金识源专版高中化学 专题三 从矿物到基础材料 专题小结教案 苏教版必修1.doc

专题三 从矿物到基础材料三维目标1知识与技能掌握铝、氧化铝和氢氧化铝的性质，明确两性氧化物和两性氢氧化物的概念，知道体现氧化铝和氢氧化铝两性的化学反应。了解自然界中铁、铜的存在形式及常见的冶炼方法。掌握高炉炼铁、湿法炼铜的化学原理。掌握fe2、fe3的性质及相互转化，会用化学方法鉴别fe2与fe3。系统掌握铁及其化合物的化学性质。了解硅酸盐(水泥、陶瓷、玻璃)的性质和用途。2过程与方法通过回忆铝及其化合物的相关知识，辅之相应练习，培养学生的理解和应用能力；通过铁、铜及其化合物知识的列表比较复习，培养学生分析对比、归纳综合的能力。3情感态度与价值观培养学生严谨求实，认真细致的科学精神，使学生学习化学的兴趣和积极性得到进一步发展。教学重点铝土矿提取铝的方法；氧化铝、氢氧化铝的两性；铝的性质；铁、铜的化学性质；铁离子的检验、fe2和fe3的相互转化。教学难点氧化铝、氢氧化铝的两性；fe2和fe3的相互转化。导入新课通过前面的学习，我们了解了铝及其化合物、铁及其化合物、硅及其化合物的性质和用途，知道了氧化铝、氢氧化铝是两性化合物，掌握了铁及其化合物的相互转化，下面我们将对这些内容作一回顾。推进新课一、从铝土矿到铝合金思考 铝的优点多，用途广，储量丰富。我们如何从铝土矿中获得铝呢？请大家回顾获得金属铝的流程，并写出相应的化学反应方程式。分析 铝元素是地壳中含量最多的金属元素，它主要以铝土矿(主要成分为al2o3，含少量fe2o3、sio2杂质)存在。要获得金属铝，首先将铝土矿中的氧化铝与氢氧化钠溶液反应，生成偏铝酸钠和水，向偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，灼烧氢氧化铝得到氧化铝。最后电解熔融状态的氧化铝获得金属铝。1电解法获得金属铝铝土矿溶解过滤酸化过滤灼烧电解铝 相关方程式：al2o32naoh=2naalo2h2onaalo2co22h2o=al(oh)3nahco32al(oh)3al2o33h2o2al2o34al3o2思考 1.为什么用naoh溶液来溶解铝土矿？sio2、fe2o3是否都能与之溶解？2电解熔融的氧化铝制取金属铝时加入冰晶石的作用是什么？分析 1.氧化铝的性质比较特殊，它可以和氢氧化钠反应，而氧化铁是典型的碱性氧化物不可以和氢氧化钠反应，二氧化硅与氢氧化钠、氧化铝反应生成不溶于水的复杂的铝硅酸钠复盐。所以加氢氧化钠的目的是溶解氧化铝，除去氧化铁、二氧化硅。2氧化铝的熔点很高，大约两千摄氏度，直接熔融氧化铝能量消耗很大，而在氧化铝中加入冰晶石可以使得氧化铝的熔融温度大大地降低下来，从而减少了冶炼过程中的能量消耗，使得电解法制铝工艺能够成功的得以实现。练习 1.下列金属冶炼的反应原理，错误的是( )a2nacl(熔融)2nacl2bal2o33h22al3h2ocfe3o44co3fe4co2dmgcl2mgcl2答案：b2电解熔融的氧化铝制取金属铝，若有0.6 mol电子发生转移，则理论上能得到金属铝多少克？需氧化铝多少克？分析： 由上述可知：2al2o34al 转移12e 2 mol 4 mol 12 mol x y 0.6 molx0.1 mol y0.2 mol答案：理论上能得到金属铝5.4克，需氧化铝10.2克。思考 金属铝具有怎样的物理性质？什么是合金？为什么要把铝制成铝合金？分析 铝具有银白色金属光泽，密度小，有良好的导电性和延展性，也具有良好的导热性。合金是指由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。