主 编 王祖浩 副主编 吴 星 刘宝剑 王云生 亲爱的同学们，祝贺你们进入高中这一人生的重要阶段。回顾初中化学学习的经历， 同学们也许有过曲折，但更多的是快乐。初中化学虽然只是化学的启蒙，但你们已经初步 了解了化学科学发展的历程，领略了化学符号的魅力，体验了实验探究的乐趣，初步锻炼 了科学思维的能力。毫无疑问，高中阶段的化学课程将带给同学们更多的科学知识、更多 动手和动脑学习的机会，帮助我们从中领悟化学博大精深的科学思想，进一步认识化学发 展对人类文明的伟大贡献。 化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础 学科。物质结构决定物质性质，而物质性质直接关系到物质的用途。时至今日，化学家们 积累起来的知识和技术虽不能解决与社会发展有关的全部问题，但也结出了丰硕的果实。 与人类已知的几百万种生物相比，已知的化合物已达上亿种，近年来每年化学家创造的新 物质就达数百万种以上。化学不仅与制药、石油、橡胶、造纸、建材、钢铁、食品、纺 织、皮革、化肥等传统行业衰荣与共，还带动了信息、能源、航天、生命等高科技领域产 业的兴起。据统计，活跃在全球与化学相关行业和领域中的科学家、工程技术人员，是一 支最为庞大的研究队伍。 为了保卫地球，化学家们开创了绿色化学时代。“绿色发展”已经成为我国可持续发 展的基本国策。我们正在努力并且已经能够做到：使天空更清洁，从源头防治水污染，修 复污染的土地，建构清洁低碳、安全高效的能源体系，实现绿色低碳的生活方式 千姿百态的物质世界与高度发达的科学技术将一个飞速膨胀的知识系统呈现在我们眼 前，引发了无数充满好奇的中学生的一系列疑问：物质世界为什么是这样的？为什么会发 生这些变化？哪些证据能帮助我们去预测未来？在“多样”与“变化”的背后，同学们或 许已隐隐发现，物质世界的变化都有其内在的规律。高中化学课程将为同学们探索这些规 律提供必要的基础。 如果说在初中阶段，我们只是泛舟荡漾在化学的河川之上，为沿途的旖旎风景所倾 倒，那么一旦进入高中，我们会发现眼前的河面越发开阔，景色更加优美。扬起风帆，我 们将遨游于神奇的化学海洋之中。 我细心观察过今天的高中学生，欣喜地发现，随着时代的进步，同学们的视野更为开 阔，思维愈发活跃。老师们常常在为高中生各种新奇的创意与问题惊讶甚至烦恼的同时， 不能不从内心叹服他们对化学内涵的深刻理解，以及表现出来的思维潜力。有了如此乐观 的基础，在高中化学学习过程中，同学们能充分领略实验探究和科学方法的重要性，学会 去寻找解决复杂问题的各种突破口，尝试用化学的眼光和思维去审视我们赖以生存的物质 世界，增强对自然界、对社会的责任感，为日后参加社会决策打下较为扎实的知识基础， 从而获益终身。 普通高中教科书化学（必修）是高一年级起步的化学课程，她从一系列与 我们变化的时代密切相关的专题和化学研究的方法展开，教材融合了化学发展的学科 线索、社会的应用价值和高中生的认知特点，揭示了化学的基础知识和重要的思想观 念，大力弘扬科学精神的旗帜，用生动的事例阐明化学对人类社会可持续发展中面临 重大挑战时作出的巨大贡献。 依据2017年修订完成的新版普通高中化学课程标准，我们积极探索化学课程 学习对促进学生核心素养发展的重要影响，从内容选择、编写思路和活动设计等多个 方面对化学教材进行了修订。 教材的主要栏目体现了作者对化学学科特点和化学必修课程学习的认识，希望有 助于同学们在阅读过程中更好地理解化学。 【温故知新】在新旧知识之间架起“桥梁”，引导同学们回顾已有知识和思维经 验，寻找与新学知识之间的密切联系，激发探究新知识的欲望。 【交流讨论】结合学习目标设置了一系列与内容有关的问题情境，引导同学们展 开讨论，为理解知识和深化思维提供基础。 【基础实验】要求同学们在学习中同步完成的必做实验，不仅要了解这些实验的 基本原理，还要学会动手操作，切实提高自己观察、记录和分析实验现象的能力。 【实验探究】引领同学们积极投身更多的实验活动，熟悉实验流程，设计探究方 案，独立或合作完成实验操作，记录实验现象，基于实验证据进行推理。 【观察思考】教师展示实验现象、模型、图表等，提出相关问题激发同学们思 考，尝试解析其中蕴涵的化学原理，帮助同学们开启化学思维。 