第 3 章 · 物质的分类与转化

项目	内容
课标主题	必修 · 主题 2 常见的无机物及其应用（2.1 元素与物质：“认识元素可以组成不同种类的物质，根据物质的组成和性质可以对物质进行分类；同类物质具有相似的性质，一定条件下各类物质可以相互转化；认识元素在物质中可以具有不同价态，可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化。认识胶体是一种常见的分散系。”）
人教版（2019）	必修第一册 第一章“物质及其变化”第一节“物质的分类及转化”
考试地位	物质分类和胶体常在选择题第一、二题以生活、科技、传统文化情境出现（常考，多为一个选项）；酸碱盐的转化规律和价类二维图是元素化合物选择题和流程题判断物质转化的工具，几乎每套卷都要用
前置知识	初中化学的元素、化学式、酸碱盐的概念和复分解反应；第 2 章化合价

化学里有上千万种物质，一种一种背是背不完的。这一章给出两个“一张网兜住一大片”的工具：分类（同一类的物质性质相似，知道一个就能推一批）和价类二维图（按“类别 × 化合价”给每种物质定位，横着走看类别通性，竖着走看氧化还原）。后面第二部分每一章的元素化合物都挂在这张图上。丢分主要丢在分类的例外（金属氧化物不一定是碱性氧化物、$\ce{CO}$ 不是酸性氧化物）和胶体的概念（本质特征是粒子大小，不是丁达尔效应）。

3.1 知识点一览

知识点	一句话	考试中
3.2 分类方法与纯净物、混合物	树状分类一层只用一个标准；交叉分类同时用几个标准；只由一种物质组成的是纯净物	常考，选择题判断物质类别
3.3 氧化物、酸、碱、盐	按和酸、碱反应的产物给氧化物分类；酸按电离出的 $\ce{H+}$ 个数分元数；盐分正盐、酸式盐、碱式盐	常考，例外是陷阱
3.4 分散系与胶体	按分散质粒子直径分溶液（$\lt 1\ \mathrm{nm}$）、胶体（$1\text{–}100\ \mathrm{nm}$）、浊液（$\gt 100\ \mathrm{nm}$）；胶体有丁达尔效应	常考，生活情境选择题；$\ce{Fe(OH)3}$ 胶体的制备
3.5 酸、碱、盐的通性与转化规律	同类物质有相似的化学性质；单质 → 氧化物 → 酸或碱 → 盐，两条线在盐处汇合	必用，推断题、制备题的基础
3.6 价类二维图	横轴类别、纵轴化合价；横向移动价态不变，纵向移动是氧化还原	常考，元素化合物选择题和陌生物质推断的主要工具

3.2 分类方法与纯净物、混合物

说明

宏观：图书馆把书按学科分架，超市把商品按用途分区，找起来才快。化学物质也一样：先按标准分好类，知道一类物质的共性，遇到同类的新物质就能推出它的大致性质。常用的分类方法有两种：

• 树状分类法：一层只用一个标准，层层往下分，像一棵树。分类的结果互不重叠。
• 交叉分类法：对同一种物质同时用几个标准分类，一种物质可以同时属于几类。

微观：树状分类的前两层标准都落在微粒上：

• 纯净物只由一种物质组成（分子构成的物质只含一种分子）；混合物由两种或两种以上物质组成。
• 纯净物里，由同种元素组成的是单质，由不同种元素组成的是化合物。
• 同一种元素可以组成几种不同的单质，叫同素异形体：氧气 $\ce{O2}$ 和臭氧 $\ce{O3}$；金刚石、石墨和 $\ce{C60}$；红磷和白磷。它们的原子相同，但原子的个数或排列方式不同，所以物理性质（硬度、颜色、熔点）差别很大，化学性质相似但不完全相同。

符号：纯净物有固定的组成，可以用一个化学式表示（$\ce{H2O}$、$\ce{CuSO4.5H2O}$）；混合物没有固定的化学式（空气、盐酸）。

交叉分类常用于盐和氧化物：

使用场景

• 题目列出一组物质（常是生活用品、矿物、试剂），问哪些是纯净物、混合物、单质、化合物 → 先问“是不是只有一种物质”，再问“有几种元素” → 按树状分类逐层判断，特别留意名字像纯净物的混合物（盐酸、氯水、漂白粉）。
• 题目出现 $\ce{O2}$ 与 $\ce{O3}$、金刚石与石墨这类同种元素的不同单质，问“是不是纯净物”“转化是物理变化还是化学变化” → 同素异形体是不同的物质 → 混在一起是混合物，相互转化是化学变化。
• 题目给一种物质问“属于哪几类”，或给一组物质问“按什么标准分类” → 一种物质可以按不同标准归入不同类 → 用交叉分类，先说清标准再归类。

注意点

• 由同种元素组成的物质不一定是纯净物：$\ce{O2}$ 和 $\ce{O3}$ 的混合气体只含 O 元素，却是混合物。
• 名字带“水”“酸”的未必是纯净物：盐酸是 $\ce{HCl}$ 的水溶液（混合物）；氯水是 $\ce{Cl2}$ 的水溶液（混合物），液氯是液态 $\ce{Cl2}$（纯净物）；冰水混合物只含 $\ce{H2O}$ 分子，是纯净物。
• 结晶水合物是纯净物：$\ce{CuSO4.5H2O}$（胆矾）、$\ce{KAl(SO4)2.12H2O}$（明矾）有固定组成，不是”$\ce{CuSO4}$ 加水“的混合物。
• 常见混合物：空气、天然气、石油、煤、玻璃、漂白粉、碱石灰、铝热剂、合金、溶液、胶体、浊液。
• 高分子化合物（聚乙烯、淀粉、蛋白质）是混合物：各个分子的聚合度 $n$ 不同，没有固定的相对分子质量。
• 分子式相同不等于同一种物质：$\ce{C4H10}$ 有正丁烷和异丁烷两种结构（同分异构体，第 30 章），只写”$\ce{C4H10}$“可能是混合物。
• 树状分类每一层只能用一个标准，标准一换，结果就可能重叠；交叉分类正是利用这种重叠。

原理解释

为什么分类有用：化学性质由组成和结构决定。同一类物质的组成有共同点（酸都能电离出 $\ce{H+}$，碱都能电离出 $\ce{OH-}$），所以表现出相似的性质（关键一步：分类的标准选的就是决定性质的那部分组成，标准选对了，“同类”才能推出“性质相似”）。这是课标“同类物质具有相似的性质”一句的依据。

同素异形体为什么性质不同：金刚石里每个碳原子和 4 个碳原子以共价键连成三维骨架，所以极硬、不导电；石墨里碳原子连成平面层，层与层之间作用很弱、层内有可以移动的电子，所以质软、能导电（第 18 章）。原子一样，连接方式不同，就是不同的物质，它们之间的转化有旧键断裂、新键形成，是化学变化。

例题

例 1　（场景：判断纯净物与混合物）下列物质中属于纯净物的是（　）。

A. 盐酸 B. 冰水混合物 C. 漂白粉 D. 由 $\ce{O2}$ 和 $\ce{O3}$ 组成的气体

解：B。

判断依据：纯净物只由一种物质组成，看的是物质种类，不是元素种类，也不是物态。

A 盐酸是 $\ce{HCl}$ 和 $\ce{H2O}$ 的混合物；C 漂白粉的主要成分是 $\ce{CaCl2}$ 和 $\ce{Ca(ClO)2}$，是混合物；D 两种不同的单质，是混合物；B 冰和水是同一种物质 $\ce{H2O}$ 的两种状态，是纯净物。

容易卡在：B 看到“混合物”三个字就判错。冰水混合物是物态的混合，不是物质的混合。

例 2　（场景：同素异形体）判断下列说法是否正确：（1）金刚石转化为石墨是物理变化；（2）$\ce{3O2} \xlongequal{\text{放电}} \ce{2O3}$ 不是氧化还原反应；（3）只含一种元素的物质一定是单质。

解：

判断依据：同素异形体是不同的物质；氧化还原反应看化合价是否变化；单质首先必须是纯净物。

（1）错误。金刚石和石墨是两种物质，转化中有新物质生成，是化学变化。（2）正确。反应前后 O 都是 0 价，化合价不变，不是氧化还原反应（第 5 章）。（3）错误。$\ce{O2}$ 和 $\ce{O3}$ 混合只含 O 元素，但是混合物，不是单质。

三查：$\ce{3O2 = 2O3}$ 两边各 6 个 O，原子守恒；没有电荷；没有化合价变化，无电子转移；条件“放电”写在等号上。

例 3　（场景：交叉分类）$\ce{NaHCO3}$ 按不同标准可以归入哪几类？与它归入“钠盐”这一类的依据相同的是（　）。

A. $\ce{Na2CO3}$ 属于碳酸盐 B. $\ce{NaCl}$ 属于钠盐 C. $\ce{NaHSO4}$ 属于酸式盐 D. $\ce{NH4Cl}$ 属于铵盐

解：B。

判断依据：交叉分类时一种物质可以按阳离子、阴离子、组成特点分别归类，比较“依据是否相同”要看标准。

$\ce{NaHCO3}$ 按阳离子是钠盐，按阴离子是碳酸氢盐（广义上也归入碳酸盐类），按能否电离出 $\ce{H+}$ 的组成特点是酸式盐，按溶解性是可溶性盐。“钠盐”的依据是阳离子，选项中按阳离子分类且同为钠的是 B。D 也按阳离子，但归入的是铵盐，不是同一类。

常用推论

• 纯净物有固定的组成和固定的熔点、沸点；混合物一般没有固定的熔沸点（玻璃没有固定熔点，加热逐渐软化）。可用来判断。
• 同素异形体之间的转化：是化学变化，但不是氧化还原反应（化合价都是 0）。由例 2 推出。
• 只含一种元素的物质可能是单质，也可能是同素异形体的混合物；只含一种分子的物质一定是纯净物。

