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物质的分类

对物质进行分类研究可以帮助理解、避免遗漏。

1.分类方法

1.1. 树状分类法

定义： 对同类事物进行再分类的方法。

特点：包含并列关系。

flowchart TD
    A[物质] --> B[混合物
空气、溶液、胶体等]
    A --> C[纯净物]

    C --> D[单质]
    C --> E[化合物]

    D --> F[金属单质]
    D --> G[非金属单质]

    E --> H[有机物
一般含有C、H]
    E --> I[无机物]
同素异构体

同素：同种元素；异构：不同结构；体：单质。

  • 同素异构体转化时化学变化（如\(\ce{O_2}\)与\(\ce{O_3}\)）
  • 同种元素组成的物质不一定是纯净物（如\(\ce{O_2}\)与\(\ce{O_3}\)）
  • \(\ce{H_2}\)、\(\ce{D_2}\)是同种物质。\(\ce{^{18}O2}\)、\(\ce{^{16}O2}\)是同种物质。
结晶水合物是纯净物
  • 胆矾（蓝矾）：\(\ce{CuSO4 . 5H2O}\)
  • 明矾：\(\ce{KAl(SO4)2 . 12H2O}\)
  • 绿矾：\(\ce{FeSO4 . 7H2O}\)

1.2. 交叉分类法

定义：对同一物质从不同角度分类的方法。

特点：并列、交叉关系。

flowchart LR
    A[无机物] --> A1[按性质分]
    A1 --> B1[酸]
    A1 --> B2[碱]
    A1 --> B3[盐]
    A1 --> B4[氧化物]

    A --> A2[按成键方式分]
    A2 --> C1[离子化合物]
    A2 --> C2[共价化合物]

    A --> A3[按水溶液或熔融态
导电性分]
    A3 --> D1[电解质]
    A3 --> D2[非电解质]

2. 再认识酸碱盐以及氧化物

2.1. 酸

定义：电力的阳离子全部都是\(\ce{H+}\)的化合物。

2.1.1. 酸的分类

注意

  • 不是几个氢原子就是几元酸，如\(\ce{CH3OOH}、\ce{H3BO3}\)是一元酸。
  • 用与\(\ce{NaOH}\)反应的比例或与活泼金属反应的量证明是几元酸。

  1. 是否完全电离

    • 强酸：“六大强酸”：\(\ce{H2SO4}、\ce{HNO3}、\ce{HCl}、\ce{HBr}、\ce{HI}、\ce{HClO4}\)。
    • 弱酸：剩下的

  2. 电离出的\(\ce{H^+}\)个数

    • 一元酸：如\(\ce{HCl}\)
    • 二元酸：如\(\ce{H2SO4}\)
    • 多元酸：如\(\ce{H3PO4}\)

  3. 氧化还原性

    • 氧化性酸：\(\ce{浓H2SO4}、\ce{HNO3}\) 等
    • 非氧化性酸：\(\ce{HCl}\)、\(\ce{稀H2SO4}\)、\(\ce{CH3OOH}\) 等
    • 还原性酸：\(\ce{HI}、\ce{H2S}\) 等

  4. 是否含有氧元素

    • 含氧酸
    • 无氧酸

  5. 沸点

    • 挥发性酸：\(\ce{HCl}\)、\(\ce{HNO3}\)
    • 非挥发性（高沸点）酸：\(\ce{H2SO4}、\ce{H3PO4}\)

2.1.2. 酸的通性

  1. 与碱中和

    \[ \ce{HCl + NaOH = NaCl + H2O} \]

  2. 与活泼金属反应生成\(\ce{H2}\)

    \[ \ce{Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 ^} \]

  3. 与某些盐复分解（生成水淀气）

    \[ \ce{CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 ^} \]

  4. 与金属氧化物反应

    \[ \ce{Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O} \]

  5. 与指示剂作用

2.2. 碱

定义：电离的阴离子全部都是\(\ce{OH-}\)

2.2.1. 分类

  1. 是否完全电离

    • 强碱：\(\ce{KHO}、\ce{NaOH}、\ce{Ba(OH)2}、\ce{Ca(OH)2}\) 等
    • 弱碱：大多数难溶碱和\(\ce{NH3.H2O}\)

  2. 电离出的\(\ce{OH-}\)个数

    • 一元碱：\(\ce{KOH}、\ce{NaOH}\) 等
    • 二元碱：\(\ce{Ba(OH)2}、\ce{Ca(OH)2}\) 等
    • 多元碱：\(\ce{Fe(OH)3}、\ce{Cr(OH)3}\) 等

