高中化学苏教版 (2019)必修 第一册专题1 物质的分类及计量第一单元 物质及其反应的分类第2课时学案及答案

第2课时  物质的转化 化学反应的分类

一、物质的转化

1．以碳、镁两种元素的单质和化合物为例，按要求完成物质间的转化。

2.物质转化中的常见反应类型

(1)酸、碱、盐在溶液中发生复分解反应，通常有沉淀析出、气体放出或水等物质生成。例如：MgCl2＋2NaOH=== Mg(OH)2↓＋2NaCl。

(2)酸性氧化物与碱性氧化物可以发生化合反应，生成盐类物质。例如：CaO＋CO2===CaCO3。

(3)排在金属活动性顺序表中氢前面的金属与稀盐酸(或稀硫酸)发生置换反应，生成氢气和盐。例如：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑。

3．无机化合物转化为有机化合物

1828年，德国化学家维勒通过蒸发无机化合物氰酸铵(NH4CNO)水溶液得到了尿素[CO(NH2)2]。尿素的合成揭开了人工合成有机化合物的序幕。

二、化学反应的分类

1．化学反应的类型

2.氧化还原反应

根据化学反应中元素的化合价是否发生变化，可将化学反应重新进行分类：

(1)有元素化合价发生变化的反应，称为氧化还原反应。

(2)元素化合价不发生变化的反应，称为非氧化还原反应。

微点拨：有单质参与的化合反应和分解反应一定是氧化还原反应，置换反应一定是氧化还原反应，复分解反应一定不是氧化还原反应。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”。)

(1)物质的变化是复杂的，物质之间的转化可能有多种途径。

 (√)

(2)物质转化的过程一定发生了化学反应。 (√)

(3)CuO可与盐酸反应生成CuCl2，该反应为氧化还原反应。

 (×)

(4)物质间的转化是有规律的，转化是有条件的，在研究陌生物质的性质时，要特别关注反应条件和环境。              (√)

2．在Zn、ZnO、ZnCO3、盐酸和CaCl2溶液五种物质中，每两种物质反应能生成ZnCl2溶液的组合有(　　)

A．2种　　　　　　　　 B．3种

C．4种   D．5种

B　[生成ZnCl2的组合有：Zn与盐酸，ZnO与盐酸，ZnCO3与盐酸。]

3．据考证，商代炼铜主要矿物原料是孔雀石，主要燃料是木炭，冶炼温度估计在1 000 ℃左右，可能涉及的反应有：

①Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O　 ②2CuO＋C2Cu＋CO2↑　③CuO＋COCu＋CO2　④CO2＋C2CO

(1)从四种基本反应类型看，①、②、④分别属于          、            、             。

(2)在上述反应中，属于氧化还原反应的是                (填序号)。

[解析]　(1)①是分解反应，②是置换反应，④是化合反应。(2)其中②③④均有单质参与或生成(化合价有变化)，是氧化还原反应。

[答案]　(1)分解反应　置换反应　化合反应　(2)②③④

　利用以下三套装置，进行酸、碱、盐的性质实验探究：

A　　　　　　B　　　　　C

[问题1]　装置A中能看到什么现象？由此能够说明哪些问题？

[提示]　稀硫酸中滴加石蕊溶液，溶液变红色，说明稀硫酸呈酸性；氢氧化钙溶液中滴加石蕊溶液，溶液变蓝色，说明氢氧化钙溶液呈碱性。

[问题2]　在装置B的烧杯②中滴加酚酞溶液，然后扣上大烧杯，能观察到什么现象？为什么？

[提示]　烧杯②中滴加酚酞溶液后变红色，一段时间后溶液颜色变浅，甚至消失。说明浓盐酸具有挥发性，酸碱发生中和反应。

[问题3]　装置C中，将胶头滴管中的NaOH溶液滴入集气瓶中，观察到的实验现象是什么？请解释原因。

[提示]　气球涨大。由于集气瓶内的CO2与NaOH溶液反应，导致集气瓶内压强减小，所以气球膨胀。

1．物质的转化关系图

2．化学反应的类型

3．氧化还原反应与四种基本反应类型之间的关系

(1)两个可能：化合反应和分解反应可能是氧化还原反应。

(2)两个一定：置换反应一定是氧化还原反应，复分解反应一定是非氧化还原反应。

【典例】　如图所示，“——”表示相连的物质间在一定条件下可以发生反应，“―→”表示丁在一定条件下可以转化为乙。下面四组选项中，符合图示要求的是(　　)

C　[A中甲和乙、乙和丙、丙和丁、丁和甲均不能反应，丁也不能转化为乙；B中甲和乙、乙和丙、丁和甲之间也不能反应，丁也不能转化为乙，故A、B不符合题意。C中反应依次为甲和乙：2CO＋O22CO2；乙和丙：CO＋CuOCu＋CO2；丙和丁：2CuO＋C2Cu＋CO2↑；甲和丁：C＋O2CO2；丁→乙：2C＋O22CO。D中，甲和乙、丁和甲均不能反应，故D不符合题意。]

解答本类试题思维流程如下：

1．对于化学反应A＋B===C＋D的下列说法中，正确的是(　　)

A．若生成物C、D有一种为单质，该反应一定是置换反应

B．若生成物C、D分别为两种沉淀，A、B有可能为盐和碱

C．若生成物C、D是盐和水，则A、B一定是酸和碱

D．若生成物C、D是两种化合物，则A、B一定是化合物

B　[由反应CO＋CuOCO2＋Cu知，A项错误；由反应Ba(OH)2＋CuSO4===BaSO4↓＋Cu(OH)2↓知，B项正确；由反应CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O知，C项错误；由反应CH4＋2O2CO2＋2H2O知，D项错误。]

