课件26张PPT。专题3 从矿物到基础材料第一单元 从铝土矿到铝合金第1课时 铝及铝合金自主阅读自主检测一、铝的性质
1.铝的物理性质
铝是银白色固体、有金属光泽、有很好的延展性和导电导热性,硬度较小,密度小。
2.铝的化学性质
(1)与非金属单质反应。
(2)与氢氧化钠溶液反应。自主阅读自主检测(3)与酸反应。
(4)铝热反应。自主阅读自主检测二、铝合金
1.形成:金属铝与其他金属(或非金属)熔合形成铝合金。
2.特性
(1)密度小、强度高、抗腐蚀能力强、塑性好。
(2)制造工艺简单、成本低、装饰效果好。
3.用途:主要用于建筑业、交通运输业和电子行业。如做建筑外墙材料及房屋的门窗,制成汽车车轮骨架和飞机构件,还可用于制造电子元件等。自主阅读自主检测1.下列物质中属于合金的是( )
A.铝箔
B.水银
C.明矾[KAl(SO4)2·12H2O]
D.硬铝
答案:D
2.下列关于铝的叙述不正确的是( )
A.铝是地壳中含量最多的金属元素
B.在化学反应中,铝容易失去电子,表现还原性
C.铝在空气中不易燃烧
D.在常温下,铝不能与氧气反应
答案:D自主阅读自主检测3.铝为食品污染源之一,应加以控制使用。铝的下列应用中应加以控制的是( )
①制铝合金 ②制电线 ③制炊具 ④银色漆颜料 ⑤明矾净水 ⑥明矾与苏打制食品膨松剂 ⑦易拉罐 ⑧用Al(OH)3凝胶制胃舒平药片 ⑨包装糖果和食品
A.③④⑤⑧⑨ B.①⑥⑧⑨
C.②③⑤⑨ D.③⑤⑥⑦⑧⑨
解析:本题的突破口是“食品污染源”。
答案:D情境导入知识点拨典例引领重难点铝的重要化学性质?
我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”的外壳就是用铝合金制成的。导弹的用铝量占总质量的10%~50%。美国的阿波罗Ⅱ号宇宙飞船使用的金属材料中,铝和铝合金占75%。 现代飞机有70%是铝和铝合金制造的,所以人们称铝是“会飞”的金属。情境导入知识点拨典例引领重难点讨论探究?
1.某化学实验小组为探究金属铝的化学性质做了4组实验,请你完成以下实验报告:情境导入知识点拨典例引领重难点探究提示: 情境导入知识点拨典例引领重难点2.思考:Al在冷的浓硫酸或浓硝酸中钝化,怎么样才能使它们充分反应?
探究提示:加热。
3.铝比铁活泼,但铝制品比铁制品的抗腐蚀能力强,这是为什么?
探究提示:铝表面有一层致密而牢固的氧化膜,对铝起到保护作用。而铁表面易生锈,且铁锈疏松易吸水,会加速铁制品的腐蚀。情境导入知识点拨典例引领重难点情境导入知识点拨典例引领重难点情境导入知识点拨典例引领重难点例题导学号18100060甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L-1的盐酸和氢氧化钠溶液。向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后,测得生成的气体体积比V(甲)∶V(乙)=1∶2,则加入铝粉的质量为( )
A.5.4 g B.3.6 g
C.2.7 g D.1.8 g情境导入知识点拨典例引领重难点答案:A 情境导入知识点拨典例引领重难点情境导入知识点拨典例引领重难点成功体验 在铝和NaOH溶液的反应中,作为氧化剂的是( )?
