高考化学一轮复习 专题三 第一单元 从矿物到基础材料课件 苏教版

专题三从矿物到基础材料 考纲要求1 了解铝 硅及其重要化合物的性质 能够利用这些性质解决一些生产 生活和化学科学的简单问题 2 能列举金属材料 无机非金属材料和复合材料在生产 生活中及其它领域的应用 3 了解材料开发和应用与化学科学发展之间的关系 热点透视1 硅及其化合物的性质和无机非金属材料在材料领域的应用 2 铝 铜等金属及其化合物的性质 3 关于合金的定义和用途 高考预测硅和铝 铜等是材料家族中的重要元素 主要针对材料从组成 用途等角度进行考查 特别是在航天科技发展中的应用是高考命题的重要切入点 1 了解铝的还原性 氧化铝和氢氧化铝的两性 认识铝及其重要化合物的特性 2 了解金属性质与金属材料间的密切关系 3 了解金 银和铜的主要性质以及它们作为材料在工业生产和高科技领域的应用 4 在认识金属材料 无机非金属材料优缺点的基础上 了解复合材料的形式和组成部分 5 能列举几种常见的复合材料及其在生产 生活中的重要应用 第一单元从铝土矿到铝合金 一 铝及其合金1 铝 1 物理性质色固体 密度 2 70g cm3 硬度 熔点 660 4 良好的 银白 较小 较小 较低 导电性 导热性 2 化学性质 与氧气反应常温下与空气中的氧气反应生成致密的氧化物保护膜 故在空气中铝有良好的抗蚀性 化学方程式为 纯氧中点燃 剧烈燃烧且产生耀眼白光 与其他非金属单质 如Cl2 S等 反应 化学方程式分别为 与Cl2反应 与S反应 与酸反应与非氧化性强酸反应的离子方程式为 在常温下可被 钝化 与强碱溶液反应 化学反应方程式为 铝热反应化学方程式为 冶炼稀有金属 焊接铁轨等 与某些盐 如CuSO4 溶液反应化学方程式为 2Al 6H 2Al3 3H2 浓硝酸 浓硫酸 2Al 2NaOH 6H2O 2Na Al OH 4 3H2 2Al 3CuSO4 3Cu Al2 SO4 3 3 自然界中铝的存在铝元素是地壳中含量的金属元素 占地壳总量的7 45 主要以存在于铝土矿中 4 工业冶炼铝 化学反应原理可用方程式表示为 2 合金由以上的金属 或金属跟非金属 熔合而成的具有物质 最多 氧化铝 两种或两种 金属特性 1 特点 合金的熔点一般比成分金属熔点 比成分金属有的硬度 强度等良好的物理 化学和机械性能 2 铝合金 成分 铝和 锌 锂等 性能 高 低 好 耐腐蚀等 用途 用于 和等 低 更好 铜 镁 硅 强度 密度 塑性 建筑业 容器 包装业 二 铝的氧化物和氢氧化物1 氧化铝白色粉末状固体和无色透明晶体 刚玉 不溶于水 刚玉硬度大 是典型的两性氧化物 1 与酸反应 离子方程式为 2 与强碱反应 离子方程式为 Al2O3 6H 2Al3 3H2O Al2O3 2OH 3H2O 2 Al OH 4 2 氢氧化铝 两性氢氧化物 1 与强酸溶液反应 离子方程式为 2 与强碱溶液反应 离子方程式为 3 受热易分解 化学方程式为 4 制法 可溶性铝盐溶液中 加过量氨水 离子方程式为 Al OH 3 3H Al3 3H2O Al OH 3 OH Al OH 4 想一想 有哪些物质既能与酸反应 又能与碱反应 答 1 某些金属单质 Al 2 两性氧化物 Al2O3 3 两性氢氧化物 Al OH 3 4 弱酸的铵盐 CH3COONH4 NH4 2CO3 5 多元弱酸的酸式盐 NaHCO3 NaHS NaHSO3 6 氨基酸 例1 2009 上海单科 22 实验室将9g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂 发生铝热反应之后 所得固体中含金属单质为18g 则该氧化物粉末可能是 A Fe2O3和MnO2B MnO2和V2O5C Cr2O3和V2O5D Fe3O4和FeO 解析 9gAl若全部参加反应总共失去电子的物质的量为 3 1mol 由得失电子守恒知 生成18g金属单质最多得到1mol电子 Al全部反应 也可能小于1mol电子 Al不能全部反应 再结合平均值的思路分析如下 A项 Fe2O3 3 0 96mol MnO2 4 1 31mol B项 MnO2 4 1 