2022年初中化學：用分類的方法研究物質

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之前的金屬反應產生鹽和氫氣;

②與堿發(fā)生中和反應生成鹽和水;

③與碳酸鈣、碳酸鈉反應產生二氧化碳、水和新鹽;

④與金屬氧化物反應生成鹽和水;

⑤能使酸堿指示劑變色。

[試一試]　1.以稀硫酸為例，各舉一例化學反應方程式說明其一般性質。

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)生中和反應生成鹽和水;

②與CO2反應生成鹽和水;

③與CuCl2等鹽反應生成新鹽和新堿;

④能使酸堿指示劑變色。

[試一試]　2.以氫氧化鈣為例，各舉一例化學反應方程式說明其一般性質。

鹽是我們每天都離不開的調味品，生活中的鹽是指食鹽，也就是氯化鈉，化學學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、生活中經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)生化學反應，不同組成的鹽性質各不相同。

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。不同的氧化物性質各不相同，如CuO能和酸反應，CO2既能和堿反應又能和水反應。

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，已經事先對它們進行了分類處理。把大量事物按照事先設定的“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、經營管理和科學技術中得到了廣泛的應用。

經過收集例證和思索，我們可以發(fā)現(xiàn)分類法應用的普遍性。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，簡單易行的科學方法。生物學中把動植物按照界、門、綱、目、科、屬、種進行分類的方法是最有代表性的實例之一，對生物學的發(fā)展起到重要作用。

對于數(shù)以千萬計的化學物質和為數(shù)更多的化學反應，分類法的作用幾乎是無可替代的。例如，在初中化學中，我們曾經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，把化學反應分為化合反應、分解反應、置換反應和復分解反應等等。

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，物質或反應進行一次分類所產生的結果，相似性還不夠明顯，這時我們可以對其中的每一類物質或反應進行再分類，形成更科學的認識�；瘜W上，通常可根據(jù)物質的組成、狀態(tài)、性質等對物質進行分類。例如：根據(jù)物質的存在狀態(tài)，將物質分為氣態(tài)物質、液態(tài)物質和固態(tài)物質;根據(jù)物質的導電性，將物質分為導體、半導體和絕緣體;根據(jù)物質在水中的溶解性，將物質分為可溶性物質、微溶性物質和難溶性物質。從學習物質化學性質的需要出發(fā)，我們更喜歡根據(jù)物質的組成和性質特點，對物質進行分類。根據(jù)組成物質所含分子種類，可以將物質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和化合物;根據(jù)組成元素的種類不同，還可將單質分成金屬單質和非金屬單質;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果進行再分類，這種分類關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”(下圖為化學上對物質的常見樹狀分類)。

[試一試]　3.用樹狀圖表示下列物質的分類：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，而應該稱HCl、NH3·H2O為酸、堿，只是人們一直沿用習慣了，學習中要注意這一習慣。

在水溶液中產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性質。一般可根據(jù)堿產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。可溶性或微溶性堿一般是強堿，可以由對應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金屬氧化物和水，但不能由對應金屬氧化物和水化合而成。

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

由金屬陽離子(或銨根)與酸根離子構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習鹽的化學性質。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，初中化學學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)生產過程中產生的重金屬廢水(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，而只能轉移它們的存在位置和轉變它們的物理化學狀態(tài)。因此，重金屬廢水應當在產生地點就地處理，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田，會使土壤受到污染，造成農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、背和手足等多處關節(jié)疼痛，后來發(fā)展為神經痛�；颊咦咂鹇穪硐聒喿右粯訐u搖擺擺，晚上睡在床上經常痛得直喊“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，都可能導致骨折，一些人痛不欲生，自殺身亡。經過調查，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。產生原因是由于工廠生產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，如此反復發(fā)作，直至“瘋死”。調查發(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，會與土壤中化學物質發(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、堿反應的可能性又可分成不同類型，與堿反應生成鹽和水的氧化物稱為酸性氧化物，如CO2、SiO2;與酸反應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.不同分類結果之間的歸屬關系，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生成鹽和水，也可以和堿反應生成鹽和水，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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