合金的硬度一般比各成分金属大，多数合金的熔点低于组成它的成分金属。因此将金属制成合金，在工业上的用途比纯金属更广。2合金：由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质思考 铝是一种活泼金属，具有较强的还原性。常温下，它有哪些具体的化学性质？回答 铝可以和氧气、氯气等非金属单质反应，生成3价的铝的化合物；常温下，铝能与稀盐酸、氢氧化钠溶液反应放出氢气；铝和盐溶液反应，置换不如它活泼的金属；铝遇到强氧化性酸(浓硫酸、浓硝酸等)发生钝化现象；铝还可以和金属氧化物发生铝热反应。3铝的化学性质投影展示 与铝反应的物质结论或化学方程式与氧气4al3o22al2o3与稀盐酸2al6hcl=2alcl33h2与氢氧化钠溶液2al2naoh2h2o=2naalo23h2与盐溶液反应2al3cu2=3cu2al3与浓硫酸，浓硝酸发生钝化铝热反应2alfe2o3al2o32fe 思考 铝和铁均为活泼金属，为什么铁容易生锈而铝却不易生锈？回答 铝片的表面有一层致密的氧化膜，该致密的氧化膜牢固地覆盖在铝的表面，阻止了内部的铝继续参加反应。分析 铁在空气中被氧化，表面生成fe2o3而生锈腐蚀，铁表面的铁锈比较疏松，铁锈里面的铁还会接触到外面的空气和水蒸气，会继续生锈，且生锈后内部的铁被腐蚀的程度和速度都会越来越严重。而铝的表面的氧化膜是致密的，它牢固地覆盖在铝的表面，使得内部的铝接触不到外面的空气，从而可以阻止内部的铝继续参加反应。思考 1.什么是钝化现象？钝化是不发生化学反应吗？2什么是铝热反应？该反应有什么用途？3为什么铝制品使用时要尽量避免长时间盛放酸碱性物质？回答 1.常温下，铝遇浓硝酸、浓硫酸时会在表面生成致密的氧化膜，这个致密的氧化膜阻止内部的金属继续反应，我们把这个现象叫钝化。钝化是一种化学变化，不是不发生反应，而是生成致密的氧化膜，阻止内部的铝继续反应。钝化的前提是在常温下，如果加热，铝将与浓硝酸、浓硫酸发生剧烈的反应。钝化是铝与强氧化性酸如浓硫酸、浓硝酸等反应。2工业上用铝粉还原一些金属氧化物得到金属单质的一类反应称为铝热反应。铝热反应可以用来冶炼难熔的金属，也可以在野外焊接钢轨。3由于铝既能与酸、又能与碱反应，因此铝制品使用时要尽量避免长时间盛放酸碱性物质，以免被腐蚀。练习 1.往一金属易拉罐内(内空)放入一药匙的某白色晶体，摇动几下后，立即注入50 ml 6 moll1氢氧化钠溶液，用胶布密封罐口。过一段时间后，罐壁变瘪；再过一段时间后，瘪了的罐壁又重新鼓起。(1)要产生上述实验现象，做易拉罐的金属是_；往罐内加入的白色晶体是_。(2)罐壁变瘪的原因是_，反应方程式是_。(3)罐再度鼓起的原因是_，反应方程式是_。2把al和fe3o4粉配成铝热剂，分成两等份，前一份在高温下恰好完全反应，然后将生成物与足量的盐酸充分反应，后一份直接加入足量的氢氧化钠溶液使之充分反应，前后两种情况下生成气体的物质的量之比为( )a13 b98 c34 d43 答案：1.(1)al 干冰(2)干冰气化时排出了罐内空气，当加入naoh溶液后，co2被吸收，使罐内气压小于大气压，故易拉罐变瘪 co22naoh=na2co3h2o (3)过量的naoh溶液与铝制罐反应产生h2，使罐内压强增大到大于大气压，故罐再度鼓起 2al2naoh2h2o=2naalo23h22c思考 什么是两性化合物？al2o3和它对应的水化物al(oh)3，具有哪些化学性质？回答 既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水的氧化物叫做两性氧化物。