2020年中考化學輔導:用分類的方法研究化合物

2020-11-25 中考網

  由兩種或兩種以上元素組成的純淨物稱為化合物。酸、鹼、鹽、氧化物是最常見的化合物。酸在水中能產生H+,能與鹼、鹼性氧化物、活潑金屬、某些鹽反應;鹼在水中能產生OH-,能與酸、酸性氧化物、某些鹽反應;鹽在水中能產生金屬陽離子(或銨根離子)和酸根離子,酸、鹼、鹽在工農業生產和日常生活中的廣泛應用,促進了人類文明的進步和社會的可持續發展。

 

  地球上含碳的化合物非常多,在已發現的物質中含碳的化合物佔絕大部分,人們把像葡萄糖這類含碳的化合物叫做有機化合物,簡稱有機物;組成中不含碳的化合物一般叫做無機化合物,如水、氧化銅、氫氧化鈉、硫酸、氯酸鉀、氯化鈉、硝酸銨等都屬於無機化合物。我們熟悉的一氧化碳、二氧化碳、碳酸鈣等少數含碳化合物,由於它們的組成和性質與無機化合物很相似,人們就將它們歸入無機化合物來研究。

 

  我們知道活潑金屬(如K、Ca、Na、Mg等)原子結構最外層電子數較少,有失去電子達到8電子相對穩定構型的傾向;而活潑非金屬(如F、O、Cl等)原子結構最外層電子數較多,有得到電子達到8電子相對穩定構型的傾向。因此,當活潑金屬與活潑非金屬化合時,活潑金屬原子失去最外層上的電子形成陽離子,活潑非金屬原子結合電子形成陰離子,陰、陽離子間通過物理靜電作用形成了穩定化合物,我們把這種由陰陽離子構成的化合物稱為離子化合物。

 

  除活潑金屬與活潑非金屬會形成離子化合物外,帶正電荷的原子團(如銨根)與帶負電荷的酸根離子(如Cl-、NO3-、SO42-、CO32-)也會形成離子化合物。大部分鹼和鹽、活潑金屬氧化物等都是離子化合物,在固體狀態下,陰、陽離子間因為有較強的靜電作用,這些離子均不能自由移動。

 

 

  在目前已知化合物中,許多化合物並不存在金屬元素,而是全部由非金屬元素組成的。當非金屬元素與非金屬元素相化合時,因為非金屬原子都有得到電子的傾向,不容易失去電子,也就不會形成陰、陽離子,它們構成的化合物一般被稱為共價化合物,如HCl、H2O、CH4、CO2、HClO(次氯酸)、C2H5OH(乙醇)。一般來說,酸、非金屬氧化物、大部分有機物等都屬於共價化合物。共價化合物大都是由分子構成的,如HCl、HClO,也有極少部分是由原子構成的,如石英SiO2、金剛砂SiC。

 

  [想一想] 1.非金屬元素形成的化合物一定是共價化合物嗎?

 

  [試一試] 1.下列物質中,哪些是離子化合物,哪些是共價化合物?

 

  氯化氫(HCl)、硝酸鈉(NaNO3)、氫氧化鉀(KOH)、葡萄糖(C6H12O6)、硫酸(H2SO4)、氯化銨(NH4Cl)、二氧化碳(CO2)、碳酸鈣(CaCO3)、氨氣(NH3)、生石灰(CaO)。

 

  在離子化合物固體狀態中,陰陽離子間因靜電作用而不能自由移動。對可溶性離子化合物而言,將其溶於水中時,固體會溶解消失,其本質是水分子在陰陽離子間滲透,不斷拆散陰陽離子,使它們形成能夠自由移動的離子。水分子對離子化合物的這種破壞作用,尤如堤壩因洪水衝刷而倒塌,水是值得我們每個人都必須敬畏的一種物質。

 

  [想一想] 2.食鹽是一種典型的離子化合物,設計簡單實驗證明在食鹽固體中的離子不能自由移動,而在食鹽水溶液中的離子可以自由移動。(提示:可在家中選用電池、鉛筆芯、賀卡中的發光二極體和導線等設計實驗)

 

  由陰陽離子構成的化合物,除在水中可被拆散為自由移動的離子外,用加熱熔融的方式,也可以破壞陰陽離子間的靜電作用,使其成為自由移動的離子。

 

  在「火」的作用下,固體氯化鈉可被強拆為自由移動的Na+和Cl-,這一過程是工業電解熔融氯化鈉製備金屬鈉的前提;固體氧化鋁(加入冰晶石,降低氧化鋁的熔點)可以被強拆為自由移動的Al3+和O2-,這一過程是工業電解熔融氧化鋁製備金屬鋁的前提。火是人類文明進步的象徵,也是引發化學變化的一種重要方法。

 

