（B版浙江选考专用）2019版高考化学总复习 第三部分 专题十一 从矿物到基础材料课件.ppt

专题十一从矿物到基础材料,化学（浙江选考专用）,考点一从铝土矿到铝合金,考点清单,知识梳理一、铝1.存在:铝是地壳中含量最多的金属元素,占地壳总质量的7.73%。由于铝是较活泼的金属,因此以化合态存在于自然界,在地壳中主要存在形式之一是铝土矿(主要成分为Al2O3,还有少量杂质)。2.物理性质:银白色金属,硬度AlMg,熔沸点AlMg(解释:金属键Al比Mg强)。3.化学性质(能写化学方程式的写出化学方程式)(1)与非金属反应,铝箔在氧气中燃烧:4Al+3O22Al2O3。常温下,铝在空气中与氧气反应形成致密的氧化膜,这就是铝比铁活泼,但不像铁那样容易被腐蚀的原因。(2)与盐溶液反应将擦亮的铝片插入CuSO4溶液中2Al+3CuSO43Cu+Al2(SO4)3。(3)与酸反应a.铝粉与稀盐酸反应:2Al+6HCl2AlCl3+3H2。b.铝粉与稀硫酸反应:2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2。c.常温下,铝遇浓硝酸、浓硫酸钝化。,(4)与强碱溶液反应铝粉与NaOH溶液反应:2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2。该反应中水作氧化剂。除去铝制品表面致密的氧化膜的方法:a.用砂纸打磨或用小刀刮掉;b.加入酸溶液(浓硝酸和浓硫酸除外);c.加入强碱溶液;d.加入含有氯离子的盐溶液。当有氯离子存在时,铝表面的氧化膜易被破坏,因此铝制容器不能用来腌制咸菜。(5)与某些金属氧化物反应铝粉和氧化铁粉末共热:2Al+Fe2O32Fe+Al2O3。铝粉与某些金属氧化物的反应叫铝热反应。铝粉,与某些金属氧化物组成的混合物叫铝热剂。该反应用于冶炼活泼性比Al差的难熔金属,如野外焊接钢轨。二、铝的化合物(一)氧化铝1.物理性质:白色固体,难溶于水。熔、沸点较高,可作耐高温材料。刚玉、蓝宝石和红宝石的主要成分均为Al2O3。2.化学性质:两性氧化物(写出离子方程式)(1)与盐酸反应:Al2O3+6H+2Al3+3H2O。(2)与NaOH溶液反应:Al2O3+2OH-2Al+H2O。,1.化学性质(写出离子方程式)(1)两性氢氧化物:电离方程式是H+Al+H2OAl(OH)3Al3+3OH-。(2)与盐酸反应:Al(OH)3+3H+Al3+3H2O。(3)与NaOH溶液反应:Al(OH)3+OH-Al+2H2O。Al(OH)3不溶于弱酸(如H2CO3等)和弱碱(如NH3H2O等)。(4)不稳定性:2Al(OH)3Al2O3+3H2O。2.实验室制法(写出离子方程式)(1)铝盐溶液中加入氨水:Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3N。,(二)氢氧化铝,(2)偏铝酸盐溶液中通入CO2气体(过量):Al+CO2(过量)+2H2OAl(OH)3+HC。(3)铝盐溶液和偏铝酸盐溶液混合:Al3+3Al+6H2O4Al(O。(4)由金属铝制备Al(OH)3的最佳方案是:。涉及的化学反应有:2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2、2Al+6H+2Al3+3H2、Al3+3Al+6H2O4Al(OH)3。,三、从铝土矿中提取铝铝土矿的主要成分是Al2O3,此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质,冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物,而杂质SiO2是酸性氧化物,Fe2O3是碱性氧化物,因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。方案一:碱溶法,方案二:酸溶法,考点二铁、铜的获取及应用,知识梳理一、铁及其重要化合物1.铁在自然界中的存在形态铁在自然界中的存在形态既有游离态,又有化合态,以化合态为主。常见的铁矿(填化学式):磁铁矿(主要成分为Fe3O4),赤铁矿(主要成分为Fe2O3),黄铁矿(主要成分为FeS2)。2.铁的物理性质纯铁呈银白色,有金属光泽,有良好的导电性、导热性和延展性;能被磁铁吸引。纯铁的抗腐蚀能力强,但通常用的铁含有碳和其他元素,因而使,其熔点降低,抗腐蚀能力减弱。3.铁的化学性质(1)铁原子的结构特点铁原子的结构示意图为,在元素周期表中的位置是第4周期第族,是一种应用最广泛的过渡元素;铁元素通常显+2价和+3价,其中+3价比较稳定;其化合物及其水溶液往往带有颜色:含Fe2+溶液呈浅绿色,含Fe3+溶液呈,棕黄色。