《物质及其反应的分类 第1课时》教学设计化学苏教版高中必修1新课标.docx

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《物质及其反应的分类第1课时》教学设计化学苏教版高中必修1新课标

第一单元物质及其反应的分类

第1课时物质的分类和转化

◆教学目标

1．能以不同视角对物质及其变化进行分类，初步形成研究物质性质的基本思路。

2．在物质转化的学习中，感受化学在创造物质方面对人类的贡献。

3．在分类方法的应用中，体验分类在化学研究和学习中的重要意义。

◆教学重难点

1．常见化学物质的分类方法。

2．物质转化的规律。

◆教学过程

导入新课

物质世界丰富多彩，变化万千。

在自然界中，100多种元素形成了上亿种组成、结构、性质各异的单质和化合物。

同时，人工合成的物质种类还在不断增加。

面对丰富多彩、变化无穷的物质世界，你是否想过：

化学家是怎样研究物质组成、结构和变化的呢？

【展示图片】丰富多彩的化学物质

讲授新课

教学环节一：

物质的分类

图书馆中数不胜数的图书要分类陈列以便于人们查找，快递企业对数以千万计的物品要分类处理以提高工作效率。

同样，为了认识和研究的方便，化学家需要将众多的物质按一定的标准进行分类，探索各类物质的共性和特性。

我们知道，对复杂的事物可以从不同的角度进行分类。

那么化学家是如何分类的呢？

【展示图片\视频】

知识1物质的分类

【交流讨论】

请将下述物质进行分类，并说明你分类的依据。

将你的分类结果与同学交流。

空气、乙醇、水、硫酸铵、铜、碘酒、碘（I2）、氧气、石墨、食盐水、硫酸、二氧化硫、氧化铜、氢氧化铁。

【学生可能的回答】

回答一：

根据物质的存在状态进行分类

气态：

空气、氧气、二氧化硫

液态：

乙醇、水、碘酒、食盐水、硫酸

固态：

硫酸铵、铜、碘（I2）、石墨、氧化铜、氢氧化铁

回答二：

根据物质的组成进行分类

混合物：

空气、碘酒、食盐水

纯净物：

乙醇、水、硫酸铵、铜、碘（I2）、氧气、石墨、硫酸、二氧化硫、氧化铜、氢氧化铁。

其中金属单质有铜；非金属单质有碘（I2）、氧气、石墨；有机化合物有乙醇；氧化物有氧化铜、二氧化硫、水；酸有硫酸；碱有氢氧化铁；盐有硫酸铵。

【过渡】

对复杂事物可以从不同的角度或用不同的方法进行分类，分类的标准不同，结果也不同。

我们知道，根据物质的存在状态，将物质分为气态物质、液态物质和固态物质；根据物质的导电性，将物质分为导体、半导体和绝缘体；根据物质在水中的溶解性，将物质分为可溶性物质、微溶性物质和难溶性物质。

根据物质的组成和性质，可以对物质进行分类。

（1）根据物质的组成和性质进行分类

【学以致用】

实验室中有下列物质，请依据它们的组成和性质，尝试对其进行分类。

钠（Na）、氯气（Cl2）、氯化铁（FeCl3）、硫酸（H2SO4）、碳酸钙（CaCO3）、氧化钙（CaO）、二氧化硅（SiO2）、氢氧化钠（NaOH）、氢氧化铜[Cu（OH）2]、葡萄糖（C6H12O6）。

答：

金属单质：

钠（Na）。

非金属单质：

氯气（Cl2）。

氧化物：

氧化钙（CaO）、二氧化硅（SiO2）。

酸：

硫酸（H2SO4）。

碱：

氢氧化钠（NaOH）、氢氧化铜[Cu（OH）2]。

盐：

氯化铁（FeCl3）、碳酸钙（CaCO3）。

有机化合物：

葡萄糖（C6H12O6）。

（2）对氧化物、酸、碱、盐进行更为细致的分类

氧化物

根据氧化物

的化学性质

【讲解新概念】

酸性氧化物：

能与酸反应生成盐和水的氧化物，如Fe2O3、CaO等。

碱性氧化物：

能与碱反应生成盐和水的氧化物，如CO2、CaO等。

【交流讨论】

金属氧化物一定是碱性氧化物？

非金属氧化物一定是酸性氧化物?

