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al mg 熔沸点al mg 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nh3 h2o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 3nh3 h2oal 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cuco3 cu 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 cuso4 5h2o等 其中cuo是不溶于水的碱性氧化物 cu oh 2是弱碱 cuso4 5h2o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cuso4 5h2o 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 sio2 h2o 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na2o sio2 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fecl3fecl3 6h2ofecl3 6h2o 与从mgcl2 6h2o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 cu fe 2h fe2 h2 2fe2 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 na2co3 naclo 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 a b al3 3oh al oh 3 b d 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a b al3 4oh al 2h2ob c al3 3al 6h2o4al oh 3 3 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a b al h h2oal oh 3 b d 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a b 4h alal3 2h2ob c 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a b段和c d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o a mg2 al3 被完全沉淀 消耗5mlnaoh溶液 由a b 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 c d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 1 2 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 1 1 5 3 1 2213 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1 3 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1 1 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3 1 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1 1 1 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