(2)主要反应(注:a、b写化学方程式,c、d写离子方程式)a.与非金属单质反应b.与水蒸气反应:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,d.与盐溶液反应,c.与酸反应,4.Fe2+与Fe3+的鉴别方法,二、铜及其重要化合物1.铜(1)铜元素在自然界中的存在既有游离态,又有化合态,以化合态为主。常见的铜矿有黄铜矿(主要成分为CuFeS2)、孔雀石主要成分为CuCO3Cu(OH)2。(2)铜的物理性质紫红色,具有金属光泽,具有导电性、导热性、延展性,被广泛用于电器元件、导线等的制造;不能被磁铁吸引。,(4)铜的冶炼a.高温冶炼黄铜矿电解精炼。b.湿法炼铜反应原理:Fe+CuSO4FeSO4+Cu。c.生物炼铜,(3)铜的化学性质(写离子方程式或化学方程式),2.铜的化合物常见的铜的化合物为CuO、Cu(OH)2、CuSO45H2O等。其中CuO是不溶于水的碱性氧化物;Cu(OH)2是弱碱;CuSO45H2O为蓝色晶体,俗称胆矾或蓝矾。无水CuSO4为白色粉末,遇水变蓝色(生成CuSO45H2O),可利用该性质检验水。,考点三含硅矿物与信息材料,知识梳理一、硅和硅的化合物1.硅的存在和物理性质硅元素在自然界全部以化合态形式存在。单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅的熔、沸点高,硬度大。2.硅的化学性质(1)常温下,硅能与F2、HF、NaOH反应。硅与烧碱溶液反应的化学方程式为Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2。(2)加热时可与O2、Cl2等非金属单质反应。,硅与O2反应的化学方程式为Si+O2SiO2。3.二氧化硅SiO2特别提醒(1)不要混淆二氧化硅和硅的用途用于制作光导纤维的是SiO2,用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。,(2)水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2;珍珠的主要成分是CaCO3;钻石的主要成分是金刚石;蓝宝石、红宝石的主要成分是Al2O3。4.硅酸H2SiO3,5.硅酸盐(1)Na2SiO3Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃。a.贮存:盛Na2SiO3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞。b.变质:Na2SiO3水溶液在空气中易变质,反应的离子方程式为Si+CO2+H2OH2SiO3+C。(2)硅酸盐的氧化物表示法一般表示:金属氧化物SiO2H2O。注意低价金属氧化物写在前,高价金属氧化物写在后;活泼金属的氧化物写在前,不活泼金属的氧化物写在后。例如:Na2SiO3可表示为Na2OSiO2。,二、无机非金属材料1.传统无机非金属材料,如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。,2.新型无机非金属材料,如高温结构陶瓷、光导纤维等。,主要特性:能承受高温、高强度;具有电学、光学特性;具有生物功能。(1)高温结构陶瓷:又称工程陶瓷。这类陶瓷具有耐高温、耐氧化、耐腐蚀等优良性能,如氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷等,在工业、国防上有重要的应用。(2)光导纤维:简称光纤,是一种能高质量传导光的玻璃纤维。用于通讯、医疗、信息处理、遥感测控、照明等。3.材料的分类材料按其组成可分为四类:金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。金属材料主要指各种金属和合金等。无机非金属材料又分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料。有机高分子材料,包括塑料、橡胶、纤维等。复合材料由金属材料、陶瓷材料、高分子材料复合而成,其强度、韧性和耐腐蚀性等性能比单一材料更好,是一类具有广阔发展前景的新型材料。特别提醒对于常见的含硅材料应分清楚其主要成分是单晶硅、二氧化硅还是硅酸盐。如:,方法1“铁三角”的常见应用1.判断离子共存(1)Fe2+、Fe3+均会发生水解,与HC、Al、C等因相互促进水解而在溶液中不能大量共存。