31mol V2O5 5 1 76mol C项 Cr2O3 3 1 03mol V2O5 5 1 76mol D项 Fe3O4 0 85mol FeO 2 0 64mol 综上分析可知 A D选项正确 答案 AD 1 铝热反应铝粉与某些金属氧化物 Fe2O3 V2O5 Cr2O3 MnO2等 在较高温度下发生剧烈反应并放出大量的热 这些化学反应叫做铝热反应 注意 1 在铝与氧化铁的反应中 镁条 氯酸钾起引燃剂的作用 2 滤纸要用水润湿 防止反应时放出大量的热把滤纸烧坏 3 蒸发皿中放一些细沙 防止生成的铁使蒸发皿炸裂 4 广泛用于焊接钢轨和冶炼某些难熔金属 如Mn Cr等 如3MnO2 4Al2Al2O3 3Mn 2 铝的特性是既可与酸反应 又可与强碱溶液反应 这是推断题的一个突破点 从量的方面来看 2Al 6H 2Al3 3H2 2Al 2OH 6H2O 2 Al OH 4 3H2 因此不论与酸反应 还是与碱反应 都会有2Al 3H2 但若出现酸碱不足或过量时 则要具体对待分析 1 若1 8g某金属跟足量盐酸充分反应 放出2 24L 标准状况 氢气 则该金属是 A AlB MgC FeD Zn解析 正确写出金属与酸反应的化学方程式 根据方程式进行计算 或根据电子守恒求金属的摩尔质量 解法一 根据反应方程式 分别计算出1 8g四种金属跟足量HCl反应放出的H2 与2 24L比较 只有Al符合 所以选择A 解法二 设金属的摩尔质量为M 化合价为n 根据电子守恒有答案 A 2 用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁 如图 将试管浸入硝酸汞溶液中 片刻取出 然后置于空气中 不久铝箔表面生出 白毛 红墨水水柱右端上升 根据实验现象判断下列说法错误的是 A 实验中发生的反应都是氧化还原反应B 铝是一种较活泼的金属C 铝与氧气反应放出大量的热量D 铝片上生成的 白毛 是氧化铝和氧化汞的混合物 解析 从实验过程看 将包铝箔的试管浸入硝酸汞溶液时发生置换反应2Al 3Hg2 3Hg 2Al3 该反应属氧化还原反应 并且反应有一些金属汞附在铝箔表面 置于空气中时 铝与空气中的O2反应生成疏松的Al2O3 即4Al 3O2 2Al2O3 该反应属氧化还原反应 从红墨水的移动可推知该反应为放热反应 综合分析答案为D 因 白毛 只是Al2O3而无氧化汞 汞在常温下不与O2反应 答案 D 3 铝热反应不仅被用于焊接钢轨 而且还常被用于冶炼熔点较高的金属如钒 铬 锰等 1 试从铝粉跟氧化铁的反应出发 思考铝热反应为什么可以应用于冶炼这些金属 2 请配平下列用铝热反应原理冶炼金属钒和钴的反应的化学方程式 指出哪些物质是还原剂 哪些物质是氧化剂 并计算生成1mol各种金属分别需要纯铝的质量 V2O5 Al Al2O3 V Co3O4 Al Al2O3 Co 分析 铝热反应是高考中常考的知识点 铝粉跟氧化铁的反应为 2Al Fe2O32Fe Al2O3 该反应称为铝热反应 搞清楚反应实质 解析 在反应过程中放出大量的热 放出的热量足以使高熔点金属熔融成液态 这样就可以分离出熔融态的金属 达到冶炼这些金属的目的 根据原子守恒配平方程式 判断两个反应均为氧化还原反应 根据 所含元素化合价升高的物质是还原剂 所含元素化合价降低的物质是氧化剂 进行判断 根据化学方程式找到纯铝与生成金属之间的物质的量的关系 10Al 6V270g6molx1mol列出比例式 解得x 45g 氧化剂还原剂 氧化剂还原剂 8Al 9Co216g9moly1mol列出比例式 解得y 24g 答案 1 铝热反应过程中放出大量的热 放出的热量足以使高熔点金属熔融成液态 这样就可以分离出熔融态的金属 达到冶炼这些金属的目的 2 3V2O5 10Al5Al2O3 6V氧化剂还原剂3Co3O4 8Al4Al2O3 9Co氧化剂还原剂每生成1molV需消耗纯铝45g 每生成1molCo需消耗纯铝24g 例2 2009 上海单科 15 镁和铝分别与等浓度 等体积的过量稀硫酸反应 产生气体的体积 V 与时间 t 关系如图 反应中镁和铝的 A 物质的量之比为3 