2022年初中化學(xué)：用分類的方法研究物質(zhì)

人的胃液中含有鹽酸，汽車常用的電瓶(蓄電池)中有硫酸溶液，食醋中含有3%～5%的醋酸，酸雨中含有極少量的硫酸和硝酸。鹽酸、硫酸、硝酸、醋酸和碳酸是最常見的幾種酸。根據(jù)初中化學(xué)知識，我們知道酸一般具有以下通性：

①與排在金屬活動順序表H之前的金屬反應(yīng)產(chǎn)生鹽和氫氣;

②與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成鹽和水;

③與碳酸鈣、碳酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳、水和新鹽;

④與金屬氧化物反應(yīng)生成鹽和水;

⑤能使酸堿指示劑變色。

[試一試]　1.以稀硫酸為例，各舉一例化學(xué)反應(yīng)方程式說明其一般性質(zhì)。

氫氧化鈉俗稱燒堿、火堿或苛性鈉，氫氧化鈣俗稱消石灰或熟石灰，NH3·H2O是NH3的水溶液，即氨水，它們都是常見的堿。根據(jù)初中化學(xué)知識，我們知道堿一般具有以下通性：

①與酸發(fā)生中和反應(yīng)生成鹽和水;

②與CO2反應(yīng)生成鹽和水;

③與CuCl2等鹽反應(yīng)生成新鹽和新堿;

④能使酸堿指示劑變色。

[試一試]　2.以氫氧化鈣為例，各舉一例化學(xué)反應(yīng)方程式說明其一般性質(zhì)。

鹽是我們每天都離不開的調(diào)味品，生活中的鹽是指食鹽，也就是氯化鈉，化學(xué)學(xué)科中的鹽是指由堿的陽離子和酸的陰離子組成的化合物。我們在生產(chǎn)、生活中經(jīng)常用到各種各樣的鹽，如食鹽、碳酸鈣(大理石)、硫酸鋁、碳酸氫鈉(小蘇打)、硫酸銨、碳酸氫銨等等。一般來說，鹽可以和酸、堿、其他鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不同組成的鹽性質(zhì)各不相同。

二氧化碳、氧化鎂、四氧化三鐵等是由兩種元素組成的化合物，其中一種元素是氧，這樣的化合物叫做氧化物。不同的氧化物性質(zhì)各不相同，如CuO能和酸反應(yīng)，CO2既能和堿反應(yīng)又能和水反應(yīng)。

圖書館里有許許多多的書籍，為什么你能夠很快就找到你所需要的圖書?大型超市里有成千上萬種商品，為什么你能夠迅速挑出你所需要的商品?這是因為人們在將這些書籍或商品陳列到書架或貨架之前，已經(jīng)事先對它們進行了分類處理。把大量事物按照事先設(shè)定的“標準”進行分類，是人們最熟悉，也是最方便的一種工作方法，這種方法在社會生活、經(jīng)營管理和科學(xué)技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用。

經(jīng)過收集例證和思索，我們可以發(fā)現(xiàn)分類法應(yīng)用的普遍性。當分類的標準確定之后，同類中的事物在某些方面的相似性可以幫助我們做到舉一反三;對于不同類事物的了解使我們做到由此及彼。所以分類法是一種行之有效，簡單易行的科學(xué)方法。生物學(xué)中把動植物按照界、門、綱、目、科、屬、種進行分類的方法是最有代表性的實例之一，對生物學(xué)的發(fā)展起到重要作用。

對于數(shù)以千萬計的化學(xué)物質(zhì)和為數(shù)更多的化學(xué)反應(yīng)，分類法的作用幾乎是無可替代的。例如，在初中化學(xué)中，我們曾經(jīng)把元素分為金屬元素和非金屬元素，把化合物分為酸、堿、鹽和氧化物，把化學(xué)反應(yīng)分為化合反應(yīng)、分解反應(yīng)、置換反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)等等。

由于一種分類方法所依據(jù)的標準有一定局限，所能提供的信息較少，人們在認識事物時往往需要采用多種分類方法(如交叉分類法)，來彌補單一分類方法的不足，例如，對于Na2CO3，從其組成的陽離子來看，屬于鈉鹽;而從其組成的陰離子來看，則屬于碳酸鹽。