易错点

• 错在哪：认为液氯和氯水都是纯净物。 为什么错：记忆性错误。液氯是液态 $\ce{Cl2}$；氯水是 $\ce{Cl2}$ 溶于水得到的溶液，里面有 $\ce{Cl2}$、$\ce{H2O}$、$\ce{HClO}$、$\ce{H+}$、$\ce{Cl-}$ 等（第 7 章）。 正确做法：带“水”的看是不是溶液；“液”字开头的多是单一物质的液态。
• 错在哪：认为同种元素组成的物质一定是单质。 为什么错：理解性错误。单质的前提是纯净物，同素异形体混在一起不是一种物质。 正确做法：先判断纯净物还是混合物，再在纯净物里看元素种类。
• 错在哪：认为结晶水合物 $\ce{CuSO4.5H2O}$ 是混合物，$\ce{CuSO4}$ 结合水变成胆矾是物理变化。 为什么错：理解性错误。结晶水是晶体组成的一部分，有固定的个数比；$\ce{CuSO4}$（白色）变成 $\ce{CuSO4.5H2O}$（蓝色）生成了新物质。 正确做法：结晶水合物按纯净物、按化合物算；得失结晶水是化学变化。

直观理解

分类就是“问问题”：第一问“几种物质”，分出混合物和纯净物；第二问“几种元素”，分出单质和化合物；第三问“由什么元素组成、电离出什么离子”，分出氧化物、酸、碱、盐。每一层只问一个问题，就是树状分类；对同一种物质问好几个问题，就是交叉分类。

关联知识点

• 前置：第 2 章化学式与化合价，分类要从化学式读出组成。
• 后续：3.3 氧化物、酸、碱、盐，化合物这一层往下分。
• 后续：第 18 章晶体结构，同素异形体性质差异的结构原因。
• 后续：第 30 章同分异构体，“分子式相同的不一定是同一种物质”。
• 常一起考：3.4 分散系（溶液、胶体都是混合物）。

3.3 氧化物、酸、碱、盐

说明

宏观：化合物里数量最多、最常用的四类是氧化物、酸、碱、盐。初中按组成认识它们，高中要按性质再分一层，因为考试问的是“它能和什么反应”。

微观：四类物质的定义都落在“由什么构成、在水中电离出什么”上（电离见第 4 章）：

类别	定义	例
氧化物	由两种元素组成、其中一种是氧元素的化合物	$\ce{CO2}$、$\ce{CuO}$、$\ce{H2O}$
酸	电离时生成的阳离子全部是 $\ce{H+}$ 的化合物	$\ce{HCl}$、$\ce{H2SO4}$、$\ce{CH3COOH}$
碱	电离时生成的阴离子全部是 $\ce{OH-}$ 的化合物	$\ce{NaOH}$、$\ce{Ca(OH)2}$、$\ce{NH3.H2O}$
盐	由金属阳离子（或 $\ce{NH4+}$）和酸根阴离子构成的化合物	$\ce{NaCl}$、$\ce{NH4Cl}$、$\ce{NaHCO3}$

再往下分：

• 氧化物按性质：酸性氧化物能与碱反应只生成盐和水（$\ce{CO2}$、$\ce{SO2}$、$\ce{SO3}$、$\ce{SiO2}$）；碱性氧化物能与酸反应只生成盐和水（$\ce{Na2O}$、$\ce{CaO}$、$\ce{CuO}$、$\ce{Fe2O3}$）；两性氧化物与酸、碱都能反应生成盐和水（$\ce{Al2O3}$，第 9 章）；不成盐氧化物与酸、碱都不反应生成盐（$\ce{CO}$、$\ce{NO}$）。按组成又可分金属氧化物、非金属氧化物，两种分法不一一对应。
• 酸：按一个分子最多能电离出的 $\ce{H+}$ 个数分一元酸（$\ce{HCl}$、$\ce{HNO3}$、$\ce{CH3COOH}$）、二元酸（$\ce{H2SO4}$、$\ce{H2CO3}$）、三元酸（$\ce{H3PO4}$）；按是否含氧分含氧酸、无氧酸；按电离程度分强酸、弱酸（第 4、25 章）。
• 碱：按溶解性分可溶性碱（$\ce{NaOH}$、$\ce{KOH}$、$\ce{Ba(OH)2}$、$\ce{NH3.H2O}$；$\ce{Ca(OH)2}$ 微溶）和难溶性碱（$\ce{Cu(OH)2}$、$\ce{Fe(OH)3}$、$\ce{Mg(OH)2}$）；按电离程度分强碱、弱碱。
• 盐：正盐是酸中的 $\ce{H+}$ 全部被中和（$\ce{Na2CO3}$、$\ce{Na2SO4}$）；酸式盐还含可电离的 H（$\ce{NaHCO3}$、$\ce{NaHSO4}$）；碱式盐还含 $\ce{OH-}$（$\ce{Cu2(OH)2CO3}$，铜绿）。

符号：用反应来认类别。$\ce{CO2}$ 是酸性氧化物，因为

$$\ce{CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O}$$

$\ce{CaO}$ 是碱性氧化物，因为

$$\ce{CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O}$$

使用场景

• 题目给一组氧化物，问哪些是酸性氧化物、碱性氧化物，或判断“金属氧化物都是碱性氧化物”之类的说法 → 按定义看它和酸、碱反应是否只生成盐和水 → 对照本节注意点的例外清单逐个排除。
• 题目给陌生的含氧酸或它的盐（$\ce{H3PO3}$、$\ce{H3PO2}$、$\ce{H3BO3}$），并给出它和碱反应的信息，问是几元酸、某种盐是正盐还是酸式盐 → 元数看能电离出几个 $\ce{H+}$，不看分子里有几个 H → 用题给的反应信息定元数，再判断盐的类别。
• 题目给陌生氧化物的类别（“$\ce{Mn2O7}$ 是酸性氧化物”“$\ce{SeO2}$ 是酸性氧化物”），要求写出它与碱或水的反应 → 套用同类物质的通性（照 $\ce{CO2}$、$\ce{SO2}$ 写）→ 产物是对应价态的含氧酸或含氧酸盐，化合价不变。

注意点

氧化物的例外（每条是常考陷阱）：

• $\ce{Mn2O7}$ 是金属氧化物，却是酸性氧化物：Mn 是 $+7$ 价，对应的酸是 $\ce{HMnO4}$（高锰酸），与碱反应生成 $\ce{KMnO4}$ 这类盐。$\ce{CrO3}$ 同理。原因见原理解释：决定酸碱性的是价态高低，不是“金属还是非金属”。
• $\ce{CO}$、$\ce{NO}$ 是非金属氧化物，却不是酸性氧化物：它们与酸、碱都不反应生成盐，是不成盐氧化物。
• $\ce{Na2O2}$ 不是碱性氧化物：它与酸反应除了盐和水还放出 $\ce{O2}$（$\ce{2Na2O2 + 4HCl = 4NaCl + 2H2O + O2 ^}$），不满足“只生成盐和水”；它是过氧化物，O 是 $-1$ 价（第 6 章）。
• $\ce{Al2O3}$ 是两性氧化物：既与酸反应，也与强碱反应，都生成盐和水（第 9 章）。
• $\ce{NO2}$ 不是酸性氧化物：它和水反应生成 $\ce{HNO3}$，但同时生成 $\ce{NO}$（$\ce{3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO}$），N 的化合价变了，不是“对应的酸”；和碱反应也会生成两种盐。
• $\ce{SiO2}$ 是酸性氧化物，但不和水反应（硅酸不能由 $\ce{SiO2}$ 加水制得）；它能和氢氟酸反应（$\ce{SiO2 + 4HF = SiF4 ^ + 2H2O}$），这是特性，不能因此说它是碱性氧化物或两性氧化物。
• $\ce{CuO}$、$\ce{Fe2O3}$ 是碱性氧化物，但不和水反应：只有对应的碱可溶（或微溶）的碱性氧化物（$\ce{Na2O}$、$\ce{K2O}$、$\ce{CaO}$、$\ce{BaO}$）才和水反应生成碱。

由此记住四句话：碱性氧化物一定是金属氧化物，金属氧化物不一定是碱性氧化物；酸性氧化物不一定是非金属氧化物，非金属氧化物也不一定是酸性氧化物。

酸、碱、盐的例外：

• 酸的元数不等于分子里 H 的个数：$\ce{CH3COOH}$ 有 4 个 H，只有羧基上的 1 个能电离，是一元酸；$\ce{H3PO3}$ 是二元酸，$\ce{H3PO2}$ 是一元酸。
• 能电离出 $\ce{H+}$ 的不一定是酸：$\ce{NaHSO4}$ 在水中电离出 $\ce{Na+}$、$\ce{H+}$、$\ce{SO4^2-}$，阳离子不全是 $\ce{H+}$，是酸式盐。
• 酸式盐的溶液不一定显酸性：$\ce{NaHCO3}$ 溶液显碱性（$\ce{HCO3-}$ 水解大于电离，第 27 章）；$\ce{NaHSO4}$ 溶液显强酸性。
• 盐不一定含金属元素：$\ce{NH4Cl}$、$\ce{(NH4)2SO4}$ 是铵盐，$\ce{NH4+}$ 起金属阳离子的作用。
• $\ce{NH3.H2O}$ 是碱（弱碱），$\ce{NH3}$ 本身不是碱；$\ce{NH3}$ 的水溶液显碱性是因为生成了 $\ce{NH3.H2O}$。
• 正盐的溶液也不一定中性：$\ce{Na2CO3}$ 溶液显碱性，$\ce{NH4Cl}$ 溶液显酸性（第 27 章）。

原理解释

酸性氧化物、碱性氧化物的本质：按定义，酸性氧化物是“能和碱反应生成盐和水”的氧化物，它其实是某种含氧酸“脱水”得到的：$\ce{H2CO3}$ 去掉 $\ce{H2O}$ 是 $\ce{CO2}$，两个 $\ce{HMnO4}$ 去掉 $\ce{H2O}$ 是 $\ce{Mn2O7}$。这种氧化物也叫该酸的酸酐。碱性氧化物则对应碱，$\ce{Ca(OH)2}$ 去掉 $\ce{H2O}$ 是 $\ce{CaO}$。

