第1章 第1节 新知探究课2 物质的转化-【名师导航】2023-2024学年高中化学必修第一册同步讲义(人教版2019)

新知探究课2　物质的转化 1．熟知酸、碱、盐的性质，会写相关反应的化学方程式，并判断其反应类型，体现“宏观辨识与微观探析”的化学核心素养。 2．认识同类物质具有相似性，学会分析研究物质性质与相互转化的方法，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。 1．酸、碱、盐的性质 反应实例 反应类型 酸的主要化学性质 与活泼金属反应 H2SO4＋Fe===FeSO4＋H2↑ 置换反应 与碱性氧化物反应 H2SO4＋CuO===CuSO4＋H2O 复分解反应 与碱反应 H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O 复分解反应 与某些盐反应 2HCl＋CaCO3===CaCl2＋H2O＋CO2↑ 复分解反应 碱的主要化学性质 与酸反应 NaOH＋HCl===NaCl＋H2O 复分解反应 与酸性氧化物反应 2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O 复分解反应 与某些盐反应 Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH 复分解反应 盐的主要化学性质 与酸反应 Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑ 复分解反应 与碱反应 Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH 复分解反应 与盐反应 AgNO3＋NaCl===AgCl↓＋NaNO3 复分解反应 受热分解 CaCO3CaO＋CO2↑ 分解反应 2．物质的转化 (1)基本依据：在化学变化过程中，元素是不会改变的。即化学反应中元素质量守恒。 (2)常见单质及化合物的转化 Ⅰ．实例探究 写出下列有关序号的化学方程式并注明反应类型： ①2Ca＋O2===2CaO；化合反应 ②CaO＋H2O===Ca(OH)2；化合反应 ③Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH；复分解反应 ④C＋O2CO2；化合反应 ⑤CO2＋H2O===H2CO3；化合反应 ⑥H2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2H2O；复分解反应 Ⅱ．结论 单质到盐的转化关系： 3．物质转化的应用——物质制备方法的选择 (1)确定物质制备方法的依据 ①物质的组成和性质；②物质之间的转化关系。 (2)工业生产中最适当方法的选择 (3)实例：工业上制取NaOH ①不采用Na2O与H2O反应的原因：Na2O作为原料，来源少、成本高。 ②主要采用的方法：电解饱和食盐水。 ③过去曾采用的方法：Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH。 (正确的打“√”，错误的打“×”) (1)Cu可与AgNO3溶液发生置换反应。 (　　) (2)由H2SO4可以与BaCl2反应，可类推HCl也可以与BaCl2反应。 (　　) (3)Na2CO3溶液遇酚酞变红，所以Na2CO3是碱。 (　　) (4)只有利用酸碱中和反应才能生成盐。 (　　) (5)非金属单质与O2反应一定得到酸性氧化物。 (　　) [答案]　(1)√　(2)×　(3)×　 (4)×　(5)× 单质、氧化物、酸、碱、盐的通性以及相互之间的转化 铜及其铜的化合物在古代已经得到广泛应用。北宋沈括《梦溪笔谈》中记载：“信州铅山有苦泉，流以为涧。挹其水熬之则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”；宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石颜料[主要成分为Cu(OH)2、CuCO3]，青色来自蓝铜矿颜料[主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3]。 1．“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”中涉及哪些物质的转化？