A.水 B.铝
C.氢氧化钠 D.氢氧化钠和水
解析:Al与NaOH溶液反应,首先是Al与水电离出的H+发生氧化还原反应:
生成的Al(OH)3随即与NaOH发生反应:Al(OH)3+NaOH NaAlO2+2H2O情境导入知识点拨典例引领重难点以上反应合并起来可表示为:
答案:A1 2 3 4 51.铝合金具有优良的导电性、导热性和抗腐蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。下列有关铝及铝合金说法错误的是( )
A.氧化铝是一种高硬度、高熔点的化合物
B.铝是活泼的金属,其抗腐蚀能力差
C.铝合金具有密度小、高强度及较好的可塑性
D.铝合金可用于制飞机骨架等
解析:铝能与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化物薄膜,该氧化膜能阻止反应的进一步进行,所以铝有抗腐蚀能力。
答案:B1 2 3 4 52.下列有关金属铝的叙述正确的是( )
A.铝在常温下不能与氧气反应
B.铝不能与氯气反应
C.铝既能溶于酸溶液,又能溶于碱溶液
D.铝表面的氧化膜只能与酸反应,不能与碱反应
解析:铝是一种比较活泼的金属,能与氧气、氯气等非金属反应,铝既能溶于酸溶液,又能溶于碱溶液。
答案:C1 2 3 4 53.用铝箔包装0.1 mol金属钠,用针扎出一些小孔,放入水中,用排水集气法收集产生的气体,完全反应后,则收集到的气体为(标准状况)( )
A.O2和H2的混合气体 B.1.12 L H2
C.大于1.12 L H2 D.小于1.12 L H2
解析:Na与水反应放出H2,并且生成NaOH,
V(H2)=0.05 mol×22.4 L·mol-1=1.12 L,铝与NaOH溶液反应也生成H2,故最后收集到的气体是这两部分H2的总和,显然比Na单独反应产生的H2多。
答案:C1 2 3 4 54.某溶液与Al反应能放出H2,下列离子在该溶液中一定能大量共存的是( )
答案:B1 2 3 4 55.把一小块镁铝合金溶于100 mL盐酸中,然后向其中滴入1 mol·L-1 NaOH溶液,生成沉淀的质量和加入NaOH溶液的体积如下图所示。
求:(1)镁铝合金的质量组成。
(2)盐酸的物质的量浓度。
(3)B点沉淀的质量。1 2 3 4 5答案:(1)Mg:0.12 g Al:0.27 g
(2)0.5 mol·L-1
(3)1.07 g 专题3 从矿物到基础材料
第一单元 从铝土矿到铝合金
第1课时 铝及铝合金
1.下列说法不正确的是( )
A.大量使用的不是纯金属而是它们的合金
B.目前已制得的纯金属只有90多种,但制得的合金已达几千种
C.目前世界上使用量最大的合金是铝合金
D.废弃铝质包装既浪费金属材料又造成环境污染
解析:目前世界上使用量最大的合金是钢。
答案:C
2.若1.8 g某金属跟足量盐酸反应,放出2.24 L H2(标准状况),则该金属是( )
A.Al B.Mg C.Fe D.Zn
答案:A
3.下列说法正确的是( )
A.所有不锈钢都只含有金属元素
B.我国流通的硬币材质是金属单质
C.广东打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具
D.镁合金的硬度和强度均高于纯镁
答案:D
4.地壳中含量最高的金属元素与含量最高的非金属元素形成的化合物的化学式是( )
A.Fe2O3 B.Al2O3 C.Al4C3 D.SiO2
解析:地壳中含量最高的金属元素和非金属元素分别是Al和O,二者形成的化合物是Al2O3。
答案:B
5.铝合金在日常生活、建筑装潢、航空航天和汽车制造等方面均有着广泛的用途。下列关于铝合金具有广泛用途的分析不正确的是( )
A.铝元素在地壳中的含量高,储量丰富
B.铝容易形成致密的氧化膜,抗腐蚀性能好
C.铝化学性质稳定,常温下不与任何酸、碱反应
D.铝的冶炼技术基本成熟,可以大量使用
解析:铝元素在地壳中的含量居于第三位,仅次于氧和硅,铝单质的性质活泼,在空气中容易和氧气反应形成致密的氧化膜,阻止反应的进一步进行,因此抗腐蚀性能好,现在工业上用电解法冶炼铝,技术基本成熟,可以大量使用。
答案:C
6.有关Al与NaOH溶液反应的说法正确的是( )
A.Al是还原剂,NaOH及H2O均是氧化剂
B.还原产物是H2,且由H2O还原所得的H2与NaOH还原所得的H2物质的量之比为2∶1
C.此反应说明铝具有两性,铝的活动性比只具有金属性的金属弱
D.此反应中,只有水是氧化剂,NaOH既不是氧化剂也不是还原剂
解析:Al与NaOH溶液反应产生H2的实质是2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑,NaOH+Al(OH)3NaAlO2+2H2O,总反应为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑。
答案:D
7.用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁,将试管浸入硝酸汞溶液中,片刻后取出,然后置于空气中,不久铝箔表面生出“白毛”,红墨水柱右端上升(如右图)。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:铝箔浸入Hg(NO3)2溶液中发生反应:2Al+3Hg2+2Al3++3Hg,置换出的Hg附着在铝箔表面形成“铝汞齐”,阻止了致密氧化膜的形成,使铝能较容易与O2反应生成Al2O3,且4Al+3O22Al2O3是放热反应,所以试管内气体体积膨胀,使右端红墨水柱上升。白毛的成分是Al2O3,D项错误。
