这些东西“纯”吗?
我们每天呼吸的空气、喝的矿泉水、吃饭用的不锈钢勺子,看上去都是“一样东西”。但用化学的眼光看,它们都是由好几种物质混在一起组成的。
先说说“分子”: 这节课会用到“分子”这个词,暂时可以这样理解:很多物质(如水、氧气、二氧化碳)由一个个极小的分子构成,分子又由更小的原子结合而成;同一种物质的分子都相同,不同物质的分子不同。 这样的写法叫化学式,表示一个分子由哪些原子组成: 是 2 个氢原子和 1 个氧原子, 是 2 个氧原子。分子和原子在 1.3.1 节细讲,化学式在 1.5.1 节细讲。
纯净物和混合物
- 纯净物pure substance:只由一种物质组成。比如氧气、水、二氧化碳、铁。
- 混合物mixture:由两种或两种以上的物质混合而成。比如空气、海水、矿泉水、牛奶、不锈钢。
| 纯净物 | 混合物 | |
|---|---|---|
| 组成 | 只有一种物质 | 两种或两种以上的物质 |
| 组成是否固定 | 固定,可以用一个化学式表示,如 | 不固定,比如糖水可甜可淡 |
| 性质 | 有固定的性质,如熔点、沸点 | 各成分保持各自原来的性质 |
“各成分保持各自原来的性质”是什么意思?空气里的氧气照样能支持燃烧,氮气照样不活泼;它们只是混在一起,并没有发生化学变化。
从粒子看:一种物质,一种粒子
由分子构成的物质,同一种物质的分子都一样,不同物质的分子不同。所以:
- 纯净物里只有一种分子。
- 混合物里有两种或两种以上的分子。
判断时要看分子的种类,而不是原子的种类。比如一个容器里既有氧分子 ,又有臭氧分子 ,虽然都只含氧原子,却是两种分子、两种物质,所以是混合物。
下面每个方框代表一种物质里的粒子,小圆点是原子,连在一起的是一个分子。数一数每个方框里有几种分子,再判断它是纯净物还是混合物:
- HHOHHOHHOHHOHHOHHO
只有水分子一种分子,是纯净物(水)。
- NNNNOOOONNNN
有氮分子和氧分子两种分子,是混合物。空气的主要成分就是这两种。
- OOOOOOOOOO
只有氧分子一种分子,是纯净物(氧气)。
- HHOOHHOOOOHH
氢分子和氧分子各自独立存在,没有结合成新分子,是混合物。
- OOCOOCOOCOOCOOC
只有二氧化碳分子一种分子,是纯净物。
- OOOOOOOOOOOO
虽然只含氧原子,但有 和 两种分子,是混合物。
- HHOHHOHOOHHOOHHHO
都由氢、氧原子构成,但有水分子和过氧化氢分子两种分子,是混合物。
- HeHeHeHeHeHe
氦气由氦原子直接构成,只有一种粒子,是纯净物。
均匀的和不均匀的混合物
混合物还可以再分成两类:
- 均匀混合物homogeneous mixture:各处的组成都相同,看不出分界,比如食盐水、糖水、空气。液体里的这类混合物就是以后要学的溶液(1.7.4)。
- 不均匀混合物heterogeneous mixture:各处的组成不同,能看出不同的部分,比如泥水、沙子和铁粉的混合物、油和水。
例题 1:给常见物质分类
判断下列物质是纯净物还是混合物:① 冰水混合物;② 洁净的空气;③ 液氧;④ 矿泉水。
- ① 冰水混合物。 冰和水是同一种物质()的两种状态,只有一种物质:纯净物。
- ② 洁净的空气。 “洁净”只是说没有污染物,空气里仍然有氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳等多种物质:混合物。
- ③ 液氧。 液态的氧气,只有氧气一种物质:纯净物。
- ④ 矿泉水。 除了水,还溶有多种矿物质:混合物。
例题 2:只含一种原子,就一定是纯净物吗?
一个容器里装着氧气和臭氧()的混合气体。它只含氧原子,是纯净物吗?
- 看分子的种类。 容器里有 分子和 分子,两种分子。
- 对应物质。 两种分子就是两种物质:氧气和臭氧,性质并不相同(比如臭氧有特殊的气味)。
- 结论。 它是混合物。判断纯净物和混合物,要看有几种物质(几种分子),不能只看有几种原子。
- 冰水混合物
冰和水都是 ,只有一种物质。
- 洁净的空气
含有氮气、氧气等多种物质。
- 液氧
只有氧气一种物质,只是处于液态。
- 海水
含有水、氯化钠等多种物质。
- 蒸馏水
蒸馏得到的水只有水一种物质。
- 不锈钢
不锈钢是铁和铬、镍等的合金,合金是混合物。
- 干冰
干冰是固态的二氧化碳,只有一种物质。
- 食醋
含有水、醋酸等多种物质。
- 二氧化碳
只有一种物质,可以用化学式 表示。
常见误区
误区 1:看名字下结论。 “冰水混合物”名字里有“混合物”,却是纯净物;“洁净的空气”看起来很“纯”,却是混合物。要看里面有几种物质。
误区 2:“混合物里的成分发生了反应。” 混合只是把物质放在一起,各成分没有变成新物质,仍然保持各自的性质。
误区 3:“只含一种原子的物质一定是纯净物。” 氧气和臭氧混在一起,只含氧原子,却是混合物。要数分子(物质)的种类。
即时小测
下列物质中,属于纯净物的是?
二氧化碳只由一种物质组成。矿泉水、空气、澄清石灰水(氢氧化钙溶在水里)都含有多种物质。
关于混合物,下列说法正确的是?
混合物中各成分只是混在一起,各自保持原来的性质。A 错:氧气和臭氧的混合物只含氧原子。C、D 说的是纯净物的特点。
小结
- 纯净物只由一种物质组成,有固定的组成和性质,可以用一个化学式表示。
- 混合物由两种或两种以上的物质组成,组成可以改变,各成分保持各自的性质。
- 对由分子构成的物质:只含一种分子的是纯净物,含有多种分子的是混合物。
- 判断时看物质(分子)的种类,不看名字,也不只看原子的种类。
通往 AP(以后再看)
AP U1.4(混合物的组成)会用粒子示意图和质量分数描述混合物,并说明纯净物有固定的组成,而混合物的组成可以变化。U3.7 和 U3.8 会深入研究最重要的一类均匀混合物:溶液,以及怎样画出溶液的粒子示意图。