  大部分共價化合物在水中和熔融狀態都不能被直接拆分為自由移動的離子,只有極少部分的共價化合物如酸分子,可以在水中被拆分為自由移動的陰陽離子,如HCl分子可被水「拆散」為H+和Cl-,H2SO4分子可被水「拆散」為H+和SO42-。

 

  在水中或熔融狀態下,化合物被拆散成自由移動離子的過程,被稱為電離。離子化合物既可以在水中發生電離,也可以在熔融狀態下發生電離;共價化合物中一般只有酸分子可以直接在水中發生電離。也就是酸只在水中發生電離,而鹼和鹽既可在水中,也可在熔融狀態下發生電離。電離過程可用電離方程式表示,不寫條件一般就是指在水中發生電離。

 

  H2SO4===2H++SO42-

 

  NaOH===Na++OH-

 

  NaCl===Na++Cl-

 

  [想一想] 3.判斷下列化合物是否可以發生電離,如果能夠電離,則用電離方程式表示電離過程。

 

  氯化氫、氫氧化鋇、氫氧化鉀、硫酸鈉、碳酸鈉、二氧化碳、一氧化碳、乙醇、葡萄糖。

 

  通常,我們把能發生電離的化合物稱為電解質,不能發生電離的化合物稱為非電解質,也就是酸、鹼、鹽和金屬氧化物屬於電解質,而非金屬氧化物、大部分有機物屬於非電解質。

 

  蔗糖、酒精、一氧化碳等化合物,無論是在水溶液中還是在熔融狀態下均以分子形式存在,因而不能導電;酸、鹼、鹽和金屬氧化物可以在水中或熔融狀態下發生電離,可以導電。習慣上,在水溶液中或熔融狀態下能導電的化合物叫做電解質,在水溶液和熔融狀態下都不能導電的化合物叫做非電解質。

 

  正確地分析和判斷物質在水溶液中是否電離、電離生成哪些離子,有助於研究物質在水溶液中發生的化學反應。

 

  [想一想] 4.金屬銅能導電,那麼銅是不是屬於電解質?

 

  [試一試] 2.請用乾電池、鉛筆芯、音樂賀卡中的發光二極體及導線等,設計實驗證明食鹽、醋酸是電解質,而蔗糖是非電解質。

 

  [試一試] 3.下列物質中,哪些是電解質,哪些是非電解質?

 

  氯化氫(HCl)、硝酸銨(NH4NO3)、氫氧化鋇[Ba(OH)2]、葡萄糖(C6H12O6)、硫酸(H2SO4)、氯化鋇(BaCl2)、碳酸鈣(CaCO3)、明礬[KAl(SO4)2·12H2O](一種可溶性鹽)、Al2O3、CO2。

 

  [試一試] 4.到目前為止,你能從哪些角度對化合物進行分類。

 

  在相同條件下把相同濃度、相同體積的鹽酸溶液、CH3COOH溶液、NaOH溶液、NaCl溶液和氨水分別倒入五隻燒杯中,接通電源後燈泡亮度如圖所示(現象:接鹽酸、NaOH溶液、NaCl溶液的燈泡很明亮,而接CH3COOH溶液、氨水的燈泡相對較暗)。我們知道,燈泡亮度不同代表著溶液中存在的離子濃度不同,對於相同組成(AB型)的電解質而言,表明水拆解這些化合物成為自由移動離子的能力不同,燈泡亮度越大,被拆解成為自由移動離子的程度越大,不同電解質在水中的電離程度就不同。根據精確實驗表明HCl、NaOH、NaCl等化合物在水中幾乎全部可以發生電離,而CH3COOH、氨水(NH3·H2O)在水中只能部分發生電離,大部分仍以分子的形式存在,存在離子數量很少,濃度很低。通常我們把在水中完全電離成離子的電解質稱為強電解質,電離方程式用「===」表示;而在水中部分發生電離的電解質稱為弱電解質,電離方程式用「??」表示。

 

 

強電解質

弱電解質

相同點

都是化合物,在水溶液中都能電離、導電

電離

 

 

程度

完全

極小部分電離

溶質

 

 

形式

離子

主要是分子,小部分為離子

物質類別

強酸、強鹼、大多數鹽類

弱酸、弱鹼、水等

實例

HCl、NaOH 、KCl、NaHSO4、NaHCO3、BaSO4

CH3COOH、H2CO3、NH3·H2O、H2O

電離表示

NaCl===Na+Cl

CH3COOH??CH3COO+H

  [試一試] 5.在下列物質中,哪些是電解質,哪些是非電解質,哪些是強電解質,哪些是弱電解質,寫出對應的電離方程式?

 

  ①NaNO3 ②Fe ③H2SO4 ④CO2 ⑤Ba(OH)2

 

  ⑥CH3COOH ⑦NH3 ⑧NH3·H2O ⑨AgCl ⑩H2CO3

 

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