为什么高价金属氧化物显酸性：一个元素的氧化物显酸性还是碱性，取决于它和氧结合后，O—H 键还是 M—O 键更容易断。元素的化合价越高、离子半径越小，对氧上电子的吸引越强，M—O 键越牢、O—H 键越容易放出 $\ce{H+}$，就越偏酸性（关键一步：酸碱性由中心原子吸引电子的能力决定，而这个能力随化合价升高而增强，和“是金属还是非金属”没有直接关系）。所以同是锰的氧化物，$\ce{MnO}$（$+2$）显碱性，$\ce{Mn2O7}$（$+7$）显酸性。高中只要求记例外，这里的定性说明在第 17 章“无机含氧酸的酸性”会再用到；严格的处理要用到大学无机化学的离子势和电负性的定量讨论。

酸的元数为什么看结构：含氧酸能电离的 H 是连在 O 上的 H（羟基氢），直接连在中心原子上的 H 不电离。$\ce{H3PO3}$ 的结构里 P 上连一个 H、两个 —OH 和一个 =O，只有两个羟基氢，所以是二元酸；$\ce{H3PO2}$ 只有一个 —OH，是一元酸。$\ce{CH3COOH}$ 的 3 个 H 连在 C 上，只有 —COOH 的 H 能电离。

例题

例 1　（场景：判断氧化物的类别）下列说法正确的是（　）。

A. 金属氧化物一定是碱性氧化物 B. 非金属氧化物一定是酸性氧化物 C. 碱性氧化物一定是金属氧化物 D. $\ce{Na2O2}$ 能与盐酸反应生成 $\ce{NaCl}$，所以是碱性氧化物

解：C。

判断依据：按“与酸或碱反应是否只生成盐和水”判断，再对照例外清单。

A 反例 $\ce{Mn2O7}$（酸性氧化物）、$\ce{Al2O3}$（两性氧化物）；B 反例 $\ce{CO}$、$\ce{NO}$（不成盐氧化物）；D $\ce{Na2O2}$ 与盐酸反应还放出 $\ce{O2}$，不是只生成盐和水；C 目前已知的碱性氧化物都是金属氧化物，正确。

容易卡在：A、B 两句看着像“常识”。判断“一定”“都是”的句子，先找反例。

例 2　（场景：陌生含氧酸的元数与盐的类别）已知亚磷酸 $\ce{H3PO3}$ 与足量 $\ce{NaOH}$ 溶液反应只生成 $\ce{Na2HPO3}$ 和水。（1）$\ce{H3PO3}$ 是几元酸？（2）$\ce{Na2HPO3}$ 是正盐还是酸式盐？（3）写出 $\ce{H3PO3}$ 与足量 $\ce{NaOH}$ 反应的化学方程式。

解：

判断依据：酸的元数是一个分子最多能电离出的 $\ce{H+}$ 个数；“足量碱”能把可电离的 H 全部中和。

（1）题给信息：“足量 $\ce{NaOH}$ 只生成 $\ce{Na2HPO3}$“说明一个 $\ce{H3PO3}$ 最多只有 2 个 H 被中和，剩下的 1 个 H 不能被碱中和。课本知识：元数看可电离的 H 个数。所以 $\ce{H3PO3}$ 是二元酸。

（2）既然 $\ce{H3PO3}$ 只有 2 个 H 能电离，碱足量时它们已全部被中和，$\ce{Na2HPO3}$ 里剩下的 H 不能电离，所以 $\ce{Na2HPO3}$ 是正盐。

（3）$\ce{H3PO3 + 2NaOH = Na2HPO3 + 2H2O}$

三查：左边 H $3 + 2 = 5$、P 1、O $3 + 2 = 5$、Na 2，右边 H $1 + 4 = 5$、P 1、O $3 + 2 = 5$、Na 2，原子守恒；分子方程式无电荷；P 都是 $+3$ 价，不是氧化还原反应。

另一种解法：从结构判断。$\ce{H3PO3}$ 的结构中 P 连着 1 个 H、2 个 —OH、1 个 =O，只有羟基上的 2 个 H 能电离，所以是二元酸。题目给了结构式时用这种方法一眼可见；题目只给反应信息时，按“足量碱中和掉几个 H”判断更直接。

容易卡在：（2）看到化学式里还有 H 就判为酸式盐。酸式盐要求剩下的 H 能电离。

例 3　（场景：按类别写陌生氧化物的反应）已知七氧化二锰 $\ce{Mn2O7}$ 是酸性氧化物，与水反应生成高锰酸 $\ce{HMnO4}$。写出 $\ce{Mn2O7}$ 分别与水、与 $\ce{KOH}$ 溶液反应的化学方程式。

解：

判断依据：酸性氧化物 + 水 → 对应的含氧酸；酸性氧化物 + 碱 → 对应的含氧酸盐 + 水；化合价不变（Mn 保持 $+7$）。

照 $\ce{SO3 + H2O = H2SO4}$、$\ce{CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O}$ 的样子写（题给信息：$\ce{Mn2O7}$ 是酸性氧化物，对应 $\ce{HMnO4}$；课本知识：酸性氧化物的通性）：

$$\ce{Mn2O7 + H2O = 2HMnO4}$$ $$\ce{Mn2O7 + 2KOH = 2KMnO4 + H2O}$$

三查：第一式 Mn 2、O 8、H 2，两边相等；第二式左边 Mn 2、O $7 + 2 = 9$、K 2、H 2，右边 Mn 2、O $8 + 1 = 9$、K 2、H 2，原子守恒；Mn 都是 $+7$ 价，无电子转移。

常用推论

• 氧化物和“对应的酸或碱”化合价相同：$+4$ 价 S 的氧化物 $\ce{SO2}$ 对应 $\ce{H2SO3}$，$+6$ 价的 $\ce{SO3}$ 对应 $\ce{H2SO4}$；$+5$ 价 N 的 $\ce{N2O5}$ 对应 $\ce{HNO3}$。写酸性氧化物的反应时先算价态，再找同价态的酸。由本节原理解释“酸酐 = 酸脱水”推出。
• 多元酸与碱反应，碱的量不同产物不同：$\ce{CO2}$（相当于二元酸 $\ce{H2CO3}$）与 $\ce{NaOH}$，$n(\ce{CO2}) : n(\ce{NaOH}) \le 1 : 2$ 生成 $\ce{Na2CO3}$，$\ge 1 : 1$ 生成 $\ce{NaHCO3}$，介于两者之间是混合物（计算见第 1 章 1.7 节例 1）。
• $n$ 元酸能形成 $n - 1$ 种酸式盐和 1 种正盐：$\ce{H3PO4}$ 有 $\ce{NaH2PO4}$、$\ce{Na2HPO4}$ 两种酸式盐和正盐 $\ce{Na3PO4}$；一元酸（含 $\ce{H3PO2}$）没有酸式盐。

易错点

• 错在哪：把 $\ce{CO}$ 归为酸性氧化物，因为“非金属氧化物是酸性氧化物”。 为什么错：记忆性错误。$\ce{CO}$ 不和碱反应生成盐，是不成盐氧化物；“非金属氧化物 ⇒ 酸性氧化物”不成立。 正确做法：按定义检验“能否与碱反应只生成盐和水”，记住 $\ce{CO}$、$\ce{NO}$ 两个反例。
• 错在哪：认为 $\ce{CH3COOH}$ 是四元酸、$\ce{Na2HPO3}$ 是酸式盐。 为什么错：理解性错误。元数看可电离的 H，不看 H 原子总数。 正确做法：含氧酸看羟基氢的个数；题目给出与足量碱的反应时，按被中和的 H 数定元数。
• 错在哪：认为 $\ce{NO2}$ 与水反应生成 $\ce{HNO3}$，所以 $\ce{NO2}$ 是 $\ce{HNO3}$ 的酸酐。 为什么错：理解性错误。$\ce{NO2}$ 中 N 是 $+4$ 价，$\ce{HNO3}$ 中 N 是 $+5$ 价，反应中有化合价变化，还生成了 $\ce{NO}$；$\ce{HNO3}$ 的酸酐是同为 $+5$ 价的 $\ce{N2O5}$。 正确做法：判断“对应的酸”先比较化合价，价态相同才是酸酐关系。

直观理解

给氧化物分类，就是问它“见了酸还是见了碱才反应、反应完是不是只剩盐和水”。见碱反应的是酸性氧化物，见酸反应的是碱性氧化物，两边都反应的是两性氧化物，两边都不理的是不成盐氧化物。判断的依据是行为，不是名字里有没有金属；所以高价的 $\ce{Mn2O7}$ 虽是金属的氧化物，行为却像 $\ce{SO3}$。

关联知识点

• 前置：3.2 分类方法；第 2 章化合价的计算。
• 后续：第 4 章电解质与电离，酸、碱、盐的定义要用“电离出什么离子”来说。
• 后续：第 6 章钠（$\ce{Na2O}$ 与 $\ce{Na2O2}$）、第 9 章铝（$\ce{Al2O3}$ 两性）、第 11 章氮（$\ce{NO}$、$\ce{NO2}$）、第 12 章硅（$\ce{SiO2}$），本节例外的详细性质。
• 后续：第 17 章无机含氧酸的酸性，价态与酸性的关系。
• 后续：第 25、27 章，酸的强弱和盐溶液的酸碱性。

3.4 分散系与胶体

说明

宏观：把一种（或几种）物质分散到另一种物质里得到的体系叫分散系。被分散的叫分散质，容纳分散质的叫分散剂。食盐水、牛奶、泥水都是分散系，但看上去不一样：食盐水透明，泥水浑浊、放久了会沉淀，牛奶介于两者之间。

