高中化学 第4章 元素与材料世界 第3节 复合材料专题突破课件 鲁科版必修1.ppt

章末重难点专题突破 第4章材料家族中的元素 内容索引 一 如何学好硅及其化合物 二 al3 al oh 3 al oh 4 的转化及其图像 三 金属与酸反应的计算规律和方法 四 无机推断题的方法思路与判断 1 抓住转化关系 形成知识体系硅及其化合物是生产生活中应用较为广泛的物质 这就需要熟练掌握硅及其化合物的性质 下面我们从硅及其化合物之间的转化角度入手来形成硅及其化合物的知识网络 一 如何学好硅及其化合物 从这个转化关系中 通过书写发生转化的化学方程式 以及该反应常用于解释的问题 来形成硅及其化合物的知识体系 1 si o2sio2 硅是亲氧元素 自然界中没有游离态的硅 只有化合态的硅 2 sio2 4hf sif4 2h2o hf是唯一可以与sio2发生反应的酸 hf是弱酸 盛装氢氟酸的试剂瓶不能用玻璃瓶 3 sio2 2naoh na2sio3 h2o na2sio3的水溶液俗称水玻璃 是一种矿物胶 该方程式可解释为什么盛碱液的试剂瓶常用橡胶塞 而不用玻璃塞 通过上面的分析 利用物质之间的转化关系 就可以把某种元素形成的各种物质串成一个知识块 这种学习方法是学习物质性质的一种有效方法 在以后的学习中要多总结 2 注重归纳总结 熟知特殊性质硅作为非金属元素应该具有非金属的性质 但是在学习硅及其化合物时 我们发现硅的某些性质表现出与其他非金属的不同 现归纳如下 1 硅的还原性比碳强 而碳在高温下能从sio2中还原出si 即sio2 2csi 2co 此反应之所以能够发生是因为生成的co是气体 它离开反应体系使得反应向生成si的方向进行到底 2 非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气 而硅与氢氧化钠等强碱溶液反应产生氢气 3 非金属单质一般不与非氧化性酸反应 而硅不但与氢氟酸反应 而且有氢气生成 化学方程式为si 4hf sif4 2h2 4 酸性氧化物一般不与酸发生反应 而二氧化硅能与氢氟酸反应 生成四氟化硅和水 5 无机酸一般易溶于水 而硅酸和原硅酸却难溶于水 6 在水溶液中 碳酸的酸性比硅酸强 二氧化碳与硅酸钠反应生成碳酸钠和硅酸沉淀 在高温下碳酸钠与二氧化硅反应生成硅酸钠和二氧化碳 其原因是在高温条件下 生成的二氧化碳离开反应体系而使反应进行到底 7 na2sio3水溶液俗称水玻璃 泡花碱 但泡花碱是盐溶液而非碱 这是由于水玻璃显碱性 从上面的分析可以看出 硅及其化合物的这些特殊点并不是真的特殊 而是由于某些原因导致硅及其化合物表现出了与其他同类物质不同的性质 在学习物质性质时 一定要注重理解而不要盲目的记忆规律 典例1根据如图所示a b d e的变化关系 回答下列问题 1 写出a d的名称 a d 硅 硅酸 答案 解析 解析由图示分析 a与o2反应生成b 而b与碳在高温下反应生成a 可推知a是单质 b是氧化物 而a b均能与naoh溶液反应 应确认a是硅 b是二氧化硅 则e是硅酸钠 d是硅酸 2 写出b a的化学方程式 3 写出下列反应的离子方程式 a e b e 答案 典例2有a b c d四种含有硅元素的物质 它们能发生如下反应 c与烧碱反应生成a和水 已知a中含有钠元素 a溶液与钙盐反应生成白色沉淀d b在空气中燃烧生成c c在高温下 与碳酸钙反应生成d和一种气体 c在高温下与碳反应生成单质b 根据上述变化 1 写出化学式 b d 2 写出c与烧碱反应生成a和水的反应方程式 答案 解析 si casio3 sio2 2naoh na2sio3 h2o 解析 c能与烧碱反应 含硅 c可能是sio2和h2sio3 a溶液是钠盐 又含硅 a确定为na2sio3 d为casio3 b o2 c 可能是sio2和h2sio3 确定b为si c为sio2 1 al3 al oh 3 al oh 4 间的相互转化 铝三角 二 al3 al oh 3 al oh 4 的转化及其图像 1 al3 al oh 3 可溶性铝盐与少量naoh溶液反应 al3 3oh 少量 al oh 3 可溶性铝盐与氨水反应 al3 3nh3 h2o al oh 3 3nh 2 al oh 3 al3 al oh 3溶于强酸溶液 al oh 3 3h al3 3h2o 3 al3 al oh 4 可溶性铝盐与过量的强碱反应 al3 4oh 过量 al oh 4 4 al oh 4 al3 四羟基合铝酸盐溶液与足量的盐酸反应 al oh 4 4h al3 4h2o 5 