答案:D
8.镁粉和铝粉分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应,产生气体的体积(V)与时间(t)的关系如下图。下列说法正确的是( )
A.镁粉和铝粉的物质的量之比为3∶2
B.镁粉和铝粉的质量之比为3∶2
C.镁粉和铝粉的摩尔质量之比为2∶3
D.镁粉和铝粉反应完所需时间之比为3∶2
解析:根据图像分析,镁和铝完全反应放出H2的体积相等,根据反应:Mg+H2SO4MgSO4+H2↑和2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑可得,反应生成等物质的量的H2时,镁粉和铝粉的物质的量之比为3∶2,A项正确;质量之比为3×24∶2×27=4∶3,B项错误。镁的摩尔质量为24 g·mol-1,Al的摩尔质量为27 g·mol-1,因此镁粉和铝粉的摩尔质量之比为8∶9,C项错误。由于镁比铝活泼,因此与等浓度的硫酸反应时,镁的反应速率快,反应所需时间短,根据图像可得,镁粉和铝粉反应完所需时间之比为2∶3,D项错误。
答案:A
9.导学号18100061等体积、等物质的量浓度的硫酸、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、乙烧杯中的反应情况可能分别是( )
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
解析:若酸、碱过量,则等质量的铝与之反应,生成等质量的H2,因生成气体体积之比为5∶6,则H2SO4不足。
答案:B
10.铝及其合金在生产和生活中有着非常广泛的应用。
(1)选择填空:将铝的用途与性质搭配起来(每个选项只选用一次)。
A.质轻
B.延展性好
C.易传热
D.易导电
E.氧化时放热
①太阳能热水器: ?;②飞机: ?;③焊接铁轨: ?;④电缆: ?;⑤铝箔: ?。?
(2)佛山是有色金属之乡,其中铝合金材料的产量约占全国的一半。
铝合金材料属于 (填“纯净物”“混合物”或“单质”)。?
解析:(1)铝在太阳能热水器上的应用是由于它的导热性好。铝合金硬度大,质轻,是制造飞机的良好材料。铝被氧化时放热,可作铝热剂,因而可用来焊接铁轨。铝用作电缆和铝箔则分别是由于其导电性和延展性。
(2)合金是由一种金属跟其他一种或几种金属(或非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质,一般认为合金是混合物。
答案:(1)①C ②A ③E ④D ⑤B (2)混合物
11.某研究性学习小组对铝热反应实验展开研究,对“铝热反应”的现象有这样的描述:“反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中”。已知Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔、沸点数据如下表:
物质
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3
熔点/℃
660
2 054
1 535
1 565
沸点/℃
2 467
2 980
2 750
…
(1)某同学推测,铝热反应所得到的熔融物可能是铁铝合金。理由是?
?
。?
(2)设计一个简单的实验方案,证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验用的试剂是 ,反应的离子方程式是 。?
(3)实验室欲溶解该熔融物,下列试剂中最好选用 (填字母)。?
A.浓硫酸 B.稀硫酸 C.氢氧化钠溶液
解析:根据表中所列熔点数据,可知铝的熔点低于铁的熔点,故当铁熔化时,适当的铝与铁熔合在一起形成铝铁合金。依据Fe、Al的熔点和在酸、碱中的反应来分析。要证明铁铝合金中有铝,选择NaOH溶液;要溶解铁铝合金,选择稀硫酸为宜,因为我们已知浓硫酸可使Al钝化,其实常温下Fe遇浓硫酸也发生钝化,NaOH溶液不能溶解铁。
答案:(1)铝热反应放出大量的热,可能会使铁熔化,而铝的熔点比铁的低,故熔融物可能是液态的铁、铝熔合形成的合金。
(2)NaOH溶液 2Al+2H2O+2OH-2Al+3H2↑
(3)B
12.导学号18100062将0.1 mol的镁、铝混合物溶于100 mL 2 mol·L-1 H2SO4溶液中,然后再滴加1 mol·L-1 NaOH溶液。请回答:
(1)若在滴加NaOH溶液的过程中,沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V的变化如下图所示。当V1=160 mL时,则金属粉末中n(Mg)= mol,V2= mL。?
(2)若在滴加NaOH溶液过程中,欲使Mg2+、Al3+刚好沉淀完全,则滴入NaOH溶液的体积V(NaOH)= mL。?
(3)若混合物仍为0.1 mol,其中镁粉的物质的量分数为a,用100 mL 2 mol·L-1的硫酸溶解此混合物后,再加入450 mL 1 mol·L-1的NaOH溶液,所得沉淀中无Al(OH)3。满足此条件的a的取值范围是 。?
