高中人教版 (2019)第一节 物质的分类及转化学案设计

2022-2023学年高一化学同步学习高效学与练（自主学案）

第一章  物质及其变化

第一节  物质的分类及转化

第2课时  物质的转化

课程学习目标

1.理解酸、碱、盐的概念、化学性质及其相互联系；

2.根据物质的组成和形式，掌握物质之间的转化关系；

3.熟悉常见反应类型的特征与应用；认识工业生产中物质的制备途径和要求。

学科核心素养

1.通过对“酸、碱、盐”的学习，培养变化观念和证据推理能力。

2.通过对“物质组成和性质”的学习，增强变化观念的应用能力。

3.通过对“物质制备”的学习，培养科学态度和社会责任。

【新知学习】

一．酸、碱、盐的性质

1.酸

在水溶液里电离的阳离子全部是氢离子的化合物。

【思考与讨论】酸的通性

盐酸、硝酸、硫酸等酸具有相似的性质，因为     它们在水溶液中都电离出H＋     。

（1）使酸碱指示剂变色

使石蕊变红色   

（2）与活泼金属反应生成氢气

Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑      

（3）与碱反应生成盐和水

2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O  

（4）与碱性氧化物反应生成盐和水

CaO＋2HCl===CaCl2＋H2O   

（5）与某些盐反应生成新酸和新盐

Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O  

2.碱

在水溶液里电离的阴离子全部是氢氧根离子的化合物。

【思考与讨论】碱的通性

氢氧化钠、氢氧化钾等碱具有相似的性质，因为     它们在水溶液中都电离出OH－     。

（1）使酸碱指示剂变色

使石蕊变蓝色；酚酞变红色

（2）与酸反应生成盐和水

2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O  

（3）与酸性氧化物反应生成盐和水

2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O         

（4）与某些盐反应生成新碱和新盐

2KOH＋CuSO4===K2SO4＋Cu(OH)2↓    

3.盐

在水溶液中电离出的阳离子全部是金属阳离子或者是铵根离子，阴离子全部是酸根离子的化合物。

【思考与讨论】盐的通性

（1）与某些酸反应生成新酸和新盐

Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O  

（2）与某些碱反应生成新碱和新盐

2KOH＋CuSO4===K2SO4＋Cu(OH)2↓    

（3）与某些盐反应生成新盐

BaCl2 ＋ Na2SO4 == 2NaCl ＋ BaSO4 ↓  

（4）与某些金属发生置换反应

Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu       

【讨论】

酸、碱、盐的化学性质中，主要涉及哪些反应类型？

主要涉及复分解反应；还有酸和金属反应生成氢气、盐与金属的反应属于置换反应。

二．物质的转化

1.单质及其化合物的转化

①金属单质及其化合物的转化：

如：Na  Na2O    NaOH    Na2SO4

Ca  CaO    Ca(OH)2    CaSO4 

请写出Ca的相关反应方程式并注明反应类型：

2Ca＋O2===2CaO；                         化合反应 

CaO＋H2O===Ca(OH)2；                    化合反应  

Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH；     复分解反应 

【总结】金属单质    碱性氧化物    碱     盐 

拓展：符合上述转化关系的常见金属有Na、K、Ba、Ca等，但Mg、Fe、Al、Cu不符合上述转化关系。

②非金属单质及其化合物的转化：

如：C CO2  H2CO3  Na2CO3

S SO2   H2SO3   Na2SO3

请写出C的相关反应方程式并注明反应类型：

C＋O2CO2；                          化合反应     

CO2＋H2O===H2CO3；                         化合反应   

H2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2H2O；            复分解反应 

【总结】非金属单质    酸性氧化物    酸    盐 

拓展：符合上述转化关系的常见非金属有C、S、P等，但N、Si等不符合上述转化关系。

2.物质的转化应用

根据物质的组成和性质，以及物质之间的转化关系，我们可以确定制备某种物质的可能方法。

制备某种碱可以有两种常用的方法：

（1）碱性氧化物与水反应

（2）碱与盐反应

例如，制备氢氧化钠：

Na2O ＋ H2O == 2NaOH             

Na2CO3 ＋ Ca(OH)2 == CaCO3↓ ＋ 2NaOH      

现在工业中主要采用电解饱和食盐水来制备氢氧化钠：

2NaCl ＋ 2H2O  ====  2NaOH ＋ H2 ↑ ＋ Cl2 ↑ 

4.常见物质转化的化学反应类型

（1）按照生成物、反应物的种类和数目，化学反应可分为：

      化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应     

（2）按照物质是否得氧或失氧，化学反应可分为：

      氧化反应、还原反应           

【知识进阶】

单质、氧化物、酸、碱、盐之间的相互转化

问题探究：1.碱和盐应符合什么条件才能发生反应？举例说明。

2．有同学认为向氯化钙溶液中通入二氧化碳气体会发生反应生成碳酸钙沉淀，反应的化学方程式为CaCl2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HCl，该判断正确吗？

