色)、Fe3＋(棕黃色)、Fe2＋(淺綠色)、MnO4－(紫色)等。
(2)在強酸性溶液中，與H＋起反應(yīng)的離子不能大量存在。
(3)在強堿性溶液中，與OH－起反應(yīng)的離子不能大量存在。
【典例5】?在無色透明的溶液中，可以大量共存的離子組是?()
A.MnO4－、Fe2＋、K＋、Cl－??B.Cu2＋、Na＋、Cl－、SO42－
C.Ca2＋、Cl－、NO3－、K＋? ?D.Ca2＋、H＋、OH－、CO32－
解析 MnO4－、Fe2＋、Cu2＋在溶液中均顯一定的顏色，A、B項不合題意；D項中H＋＋OH－===H2O,2H＋＋CO32－===CO2↑＋H2O，Ca2＋＋CO32－===CaCO3↓，故D項不合題意。
答案C
理解感悟 溶液中的離子共存，是一種要求較高的題型，所涉及的知識多且廣，特別要求能熟練掌握一些邊緣零碎知識。同時在答題時要注意題目中的一些附加的、隱含的條件。
【典例6】?某溶液的溶質(zhì)可能由下列離子組成：Cl－、SO42－、CO32－、H＋、Ba2＋、Na＋，某同學進行了如下實驗：
(1)向溶液中加入過量的BaCl2溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，過濾；
(2)向(1)中濾液里加入AgNO3溶液，有白色沉淀產(chǎn)生；
(3)將(1)中的沉淀加入稀鹽酸中，沉淀部分消失，有氣體產(chǎn)生。
依據(jù)以上實驗可以推斷，原溶液中一定含有________；一定沒有____________；可能含有__________________。
解析 推斷溶液中肯定存在、肯定不存在及可能存在什么離子，是考查離子反應(yīng)的又一種重要題型。其命題形式通常是給出實驗現(xiàn)象或?qū)嶒炇聦?，要求通過對題述實驗、離子性質(zhì)、離子共存的分析而得出結(jié)論。實驗(1)說明原溶液中沒有Ba2＋；由實驗(3)(白色沉淀部分消失、產(chǎn)生氣體)可知一定含有SO42－(BaSO4不溶于鹽酸)、CO32－；由于加入BaCl2溶液引入了Cl－，所以不能由實驗(2)確定原溶液中含Cl－；而CO32－與H＋不能大量共存，所以肯定不含有(大量)H＋；3種陽離子中只剩下Na＋了，則必然含有Na＋。
答案SO42－、CO32－、Na＋H＋、Ba2＋Cl－
理解感悟 解這類題要充分分析離子的性質(zhì)、實驗現(xiàn)象和離子共存(離子共存是重要的隱含條件)等因素，并特別注意在實驗中加入某試劑時，是否引入或生成了原溶液中可能存在的離子，以及當只剩下一種陽(陰)離子時，一定含有這種陽(陰)離子。
六、快速準確熟記氧化還原反應(yīng)有關(guān)概念的方法
氧化還原反應(yīng)是有電子轉(zhuǎn)移(得失或偏移)的反應(yīng)，其表現(xiàn)特征是元素的化合價發(fā)生變化，實質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移。氧化還原反應(yīng)中的概念較多，極易混淆。運用下列方法，可以快速準確的掌握氧化還原反應(yīng)的有關(guān)概念。
1.理清概念間的關(guān)系
?
2.聯(lián)想記憶關(guān)鍵詞
(1)記憶口訣：“升失氧還、降得還氧”。其含義即：化合價升高→失去電子(電子對偏離)→被氧化→還原劑→具有還原性(失電子能力)；化合價降低→得到電子?(電子對偏向)→被還原→氧化劑→具有氧化性(得電子能力)。
(2)記憶口訣：“劑性一致，其他相反”。其含義即：氧化劑具有氧化性，還原劑具有還原性；“其他相反”即氧化劑被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，得還原產(chǎn)物；還原劑被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，得氧化產(chǎn)物。
3.學會正確的分析方法
化合價變化是分析一切氧化還原反應(yīng)問題的前提和基礎(chǔ)，正確標出各元素的化合價是分析氧化還原反應(yīng)的關(guān)鍵和突破口。具體方法是找變價，判類型(是否為氧化還原反應(yīng))；分升降，定其他(化合價升高，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，化合價降低，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng))。
【典例7】 單質(zhì)鈦(Ti)抗腐蝕能力強(放在大海中幾周后仍金光閃閃)，機械強度高，有“未來金屬”之稱。又因用它制的“骨頭”置入人體后可以在上面長肉，所以又有“親生物金屬”之美譽。工業(yè)上常用硫酸分解鈦鐵礦(FeTiO3，鐵為＋2價)的方法來制取TiO2，再由TiO2制金屬鈦。主要反應(yīng)有：
①FeTiO3＋3H2SO4===Ti(SO4)2＋FeSO4＋3H2O
②Ti(SO4)2＋3H2O===H2TiO3↓＋2H2SO4
③H2TiO3△=====TiO2＋H2O
