第二章 化学物质与其变化
一、物质的分类 金属：Na、Mg、Al
单质
非金属：S、O、N
酸性氧化物：SO3、SO2、P2O5等
氧化物 碱性氧化物：Na2O、CaO、Fe2O3
氧化物：Al2O3等
纯 盐氧化物：CO、NO等
净 含氧酸：HNO3、H2SO4等
物 按酸根分
无氧酸：HCl
强酸：HNO3、H2SO4 、HCl
酸 按强弱分
弱酸：H2CO3、HClO、CH3COOH
化 一元酸：HCl、HNO3
合 按电离出的H+数分 二元酸：H2SO4、H2SO3
物 多元酸：H3PO4
强碱：NaOH、Ba<OH>2
物 按强弱分
质 弱碱：NH3·H2O、Fe<OH>3
碱
一元碱：NaOH、
按电离出的HO-数分 二元碱：Ba<OH>2
多元碱：Fe<OH>3
正盐：Na2CO3
盐 酸式盐：NaHCO3
碱式盐：Cu2<OH>2CO3
溶液：NaCl溶液、稀H2SO4等
混 悬浊液：泥水混合物等
合 乳浊液：油水混合物
物 胶体：Fe<OH>3胶体、淀粉溶液、烟、雾、有玻璃等
二、分散系相关概念
1. 分散系：一种物质〔或几种物质〕以粒子形式分散到另一种物质里所形成的混合物,统称为分散系.
2. 分散质：分散系中分散成粒子的物质.
3. 分散剂：分散质分散在其中的物质.
4、分散系的分类：当分散剂是水或其他液体时,如果按照分散质粒子的大小来分类,可以把分散系分为：溶液、胶体和浊液.分散质粒子直径小于1nm的分散系叫溶液,在1nm－100nm之间的分散系称为胶体,而分散质粒子直径大于100nm的分散系叫做浊液.
下面比较几种分散系的不同：
分散系 | 溶 液 | 胶 体 | 浊 液 | |
分散质的直径 | ＜1nm〔粒子直径小于10-9m〕 | 1nm－100nm〔粒子直径在10-9 ~ 10-7m〕 | ＞100nm〔粒子直径大于10-7m〕 | |
分散质粒子 | 单个小分子或离子 | 许多小分子集合体或高分子 | 巨大数目的分子集合体 | |
实例 | 溶液酒精、氯化钠等 | 淀粉胶体、氢氧化铁胶体等 | 石灰乳、油水等 | |
性 质 | 外观 | 均一、透明 | 均一、透明 | 不均一、不透明 |
稳定性 | 稳定 | 较稳定 | 不稳定 | |
能否透过滤纸 | 能 | 能 | 不能 | |
能否透过半透膜 | 能 | 不能 | 不能 | |
鉴别 | 无丁达尔效应 | 有丁达尔效应 | 静置分层 | |
注意：三种分散系的本质区别：分散质粒子的大小不同.
三、胶体
1、胶体的定义：分散质粒子直径大小在10-9~10-7m之间的分散系.
2、胶体的分类：
①. 根据分散质微粒组成的状况分类：
如：胶体胶粒是由许多等小分子聚集一起形成的微粒,其直径在1nm～100nm之间,这样的胶体叫粒子胶体. 又如：淀粉属高分子化合物,其单个分子的直径在1nm～100nmX围之内,这样的胶体叫分子胶体.
②. 根据分散剂的状态划分：
如：烟、云、雾等的分散剂为气体,这样的胶体叫做气溶胶；AgI溶胶、溶胶、溶胶,其分散剂为水,分散剂为液体的胶体叫做液溶胶；有玻璃、烟水晶均以固体为分散剂,这样的胶体叫做固溶胶.3、胶体的制备
A. 物理方法
①机械法：利用机械磨碎法将固体颗粒直接磨成胶粒的大小
②溶解法：利用高分子化合物分散在合适的溶剂中形成胶体,如蛋白质溶于水,淀粉溶于水、聚乙烯熔于某有机溶剂等.
B. 化学方法
①水解促进法：FeCl3+3H2O〔沸〕=〔胶体〕+3HCl
②复分解反应法：KI+AgNO3=AgI〔胶体〕+KNO3 Na2SiO3+2HCl=H2SiO3〔胶体〕+2NaCl
思考：若上述两种反应物的量均为大量,则可观察到什么现象？如何表达对应的两个反应方程式？
提示：KI+AgNO3=AgI↓+KNO3〔黄↓〕 Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl〔白↓〕
4、胶体的性质：
① 丁达尔效应——丁达尔效应是粒子对光散射作用的结果,是一种物理现象.丁达尔现象产生的原因,是因为胶体微粒直径大小恰当,当光照射胶粒上时,胶粒将光从各个方面全部反射,胶粒即成一小光源〔这一现象叫光的散射〕,故可明显地看到由无数小光源形成的光亮"通路〞.当光照在比较大或小的颗粒或微粒上则无此现象,只发生反射或将光全部吸收的现象,而以溶液和浊液无丁达尔现象,所以丁达尔效应常用于鉴别胶体和其他分散系.
② 布朗运动——在胶体中,由于胶粒在各个方向所受的力不能相互平衡而产生的无规则的运动,称为布朗运动.是胶体稳定的原因之一.
③ 电泳——在外加电场的作用下,胶体的微粒在分散剂里向阴极〔或阳极〕作定向移动的现象.胶体具有稳定性的重要原因是同一种胶粒带有同种电荷,相互排斥,另外,胶粒在分散力作用下作不停的无规则运动,使其受重力的影响有较大减弱,两者都使其不易聚集,从而使胶体较稳定.
