混合物与纯净物的分类
1. 混合物
混合物是由两种或更多物质通过物理方式结合而成的。这些物质在混合后通常不会发生化学反应,各自保留原有的特性。例如,空气、盐酸、澄清的石灰水、碘酒、矿泉水等都属于混合物。像煤、石油、天然气、铁矿石以及合金(如钢和生铁)也是混合物的典型代表。需要注意的是,氧气和臭氧混合后的物质依然是混合物,红磷和白磷的混合物也是如此。无论是纯净物还是混合物,它们的组成元素种类并不决定其是否为混合物。单一元素组成的物质可能是纯净物,也可能是混合物;而由多种元素构成的物质也可以是纯净物,也可能是混合物。
2. 纯净物
纯净物是由单一物质构成的物质,这些物质具有一致的性质和组成。例如,水、汞和蓝矾(如铜硫酸盐五水合物)都属于纯净物。冰和水的混合物依然被认为是纯净物,因为它们只是处于不同的物理状态。化合物的名称中通常含有“某化某”或“某酸某”等词语,这类物质都是纯净物,属于化合物的一种。
3. 单质
单质是由同一种元素组成的纯净物。常见的单质有铁、氧气、氢气和水银等。它们的特征是只由一种元素构成,化学性质比较简单。
4. 化合物
化合物是由两种或更多不同元素组成的纯净物。与单质不同,化合物的分子是由不同元素的原子通过化学键结合而成。化合物的名称一般带有“某化某”或“某酸某”的字眼。
5. 有机物与无机物
有机化合物通常含有碳元素(除了一些特定的例外,如一氧化碳、二氧化碳及含碳酸根的化合物)。而无机物则是不含碳元素的化合物,或是含有特殊碳元素的化合物,如一氧化碳和二氧化碳。
6. 氧化物
氧化物是由两种元素构成的化合物,其中一类元素是氧。氧化物可以分为不同种类:
酸性氧化物:这些氧化物与水反应生成酸,常见的有二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)和三氧化硫(SO3)。这些氧化物大多是非金属氧化物,遇水会生成相应的含氧酸。例如:
CO2 + H2O → H2CO3
SO2 + H2O → H2SO3
SO3 + H2O → H2SO4
碱性氧化物:这些氧化物与酸反应生成盐和水,常见的有氧化钙(CaO)、氧化钠(Na2O)、氧化镁(MgO)等。这些通常是金属氧化物,溶于水后能生成碱。例如:
CaO + H2O → Ca(OH)2
Na2O + H2O → 2NaOH
K2O + H2O → 2KOH
需要注意的是,像一氧化碳(CO)和氢气(H2)等氧化物,并不属于酸性氧化物或碱性氧化物,它们不能与水反应生成酸或碱,因此被归为不成盐的氧化物。
7. 酸
酸是一类能够在水中电离生成氢离子的化合物。酸性溶液的 pH 小于 7,其酸性越强,pH 值越小。酸的化学式中通常以氢(H)为开头,酸根离子与氢离子共同构成酸。例如,氯化氢(HCl)、硫酸(H2SO4)和磷酸(H3PO4)等。酸根据电离时生成的氢离子数量可分为不同类型:
一元酸:例如盐酸(HCl),只能产生一个氢离子。
二元酸:例如硫酸(H2SO4),可以生成两个氢离子。
三元酸:例如磷酸(H3PO4),可以生成三个氢离子。
酸还可以根据是否含有氧原子来分类:
含氧酸:例如硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)。
无氧酸:例如盐酸(HCl)、硫化氢(H2S)。
酸的存在可以通过以下几种方法鉴定:
将紫色石蕊试液加到酸溶液中,石蕊试液会变为红色。
酸与金属(如镁、铁、锌)反应时,会释放出氢气。
8. 碱
碱是能够在水中电离生成氢氧根离子的化合物。常见的碱包括氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钙(Ca(OH)2)和氢氧化钡(Ba(OH)2)。可溶性的碱溶液的 pH 值大于 7,且它们的溶液通常呈无色。无色的氢氧化物与酚酞试剂接触时,会使溶液变红。碱溶液还可以通过以下方法鉴定:
将紫色石蕊试液加到碱溶液中,石蕊试液会变为蓝色。
将铁盐溶液或铜盐溶液加到碱溶液中,若有红褐色或蓝色沉淀生成,则说明是碱。
9. 盐
盐是由金属离子和酸根离子组成的化合物。盐可分为以下几种类型:
正盐:酸与碱完全中和后的产物,不再含有可电离的氢离子或氢氧根离子。典型的正盐包括氯化钠(NaCl)、硫酸钠(Na2SO4)、硝酸钾(KNO3)。
酸式盐:由多元酸中的氢离子与金属离子结合而成。例如,碳酸氢钠(NaHCO3)、氢磷酸钠(NaH2PO4)。
碱式盐:由金属氢氧化物与酸反应得到的盐,化学式中含有“OH”组分。典型的碱式盐如氢氧化铜碳酸盐(Cu2(OH)2CO3)。
盐的另一种分类方法是根据其中酸根离子的种类。例如,含有碳酸根(CO3^2-)的盐称为碳酸盐,含有硫酸根(SO4^2-)的盐称为硫酸盐。
10. 酸碱指示剂与 pH
酸溶液的 pH 值通常小于 7,酸性越强,pH 越小。可溶性碱的 pH 值大于 7,碱性越强,pH 值越大。石蕊试液和酚酞溶液是常用的酸碱指示剂。酸性溶液中,石蕊试液变红,酚酞溶液不变色;碱性溶液中,石蕊试液变蓝,酚酞溶液变红。