答：

碱性氧化物是金属氧化物，但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，如Mn2O7是酸性氧化物，但属于金属氧化物，CO、NO是非金属氧化物，但不是酸性氧化物。

酸性氧化物均能溶于水生成相应的酸？

碱性氧化物均能溶于水生成相应的碱？

答：

部分酸性氧化物能与水反应生成相应的酸，如SO3+H2O=H2SO4等，有些酸性氧化物不能与水反应，如SiO2不和水反应。

部分碱性氧化物能与水反应生成相应的碱，如CaO+H2O=Ca（OH）2等，碱性碱性氧化物不能与水反应，如CuO不和水反应。

酸性氧化物通常能与碱性氧化物反应生成相应的盐，如SO2+CaO=CaSO3等。

无氧酸（如HCl等）

含氧酸（如H2CO3、H2SO4等）

根据酸中是否含有氧元素

酸

强酸（如HCl、H2SO4等）

弱酸（如H2CO3等）

按酸性强弱

……

可溶性碱[如NaOH、Ba（OH）2等]

难溶性碱[如Cu（OH）2、Fe（OH）3等]

根据碱在水中的溶解性

碱

强碱（如NaOH等）

弱碱（如NH3·H2O等）

按碱性强弱

……

可溶性盐（如NaCl等）

微溶性盐（如CaSO4等）

根据盐在水中的溶解性

难溶性盐（如CaCO3等）

无氧酸盐（如MgCl2等）

根据酸根离子中是否含氧元素

盐

含氧酸盐（如Na2CO3等）

正盐（如NaCl、KNO3等）

根据组成中的阴离子

酸式盐（如NaHCO3等）

碱式盐[如Cu（OH）2CO3]

知识2物质分类研究的价值

同一类物质在组成和性质方面往往具有相似性。

对物质进行合理的分类，使表面上看起来比较杂乱的事物变得井然有序，有助于我们按物质的类别进一步研究物质的组成、结构和性质。

【例题】下列说法正确的是（）

A.碱性氧化物都是金属氧化物

B.酸性氧化物都是非金属氧化物

C.含有氧元素的化合物均为氧化物

D.酸性氧化物（碱性氧化物）一定能与水反应生成酸（碱）

解析：

碱性氧化物一定是金属氧化物，A项正确；Mn2O7是金属氧化物，但属于酸性氧化物，B项错误；KClO3是含氧化合物，但不是氧化物，C项错误；部分碱性氧化物能与水反应生成相应的碱，如CaO+H2O=Ca（OH）2等，有些碱性氧化物不能与水反应，如Fe2O3；部分酸性氧化物能与水反应生成相应的酸，如SO3+H2O=H2SO4，有些酸性氧化物不能与水反应，如SiO2不和水反应，D项错误。