解析:(1)由图像可知:V1 mL的NaOH溶液是与过量H2SO4反应的,则与Mg、Al反应的H2SO4的物质的量为0.2 mol-0.16 mol×=0.12 mol。假设n(Mg)=x mol,n(Al)=y mol,则有方程组:
,解得:x=0.06,y=0.04。
当加入V2 mL NaOH溶液时,得到Mg(OH)2沉淀和NaAlO2,关系式为
Mg2+~2OH-,Al3+~4OH-,
故V2=160 mL+×103 mL·L-1=440 mL。
(2)当Mg2+、Al3+刚好沉淀完全时,溶液中只有Na2SO4,关系式为2NaOH~H2SO4,故V(NaOH)==400 mL。
(3)当所得沉淀中无Al(OH)3时,NaOH溶液过量,反应后生成的溶质为Na2SO4、NaAlO2。则根据Na守恒:n(NaOH)=0.45 L×1 mol·L-1≥0.1 L×2 mol·L-1×2+0.1×(1-a)mol,
解得a≥,则满足此条件的a的取值范围是≤a<1。
答案:(1)0.06 440 (2)400 (3)≤a<1
课件32张PPT。第2课时 铝的氧化物与氢氧化物 从铝土矿中提取铝自主阅读自主检测一、Al2O3的性质及应用
1.两性氧化物:既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的氧化物。
2.请写出Al2O3分别与H2SO4溶液、烧碱溶液反应的化学方程式,并改写为离子方程式:
3.Al2O3的物理性质:硬度高,熔点高,不溶于水(填溶解性)的白色固体,常用于制造耐火材料。
4.存在:铝土矿、刚玉、红宝石、蓝宝石。自主阅读自主检测二、铝的氢氧化物
1.两性氢氧化物:既可以与酸反应又可以与碱反应生成盐和水的氢氧化物。
2.请写出Al(OH)3与盐酸和氢氧化钠溶液反应的化学方程式,并改写为离子方程式:
3.Al(OH)3的制备:
用可溶性的铝盐与氨水反应制备Al(OH)3,如:自主阅读自主检测三、从铝土矿中提取铝
1.铝的存在
地壳中含量较多的四种金属元素的顺序(由高到低)为Al、Fe、Ca、Na。
铝元素占地壳总量的7.73%,是地壳中含量最多的金属元素。铝土矿(主要成分为Al2O3,还有少量杂质)是铝元素在地壳中的主要存在形式之一。
2.铝的冶炼
以铝土矿为原料,冶炼铝包括两个过程:由铝土矿提纯氧化铝和由氧化铝电解制取金属铝。自主阅读自主检测自主阅读自主检测1.氢氧化铝可作为治疗某种胃病的内服药,这是利用了氢氧化铝的( )
A.酸性 B.碱性 C.两性 D.氧化性
答案:B
2.下列关于氧化铝的说法中,不正确的是( )
A.氧化铝熔点高、硬度大,是一种耐火材料
B.氧化铝是铝元素在自然界中的唯一存在形式
C.红宝石、蓝宝石的主要成分都是氧化铝
D.氧化铝为两性氧化物,能溶于盐酸和氢氧化钠溶液
答案:B
3.电解法炼铝时,冰晶石的作用是( )
A.助熔剂 B.催化剂 C.还原剂 D.氧化剂
答案:A自主阅读自主检测4.从铝土矿制备铝所涉及的下列反应中,属于氧化还原反应的是( )
A.铝土矿溶于NaOH溶液中
B.NaAlO2溶液的酸化
C.灼烧氢氧化铝固体
D.电解熔融的氧化铝
解析:A、B、C、D选项中含铝物质的转化分别为Al2O3→NaAlO2、NaAlO2→Al(OH)3、Al(OH)3→Al2O3、Al2O3→Al。D项属于氧化还原反应。
答案:D情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二某化学实验小组探究制取Al(OH)3的实验方案,下面是他们进行的两组实验:
探究实验:(对比实验)
实验1.取一支试管加入1 mL AlCl3溶液,逐滴加入NaOH溶液,边加边振荡至过量。
实验2.取一支试管加入1 mL AlCl3溶液,滴加氨水至过量。情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二讨论探究?
1.两组实验分别有什么实验现象?
探究提示:实验1中先出现白色胶状沉淀,后沉淀溶解,实验2中有白色胶状沉淀生成,氨水过量,沉淀并未减少或消失。
2.实验思考:你认为实验室制取Al(OH)3用什么方法好?