【学以致用】在教材阐述新知识之后插入典型问题，启迪同学们运用所学知识去 解决实际问题，提高知识的迁移能力。 【拓展视野】提供与学习内容相关的更多生动的素材，帮助同学们在完成必修的 学习任务之余，进一步开拓视野，领略化学的奇妙和魅力。 【科学史话】选取相关的、意义重大的化学史实，生动地还原其发展过程，帮助 同学们能从科学家的角度去思考问题，感受中外科学家的创新精神。 【学科提炼】以简洁的语言介绍与化学核心知识相关的基本原理、思想方法等， 尝试探索化学科学的本质特点，揭示化学知识的认识功能。 化学，伴随我们一生的科学。在过去的岁月中，我们渴望了解化学，为此我们有 过喜悦，也有过失望，但探索的步伐一直没有停歇。今天，当我们以一种新的姿态学 习高中化学，你眼中的物质世界将会变得更加绚丽多彩！让我们充满信心，用智慧和 勤奋去迎接新的学习任务，探索更多的科学奥秘，攀登更高的科学台阶，创造更加美 好的明天！ 王祖浩 2019年3月 物质的分类及 计量 物质及其反应的分类 物质的化学计量 物质的分散系 化学是研究物质的组成、 结构、性质、转化及其应用的 一门自然科学。物质世界千姿 百态，变化万千。在自然界、 人类的生活和生产中，接触到 的物质大多是组成和分散状态 不同的混合物。在化学家的眼 中，丰富多彩的化学物质可以 按一定的标准进行分类，在一 定条件下，物质可以发生化学 反应生成新物质。化学家在研 究中发现，构成物质的微粒 质量很小，数量巨大，需要 特殊的计量方法 2 第一单元物质及其反应的分类 物质世界丰富多彩，变化万千。在自然界中，100多种元素形成了数千万种组成、结构、性 质各异的单质和化合物。同时，人工合成的物质种类还在不断增加。不同的物质在一定条件下 可以发生相互转化。 从古代“点石成金”的朴素愿望到今天各种性能优越的新材料的诞生，人类在漫长的岁月 中不倦地探索着物质及其变化规律，对物质世界的认识不断拓展和深入。现在，人们不仅能充 分利用自然界提供的各种物质，还能应用物质转化的规律，制备和合成大量的新物质，提高人 类的生活质量，推动社会的文明进步。 图 1-1 丰富多彩的化学物质 铜、铁是重要的材料粮食生产需要 化肥和农药 高能燃料将飞船 送入太空 用有机高分子材料 制造的日用品 固态、液态、气态物质有规则几何外形的晶体 形态各异的单质水果含有可食用的 有机化合物 目标预览 通过本单元内容的学习，要求同学们努力达到： 能通过观察和分析，辨识物质形态、物质性质及其变化的宏观现象；能从不 同视角对物质及其变化进行分类。 CBr2Cl2 SCuSi 物质的分类及计量 专 题 1 3 面对丰富多彩、变化无穷的物质世界，你是否想过：化学家是怎样研究物质组成、结构和 变化的呢？ 物质的种类繁多，为了研究的方便，化学家需要将众多的物质按一定的标准进行分类， 探索各类物质的共性和特性。 我们知道，对复杂的事物可以从不同的角度进行分类。那么，化学家是如何对物质进行 分类的呢？ 物质的分类 初中化学学习中我们知道，人们可以根据物质的存在状态、性质等对物质进行分 类。例如，根据物质的存在状态，将物质分为气态物质、液态物质和固态物质；根据 物质的导电性，将物质分为导体、半导体和绝缘体；根据物质在水中的溶解性，将物 质分为可溶性物质、微溶性物质和难溶性物质。 在日常生活和化学实验中，我们常会接触下列物质： 空气、 乙醇（C2H5OH） 、 水、 硫酸铵、 铜、 碘酒、 碘（I2） 、 氧气、石墨、食盐水、硫酸、二氧化硫、氧化铜、氢氧化铁。 请将上述物质进行分类，并说明你分类的依据。将你的 分类结果与同学交流。 交流讨论 分 类 分类是指按照种类、等级或性质分别归类。进行分类 时，人们往往通过比较事物间的相似性，把某些具有共同点 或相似特征的事物归为一类，继而按类研究，以提高研究的 效率。分类能使众多复杂的事物高度有序化，通常可根据事 物的外部特征或事物的本质特征来进行分类。 方法导引 4 实验室中有下列物质，请根据物质的组成和性质对它们 进行分类。 钠（Na）、氯气（Cl2）、氯化铁（FeCl3）、硫酸 （H2SO4）、碳酸钙（CaCO3）、氧化钙（CaO）、二氧化硅 （SiO2）、氢氧化钠（NaOH）、氢氧化铜Cu(OH)2、葡 萄糖（C6H12O6）。 学以致用 根据物质的组成和性质，可以对物质进行如图1-2分类。 