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课时2　物质的转化
高中化学 必修第一册 第一章 物质及其变化 · 学案
班级：________　姓名：________　学号：________
一、学习目标
1．用分类的思想对酸、碱、盐、氧化物及它们之间的反应进行描述和符号表征。
2．通过归纳相关物质间的化学反应关系，建立物质转化模型，认识物质的变化规律。
二、情境导入
2021年在四川广汉三星堆新发现大量青铜器，如青铜面具、青铜神树等。如图中的文物是三星堆出土的青铜面具之一，由于时间久远，表面有一层“绿锈”，“绿锈”俗称“铜绿”，是铜和空气中的水蒸气、O2、CO2作用产生的，其化学式为Cu2(OH)2CO3，请用学过的方法对其展开探究。
问题1.写出生成铜绿的化学方程式。
问题2.根据以上信息，可以获知的Cu2(OH)2CO3的物理性质有哪些？
问题3.从物质类别的角度看，Cu2(OH)2CO3属于哪类物质？
问题4.根据物质的组成微粒和物质类别预测Cu2(OH)2CO3可能具有哪些化学性质(如与哪些物质反应或热稳定性等)，写出相应的化学方程式。
Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O
Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O
三、自主预学
「任务一」　从物质类别角度认识酸、碱、盐的通性
1．从物质类别角度认识酸、碱、盐的通性
(1)酸的通性(以盐酸为例)
反应的化学方程式 反应类型
－ －
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ 置换反应
CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O 复分解反应
NaOH＋HCl===NaCl＋H2O 复分解反应
AgNO3＋HCl===AgCl↓＋HNO3 复分解反应
(2)碱的通性(以氢氧化钙为例)
反应的化学方程式 反应类型
Ca(OH)2＋H2SO4===CaSO4↓＋2H2O 复分解反应
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O 复分解反应
Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH 复分解反应
CuCl2＋Ca(OH)2===CaCl2＋Cu(OH)2↓ 复分解反应
(3)盐的通性(以碳酸钠为例)
反应的化学方程式 反应类型
Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑ 复分解反应
Na2CO3＋Ba(OH)2===BaCO3↓＋2NaOH 复分解反应
Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl 复分解反应
2.酸碱盐的主要化学性质
根据酸、碱、盐的通性从物质类别的角度归纳总结酸、碱、盐的主要化学性质，并作出微观解释。
主要性质 微观解释
酸 不同的酸溶液中都含有H＋
碱 不同的碱溶液中都含有OH－
盐复分解反应 组成上含有相同阳离子或阴离子
1．单质、氧化物、酸、碱、盐之间的转化
(1)以钙为例，用化学方程式表示钙及其化合物之间的转化关系，并指明反应类型。
序号 化学方程式 反应类型
① 2Ca＋O2===2CaO 化合反应
② CaO＋H2O===Ca(OH)2 化合反应
③ CaO＋CO2===CaCO3 化合反应
④ Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH 复分解反应
⑤ Ca(OH)2＋2HCl===CaCl2＋2H2O 复分解反应
⑥ CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O 复分解反应
(2)根据碳元素的“价—类”二维图，自主完成以下转化(用化学方程式表征)。
①2C＋O22CO，
②C＋O2CO2，
③2CO＋O22CO2，
④CO2＋H2O===H2CO3，
⑤CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，
⑥H2CO3＋2NaOH===Na2CO3＋2H2O。
(3)根据上述转化关系，从物质类别的角度归纳物质的转化规律
2．物质转化的应用——物质制备
以铁、氧化铜、硫酸三种物质为原料，用两种方法制取铜(用化学方程式表征)。
(1)方法①Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，H2＋CuOCu＋H2O。
方法②CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O，Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4。
(2)对比两种方法的优缺点，你认为哪一种方法更好？并指明原因。
方法②好。方法①加热易爆炸，消耗能源多，且氢气很难与氧化铜充分反应，利用率低，产品不纯。
【归纳总结】 工业生产中最适当方法的选择
突破　建立从物质类别实现物质转化的思维模型
四、课堂探究
突破　单质、氧化物、酸、碱、盐之间的转化关系
【例】 构建知识网络，理清物质间的相互转化关系是学习化学的一种重要方法。若图中连线两端的物质在一定条件下可以发生反应，则下列物质符合图示要求的是(　　)
A．①Na2CO3；②CO2；③BaCl2
B．①Na2CO3；②Fe；③K2CO3
C．①Fe2O3；②CO；③Ba(NO3)2
D．①Na2CO3；②CO2；③MgCl2
【归纳总结】
