元素与物质分类

化学(鲁科版) | 10年级

认识元素与物质的关系,掌握物质分类的常用方法(树状分类与交叉分类),理解酸、碱、盐、氧化物之间的转化关系,能用分类观点预测物质性质。

这一页讲的是必修第一册 第2章 元素与物质世界 · 元素与物质分类里的「元素与物质分类」,教材要求做到:能对常见物质按不同标准分类并说明依据。它不是凭空出现的——要先会「化学中常用的物理量——物质的量」,这一页才读得顺。学完之后,它会直接支撑「电解质的电离 离子反应」。下面配了 8 道诊断题,其中基础 2 道、进阶 6 道,答案与解析全部公开;先自己做一遍,再对照解析找断点。

掌握标准

先修关系

先修 · 学这页之前先会化学中常用的物理量——物质的量本知识点元素与物质分类后续 · 学完接着学电解质的电离 离子反应

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诊断题(共 8 道,答案与解析全公开)

第 1 题 基础

按氧化物性质分类,CO2 与 SO2 都属于酸性氧化物,下列氧化物中与它们属于同一类别的是( )

  1. CaO
  2. CO
  3. SO3
  4. Al2O3
看答案与解析

答案:C

解析:酸性氧化物的判断依据是能与碱反应生成盐和水、多数能与水化合生成对应的酸。CO2、SO2 都能与碱反应生成盐和水,属于酸性氧化物;SO3 与它们同类,也能与碱反应生成硫酸盐和水;CaO 是碱性氧化物,能与酸反应;CO 既不能与酸反应也不能与碱反应,是不成盐氧化物;Al2O3 既能与酸反应又能与碱反应,属于两性氧化物。故选 C。

第 2 题 进阶

关于本节学习的两种物质分类方法,下列说法正确的是( )

  1. 树状分类法可以同时选用多个标准,把同一组物质分成彼此交叉的类别
  2. 交叉分类法对同一组物质用多个标准分别分类,同一种物质可以同时属于不同的类别
  3. 在树状分类法的同一分支中,一种物质可以同时属于两个并列的子类别
  4. 分类标准的选择与分类结果无关,只要类别名称不同就能得到不同的分类
看答案与解析

答案:B

解析:树状分类法只按单一标准逐级分下去,各分支并列且互不交叉,一种物质只能落在同一级的一个子类别里;交叉分类法则对同一组物质同时使用多个标准分别分类,因此同一种物质可以同时属于不同类别,例如 Na2CO3 既是钠盐又是碳酸盐。分类结果由所选标准决定,标准不同结果就不同,并非与标准无关。故选 B。

第 3 题 挑战

根据酸、碱、盐、氧化物之间的转化关系,下列物质的转化不能通过一步反应直接实现的是( )

  1. CaO 转化为 Ca(OH)2
  2. CO2 转化为 H2CO3
  3. CuO 转化为 Cu(OH)2
  4. Ca(OH)2 转化为 CaCO3
看答案与解析

答案:C

解析:碱性氧化物与水的化合只对可溶的强碱对应的氧化物成立。CaO 与水化合可直接生成 Ca(OH)2,CO2 与水化合可直接生成 H2CO3,Ca(OH)2 与 CO2 反应可直接生成 CaCO3 和水,这三步都能一步完成。CuO 难溶于水,也不与水反应,不能一步生成 Cu(OH)2,必须先与酸反应生成铜盐,再与碱溶液反应才能得到 Cu(OH)2。故选 C。

第 4 题 挑战

已知 SO2 与 CO2 同属酸性氧化物,且 CaSO3 难溶于水。据此预测将少量 SO2 通入澄清石灰水中,最可能出现的结果是( )

  1. 石灰水变浑浊,因为酸性氧化物与碱反应生成难溶的 CaSO3 和水
  2. 石灰水变浑浊,因为酸性氧化物与碱反应生成难溶的 CaSO4 和水
  3. 有气泡不断逸出,因为 SO2 能从石灰水中把氧气置换出来
  4. 石灰水变成蓝色,因为 SO2 溶于水后溶液显碱性
看答案与解析