图 1-2 物质的分类 物质 混合物 纯净物 单质 非金属单质无机化合物有机化合物金属单质 氧化物酸碱盐 化合物 在图1-2中，对于氧化物、酸、碱、盐等各类无机化合物，还可以依据它们在组成、性 质上的差异，继续进行更为细致的分类。 从化学性质上看，CaO、Na2O等氧化物能与酸反应生成盐和水，这类氧化物称为碱性 氧化物（basic oxide）。 CaO + 2HCl=CaCl2 + H2O CO2、SO2等氧化物能与碱反应生成盐和水，这类氧化物称为酸性氧化物（acid oxide）。 从组成上看，HCl等不含氧元素的酸，称为无氧酸；而H2SO4和HNO3等含氧元素的 酸，称为含氧酸。 从溶解性上看，NaOH、KOH等碱可溶于水，称为可溶性碱；Cu(OH)2和Fe(OH)3等碱 难溶于水，称为难溶性碱或难溶性氢氧化物。 CO2 + Ca(OH)2=CaCO3+ H2O 物质的分类及计量 专 题 1 5 物质分类研究的价值 化学家根据物质的组成、状态、结构、性质等对物质进 行分类。随着人们对物质结构及其变化研究的不断深入，物 质的分类也将更加多样化。同一类物质在组成和性质方面往 往具有相似性。对物质进行合理的分类，使表面上看起来比 较杂乱的事物变得井然有序，有助于我们按物质的类别进一 步研究物质的组成、结构和性质。 学科提炼 对物质进行分类，有助于我们认识物质转化的规律，并利用物质转化的规律为人 类制备更多的新物质。 物质的转化 在初中阶段，我们已经学习了一些物质转化的知识。请 以碳、镁两种元素的单质和化合物为例，写出下表中所列转 化反应（标注必要的反应条件），讨论是否还有其他类型的 转化反应并补充到表中。 交流讨论 表 1-1 物质间的转化 物质的转化反应实例（化学方程式） 单质化合物 碱性氧化物碱 酸性氧化物酸 酸盐 物质之间的转化需要一定的条件。如在高温条件下，氧化铁和一氧化碳能发生反应， 生成铁和二氧化碳，反应中金属氧化物中的金属元素转化为金属单质。煅烧碳酸钙可以得 到氧化钙和二氧化碳，反应中盐转化为氧化物。在光照条件下，绿色植物能将二氧化碳和 水转化为葡萄糖和氧气。 6 为了满足生产、生活的需要，在对物质进行分类的基础上，化学家进一步研究 了各类物质的性质及其反应的规律。人们可以根据物质在转化过程中的特点，将化 学反应分成不同的类型。 化学反应的分类 常见的酸性氧化物与碱性氧化物可以发生化合反应，生成盐类物质。例如： CaO + CO2=CaCO3 请列举你熟悉的某元素的单质及其不同类型化合物，尝 试写出它们可能相互转化的化学方程式，并画出转化的关 系图。 在化学发展的历史进程中，不少化学家在研究物质间转化反应的过程中作出了重大贡 献。德国化学家维勒（F.Whler，18001882）研究尿素的合成就是其中一例。尿素的合 成说明在一定条件下，无机化合物可以转化为有机化合物。 人类首次将无机化合物转化为有机化合物 历史上人们一度认为，有机化合物只能由生物的细胞在 一种特殊力量生命力的作用下产生，人工合成有机物是 不可能的。1828年，德国化学家维勒（F. Wohler）通过蒸发 氰酸铵（NH4CNO，一种无机化合物，可由氯化铵和氰酸银反 应制得）水溶液得到了尿素CO(NH2)2。尿素的合成揭开 了人工合成有机化合物的序幕。 学以致用 科学史话 排在金属活动性顺序表中氢前面的金属与稀盐酸（或稀硫酸）发生置换反应，生成氢 气和盐。 图1-3 尿素的分子结构模型 C O N H H H H N 酸、碱、盐在溶液中发生复分解反应，通常有沉淀析出、气体放出或水等物质生成。 如MgCl2溶液与NaOH溶液反应，生成难溶的氢氧化镁和氯化钠。 MgCl2 + 2NaOH=Mg(OH)2+ 2NaCl 物质的分类及计量 专 题 1 7 在初中阶段，我们根据反应物、生成物的类别和数量， 将化学反应分为化合反应、分解反应、置换反应和复分解反 应等基本类型。填写下表并用实例加以说明。 讨论上述四类反应实例中元素化合价变化的情况，你能 得出什么结论？ 下列反应中，哪些是氧化还原反应？ （1）Zn + H2SO4=ZnSO4+ H2 （2）Fe2O3 + 3CO=2Fe + 3CO2 （3）CaO + H2O=Ca(OH)2 （4）CaCO3=CaO + CO2 表 1-2 化学反应的类型 反应通式反应类型实例（化学方程式） A + B = C C = A + B AB + C = A + CB AB + CD = AD + CB 交流讨论 学以致用 根据化学反应中元素的化合价是否发生变化，可将化学反应重新进行分类。例如，铁 在硫酸铜溶液中发生如下反应： 在上述反应中，Fe转化为Fe2+，铁元素的化合价升高；Cu2+转化为Cu，铜元素的化合 价降低。像这样有元素化合价发生变化的反应，称为氧化还原反应（oxidation-reduction reaction）。而元素化合价不发生变化的反应，称为非氧化还原反应。例如，CuSO4溶液与 NaOH溶液反应，反应前后各元素的化合价均不发生变化。 Fe + CuSO4=Cu + FeSO4 CuSO4 + 2NaOH=Na2SO4 + Cu(OH)2 高温 高温 8 1. 从化学性质上看，SO2、Na2O分别属于哪一类氧化物？分别写出SO2与足量NaOH溶 液和Na2O与稀硫酸反应的化学方程式。 2. 下面各组物质均可发生复分解反应，请写出相关反应的化学方程式。 （1）Na2SO4溶液与BaCl2溶液； （2）BaCO3与盐酸； （3）稀硫酸与Ba(OH)2溶液。 3. 有人认为，化合反应、分解反应、置换反应均为氧化还原反应，复分解反应均为非 氧化还原反应。你同意这种说法吗？为什么？将你的观点和理由与同学交流讨论。 4. 在生产、生活中，我们会遇到各种各样的化学反应。下面是几个实例，请写出相应 反应的化学方程式并完成填空。 （1）将生石灰与水反应，可得到建筑用的熟石灰。 （2）胃舒平中含有氢氧化铝，可用来治疗胃酸（主要成分为盐酸）过多。 （3）我国古代曾采用“湿法炼铜” ，其反应原理表述为“曾青（天然硫酸铜）得铁 则化为铜” 。 （4）碳铵（NH4HCO3）是一种常用化肥，应保存于阴凉处，因为在较高温度下，它 会发生分解，生成氨气、水和二氧化碳。 （5）我国的“西气东输”工程，使东部地区家庭逐步用天然气（主要成分为 CH4） 代替煤气作为燃料。 在上述反应中，属于化合反应的是 ，属于分解反应的是 ， 属于置换反应的是 ，属于复分解反应的是 ，属于氧化还原反应的是 。（填序号） 5. 电解熔融氯化钙可以得到金属钙和氯气，钙在氯气中燃烧又能生成氯化钙。请根据 已有知识，按下图箭头符号所表示的物质间发生的转化，写出相应反应的化学方程式，并 指出哪些是氧化还原反应。 CaCO3 CaCaCl2 Ca(OH)2CaO 理解应用 物质的分类及计量 专 题 1 9 第二单元物质的化学计量 化学家在研究物质转化的过程中，除了关注反应物的选择、反应条件的控制等问题外， 还不断探索反应过程中物质间的定量关系。物质都是由原子、分子、离子等微粒构成的，化 学反应是物质所含微粒的重新组合。为了在物质及其变化的定量研究中，建立起物质的微粒 与可观察的物理量之间的联系，人们在1971年第14届国际计量大会上确定增加一个基本的物 理量物质的量。 目标预览 通过本单元内容的学习，要求同学们努力达到： 能从物质的微观层面理解其组成、结构和性质的联系；能运用定量思维的方 法和工具研究微观粒子。 物质的量（amount of substance）是国际单位制中的基本物理量之一，符号为n，常用单位为 摩尔（简称摩，符号为mol）。 物质的量 我们已经知道，金刚石是由碳原子构成的，单个碳原 子的质量非常小。科学研究发现，一个碳原子的质量约为 1.99310-23 g。请通过计算得出12 g金刚石中大约含有多少个 碳原子。 温故知新 10 N = nNA 1 mol分子、离子、原子、电子等所含的微粒数目相同，但由于不同微粒的质量一般不 同，所以1 mol不同物质的质量通常也不同。例如： 1 mol铁原子的质量为56 g； 1 mol硫酸分子的质量为98 g； 1 mol Na+的质量为23 g； 1 mol Cl-的质量为35.5 g。 图 1-4 几种1 mol 物质的质量 1 mol C 12 g 1 mol S 32 g 1 mol P(红磷) 31 g 1 mol K2Cr2O7 294 g 1 mol某种微粒集合体中所含的微粒数与0.012 kg12C中所含的原子数相同。0.012 kg12C中所 含的原子数称为阿伏加德罗常数，用NA表示。