写出该反应的化学方程式，并说明该反应的类型，指出该转化过程中涉及物质的类别(从单质、氧化物、酸、碱、盐中选择)。 [提示]　反应的化学方程式可以表示为Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4，属于置换反应，物质转化的类别为单质＋盐―→新单质＋新盐。 2．孔雀石颜料中，Cu(OH)2属于什么物质类别？CuCO3属于什么物质类别？ [提示]　Cu(OH)2属于碱；CuCO3由铜离子和碳酸根离子构成，属于盐。 3．根据碱和盐的相关性质，推测Cu(OH)2·2CuCO3与稀硫酸反应的产物；并写出化学方程式。 [提示]　生成盐、水及气体；化学方程式： Cu(OH)2·2CuCO3＋3H2SO4===3CuSO4＋2CO2↑＋4H2O。 4．以Fe、CuO、H2SO4三种物质为原料制取Cu，并写出对应的化学方程式。要求如下： ①与题干《梦溪笔谈》中记载中的方法不同；②比较两种方法的优缺点，并给出理由。 [提示]　Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，H2＋CuOCu＋H2O。 古书中记载的方法更好，原因是用氢气还原铜，耗能多，且H2很难与CuO充分反应，原料利用率低，产品不纯，且安全性差(氢气易爆炸)。 1．五类物质的通性 (1)金属的通性 金属＋ 实例：4Fe＋3O22Fe2O3、Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑、Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。 (2)酸的通性 ①酸与活泼金属单质反应，生成盐和氢气。如Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑。 ②酸与碱性氧化物反应，生成盐和水。如Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O。 ③酸与碱反应。如HCl＋NaOH===NaCl＋H2O。 ④酸与盐反应。如HCl＋AgNO3===AgCl↓＋HNO3。 ⑤酸与酸碱指示剂→遇石蕊变红。 (3)碱的通性[以Ca(OH)2为例] (4)盐(以Na2CO3为例) (5)氧化物的通性 氧化物 实例：CO2＋H2O===H2CO3 CO2(少量)＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O CaO＋H2O===Ca(OH)2 2．单质、氧化物、酸、碱、盐之间的相互转化 图示解读： ①金属单质碱性氧化物，如4Na＋O2===2Na2O； ②碱性氧化物碱，如CaO＋H2O===Ca(OH)2； ③金属单质盐，如Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑； ④碱性氧化物盐，如CaO＋2HCl===CaCl2＋H2O； ⑤碱盐，如Ca(OH)2＋2HCl===CaCl2＋2H2O； ⑥非金属单质酸性氧化物，如S＋O2SO2； ⑦酸性氧化物酸，如CO2＋H2O===H2CO3； ⑧非金属单质盐，如Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O； ⑨酸性氧化物盐，如CO2(少量)＋2NaOH===Na2CO3＋H2O； ⑩酸盐，如HCl＋NaOH===NaCl＋H2O。 1．下列关于Ca(OH)2性质的描述中不属于碱的共同性质的是(　　) A．能使紫色石蕊试液变蓝色 B．能与盐酸反应生成水 C．能与Na2CO3溶液反应生成CaCO3沉淀 D．能与CO2反应生成水 C　[碱的通性有使紫色的石蕊试液显蓝色，无色的酚酞试液显红色；和酸发生中和反应；和酸性氧化物反应生成盐和水；和某些盐发生复分解反应等。因此选项A、B、D都是碱的通性。但并非所有的碱和盐都反应，且生成物也不一定都是沉淀，所以选项C不是碱的通性。] 2．给图中①～⑤选择适当的物质，使有连线的两物质能发生反应。供选择的试剂有硫酸、二氧化碳、氯化钠、CaO、一氧化碳、纯碱、铁片和碳。 (1)请推断它们的化学式分别为①________；②________；③________；④________；⑤________。 (2)写出下列序号之间的化学方程式： ①和②：_____________________________________________________________； ②和④：____________________________________________________________； ②和⑤：_____________________________________________________________； ③和④：_____________________________________________________________。 [解析]　据单质①能和酸②发生化学反应，推知①应为活泼金属单质即为铁，而酸只有H2SO4，即②为H2SO4，则氧化物④应为金属氧化物CaO，从而氧化物③为酸性氧化物，即CO2，⑤属于盐且又能与H2SO4反应，则⑤应为Na2CO3。 [答案]　(1)Fe　H2SO4　CO2　CaO　Na2CO3 (2)Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ CaO＋H2SO4===CaSO4＋H2O Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋CO2↑＋H2O CO2＋CaO===CaCO3 1．以典型物质为例，了解单质、氧化物、酸、碱、盐5类物质的通性。 2．明确物质转化的条件，明确酸、碱和盐之间的转化往往伴随气体、沉淀或水的生成(具有其一现象即可)。 1．在一定条件下，跟酸、碱、盐都能反应的物质是(　　) A．CaO　　　　　　 B．Na2CO3 C．CaCO3 D．CO2 B　[CaO是碱性氧化物，与碱不发生反应；Na2CO3和CaCO3都是盐，但后者难溶于水，不与碱、盐发生反应，前者可以，例如可以分别与盐酸、氢氧化钙、氯化钙等发生反应；CO2是酸性氧化物，与酸不发生反应。] 2．以下表示的是碳及其化合物的相互转化关系： CCO2→H2CO3→CaCO3→CO2 其中涉及的基本反应类型依次为(　　) A．置换、化合、分解、复分解　 B．置换、化合、复分解、分解 C．化合、置换、分解、复分解 D．化合、置换、复分解、分解 B　[碳在高温下还原CuO：C＋2CuO2Cu＋CO2，为置换反应；CO2生成H2CO3：CO2＋H2O===H2CO3，为化合反应；H2CO3与澄清石灰水或CaO反应，为复分解反应；高温煅烧CaCO3为分解反应。] 3．X、Y、Z、W各代表一种物质，若X＋Y===Z＋W，则该反应不可能是(　　) A．盐和盐的反应 B．碱性氧化物和水的反应 C．酸与碱的反应 D．酸性氧化物和碱的反应 B　[碱性氧化物与水发生化合反应只能生成一种物质，故选项B不可能。] 4．如图所示，甲、乙、丙、丁、戊五种物质分别是铁、盐酸、氢氧化钙、硫酸铜、碳酸钠中的一种。连线两端的物质间能发生化学反应，甲与戊反应产生的气体能使澄清石灰水变浑浊，甲的俗称是纯碱，丙溶液为蓝色。下列能替代图中丁物质的是(　　) A．Ag　　B．BaCl2 C．Zn　　D．CuO C　[甲俗称纯碱，是碳酸钠，甲与戊反应产生的气体能使澄清石灰水变浑浊，则戊是盐酸，丙溶液为蓝色，丙为硫酸铜，乙可以和甲、丙、戊反应，乙为铁或氢氧化钙，丁可以和丙、戊反应，丁为铁或氢氧化钙，能替代丁，即能和盐酸、硫酸铜反应。银不能与盐酸及硫酸铜反应，A错误；氯化钡不能与盐酸反应，B错误；锌可以和盐酸及硫酸铜反应，C正确；氧化铜不能与硫酸铜反应，D错误。] 新知探究课固基练(二)　物质的转化 1．同种类型的物质往往具有某些相同的性质。下列性质中不属于酸的通性的是(　　) A．使紫色石蕊试液变蓝色 B．与碱反应生成盐和水 C．与活泼金属反应生成盐和氢气 D．与氧化钠反应生成盐和水 A　[酸使紫色石蕊试液变红色，A错误；酸能和碱反应生成盐和水，属于酸的通性，B正确；酸与活泼金属反应生成盐和氢气，属于酸的通性，C正确；酸可以和氧化钠反应生成钠盐和水，属于酸的通性，D正确。] 2．下列物质不能用划线反应物所具有的类别通性解释的是(　　) A．碱：NaOH＋HNO3===NaNO3＋H2O B．金属单质：Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu C．酸： HCl＋NaOH===NaCl＋H2O D．酸性氧化物：CO2＋C2CO D　[氢氧化钠是碱，碱的通性是能与酸反应生成盐和水，故不选A；Zn是金属单质，金属的通性是能从盐溶液中置换出活泼性弱的金属，故不选B；盐酸是酸，酸的通性是能与碱反应生成盐和水，故不选C；CO2是酸性氧化物，酸性氧化物的通性是能与碱反应生成盐和水或能与水反应生成相应的酸，该方程式不能解释二氧化碳的此性质，故选D。] 