有時，物質(zhì)或反應(yīng)進行一次分類所產(chǎn)生的結(jié)果，相似性還不夠明顯，這時我們可以對其中的每一類物質(zhì)或反應(yīng)進行再分類，形成更科學(xué)的認識。化學(xué)上，通常可根據(jù)物質(zhì)的組成、狀態(tài)、性質(zhì)等對物質(zhì)進行分類。例如：根據(jù)物質(zhì)的存在狀態(tài)，將物質(zhì)分為氣態(tài)物質(zhì)、液態(tài)物質(zhì)和固態(tài)物質(zhì);根據(jù)物質(zhì)的導(dǎo)電性，將物質(zhì)分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體;根據(jù)物質(zhì)在水中的溶解性，將物質(zhì)分為可溶性物質(zhì)、微溶性物質(zhì)和難溶性物質(zhì)。從學(xué)習物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的需要出發(fā)，我們更喜歡根據(jù)物質(zhì)的組成和性質(zhì)特點，對物質(zhì)進行分類。根據(jù)組成物質(zhì)所含分子種類，可以將物質(zhì)分成純凈物和混合物;再根據(jù)組成元素的種類，又可將純凈物分成單質(zhì)和化合物;根據(jù)組成元素的種類不同，還可將單質(zhì)分成金屬單質(zhì)和非金屬單質(zhì);根據(jù)是否含有碳元素又可將化合物分成有機化合物和無機化合物……理論上，我們可以不斷地對所得分類結(jié)果進行再分類，這種分類關(guān)系一般可用樹狀圖進行表示，所以這種分類方法又稱為“樹狀分類法”(下圖為化學(xué)上對物質(zhì)的常見樹狀分類)。

[試一試]　3.用樹狀圖表示下列物質(zhì)的分類：鎂(Mg)、 氯氣(Cl2)、氯化鐵(FeCl3)溶液、硫酸(H2SO4)、硝酸鋇[Ba(NO3)2]、三氧化二鐵(Fe2O3)、 氫氧化鈉(NaOH)、葡萄糖(C6H12O6)、 乙醇(C2H5OH)、碘酒、二氧化碳。

資料卡片　在無機酸分子中，一般分子中有幾個氫就是幾元酸，但我們不能簡單根據(jù)有機酸分子中H個數(shù)確定它是幾元酸，如醋酸(CH3COOH)有4個H，但它是一元酸。

在水溶液中產(chǎn)生的陽離子全部是氫離子的化合物稱之為酸。鹽酸、硫酸、硝酸、碳酸和醋酸是幾種最常見的酸。人們還可以根據(jù)它們在組成、性質(zhì)上的差異，進行更為細致的劃分。如根據(jù)組成中是否含氧元素可以分為含氧酸和無氧酸，硫酸、硝酸、碳酸和醋酸就是常見的含氧酸，而鹽酸則是無氧酸;根據(jù)酸產(chǎn)生氫離子的程度可以分為強酸和弱酸，如鹽酸、硫酸、硝酸是強酸，而碳酸、醋酸是弱酸;根據(jù)每個酸分子電離產(chǎn)生的氫離子個數(shù)可以分為一元酸、二元酸、三元酸，如鹽酸、硝酸是一元酸，硫酸、碳酸是二元酸，磷酸(H3PO4)是三元酸;根據(jù)酸是否具有揮發(fā)性，可以分成難揮發(fā)性酸和揮發(fā)性酸，硫酸和磷酸是難揮發(fā)性酸，鹽酸、硝酸、醋酸都是揮發(fā)性酸;還可以根據(jù)在有機化合物和無機化合物中的歸屬，將酸分為無機酸和有機酸，醋酸是最常見的有機酸，其他一般都是無機酸。

資料卡片　嚴格意義上說，鹽酸、氨水是混合物，不能稱之為酸、堿，而應(yīng)該稱HCl、NH3·H2O為酸、堿，只是人們一直沿用習慣了，學(xué)習中要注意這一習慣。

