物质的分类及转化
教学目标:
1.通过对生活实例的反思,提炼分类的意义和方法,并迁移至物质分类,能对酸、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。
3.通过对氢氧化铁胶体性质的讨论,能从微观粒子尺度和宏观性质相结合的角度解释相关自然现象。
内容分析:
根据课程标准的要求,以及初、高中化学教学衔接的实际需要,本节安排了两部分内容:物质的分类,物质的转化。
根据物质的组成和性质对纯净物进行分类,学生在初中化学课上已经学过。在初中的基础课上,教材重点介绍了“树状分类法”和“交叉分类法”这两种常用的分类方法,以及同素异形体、酸性氧化物和碱性氧化物的概念。这既有利于初高、中的衔接,又可以为后面的元素化合物知识的学习打下基础。
溶液、乳浊液和悬浊液都是混合物,学生在初中化学课上也都接触过。教材以此为基础介绍了分散系、分散质和分散剂的概念,然后以分散质粒子的直径大小作为分类依据,引入胶体的概念,并通过实验1-1引出胶体的重要性质——丁达尔效应。
本节内容的特点是源于初中,高于初中。在编排思路上,教材注意与初中化学相关知识的合理衔接,以物质的分类、物质的转化为线索,复习和巩固旧知识,适当引入新知识。在科学方法和科学观念方面,教材突出分类方法在化学研究中的应用,强调物质转化的价值。这样编排,既可以减轻学生进入高中化学学习的不适感,有利于激发学生的学习兴趣;又能够使学生站在更高的角度学习化学,有利于发展化学学科核心素养。
教学重点和难点
重点:应用分类法,建立各类物质的转化关系模型,
难点:各类物质间的转化关系
教学过程:
学习任务一:树状分类法与交叉分类法
活动1:(创设生活情景)帮助父母完成周末购物清单。
购物清单:薯片 脉动 酸奶 食盐 黄瓜 奥利奥饼干 食用油 保鲜袋 洗衣液
举例:买薯片的路径(PPT展示动画路径)
教师活动:在学生举例的基础之上图片展示一些生活中分类的应用。
举例:超市中的商品,图书馆里的书,网页上的信息,QQ微信里的群,药店里的药品,快递分拣中心,饭店里的菜单,商场楼层布局……
设计意图:通过用学生熟悉的事物联系分类的意义。
活动2:列举出你所知道的化学物质(尽量用化学式表示)。
活动3:请将你列举出的物质进行分类。
举例:盐酸 NaOH Ca(OH)2 H2SO4 Na2CO3 BaCl2 石墨 金刚石 泥沙水溶液 油水混合物
O2 O3 Cu Fe H2O CO CO2 SO2 CuO CaO Fe2O3 CH4 乙醇 乙酸 空气
不同于盐酸(溶液)的混合物,浊液(悬浊液和乳浊液),胶体
分类结果可能是:按照组成成分,分成两类(纯净物、混合物)
按照物质状态,分为三类(固体、液体、气体)
从不同的角度,用不同的分类依据,就会得到不同的分类结果。
即:分类目的→决定→分类标准→决定→分类结果。(我们的目的是研究物质的结构、性质等)
特殊:NH3 N2H4是氢化物 FeS硫化物
设计意图:帮助学生将物质分类系统化,并学会用树状分类法构建物质分类框架。
活动4:再看活动3举例中的蓝色的两组物质。
任何物质都是由元素组成的,每一种元素都可以形成单质。
新概念:同素异形体 举例: O2 O3; 红磷 白磷; 金刚石 石墨 C60 (Cn)
活动5:用化学反应方程式表达出下列氧化物发生的化学反应,并分类。
CO2 SO3 CaO Fe2O3 【CO NO SO2 SiO2 CuO Na2O Al2O3】
(与酸、碱、水反应的方程式)
新概念:酸性氧化物、碱性氧化物。
酸性氧化物 + 碱→盐+水 酸性氧化物 + 水→酸