微观：三者的根本区别是分散质粒子的大小：

分散系	分散质粒子直径	外观	稳定性	例
溶液	$\lt 1\ \mathrm{nm}$	均一、透明	稳定	$\ce{NaCl}$ 溶液、$\ce{CuSO4}$ 溶液
胶体	$1\text{–}100\ \mathrm{nm}$	较均一，多数透明	介稳（较稳定）	$\ce{Fe(OH)3}$ 胶体、豆浆、淀粉溶液、云、雾、有色玻璃
浊液	$\gt 100\ \mathrm{nm}$	不均一、浑浊	不稳定，静置分层或沉淀	泥水（悬浊液）、油水（乳浊液）

（$1\ \mathrm{nm} = 10^{-9}\ \mathrm{m}$。）胶体的本质特征是分散质粒子直径在 $1\text{–}100\ \mathrm{nm}$ 之间，其余性质都由这一点而来。胶体按分散剂的状态分为气溶胶（云、雾、烟）、液溶胶（$\ce{Fe(OH)3}$ 胶体、豆浆）、固溶胶（有色玻璃）。

丁达尔效应：用一束光照射胶体，从侧面能看到一条光亮的“通路”，这是胶体粒子对光的散射；溶液没有这种现象。它是区分胶体和溶液最常用的方法。

胶体的其他性质（各版本教材详略不同，考试常在生活情境题里用到）：

• 介稳性：胶体能较长时间保持稳定，主要因为同种胶体粒子吸附同种电荷而互相排斥，其次是胶体粒子不停地做无规则运动（布朗运动）。
• 电泳：在外加电场中，带电的胶体粒子向某一极定向移动。$\ce{Fe(OH)3}$ 胶体粒子带正电，向阴极移动；硅酸、土壤的胶体粒子带负电。
• 聚沉：加入电解质、加热、加入带相反电荷胶粒的胶体，都会中和或破坏胶粒的电荷，使胶体粒子聚集成大颗粒沉淀下来。
• 渗析：胶体粒子不能透过半透膜，溶液中的小分子和离子能透过。把胶体装进半透膜袋、浸在流动的蒸馏水里，可以除去胶体中的杂质离子。

符号：实验室制备 $\ce{Fe(OH)3}$ 胶体：向沸腾的蒸馏水中逐滴加入 5–6 滴饱和 $\ce{FeCl3}$ 溶液，继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热。

$$\ce{FeCl3 + 3H2O} \xlongequal{\Delta} \ce{Fe(OH)3(\text{胶体}) + 3HCl}$$

这里生成的 $\ce{Fe(OH)3}$ 是胶体，方程式里在它后面注明”（胶体）“，不写沉淀符号。

使用场景

• 题目问某体系是不是胶体、溶液和胶体怎么区分、胶体的本质特征是什么 → 本质看粒子直径 $1\text{–}100\ \mathrm{nm}$，鉴别用丁达尔效应 → 两者别混：丁达尔效应是现象，粒子大小是本质。
• 实验题：制备 $\ce{Fe(OH)3}$ 胶体、问操作的目的和注意事项，或问怎样证明制得了胶体、怎样除去胶体中的杂质离子 → 按“操作 → 目的”作答 → 用制备的三个要点（沸水、饱和 $\ce{FeCl3}$、煮至红褐色即停），证明用丁达尔效应，提纯用渗析。
• 生活情境选择题：豆腐、三角洲、明矾净水、静电除尘、雾天的光柱、血液透析 → 找出它对应胶体的哪条性质 → 聚沉、吸附、电泳、丁达尔效应、渗析。
• $N_\mathrm{A}$ 判断题里出现”$\ce{FeCl3}$ 完全水解生成 $\ce{Fe(OH)3}$ 胶体粒子数” → 一个胶体粒子是许多 $\ce{Fe(OH)3}$ 的集合体 → 胶粒数远小于 $\ce{Fe}$ 原子数。

注意点

• 胶体是混合物（分散系），不是某种物质。“纳米材料是胶体”是错的：纳米碳酸钙这类材料本身是纯净物，粒子在 $1\text{–}100\ \mathrm{nm}$，只有分散到分散剂中才形成胶体。
• 名字叫“溶液”的可能是胶体：淀粉溶液、蛋白质溶液里单个分子的直径就在 $1\text{–}100\ \mathrm{nm}$ 范围，是胶体（这类叫分子胶体）。
• 胶体整体不带电，带电的是胶体粒子：说”$\ce{Fe(OH)3}$ 胶体带正电“不对，应说”$\ce{Fe(OH)3}$ 胶体粒子带正电”。淀粉胶体的胶粒不带电，没有电泳现象。
• 胶体能透过滤纸，不能透过半透膜：过滤分不开胶体和溶液，要用渗析。
• 制备 $\ce{Fe(OH)3}$ 胶体的三个“不能”：不能用自来水（含电解质，会聚沉）；不能长时间加热（会聚沉为红褐色沉淀）；不能用 $\ce{FeCl3}$ 溶液加 $\ce{NaOH}$ 溶液（直接生成 $\ce{Fe(OH)3}$ 沉淀）。此外制备时不要搅拌，以免胶粒碰撞聚沉。
• 丁达尔效应是物理现象（光的散射），不生成新物质；胶体的聚沉一般也是物理变化，但加热使蛋白质胶体凝固（变性）是化学变化（第 36 章）。

原理解释

为什么只有胶体有丁达尔效应：可见光的波长约 $400\text{–}760\ \mathrm{nm}$。粒子比波长小得多但又不太小时，光照到粒子上会向四面八方散射，每个粒子都成了一个小“光源”，从侧面就看到光的通路（关键一步：胶体粒子 $1\text{–}100\ \mathrm{nm}$，小于光的波长，以散射为主，且散射足够强；溶液中的离子和小分子小于 $1\ \mathrm{nm}$，散射极其微弱，看不到；浊液的颗粒大于波长，以反射为主，而且浑浊挡光，也不形成清晰的光路）。严格的解释要用到大学物理光学的瑞利散射：散射光强与粒子体积的平方成正比，所以粒子越小散射越弱。

为什么胶体介稳、又能聚沉：胶体粒子比表面积很大，能吸附溶液中的离子而带电。$\ce{Fe(OH)3}$ 胶体粒子吸附了带正电的离子而带正电，同种电荷互相排斥，胶粒不易聚集，所以较稳定。加入电解质后，带相反电荷的离子靠近胶粒、中和了它的电荷，排斥力消失，胶粒碰撞后聚集长大，就沉下来了。

电泳实验：在 U 形管里装红褐色的 $\ce{Fe(OH)3}$ 胶体，插入两个电极通直流电，一段时间后阴极附近颜色变深，阳极附近颜色变浅，说明胶体粒子带正电、向阴极移动。

$\ce{FeCl3}$ 为什么能变成 $\ce{Fe(OH)3}$：$\ce{Fe^3+}$ 在水中会和水反应（水解）生成 $\ce{Fe(OH)3}$，加热促进这个反应，生成的 $\ce{Fe(OH)3}$ 来不及长大就以胶体粒子的形式分散在水中。水解的原理在第 27 章讲。

例题

例 1　（场景：胶体的本质与鉴别）下列说法正确的是（　）。

A. 胶体区别于其他分散系的本质特征是能产生丁达尔效应 B. 用滤纸过滤可以除去 $\ce{Fe(OH)3}$ 胶体中的 $\ce{Cl-}$ C. 用激光笔照射 $\ce{CuSO4}$ 溶液和淀粉溶液，后者出现光亮的通路 D. 直径为 $50\ \mathrm{nm}$ 的纳米碳酸钙属于胶体

解：C。

判断依据：胶体的本质是分散质粒子直径 $1\text{–}100\ \mathrm{nm}$；丁达尔效应是鉴别方法；胶体能透过滤纸、不能透过半透膜。

A 丁达尔效应是胶体的性质，不是本质特征；B 胶体粒子和离子都能透过滤纸，应该用渗析；D 纳米碳酸钙是纯净物，分散到水中才形成胶体；C 淀粉分子直径在胶体范围，淀粉溶液是胶体，有丁达尔效应，$\ce{CuSO4}$ 溶液没有，正确。

容易卡在：A。“本质”问的是根本区别，“鉴别”问的是用什么方法区分，两个问法答案不同。

例 2　（场景：$\ce{Fe(OH)3}$ 胶体的制备与提纯）某同学按下图装置制备 $\ce{Fe(OH)3}$ 胶体。

（1）为什么用蒸馏水而不用自来水？为什么要用饱和 $\ce{FeCl3}$ 溶液、逐滴加入？（2）加到液体呈红褐色后为什么要停止加热？（3）怎样证明制得的是胶体？（4）怎样除去胶体中的 $\ce{Cl-}$，并检验 $\ce{Cl-}$ 已除尽？

解：

（1）操作：用蒸馏水。目的：自来水中含有电解质，会使生成的胶体聚沉。操作：用饱和 $\ce{FeCl3}$ 溶液、逐滴加入。目的：$\ce{Fe^3+}$ 浓度大，水解生成 $\ce{Fe(OH)3}$ 快；少量逐滴加入使 $\ce{Fe(OH)3}$ 以胶体粒子形式分散，避免局部浓度过大生成沉淀。

（2）操作：呈红褐色即停止加热。目的：继续加热会使胶体聚沉，生成红褐色 $\ce{Fe(OH)3}$ 沉淀。

（3）答题句式：用激光笔照射烧杯中的液体，从侧面观察，若看到一条光亮的通路，则说明制得了 $\ce{Fe(OH)3}$ 胶体。

（4）提纯：将胶体装入半透膜袋中，扎紧袋口，浸入盛有蒸馏水的烧杯中（定期更换蒸馏水或用流动的蒸馏水），进行渗析。 检验：取最后一次的渗析液少许于试管中，滴加稀硝酸酸化的 $\ce{AgNO3}$ 溶液，若无白色沉淀生成，则说明 $\ce{Cl-}$ 已除尽。

三查：$\ce{FeCl3 + 3H2O} \xlongequal{\Delta} \ce{Fe(OH)3(\text{胶体}) + 3HCl}$ 两边 Fe 1、Cl 3、H 6、O 3，原子守恒；Fe 都是 $+3$ 价，不是氧化还原反应；产物注明“胶体”，不加沉淀符号。