3．空间站所需的部分水是由呼吸产生的二氧化碳通过化学反应生成的，如图是该反应的示意图。下列说法正确的是(　　) A．该反应为置换反应　 B．参加反应的甲和乙分子个数比为1∶4 C．甲和丙都属于氧化物　 D．参加反应的甲和生成的丙质量比为1∶1 B　[由题图可知发生的反应为CO2＋4H2CH4＋2H2O。该反应为单质与化合物反应生成两种化合物的反应，不是置换反应，A错误；CO2＋4H2CH4＋2H2O ，参加反应的甲和乙分子个数比为1∶4，B正确；甲属于氧化物，丙属于氢化物，C错误；参加反应的甲和生成的丙质量比为44∶16＝11∶4，D错误。] 4．如图所示，“——”表示相连的物质间在一定条件下可以反应，“―→”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(　　) 选项 甲 乙 丙 丁 A H2SO4 Na2SO4 NaOH NaCl B KCl K2CO3 KOH HCl C O2 CO CuO C D FeCl2 CuCl2 Zn HCl 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。] 5．下列是某兴趣小组在学习碱的性质时进行的探究活动。请按要求回答问题： (1)通过分析实验一可知，氢氧化钠会吸收空气中的________。 实验一　观察固体表面 (2)实验二中观察到3个塑料瓶变瘪的程度为A>B>C，可证明CO2能与NaOH、Ca(OH)2反应，其中C瓶在实验中起________作用。 实验二　振荡3个塑料瓶 (3)甲同学查阅资料了解到往Ba(OH)2溶液中滴加或通入下列物质会产生如图现象：A中溶液显红色，B、C、D中均产生白色沉淀。 ①写出C试管中反应的化学方程式______________________________________ _____________________________________________________________________。 ②不同的碱溶液中都含有OH－，所以碱有一些相似的化学性质。上述关于Ba(OH)2性质的实验不能体现碱的相似性质的是________(填字母序号)。 (4)乙同学发现工业上使用的氢氧化钠固体标签如图所示，于是对其所含杂质进行了探究。 【提出问题】工业用氢氧化钠中还含有哪些杂质。 【提出猜想】猜想Ⅰ：查阅资料可知，工业用氢氧化钠可能含有NaCl。 猜想Ⅱ：工业用氢氧化钠可能含有Na2CO3，原因是________________________(用化学方程式表示)。 【进行实验】 实验步骤 实验现象 解释或结论 ①取适量固体样品于试管中，加水溶解 固体全部溶解 ②向①所得溶液中滴加过量的稀硝酸 一开始无明显变化，一会儿后产生能使澄清石灰水变________(填现象)的气体 样品中含有Na2CO3 ③向②所得溶液中滴加几滴硝酸银溶液 产生白色沉淀 样品中还含有NaCl。反应的化学方程式为________ [解析]　(1)刚取出的氢氧化钠表面干燥，一段时间后表面潮湿，说明氢氧化钠会吸收空气中的水蒸气。(2)C瓶变瘪的程度最小，说明A、B变瘪不是因为二氧化碳溶于水，所以C瓶在实验中起对照作用。(3)①C试管中氢氧化钡和硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和NaOH，反应的化学方程式为===BaSO4↓＋2NaOH 。②不同的碱溶液中都含有OH－，所以碱有一些相似的化学性质。C中反应的实质是复分解反应，与OH－无关，所以上述关于Ba(OH)2性质的实验不能体现碱的相似性质的是C。(4)氢氧化钠易吸收空气中的CO2生成Na2CO3，所以猜测工业用氢氧化钠可能含有Na2CO3；②碳酸钠和硝酸反应放出二氧化碳气体，向①所得溶液中滴加过量的稀硝酸，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，说明样品中含有Na2CO3；向②所得溶液中滴加几滴硝酸银溶液，生成白色沉淀，说明发生反应AgNO3＋NaCl===NaNO3＋AgCl↓，证明样品中含有NaCl。 [答案]　(1)水蒸气 (2)对照 (3)Na2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2NaOH　 C (4)2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O　浑浊　AgNO3＋NaCl===NaNO3＋AgCl↓ 6．酸式盐是盐的一种，可看作是多元酸中的氢离子未被完全中和所得到的盐，常见的有NaHCO3、NaHSO4、KH2PO4、K2HPO4等。已知H3PO3(亚磷酸)与足量的NaOH反应生成一种盐Na2HPO3，则下列说法正确的是(　　) A．H3PO3属于二元酸 B．H3PO3属于三元酸 C．Na2HPO3属于酸式盐 D．NaH2PO3属于酸式盐 AD　[H3PO3(亚磷酸)与足量的NaOH反应生成Na2HPO3，可知H3PO3属于二元酸，A正确，B错误；H3PO3(亚磷酸)与足量的NaOH反应生成Na2HPO3，可知Na2HPO3属于正盐，C错误，则NaH2PO3属于酸式盐，D正确。] 7．镍氢充电电池有着广泛应用，镍及其化合物能发生下列反应：①Ni＋2HCl===NiCl2＋H2↑、②NiO＋2HCl===NiCl2＋H2O、③NiO2＋4HCl===NiCl2＋Cl2↑＋2H2O。Ni(OH)2不溶于水。对上述反应的分析判断正确的是(　　) A．镍能与氯化铜溶液发生置换反应 B．反应②和③都是复分解反应 C．NiCl2与NaOH溶液不发生复分解反应 D．反应①③中Ni的化合价都发生了变化 AD　[由反应①可知，Ni的活动性在H之前，即Ni比Cu活泼，故Ni能与CuCl2溶液发生置换反应，A正确；反应②是复分解反应，反应③中，Ni和Cl的化合价有变化，且反应③中有单质生成，故反应③不是复分解反应，B错误；NiCl2和NaOH溶液反应生成Ni(OH)2沉淀和NaCl，该反应是复分解反应，C错误；反应①③中Ni的化合价都发生了变化：反应①中，Ni的化合价由0升高到＋2，反应③中，Ni的化合价由＋4降低到＋2，D正确。] 8．(素养题)图中A～G均为初中化学常见物质，“－”表示物质之间能够相互反应，“→”表示物质之间的转化关系(所涉及反应均为初中常见的化学反应)。A、B、C、D、E分别属于酸、碱、盐、氧化物、单质中的一种，其中A、B均为黑色固体，A具有吸附性，C、E在农业上常用于配制农药波尔多液。 请回答下列问题： (1)A的化学式为________。 (2)D属于题中所述物质类别中的________。 (3)B→C的化学方程式为____________________________。 (4)F和G对应的物质可能是________(填序号)。 ①水和氧气　②氢氧化钠和碳酸钠　　③二氧化碳和一氧化碳 [解析]　A、B、C、D、E分别属于酸、碱、盐、氧化物、单质中的一种，其中A为黑色固体，A具有吸附性，故A是碳，C、E在农业上常用于配制农药波尔多液，故C、E分别是氢氧化钙和硫酸铜中的一种， B、D分别是氧化物、酸中的一种，A－B、B－D物质之间能够相互反应，而且涉及反应均为初中常见反应，碳不与酸反应，碳具有还原性，能将金属氧化物还原为金属单质，B为黑色固体，故B是氧化铜，C是硫酸铜，E是氢氧化钙，D是酸，如盐酸或硫酸，均可以与氧化铜和氢氧化钙反应，由氢氧化钙生成的F可以与G相互转化，F可能是水，水通电分解为氧气和氢气，氢气在氧气中燃烧生成水，则G可能是氧气或氢气，F可以是氢氧化钠，氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠，碳酸钠与氢氧化钙反应生成氢氧化钠，则G可以是碳酸钠。(1)由分析知A是碳。(2)由分析知D属于题中所述物质类别中的酸。(3)由分析知B是氧化铜，C是硫酸铜，B→C的化学方程式为CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O。(4)由氢氧化钙生成的F可以与G相互转化，F可能是水，水通电分解为氧气和氢气，氢气在氧气中燃烧生成水，则G可能是氧气，F可以是氢氧化钠，氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠，碳酸钠与氢氧化钙反应生成氢氧化钠，则G可以是碳酸钠，则F和G对应的物质可能是水和氧气或氢氧化钠和碳酸钠。 [答案]　(1)C　(2)酸 (3)CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O (4)①② 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$