2B 质量之比为3 2C 摩尔质量之比为2 3D 反应速率之比为2 3 解析 由关系式 Mg H2 2Al 3H2 可知产生等量H2时 消耗Mg Al的物质的量之比为3 2 故A项正确 二者质量之比为4 3 摩尔质量之比为24 27 8 9 反应速率之比为3 2 答案 A 1 Al3 Al OH 3 Al OH 4 有关的图像 1 往AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量 OA Al3 3OH Al OH 3 AB Al OH 3 OH Al OH 4 现象 开始产生白色沉淀并逐渐增多 白色沉淀开始溶解 白色沉淀全部溶解 图像 见图1 图1 2 往NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液至过量 OA Al3 4OH Al OH 4 AB 3 Al OH 4 Al3 4Al OH 3 现象 开始无现象 出现白色沉淀 且沉淀不溶解 图像 见图2 图2 3 往Na Al OH 4 溶液中逐滴加入HCl至过量 OA Al OH 4 H Al OH 3 H2OAB Al OH 3 3H Al3 3H2O 现象 开始出现白色沉淀 白色沉淀又全部溶解 图像 见图3 图3 4 往盐酸中逐滴加入Na Al OH 4 溶液至过量 OA Al OH 4 4H Al3 4H2OAB Al3 3 Al OH 4 4Al OH 3 现象 开始无现象 后出现白色沉淀且沉淀不溶解 图像 见图4 图4 5 往等物质的量的AlCl3 MgCl2混合溶液中加入NaOH溶液至过量 OA Al3 3OH Al OH 3 Mg2 2OH Mg OH 2 AB Al OH 3 OH Al OH 4 现象 开始出现白色沉淀 后沉淀量增多 沉淀部分溶解 图像 见图5 图5 2 不用任何试剂能鉴别物质小结 1 铝盐和强碱溶液 向含Al3 的溶液中滴加NaOH溶液 先生成白色沉淀 后沉淀又逐渐溶解 向NaOH溶液中滴加含Al3 的溶液 开始无沉淀产生 后产生白色沉淀 且沉淀不溶解 2 HCl向Na Al OH 4 向Na Al OH 4 溶液中滴加盐酸 开始出现白色沉淀后消失Na Al OH 4 HCl Al OH 3 NaCl H2OAl OH 3 3HCl AlCl3 3H2O 向盐酸中滴加Na Al OH 4 溶液 开始无现象 后出现白色沉淀4HCl Na Al OH 4 NaCl AlCl3 4H2OAlCl3 3Na Al OH 4 4Al OH 3 3NaCl 3 Na2CO3和强酸 不稳定多元弱酸盐和强酸 向Na2CO3溶液中滴加盐酸 开始无现象 后产生气泡Na2CO3 HCl NaCl NaHCO3NaHCO3 HCl NaCl H2O CO2 向盐酸中滴加Na2CO3溶液 立即产生气泡2HCl Na2CO3 2NaCl H2O CO2 4 AgNO3和氨水 向AgNO3溶液中滴加氨水 开始有沉淀 后沉淀消失Ag NH3 H2O AgOH NHAgOH 2NH3 H2O Ag NH3 2 OH 2H2O 向氨水中滴加AgNO3溶液 开始无沉淀 最后有沉淀Ag 2NH3 H2O Ag NH3 2 2H2O Ag NH3 2 2H2O Ag 2AgOH 4 将物质X逐渐加入Y溶液中 生成沉淀物质的量n2与所加X的物质的量n1的关系如图所示 符合如图所示情况的是 分析 本题考查了铝的相关图像 分析图像时应注意三点 一是明确反应原理和反应规律 二是弄清图像横纵坐标 点 原点 交点 转折点 终点 曲线走向的含义 三是将定性描述及定量计算相结合 解析 A项随着NaOH溶液的加入 先后发生以下两个反应 Al3 3OH Al OH 3 沉淀物质的量由0增至最大值 Al OH 3 OH Al OH 4 沉淀物的量由最大值降为0 两个反应中消耗的NaOH物质的量之比为3 1 图像应为图甲 与正文图不符 B项随着AlCl3溶液的加入 先后发生以下两个反应 Al3 4OH Al OH 4 不产生沉淀 Al3 3 Al OH 4 4Al OH 3 沉淀物质的量由0增至最大值 