NA近似为6.021023 mol-1。例如： 1 mol O2中约含6.021023个氧分子； 1 mol Cu中约含6.021023个铜原子； 1 mol H2SO4中约含6.021023个硫酸分子； 1 mol NaOH中约含6.021023个Na+和6.021023个OH-； n mol某种微粒集合体中所含微粒数约为n6.021023。 物质的量（n）、阿伏加德罗常数（NA）和微粒数（N）之间存在如下关系： 请计算： （1）0.5 mol H2中的氢分子数____________________； （2）1 mol NaCl中的氯离子数___________________； （3）1 mol H2SO4中的氧原子数__________________； （4）1.2041024个水分子的物质的量_________ ____； （5）9.031023个铁原子的物质的量___________ ___。 学以致用 12C是指原子核内含有6个质子、6个中子的碳原子。 物质的分类及计量 专 题 1 11 单位物质的量的物质所具有的质量，称为该物质的摩尔质量（molar mass），用符号M表 示。当物质的质量以克为单位时，摩尔质量在数值上等于该物质的相对原子质量（relative atomic mass）或相对分子质量（relative molecular mass），单位为gmol-1。例如，铁的摩尔质量为 56 gmol-1，水的摩尔质量为18 gmol-1，氯化钠的摩尔质量为58.5 gmol-1。 物质的质量（m）、物质的量（n）和摩尔质量（M）之间存在如下关系： m = nM 【例1】483 g Na2SO410H2O中所含Na+和SO4 2-的物质的量各是多少？所含水分子的数目是 多少？ 解：Na2SO410H2O的相对分子质量为322，摩尔质量为322 gmol-1。 则：n(Na+) = 1.50 mol2 = 3.00 mol n(SO4 2-) = 1.50 mol1 = 1.50 mol n(H2O) = 1.50 mol10 = 15.0 mol N(H2O) = n(H2O)NA = 15.0 mol6.0210 23 mol-1 = 9.031024 答：483 g Na2SO410H2O中所含Na+的物质的量为3.00 mol，SO4 2-的物质的量为1.50 mol，水分 子的数目约为9.031024。 化学方程式不仅表示了在一定条件下的化学变化，也表示了反应物和生成物之间物质 的量的关系。例如，依据化学方程式 2H2 + O2=2H2O 可知，2 mol H2和1 mol O2在点燃条件 下完全反应，可以生成2 mol H2O。 点燃 n(Na2SO410H2O) = m(Na2SO410H2O) 483 g M(Na2SO410H2O) 322 gmol-1 =1.50 mol= 参考例1的解题方式，完成下列计算。 （1）9.8 g H2SO4的物质的量； （2）5.3 g Na2CO3的物质的量； （3）0.25 mol CaCO3的质量； （4）2.0 mol H2O的质量。 学以致用 12 在日常生活中，我们可以看到的宏观物质具有不同的聚集状态，如气态、液态和固 态。同一种物质在不同的温度和压强下也可呈现出不同的聚集状态，这些状态生动地反映 了物质世界的多样性。从微观上考察，物质是原子、分子或离子的聚集体。 在固态、液态、气态物质中，微粒的运动方式、微粒之间的距离是不同的。不同聚集 状态的物质微观结构上的差异导致了物质性质的不同。 写出下列反应的化学方程式，并说明反应物和生成物之 间物质的量的关系。 （1）氢氧化钠溶液与盐酸反应。 （2）氧化铁在高温下与一氧化碳反应。 （3）氯酸钾受热分解生成氧气和氯化钾。 （4）过氧化氢（H2O2）分解生成氧气和水。 生活经验告诉我们：固体具有固定的形状，液体、气体 没有固定的形状；气体容易被压缩，而固体、液体不易被 压缩。 为什么固态、液态和气态物质的某些性质存在差异？这 与物质的微观结构有何联系？ 交流讨论 交流讨论 气体摩尔体积 物质的分类及计量 专 题 1 13 1. 已知下列物质的密度，试计算1mol 这些物质的体积， 将结果填入下表。 