知识背景
杭州的老酿坊里,糯米蒸熟、拌上酒曲,封在缸里等上一个月,甜香就出来了。这缸东西从米变成了酒——再也回不去米了。
同一间作坊的另一头,师傅把黄酒倒进锡壶温着,酒气弥漫。这一步只是酒热了、有一部分变成了酒气,酒还是酒。
古人未必用我们的词,但他们清楚这两件事不一样:一个是「变了别的东西」,一个是「还是它,只是换了个样子」。
拉瓦西在十八世纪把这条界线画清楚了。他把汞(水银)在密闭容器里加热,得到红色的粉末,称重发现总质量不变,但那红色粉末已经不是汞了。而他做实验用的玻璃器皿,无论怎么加热、冷却、切割,始终还是玻璃。
这条界线就是物理变化与化学变化的分界,也是初中化学的第一块基石。分清它,你才能回答:铁生锈和铁被磨成粉,为什么必须分开看待。
知识讲解
物理变化与化学变化
没有产生新物质的变化叫物理变化;产生了新物质的变化叫化学变化(也叫化学反应)。二者的根本区别就在于是否有新物质生成。
- 物理变化举例:水结冰、酒精挥发、铁丝弯折、糖溶于水、矿石粉碎、灯泡发光(钨丝通电发热)、干冰升华。
- 化学变化举例:铁生锈、木炭燃烧、食物腐败、酿酒酿醋、光合作用、铜在潮湿空气中生成铜绿、大理石与稀盐酸反应。
- 常见迹象:发光发热、生成气体、产生沉淀、颜色改变、有气味产生。
- 陷阱一:这些迹象只是「可能」的信号,不是判断依据。灯泡发光发热是物理变化,水沸腾冒气泡也是物理变化。
- 陷阱二:唯一的判断标准是「有没有新物质」。若无法直接看出,就看变化能否简单地逆回去、物质的组成有没有改变。
- 陷阱三:所有的物态变化(六种)都是物理变化,因为水、冰、水蒸气都是水。
- 联系:化学变化中一定同时伴随物理变化(如燃烧时蜡先熔化),但物理变化中不一定有化学变化。
物理性质与化学性质
不需要发生化学变化就能表现出来的性质叫物理性质;必须在化学变化中才能表现出来的性质叫化学性质。
- 物理性质包括:颜色、状态、气味、味道、硬度、密度、熔点、沸点、比热、溶解性、导电性、导热性、延展性、磁性。
- 化学性质包括:可燃性、氧化性、还原性、酸性、碱性、稳定性、腐蚀性、能否与某物质反应。
区分性质和变化:性质是物质本身固有的能力,描述时常带「能、会、可以、易、难、具有」等字;变化是正在发生或已经发生的过程,描述时用「了、正在、变成」等。例如「木炭能燃烧」是性质,「木炭燃烧了」是变化。
实验与探究
点燃一支蜡烛,仔细观察:烛芯附近的固体蜡先化成液体、顺着烛身流下又凝成固体;火焰上方罩一只干冷烧杯,杯壁出现水雾;把烧杯换成内壁涂有石灰水的,石灰水变浑浊。
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分步分析:
- 蜡熔化、流下后凝固:只是蜡在固液之间来回,没有新物质,属于物理变化。
- 杯壁出现水雾:说明燃烧产生了水,水不是原来的蜡,是新物质。
- 石灰水变浑浊:说明产生了二氧化碳,也是新物质。
- 结论:蜡烛燃烧是化学变化,因为生成了水和二氧化碳;同时其中伴随着蜡熔化、凝固这样的物理变化。
方法总结:判断化学变化不能只凭「发光发热」,要设计实验去检验新物质。这里用干冷烧杯检验水、用石灰水检验二氧化碳,是初中最基本的两个检验手段。
甲杯中放入一勺白糖并搅拌,糖不见了;乙杯中放入一小块生石灰(氧化钙),杯壁明显发热,杯中出现白色浑浊物。
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甲杯的分析:糖分散到水中形成糖水,尝起来是甜的,糖还是糖,蒸干水后还能得到糖,所以没有新物质,是物理变化(溶解)。乙杯的分析:放热剧烈,生成了白色的氢氧化钙(微溶于水,形成浑浊),它既不是水也不是生石灰,是新物质,因此是化学变化。关键对照点:两个实验现象上都是「固体消失在水里」,但一个能还原、一个不能。这说明表面现象相似的变化,可能属于不同类别,必须抓住「有无新物质」这个本质。注意:乙杯反应放热明显,操作时不要用手直接接触杯壁。
经典例题
指出下列描述属于物理性质、化学性质、物理变化还是化学变化:(1)铁在潮湿空气中易生锈;(2)铁生锈了;(3)铜有良好的导电性;(4)酒精挥发;(5)酒精能燃烧;(6)胆矾是蓝色晶体。
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第一步:确立两个判断维度。① 看是在描述能力(性质)还是过程(变化)——带「能、易、会」的是性质;② 看有没有新物质——有则化学,无则物理。第二步:逐项判断。(1)带「易」,是能力;生锈生成了新物质铁锈,属于化学范畴 → 化学性质。 (2)「生锈了」是已发生的过程,且有新物质 → 化学变化。 (3)导电性不需要发生化学变化就能表现 → 物理性质。 (4)挥发是液态变气态,酒精仍是酒精,是过程 → 物理变化。 (5)「能燃烧」是能力,燃烧产生新物质 → 化学性质。 (6)颜色和状态不需化学变化即可观察,是能力/属性 → 物理性质。第三步:归纳判断顺序。先分性质还是变化(看有没有「能、易」等字),再分物理还是化学(看有没有新物质),两步走绝不会乱。答:(1)化学性质 (2)化学变化 (3)物理性质 (4)物理变化 (5)化学性质 (6)物理性质。
