专题3《从矿物到基础材料》导学知识汇总

专题3《从矿物到基础材料》导学知识汇总　　

一、从铝土矿到铝合金

铝在大自然以稳定的           态存在。

1、从铝土矿中提取铝

⑴铝元素在地壳中含量仅次于         、        ，是地壳中含量最多的金属元素。

⑵工业提取铝涉及的主要反应有                                             、

                        、                        、                        　　

⑶两性氧化物：                                                                   　　

⑷铝合金具有           、           、           、           、         、

         、等特点，主要用于                                  。

⑸氧化铝是一种硬度     的化合物，熔沸点       ，常用于制造                  。

刚玉的主要成分是               ，硬度仅次于氧化铝。红宝石、蓝宝石是含有少量不同金属氧化物的优质刚玉。一般红宝石因含有少量      元素而显红色，蓝宝石因含有少量     元素而显蓝色。

⑹由于氧化铝的熔点很高，在电解时人们往往会加入          来降低氧化铝的熔点。

2、铝的性质

⑴铝在空气中能表现出良好的抗蚀性是由于                                  。

⑵铝是一种既可以与酸反应又可以与碱反应的金属。（分别写出化学方程式）

                                       、                                       　　

⑶在     下，铝（或者铁）遇        、        时会在表面生成致密的氧化膜而发生       。

⑷铝热反应：                                     ，常用于                    　　

Al + MnO₂ 高温====                Al  + V₂O₅ 高温====              　　

3、氢氧化铝（两性氢氧化物）

(1)与盐酸反应                                        、

(2)与氢氧化钠反应                                  　　

⑶ 明矾的净水原理：                                                               　　

注意的是:①AlCl₃中逐滴加入NaOH溶液，反应时可看作是经过两步反应：

第一步：Al³⁺+3OH^—═Al(OH)₃↓ 、第二步：Al(OH)₃＋OH^—═AlO₂^—+2H₂O

生成沉淀的量随加入NaOH溶液的体积变化曲线画图:

②在NaAlO₂溶液中逐滴加入盐酸，也是分两步进行的，先生成Al(OH)₃沉淀，盐酸过量时沉淀消失。反应：                         、                                    ，生成沉淀的量随加入盐酸的体积变化曲线画图:

小结：“铝三角” 铝盐和偏铝酸盐的相互转化：

Al³⁺                  反应①：                                        

　　　　　　　　　

④

　　　　　

⑥

　　　　

⑤

　　　　

③

　　　　

②

　　　　

①

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　②：                                       　　

③：                                       　　

④：                                       　　

⑤：                                       　　

⑥：                                       　　

AlO₂^-              Al（OH）₃

　 　

二、铁、铜的获取及应用

1、从自然界中获取铁和铜

⑴人类最早使用的的金属有        、        两种。人类经历了青铜器时代和铁器时代。

⑵铁、铜的存在：

人类最早利用的单质铁和单质铜直接来自于自然界。铁单质只存在于从天而降的      中，所以古代人称铁为“         ”；而铜则来自于自然存在的少量单质铜。

铁和铜在自然界中主要以化合态形式存在。常见的铁矿石有磁铁矿（主要成分是              ）、赤铁矿（主要成分是              ）；常见的铜矿石有黄铜矿（主要成分是              ）、孔雀石（主要成分是              ）。

（3）高炉炼铁：

①原料：         、         、         、         ②设备：            　　

③原理：                                                                        　　

主要反应：①还原剂的形成                         、                            　　

②还原铁矿石                                                        

③炉渣的形成                           、                            　　

④石灰石的作用是：            ，反应为                     、                      　　

要求理解：一氧化碳的形成、高炉中各进出口的流经的物质（祥细见教材P₇₀图3-11）　　

⑤在高炉中最终得到是含碳            的       ；钢的含碳量为             。因此从这层含义上讲生铁和钢都是铁的合金。

（4）铜的冶炼：①火法炼铜：工业上主要采用                          的方法获得铜，要达到电气工业生产用铜的要求，还须将上述所得的铜经过                    

②湿法炼铜：其原理是____________________________________     ③生物炼铜

（5）金属冶炼的一般方法

①热分解法  ②热还原法 ③ 电解法

指出下列金属的冶炼方法：

K   Ca   Na   Mg   Al   Zn   Fe   Sn   Pb   Cu   Hg   Ag   Pt   Au

　 　

2、铁、铜及其化合物的应用

⑴铁、铜物理性质比较：

不同点：铁——银白色，质软，易被磁化 ； 铜——紫红色，导电性比铁好

⑵铁、铜化学性质：

		铁	铜
与非金属单质	与Cl2
	与硫
与酸	与HCl
	与H2SO4
与金属的盐溶液
与浓硫酸、硝酸		在常温下遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化	在加热条件下可与浓硫酸反应(P95）常温下可与硝酸反应（P101）

铁和铜在一定条件下可以与某些非金属、酸和盐溶液等发生反应，铁、铜在反应中充当还原剂。铁、铜与氧化性较弱的氧化剂（如S 、I₂）反应转化为       价铁的化合物，而与氧化性较强的氧化剂（如  氯气、氧气  等）反应转化为       价铁的化合物。

⑶Fe³⁺的检验：加入            溶液，现象：             ，方程式                 

⑷由Fe²⁺转化为Fe³⁺                                                               　　

⑸由Fe³⁺转化为Fe²⁺                                                               　　

⑹Fe  +  H₂O（g）   高温======                     

小结：   “铁三角”                                          　　

Fe、Fe²⁺、Fe³⁺的相互转化

　　　

④

　　　　　

⑥

　　　　

⑤

　　　　

③

　　　　

②

　　　　

①

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　            Fe                 请写出相应的化学方程式和离子方程式