探究提示：1.碱和盐之间生成新碱和新盐的反应只有符合复分解反应的条件时才能发生，例如Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH，生成了碳酸钙沉淀，符合复分解反应发生的条件，该反应才能发生。

2．不正确。一般“强酸制弱酸”，即强酸与弱酸盐反应生成弱酸和强酸盐，如CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，反之不能发生。题干中碳酸是弱酸，盐酸是强酸，该反应不发生。

【知识归纳】

1．五类物质的通性

(1)金属的通性

金属

(2)酸的通性

酸

(3)碱的通性

碱

(4)盐的通性

盐

(5)氧化物的通性

氧化物

2．单质、氧化物、酸、碱、盐之间的转化关系：

3．实例：

如Na、S单质及其化合物的相互转化关系如下

上述标号反应的化学方程式为

①4Na＋O2===2Na2O ②Na2O＋H2O===2NaOH

③S＋O2SO2 ④SO2＋H2O===H2SO3

⑤2NaOH＋H2SO3===Na2SO3＋2H2O

点拨：物质转化的几个不一定

1．不是所有的酸和金属都能反应，且反应也不一定生成H2。如铜不与稀硫酸、稀盐酸反应；铜与浓硝酸反应不生成H2。

2．非金属氧化物不一定与水反应生成酸。如CO、NO等不能与水反应。

3．金属氧化物不一定与水反应生成碱。如CuO、Fe2O3等不能与水反应。

【典例】下列三组物质中，均有一种物质的类别与其他三种不同。

①HCl、H2O、H2SO4、HNO3

②MgO、Na2O、CO2、CuO

③NaOH、Na2CO3、KOH、Cu(OH)2

(1)三种物质依次是(填化学式)：

①________；②________；③________。

(2)这三种物质相互作用可生成一种新物质NaHCO3，该反应类型是_______(从四种基本反应类型考虑)。

(3)写出Na2CO3与足量稀硫酸反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。

【答案】(1)H2O　CO2　Na2CO3

(2)化合反应

(3)Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋CO2↑＋H2O

【解析】

(1)①中H2O是氧化物，其余均是酸；②中CO2是酸性氧化物，其余均是碱性氧化物；

③中Na2CO3是盐，其余均是碱。

(2)由多种物质反应生成一种物质的反应是化合反应。

(3)Na2CO3与H2SO4的反应是复分解反应，反应的化学方程式为

Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋CO2↑＋H2O。

（变式训练）在奥运五环中填入了5种物质(如图所示)，相连环的物质间所发生的反应中，没有涉及的基本反应类型是（   ）

A．分解反应       B．复分解反应

C．化合反应       D．置换反应

【答案】A

【解析】题目中涉及的反应类型分别为Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑置换反应；HCl＋NaOH===NaCl＋H2O复分解反应；CO2＋H2O===H2CO3化合反应。

【效果检测】

1．（2020·湖南高一期末）下列涉及到化学变化的是

A．水中映月 B．刀光剑影

C．千锤万凿 D．钻木取火

【答案】D

【详解】

是否有新物质生成是物理变化和化学变化的本质区别，有新物质生成的是化学变化，没有新物质生成的是物理变化。

水中映月、刀光剑影、千锤万凿均无新物质生成，属于物理变化，故A、B、C均不合题意；

D．钻木取火时，通过摩擦使得木材温度升高，燃烧后有新物质生成，属于化学变化，D符合题意。

故答案为：D。

2．（2021·东台创新高级中学高一月考）金刚石硬度高、耐磨性好，可广泛用于切割、磨削、钻探等工业中。一种人造金刚石的生产方法为：4Na＋CCl4C＋4NaCl。该反应属于

