物质的分类与转化
Ø
曾经的书橱
Ø
现在的书橱
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1900 55 万种化合物
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1945 110 万种, 45 年加倍
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1970 236.7 万种, 25 年加倍
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1975 414.8 万种
•
1980 593 万种, 10 年加倍
•
1990 1057.6 万种, 10 年加倍
•
1999 超过 2000 万种
•
2000 超过 3000 万种
•
09/13/2008 37,883,577 种
化学物质如此多,如何研究比较高效呢?
人类已知的化学物质的数目
,
按
一
定
标
准
对
它
们
进
行
分
类
然
后
逐
类
进
行
研
究
Ø
化学的家业有多大?
氧气、铜、氧化铁、五氧化二磷、硫、蜡烛、氢氧化钠、高锰酸钾、硫酸、铁、
氢氧化钡、碳酸钠、空气、甲烷、盐酸、水、氢氧化铜、氯化银、氯化钠溶液
Ø
初试分类
O2 、 Cu 、 Fe2O3 、 P2O5 、 S 、
(CxHy) 、 NaOH 、 KMnO4 、 H2SO4 、 Fe 、 Ba(OH)2 、 Na2CO3 、 (N2 、
O2 、 H2O 、 CO2…) 、 CH4 、( HCl 、 H2O )、 H2O 、 Cu(OH)2 、 AgCl 、
(NaCl 、 H2O)
请写出下列物质的化学式
组成
物理性质(色、态、味、溶解性、熔沸点等)
化学性质(可燃性、毒性、酸碱性 ( 强弱 ) 等 )
其它标准
Ø
物质分类标准
O2 、 Cu 、 Fe2O3 、 P2O5 、 S 、
(CxHy) 、 NaOH 、 KMnO4 、 H2SO4
、 Fe 、 Ba(OH)2 、 Na2CO3 、 (N2 、
O2 、 H2O 、 CO2…) 、 CH4 、
( HCl 、 H2O )、 H2O 、 Cu(OH)2 、
AgCl 、 (NaCl 、 H2O)
组成
物理性质(色、态、味、溶解性、熔沸点等)
化学性质(可燃性、毒性、酸碱性 ( 强弱 ) 等 )
其它标准
Ø
物质分类标准
O2 、 Cu 、 Fe2O3 、 P2O5 、 S 、
(CxHy) 、 NaOH 、 KMnO4 、 H2SO4
、 Fe 、 Ba(OH)2 、 Na2CO3 、 (N2 、
O2 、 H2O 、 CO2…) 、 CH4 、
( HCl 、 H2O )、 H2O 、 Cu(OH)2 、
AgCl 、 (NaCl 、 H2O)
Ø
依据物质的元素组成和性质进行分类
物质
混合物
纯净物
均相混合物
非均相混合物
单质
化合物
有机化合物
无机化合物
金属单质
非金属单质
稀有气体
含
有
物
质
的
种
类
均
匀
稳
定
元
素
的
种
类
是
否
含
C
元
素
元
素
的
组
成
与
性
质
氧化物
酸
碱
盐
对一群物质按照不同标准进行不断细分
Ø
树状分类法
Ø
交叉分类法
Cu
O2
S
Fe
金属单质
非金属单质
固态单质
气态单质
具体物质
物质类别 物质类别
多视角的分类方式
对同一类物质按照由于分类的标准不同,可以分属不同类别
对同一物质按照不同标准进行分类,该物质可能成为不同类别中的交集
Cu
O2
S
Fe
金属单质
非金属单质
固态单质
气态单质
具体物质
物质类别
Ø
交叉分类法
对同一类物质按照由于分类的标准不同,可以分属不同类别
对同一物质按照不同标准进行分类,该物质可能成为不同类别中的交集
另一种表达方式:
Na2SO4
KNO3
Na2CO3
K2CO3
碳酸盐
硝酸盐
钠 盐
K2SO4
以阳离子不
同进行分类
以酸根不同
进行分类
Na2SO4 KNO3 Na2CO3 K2SO4 K2CO3
钾 盐
硫酸盐
思考 : 下列几种盐可以如何分类呢?
