纯净物与混合物Pure Substances and Mixtures

大思想 · 数量与比例(SPQ)AP 科学实践 1 · 模型与表征AP 衔接 · Unit 1约 20 分钟

学习目标

  • 说出纯净物和混合物的区别,判断常见物质属于哪一类
  • 从粒子的角度判断纯净物和混合物,读懂粒子示意图
  • 知道混合物中各成分保持各自的性质,组成可以改变

前置知识

  • 物质的三态与粒子模型(1.2.1)

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。HX2O\ce{H2O} 这样的写法叫化学式,表示一个分子由哪些原子组成:HX2O\ce{H2O} 是 2 个氢原子和 1 个氧原子,OX2\ce{O2} 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 HX2O\ce{H2O}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 OX2\ce{O2},又有臭氧分子 OX3\ce{O3},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:

练一练:每个方框是纯净物还是混合物?

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。

分步解析
  1. ① 冰水混合物。 冰和水是同一种物质(HX2O\ce{H2O})的两种状态,只有一种物质:纯净物。
  2. 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. ③ 液氧。 液态的氧气,只有氧气一种物质:纯净物。
  4. 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(OX3\ce{O3})的混合气体。它只含氧原子,是纯净物吗?

分步解析
  1. 看分子的种类。 容器里有 OX2\ce{O2} 分子和 OX3\ce{O3} 分子,两种分子。
  2. 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)。
  3. 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。
练一练:纯净物还是混合物?
  1. 冰水混合物
  2. 洁净的空气
  3. 液氧
  4. 海水
  5. 蒸馏水
  6. 不锈钢
  7. 干冰
  8. 食醋
  9. 二氧化碳

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?

关于混合物,下列说法正确的是?

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。

练一练这一章:模块 2 · 物质的分类与变化 · 10 道题

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