答案:A

解析:用分类观点预测性质的关键是抓同类物质的共性:酸性氧化物能与碱反应生成盐和水。SO2 通入澄清石灰水时发生 SO2 与 Ca(OH)2 的反应,生成难溶的 CaSO3 和水,故石灰水变浑浊。SO4 离子中硫为 +6 价,即 CaSO4 中硫为 +6 价,而 SO2 中硫为 +4 价,不经过氧化还原反应不会生成 CaSO4。SO2 溶于水显酸性而非碱性,也不能置换出氧气。故选 A。

第 5 题 基础

在树状分类法中,物质先分为混合物和纯净物;纯净物中由同种元素组成的叫做____,由不同种元素组成的叫做化合物。

看答案与解析

答案:单质

解析:树状分类法按单一标准逐级分类。纯净物按组成元素的种类数分成两类:只由一种元素组成的纯净物是单质,如 O2、Fe;由两种或两种以上元素组成的纯净物是化合物,如 H2O、NaCl。判断的关键是看元素种类是一种还是多种,而不是看物质状态或颜色。

第 6 题 进阶

Al2O3 既能与盐酸反应生成盐和水,又能与氢氧化钠溶液反应生成盐和水,按氧化物性质分类,Al2O3 属于____氧化物。

看答案与解析

答案:两性

解析:氧化物的分类依据是它对抗酸、碱的性质。只与酸反应生成盐和水的叫碱性氧化物,只与碱反应生成盐和水的叫酸性氧化物;既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的氧化物叫两性氧化物。Al2O3 对酸、碱两类溶液都能反应,两种情况下产物都是盐和水,符合两性氧化物的定义。

第 7 题 进阶

现有 NaCl、Na2CO3、K2CO3、K2SO4 四种盐,请用交叉分类法对它们进行分类,并说明交叉分类法与树状分类法的区别。

看答案与解析

答案:从阳离子角度分:NaCl、Na2CO3 属于钠盐,K2CO3、K2SO4 属于钾盐;从阴离子角度分:NaCl 属于盐酸盐,Na2CO3、K2CO3 属于碳酸盐,K2SO4 属于硫酸盐,可见同一物质能同时属于两个不同类别;树状分类法只按单一标准逐级向下分,各分支并列互不交叉,交叉分类法则对同一组物质同时用多个标准分别分类,类别之间彼此交叉

解析:交叉分类法的要点是同时确定两个以上的标准,再让每种物质分别归入各个标准下的类别。本题若以阳离子为标准,四种盐分成钠盐(NaCl、Na2CO3)和钾盐(K2CO3、K2SO4);若以阴离子为标准,则分成盐酸盐、碳酸盐、硫酸盐三类。同一种物质在两种标准下各有一个位置,这正是交叉分类法与树状分类法的根本差别:前者分支交叉,后者分支互斥。

第 8 题 挑战

以钙为例,说明金属单质经碱性氧化物、碱到盐的转化关系,并指出每一步转化所依据的物质类别性质。

看答案与解析

答案:钙与氧气反应生成 CaO,依据金属单质能被氧化为相应的碱性氧化物;CaO 与水化合生成 Ca(OH)2,依据碱性氧化物能与水反应生成对应的碱;Ca(OH)2 与硝酸反应生成 Ca(NO3)2 和水,依据碱能与酸发生中和反应生成盐和水

解析:物质类别之间存在稳定的转化规律:金属单质氧化得碱性氧化物,碱性氧化物与水化合得碱,碱与酸中和得盐,盐又可以与其他类别的物质反应生成新的盐。抓住这条主线,只要知道反应物所属类别,就能预测生成物的类别;反过来,看到目标产物属于哪一类,也可以倒推该选什么类别的反应物。答题时要逐段对应类别与性质,不能只写现象或只写结论。

课标对应

…物质进行分类,同类物质具有相似的性质…

《课程标准》原文节选(che-2017:4.KC.01)

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