④TiO2＋2C＋2Cl2△=====TiCl4↑＋2CO↑
⑤TiCl4＋2Mg△=====2MgCl2＋Ti
上述反應(yīng)中，屬于氧化還原反應(yīng)的有()
A.①②??B.①⑤??C.③④??D.④⑤
解析 氧化還原反應(yīng)的判斷依據(jù)是有化合價變化，否則就是非氧化還原反應(yīng)。①中Fe反應(yīng)前后都是＋2價，Ti反應(yīng)前后都是＋4價，是非氧化還原反應(yīng)。②③中Ti都是＋4價。④中C、Cl2是單質(zhì)，化合價肯定有變化。⑤中Ti、Mg的化合價都有變化。
答案D
【典例8】 分析下列反應(yīng)中元素在反應(yīng)前后的化合價升降、電子得失及被氧化、被還原情況，并指出氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。
(1)Cl2＋H2O===HCl＋HClO
(2)CH4＋2O2點燃=====CO2＋2H2O
(3)3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
解析 (1)中Cl2中的Cl是0價，反應(yīng)后分別是－1價和＋1價，是歧化反應(yīng)，所以Cl2的化合價是既升又降，它既是氧化劑又是還原劑。
(2)C從－4→＋4價，共失8e－，CH4為還原劑；O原子從0→－2價，每個原子降2價，4個氧原子，共降8價。
(3)HNO3中的N為＋5價，要注意Cu(NO3)2中的N也是＋5價(沒變價)，變價的是NO中的N(＋2價)。
答案(1)
Cl2既是氧化劑又是還原劑，HCl是還原產(chǎn)物，HClO是氧化產(chǎn)物。
(2)
CH4為還原劑，CO2為氧化產(chǎn)物，O2為氧化劑，CO2、H2O為還原產(chǎn)物。
(3)
Cu為還原劑，HNO3為氧化劑，Cu(NO3)2為氧化產(chǎn)物，NO為還原產(chǎn)物。
七、守恒法在氧化還原反應(yīng)計算中的應(yīng)用
1.氧化還原反應(yīng)的計算主要有求氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比或質(zhì)量之比，計算參加反應(yīng)的氧化劑或還原劑的量，確定反應(yīng)前后某一元素的價態(tài)變化或物質(zhì)的化學式等。其計算的關(guān)鍵是依據(jù)氧化劑得電子總數(shù)與還原劑失電子總數(shù)相等(即得失電子守恒)。
2.電子守恒解題步驟：首先找出氧化劑、還原劑及其物質(zhì)的量以及每摩爾氧化劑、還原劑得失電子的量，然后根據(jù)電子守恒列等式：氧化劑的物質(zhì)的量×每摩爾氧化劑得電子數(shù)＝還原劑的物質(zhì)的量×每摩爾還原劑失電子數(shù)，利用這一等式，解氧化還原反應(yīng)計算題，可化難為易，化繁為簡。
【典例9】 實驗室用MnO2和濃鹽酸制氯氣的反應(yīng)為MnO2＋4HCl(濃)△=====MnCl2＋2H2O＋Cl2↑。反應(yīng)中，如果有17.4 g 100%的MnO2被還原，那么：
(1)被氧化的氯化氫的質(zhì)量為___________________________________________。
(2)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為____________________________________________。
(3)紡織工業(yè)中常用氯氣作漂白劑，漂白布匹后，過量的氯需要除去，通?？捎肗a2SO3作“脫氯劑”，脫氯后的產(chǎn)物為Na2SO4，氯變?yōu)椋?價。若把本題中產(chǎn)生的Cl2完全轉(zhuǎn)化，需要Na2SO3的質(zhì)量為______________________________________________________。
解析 (1)設(shè)被氧化的HCl的質(zhì)量為x，則有如下關(guān)系：
MnO2＋4HCl(濃)△=====MnCl2＋Cl2↑＋2H2O～被氧化2HCl
則：17.4 g87＝x2×36.5 解得：x＝14.6 g
(2)該方程式中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2，所以電子數(shù)(未知量)與MnO2(已知量)的關(guān)系為MnO2～2e－
(3)Na2SO3與Cl2的反應(yīng)為Na2SO3＋Cl2＋H2O===Na2SO4＋2HCl，所以MnO2(已知量)與Na2SO3(待求量)的物質(zhì)的量比關(guān)系為MnO2～Cl2～Na2SO3。
綜合上述關(guān)系，有如下關(guān)系式：
MnO2～2e－～Na2SO3
即17.4 g87 g＝n(e－)2 mol＝m(Na2SO3)126 g
解之得：n(e－)＝0.4 molm(Na2SO3)＝25.2 g
答案(1)14.6 g
(2)0.4 mol
(3)25.2 g