既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物叫做两性氢氧化物。al2o3和al(oh)3既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水，它们都是两性化合物。4al2o3和al(oh)3性质al2o32naoh=2naalo2h2o al(oh)3naoh=naalo22h2oal2o36hcl=2alcl33h2o al(oh)33hcl=alcl33h2o思考1.如何分离氧化铝和氧化铁的混合物？2实验室制备氢氧化铝，试剂应选用氢氧化钠还是氨水？3明矾的净水原理是什么？回答 1.向混合物中加入强碱氢氧化钠溶液，得到偏铝酸钠溶液和氧化铁的混合物，再将混合物进行过滤，就得到偏铝酸钠溶液和氧化铁固体。2氢氧化铝与碱反应时，弱酸弱碱是不能把氢氧化铝溶解的，所以用氯化铝制备氢氧化铝只能选用可溶性的弱碱如氨水。3明矾溶于水后，电离出铝离子，电离出的铝离子会发生水解，生成氢氧化铝胶体，生成的氢氧化铝胶体具有吸附性，凝聚水中的悬浮物并使之沉降，从而可以净水。练习 1.有a、b、c、d四种均含有铝元素的化合物，它们之间存在如下的反应关系：(1)anaohdh2o (2)bah2o(3)cnaoh(适量)bnacl (4)cdh2obnacl则a是_、b是_、c是_、d是_。答案：al2o3 al(oh)3 alcl3 naalo2二、铁、铜的获取及应用1铁、铜的获取分析 从自然界中提取铁、铜的原理是用焦炭、co、h2、活泼金属(如al)等常用还原剂将它们从化合态变成游离态。高炉炼铁、湿法炼铜、高温冶炼黄铜矿等都是获得铁和铜常用的方法。思考 性质决定用途，铁和铜在生活中的用途分别能反映出它们的什么物理性质？回答 铁是银白色金属、铜是紫红色金属，铁、铜都具有金属的共同性质，即具有金属光泽，导电性、导热性和延展性。铁具有能被磁铁吸引和被磁化的特性，而铜具有优良的导热性和延展性。思考 我们已经学习了铁、铜与其他物质发生的反应，请大家总结铁和铜有什么化学性质呢？回答 铁单质和铜单质都表现出的是还原性，在一定条件下，铁和铜可以和某些非金属、酸和盐溶液反应，这些反应都是氧化还原反应。投影2铁、铜的性质fecu与非金属反应3fe2o2fe3o42fe3cl22fecl3fesfes2cuo22cuocucl2cucl22cuscu2s与酸的反应fe2h=fe2h2不反应与盐溶液反应fecuso4=feso4cufecu2=fe2cucu2agno3=2agcu(no3)2cu2ag=cu22ag总结 铁比铜要活泼，即铁的还原性要比铜强。在氧化还原反应中，铜一般为2价，铁有2和3两种化合价。氯气、双氧水等氧化性强的氧化剂能把铁直接氧化到3价；而氢离子、铜离子、银离子等氧化性较弱的氧化剂只能把铁氧化到2价。练习 由feo、fe2o3和fe3o4组成的混合物，测得其铁元素与氧元素的质量比为218，则混合物中feo、fe2o3和fe3o4的物质的量之比可能是( )a121 b211 c111 d225分析：根据混合物中fe元素的质量与氧元素的质量比为218，将其质量比转化为物质的量之比，不难得出混合物中fe、o的原子个数比为34，所以只要feo、fe2o3的物质的量之比为11即可。答案：cd思考 铁的化合物有2和3两种化合价，溶液中fe2 、fe3如何检验？