容易卡在：（4）只答“渗析”不答具体操作，或检验 $\ce{Cl-}$ 时取的是半透膜袋内的液体。要取袋外的渗析液，看还有没有 $\ce{Cl-}$ 渗出来。

例 3　（场景：用胶体性质解释生活现象）下列现象与胶体性质的对应关系错误的是（　）。

A. 用卤水（含 $\ce{MgCl2}$）点豆腐 —— 胶体聚沉 B. 清晨树林中看到一道道光柱 —— 丁达尔效应 C. 江河入海口形成三角洲 —— 胶体的电泳 D. 工厂用高压电除去烟尘 —— 胶体的电泳

解：C。

判断依据：先认出体系里的胶体是什么，再看是什么因素（电解质、光、电场）作用在它上面。

A 豆浆是蛋白质胶体，$\ce{MgCl2}$ 是电解质，使其聚沉；B 雾是气溶胶，阳光照射产生丁达尔效应；D 烟尘是气溶胶，胶粒带电，在电场中定向移动被除去，是电泳；C 河水中的泥沙胶体遇到海水中的大量电解质发生聚沉，沉积形成三角洲，不是电泳。

例 4　（场景：胶体粒子数）设 $N_\mathrm{A}$ 为阿伏加德罗常数的值。判断：将含 $0.1\ \mathrm{mol}\ \ce{FeCl3}$ 的饱和溶液滴入沸水中，$\ce{Fe^3+}$ 完全转化为 $\ce{Fe(OH)3}$ 胶体，所得胶体粒子数为 $0.1N_\mathrm{A}$。

解：错误。

判断依据：一个胶体粒子是很多个 $\ce{Fe(OH)3}$ 聚集成的集合体（直径 $1\text{–}100\ \mathrm{nm}$，而一个 $\ce{Fe(OH)3}$ 远小于 $1\ \mathrm{nm}$）。

即使 Fe 全部转化，$0.1\ \mathrm{mol}\ \ce{Fe(OH)3}$ 分散成的胶粒数也远小于 $0.1N_\mathrm{A}$；何况 $\ce{Fe^3+}$ 的水解是可逆的，不能完全转化（第 27 章）。

常用推论

• 区分溶液和胶体：用丁达尔效应（激光笔照射）；分离溶液和胶体：用渗析；分离胶体和浊液：用过滤。
• 使胶体聚沉的三种方法：加电解质溶液、加热、加入胶粒带相反电荷的胶体（如 $\ce{Fe(OH)3}$ 胶体与硅酸胶体混合）。
• 胶粒电荷的两个常用结论：金属氢氧化物、金属氧化物的胶粒一般带正电（$\ce{Fe(OH)3}$、$\ce{Al(OH)3}$）；非金属氧化物、金属硫化物、硅酸、土壤的胶粒一般带负电。土壤胶粒带负电，所以吸附 $\ce{NH4+}$ 而不吸附 $\ce{NO3-}$，铵态氮肥不易流失，硝态氮肥易随水流失。
• 明矾净水：$\ce{Al^3+}$ 水解生成 $\ce{Al(OH)3}$ 胶体，吸附水中悬浮的杂质一起沉降（第 27 章）。只能除去悬浮物，不能杀菌消毒，也不能软化硬水。

易错点

• 错在哪：说“胶体的本质特征是丁达尔效应”。 为什么错：理解性错误。丁达尔效应是由粒子大小决定的现象，是结果不是原因。 正确做法：本质特征答“分散质粒子直径在 $1\text{–}100\ \mathrm{nm}$ 之间”；鉴别方法答“丁达尔效应”。
• 错在哪：说”$\ce{Fe(OH)3}$ 胶体带正电”。 为什么错：规范性错误。胶体由带电胶粒和反电荷离子组成，整体电中性。 正确做法：写”$\ce{Fe(OH)3}$ 胶体粒子带正电”。
• 错在哪：把 $\ce{FeCl3}$ 溶液滴入 $\ce{NaOH}$ 溶液制 $\ce{Fe(OH)3}$ 胶体，或制胶体的方程式写成 $\ce{Fe(OH)3 v}$。 为什么错：记忆性和规范性错误。$\ce{Fe^3+}$ 与 $\ce{OH-}$ 直接反应生成的是沉淀；胶体不是沉淀。 正确做法：饱和 $\ce{FeCl3}$ 溶液逐滴加入沸水；方程式写”$\ce{Fe(OH)3}$（胶体）“，不加 $\ce{v}$。

直观理解

胶体是“中等个子”：比离子大，所以挡得住半透膜、能把光散射开（丁达尔效应）；比泥沙小，所以钻得过滤纸、不会很快沉下来。记住“1 到 100 纳米”，胶体的所有性质都能从这把“尺子”上读出来。

关联知识点

• 前置：3.2 混合物的概念。
• 后续：第 4 章电解质，加电解质使胶体聚沉。
• 后续：第 8 章铁，$\ce{Fe(OH)3}$ 的性质；第 27 章盐类水解，制胶体和明矾净水的原理。
• 后续：第 36 章蛋白质，蛋白质溶液是胶体，盐析和变性。
• 后续：第 38 章分离提纯，过滤与渗析的比较。
• 常一起考：第 1 章 $N_\mathrm{A}$ 判断题，胶粒数。

3.5 酸、碱、盐的通性与转化规律

说明

宏观：盐酸和硫酸都能使紫色石蕊变红、都能溶解铁锈；$\ce{NaOH}$ 和 $\ce{Ca(OH)2}$ 都能吸收 $\ce{CO2}$。同一类物质有相似的化学性质，叫通性。

微观：酸的通性来自共同的 $\ce{H+}$，碱的通性来自共同的 $\ce{OH-}$，盐的性质由它的金属离子和酸根离子分别决定。每条通性都可以写成”$\ce{H+}$ 或 $\ce{OH-}$ 与谁结合”：

类别	通性（能与谁反应）	生成什么	例
酸	酸碱指示剂	石蕊变红，酚酞不变色
	活泼金属（金属活动性在 H 前）	盐 + $\ce{H2}$	$\ce{Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 ^}$
	碱性氧化物	盐 + 水	$\ce{CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O}$
	碱	盐 + 水（中和反应）	$\ce{2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O}$
	某些盐	新盐 + 新酸	$\ce{BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 v + 2HCl}$
碱	酸碱指示剂	石蕊变蓝，酚酞变红（可溶性碱）
	酸性氧化物	盐 + 水	$\ce{CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 v + H2O}$
	酸	盐 + 水	同上
	某些盐	新盐 + 新碱	$\ce{CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 v + Na2SO4}$
盐	某些金属	新盐 + 新金属	$\ce{Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu}$
	酸、碱、某些盐	复分解的产物	$\ce{Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 v + 2NaOH}$

物质的转化规律：从单质出发，金属和非金属各有一条“链”，在盐处汇合（以 Ca 和 C 为例）：

$$\ce{Ca -> CaO -> Ca(OH)2 -> CaCO3}, \qquad \ce{C -> CO2 -> H2CO3 -> CaCO3}$$

符号：图中各步：

$$\ce{2Ca + O2 = 2CaO}, \quad \ce{CaO + H2O = Ca(OH)2}, \quad \ce{Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 v + H2O}$$ $$\ce{C + O2} \xlongequal{\text{点燃}} \ce{CO2}, \quad \ce{CO2 + H2O <=> H2CO3}, \quad \ce{CaO + CO2 = CaCO3}$$

最后一式是碱性氧化物和酸性氧化物直接化合成盐，即图中从碱性氧化物直接连到盐的那条边。

使用场景

• 题目给一种物质的类别（常是陌生物质，如”$\ce{RbOH}$ 是可溶性强碱”“$\ce{HClO4}$ 是强酸”），问它能和哪些物质反应、写方程式 → 先定类别 → 按本节通性表逐条对照，再看复分解条件是否满足。
• 题目要求用给定原料制备某种盐（“用多种方法制取 $\ce{MgCl2}$”），或流程题问某一步的作用 → 盐的生成途径有多条 → 按转化规律从金属、氧化物、碱、盐四个方向找反应。
• 选择题问“下列转化能否一步实现” → 看相邻两类之间是否有直接的反应 → 记住“难溶碱不能由碱性氧化物加水得到”“不溶性盐不能和碱反应”等限制。

注意点

• 酸与金属：金属要排在 H 前面；浓硫酸、硝酸与金属反应不生成 $\ce{H2}$（氧化性酸，第 10、11 章）。铁与稀酸生成 $+2$ 价铁盐（$\ce{FeSO4}$），不是 $\ce{Fe2(SO4)3}$。
• 盐与金属：前置换后（金属活动性），且盐要可溶；K、Ca、Na 太活泼，放入盐溶液中先与水反应（第 6 章钠与 $\ce{CuSO4}$ 溶液）。
• 碱与盐、盐与盐：两者都要可溶，且生成物中要有沉淀、气体或水（复分解反应发生的条件，第 4 章）。
• 碱性氧化物 + 水 → 碱：只限 $\ce{Na2O}$、$\ce{K2O}$、$\ce{CaO}$、$\ce{BaO}$ 等对应可溶（微溶）碱的；$\ce{CuO}$、$\ce{Fe2O3}$ 不与水反应。
• 酸性氧化物 + 水 → 酸：$\ce{SiO2}$ 不与水反应。
• 难溶性碱受热分解为氧化物和水：$\ce{Cu(OH)2} \xlongequal{\Delta} \ce{CuO + H2O}$；可溶性强碱（$\ce{NaOH}$）受热不分解。