视角越多,对物质描述的就越准确
Ø
交叉分类法
Ca
CaO
Ca(OH)
2
CaCO
3
4Na+O2=2Na2O
Na2O+H2O=NaOH
2NaOH+CO2=Na2CO3 +H2O
2Ca+O2=2CaO
CaO+H2O=Ca(OH)2
Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH
2Cu+O2=2CuO
Cu(OH)2 == CuO+H2O
△
Cu(OH)2 +2HCl= CuCl2+2H2O
Cu
CuO
Cu(OH)2
CuCl2
Na
Na2O
NaOH
Na2CO3
金属
金属
氧化物
碱
盐
Ø
从金属到盐的系列转化
C
CO2
H2CO3
CaCO
3
C+O2=CO2
CO2+H2O→H2CO3
H2CO3+Ca(OH)2=
CaCO3↓+2H2O
S
SO2
H2SO3
CaSO3
S+O2=SO2
SO2+H2O→H2SO3
H2SO3+Ca(OH)2 = CaSO3↓+2H2O
非金属
非金属
氧化物
盐
酸
H2SiO3== H2O +SiO2
Si
SiO2
H2SiO3
Na2SiO3
Si+O2=SiO2
H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O
Ø
从非金属到盐的系列转化
△
SO3
H2SO4
Na2SO4
SO3+H2O = H2SO4
H2SO4+NaOH = Na2SO4 + 2H2O
金属
金属
氧化物
碱
盐
非金属
非金属
氧化物
盐
酸
Ca+S=CaS
CaO+SO2=CaSO3
CaO+2HCl=CaCl2+H2O
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
Na2CO3+CaCl2=2NaCl+CaCO3↓
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu↓
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
Cl2+2NaI=I2+2NaCl
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
Ø
金属与非金属之间的关联
对化学反应的预测:
非金属可以与碱发生反应
非金属也可以发生非金属元素间的置换反应
CO2 + 2NaOH= Na2CO3+H2O
NaOH + HCl = NaCl+H2O
Na2CO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3↓
Ø
问题的发现
C
CO2
H2CO3
CaCO
3
C+O2=CO2
CO2+H2O→H2CO3
H2CO3+Ca(OH)2=
CaCO3↓+2H2O
S
SO2
H2SO3
CaSO3
S+O2=SO2
SO2+H2O→H2SO3
H2SO3+Ca(OH)2 = CaSO3↓+2H2O
Si+O2=SiO2
SO3
H2SO4
Na2SO4
SO3+H2O = H2SO4
H2SO4+NaOH = Na2SO4 + 2H2O
非金属
非金属
氧化物
盐
酸
CO
并不是所有的
非金属氧化物都能
参与以上转化!
Ø
概念的进一步完善
金属
金属
氧化物
碱
盐
非金属
非金属
氧化物
盐
酸
碱性
氧化物
酸性
氧化物
一般说来:
多数金属氧化物会是碱性氧化物
多数非金属氧化物会是酸性氧化物
Ø
问题的发现
单质
金属
非金属
稀有气体
的反应性
金属
非金属
稀有气体
稀有气体
的稳定性
— 稀有气体的归属
4Na+O2=2Na2O
Na2O+H2O=2NaOH
2NaOH+CO2==Na2CO3 +H2O
2Ca+O2=2CaO
CaO+H2O=Ca(OH)2
Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH
2Cu+O2=2CuO
Cu(OH)2 = CuO+H2O
△
Cu(OH)2 +2HCl == CuCl2+2H2O
C+O2=CO2
CO2+H2O=H2CO3
Ca(OH)2+H2CO3==CaCO3↓+2H2O
S+O2=CO2
SO2+H2O=H2SO3
Ca(OH)2+H2SO3==CaSO3↓+2H2O
Ca+S=CaS
CaO+SO2=CaSO3
CaO+2HCl == CaCl2+H2O
Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑
Na2CO3+CaCl2==2NaCl+CaCO3↓
Fe + CuSO4 == FeSO4 + Cu
Fe + H2SO4== FeSO4 + H2↑
Cl2 + 2NaI == 2NaCl + I2
Cl2 + 2NaOH == NaCl + NaClO + H2O
H2SiO3=H2O +SiO2
化
学
反
应
化合反应
分解反应
置换反应
复分解反应
Ø
对基本反应类型的简单认识