探究提示:采用可溶性铝盐[如Al2(SO4)3、AlCl3等]溶液与氨水反应来制取好。情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二“铝三角”及其应用
1.“铝三角”情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二用数轴可表示如下: 情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二例题1某混合物A含有KAl(SO4)2、Al2O3、CuO,在一定条件下可实现如下图所示的物质之间的转化。
据此判断:
(1)固体B所含物质的化学式为 。?
(2)固体E所含物质的化学式为 。?
(3)反应①的离子方程式为? 。?情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二成功体验1 实验室需要使AlCl3溶液中的Al3+全部沉淀出来,适宜用的试剂是( )?
A.NaOH溶液 B.Ba(OH)2溶液
C.盐酸 D.氨水
解析:因为Al(OH)3溶于强碱溶液,而不溶于弱碱溶液,所以选D。
答案:D重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领生成Al(OH)3沉淀图像的分析?
如下图所示图像中,纵坐标为沉淀物的物质的量,横坐标为某溶液中加入反应物的物质的量。重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领讨论探究?
1.表示向饱和AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量的是哪幅图?写出相应的化学方程式。
2.表示向饱和AlCl3溶液中滴加氨水至过量的是哪幅图,写出相应的化学方程式。
3.表示向MgCl2和AlCl3的混合溶液中滴加NaOH溶液至过量的是哪幅图?
探究提示:D重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领1.AlCl3溶液与NaOH溶液反应 重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领2.NaAlO2溶液与盐酸反应 重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领例题2导学号18100063在硫酸酸化过的Al2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液,生成沉淀W(g)与所加NaOH溶液体积V(L)的关系如图,其中正确的是( )重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领解析:NaOH溶液先与H2SO4反应,一开始没有沉淀生成,然后与Al2(SO4)3溶液反应,生成Al(OH)3沉淀,之后待沉淀的质量达到最大值,继续滴加NaOH溶液,Al(OH)3沉淀逐渐溶解,生成Al(OH)3沉淀与溶解Al(OH)3沉淀所用NaOH的物质的量之比为3∶1。
答案:D重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领成功体验2 有下列几个反应:①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液;②向盐酸和AlCl3的混合溶液中滴加NaOH溶液;③向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液;④向NaAlO2溶液中滴加盐酸。下列图像中横坐标是滴加溶液的体积。?
符合反应①的图像是 ,符合反应②的图像是 ,符合反应③的图像是 ,符合反应④的图像是 ,写出②中的三个化学方程式: 。?重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领1 2 3 41.下列各组离子中,在强碱性溶液中能共存,且在加入盐酸过程中会产生气体和沉淀的是( )答案:C 1 2 3 42.下列各组物质中,将前者加入后者时,无论前者是否过量,都能用同一个化学方程式表示的是( )
A.稀盐酸、碳酸钠溶液
B.稀硫酸、偏铝酸钠溶液
C.氢氧化钠溶液、氯化铝溶液
D.氯化铝溶液、偏铝酸钠溶液答案:D 1 2 3 4A.Al(OH)3 B.AlCl3
C.HCl D.NaOH
答案:A1 2 3 44.写出下列反应的化学方程式或离子方程式:
(1)氧化铝溶于氢氧化钾溶液
(2)氧化铝溶于硫酸
(3)向偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳至过量第2课时 铝的氧化物与氢氧化物 从铝土矿中提取铝