A．化合反应 B．复分解反应 C．置换反应 D．分解反应

【答案】C

【详解】

根据反应方程式4Na＋CCl4C＋4NaCl可知，这是一个单质与化合物反应生成新的单质和新的化合物的反应，符合置换反应的定义，所以属于置换反应；

答案选C。

3．（2020·江西省信丰中学高一月考）下列关于化学反应类型的叙述中，正确的是

A．凡是生成盐和水的反应一定是中和反应 B．复分解反应一定没有单质参加

C．一种单质和一种化合物的反应一定是置换反应 D．分解反应的生成物一定有单质

【答案】B

【详解】

A．金属氧化物与酸反应也可以生成盐和水，但不是中和反应，A错误；

B．复分解反应中需要化合物与化合物彼此交换成分，一定没有单质参加，B正确；

C．Fe与FeCl3为一种单质和一种化合物反应，但该反应不是置换反应，而是化合反应，C错误；

D．NaHCO3受热分解生成Na2CO3、H2O和CO2，该反应没有单质生成，但为分解反应，D错误；

综上所述答案为B。

4．（2020·河南宏力学校高一期中）甲物质与强碱溶液反应只生成盐和水，甲一定不属于

A．酸 B．盐 C．金属单质 D．氧化物

【答案】C

【详解】

A．可能为酸，如盐酸与强碱反应生成盐和水，故A不选；

B．可能为盐，如碳酸氢钠与NaOH反应生成盐和水，故B不选；

C．不可能为金属单质，如Al与强碱反应生成盐和氢气，故C选；

D．可能为氧化物，如二氧化碳与NaOH反应生成碳酸钠、水，故D不选；

故选C。

5．（2020·重庆高一期末）利用下列流程制取烧碱，在整个流程中没有涉及的化学反应类型是

石灰石生石灰熟石灰烧碱

A．化合反应 B．置换反应 C．复分解反应 D．分解反应

【答案】B

【详解】

石灰石高温煅烧，发生分解反应产生生石灰CaO、CO2；CaO与水发生化合反应产生熟石灰Ca(OH)2；Ca(OH)2与纯碱Na2CO3发生复分解反应产生CaCO3沉淀和烧碱NaOH，可见：在整个流程中没有涉及的化学反应类型是置换反应，故合理选项是B。

6．下列变化不能通过一步反应实现的是

A．Na2CO3→NaOH B．CuO→CuCl2

C．CaCO3→Ca(OH)2 D．CaO→Ca(OH)2

【答案】C

【详解】

A．Na2CO3可与Ca(OH)2反应转化为NaOH和CaCO3，其化学方程式为Na2CO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋2NaOH，A不符合题意；

B．CuO可与HCl反应生成CuCl2和水，B不符合题意；

C．CaCO3是不溶性盐，不能与碱反应转化为Ca(OH)2，可先高温分解为CaO，再与水反应生成Ca(OH)2，C符合题意；

D．CaO与水反应可生成Ca(OH)2，D不符合题意；

故选C。

7．（2021·北京北师大实验中学高一期末）运用分类的方法，可以发现物质及其变化的规律。

(1)SO3和CO2都属于___________氧化物(填“酸性”或“碱性”)。

(2)SO3可以分别与 H2O、CaO、Ca(OH)2 反应，任选其中的两个反应，写出其化学方程式___________、___________。

【答案】酸性    SO3 + H2O=H2SO4    SO3 + CaO = CaSO4[或SO3 + Ca(OH)2 = CaSO4+H2O]   

【分析】

SO3与碱反应生成盐和水，CO2与碱反应生成盐和水，结合氧化物的分类分析解答。

【详解】

(1)SO3与碱反应生成盐和水，CO2与碱反应生成盐和水，所以SO3和CO2均为酸性氧化物，故答案为：酸性；

(2)SO3为酸性氧化物，可以分别与 H2O、CaO、Ca(OH)2 反应，反应的化学方程式分别为：SO3 + H2O=H2SO4、SO3 + CaO = CaSO4、SO3 + Ca(OH)2 = CaSO4+H2O，故答案为：SO3 + H2O=H2SO4；SO3 + CaO = CaSO4[或SO3 + Ca(OH)2 = CaSO4+H2O]。

8．（2020·湘南中学高一开学考试）(1)将碳酸钙、稀盐酸、铁、氧气四种物质填写到下面的适当位置(填化学式)。

①金属单质_______：②非金属单质_______：③化合物：_______

(2)从(1)中的四种物质中选出一种或几种为反应物，按下述反应类型，各写一个化学方程式。

①分解反应：_______；②化合反应：_______；

③置换反应：_______；④复分解反应：_______。

【答案】Fe    O2    CaCO3    CaCO3 CaO+CO2↑    3Fe+2O2Fe3O4    Fe+2HCl=FeCl2+H2↑    CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑  

【详解】

(1)碳酸钙、稀盐酸、铁、氧气四种物质中，铁是由一种金属元素组成的纯净物，是金属单质；氧气是由一种非金属元素组成的纯净物，是非金属单质；碳酸钙是由多种元素组成的纯净物，是化合物；盐酸是HCl的水溶液，是混合物。

(2)①碳酸钙可以高温分解为氧化钙和二氧化碳：CaCO3 CaO+CO2↑。

②铁可以在纯氧中燃烧，生成Fe3O4，发生化合反应：3Fe+2O2Fe3O4。

③铁能和盐酸发生置换反应，生成FeCl2和H2：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑。

④碳酸钙能和盐酸发生复分解反应，生成CaCl2、H2O和CO2：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。