两个反应中消耗AlCl3物质的量之比为3 1 图像应为图乙 C项随着盐酸的加入 先后发生以下两个反应 H Al OH 4 Al OH 3 H2O 沉淀物质的量由0增至最大值 3H Al OH 3 Al3 3H2O 沉淀物质的量由最大值降为0 两个反应中消耗盐酸物质的量之比为1 3 符合题意 D项随着Na Al OH 4 溶液的加入先发生以下反应 Al OH 4 4H Al3 4H2O 不产生沉淀 待盐酸耗尽发生Al3 3 Al OH 4 4Al OH 3 的反应 沉淀物质的量由0增至最大值 两个反应消耗Na Al OH 4 物质的量之比为1 3 图像应为图丙 答案 C 5 向20mL某物质的量浓度的AlCl3溶液中滴入2mol L 1NaOH溶液时 得到Al OH 3沉淀的质量与所滴加NaOH溶液的体积 mL 关系如图所示 试回答下列问题 1 图中A点表示的意义是 2 图中B点表示的意义是 3 上述两步用总的离子方程式可表示为 4 假定溶液中有Al OH 3沉淀0 39g 则此时用去NaOH溶液的体积为 解析 把NaOH溶液滴入AlCl3溶液 先产生Al OH 3沉淀 其质量最大值为A点 然后全部消失溶解 B点 其总反应的离子方程式为 Al3 4OH Al OH 4 当有0 39gAl OH 3沉淀生成时 AlCl3过量 加入NaOH使Al3 部分产生沉淀为0 39g 通过Al3 3OH Al OH 3 可知用NaOH7 5mL 当NaOH过量时 Al3 全部参加反应生成Al OH 3沉淀后又部分溶解 用NaOH17 5mL 答案 1 表示滴入NaOH溶液产生沉淀质量最大点 2 表示滴入NaOH溶液沉淀恰好完全溶解点 3 Al3 4OH Al OH 4 4 17 5mL或7 5mL 例题 把铝粉和Fe3O4粉末配成铝热剂并等分成两份 第一份在高温下恰好完全反应 然后将生成物与足量盐酸充分反应 第二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的气体在相同状况下的体积比是 A 1 1B 9 8C 3 4D 4 3 审题视点 1 该铝热剂的成分为铝粉和Fe3O4粉末 2 两等份的反应不同 3 盐酸和氢氧化钠溶液都过量 4 所求 两种情况下生成H2的体积比 相同状况 x 思路点拨 Al与Fe3O4配成的铝热剂恰好反应时有 8Al 3Fe3O44Al2O3 9Fe 第一份铝热反应的生成物为Fe和Al2O3 只有Fe与HCl反应放出H2 由方程式8Al 9Fe 9H2 即生成9molH2 第二份Al和Fe3O4直接与NaOH溶液反应 只有Al与之反应放出H2 由电子得失守恒8Al 12H2 即生成12molH2 故生成气体在相同情况下的体积之比为9mol 12mol 3 4 正确答案 C 错因分析此题易错解为1 1 认为上述两反应过程中均由Al失电子转变为Al3 而误认为H 得电子相等 忽略了此过程中Fe的价态由原来的 价 即 2 3价 与盐酸所反应后全部转变为 2价 即生成H2的过程中除H 得电子外 Fe3 也得了部分Al失的电子 本题很好地考查了铝热反应及铝 铁化合物的性质 是综合性很强的题目 例题 14分 铝镁合金已成为轮船制造 化工生产等行业的重要材料 研究性学习小组的三位同学 为测定某含镁3 5 的铝镁合金 不含其他元素 中镁的质量分数 设计下列三种不同实验方案进行探究 填写下列空白 探究一 实验方案 铝镁合金测定剩余固体质量实验中发生反应的化学方程式是 实验步骤 称取5 4g铝镁合金粉末样品 投入VmL2 0mol L 1NaOH溶液中充分反应 NaOH溶液的体积V 过滤 洗涤 干燥 称量固体 该步骤中若未洗涤固体 测得镁的质量分数将 填 偏高 或 偏低 探究二 实验方案 铝镁合金测定生成气体的体积实验装置如右图 问题讨论 1 某同学提出该实验装置不够完善 应在A B之间添加一个干燥 除酸雾的装置 你的意见是 填 需要 或 不需要 2 为使测定结果尽可能精确 实验中应注意的问题是 写出两点 探究三 实验方案 称量xg铝镁合金粉末 放在如右图所示装置的惰性电热板上 通电使其充分灼烧 问题讨论 1