A组
1.下列操作中最终可以得到Al(OH)3的是( )
A.Al2O3和水混合加热
B.Al和水反应
C.过量的NaOH溶液加入AlCl3溶液中
D.过量的氨气通入AlCl3溶液中
答案:D
2.导学号18100064在某无色溶液中缓慢地滴入NaOH溶液直至过量,产生沉淀的质量与加入的NaOH溶液体积的关系如图所示,由此确定,原溶液中含有的阳离子可能是( )
A.Mg2+、Al3+、Fe3+
B.Na+、Mg2+、Al3+
C.H+、Ba2+、Al3+
D.H+、Mg2+、Al3+
答案:D
3.铝土矿的主要成分是Al2O3,还含有少量杂质,要得到高纯度的Al2O3,下列操作顺序正确的是( )
①加NaOH溶液溶解 ②通入过量的CO2 ③过滤 ④加盐酸酸化 ⑤灼烧
A.①②③⑤ B.①③②③⑤
C.①③④③⑤ D.①④③⑤
解析:用NaOH溶液溶解,目的是防止残渣中的物质溶于酸溶液而引入其他阳离子。用CO2酸化是因为Al(OH)3溶于强酸溶液,加入盐酸的量难以控制,故选B。
答案:B
4.既能跟NaOH溶液反应又能跟盐酸反应的氧化物是( )
A.Fe2O3 B.Al2O3
C.Al(OH)3 D.CO2
解析:Al2O3是两性氧化物,既能与酸反应又能与碱反应。
答案:B
5.下列说法正确的是( )
A.Al2O3难溶于水,不与水反应,所以它不是Al(OH)3对应的氧化物
B.因为Al2O3是金属氧化物,所以它是碱性氧化物
C.Al2O3能跟所有的酸、碱溶液反应
D.Al2O3能跟强的酸、碱溶液反应
解析:Al2O3虽然难溶于水,但是2Al(OH)3Al2O3+3H2O,Al2O3和Al(OH)3中Al的化合价相同,所以Al2O3是Al(OH)3对应的氧化物。金属氧化物与碱性氧化物是两个不同的概念,二者没有必然的联系。Al2O3是两性氧化物,能跟强的酸、碱溶液反应。
答案:D
6.工业制取铝的过程中,涉及多步反应,其中属于分解反应的有( )
A.1步 B.2步
C.3步 D.4步
解析:由铝土矿制备金属铝的4步主要操作①溶解、②酸化、③灼烧、④电解中,灼烧和电解属于分解反应。
答案:B
7.下列各组离子能在同一溶液中大量共存的是( )
A.Na+、Al3+、Cl-、Al
B.K+、H+、S、Al
C.Na+、Al3+、N、OH-
D.K+、Na+、Al、C
解析:A项中Al3+与Al不能大量共存;B项中H+与Al不能大量共存;C项中Al3+与OH-不能大量共存。
答案:D
8.能正确表示下列反应的离子方程式是( )
A.新制的氧化铝可溶于NaOH溶液:Al2O3+2OH-2Al+H2O
B.碳酸氢镁与足量的氢氧化钠溶液反应:Mg2++2HC+2OH-MgCO3↓+C+2H2O
C.硫酸铝溶液中加入过量氨水:Al3++3OH-Al(OH)3↓
D.向AlCl3溶液中滴加足量的氨水:Al3++4NH3·H2OAl+4N+2H2O
解析:Al2O3溶于NaOH溶液中生成Al,A项正确;Mg2+应转化为Mg(OH)2沉淀而不是MgCO3沉淀,B项错误;NH3·H2O不能拆写,C项错误;Al(OH)3不溶于氨水,D项错误。
答案:A
9.由于我国铝土矿资源质量欠佳,铝土矿、氧化铝供应难以满足其下游产业需求,已经成为制约铝土业发展的“瓶颈”。因此要严格控制提炼铝的工业流程,为市场提供高品质的金属铝原料。
工业上从铝土矿中(含Al2O3、Fe2O3等)制取铝可采用如下流程:
经分析:生产原料(铝土矿)和提取Al2O3后的残渣(赤泥)的部分成分如下表所示(以氧化物表示),且已知铝土矿中的Fe2O3全部转入赤泥。
成分
Al2O3
Fe2O3
Na2O(由NaOH折算为Na2O)
铝土矿
55%
16%
0
赤泥
15%
48%
8%
(1)生产中每消耗1 t铝土矿将产生 吨赤泥。?
(2)试计算每炼出1 t铝,理论上需要多少吨铝土矿?需补充多少吨NaOH?(结果保留2位小数)
解析:流程中涉及的化学反应有Al2O3++H2O(Fe2O3等成为赤泥)
NaAlO2+CO2+2H2ONaHCO3+
Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3↓+
2Al(OH)3Al2O3+3H2O
2Al2O34Al+3O2↑
设每炼出1 t铝耗铝土矿y t,根据Fe2O3的量前后不变可知同时产生y t的赤泥,则铝土矿中Al2O3的质量=赤泥中Al2O3的质量+用于冶炼铝的Al2O3的质量,即y×55%=y××15%+×1,y≈3.78。
从铝土矿中的Al2O3转化为Al,NaOH溶液可看作溶解Al2O3的溶剂,理论上无损失但因赤泥中含有钠,故导致有所损失。
