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1、专题3从矿物到基础材料第一单元从铝土矿到铝合金铝的制取溶解: Al 2O3+2NaOH = 2NaAlO2+H 2O过滤:除去杂质酸化: NaAlO 2+CO 2+2H 2O =AlOH 3 +NaHCO 3过滤:保留氢氧化铝通电灼烧: 2AlOH 3=4Al+3O 2铝合金特点 :1、密度小2、强度高3、塑性好4、制造工艺简洁5、成本低6、抗腐蚀力强铝的化学性质(1) 与酸的反应 : 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2(2) 与碱的反应 : 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2第一步: 2Al+6H 2O= 2AlOH 3+3H2其次步: AlOH 3+NaO
2、H=NaAlO2+2H2O总方程式:2Al+2NaOH+6H2O=2NaAlO2+ 4H 2O +3H2(3) 钝化 :在常温下,铝与浓硝酸、浓硫酸时会在表面生成致密的氧化膜而发生钝化,不与浓硝酸、浓硫酸进一步发生反应;(4) 铝热反应 :高温2Al + Fe2O3 = 2Fe + Al2O3铝热剂:铝粉和某些金属氧化物(Fe2O3、FeO、Fe3O4、V2O5、Cr2O3、MnO2)组成的混合物;氧化铝的化学性质(两性氧化物)氧化铝的用途高硬度、熔点高,常用于制造耐火材料氢氧化铝(两性氢氧化物)( 1)与酸的反应: AlOH 3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O( 2)与碱的反应:
3、 AlOH 3 + NaOH = NaAlO 2 + 2H2O氯化铝的制取:氯化铝与氨水反应AlCl3+3NH3H2O=Al(OH ) 3 +NH4Cl3氯化铝与氢氧化钠溶液反应AlCl3+3NaOH=Al(OH ) 3+3NaClAlCl3+4NaOH=NaAlO2+2H2O+3NaCl其次单元铁、铜及其化合物的应用常见的铁矿石和铜矿石铁的冶炼方法( 1)制取 CO:C+O 2 = CO 2 ,CO2+C =CO( 2)仍原(炼铁原理) : Fe2O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO2高温高温(3) 除 SiO 2: CaCO3=CaO+CO 2, CaO+SiO 2=CaSiO 3铜
4、的冶炼方法1.高温冶炼黄铜矿电解精制;2.湿法炼铜: Fe + CuSO4 = FeSO 4 + Cu ; 3. 生物炼铜铁、铜的化学性质铁的化学性质:铁是较活泼的金属(或中等活泼金属)表现为仍原性;铁铜铁生锈(铁在潮湿空气中被腐蚀生成Fe2O3)Cu +O2 = 2CuO( 1)与非金属反 2Fe+3Cl 点燃2FeCl 3Cu + Cl 2点燃 CuCl 22 =2 =应 2Fe+3Br 点燃2FeBr点燃3仍原性: Fe2+Br=12Cu + SCu 2S 3Fe+2O2 = Fe 3O42 价 Fe 占3,2 价 Fe 占 23+2+非强氧性的酸:Fe + 2H= Fe+ H2强氧性的
5、酸(浓H2SO4、HNO3):非强氧性的酸:不反应强氧性的酸(浓H2SO4、 HNO3):在肯定( 2)与酸反应a. 常温下钝化 浓 H2SO4、浓 HNO3 用铁制容器盛装+2+2+b. 肯定条件下反应生成Fe()条件下生成Cu 3+2+2+2+(1) Fe + Cu= Fe+ CuCu + 2Ag=2Ag + Cu( 3)与盐溶液反应2 Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+Cu + 2Fe=2Fe+ Cu(试验现象:铜粉溶解,溶液颜色发生变化;)Fe2+与 Fe3+的相互转化:Fe3+的检验3试验:向FeCl3 溶液中加入几滴KSCN溶液,溶液显血红色, Fe3 3SCNFeSCN试验:向
6、FeCl3 溶液加入NaOH 溶液,有红褐色沉淀;3Fe3 2OHFeOH Fe2+ 的检验 浅绿色 试验:向FeCl 2 溶液加入 NaOH 溶液;2Fe 2OHFeOH2(白色 / 浅绿色) 4FeOH2 O2 2H2O4FeOH 3(红褐色)Fe3+与 Cu 的反应3+Fe+Cu=Fe2+Cu2+(制作印刷电路板用)金属腐蚀的种类化学腐蚀:金属跟四周的物质之间发生化学反应而引起的腐蚀;电化学腐蚀: 不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化;常用的防腐蚀的方法转变金属的内部结构;例如, 把铬、镍加入一般钢中制成不锈钢;在金属表面掩盖爱护层;例如, 在金