说明：A、电泳现象表明胶粒带电荷,但胶体都是电中性的.胶粒带电的原因：胶体中单个胶粒的体积小,因而胶体中胶粒的表面积大,因而具备吸附能力.有的胶体中的胶粒吸附溶液中的阳离子而带正电；有的则吸附阴离子而带负电胶体的提纯,可采用渗析法来提纯胶体.使分子或离子通过半透膜从胶体里分离出去的操作方法叫渗析法.其原理是胶体粒子不能透过半透膜,而分子和离子可以透过半透膜.但胶体粒子可以透过滤纸,故不能用滤纸提纯胶体.
B、在此要熟悉常见胶体的胶粒所带电性,便于判断和分析一些实际问题.
带正电的胶粒胶体：金属氢氧化物如、胶体、金属氧化物.
带负电的胶粒胶体：非金属氧化物、金属硫化物As2S3胶体、硅酸胶体、土壤胶体
特殊：AgI胶粒随着AgNO3和KI相对量不同,而可带正电或负电.若KI过量,则AgI胶粒吸附较多I－而带负电；若AgNO3过量,则因吸附较多Ag+而带正电.当然,胶体中胶粒带电的电荷种类可能与其他因素有关.
C、同种胶体的胶粒带相同的电荷.
D、固溶胶不发生电泳现象.凡是胶粒带电荷的液溶胶,通常都可发生电泳现象.气溶胶在高压电的条件也能发生电泳现象.
胶体根据分散质微粒组成可分为粒子胶体〔如胶体,AgI胶体等〕和分子胶体[如淀粉溶液,蛋白质溶液〔习惯仍称其溶液,其实分散质微粒直径已达胶体X围〕,只有粒子胶体的胶粒带电荷,故可产生电泳现象.整个胶体仍呈电中性,所以在外电场作用下作定向移动的是胶粒而非胶体.
④聚沉——胶体分散系中,分散系微粒相互聚集而下沉的现象称为胶体的聚沉.能促使溶胶聚沉的外因有加电解质〔酸、碱与盐〕、加热、溶胶浓度增大、加胶粒带相反电荷的胶体等.
有时胶体在凝聚时,会连同分散剂一道凝结成冻状物质,这种冻状物质叫凝胶.
胶体稳定存在的原因：〔1〕胶粒小,可被溶剂分子冲击不停地运动,不易下沉或上浮〔2〕胶粒带同性电荷,同性排斥,不易聚大,因而不下沉或上浮
胶体凝聚的方法：
〔1〕加入电解质：电解质电离出的阴、阳离子与胶粒所带的电荷发生电性中和,使胶粒间的排斥力下降,胶粒相互结合,导致颗粒直径＞10－7m,从而沉降.
能力：离子电荷数,离子半径
阳离子使带负电荷胶粒的胶体凝聚的能力顺序为：Al3+＞Fe3+强酸和弱酸的区别＞H+＞Mg2+＞Na+
阴离子使带正电荷胶粒的胶体凝聚的能力顺序为：SO42－＞NO3－＞Cl－
〔2〕加入带异性电荷胶粒的胶体：〔3〕加热、光照或射线等：加热可加快胶粒运动速率,增大胶粒之间的碰撞机会.如蛋白质溶液加热,较长时间光照都可使其凝聚甚至变性.
5、胶体的应用
胶体的知识在生活、生产和科研等方面有着重要用途,如常见的有：
①盐卤点豆腐：将盐卤〔〕或石膏〔〕溶液加入豆浆中,使豆腐中的蛋白质和水等物质一起凝聚形成凝胶.
②肥皂的制取分离③明矾、溶液净水④FeCl3溶液用于伤口止血⑤江河入##形成的沙洲⑥水泥硬化⑦冶金厂大量烟尘用高压电除去⑧土壤胶体中离子的吸附和交换过程,保肥作用
⑨硅胶的制备：
含水4%的叫硅胶
⑩用同一钢笔灌不同牌号墨水易发生堵塞
6、胶体的提纯净化
利用渗析的方法,将胶体中的杂质离子或小分子除去.
① 实验步骤
〔1〕把10mL淀粉胶体和5mLNaCl溶液的混合液体,加入用半透膜制成的袋内,将此袋浸入蒸馏水中〔如图〕〔半透膜可用鸡蛋壳膜、牛皮纸、胶棉薄膜、玻璃纸等制成,它有非常细小的孔,只能允许较小的离子、分子透过〕.
〔2〕2min后,用两支试管各取烧杯中的液体5mL,向其中一支试管里滴加少量AgNO3溶液,向另一支试管里滴加少量碘水,观察现象.
② 实验现象：可以看到在加入AgNO3溶液的试管里出现了白沉淀；在加入碘水的试管里并没有发生变化.
③ 实验结论：Cl－能透过半透膜,从半透膜袋中扩散到了蒸馏水中,淀粉不能透过半透膜,没有扩散到蒸馏水中.胶体分散质的粒子比溶液分散质的粒子大.
④注意事项：半透膜袋要经检验未破损,否则,淀粉粒子也会进入蒸馏水.不能用自来水代替
蒸馏水,否则,实验结论不可靠.一般要在2min以后再作Cl－的检验,否则,Cl－出来的太少,现象不明显.
四、离子反应
1、电离 < ionization >
电离：电解质溶于水或受热熔化时解离成自由离子的过程.
酸、碱、盐的水溶液可以导电,说明他们可以电离出自由移动的离子.不仅如此,酸、碱、盐等在熔融状态下也能电离而导电,于是我们依据这个性质把能够在水溶液里或熔融状态下能导电的化合物统称为电解质.
2、电离方程式
H2SO4 = 2H+ + SO42- HCl = H+ + Cl-HNO3 = H+ + NO3-
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