答案：

A

教学环节二：

物质的转化

【交流讨论】请以碳、钙两种元素的单质和化合物为例，写出下表中所列转化反应（标出必要的反应条件），讨论是否还有其他类型的转化反应并补充到表中。

物质的转化反应

实例

单质→化合物

C+O2

CO2

碱性氧化物→碱

CaO+H2O=Ca（OH）2

酸性氧化物→酸

CO2+H2O=H2CO3

酸→盐

H2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2H2O

碱→盐

CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O

盐→盐

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

……

【过渡】根据物质的分类，可以认识物质的性质以及物质之间的转化关系，从而制备人类生活和生产需要的新物质。

同类物质往往具有相似的性质。

例如，盐酸、硫酸等酸，氢氧化钠、氢氧化钙等碱，碳酸钠、碳酸钾等盐各具有相似的化学性质。

请同学们分别归纳酸、碱、盐这三类物质的主要化学性质。

知识1酸、碱、盐及氧化物的主要化学性质

（1）酸的主要化学性质

酸的主要化学性质

现象或反应实例

基本反应类型

与指示剂作用

紫色石蕊溶液遇酸显红色，酚酞溶液遇酸不变色

—

与活泼金属反应

Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑

置换反应

与碱性氧化物反应

CuO+H2SO4=CuSO4+H2O

复分解反应

与碱反应

2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O

复分解反应

与某些盐反应

Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+CO2↑+H2O

复分解反应

注意；不同的酸在组成上具有相似性，从微观角度来看，不同的酸溶液中都含有H+，这决定了不同的酸的化学性质相似。

（2）碱的主要化学性质

碱的主要化学性质

现象或反应实例

基本反应类型

与指示剂作用

紫色石蕊溶液遇碱显蓝色，酚酞溶液遇碱显红色

—

与酸性氧化物反应

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

—

与酸反应

HCl+NaOH=NaCl+H2O

复分解反应

与某些盐反应

FeCl3+3NaOH=Fe（OH）3↓+3NaCl

复分解反应

注意；不同的碱在组成上具有相似性，从微观角度来看，不同的酸溶液中都含有OH-，这决定了不同的碱的化学性质相似。

（3）盐的主要化学性质

盐的主要化学性质

现象或反应实例

基本反应类型

与金属反应

Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu

置换反应

与酸反应

2HCl+CaCO3=CaCl2+CO2↑+H2O

复分解反应

与碱反应

2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu（OH）2↓

复分解反应

与某些盐反应

NaCl+AgNO3=NaNO3+AgCl↓

复分解反应

（4）氧化物的主要化学性质

主要化学性质

反应实例

基本反应类型

酸性氧

化物

部分能与水反应

H2O+SO3=H2SO4

化合反应

与碱反应

2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

—

与碱性氧化物反应

CaO+SO2=CaSO3

化合反应

碱性氧

化物

部分能与水反应

H2O+CaO=Ca（OH）2

化合反应

与酸反应

H2SO4+CuO=CuSO4+H2O

复分解反应

与酸性氧化物反应

CO2+Na2O=Na2CO3

化合反应

注意：

（1）能溶于水的含氧酸，对应的酸性氧化物一般能与水反应生成相应的含氧酸，如H2SO4：

SO3+H2O=H2SO4。

（2）能溶于水的碱（NH3·H2O除外），对应的碱性氧化物一般能与水反应生成相应的碱，如NaOH：

Na2O+H2O=2NaOH。

（3）有盐和水生成的反应不一定是中和反应，如酸性氧化物和碱反应、碱性氧化物与酸反应均有盐和水生成，但均不是中和反应。

知识2无机化合物间的转化

根据前面所学的酸、碱、盐及氧化物的化学性质，归纳他们之间的转化关系。

【绘制转化关系图】

注意：

上述反应规律具有一般性，而不具有普遍性。

物质之间的转化需要一定的条件，如“金属单质+酸→盐+氢气”，指金属活动性顺序中排在氢前面的金属，可以将酸中的氢置换出来；又如酸、碱、盐在溶液中发生复分解反应，通常有沉淀析出、气体放出或有水等物质生成。

知识3无机化合物转化为有机化合物

阅读P6科学史话，了解无机化合物可以转化为有机化合物。

【例题】“探险队员”—盐酸，不小心走进了化学迷宫，不知怎样走出来，因为迷宫有许多“吃人的野兽”（即能与盐酸反应的物质），盐酸必须避开它们，否则就无法通过。

（1）请你帮助它走出迷宫（请用图中物质前的序号连接起来表示所走的路线）：

____________。

（2）在能“吃掉”盐酸的化学反应中，属于酸和碱中和反应的有_____个，其中能“吃掉”盐酸的盐是_______，写出该反应的化学方程式_____________________________。

（3）在不能与盐酸反应的物质中，属于氧化物的是______（填写物质序号，下同），属于单质的是________。

（4）如果将盐酸换成氧气，它能沿着盐酸走出的路线“走出”这个迷宫吗？

为什么？

_______________________________________。

解析：

（1）利用图示的物质对相关的与盐酸不能反应的物质作出判断即可，由于盐酸不能和二氧化碳、不活泼金属铜和银、氯化钠、二氧化硫、硫酸反应，故路线为：

③→⑥→⑩→⑦→⑪→⑫；

（2）盐酸与氢氧化钠、氢氧化钙的反应为中和反应，可知中和反应有2个，Na2CO3与盐酸反应，反应为Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑；

（3）在不能与盐酸反应的物质中，属于氧化物的是③⑩，属于单质的是⑦⑫；

（4）如果将盐酸换成氧气，不能沿着盐酸走出的路线“走出”这个迷宫，因为氧气遇到CO、Cu等物质会被“吃掉”。

答案：

（1）③⑥⑩⑦⑪⑫；

（2）2；Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑；（3）③⑩；⑦⑫；（4）不能，因为氧气遇到CO、Cu等物质会被“吃掉”。

【例题】轻质碳酸钙广泛应用于橡胶、塑料、油漆、水性涂料以及造纸等行业，日常生活中的牙膏也常用它作摩擦剂。

目前轻质碳酸钙的生产主要是碳化法，工艺流程如图：

请分析轻质碳酸钙的生产流程，回答下列问题：

（1）物质B的化学式为_____________；

（2）在A→B之间，过滤操作的目的是__________________________；

（3）在B+C→CaCO3的过程中，应控制物质C的流量，原因是（用化学方程式表示）__________________________；

（4）生产轻质碳酸钙的方法很多请再设计一种制备方法（用化学方程式表示）_________________________。

解析：

（1）石灰石高温能分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙能与水反应生成氢氧化钙，故A是氧化钙，C是二氧化碳，B是氢氧化钙，氢氧化钙能与二氧化碳反应生成碳酸钙和水；