原理解释

通性的来源：酸在水中都电离出 $\ce{H+}$，酸的反应实质上多是 $\ce{H+}$ 的反应：和碱反应是 $\ce{H+ + OH- = H2O}$，和碱性氧化物反应是 $\ce{H+}$ 夺走氧化物里的 $\ce{O^2-}$ 生成水，和活泼金属反应是 $\ce{H+}$ 得电子变成 $\ce{H2}$（关键一步：不同的酸只是阴离子不同，参加反应的都是 $\ce{H+}$，所以表现相同的性质）。碱同理，共同的是 $\ce{OH-}$。用离子方程式写出来就看得很清楚，这在第 4 章展开。

特性的来源：同类物质也有各自的特性，来自“不同的那部分”：硫酸能和 $\ce{BaCl2}$ 生成沉淀，盐酸不能，因为 $\ce{SO4^2-}$ 遇 $\ce{Ba^2+}$ 生成 $\ce{BaSO4}$；浓硫酸、硝酸的强氧化性来自酸根中的高价 S、N，不是 $\ce{H+}$。所以判断性质要两手：类别决定通性，具体组成（特别是化合价）决定特性，后者正是下一节价类二维图的纵轴。

金属活动性顺序的依据：$\ce{K}$ $\ce{Ca}$ $\ce{Na}$ $\ce{Mg}$ $\ce{Al}$ $\ce{Zn}$ $\ce{Fe}$ $\ce{Sn}$ $\ce{Pb}$ (H) $\ce{Cu}$ $\ce{Hg}$ $\ce{Ag}$ $\ce{Pt}$ $\ce{Au}$ 是由金属与酸、与盐溶液的置换实验排出的经验顺序，反映金属在水溶液中失电子的难易。严格的定量依据是大学物理化学的标准电极电势（第 20 章会初步接触）。

例题

例 1　（场景：由类别推性质，陌生物质）已知 $\ce{RbOH}$（氢氧化铷）是可溶性强碱，性质与 $\ce{NaOH}$ 相似。写出 $\ce{RbOH}$ 溶液分别与 $\ce{CO2}$（少量）、稀硫酸、$\ce{CuCl2}$ 溶液反应的化学方程式。

解：

判断依据：题给信息：$\ce{RbOH}$ 是可溶性碱。课本知识：碱与酸性氧化物、酸、可溶性盐反应（本节通性表）。照 $\ce{NaOH}$ 写，把 Na 换成 Rb：

$$\ce{2RbOH + CO2 = Rb2CO3 + H2O}$$ $$\ce{2RbOH + H2SO4 = Rb2SO4 + 2H2O}$$ $$\ce{2RbOH + CuCl2 = Cu(OH)2 v + 2RbCl}$$

三查：第一式 Rb 2、O 4、H 2、C 1 两边相等；第二式 Rb 2、S 1、O 6、H 4 两边相等；第三式 Rb 2、Cu 1、Cl 2、O 2、H 2 两边相等。都不是氧化还原反应；第三式生成难溶的 $\ce{Cu(OH)2}$，标沉淀符号。

容易卡在：$\ce{CO2}$ 少量时生成正盐 $\ce{Rb2CO3}$，过量时生成 $\ce{RbHCO3}$（3.3 节常用推论）。

例 2　（场景：设计制备路线）以镁及其化合物为原料，写出四种不同类型的反应来制取 $\ce{MgCl2}$。

解：

判断依据：盐可以由金属、碱性氧化物、碱、盐四个方向得到（本节转化规律）。

$$\ce{Mg + 2HCl = MgCl2 + H2 ^}$$

（金属 + 酸）

$$\ce{MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O}$$

（碱性氧化物 + 酸）

$$\ce{Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + 2H2O}$$

（碱 + 酸）

$$\ce{MgSO4 + BaCl2 = BaSO4 v + MgCl2}$$

（盐 + 盐）

另外还可用 $\ce{MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + CO2 ^ + H2O}$（盐 + 酸）或 $\ce{Mg + Cl2} \xlongequal{\text{点燃}} \ce{MgCl2}$（金属 + 非金属）。

三查：各式原子守恒；第一式和最后一式是氧化还原反应：$\ce{Mg}$ 失 2 个电子，2 个 $\ce{H+}$（或 1 个 $\ce{Cl2}$）共得 2 个电子，电子守恒；气体标 $\ce{^}$、沉淀标 $\ce{v}$，点燃写在等号上。

例 3　（场景：判断转化能否一步实现）下列转化不能通过一步反应实现的是（　）。

A. $\ce{Na2CO3} \to \ce{NaOH}$ B. $\ce{CuO} \to \ce{Cu(OH)2}$ C. $\ce{CaCO3} \to \ce{CaO}$ D. $\ce{Fe} \to \ce{FeCl2}$

解：B。

判断依据：一步实现要找到一个直接的反应；难溶碱不能由碱性氧化物和水直接生成。

A $\ce{Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 v + 2NaOH}$，可以；C $\ce{CaCO3} \xlongequal{\text{高温}} \ce{CaO + CO2 ^}$，可以；D $\ce{Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 ^}$，可以；B $\ce{CuO}$ 不与水反应，要先 $\ce{CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O}$，再 $\ce{CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH)2 v + 2NaCl}$，需要两步。

另一种解法：把各物质放到对应元素的价类二维图上看（3.6 节）。四组转化都是 Na、Cu、Ca 价态不变的横向移动，或 Fe 从 0 到 $+2$ 的纵向移动；横向移动看类别之间有没有直接的反应：“碱性氧化物 → 碱”这一步只有对应的碱可溶时才能加水完成，$\ce{Cu(OH)2}$ 难溶，所以 B 走不通。逐项写方程式适合选项少、物质熟悉时；价类图适合题目给了一串物质、要判断整条转化链时，先看每一步是横向（找酸碱盐）还是纵向（找氧化剂或还原剂），再判断。

常用推论

• 难溶性碱的制法：可溶性盐 + 可溶性碱（$\ce{CuSO4 + 2NaOH}$），不能用氧化物加水。难溶性碱 → 氧化物：加热分解。
• “强酸制弱酸”：较强的酸与较弱酸的盐反应，生成较弱的酸（$\ce{CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 ^ + H2O}$，盐酸制碳酸）。这是复分解方向的常用判断，定量依据是电离常数（第 25 章）。
• 酸 + 碱、酸 + 碱性氧化物：酸是强酸时，碱或碱性氧化物难溶也能反应（$\ce{Cu(OH)2}$、$\ce{CuO}$ 都溶于稀硫酸）；碱 + 酸性氧化物：一般要用可溶性碱（$\ce{CO2}$ 不与难溶的 $\ce{Cu(OH)2}$ 反应）；盐 + 碱、盐 + 盐要求两者都可溶。

易错点

• 错在哪：写 $\ce{Fe + H2SO4}$（稀）的产物为 $\ce{Fe2(SO4)3}$。 为什么错：记忆性错误。$\ce{H+}$ 的氧化性较弱，只能把 Fe 氧化到 $+2$ 价。 正确做法：Fe 与稀盐酸、稀硫酸、$\ce{CuSO4}$ 溶液反应都生成 $+2$ 价铁盐；与 $\ce{Cl2}$ 等强氧化剂反应才生成 $+3$ 价（第 8 章）。
• 错在哪：认为 $\ce{CuO + H2O = Cu(OH)2}$。 为什么错：记忆性错误。只有对应可溶（微溶）碱的碱性氧化物才和水反应。 正确做法：记住能和水反应的碱性氧化物只有 $\ce{Na2O}$、$\ce{K2O}$、$\ce{CaO}$、$\ce{BaO}$ 这几种。
• 错在哪：认为 $\ce{BaCO3}$ 和 $\ce{Na2SO4}$ 溶液能反应生成 $\ce{BaSO4}$。 为什么错：理解性错误。盐与盐反应要求两种盐都可溶，$\ce{BaCO3}$ 难溶，几乎不提供 $\ce{Ba^2+}$（沉淀转化在第 28 章用 $K_\mathrm{sp}$ 定量讨论，高中常规题按“不反应”处理）。 正确做法：盐 + 盐、盐 + 碱先查两者是否都可溶，再查产物有无沉淀、气体或水。

直观理解

酸碱盐的通性是“同一个零件的行为”：所有酸都装了 $\ce{H+}$ 这个零件，所以见了碱都会“中和”、见了活泼金属都会放氢气；所有碱都装了 $\ce{OH-}$。转化规律是两条从单质出发的“路”：金属那条经过碱性氧化物、碱，非金属那条经过酸性氧化物、酸，最后都走到盐，盐是两条路的交汇站。

关联知识点

• 前置：3.3 四类化合物的定义。
• 后续：第 4 章离子反应，通性用离子方程式表达，复分解反应发生的条件。
• 后续：第 6–12 章元素化合物，每种元素的转化都按这两条链展开。
• 后续：第 13 章无机化工流程，“调 pH”、“酸浸”、“碱浸”就是酸碱通性的应用。
• 后续：第 25 章电离常数，“强酸制弱酸”的定量依据。
• 常一起考：3.6 价类二维图。

3.6 价类二维图

说明

宏观：上一节的分类只用了一个维度：类别。可是同一类物质性质也差别很大：$\ce{SO2}$ 和 $\ce{SO3}$ 都是酸性氧化物，$\ce{SO2}$ 能使酸性 $\ce{KMnO4}$ 溶液褪色，$\ce{SO3}$ 不能。差别在于 S 的化合价。把类别和化合价两个维度合在一张图上，就是价类二维图：

• 横轴：物质类别。本书统一为 单质、氧化物、酸或碱、盐；非金属元素在最左加一列“氢化物”（负价出现在氢化物和对应的盐里），金属元素的第三列是碱。
• 纵轴：该元素的化合价。

每种含这种元素的物质都是图上的一个点。

微观：在图上移动，就是这种元素的原子在不同物质之间转移：

• 横向移动（同一行，价态不变）：只是元素的“搭档”变了，没有电子转移，靠的是上一节的酸碱盐通性（与水、酸、碱、盐反应）。
• 纵向或斜向移动（价态变化）：有电子得失，是氧化还原反应。往上走（升价）需要氧化剂，往下走（降价）需要还原剂。
• 点的位置：在最高价的物质，这种元素只能降价，只有氧化性；在最低价的，只能升价，只有还原性；在中间价态的，既有氧化性又有还原性。同一列的物质有本类别的通性。