在水溶液中產(chǎn)生的陰離子全部是氫氧根離子的化合物稱之為堿，氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化銅是幾種重要的堿。對堿進行再分類，將更加有利于我們理解堿的化學(xué)性質(zhì)。一般可根據(jù)堿產(chǎn)生氫氧根離子的難易程度分為強堿和弱堿，氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鋇[Ba(OH)2]是常見的強堿，而氫氧化鐵、氫氧化銅、NH3·H2O是常見的弱堿;根據(jù)溶解性差異可分為可溶性堿、微溶性堿和難溶性堿，氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、NH3·H2O是可溶性堿，氫氧化鈣是微溶性堿，氫氧化鐵、氫氧化銅是難溶性堿�？扇苄曰蛭⑷苄詨A一般是強堿，可以由對應(yīng)的金屬氧化物和水化合而成，在加熱條件下不易分解;而難溶性堿一般是弱堿，在加熱條件下可以分解成對應(yīng)金屬氧化物和水，但不能由對應(yīng)金屬氧化物和水化合而成。

[想一想]　能否通過一步反應(yīng)完成下列轉(zhuǎn)變：Fe2O3→Fe(OH)3和K2O→KOH。

由金屬陽離子(或銨根)與酸根離子構(gòu)成的化合物稱之為鹽。碳酸鈣、氯化鈉、硫酸銅都是重要的鹽。對鹽的進一步分類，有利于我們更好的學(xué)習鹽的化學(xué)性質(zhì)。鹽可以依據(jù)組成分為鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽等，也可以分為鹽酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽等;根據(jù)在水中的溶解性分為可溶性鹽、微溶性鹽和難溶性鹽。依據(jù)所含的金屬陽離子的密度大小，又可以分為輕金屬鹽和重金屬鹽，BaCl2、CuSO4、FeCl3屬于重金屬鹽;還可以根據(jù)鹽能否產(chǎn)生H+或OH-，把鹽分為酸式鹽和堿式鹽，NaHCO3、NaHSO4是常見的酸式鹽，Cu2(OH)2CO3是常見的堿式鹽，對于NaCl、CuSO4等既沒有H+也沒有OH-，它們被稱為正鹽，初中化學(xué)學(xué)習的鹽大部分都是這種正鹽。

[試一試]　4.Mg(OH)Cl屬于鹽還是堿?如果是鹽它又能歸屬于哪些類型。

資料卡片　水體重金屬離子污染，是指含有重金屬離子的污染物進入水體對水體造成的污染。冶礦、機械制造、化工、電子、儀表等工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的重金屬廢水(含有鉻、鎘、銅、汞、鎳等重金屬離子)，是對水體污染最嚴重和對人類危害最大的工業(yè)廢水之一。廢水中的重金屬離子是各種常用水處理方法不能分解破壞的，而只能轉(zhuǎn)移它們的存在位置和轉(zhuǎn)變它們的物理化學(xué)狀態(tài)。因此，重金屬廢水應(yīng)當在產(chǎn)生地點就地處理，不與其他廢水混合。如果用含有重金屬離子的污泥和廢水作為肥料和灌溉農(nóng)田，會使土壤受到污染，造成農(nóng)作物及水生生物重金屬離子的富集，通過食物鏈最終對人體產(chǎn)生嚴重危害。

鎘污染：自1995年起，居住在日本富山市神通川下游地區(qū)的一些農(nóng)民得了一種奇怪的病。得病初期，患者只感到腰、背和手足等多處關(guān)節(jié)疼痛，后來發(fā)展為神經(jīng)痛�；颊咦咂鹇穪硐聒喿右粯訐u搖擺擺，晚上睡在床上經(jīng)常痛得直喊“痛……”因此這種病被稱為“痛痛病”，又稱為“骨痛病”。得了這種病，人的身高縮短，骨骼變形、易折，輕微活動，甚至咳嗽一聲，都可能導(dǎo)致骨折，一些人痛不欲生，自殺身亡。經(jīng)過調(diào)查，造成這種”骨痛病“的原因是神通川上游的煉鋅廠長年累月排放含鎘的廢水，當?shù)剞r(nóng)民長期飲用受到鎘污染的河水，并且食用此河水灌溉生長的稻米，于是鎘便通過食物鏈進入人體，在體內(nèi)逐漸積聚，引起鎘中毒，造成“骨痛病”。