  3. 是否可溶

    • 可溶碱：强碱和\(\ce{NH3.H2O}\)
    • 非可溶碱：其他大多数

2.2.2. 碱的通性

  1. 与酸中和

    $$ \ce{Ba(OH)2 + 2HNO3 = 2H2O + Ba(NO3)2} $$ 2. 与非金属氧化物反应

    $$ \ce{Ba(OH)2 + SO2 = H2O + BaSO3} $$ 3. 与某些盐反应（反应物一般可溶）

    $$ \ce{Ba(OH)2 + Na2CO3 = BaCO3 v + 2NaOH} $$ 4. 与指示剂作用

2.3. 盐

定义：阳离子含有金属阳离子，阴离子含有酸根阴离子

2.3.1. 分类

一般规律

  • 钾钠铵硝均可容
  • 硫酸不溶钡与铅
  • 卤化物不容银亚汞
  • 其他盐大多难容
  • 酸式盐、醋酸盐大多可溶

  1. 方式1

    • 正盐（阳离子没有\(\ce{H+}\)，阴离子没有\(\ce{OH-}\)）：\(\ce{Na2CO3}、\ce{KCl}\)
    • 酸式盐（阳离子含有\(\ce{H+}\)，只有二元酸以上才有）：\(\ce{NaHCO3}、\ce{NaHSO4}、\ce{NaH2PO4}\)
    • 碱式盐（阴离子含\(\ce{OH-}\)）：\(\ce{Cu2(OH)2CO3}\)（铜绿，孔雀石）
    • 复盐（阳离子为两种及以上的金属阳离子）：\(\ce{KAl(SO4)2}、\ce{(NH4)2Fe(SO4)2}\)

  2. 方式2

    • 可溶盐
    • 难容盐

2.4. 氧化物

2.4.1 分类

  1. 按组成元素分
  2. 金属氧化物
  3. 非金属氧化物
  4. 按性质分
  5. 酸性氧化物：与 \(OH^-\) 反应只生成盐和水。
    如 \(CO_2\)、\(SO_2\)、\(SO_3\)。
  6. 碱性氧化物：与 \(H^+\) 反应只生成一种盐和水。
    如 \(CaO\)
  7. 两性氧化物：与 \(H^+\)、\(OH^-\) 均可反应。
    如 \(Al_2O_3\)。
  8. 不成盐氧化物：与 \(H^+\)、\(OH^-\) 均不反应。
    如 \(CO\)、\(NO\)。

不是能与水反应就是酸性或碱性氧化物

  • \(2NO_2 + 2NaOH = NaNO_3 + NaNO_2 + H_2O\)
    \(NO_2\) 不是酸性氧化物，因为它与碱反应生成了两种盐。
  • \(Na_2O_2 + 4HCl = 4NaCl + 2H_2O + O_2 \uparrow\)
    \(Na_2O_2\) 不是碱性氧化物，因为它与酸反应除了生成盐和水外，还生成了氧气。

氧化物对应碱或酸价态一致

酸

  • \(CO_2 \rightarrow H_2CO_3\); \(SO_2 \rightarrow H_2SO_3\)
  • \(SO_3 \rightarrow H_2SO_4\); \(SiO_2 \rightarrow H_2SiO_3\) (价态一致)
  • \(N_2O_5 \rightarrow HNO_3\); \(N_2O_3 \rightarrow HNO_2\)
  • \(NO_2 \rightarrow \times\) ; \(Mn_2O_7 \rightarrow HMnO_4\)

碱

  • \(K_2O \rightarrow KOH\)
  • \(FeO \rightarrow Fe(OH)_2\)
  • \(Fe_2O_3 \rightarrow Fe(OH)_3\)
  • \(Fe_3O_4 \rightarrow \times\)

2.4.2 酸性氧化物通性

  1. 与碱反应
  2. 与碱性氧化物反应
    • \(SO_3 + CaO = CaSO_4\)
  3. 与某些盐反应
    • \(SO_2 + Na_2CO_3 = Na_2SO_3 + CO_2 \uparrow\) (强制弱)
  4. 与 \(H_2O\) 反应 (不一定)
    • \(H_2O + CO_2 = H_2CO_3\) \(\checkmark\)
    • \(SiO_2 + H_2O = \times\)
    • 一般地，若酸可溶，对应氧化物可与 \(H_2O\) 反应。
    • \(N_2O_5 + H_2O = 2HNO_3\)
    • \(P_2O_5 + 3H_2O = 2H_3PO_4\)

3. 参见与内部链接