说明： 固体、液体密度均为293 K时的测定值，气体密度为 1.01105 Pa、273 K时的测定值。 K是国际单位制中热力学温度（T）的单位（开尔文，简称开）， 该温度与摄氏温度的关系为：T（K）= 273.15 + t（） 2. 影响物质体积的因素可能有哪些？请结合这些因素尝 试对以上计算结果作出解释。 交流讨论 我们已经知道，1 mol 任何微粒的集合体所含的微粒数目都相同，但1 mol 不同物质的质量 往往不同。那么，1 mol 不同物质的体积是否相同呢？ 表 1-3 不同聚集状态物质的微观结构与宏观性质 聚集 状态 微观结构微粒的运动方式宏观性质 固态 微粒排列紧密，微粒 间的空隙很小 在固定的位置上振动 有固定的形状，几乎不 能被压缩 液态 微粒排列较紧密，微 粒间的空隙较小 可以自由移动 没有固定的形状，不易 被压缩 气态微粒间的距离较大可以自由移动 没有固定的形状，容易 被压缩 表 1-4 1 mol 不同物质的体积 物质摩尔质量/ gmol-1密度1 mol 物质的体积 Al26.982.70 gcm-3 Fe55.857.86 gcm-3 H2O18.020.988 gcm-3 C2H5OH46.070.789 gcm-3 H22.0160.089 9 gL-1 N228.021.25 gL-1 CO28.011.25 gL-1 14 在温度和压强一定时，物质的体积与物质所含微粒的数 目、微粒的大小和微粒之间的距离有关。 任何1 mol 固态物质或液态物质所含的微粒数相同。微粒之 间的距离很小，但微粒的大小不同，所以1 mol固态物质或液态 物质的体积往往是不同的（如图1-5）。 任何1 mol 气态物质所含的微粒数相同。虽然微粒的大小 不同，但微粒之间的距离要比微粒本身的直径大很多倍，所以 1 mol气态物质的体积主要取决于气态物质中微粒之间的距离。 这种距离与外界的温度、压强有关。当温度、压强一定时，任 何具有相同微粒数的气体都具有大致相同的体积。 我们将单位物质的量的气体所占的体积称为气体摩尔体积（molar volume of gas），用符号 Vm表示，常用单位为Lmol-1或m3mol-1。大量的科学实验研究表明，在标准状况下（273 K、 101 kPa）下，1 mol任何气体所占的体积都约为22.4 L，即在标准状况下，气体摩尔体积约为 22.4 Lmol-1。 气体的物质的量（n）、体积（V）和气体摩尔体积（Vm）之间存在如下关系： 【例2】0.464 g氦气的物质的量为多少？在标准状况下，这些氦气的体积为多少？ 解： 标准状况下氦气的体积： 答：氦气的物质的量为0.116 mol，在标准状况下，这些氦气的体积约为2.60 L。 图 1-6 标准状况下，1 mol 气体的体积和1只篮球的体积 22.4 L V = nVm V(He) = n(He)Vm = 0.116 mol22.4 Lmol-1 2.60 L n(He) = m(He) 0.464 g M(He) 4 gmol-1 = 0.116 mol= 图 1-5 通常条件下，1 mol水、 氯化钠和氧气的体积 物质的分类及计量 专 题 1 15 1. 下列说法中正确的是（ ） A. 摩尔是表示物质质量的单位 B. 物质的量就是指物质的质量 C. 摩尔是表示物质所含微粒个数的物理量 D. 物质的量适用于计量分子、原子、离子等粒子的集合体 2. 下列有关气体摩尔体积的说法，错误的是（ ） A. 当温度、压强一定时，任何具有相同数目微粒的气体都具有大致相同的体积 B. 单位物质的量的气体所占的体积称为气体摩尔体积 C. 在标准状况下，气体的摩尔体积都约为22.4 Lmol-1 D. 在标准状况下，1 mol水的体积约为22.4 L 3. 请利用本单元所学知识，说明为什么物质的量相同的不同固体或液体的体积不同。 4. 填写下表。 物质分子数质量/g物质的量/mol摩尔质量/gmol-1 O28.0 H2SO43.011023 H2O0.5 理解应用 物质的量是宏观与微观联系的桥梁 物质的量不仅可以反映物质的质量、微粒数目，而且可 以与气态物质在一定温度、压强下的体积相联系，从而在 宏观物质和微观粒子之间建立了桥梁。用好物质的量， 可以帮助我们更好地对物质的组成及化学反应进行定量 研究。 学科提炼 5. 