由Na2O~2NaOH可知:补充NaOH质量=赤泥中NaOH质量,即补充NaOH质量为3.78 t××8%×≈0.13 t。
答案:(1)0.33 (2)3.78 t 0.13 t
B组
1.导学号18100065右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。下列选项编号对应的曲线编号错误的是( )
A.曲线A:向NaAlO2,溶液中逐渐滴入盐酸至过量
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
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,设Ba(OH)2、KOH各为1 mol,通入CO2,先与Ba(OH)2反应:Ba(OH)2+CO2BaCO3↓+H2O,消耗1 mol CO2,再与KOH反应:2KOH+CO2K2CO3+H2O、K2CO3+CO2+H2O2KHCO3,消耗1 mol CO2,最后使BaCO3溶解消耗1 mol CO2,即3个阶段消耗的n(CO2)之比为1∶1∶1,错误。
答案:D
2.已知N+Al+2H2OAl(OH)3↓+NH3·H2O,向含有等物质的量的N、Al3+、H+的混合溶液中,逐渐滴加NaOH溶液,直至过量,发生以下离子反应:
①H++OH-H2O ②Al(OH)3+OH-Al+2H2O ③Al3++3OH-Al(OH)3↓ ④N+OH-NH3·H2O
发生反应的先后顺序正确的是( )
A.①→④→③→②
B.①→③→②→④
C.①→③→④→②
D.①→②→③→④
解析:题中的信息是用来确定Al(OH)3和N与OH-反应的反应顺序的。由于N与Al不能大量共存,所以OH-先结合N生成NH3·H2O后再与Al(OH)3反应生成Al。
答案:C
3.向100 mL 1 mol·L-1 AlCl3溶液中逐滴加入1 mol·L-1 NaOH溶液,若充分反应后所得沉淀的质量为3.9 g,则所加入NaOH溶液的体积可能是( )
A.150 mL B.200 mL
C.300 mL D.250 mL
解析:当向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液时,AlCl3与NaOH发生反应生成Al(OH)3沉淀,随着NaOH溶液的增多,生成的Al(OH)3沉淀也逐渐增多并达到最大值,此时继续加入NaOH溶液,因生成的Al(OH)3沉淀具有两性,会与所加入的NaOH溶液进一步反应而生成偏铝酸钠,导致沉淀逐渐减少,最终完全溶解。因此,本题在解答时,应考虑在达到最大量沉淀前后可能各有一个答案。
(1)Al3+ + 3OH-Al(OH)3↓
0.1 mol(过量) x 0.05 mol
解得:x=0.15 mol
V1==150 mL
(2)Al3+ +3OH-Al(OH)3↓
0.1 mol 0.3 mol 0.1 mol
Al(OH)3 + OH-Al+2H2O
(0.1-0.05)mol y
解得:y=0.05 mol
V2==350 mL。
答案:A
4.A、B、C、D、E五种物质均含某种常见金属元素,它们的转化关系如图所示,B为白色难溶固体,E易溶于水。
(1)写出化学式:A ,B ,C,D 。?
(2)写出下列反应的化学方程式:
B→C?
B→D?
(3)写出下列反应的离子方程式:
A→D?
C→D?
解析:(1)从题图可知,A、B、C均能与盐酸、NaOH溶液反应,且均含某种金属元素,A受热能分解,B能被熔融电解,可知A、B、C分别为Al(OH)3、Al2O3、Al,D、E分别为AlCl3、NaAlO2。
(2)B→C的化学方程式为2Al2O34Al+3O2↑,B→D的化学方程式为Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O。
(3)A→D的离子方程式为Al(OH)3+3H+Al3++3H2O,C→D的离子方程式为2Al+6H+2Al3++3H2↑。
答案:(1)Al(OH)3 Al2O3 Al AlCl3
(2)2Al2O34Al+3O2↑
Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O
(3)Al(OH)3+3H+Al3++3H2O
2Al+6H+2Al3++3H2↑
5.A、B、C是单质,其中A是金属,各种物质间的转化关系如图:
根据图示转化关系回答:
(1)写出下列物质的化学式。
A ,B ,?
乙 ,丁 。?
(2)写出下列变化的化学方程式。
①A与NaOH溶液反应的化学方程式为?
。?
②甲与NaOH溶液反应的离子方程式为?
。?
(3)将一定量的A加入到NaOH溶液中,产生的C在标准状况下的体积为3.36 L,则消耗的A的物质的量为 ,转移电子的物质的量为 。?