投影 fe2和fe3的检验鉴别方法fe2fe3观察溶液颜色浅绿色棕黄色硫氰化钾溶液加入kscn溶液后，溶液颜色未发生明显变化，再加入几滴新制氯水后，溶液变成血红色溶液变成血红色与naoh反应白色沉淀迅速变灰绿色最后呈红褐色产生红褐色沉淀 练习 证明某溶液只含有fe2而不含有fe3的实验方法是( )a先滴加氯水，再滴加kscn溶液后显红色b先滴加kscn溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色c滴加naoh溶液，先产生白色沉淀，后变灰绿，最后呈红褐色d只需滴加kscn溶液分析：先加kscn溶液若不变红，则可证明无fe3；再滴加氯水立即呈红色，则可证明原溶液中有fe2。fe2遇scn无明显变化，滴加氯水后，fe2被氧化生成fe3，fe3与scn结合使溶液变红了，故b是正确的实验方法。答案：b3fe2与fe3的相互转化分析 强氧化剂(如cl2)会将fe2氧化成fe3，还原剂(如fe)会将fe3还原成fe2。fe2转化为fe3，应该加入相应的氧化剂，例如o2、cl2、br2等；从fe3转化为fe2，应该加入相应的还原剂，例如铁、铜等金属。我们将这些转化综合起来，组成了铁单质和fe2、fe3之间的三角转化关系。投影 铁及其化合物的相互转化关系图：练习 根据以下反应fecucl2=cufecl2 2fecl3cu=2fecl2cucl2, 判断：fe3、fe2、cu2氧化性强弱的顺序是( )afe3fe2cu2 bfe2cu2fe3ccu2fe2fe3 dfe3cu2fe2答案：d三、含硅矿物与信息材料思考 水泥、玻璃、陶瓷是三大重要的硅酸盐产品，它们是用什么原料生产的？在日常生活中有哪些应用？回答 水泥的主要生产原料是黏土、石灰石、适量石膏，它是当今建筑业使用最普遍的基础材料之一。玻璃的主要生产原料是纯碱、石灰石、石英，随着人们不断探索，在不同场合应用的玻璃不断涌现，如普通玻璃、有色玻璃(如蓝玻璃、红玻璃)、石英玻璃、光学玻璃、钢化玻璃等。陶瓷的主要原料是黏土，它不仅在生活中，在农业生产、电子工业等方面都有重要用途。分析 在地壳中，硅的含量居第二位，自然界中硅无游离态存在，只以化合态(sio2或硅酸盐的形式)存在，是构成矿物和岩石的主要成分。二氧化硅是光导纤维的主要原料，光导纤维可用作通讯材料和制造医用内窥镜等。思考 1.为什么不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛碱性溶液？2工业上如何制取单质硅？写出有关反应的化学方程式。回答 1.二氧化硅能与碱性氧化物及强碱溶液反应，所以不用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛碱性溶液。sio22naoh=na2sio3h2o2首先在电炉里高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅，然后将粗硅在高温下跟氯气反应生成一种液态物质。经蒸馏提纯后，再用氢气还原制得纯硅。sio22csi2co si2cl2sicl4 sicl4 2h2si 4hcl练习 石英砂(主要成分为sio2)是一种常用工业原料，其中常混有少量碳酸钙，要除去石英砂中的少量碳酸钙，应采用的方法是( )a用水溶解后过滤分离 b用稀硫酸溶解后过滤分离c用酒精灯加热 d用稀盐酸溶解后过滤分离答案：d课堂小结本节课对铝、铁、硅及其化合物的性质和用途进行了复习，其中涉及的反应较多，我们应该在理解的基础上加以巩固和记忆。一、从铝土矿到铝合金1电解法获得金属铝铝土矿溶解过滤酸化过滤灼烧电解铝 2合金由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质3铝的化学性质4al2o3和al(oh)3性质a