碱性氧化物 + 酸→盐+水 碱性氧化物 + 水→碱
酸性氧化物 + 碱性氧化物→盐
注意:酸性氧化物不一定是非金属氧化物(Mn2O7)
非金属氧化物也不一定是酸性氧化物(CO NO NO2不成盐氧化物)
碱性氧化物一定是金属氧化物,但是,金属氧化物不一定是碱性氧化物(Al2O3两性氧化物)
活动6:请利用现有知识,将你列举的氧化物进行分类。
活动7:请将你列举的盐(或碱、酸)用交叉分类法分类。
盐:阳离子、阴离子;正盐、酸式盐、碱式盐、复盐
碱:一元碱、二元碱、多元碱;强碱、弱碱;可溶性碱、难溶性碱
酸:一元酸、二元酸、多元酸;含氧酸、无氧酸
设计意图:帮助学生学会交叉分类法。
学习评价一:
下列每组中的两种物质之间的关系为同素异形体的一组是( )
A . H2O和H2O2 B.HCl和HNO3 C . C60和C70 D . CaO和Ca ( OH )2
对下列酸用交叉分类法进行分类,并说出你的分类标准
HCl HNO3 H2SO4 H2SO3 H3PO4
一元酸 二元酸 多元酸 含氧酸 无氧酸 强酸 弱酸
学习任务二:分散系及其分类
引入:初中学过混合物,下列图片中的也是混合物。
活动1:图片1展示一些分散系
(豆浆、牛奶、淀粉溶液;合金、有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯);云、雾、烟)
给出分散系的概念(P8分散质、分散剂、分散系)
新概念:分散系 分散质 分散剂
图片:氯化钠溶于水、硫酸铜溶于水、泥沙溶于水 是三个分散系。
分析:分析以上三个分散系中的分散质和分散剂分别是什么物质?
活动2:演示实验——让学生观察NaCl溶液和泥沙水溶液这两种分散系有什么区别?
(这两种分散系的特征是什么?振荡后的外观和静置后的现象)
让学生思考,它们是否属于同样的分散系?【否】
教师活动:通过过滤实验可以得出结论,浊液的分散质粒子直径比较大(大于100nm),而溶液的比较小。
教师通过数轴展示溶液和浊液分散质粒子的直径
设计意图:通过宏观现象,建立粒子尺度和宏观性质的关系,从而让学生建立从微观角度对分散系进行分类。
活动3:演示实验——教师制备一种分散系【Fe(OH)3胶体】并与CuSO4溶液、泥沙水溶液进行对比。
资料:FeCl3 + 3H2O =加热=Fe(OH)3胶体 + 3HCl
Fe(OH)3是不溶于水的固体
图片展示:溶液 胶体 浊液 对比展示
胶体显然不是浊液,那么是溶液吗?
视频:硫酸铜溶液和氢氧化铁胶体的丁达尔效应
不是溶液,是一种新的分散系,叫做胶体。
新概念:胶体
演示实验:比较CuSO4溶液【氯化钠溶液】、Fe(OH)3胶体【淀粉胶体】中分散质粒子的大小。
视频:氯化钠溶液 淀粉胶体 的渗析实验
(氯离子的检验、淀粉的检验方法)
新名词:半透膜
结论:胶体粒子的直径比溶液中的粒子大,比浊液中的小。
新概念:胶体
提问思考:按照物质的状态可以把分散系分为几种?(九种)
按照分散剂状态不同,可以分为气溶胶、液溶胶、固溶胶三种
教师活动:图片1再现,让学生认识胶体的不同存在形式(不一定是液体)。
分散系的分类:树状分类法
新实验:Fe(OH)3胶体的制备方法。
思考:有些液溶胶是透明的,用肉眼很难与溶液区分,那么区分溶液和胶体的简单方法是什么?
活动4:演示实验——用红色激光笔照射烧杯中的液体,从垂直光束的方向观察现象。
(让光束先穿过FeCl3溶液,再穿过Fe(OH)3胶体)
新概念:丁达尔效应(阅读P10资料卡片)
比较:三种分散系的比较
活动5:动手实践——请同学们确认你身边的饮料是否属于胶体?