符号：上图十条箭头对应的方程式：

编号	转化	方向	化学方程式
①	$\ce{H2S} \to \ce{S}$	升价	$\ce{2H2S + O2} \xlongequal{\text{点燃}} \ce{2S + 2H2O}$（$\ce{O2}$ 不足）
②	$\ce{S} \to \ce{SO2}$	升价	$\ce{S + O2} \xlongequal{\text{点燃}} \ce{SO2}$
③	$\ce{SO2} \to \ce{SO3}$	升价	$\ce{2SO2 + O2 <=>[\text{催化剂}][\Delta] 2SO3}$
④	$\ce{Na2SO3} \to \ce{Na2SO4}$	升价	$\ce{2Na2SO3 + O2 = 2Na2SO4}$（亚硫酸盐在空气中变质）
⑤	$\ce{H2SO4} \to \ce{SO2}$	降价	$\ce{Cu + 2H2SO4} \xlongequal{\Delta} \ce{CuSO4 + SO2 ^ + 2H2O}$（浓硫酸）
⑥	$\ce{SO2} \to \ce{H2SO3}$	横向	$\ce{SO2 + H2O <=> H2SO3}$
⑦	$\ce{H2SO3} \to \ce{Na2SO3}$	横向	$\ce{H2SO3 + 2NaOH = Na2SO3 + 2H2O}$
⑧	$\ce{SO3} \to \ce{H2SO4}$	横向	$\ce{SO3 + H2O = H2SO4}$
⑨	$\ce{H2SO4} \to \ce{Na2SO4}$	横向	$\ce{H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O}$
⑩	$\ce{H2S} \to \ce{Na2S}$	横向	$\ce{H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O}$

横向的五条都不是氧化还原反应，纵向和斜向的五条都是。横向也可以反着走：$\ce{Na2SO3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 ^ + H2O}$ 是实验室制 $\ce{SO2}$ 的方法，S 都在 $+4$ 价（从 $\ce{Na2SO3}$ 回到 $\ce{SO2}$），靠的是“强酸制弱酸”。

课标要求“认识元素在物质中可以具有不同价态，可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化”，学生必做实验“不同价态含硫物质的转化”也按这个思路设计，价类二维图正是整理这类转化的工具；本书第二部分每章都以它开头。

使用场景

• 题目给出某元素的价类二维图，图上用字母标出若干物质，问它们是什么、能否相互转化 → 先读横坐标定类别、读纵坐标定价态，两者合起来写出化学式 → 再按“横向找酸碱盐、纵向找氧化剂还原剂”判断各项说法。
• 题目问某物质有氧化性还是还原性，或“实现某转化需要加氧化剂还是还原剂” → 看这种元素在图上的价态位置和移动方向 → 最高价只有氧化性、最低价只有还原性；升价加氧化剂、降价加还原剂、价态不变不需要。
• 题目给出陌生元素（常是已学元素的同族元素，如 Se、Te、As）的物质，要求预测性质或写转化方程式 → 把它放进同族已知元素的价类图，类比位置 → 横向套类别通性，纵向套氧化还原，题给信息优先。

注意点

• “最高价只有氧化性”说的是这种元素：$\ce{H2SO4}$ 中 S 是 $+6$ 价只能降，但 $\ce{HCl}$ 中 H 是 $+1$ 价、Cl 是 $-1$ 价，一种物质可以同时含有氧化性的元素和还原性的元素（浓盐酸与 $\ce{MnO2}$ 反应时作还原剂，与 Zn 反应时作氧化剂）。
• 处在最高价也不等于氧化性一定强：稀硫酸中的 $+6$ 价 S 几乎不表现氧化性（氧化性由 $\ce{H+}$ 体现），浓硫酸才表现强氧化性；$\ce{Na2SO4}$ 中的 S 在溶液里基本不显氧化性。价类图告诉你“能不能”，强弱和条件要结合具体物质（第 5、10 章）。
• 同一个点可以对应几种物质：$+4$ 价 S 的盐有 $\ce{Na2SO3}$、$\ce{NaHSO3}$；$+6$ 价 S 的盐有 $\ce{Na2SO4}$、$\ce{NaHSO4}$、$\ce{BaSO4}$ 等。读图题要看题干限定。
• 化合价的计算是读图的前提：$\ce{FeS2}$ 中 S 是 $-1$ 价，$\ce{Na2S2O3}$ 中 S 平均 $+2$ 价，$\ce{Na2O2}$ 中 O 是 $-1$ 价，这些不在常规格点上的物质要先算准（第 2 章）。
• 金属元素没有负价，图上从 0 价往上画；变价金属（Fe、Cu）的图在第 8、9 章画。

原理解释

为什么横向不是氧化还原、纵向一定是：氧化还原反应的特征是元素化合价发生变化，实质是电子转移（第 5 章）。横向移动时这种元素的化合价不变，只是和它结合的原子或离子换了（$\ce{SO3}$ 结合 $\ce{H2O}$ 变成 $\ce{H2SO4}$），如果反应中别的元素价态也不变，就不是氧化还原反应；纵向移动时它的化合价变了，按定义必定有电子转移，而电子不会凭空产生或消失，所以必须有另一种物质与之配合：它升价，就要有物质降价（氧化剂）；它降价，就要有物质升价（还原剂）（关键一步：电子守恒保证了“升价需要氧化剂、降价需要还原剂”，这就是价类图纵轴能用来选试剂的原因）。

为什么价态决定氧化性还原性：化合价是原子“多给出或多拿了几个电子”的记录。S 原子最外层 6 个电子，最多再得 2 个达到稳定结构，所以 $-2$ 是最低价；最多失去 6 个，$+6$ 是最高价。到了最低价不能再得电子，只能失电子（还原性）；到了最高价不能再失电子，只能得电子（氧化性）；中间价态两条路都有（原子结构见第 14 章）。

例题

例 1　（场景：读价类二维图推断物质）下图是氯元素的价类二维图，字母代表含氯物质，其中 e、f、g 为钾盐或钠盐。

下列说法错误的是（　）。

A. a 的浓溶液与 e 反应可以生成 b B. b 通入冷的 NaOH 溶液中可以同时生成 f 和 g C. d 的酸性比碳酸强，可以与 $\ce{NaHCO3}$ 反应放出 $\ce{CO2}$ D. c 可用于自来水消毒，h 是含氧酸中酸性最强的酸之一

解：C。

判断依据：读坐标定物质：a 是 $\ce{HCl}$，b 是 $\ce{Cl2}$，c 是 $\ce{ClO2}$，d 是 $\ce{HClO}$，e 是 $\ce{KClO3}$（或 $\ce{NaClO3}$），f 是 $\ce{NaCl}$（或 $\ce{KCl}$），g 是 $\ce{NaClO}$，h 是 $\ce{HClO4}$。再按横纵移动规律逐项判断。

A a（$-1$ 价）和 e（$+5$ 价）向中间的 0 价靠拢生成 b，是同种元素不同价态之间的反应（归中）：$\ce{KClO3 + 6HCl(\text{浓}) = KCl + 3Cl2 ^ + 3H2O}$，正确。B b 在 0 价，同时升到 $+1$ 价（g）和降到 $-1$ 价（f）（歧化）：$\ce{Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O}$，正确。D $\ce{ClO2}$ 是常用的自来水消毒剂；$\ce{HClO4}$ 是已知最强的含氧酸之一，正确。C $\ce{HClO}$ 是很弱的酸，酸性比碳酸弱（第 7 章），不能与 $\ce{NaHCO3}$ 反应放出 $\ce{CO2}$，错误。

三查：A 式 K 1、Cl 7、O 3、H 6 两边相等；电子守恒：1 个 Cl 由 $+5$ 降到 0 得 5 个电子，5 个 Cl 由 $-1$ 升到 0 共失 5 个电子。B 式 Cl 2、Na 2、O 1、H 1 两边相等；1 个 Cl 得 1、1 个 Cl 失 1。

容易卡在：A 的配平。参加反应的 6 个 $\ce{HCl}$ 中只有 5 个被氧化，1 个以 $\ce{KCl}$ 形式留下，作酸用。

例 2　（场景：判断氧化性、还原性与所需试剂）结合硫的价类二维图判断：（1）$\ce{S}$、$\ce{H2S}$、$\ce{SO2}$、$\ce{H2SO4}$ 中，只有还原性的是哪种？既有氧化性又有还原性的是哪些？（2）下列转化中需要加入氧化剂才能实现的是哪个：①$\ce{SO2} \to \ce{Na2SO3}$；②$\ce{H2SO3} \to \ce{H2SO4}$；③$\ce{H2SO4} \to \ce{SO2}$。

解：

判断依据：最高价只有氧化性，最低价只有还原性，中间价态两者都有；升价需要氧化剂，降价需要还原剂，价态不变两者都不需要。

（1）S 在 $\ce{H2S}$ 中是 $-2$ 价（最低价），只有还原性；$\ce{S}$（0 价）和 $\ce{SO2}$（$+4$ 价）在中间价态，既有氧化性又有还原性；$\ce{H2SO4}$ 中 S 是 $+6$ 价（最高价），S 只有氧化性。

（2）① S 都是 $+4$ 价，横向移动，加 $\ce{NaOH}$ 即可，不需氧化剂；② S 由 $+4$ 升到 $+6$，需要氧化剂（如 $\ce{O2}$、$\ce{H2O2}$、$\ce{Cl2}$）；③ S 由 $+6$ 降到 $+4$，需要还原剂（如 Cu 与浓硫酸共热）。答案是②。

例 3　（场景：陌生元素的类比推理）硒（Se）与硫同主族，常见化合价有 $-2$、0、$+4$、$+6$。已知 $\ce{SeO2}$ 是白色固体，溶于水生成亚硒酸 $\ce{H2SeO3}$；工业上从含 $\ce{H2SeO3}$ 的溶液中通入 $\ce{SO2}$ 回收单质硒。（1）$\ce{SeO2}$ 属于哪类氧化物？写出它与 $\ce{NaOH}$ 溶液反应的化学方程式。（2）回收硒时 $\ce{SO2}$ 起什么作用？写出化学方程式（$\ce{SO2}$ 被氧化为 $\ce{H2SO4}$）。