难点与易错点
- 把「发光发热」当作化学变化的判断依据:灯泡发光是物理变化,唯一标准是有无新物质。
- 把物态变化当成化学变化:熔化、汽化、升华等六种物态变化全是物理变化。
- 混淆性质与变化:「铁易生锈」是性质,「铁生锈了」是变化,差在一个「易」字。
- 认为溶解是化学变化:糖、盐溶于水都是物理变化,物质本身没变。
- 认为物理变化中一定没有化学变化,化学变化中也没有物理变化:正确说法是化学变化必然伴随物理变化,反之不成立。
- 把「爆炸」一律当化学变化:火药爆炸是化学变化,但轮胎、气球被压爆只是气体膨胀,属于物理变化。
- 忽略化学性质必须在化学变化中体现:说「氧气是无色气体」是物理性质,说「氧气能支持燃烧」才是化学性质。
生活中的应用
- 食物保鲜:食物腐败是化学变化,冷藏、真空包装是通过降温和隔绝氧气来减慢这个变化。
- 铁制品防锈:刷漆、镀锌、涂油都是隔绝水和氧气,阻止化学变化发生。
- 京杭大运河边的青铜文物:长期在潮湿空气中生成铜绿(化学变化),博物馆用恒温恒湿柜控制环境。
- 选材看性质:造电线用铜(物理性质:导电性好、延展性好);做燃料用天然气(化学性质:可燃性好)。
生活应用题 1 · 拱宸桥边的铁栏杆为什么要刷漆
京杭大运河拱宸桥附近的铁质护栏,每隔几年就要重新刷一遍漆。(1)铁生锈属于哪种变化?依据是什么?(2)刷漆本身属于哪种变化?(3)刷漆防锈的原理是什么?(4)杭州的气候为什么让防锈更迫切?
分步解:
- 判断生锈:铁锈是红棕色疏松的新物质,与银白色有金属光泽的铁完全不同,有新物质生成,所以是化学变化。
- 判断刷漆:漆覆盖在铁表面,铁还是铁、漆还是漆,没有新物质(漆膜干燥主要是溶剂挥发),属于物理变化。
- 说明原理:铁生锈需要同时接触水和氧气。漆膜把铁与空气、水隔开,反应条件被破坏,锈就不易产生。
- 联系杭州气候:杭州梅雨季长、空气湿度大,靠水的护栏更潮,水和氧气都充足,生锈速度快,因此防护涂层要定期维护。
- 答:生锈是化学变化,刷漆是物理变化;防锈靠隔绝水和氧气。
生活应用题 2 · 一杯龙井茶里有几种变化
小杭泡一杯龙井:(1)用电水壶把水烧开,壶嘴冒白气;(2)沸水冲入茶杯,茶叶舒展,茶汤渐渐变成淡绿色;(3)茶杯放到第二天,茶汤变成褐色并有异味。请逐一判断变化种类并说明理由。
分步解:
- 烧水与白气:水吸热汽化成水蒸气,水蒸气遇冷液化成小水珠。前后都是水,无新物质 → 物理变化。
- 茶叶舒展:茶叶吸水膨胀,只是形状和含水量改变 → 物理变化。
- 茶汤变淡绿:茶叶中原有的可溶成分溶解到水里,这些成分本身没变 → 物理变化(溶解)。
- 隔夜变褐并有异味:茶多酚被空气氧化、微生物使茶汤变质,生成了新物质 → 化学变化。
- 答:前三步都是物理变化,第四步是化学变化。这也解释了为什么茶要现泡现喝——一旦发生化学变化,风味就回不来了。
考点
- 选择题·必考:判断给定现象属于物理变化还是化学变化
- 选择题·高频:判断描述属于物理性质还是化学性质
- 填空题:物理变化与化学变化的根本区别是有无新物质生成
- 简答题·高频:设计实验检验新物质(干冷烧杯验水、石灰水验二氧化碳)
- 简答题:铁生锈的条件与防锈原理;食物腐败的减慢方法
- 易错辨析:发光发热不能作为判据;物态变化和溶解都是物理变化
- 应用题:根据物质的性质选择用途
中考真题
下列变化中,属于化学变化的是( )
A. 干冰升华 B. 铁丝被弯成铁圈 C. 木炭在氧气中燃烧 D. 白糖溶解在水中
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逐项分析:
- A 错:固态二氧化碳变成气态二氧化碳,还是二氧化碳,属于物理变化。
- B 错:只改变形状,铁还是铁。
- C 对:生成了二氧化碳等新物质,是化学变化。
- D 错:糖仍是糖,蒸干水还能得到糖,是物理变化。
答案:C。
下列关于铜的描述:① 铜是紫红色金属;② 铜的密度为 ;③ 铜有良好的导电性;④ 铜在潮湿空气中能生成铜绿;⑤ 铜片被压成铜箔。(1)哪些属于物理性质?(2)哪些属于化学性质?(3)⑤属于什么变化,理由是什么?
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(1) ①②③ 属于物理性质。颜色、密度、导电性都不需要发生化学变化就能表现出来。(2) ④ 属于化学性质。生成铜绿是化学变化,「能生成」描述的是这种能力,所以是化学性质。(3) ⑤ 是物理变化。铜片压成铜箔只改变了形状,铜没有变成别的物质,没有新物质生成。归纳:①②③④ 都用「是、为、有、能」在描述性质,⑤ 用「被压成」在描述过程,所以是变化。