(酸梅汤 果缤纷 冰绿茶 茶水 咖啡 豆浆 碳酸饮料 矿泉水)
(用激光笔照射搅动后的泥沙水溶液,从上到下移动激光笔,可以找到属于胶体的部分。)
视频:三种分散系比较
教师活动:图片2展示生活中存在的丁达尔效应。(电影放映、镭射灯、树林中的光柱……)
视频:丁达尔效应
学习评价二:
3.当光束通过下列物质时,不会出现丁达尔效应的( )
① Fe ( OH )3胶体 ②水 ③蔗糖溶液 ④ FeCl3溶液 ⑤云、雾
A .②④⑤ B.③④⑤ C.②③④ D .①③④
4.某混合液中含泥沙、淀粉、氯化钠三种成分,如何将它们逐一分离出来
(提示淀粉溶液是胶体)
学习任务三:物质的转化
活动1:思考与讨论(1),从列举的化学物质中找到盐酸能和哪些物质(判断物质类别)发生反应,请写出化学方程式,并判断反应类型。
酸的主要化学性质 反应实例(写出化学方程式) 反应类型
酸+金属单质→盐+氢气
酸+碱性氧化物→盐+水
酸+碱→盐+水
酸+盐→新酸+新盐
指示剂
思考与讨论:为什么不同的酸具有相似的化学性质?
(从微观角度解释,酸的通性——P11第一段)
不同的酸在组成上具有相似性,从微观角度看,不同的酸溶液中都含有H+,所以,不同的酸具有相似的化学性质。
设计意图:从宏观辨识到微观探析,加深学生对反应本质的认识。
活动2:用上述思想完成思考与讨论(2),从列举的化学物质中找到碱(或盐)能和哪些物质(判断物质类别)发生反应,请写出化学方程式,并判断反应类型。
碱的通性:
碱的主要化学性质 反应实例(写出化学方程式) 反应类型
碱+酸性氧化物→盐+水
碱+酸→盐+水
碱+盐→新碱+新盐
指示剂
不同的碱在组成上具有相似性,从微观角度看,不同的酸溶液中都含有OH-,所以,不同的碱具有相似的化学性质。
碳酸盐的化学性质:
盐的主要化学性质 反应实例(写出化学方程式) 反应类型
盐+金属单质→另一种金属单质+另一种盐
盐+酸→新盐+新酸
盐+碱→新盐+新碱
盐+盐→两种新盐
不同的碳酸盐在组成上具有相似性,从微观角度看,不同的碳酸盐溶液中都含有CO32-,所以,不同的碳酸盐具有相似的化学性质。
设计意图:总结归纳酸、碱、盐的反应规律,体现物质类别是在探究物质转化中的重要依据,培养学生归纳总结的能力。
活动3:完成P11思考与讨论中从单质到盐的转化过程,从物质类别角度总结反应规律。
学生活动:写出下列物质间转化的化学方程式,体会由金属单质到盐、非金属单质到盐的转化关系。
Ca → CaO → Ca(OH)2→CaSO4 C → CO2 → H2CO3→CaCO3
金属单质 碱性氧化物 碱 盐 非金属单质 酸性氧化物 酸 盐
Na → Na2O → NaOH →Na2CO3 S → SO2 →SO3 → H2SO4→CuSO4
规律:物质可以依据其组成进行分类,而组成相似的物质在性质上也有相似性。可以给予这种规律预测物质之间的转化关系。
活动4:基于以上内容的学习,请完成金属单质、非金属单质、酸、碱、盐、酸性氧化物、碱性氧化物之间的转化关系。
设计意图:这是物质转化规律的集中表现,也是重要工具,可以深入了解物质类别与各物质的转化路径。
活动5:如何制取氢氧化钠
制备途径:1.碱性氧化物+水→碱 Na2O + H2O → 2NaOH
2.盐+碱→新盐+新碱 Na2CO3 + Ca(OH)2 → 2 NaOH + CaCO3↓
3.电解饱和食盐水(氯碱工业)2NaCl +2 H2O =电解= 2NaOH + H2 ↑+ Cl2↑
解释:在工业生产中要制取某种物质,除了要考虑反应进行的可能性,还要考虑原料来源、成本高低和设备要求等因素,以选择最适当的方法。
学习评价三:
5.已知X和Y能发生如下反应:X+Y=水+盐,下列有关物质X和Y所属种类的判断中一定不正确的是( )
A.X为酸、Y为碱 B.X为碱性氧化物、Y为酸
C.X为盐、Y为碱 D.X为碱性氧化物、Y为酸性氧化物
6.从锌、氯化钡、氢氧化钠、氯酸钾、氯化铜、硫酸钠、氧化钠、水、硫酸中选出适当的物质,按照下列要求写出化学方程式。
(1)化合反应(2)分解反应(3)置换反应(4)复分解反应
7.采用不同方法制取下列物质,并写出反应的化学方程式。
(1)以Fe、CuO、H2SO4三种物质为原料,用两种方法制取Cu。
(2)用三种方法制取氯化镁。