5.6 g氮气在标准状况下的体积为 ，含有氮分子的数目为 。 6. 40.5 g某金属氯化物MCl2中含有0.6 mol Cl-，则该氯化物的摩尔质量为 ，金属M 的相对原子质量为 。 16 7. 按要求填写下列空格。 （1）39 g Na2O2中Na+的数目为 。 （2）1.2041024个水分子的质量为 g。 （3）现有标准状况下CO和CO2混合气体6.72 L，其质量为10 g，则此混合气体中，CO和 CO2的物质的量之比是 。 （4）9.2 g氮的氧化物NOx中N原子的物质的量为0.2 mol，则x的数值为 。 8. 现有下列三种气体：a. 32 g CH4，b. 约含有6.021023个HCl分子的氯化氢气体，c. 标准 状况下33.6 L NH3。请按物理量由小到大的顺序排列： （1）质量 （填字母，下同）。 （2）分子数目 。 （3）相同状况下气体的体积 。 （4）含有氢原子的数目 。 9. 在标准状况下，至少需要多少体积氢气与足量氧气反应才能生成18 g 水？ 10. 从石灰窑排出的气体的主要成分是二氧化碳。若排出的二氧化碳气体在标准状况下的体 积为2 000 m3，求这些二氧化碳气体的质量。 物质的分类及计量 专 题 1 17 第三单元物质的分散系 在日常生活中，我们接触的物质大多是混合物，其中不少混合物是由一种或几种物质分散 到另一种物质中形成的。不同组成和分散状态的混合物所表现的种种性质，在自然界、人类的 生活和工农业生产中有着广泛的应用。 目标预览 通过本单元内容的学习，要求同学们努力达到： 能根据混合物的宏观性质分析其微观组成，并按一定的标准对其进行分类； 能用化学符号描述电解质溶液的组成。 食盐分散到水中形成溶液，泥沙分散到水中形成悬浊液，植物油分散到水中形成乳浊液， 溶液、悬浊液和乳浊液在组成上有何区别？各有什么特性？ 一般来说，我们把由一种或几种物质（称为分散质）分散到另一种物质（称为分散 剂）中形成的混合物体系称为分散系（dispersion system）。如我们已经熟知的溶液就是一种均 一、稳定的分散系，其中溶质就是溶液分散系的分散质（dispersate），而溶剂就是该分散系 的分散剂（dispersant）。 我们知道，溶液中的分散质主要以分子或离子的形式存在，其粒子的直径非常小，而悬 浊液和乳浊液的分散质粒子的直径就比溶液的大得多。为了便于研究不同的混合物分散 体系，人们常将分散质粒子直径的大小作为标准来对它们进行分类和比较。 通常情况下，我们把分散质粒子的直径大于10-7 m的分散系叫作浊液（悬浊液或乳浊 液），分散质粒子的直径在10-910-7 m之间的分散系叫作胶体（colloid），分散质粒子的直 径小于10-9 m的分散系叫作溶液。 常见的分散系 18 1. 胶体的性质与溶液的性质有何不同？下面的实验将帮 助我们进行探究。请将观察到的实验现象和得出的结论填入 表1-5。 【实验1】将盛有硫酸铜溶液和氢氧化铁胶体的两只小烧 杯分别置于暗处，用聚光手电筒（或激光笔）照射，从垂直 于光线的方向观察实验现象。 【实验2】在两只烧杯中分别加入相同量的含有悬浮颗 粒物的浑浊的水，再向其中一只烧杯中加入适量氢氧化铁胶 体，搅拌后静置片刻，比较两只烧杯中液体的浑浊程度。 2. 根据对以上实验现象的分析，回答下列问题： （1）如何用简便的方法区分胶体和溶液？ （2）氢氧化铁胶体常用来净水，为什么？ 实验探究 在常见的分散系中，胶体是一种较为特殊，应用广泛的分散系。胶体分散质粒子的直径 介于溶液和浊液之间，因而能够表现出一些其他分散系所不具有的特殊性质。 表 1-5 胶体的性质实验 图 1-7 溶液、胶体在光照射下的现象 氢氧化铁胶体 硫酸铜溶液 实验序号实验现象主要结论 实验1 实验2 胶 体 物质的分类及计量 专 题 1 19 胶体的应用 胶体在自然界尤其是生物界普遍存在，其应用领域正在不 断扩大，形成了化学研究的重要分支胶体与表面化学。 在金属、陶瓷、聚合物等材料中加入固态胶体粒子，不 仅可以改善材料的耐冲击强度、耐断裂强度、抗拉强度等机 械性能，还可以改善材料的光学性质。有色玻璃就是将某些 胶态金属氧化物分散于玻璃中制成的。 医学上越来越多地利用高度分散的胶体来检验或治疗疾 病，如胶态磁流体治癌术是将磁性物质制成胶体粒子，这种粒 子作为药物的载体，在磁场作用下将药物送到病灶，从而提高 疗效。 