汞污染：五十年代初期，在日本九州熊本縣水俁鎮(zhèn)，由于人食用受甲基汞毒害的魚類而導(dǎo)致甲基汞中毒，283人中毒，其中60人死亡。癥狀：口齒不清、步履不穩(wěn)、面部癡呆進而耳聾眼瞎、全身麻木，最后精神失常，身體彎曲至死亡。產(chǎn)生原因是由于工廠生產(chǎn)氯乙烯和醋酸乙烯時采用氯化汞和硫酸作催化劑，最后把含有機汞的廢水、廢渣排入水俁灣，使魚、貝殼類受到污染，這起事件被史學(xué)家稱為“水俁事件”。

錳污染：四十多年前，日本有個村莊發(fā)生了一起可怕的集體“發(fā)瘋”事件，有16個村民突然一起“發(fā)瘋”了。這些“瘋子”一會兒哭哭啼啼，一會兒又哈哈大笑;發(fā)作時兩手亂搖，顫抖不止，且下肢發(fā)硬僵直，如此反復(fù)發(fā)作，直至“瘋死”。調(diào)查發(fā)現(xiàn)這些人喝的是同一口水井中的水，考察水井，又在旁邊挖出了大量廢舊、破爛的干電池。原來這是水井受干電池中某些有害成分污染而造成的。據(jù)環(huán)境科學(xué)家研究表明，廢舊干電池中的鋅、二氧化錳等成分長期埋在地下，會與土壤中化學(xué)物質(zhì)發(fā)生作用，生成鋅錳酸式鹽，它滲入地下，極易污染飲用水，而這一群村民正是長期飲用這種水，造成蓄積性錳中毒，才有上述“發(fā)瘋”癥狀。

干電池在制造過程中還使用一定量的汞，含汞最多的是鋅汞電池，高達20% ～30%，堿性干電池約為13%，普通鋅錳電池含汞較少。因此干電池不僅是錳污染源，同時還是汞污染源，在享受干電池給我們生活帶來便利的同時，必須關(guān)注廢舊電池對環(huán)境的危害，采取切實有效的回收方法，以減輕電池對環(huán)境的危害。據(jù)統(tǒng)計，我國每年生產(chǎn)干電池50億只，其中鋅汞電池和堿性電池1億只，每年電池用汞100噸，人們習慣用完電池后隨意亂丟，日曬雨淋或埋入地下往往污染環(huán)境，廢舊電池回收是目前我們必須解決的一個重要環(huán)境問題。

二氧化碳、一氧化碳、水、氧化銅、氧化鈣、氧化鎂、四氧化三鐵等都是常見的氧化物，不同氧化物性質(zhì)既有相同點，也有不同點，對氧化物進一步分類，有助于找出各類物質(zhì)的基本通性。一般氧化物可以按組成分為金屬氧化物和非金屬氧化物，如CO、CO2、SiO2就是非金屬氧化物，Mn2O7、CuO、Fe2O3就是金屬氧化物。另一種常用方法是根據(jù)氧化物能否和酸、堿反應(yīng)生成鹽和水，將其分成不成鹽氧化物和成鹽氧化物，如CO、NO為不成鹽氧化物，而CO2、SiO2、CuO、Fe2O3為成鹽氧化物。根據(jù)成鹽氧化物和酸、堿反應(yīng)的可能性又可分成不同類型，與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物稱為酸性氧化物，如CO2、SiO2;與酸反應(yīng)生成鹽和水的氧化物稱為堿性氧化物，如CaO、Na2O。

CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O

Mn2O7+2KOH===2KMnO4+H2O

CaO+2HCl===CaCl2+H2O

CuO+H2SO4===CuSO4+H2O

[試一試]　5.不同分類結(jié)果之間的歸屬關(guān)系，是氧化物概念的考查重點，那么金屬氧化物一定是堿性氧化物嗎?酸性氧化物一定是非金屬氧化物嗎?

事實上，有些氧化物不但可以和酸反應(yīng)生成鹽和水，也可以和堿反應(yīng)生成鹽和水，這種氧化物就被稱為兩性氧化物，氧化鋁是其中的典型代表。

Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O

Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O(NaAlO2稱為偏鋁酸鈉)

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