,突破方法,(2)Fe3+与S2-、I-、HS-、S,Fe2+与N(H+)、ClO-、Mn(H+)在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存。2.盐溶液的配制与保存(1)Fe2+的盐溶液:加少量铁粉,防止Fe2+被氧化;加少量相应的酸,防止Fe2+的水解。(2)Fe3+的盐溶液:加少量相应酸防止Fe3+的水解。3.制取Fe(OH)3胶体Fe3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+4.制备无水FeCl3FeCl36H2OFeCl3+6H2O(与从MgCl26H2O中提取MgCl2的原,理相同)5.相关除杂(括号中为杂质)(1)Fe2+(Fe3+):加足量铁粉充分搅拌、过滤。(2)FeCl3(FeCl2):加氯水或双氧水。(3)FeCl2(CuCl2):加过量Fe粉,充分反应,过滤。(4)Cu2+(Fe2+):原溶液Cu2+(Fe3+)Fe(OH)3、Cu2+Cu2+。例1(2017浙江镇海中学单元检测)过去电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷有铜箔的绝缘板,制成印刷线路板,发生反应的化学方程式为2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2。,(1)检验腐蚀后的溶液中是否含有Fe3+应选用的试剂是。(2)为了从使用过的废腐蚀液中回收铜,并重新制得FeCl3溶液,可采用下列实验步骤,请在各空格内填上适当的物质以使实验达到预期目的。(3)写出有关化学反应的离子方程式:,;。解析由题中给出的反应可知,废腐蚀液中含有FeCl3、FeCl2和CuCl2,回收铜可利用Fe与CuCl2的置换反应来完成,中要加入过量Fe粉,发生反应:2FeCl3+Fe3FeCl2、Fe+CuCl2FeCl2+Cu,所以A为FeCl2溶液,B为Fe和Cu。除去Cu中的Fe可加盐酸,Cu不溶于盐酸,Fe与盐酸反应生成FeCl2和H2。FeCl2被Cl2氧化生成FeCl3:2FeCl2+Cl22FeCl3。答案(1)KSCN溶液(2)Fe盐酸Cl2A.FeCl2溶液B.Fe、CuC.Cu,(3)2Fe3+Fe3Fe2+、Fe+Cu2+Fe2+CuFe+2H+Fe2+H22Fe2+Cl22Fe3+2Cl-1-1(2017浙江富阳第二高级中学检测)从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下:下列说法正确的是()A.试剂a是铁、试剂b是稀硫酸B.操作、所用仪器相同,C.试剂c可以是H2O2溶液或氯气D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2+答案C解析从含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜,工业废液中加入的试剂a为Fe,操作为过滤,得到的滤渣Y为Fe、Cu,滤液X为FeCl2溶液,滤渣Y中加入的试剂b为盐酸,盐酸溶解过量的铁生成FeCl2溶液,铜不溶,操作过滤得到铜和FeCl2溶液,滤液Z和X合并加入氧化剂,Fe2+被氧化为Fe3+,将FeCl3溶液蒸发结晶,经过滤、洗涤、干燥得到氯化铁晶体。由最终得到氯化铁晶体及其流程图可知,b为盐酸,若为稀硫酸会引入硫酸根离子,故A错误;通过上述分析可知,操作、是过滤,操作是蒸发结晶,过滤,所用仪器不完全相同,故B错误;滤液X、滤液Z中均含有,FeCl2,c为H2O2溶液或氯气,可氧化亚铁离子为铁离子,故C正确;亚铁离子、氯离子都可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,则不能用酸性KMnO4溶液检验溶液W中是否含有Fe2+,故D错误。,方法2二氧化碳与盐溶液反应的规律1.CO2气体通入Na2SiO3、NaClO、NaAlO2等酸性比H2CO3弱的酸对应的盐溶液中,均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐,这是“强酸制弱酸”原理的应用。Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3(胶体)或Na2SiO3+CO2+2H2OH4SiO4(胶体)+Na2CO3NaClO+CO2+H2ONaHCO3+HClO+CO2+H2O+NaHCO32NaAlO2+CO2(少量)+3H2O2Al(OH)3+Na2CO3NaAlO2+CO2(过量)+2H2OAl(OH)3+NaHCO3,2.CO2通入CaCl2、Ba(NO3)2、(CH3COO)2Ca等酸性比H2CO3强的酸对应的盐溶液中不能发生反应生成沉淀。