2．所列各组物质中，物质之间按箭头方向不能通过一步反应实现所示转化的是(　　)

A．甲为CuO、乙为CO2、丙为H2O

B．甲为C、乙为CO、丙为CO2

C．甲为CaCO3、乙为CaO、丙为Ca(OH)2

D．甲为H2SO4、乙为H2O、丙为H2

C　[选项C中碳酸钙难溶于水，不与碱溶液发生反应，不能生成氢氧化钙。]

随着人类经济的发展，自然资源的开发与重复利用成为一个紧迫的问题。一方面可以减少垃圾对自然环境的影响，另一方面可以通过化工工艺对垃圾中的可利用资源进行再处理，减少对自然资源的依赖。下面是某金属垃圾处理厂对含铜金属垃圾的处理过程：

(1)上述回收方案中涉及铜元素的物质有哪些？对这些物质进行分类，并说出你的分类依据。

(2)该工厂工艺流程中的①、②、④发生了物质的转化，写出物质的转化类型并写出物质之间的转化方程式。

(3)该生产工艺被称为湿法炼铜，是我国古代人发明的，其原理就是用置换反应制取金属。现在工业上还在广泛应用，但更多的是一种火法炼铜，需要在高温条件下进行，试写出火法炼铜的原理和化学反应。

(4)分析两种炼铜方法的优缺点分别有哪些。

[解析]　(1)涉及Cu、CuO、CuSO4，分别属于金属单质、金属氧化物、盐；根据物质的组成进行分类的。

(2)Cu(金属单质)→CuO(金属氧化物)→CuSO4(盐)→Cu(金属单质)。

①2Cu＋O22CuO、

②CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O、

④Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。

(3)可以用碳粉或CO在高温下还原氧化铜制取金属铜：2CuO＋C2Cu＋CO2↑或CuO＋COCu＋CO2。

[答案]　(1)Cu、CuO、CuSO4；分别属于金属单质、金属氧化物、盐；根据物质的组成进行分类。

(2)金属单质→金属氧化物→盐→金属单质。

①2Cu＋O22CuO、②CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O、④Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。

(3)可以用碳粉或CO在高温下还原氧化铜制取金属铜：2CuO＋C2Cu＋CO2↑或CuO＋COCu＋CO2。

(4)湿法炼铜的优点是常温下可以进行，节能；缺点是对铜矿要求高，副产品硫酸亚铁溶液可能导致污染。火法炼铜的优点是铜矿类型适应性广；缺点是需要在高温下进行，耗能，会产生对大气污染的气体。

通过对垃圾中的可利用资源进行再处理，考查用化学符号描述常见简单物质及其变化，从宏观和微观视角对物质及其变化进行分类和表征。培养学生学习化学的兴趣，以及宏观辨识与微观探析的化学核心素养。能依据“绿色化学”思想和科学理论对某一个化学过程进行分析，权衡利弊，作出合理的决策，培养学生科学态度与社会责任的化学核心素养。

1．下列物质中，与酸、碱、盐均能反应的物质是(　　)

A．CuO　　　　　　　 B．CaCO3

C．Na2CO3   D．CO2

C　[CuO不能与碱和盐反应，A不符合题意；CaCO3不能与碱和盐反应，B不符合题意；CO2不能与酸反应，D不符合题意。]

2．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

C　[Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH；CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O；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。]

3．以下表示的是碳及其化合物的转化关系，其中涉及的基本反应类型依次是(　　)

CCO2H2CO3CaCO3CO2

A．化合、置换、分解、复分解

B．置换、复分解、化合、分解

C．置换、化合、分解、复分解

D．置换、化合、复分解、分解

D　[该转化关系中涉及的化学反应及反应的类型：C＋2CuO2Cu＋CO2↑，置换反应；CO2＋H2O===H2CO3，化合反应；H2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2H2O，复分解反应；CaCO3CaO＋CO2↑，分解反应。]

4．对于下列反应的反应类型的判断，不正确的是(　　)

A．CO2＋H2O===H2CO3　化合反应；非氧化还原反应

B．Cu(OH)2CuO＋H2O　分解反应；非氧化还原反应

C．Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2　置换反应；氧化还原反应

D．NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3　复分解反应；非氧化还原反应

C　[置换反应是单质与化合物反应生成另一种单质和化合物的化学反应，Fe2O3与CO都不是单质，不属于置换反应，从化合价变化来看，该反应为氧化还原反应。]

5．[素养题]牙膏中的摩擦剂碳酸钙可用石灰石来制备。某学生设计了一种制备碳酸钙的实验方案，其流程图如下：

(1)下列物质中，属于盐的是        (选填字母)。

A．CaCO3   B．CaO

C．Ca(OH)2   D．Na2CO3

(2)请写出上述制备流程中有关反应的化学方程式，并标出基本反应类型。

①                                                   ；

②                                                  ；

③                                                   。

(3)请你仍以石灰石为原料(其他试剂自选)，设计另外一种制碳酸钙的方案，仿照上述流程写出你的制备流程图。

你所设计方案的优点是                                。

(4)用食醋、澄清石灰水等来验证牙膏中含有碳酸钙的操作及现象为                                                                 

                                                     。

[解析]　(3)根据所给转化流程知，可以充分利用第一步反应产生的CO2，将其用于碱生成盐的反应，即CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O；其优点是CO2得到充分利用，节省原料等。

[答案]　(1)AD　(2)①CaCO3CaO＋CO2↑(分解反应)　②CaO＋H2O===Ca(OH)2(化合反应)

③Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH(复分解反应)

(3)

CO2得到充分利用，节省原料

(4)用食醋和牙膏反应，并把放出的气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