解：

判断依据：把 Se 放进硫的价类二维图类比；横向移动套酸性氧化物的通性，纵向移动按氧化还原配平。

（1）题给信息：$\ce{SeO2}$ 溶于水生成 $\ce{H2SeO3}$，即它是 $\ce{H2SeO3}$ 的酸酐。课本知识：能和水生成对应含氧酸、和碱生成盐和水的是酸性氧化物，与 $\ce{SO2}$ 同类。照 $\ce{SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O}$ 写：

$$\ce{SeO2 + 2NaOH = Na2SeO3 + H2O}$$

（2）题给信息：$\ce{SO2}$ 把 $\ce{H2SeO3}$ 变成单质硒，自身变成 $\ce{H2SO4}$。课本知识：Se 由 $+4$ 价降到 0 价（纵向向下），需要还原剂；S 由 $+4$ 价升到 $+6$ 价，所以 $\ce{SO2}$ 是还原剂。电子守恒：1 个 Se 得 4 个电子，1 个 S 失 2 个电子，$\ce{SO2}$ 与 $\ce{H2SeO3}$ 的个数比为 $2 : 1$：

$$\ce{H2SeO3 + 2SO2 + H2O = Se v + 2H2SO4}$$

三查：（1）式 Se 1、O 4、Na 2、H 2 两边相等。（2）式左边 H $2 + 2 = 4$、Se 1、O $3 + 4 + 1 = 8$、S 2，右边 Se 1、H 4、S 2、O 8，原子守恒；电子守恒：Se 得 4，2 个 S 各失 2，共失 4；单质硒是固体，从溶液中析出标沉淀符号。

另一种解法：（2）也可以先写出不配平的骨架 $\ce{H2SeO3 + SO2 = Se + H2SO4}$，再用观察法逐个元素凑系数，最后补水。 观察法在物质少、系数小的时候可行；物质多或系数大时容易反复，先用电子守恒定下氧化剂和还原剂的比例、再配其他元素更稳（配平方法见第 5 章）。

常用推论

• 同种元素相邻价态之间不发生氧化还原反应：$\ce{SO2}$（$+4$）和浓硫酸（$+6$）之间没有中间价态，不反应，所以浓硫酸可以干燥 $\ce{SO2}$。由“归中只能向中间靠拢”推出，归中规律见第 5 章。
• 同种元素高价和低价相遇，产物价态“只靠拢、不交叉”：$\ce{H2S}$（$-2$）与浓硫酸（$+6$）反应可以生成 S（0）或 $\ce{SO2}$（$+4$），但不会让 $\ce{H2S}$ 变成 $+4$ 而 $\ce{H2SO4}$ 变成 0。见第 5 章。
• 中间价态的物质在合适条件下可以“一分为二”（歧化）：$\ce{Cl2}$ 与碱、$\ce{NO2}$ 与水、$\ce{S}$ 与热碱溶液。在价类图上表现为一个点同时向上、向下各引一条箭头。
• 价类图上横向的同一行，相邻物质常可通过“加水”“加酸”“加碱”互相转化；读到一行时可直接写出这一行的转化，不用逐个记方程式。

易错点

• 错在哪：认为 $\ce{H2SO4}$ 只有氧化性，所以 $\ce{H2SO4}$ 作为物质不可能被氧化。 为什么错：理解性错误。“只有氧化性”说的是 $+6$ 价的 S；$\ce{H2SO4}$ 中 H 是 $+1$、O 是 $-2$，O 理论上可以被氧化（如电解时生成 $\ce{O2}$）。 正确做法：说氧化性、还原性时指明是哪种元素；判断一种物质的性质要看它所含的每种元素。
• 错在哪：认为 $\ce{SO2} \to \ce{H2SO3}$、$\ce{Na2SO3} \to \ce{SO2}$ 需要氧化剂或还原剂。 为什么错：理解性错误。这两步 S 都是 $+4$ 价，是横向移动，与水、与强酸反应即可。 正确做法：先比较前后价态，价态不变就找酸、碱、水、盐，价态变了才找氧化剂或还原剂。
• 错在哪：读图时把 $+4$ 价的氧化物写成 $\ce{SO3}$。 为什么错：规范性错误。没有按纵坐标算化合价，凭印象写化学式。 正确做法：读出化合价后用“化合价代数和为零”写化学式：$+4$ 价 S 的氧化物是 $\ce{SO2}$，$+6$ 价的是 $\ce{SO3}$。

直观理解

价类二维图是一张“物质地图”：横着走换类别，靠酸碱盐通性，像在同一层楼里换房间；竖着走换价态，靠氧化还原，像坐电梯上下楼，上楼要有人“拉”（氧化剂），下楼要有人“推”（还原剂）。遇到陌生物质，先问三件事：它是什么类别（在哪一列）？什么价态（在哪一行）？有没有特殊结构（如过氧键）？ 定了位，它能和谁反应就基本有数了。

关联知识点

• 前置：第 2 章化合价；3.3 物质类别；3.5 酸碱盐通性（横向移动的依据）。
• 后续：第 5 章氧化还原反应，纵向移动的规律（守恒、强弱、价态、歧化与归中）。
• 后续：第 6–11 章钠、氯、铁、铝与铜、硫、氮，每章以本元素的价类二维图组织；第 41 章学生必做实验“不同价态含硫物质的转化”。
• 后续：第 13 章无机化工流程，判断每一步是“换类别”还是“换价态”，从而判断加的是酸碱还是氧化剂还原剂。
• 后续：第 14、15 章原子结构与周期律，最高价、最低价的来源和同族类比的依据。

3.7 知识点之间的关系

本章的五个知识点分两组。第一组讲“物质是什么”：3.2 用树状和交叉两种方法把物质分开，3.3 在化合物里细分出氧化物、酸、碱、盐和它们的例外，3.4 换一个角度按粒子大小给混合物分类，得到溶液、胶体、浊液。第二组讲“物质能变成什么”：3.5 用类别通性说明价态不变时怎样转化，3.6 再加上化合价这一维，把价态变化（氧化还原）也放进同一张图。下图是遇到题目时选用哪个知识点的顺序。

3.8 自测

1. 下列物质：①液氯 ②氯水 ③胆矾 ④碱石灰 ⑤冰水混合物 ⑥$\ce{O2}$ 与 $\ce{O3}$ 的混合气体。属于纯净物的是哪几种？
2. 判断：石墨在一定条件下转化为金刚石，是物理变化。
3. 下列氧化物中属于酸性氧化物的是（　）。A. $\ce{CO}$　B. $\ce{Mn2O7}$　C. $\ce{Na2O2}$　D. $\ce{Al2O3}$
4. 已知次磷酸 $\ce{H3PO2}$ 与足量 $\ce{NaOH}$ 反应只生成 $\ce{NaH2PO2}$。$\ce{H3PO2}$ 是几元酸？$\ce{NaH2PO2}$ 是正盐还是酸式盐？
5. 胶体区别于其他分散系的本质特征是什么？实验室鉴别胶体和溶液最简便的方法是什么？
6. 判断：向 $\ce{FeCl3}$ 溶液中滴加 $\ce{NaOH}$ 溶液，可以制得 $\ce{Fe(OH)3}$ 胶体。
7. 用盐卤点豆腐、用明矾净水，分别利用了胶体的什么性质？
8. 写出 $\ce{Ba(OH)2}$ 溶液与稀硫酸反应的化学方程式。
9. 下列转化中，不能一步实现的是（　）。A. $\ce{Fe2O3} \to \ce{FeCl3}$　B. $\ce{Fe2O3} \to \ce{Fe(OH)3}$　C. $\ce{CaO} \to \ce{Ca(OH)2}$　D. $\ce{CO2} \to \ce{CaCO3}$
10. 在硫的价类二维图中，$\ce{Na2SO3}$ 位于哪一列、哪一行？它既有氧化性又有还原性的原因是什么？
11. 实现 $\ce{CuO} \to \ce{Cu}$ 需要加入氧化剂还是还原剂？实现 $\ce{SO3} \to \ce{H2SO4}$ 呢？

答案：1. ①③⑤；2. 错误，是化学变化（生成了新物质）；3. B；4. 一元酸，正盐；5. 分散质粒子直径在 $1\text{–}100\ \mathrm{nm}$ 之间，丁达尔效应；6. 错误，生成的是 $\ce{Fe(OH)3}$ 沉淀；7. 点豆腐利用电解质使胶体聚沉，明矾净水利用 $\ce{Al(OH)3}$ 胶体吸附悬浮杂质；8. $\ce{Ba(OH)2 + H2SO4 = BaSO4 v + 2H2O}$；9. B；10. 盐这一列、$+4$ 价这一行，$+4$ 是 S 的中间价态，既能升到 $+6$ 又能降到 0 或 $-2$；11. 还原剂（Cu 由 $+2$ 降到 0，可用 $\ce{H2}$、$\ce{CO}$、C），后者都不需要（S 价态不变，加水即可）。

3.9 深入阅读

• 国家中小学智慧教育平台 · 高中化学：人教版必修第一册“物质的分类及转化”的同步课程视频，含氢氧化铁胶体制备和丁达尔效应的实验演示。
• 维基百科 · 胶体：胶体的定义、按分散相和分散介质的分类、介稳性与聚沉、常见实例；注意维基写的粒径范围是 1 nm 到 1 μm，比教材的 1–100 nm 宽，考试按教材。
• 维基百科 · 丁达尔效应：丁达尔效应的光学原理：粒子小于光的波长时以散射为主，大于波长时以反射为主，以及为什么能用来区分胶体和溶液。
• 人民教育出版社：人教版高中化学教材的出版方，可查必修第一册第一章的电子教材和教学资源。