al oh 4 al oh 3 四羟基合铝酸盐溶液中加入少量盐酸 al oh 4 h 少量 al oh 3 h2o 四羟基合铝酸盐溶液中通入co2 2 al oh 4 co2 少量 2al oh 3 co h2o al oh 4 co2 过量 al oh 3 hco 6 al oh 3 al oh 4 al oh 3溶于强碱溶液 al oh 3 oh al oh 4 2 氢氧化铝图像解析方法 1 向alcl3溶液中滴加naoh溶液至过量发生反应的离子方程式为oa段 al3 3oh al oh 3 ab段 al oh 3 oh al oh 4 从图中不难看出 向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液 若达不到最大沉淀量时 对应的氢氧化钠溶液的体积有两种情况 一是氯化铝过量即加入的氢氧化钠不足 二是加入的氢氧化钠将生成的氢氧化铝溶解了一部分 2 向铝盐溶液中滴入氨水或向氨水中滴加铝盐溶液 由于氢氧化铝只能与酸或强碱反应 氨水是一种弱碱 所以氢氧化铝不会溶解在氨水中 则向铝盐溶液中滴入氨水或向氨水中滴加铝盐溶液 反应现象是相同的 若向铝盐中滴加氨水 离子反应方程式为3nh3 h2o al3 al oh 3 3nh 当氨水增加到n al3 n nh3 h2o 1 3时 产生最大沉淀量 3 向四羟基合铝酸盐溶液中滴入强酸发生反应的离子方程式为oa段 al oh 4 h al oh 3 h2oab段 al oh 3 3h al3 3h2o当n al oh 4 n h 1 1时 产生最大沉淀量 继续滴入强酸 沉淀逐渐溶解 4 向na al oh 4 溶液中通入co2 由于碳酸的酸性大于氢氧化铝 所以四羟基合铝酸钠能与二氧化碳反应 生成氢氧化铝 产生的al oh 3沉淀不溶解在碳酸中 所以产生的沉淀不消失 5 向alcl3 mgcl2的酸性溶液中滴加naoh溶液 反应的离子方程式依次为h oh h2omg2 2oh mg oh 2 al3 3oh al oh 3 al oh 3 oh al oh 4 出现的现象是先产生沉淀 到沉淀最大值 继续滴加naoh 沉淀部分溶解 最后剩余的为氢氧化镁沉淀 消失的是氢氧化铝沉淀 关于氢氧化铝的图像 实际上就是氢氧化铝 铝盐和四羟基合铝酸盐之间的转化关系 需要熟练记忆有关的化学反应方程式 再结合数学上函数图像的有关知识 一定会把握住这个知识点 1 该溶液中肯定含有的离子是 各离子的物质的量之比为 2 3 1 4 答案 解析 解析不难判断出最初两份naoh是与h 反应 也不难判断出溶液中无mg2 fe3 因为最后无沉淀 也判断出有al3 从图形的 先三份碱使其沉淀 后一份碱使其溶解 可以确定 关键是寻找平台上与oh 反 al oh 3 3h al3 3h2o 证明h2o比al oh 3弱 待溶液中成为al oh 3 nh3 h2o时 再加入oh 才能溶解al oh 3 这是因为al oh 3与弱碱不反应 只有与强碱反应时才溶解 2 肯定不含的阳离子是 na mg2 fe3 答案 典例4取一定量由等物质的量组成的al2o3 fe2o3的混合物 全部溶于100ml稀硫酸中 向反应后的溶液中加入10mol l 1的naoh溶液 产生沉淀的量与所加naoh溶液的体积关系如下图所示 1 计算b的数值 答案 解析 0 1 解析naoh溶液为62 72ml时 沉淀部分溶解 溶解的沉淀为al oh 3 根据反应al oh 3 naoh na al oh 4 则n al oh 3 n naoh 10mol l 1 0 072l 0 062l 0 1mol n al3 0 1mol 由于混合物中al2o3 fe2o3的物质的量相等 则溶于h2so4后 n al3 n fe3 0 1mol 加naoh溶液后最终剩余沉淀为fe oh 3 则n fe oh 3 0 1mol 即b 0 1 2 计算a的数值 解析由于n al3 n fe3 0 1mol 则沉淀al3 fe3 消耗naoh0 6mol 体积为60ml 则a 62 60 2 2 答案 解析 3 计算原硫酸的物质的量浓度 3 1mol l 1 答案 解析 1 金属与酸反应的定量规律 只考虑生成氢气的情况 1 金属与酸反应 金属失去电子的物质的量等于酸得到电子的物质的量 2 1mola价金属与足量酸反应 可生成mol氢气 3 当参加反应的金属与产生氢气的质量差相等时 则反应后两溶液增加的质量相等 4 相同物质的量的金属与足量的酸反应产生氢气的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比 