3.CO2通入碳酸的正盐溶液中能反应生成相应的酸式盐,如:Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)24.CO2通入饱和食盐水中不反应,但通入氨化的饱和食盐水中可发生反应生成NaHCO3:NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3+NH4Cl例2用四种溶液进行实验,下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是(),解析A项,CO2+H2O+NaHCO3,升温至65以上,C6H5OH完全溶解,溶液变澄清;B项,CO2+Na2SiO3+H2ONa2CO3+H2SiO3(胶体),H2SiO3与CO2不反应,浑浊不会消失;C项,CO2+Ca(ClO)2+H2OCaCO3+2HClO,溶液变浑浊,再加入品红溶液,品红被HClO氧化褪色;D项,首先发生反应CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2O,继续通CO2,生成可溶于水的Ca(HCO3)2,再加入足量的NaOH溶液,发,生反应2NaOH+Ca(HCO3)2CaCO3+Na2CO3+2H2O,溶液又变浑浊。答案B2-1在等物质的量浓度的两种一元弱酸的钠盐溶液中,分别通入适量的CO2,发生以下反应:NaR+CO2+H2OHR+NaHCO3,NaR+CO2+H2OHR+Na2CO3,则HR与HR在水中电离出H+的能力正确的是()A.HR较强B.两者差别不大C.HR较强D.无法比较答案A解析由题意知NaR溶液中通入CO2生成NaHCO3,NaR溶液中通入CO2,生成Na2CO3,说明R-结合质子能力更强,则HR较难电离,HR电离出H+的能力较强,故A正确。,方法3用数形结合思想理解Al3+、Al(OH)3、Al三者间相互转化的关系及相关计算1.把强碱溶液逐滴加入到铝盐(Al3+)溶液中至过量(1)现象:开始有白色沉淀产生,到一定量后沉淀逐渐溶解。(2)图像(3)有关反应,AB:Al3+3OH-Al(OH)3BD:Al(OH)3+OH-Al+2H2O(4)有关计算根据AlCl3和NaOH的量计算生成Al(OH)3的量,根据AlCl3和Al(OH)3的量计算需要NaOH的量,2.把铝盐(Al3+)溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量(1)现象:开始无明显现象,一段时间后逐渐产生大量的白色沉淀。(2)图像,(3)有关反应AB:Al3+4OH-Al+2H2OBC:Al3+3Al+6H2O4Al(OH)33.在偏铝酸盐(Al)溶液中逐滴加入强酸至过量(1)现象:开始生成白色沉淀,到达一定量后沉淀逐渐溶解。(2)图像,(3)有关反应AB:Al+H+H2OAl(OH)3BD:Al(OH)3+3H+Al3+3H2O(4)有关计算根据NaAlO2和HCl的量计算生成Al(OH)3的量,根据Al(OH)3和NaAlO2的量计算需要HCl的量,4.在强酸溶液中逐滴加入偏铝酸盐(Al)溶液至过量(1)现象:开始无明显现象,反应一段时间后逐渐产生白色沉淀。(2)图像,(3)有关反应AB:4H+AlAl3+2H2OBC:Al3+3Al+6H2O4Al(OH)3例3(2017浙江丽水中学单元检测)向MgCl2、AlCl3混合溶液中,开始滴加试剂X,之后改滴试剂Y,所得沉淀n(mol)与试剂体积V(mL)间的关系如图所示:,(1)写出ab段和cd段发生反应的离子方程式:、。(2)原溶液中Mg2+、Al3+、Cl-的物质的量浓度之比为。(3)如果X、Y为一元强酸或一元强碱,则c(Y)c(X)=,图中e点处V=mL。解析若X、Y为一元强酸或一元强碱,则X是一元强碱,设为NaOH,Y是一元强酸,设为HCl。由Oa,Mg2+、Al3+被完全沉淀,消耗5mLNaOH溶液;由ab,Al(OH)3恰好完全溶解,消耗1mLNaOH溶液,则沉淀Al3+所消耗的NaOH溶液是3mL、沉淀Mg2+所消耗的是2mL,那么MgCl2与AlCl3的物质的量相等;cd段Al恰好完全沉淀,消耗2mL盐酸,而溶解,Al(OH)3所消耗的NaOH溶液是1mL,由Al(OH)3+OH-Al+2H2O、Al+H+H2OAl(OH)3可知HCl的物质的量浓度是NaOH的一半。