                                ①                                                  　　

                                ②                                              　　

                                ③                                                　　

④                                              　　

⑤                                              　　

Fe²⁺Fe³⁺ ⑥         　                                   　　

　 　

3、Fe²⁺、Fe³⁺的检验

（1）Fe²⁺的检验

①滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，随后沉淀迅速变为灰绿色，最后为红褐色。

                                                       （白色）

                                                       （红褐色）

②先滴加KSCN无色溶液，无明显现象，再加入新制氯水，溶液立即变红色。

                                                       　　

（2）Fe³⁺的检验

①滴加KSCN无色溶液，溶液变血红色。

                                                      

②滴加NaOH溶液，产生红褐色沉淀。

                                                       （红褐色）

（3）Fe²⁺、Fe³⁺的鉴别

①观察法：Fe²⁺盐溶液呈             ，Fe³⁺盐溶液呈               　　

②KSCN法：滴入KSCN无色溶液，溶液呈           者是Fe³⁺溶液，            者是Fe²⁺溶液。

③碱液法：分别加入碱液（氨水也可），                             是Fe³⁺，        　　

                                             是Fe²⁺溶液。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　4 、  ①在配制含Fe²⁺的溶液时，常常向溶液中加入少量的      ，目的是                     　　

应   ②为除去废水中的Fe²⁺，常先将废水中的                    ，再调节溶液的       Fe³⁺转化为                析出。

用   ③在制作印刷电路板的过程中常利用铜与氯化铁溶液的反应，方程式为                   　　

     ④铁及铜的化合物的应用：见教材的P₇₄相关内容

三、（一）硅酸盐矿物、硅酸盐产品（传统材料）和信息材料的介绍

1．硅在自然界的存在：地壳中含量仅次于___，居第___位；无游离态，化合态主要存在形式是__________和___________，

 2．硅酸盐的结构：硅酸盐的结构复杂，常用氧化物的形式表示比较方便。硅酸盐结构稳定，在自然界中稳定存在。氧化物形式书写的规律：金属元素写成其氧化物，硅元素写成二氧化硅，氢元素写成水，同时要改写前后原子个数比不变。如Mg₂SiO₄的氧化物形式为______;

3．Na₂SiO₃的性质：Na₂SiO₃易溶于水，水溶液称“________”，是建筑行业的黏合剂，也用于木材的防腐和防火。化学性质主要表现如下：

（1）水溶液呈碱性（用PH试纸测）

（2）能与酸反应：通CO₂（碳酸）或者加入盐酸有白色沉淀：Na₂SiO₃ + CO₂ + H₂O == Na₂CO₃ + H₂SiO₃↓（硅酸，白色沉淀，酸性H₂CO₃比弱），Na₂SiO₃ + 2HCl == 2NaCl + H₂SiO₃↓

4．硅酸盐产品（传统材料）

	主要原料	产品主要成分
普通水泥	黏土、石灰石、少量石膏	2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3
普通玻璃	石英、纯碱、石灰石	Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
陶瓷	黏土、石英沙	成分复杂主要是硅酸盐

制玻璃反应SiO₂ + Na₂CO₃ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Na₂SiO₃ + CO₂↑,SiO₂ + CaCO₃ 　　　　 CaSiO₃ + CO₂↑. 生产水泥设备          ，加入石膏的作用            ；生产玻璃的设备          ，玻璃属于             物，没有固定的熔沸点；化学实验室中的坩埚、蒸发皿等都是陶瓷制品。

5．信息材料――光导纤维：主要成分是_________。主要用于：信息传递（光缆）、光的传递、医生的助手（窥探镜）等等。

6．分子筛：利用硅酸盐内部结构的空隙，可用于分离、提纯气体或液体混合物；还可以作干燥剂、离子交换剂、催化剂、催化剂载体、净化水、净化空气、防毒器械、食品保鲜、电子产品处理、石油化工等方面。　　

（二）、硅单质　　

1．性质：（1）物理性质：晶体硅是灰黑色有金属光泽，硬而脆的固体；导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，熔沸点高，硬度大，难溶于溶剂。　　

（2）化学性质：常温只与单质氟、氢氟酸和强碱溶液反应。性质稳定。　　

Si +2F₂ == SiF₄（气态）,  Si + 4HF == SiF₄ +2 H₂,  Si +2NaOH + H₂O ==_______     __，    加热高温可与氧气、氯气等反应：Si + O₂ 　　　　 SiO₂

2.硅的用途：（1）用于制造硅芯片、集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件；（2）制造太阳能；（3）制造合金，如含硅4％（质量分数）的钢导磁性好制造变压器的铁芯；含硅15%(质量分数)的钢有良好的耐酸性等。

3．工业生产硅：制粗硅：（1）                                      　　

粗硅提纯：（2）                                      　　

（3）                                      　　

（三）、二氧化硅的结构和性质：

1．SiO₂的结构：正四面体的空间网状结构。

2．SiO_2：水晶（较纯）、石英、沙子、硅藻土等。自然界的二氧化硅又称硅石。

3．SiO₂物理性质：硬度大，熔点高，难溶于溶剂的固体。

4．SiO₂化学性质：常温下，性质稳定，只与单质氟、氢氟酸和强碱溶液反应。

SiO₂ + 2F₂ == SiF₄ + O₂ ,    SiO₂ + 4HF ==_______     __， （雕刻玻璃的反应),

SiO₂ + 2NaOH ==_______     __， （实验室装氢氧化钠溶液的试剂瓶能否用玻璃赛？_____     ）.（注意：二氧化硅不能与水反应制得硅酸）

加热高温：SiO₂ + 2C 　　　　 Si +2 CO（制粗硅）  SiO₂ + CaO 　　　　 CaSiO₃（炉渣）

5．SiO₂的用途：制___________，_____________,___________等