5 特别注意 在钠等活泼金属与酸反应时 金属过量时还会跟水反应产生氢气 三 金属与酸反应的计算规律和方法 2 铝分别与酸 碱反应产生氢气量的比较 1 等量的铝分别与足量的盐酸和naoh溶液反应 消耗盐酸和naoh的物质的量之比为3 1 2 等量的铝分别与足量的盐酸和naoh溶液反应 产生h2的体积比为1 1 3 足量的铝分别与等物质的量浓度 等体积的盐酸和naoh溶液反应 产生h2的体积比为1 3 3 摩尔电子质量和平均摩尔电子质量 典例5计算填空 1 取wg钠 镁 铝分别与足量盐酸反应 在相同条件下产生氢气的体积之比是 答案 解析 2 取0 1mol钠 镁 铝分别与足量盐酸反应 在相同条件下产生氢气的体积之比是 解析0 1mol钠 镁 铝分别与足量盐酸反应 金属转移的电子数之比为 0 1mol 1 0 1mol 2 0 1mol 3 所以产生氢气的体积之比为1 2 3 答案 解析 1 2 3 3 若产生相同体积 同温同压 的氢气 所需钠 镁 铝三种金属的物质的量之比是 质量之比是 解析与前两问恰好反过来 氢气的体积相等 转移的电子数相等 即金属的失电子数相等 答案 解析 6 3 2 23 12 9 4 若将0 2mol钠 镁 铝分别投入到10ml1mol l 1盐酸中 在标准状况下产生氢气的体积大小顺序是 解析mg al过量应以盐酸的量计算生成的气体的体积 转移电子为0 01mol na也过量 但过量的钠可以与水反应 共转移电子0 2mol 答案 解析 v na v al v mg 典例6等体积 等物质的量浓度的稀硫酸 氢氧化钠溶液分别放在甲 乙两烧杯中 各加入等质量的铝 生成氢气的体积之比为5 6 则甲 乙两烧杯中的反应情况是a 甲 乙中都是铝过量b 甲中铝过量 乙中碱过量c 甲中酸过量 乙中铝过量d 甲中酸过量 乙中碱过量 答案 解析 1 解题主要思路首先通读全题 把握题目的概况 其次要认真读题 审题 准确掌握解题要求和已知条件及其特征 再次是尝试解题 包括归纳出已知条件中的最有效信息 最先用信息 确定解题的突破口 推断方向 正推断或逆推断 若遇到困难 一要检查是否有隐含信息尚未发现 二要看是否可从现有条件中推导出新的条件 还可以假设被推断的物质或结论 最后要做全面检查 验证结论是否正确 四 无机推断题的方法思路与判断 2 解题主要突破口 1 特殊物质的化学性质如遇水显碱性的气体是氨 可溶于氢氟酸的酸性氧化物是二氧化硅 跟强碱溶液反应生成氢气的单质是铝和硅等 既可溶于强酸又可溶于强碱溶液的化合物可能是氢氧化铝等 2 特殊物质的物理性质有色气体 氟气 浅黄绿色 氯气 黄绿色 二氧化氮 红棕色 等 无色但在空气中变红棕色的气体 一氧化氮 有刺激性气味的气体 氨气 二氧化硫 氯气 有臭鸡蛋气味的气体 硫化氢 溶解度最大的气体 氨气 最轻的气体 氢气 银白色 有金属光泽的液体 汞 钠钾合金 深红棕色液态纯净物 单质溴 有色溶液 fe2 淡绿色 cu2 绿色或蓝色 fe3 黄色或棕黄色 mno 紫红色 氯水 淡黄绿色 溴水 橙色 碘水 褐色 氢氧化铁胶体 红褐色 有色固体 铜 氧化亚铜 均为红色 氧化铜 氧化亚铁 四氧化三铁 硫化亚铁 硫化亚铜 均为黑色 氢氧化铜 蓝色 氢氧化铁 红褐色 单质硫 过氧化钠 溴化银 淡黄色 4 3 具有特征的化学反应 在酸性溶液和碱性溶液中都生成气体的反应 如 4 具有特征的数据 如 同温同压下与一氧化碳密度相同的气态单质是氮气等 典例7下图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物 其中b是一种单质 其余物质也都是含b元素的化合物 c是一种钠盐 e是c的对应的酸 b的结构类似金刚石 d为b的氧化物 其他不含b元素的反应产物以及各步反应添加的必要试剂和反应条件已被略去 请填写空白 1 a d e的化学式分别为 sicl4sio2h2sio3 答案 解析 解析本题的突破口是 b是一种单质 b的结构类似金刚石 据此 容易推断出b是晶体硅 硅与氯气在加热条件下生成sicl4 因此 a为sicl4 经过分馏提纯后得到纯净的sicl4 sicl4可以被氢气还原得纯净的硅 根据d能转化成b si 可知d为sio2 由此可知其他答案 2 a和b的互转在工业上有什么实际意义 3 写出d c反应的化学方程式 4 写出e d反应的化学方程式 粗硅提纯 sio2 2naoh na2sio3 h2o 答案 典例8下列物质 均为中学化学常见物质 转化关系图中 d为红棕色粉末