【例】 基于物质的类别可寻找具有相同或相似性质的物质。SO2和CO2同为酸性氧化物，试根据酸性氧化物具有的通性(或CO2的性质)，回答下列问题。
(1)请写出SO2与生石灰反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(2)SO2的实验室制法与CO2的实验室制法具有许多相似之处，请写出H2SO4和Na2SO3反应制取SO2的化学方程式：________________________________________________________________________。
(3)将足量的SO2通入澄清石灰水中的现象是________________，写出该过程涉及的化学方程式________________________________________________________________________。
(2)H2SO4＋Na2SO3===Na2SO4＋SO2↑＋H2O
(3)溶液先变浑浊，后变澄清
SO2＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋H2O，CaSO3＋SO2＋H2O===Ca(HSO3)2
五、分层训练
课后分层练(二)　物质的转化
(限时20 min，选择题每题4分，非选择题22分)
【基础达标练】
1．化学促进了科技进步和社会发展。下列叙述中没有涉及化学变化的是(　　)
A．我国西汉时期记载“曾青得铁则化为铜”
B．用粮食发酵酿酒
C．北京冬奥会场馆使用CO2跨临界直冷制冰
D．科学家成功将CO2转化为淀粉或葡萄糖
2．我国晋代炼丹家、医学家葛洪所著《抱朴子》一书中记载有“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂”，即加热红色硫化汞(丹砂)分解出汞，而汞和硫黄又能重新变为红色硫化汞。下列说法错误的是(　　)
A．上述反应涉及两种基本反应类型
B．应隔绝空气实现上述物质的转化
C．丹砂与水银均可与稀硫酸反应生成氢气
D．汞蒸气有毒，中国古代“炼丹术”并不科学
3．磷纳米材料在光电领域应用广泛。一种利用液态铋催化白磷制备针状黑磷纳米棒的工艺如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．该工艺涉及磷的三种同素异形体
B．变化Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均属于化学变化
C．黑磷可与氧气反应生成五氧化二磷
D．该工艺须在隔绝空气的条件下进行
4．下列物质在给定条件下的转化均能一步实现的是(　　)
A．Fe3O4FeFeCl3
B．H2O2H2H2O
C．CaCl2溶液CaCO3CO2
D．CuSO4溶液CuCuO
5．X、Y、Z、W四种物质的转化关系如图所示(“→”表示反应一步实现，部分物质和反应条件已略去)，则不能实现如图所示转化的是(　　)
选项 X Y Z W
A Al Cu CuO CuCl2
B HCl NaCl Na2CO3 NaOH
C H2O2 O2 H2O H2CO3
D CaO Ca(OH)2 CaCO3 CO2
A．AlCuCuOCuCl2
B．HClNaClNa2CO3NaOH
C．H2O2―→O2H2OH2CO3
D．CaOCa(OH)2CaCO3CO2
6．有关物质之间的部分转化关系如图所示，其中“—”表示物质之间能发生化学反应，“→”表示物质之间的转化关系。下列说法中正确的是(　　)
A．物质X是一种常见的酸性氧化物
B．反应②一定有盐参加反应
C．向Ca(OH)2溶液中加入CaO，所得溶液的溶质质量分数一定增大
D．图中的部分反应可能是置换反应
7．下列各组物质的稀溶液，不用其他试剂，仅用观察或相互间混合的方法不能鉴别出来的是(　　)
A．FeCl3、KOH、MgSO4、NaCl
B．Ca(NO3)2、HCl、Na2CO3、HNO3
C．H2SO4、CuSO4、NaOH、NH4NO3
D．BaCl2、HNO3、MgSO4、NaOH
【拓展提能练】
8．A、B、C、D、E五种物质均为中学化学中常见的化合物，已知A、B、C、D、E五种物质里含有相同的一种金属元素，并且A、B、C、D都可与物质M反应生成E，物质之间按箭头方向都可通过一步反应实现转化。实验室通常用碱B的澄清溶液检验CO2。
回答下列问题：
(1)写出物质的化学式：
A______________　B______________
C______________　E______________。
(2)M属于____________(填“酸”“碱”“盐”“酸性氧化物”或“碱性氧化物”)。
(3)写出正盐C转化为酸式盐D的化学方程式：________________________________________________________________________。
(4)写出碱B转化为酸式盐D的化学方程式：________________________________________________________________________。
(2)酸　(3)CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2
(4)Ca(OH)2＋2CO2===Ca(HCO3)2
9．早在战国时期，《周礼·考工记》就记载了我国劳动人民制取氢氧化钾以漂洗丝帛的工艺。大意是：先将干燥的木头烧成灰(含K2CO3)，用其灰汁浸泡丝帛，再加入石灰即可。反应过程如图。
(1)操作a的分离方法是________。
(2)反应过程中未涉及的基本反应类型是________反应。
(3)反应过程中能够循环利用的物质是__________(填化学式)。