7、属表面涂漆、电镀或用化学方法形成致密耐腐蚀的氧化膜等;电化学爱护法;由于金属单质不能得电子,只要把被爱护的金属做电化学装置发生仍原反应的一极阴极,就能使引起金属电化腐蚀的原电池反应排除;第三单元含硅矿物与信息材料硅酸盐矿物、硅酸盐产品(传统材料)和信息材料的介绍1 硅酸盐的结构:( 1)硅酸盐的结构复杂,常用氧化物的形式表示比较便利;硅酸盐结构稳固,在自然界中稳固存在;( 2)氧化物形式书写的规律:各元素写成相应的氧化物,元素的价态保持不变;次序按先金属后非金属, 金属元素中按金属活动次序表依次排列,中间用 “.”间隔;留意改写后应与原先化学式中的原子个数比不变;2 Na2SiO3 的性质 :
8、 Na2SiO3 易溶于水,水溶液俗称“水玻璃”,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),通 CO2 有白色沉淀: Na2SiO3 + CO 2 + H 2O 错误!2未找到引用源;Na 2CO3 + H 2SiO3(白色胶状沉淀) ,离子方程式:SiO3 CO2 + H 2O 2 CO3 H 2SiO3;硅酸受热分解:H2SiO3H 2O + SiO 2 ,原硅酸和硅酸都是难溶于水的弱酸,酸性:H2CO3 强于 H4SiO4 或 H2SiO3;(2) 硅酸钠溶液中滴加稀盐酸有白色沉淀:Na2+2SiO3 + 2HCl 错误!未
9、找到引用源;2NaCl+ H2 SiO3,离子方程式:SiO3 2H= H 2SiO3 .(3) 硅酸和氢氧化钠反应:H2 SiO3 + 2NaOH 错误!未找到引用源;Na 2SiO3 + 2H 2O.离子方程式:H2SiO3 2OH2 SiO32H2O ;4硅酸盐产品(传统材料)一般玻璃主要原料石英、纯碱、石灰石产品主要成分Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 物质的量比为1:1:4一般水泥黏土、石灰石、少量石膏2CaO SiO2、3CaO SiO2、3CaO Al 2O3陶瓷黏土、石英沙成分复杂主要是硅酸盐高温高温制玻璃的主要反应:SiO2 + Na2 CO3Na 2SiO3 + CO
10、2,SiO 2 + CaCO3CaSiO 3+ CO2 .硅的制取高温制粗硅: SiO2 + 2CSi + 2CO高温制纯硅: Si + 2Cl2SiCl4 液态 高温SiCl 4 + 2H 2Si + 4HCl硅的性质( 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;性质稳固;Si +2F 2 错误!未找到引用源;SiF4(气态) ,Si + 4HF错误!未找到引用源;SiF4 +2 H 2,Si +2NaOH + H 2O 错误!未找到引用源;Na2
11、SiO3 +2H 2 ,( Si +2NaOH + 4H 2O 错误!未找到引用源;Na2SiO3 +2H 2 + 3H 2O.)硅的用途4e-(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;二氧化硅的性质和用途1 SiO2 在自然界中有较纯的水晶、含有少量杂质的石英和普遍存在的沙;自然界的二氧化硅又称硅石;2 SiO2 物理性质:硬度大,熔点高,难溶于溶剂 水 的固体;3 SiO2 化学性质:常温下,性质稳固,只与单质氟、氢氟酸和强碱溶液反应;SiO
12、2 + 2F 2 错误!未找到引用源;SiF 4 + O 2 ,SiO2 + 4HF错误!未找到引用源;SiF 4 + 2H 2O (雕刻玻璃的反应,SiO2 + 2NaOH 错误!未找到引用源;Na 2SiO3 + H 2O (试验室装碱试剂瓶不能用玻璃塞的缘由) .高温高温加热高温: SiO2 + 2CSi +2 CO,SiO2 + Na 2CO3Na 2SiO3 + CO 2高温高温SiO2 + CaCO3CaSiO 3 + CO 2, SiO2 + CaOCaSiO 3 .4 SiO2 的用途:制石英玻璃,是光导纤维的主要原料;制钟表部件;可制耐磨材料; 用于玻璃的生产;在光学仪器、电子工业等方面广泛应用;