国防工业中有些火药、炸药须制成胶体。一些纳米材料 的制备，冶金工业中的选矿，石油原油的脱水，塑料、橡胶 及合成纤维等的制造都会用到胶体。 拓展视野 通过实验发现，当光束通过胶体时，在垂直于光线的方向可以看到一条光亮的通路， 该现象称为丁达尔效应（Tyndall effect）。实验室中可用丁达尔效应区分胶体和溶液。氢氧化 铁胶体的胶粒具有吸附性，能吸附水中的悬浮颗粒物并沉降，因此常用于净水。明矾能够 净水，也是因为明矾溶于水后能形成氢氧化铝胶体。 电解质溶液 可溶性酸、碱、盐溶于水形成的溶液具有导电性，试从 微观角度解释其原因。 温故知新 在初中我们已经知道，NaCl、NaOH和HCl等物质溶于水后，在水分子的作用下产 生能够自由移动的水合离子，从而使溶液具有导电性。如果把NaCl、NaOH等固体加热 至熔融状态，它们也会产生自由移动的离子，也具有导电性。 20 对可溶性电解质的电离进行考察，可以得出如下结论： HCl、H2SO4等酸在水溶液中都能电离出H+，而且溶液中所有的阳离子都是H+。从电离 的角度看，酸是电离时生成的阳离子全部是H+的化合物。 NaOH、Ca(OH)2等碱在水溶液中都能电离出OH -，而且溶液中所有的阴离子都是 OH-。从电离的角度看，碱是电离时生成的阴离子全部是OH-的化合物。 NaCl、(NH4)2SO4等盐在水溶液中都能电离出金属阳离子（或铵根离子）和酸根阴 离子。 然而，蔗糖、酒精等化合物，无论是在水溶液中，还是在熔融状态下均以分子形式存 在，因而不能导电，这样的化合物叫作非电解质（non-electrolyte）。葡萄糖、淀粉、油脂等 有机化合物大多是非电解质。 可见，从分子或离子层面更深入地考察溶液的组成，可以解释电解质溶液和非电解质 溶液的性质差异。 H2SO4=2H+ + SO2- 4 NaOH=Na+ + OH- NaCl=Na+ + Cl- 这些在水溶液或熔融状态下能导电的化合物叫作电解质（electrolyte）。常见的酸、 碱、盐大多是电解质。电解质在水溶液中或熔融状态下产生自由移动的离子的过程称 为电离（ionization）。 电解质的电离通常用电离方程式（ionization equation）表示。电解质溶于水后生成水合 离子，但为了书写方便，常写成简单离子的形式。例如： 图 1-8 氯化钠在水中的电离 H2ONa+Cl- NaCl 物质的分类及计量 专 题 1 21 正确分析和判断物质在水溶液中能否电离，电离生成哪些离子，有助于探索物质在水 溶液中可能发生的化学反应。 混合物体系研究的新视角分散系 自然界中的物质大多以混合物的形式存在。化学家转换 视角，以分散质粒子直径大小作为标准，将混合物体系划分 为溶液、胶体和浊液三大类，不受物质存在状态的限制，也 更深入到物质的微观层面。胶体研究为解释自然现象和生 命现象、新材料的工业制备及应用提供了重要的基础。 学科提炼 1. 下列物质中，哪些溶于水后能够发生电离？请写出相 应的电离方程式。 氯化氢（HCl）、硝酸铵（NH4NO3）、氢氧化钡 Ba(OH)2、葡萄糖（C6H12O6）、硝酸银（AgNO3）、氯化钡 （BaCl2）、明矾KAl(SO4)212H2O（一种可溶性硫酸盐）。 2. 把下列四组物质分别溶于水，哪几组物质的水溶液含 有的离子种类完全相同？ NH4Cl KNO3 Na2SO4 K2SO4 NaNO3 NH4Cl NH4NO3 K2CO3 (NH4)2SO4 NaCl NaCl (NH4)2SO4 K2SO4 NaNO3 学以致用 1. 下列有关电解质的说法，正确的是（ ） A. 氯气的水溶液能导电，所以它是电解质 B. 电解质溶液都有很强的导电性 C. 电解质溶于水后生成能够自由移动的水合离子 D. 电解质必须在水溶液中才能发生电离 理解应用 22 8. 胶体区别于其他分散系的本质特征是什么？举例说明胶体的应用。 分散系分散质粒子大小主要特征举例 浊液 溶液 胶体 2. 当光束通过下列分散系时，一定产生丁达尔效应的是（ ） A. 硫酸钡悬浊液 B. Fe(OH)3胶体 C. 碘酒 D. 葡萄糖水 3. 用特殊的方法把固体加工成纳米级（直径为1100 nm，1