（2）进行过滤操作能除去未溶解的Ca（OH）2及杂质；

（3）碳酸钙、二氧化碳和水能反应生成碳酸氢钙，故需要控制二氧化碳的流量；

（4）碳酸钠能与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠。

答案：

（1）Ca（OH）2；

（2）除去未溶解的Ca（OH）2及杂质；（3）CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2；（4）。

Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl。

课堂小结

物质的转化

课堂检测

1．下列关于物质分类的组合正确的是（　　）

碱性氧化物

碱

盐

A

氧化钠

纯碱

氯化铝

B

生石灰

烧碱

明矾

C

熟石灰

苛性钠

硫酸铜

D

过氧化钠

氢氧化钙

小苏打

解析：

A、纯碱是碳酸钠俗名，属于盐类、不是碱，故A错误；B、生石灰是氧化钙，是碱性氧化物；烧碱是氢氧化钠，是碱；明矾是十二水硫酸钾铝，是盐类，故B正确；C、熟石灰是氢氧化钙，属于碱类，不是氧化物，故C错误；D、过氧化钠与盐酸反应生成盐、水和氧气，不符合碱性氧化物概念和性质，故D错误。

答案：

B

2．以下表示的是碳及其化合物的相互转化关系：

其中涉及的基本反应类型依次为（　　）

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

【解析】C和CuO发生置换反应生成Cu和CO2；CO2和H2O发生化合反应生成H2CO3；H2CO3和Ca（OH）2发生复分解反应生成CaCO3；CaCO3在高温条件下发生分解反应生成CaO和CO2，故选D。

答案：

D

3．向下列各物质的水溶液中滴加稀硫酸或MgCl2溶液时，均有白色沉淀生成的是（　　）

A．Ba（NO3）2

B．KOH

C．Ba（OH）2

D．Na2CO3

【解析】Ba（NO3）2溶液和稀硫酸反应有白色沉淀BaSO4生成，Ba（NO3）2溶液和MgCl2溶液不反应；KOH溶液和稀硫酸反应但无现象，KOH溶液和MgCl2溶液反应有白色沉淀Mg（OH）2生成；Ba（OH）2溶液和稀硫酸反应有白色沉淀BaSO4生成，Ba（OH）2溶液和MgCl2溶液反应有白色沉淀Mg（OH）2生成；Na2CO3溶液和稀硫酸反应有气泡产生，Na2CO3溶液和MgCl2溶液反应有白色沉淀MgCO3生成，故选C。

答案：

C

4．构建知识网络，理清物质间的相互关系，是化学学习中的一种重要方法。

图中连线两端的物质可以相互反应。

下列四组选项中，符合该图要求的是（　　）

A．①NaHCO3②CO2③BaCl2

B．①Na2CO3②Fe③K2CO3

C．①Fe2O3②CO③Ba（NO3）2

D．①Ca（HCO3）2②SO2③Na2CO3

【解析】NaHCO3和HCl、NaHCO3和Ca（OH）2、CO2和Ca（OH）2都能发生相应反应，BaCl2和Ca（OH）2不能发生反应，A项不符合题意；Na2CO3和HCl、Na2CO3和Ca（OH）2、K2CO3和Ca（OH）2都能发生相应反应，Fe不能和Ca（OH）2反应，B项不符合题意；Fe2O3能和HCl反应，不能和Ca（OH）2反应，CO、Ba（NO3）2均不能和Ca（OH）2反应，C项不符合题意；Ca（HCO3）2和HCl、Ca（HCO3）2和Ca（OH）2，SO2和Ca（OH）2，Na2CO3和Ca（OH）2都能发生相应反应，D项符合题意。

答案：

D

5．如图，A、B、C、D、E各代表水、锌、二氧化碳、硫酸铜溶液、氢氧化钡溶液中的一种物质。

常温下，相连环物质间能发生反应，不相连环物质间不能发生反应，且A的相对分子（或原子）质量大于D。

请填空：

（1）写出下列物质的化学式：

A____，D_____，E______

（2）写出B与C反应的化学方程式：

______________________________；

（3）相连环物质间发生的反应中，置换反应共有____个。

【解析】①以水为起始物，A→E为H2O—CO2—Ba（OH）2—CuSO4—Zn。

②以锌为起始物，A→E为Zn—CuSO4—Ba（OH）2—CO2—H2O。

以其他物质为起始物，无法形成图示五元环关系。

因为A的相对分子（或原子）质量大于D，所以A→E为②所示的物质。

答案：

（1）Zn；CO2；H2O；

（2）CuSO4+Ba（OH）2=BaSO4↓+Cu（OH）2↓；（3）1。