c(Y)c(X)=12;使Mg2+、Al3+恰好完全沉淀需5mLNaOH溶液,则使Mg(OH)2、Al(OH)3恰好完全溶解需10mL盐酸,则V=11mL+10mL=21mL。答案(1)Al(OH)3+OH-Al+2H2OAl+H+H2OAl(OH)3(2)115(3)12213-1图中横坐标为加入反应物的物质的量,纵坐标为产生沉淀的物质的量。下列说法错误的是(),A.曲线A:向NaAlO2溶液中逐渐滴入稀盐酸至过量B.曲线B:向澄清石灰水中通入CO2至过量C.曲线C:向含有盐酸的AlCl3溶液中滴入NaOH溶液至过量D.曲线D:向含有等物质的量的Ba(OH)2、KOH的混合溶液中通入CO2至过量,答案D解析A项,Al完全沉淀和Al(OH)3完全溶解所消耗的H+的物质的量之比为13,正确;B项,Ca2+完全沉淀和CaCO3完全溶解所消耗的CO2的物质的量之比为11,正确;C项,开始阶段滴入的NaOH溶液中和H+,后来使Al3+全部沉淀和使Al(OH)3完全溶解所消耗的OH-的物质的量之比为31,正确;D项,向Ba(OH)2、KOH(设各含1mol)混合溶液中通入CO2,CO2先与Ba(OH)2反应:Ba(OH)2+CO2BaCO3+H2O,消耗1molCO2,再与KOH反应:2KOH+CO2K2CO3+H2O、K2CO3+CO2+H2O2KHCO3,消耗1molCO2,最后使BaCO3溶解消耗1molCO2,即3个阶段消耗的n(CO2)之比为111,错误。,方法4Fe(OH)2的制备方法(教师用书专用)Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,所以在制备Fe(OH)2时:要确保溶液中无Fe3+,故需加Fe粉,将Fe3+转化为Fe2+。要尽量减少与O2的接触,赶走所需溶液中溶解的O2时采取加热煮沸的方法,冷却后再反应;同时应防止空气中的O2再溶于溶液,常用的方法有三种:a.反应在试管底部进行。如图甲所示。,b.加隔氧剂,如加入汽油、苯等密度比水小的有机溶剂。如图乙所示,由于苯的液封作用,防止了生成的Fe(OH)2被氧化,因而可较长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀。c.用产生气体(或通入气体)赶走空气的方法。如方案一、方案二,此方,法可以长时间看到白色的Fe(OH)2沉淀。方案一:先在A处通H2(或N2),排尽装置中的氧气,再在B处通H2(或N2)至试管中有白色沉淀产生。该方法是先用气体排尽溶液中、装置内的氧气,再把试管中的NaOH,溶液压入试管中反应。方案二:该方法是先在装置中产生FeSO4溶液,并利用产生的H2排尽溶液中和装置内的空气,再关闭止水夹K,利用产生的H2把FeSO4溶液压入NaOH,溶液中反应。例4用下面三种方法均可制得Fe(OH)2白色沉淀。方法一:用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入。(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用的方法。(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面以下,再挤出NaOH溶液。这样操作的目的是。,方法二:在右图所示的装置中,用煮沸过的NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备。(1)在试管里加入的试剂是。(2)在试管里加入的试剂是。,(3)为了制得Fe(OH)2白色沉淀,在试管和中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是。(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是。,方法三:利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀,装置如右图所示,已知两电极的材料分别为石墨和铁。(1)a电极的材料应为,电极反应式为。(2)电解液c可以是(填编号)。A.纯水B.NaCl溶液,C.NaOH溶液D.CuCl2溶液(3)d为苯,其作用是,在加入苯之前对电解液c应做何简单处理?。(4)为了能在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是(填编号)。A.改用稀硫酸作电解液B.适当增大电源的电压C.适当减小两极间的距离D.适当降低电解液的浓度(5)若电解液c为Na2SO4溶液,当电解一