(4)氢氧化钙与灰汁(含K2CO3)反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(5)古人不提前制备大量氢氧化钾的原因是________________________________________________________________________(用化学方程式表达)。
(4)Ca(OH)2＋K2CO3===CaCO3↓＋2KOH
(5)2KOH＋CO2===K2CO3＋H2O
10．已知：纳米铁的化学活性与普通铁不同：普通铁不会轻易燃烧，纳米铁可以在空气中自燃；普通铁的抗腐蚀性弱，而纳米铁耐腐蚀。实验室利用气相还原法制备纳米级Fe，其流程如下图所示：
(1)下列有关说法错误的是________。
A．FeCl2·nH2O属于盐
B．FeCl2·nH2O固体的加热脱水过程属于化学变化
C．不能用物理方法鉴别纳米级Fe和普通铁粉
D．纳米级Fe与盐酸反应的化学方程式为：2Fe＋6HCl===2FeCl3＋3H2↑
(2)FeCl2与H2反应的化学方程式为：FeCl2＋H2Fe＋2HCl，该反应属于________反应(填基本反应类型)。
(3)制备纳米级Fe的过程中要通入N2，该操作的目的是________________________________________________________________________。
(3)防止纳米级铁与空气中的氧气接触自燃
第二节　离子反应
六、参考答案
【情境导入】提示：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
【情境导入】提示：绿色，固体，难溶于水等。
【情境导入】提示：铜盐、碳酸盐、碱式盐、难溶盐、含氧酸盐等。
【情境导入】提示：(1)含OH－，可以和酸发生复分解反应生成盐和水；(2)含CO，可以和酸发生复分解反应生成CO2气体等；(3)难溶碱或难溶碳酸盐受热可以分解。
【任务二·题2】解析：选D。A.根据反应原理可知，Ca(OH)2与Na2CO3反应生成CaCO3沉淀、与CO2反应生成CaCO3沉淀；而Ca(OH)2与BaCl2不反应，故A不符合题意；B.Fe不能与Ca(OH)2反应，Ca(OH)2与Na2CO3、K2CO3均生成CaCO3沉淀，故B不符合题意；C.Fe2O3、CO、Ba(NO3)2都不能与Ca(OH)2反应，故C不符合题意；D.根据反应原理可知，Na2CO3与盐酸反应生成CO2气体，Ca(OH)2与Na2CO3反应生成CaCO3沉淀、与CO2反应生成CaCO3沉淀、与MgCl2反应生成Mg(OH)2沉淀，故D符合题意。
【任务二·题2】答案：(1)SO2＋CaO===CaSO3
【分层作业·题1】答案：C
【分层作业·题2】答案：C
【分层作业·题3】解析：选B。A.红磷、白磷和黑磷都是磷元素形成的不同种单质，互为同素异形体，则该工艺涉及了磷元素的三种同素异形体，故A正确；B.液态白磷受热转化为气态白磷时，没有新物质生成，属于物理变化，不属于化学变化，故B错误；C.黑磷能在氧气中燃烧生成五氧化二磷固体，故C正确；D.白磷在空气中易自燃，所以该工艺须在隔绝空气的条件下进行，故D正确。
【分层作业·题4】解析：选D。A.Fe与盐酸反应生成FeCl2，故A错误；B.H2O2分解生成H2O和O2，故B错误；C.CaCl2和CO2不反应，故C错误。
【分层作业·题5】解析：选B。
【分层作业·题6】解析：选A。涉及各反应如下：①CaO＋H2O===Ca(OH)2；②可以是Ca(OH)2与碳酸盐反应，也可以是Ca(OH)2与CO2反应；③CaCO3CaO＋CO2↑；X可以与CaCO3相互转化，故X可能是CO2也可能是CaCl2，同时X可以与Ca(OH)2反应，故X应为CO2，则反应④Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O；⑤CaCO3CaO＋CO2↑或CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O；⑥Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O。
【分层作业·题7】解析：选B。A.FeCl3溶液为黄色溶液，可通过观察颜色直接鉴别，将其他三种溶液分别加入FeCl3溶液中，产生红褐色沉淀的是KOH溶液，再向剩余两种溶液中分别加入KOH溶液，产生白色沉淀的是MgSO4，无明显现象的是NaCl溶液，故A不符合题意；B.将四种溶液两两混合，能与其他三种试剂反应，分别出现沉淀和气体的是Na2CO3溶液，与Na2CO3溶液反应产生气体的是HCl溶液和HNO3溶液，产生沉淀的是Ca(NO3)2溶液，HCl溶液和HNO3溶液无法区分，故B符合题意；C.首先根据溶液显蓝色，鉴别出CuSO4溶液，然后将CuSO4滴入剩余的三种溶液中出现蓝色沉淀的是NaOH，再将剩余的两种溶液滴入蓝色沉淀中，能使沉淀消失的为H2SO4，无明显现象的是NH4NO3，可以鉴别，故C不符合题意；D.将四种溶液两两混合，产生两种沉淀的为MgSO4，则剩余一种溶液为HNO3，向两种沉淀加入HNO3，溶解的为NaOH，未溶解的为BaCl2，可以鉴别，故D不符合题意。
【分层作业·题8】答案：(1)CaO　Ca(OH)2　CaCO3　CaCl2[或Ca(NO3)2等]
【分层作业·题9】答案：(1)过滤　(2)置换　(3)CaCO3
【分层作业·题10】答案：(1)CD　(2)置换
【分层作业·题10】解析：(1)铁粉和纳米铁粉的最大区别就在于其粒径大小，可以通过加入水中，利用丁达尔效应鉴别，故C错误；纳米铁与盐酸反应生成氯化亚铁，Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，故D错误。

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