解析:常见金属单质中能与NaOH溶液反应产生气体的只有Al,所以A是Al,乙是NaAlO2,C是H2,甲是Al的化合物,可和NaOH溶液反应产生NaAlO2,可能是Al2O3,则丙是H2O,B是O2。根据NaAlO2+CO2+2H2ONaHCO3+Al(OH)3↓得丁是Al(OH)3。
答案:(1)Al O2 NaAlO2 Al(OH)3
(2)①2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
②Al2O3+2OH-2Al+H2O
(3)0.1 mol 0.3 mol
课件24张PPT。第三单元 含硅矿物与信息材料第1课时 硅酸盐矿物与硅酸盐产品自主阅读自主检测硅酸盐矿物和硅酸盐产品
1.硅的含量和存在
2.氧化物法表示硅酸盐的组成自主阅读自主检测3.硅酸钠
(1)物理性质:可溶于水,其水溶液俗称水玻璃。
(2)用途:①建筑业的黏合剂。
②木材、纺织品的防腐剂和防火剂。
4.硅酸盐工业产品
(1)常见硅酸盐产品:自主阅读自主检测自主阅读自主检测(2)分子筛: 自主阅读自主检测1.唐三彩、秦兵马俑制品的主要材料在成分上属于 ( )
A.氧化铝 B.二氧化硅 C.硅酸盐 D.合金
答案:C
2.陶瓷已广泛应用于生活和生产中,下列不属于陶瓷制品的是( )
A.电器中的绝缘瓷管
B.实验室中的坩埚
C.实验室中的试管
D.建筑上烧制的砖瓦
解析:实验室中的试管的成分是玻璃。
答案:C情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二硅酸盐的组成及表示方法?
矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中的一部分而形成的。此处所指的风化作用是指矿物与水和CO2作用的过程。例如,钾长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土[Al2Si2O5(OH)4],此反应的离子方程式为2KAlSi3O8+2H2CO3+5H2O 2K++ +4H2SiO3+Al2Si2O5(OH)4。
讨论探究?
1.钾长石及高岭土的主要成分若写成氧化物的形式,如何表示?
探究提示:钾长石:K2O·Al2O3·6SiO2;高岭土:Al2O3·2SiO2·2H2O。
2.上述反应能够发生的原因是什么?
探究提示:碳酸的酸性比硅酸强,由较强的酸可制得较弱的酸。情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分,由于硅酸盐的组成与结构很复杂,为了简化对硅酸盐组成的表示方法,采用氧化物的形式来表示,实际上硅酸盐不是以简单氧化物的形式存在的,而是以各种结构复杂的盐的形式存在的。那么将硅酸盐改写成氧化物的形式的规律有哪些呢?
硅酸盐改写成氧化物形式规律如下:
①氧化物的排列顺序:活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。
②氧化物之间以“·”隔开。
③氧化物前的化学计量数配置原则:各元素原子总个数比符合原来的组成。情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二④化学计量数配置出现分数应化为整数。例如:钠长石NaAlSi3O8不能写成 Na2O· Al2O3·3SiO2,应写成Na2O·Al2O3·6SiO2。
⑤各元素化合价保持不变。
⑥变价元素按“先低价后高价”的规律书写。情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二例题1有一种矿石,经测定镁、硅、氧元素的质量比为12∶7∶16。
(1)用盐的组成表示其化学式: 。?
(2)用氧化物的组成表示其化学式: 。?
(3)该矿石的成分属于 (填物质的分类)。?
解析:由题意可知,矿石中镁、硅、氧元素的原子个数比为 ,故盐的化学式为Mg2SiO4,其氧化物形式为2MgO·SiO2。
答案:(1)Mg2SiO4 (2)2MgO·SiO2 (3)硅酸盐情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二成功体验1 地球的表层大多是岩石,而大多数岩石的主要成分都是硅酸盐,下面用盐或氧化物的形式表示岩石的组成,其中不正确的是( )?
A.钙沸石[Ca(Al2Si3O10)·3H2O]表示为
CaO·Al2O3·3SiO2·3H2O
B.镁橄榄石(Mg2SiO4)可表示为2MgO·SiO2
C.北京奥运会奖牌所用玉的主要成分透闪石[Ca2Mg5Si8O22(OH)2]表示为2CaSiO3·5MgSiO3·H2O
D.高岭土[Al2Si2O5(OH)4]可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O
解析:2CaSiO3·5MgSiO3·H2O中Ca与Si的原子个数比为2∶7,而Ca2Mg5Si8O22(OH)2中Ca与Si原子个数比为2∶8,故选C。
答案:C重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领硅酸盐产品的性质?
据说,发明玻璃的荣誉应归功于古代的威尼斯商人,因为他们的商船有一次在叙利亚的一个河口靠岸,当船员们准备烧晚饭时,在岸上找不到支撑锅子的石块,无奈只得从船舱内搬出一些硝石,以搭成炉灶煮饭。炉内烈火熊熊,把硝石及其周围的沙石一起熔化,最终变成了晶莹的液体,这就是玻璃。
讨论探究?
1.玻璃是纯净物吗?
探究提示:不是,玻璃是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅的混合物。
2.工业上生产水泥、玻璃需要的共同原料是什么?
探究提示:石灰石。
3.硅酸钠水溶液为什么要密闭保存?
探究提示:由于碳酸的酸性大于硅酸,故Na2SiO3水溶液会与空气中的CO2反应生成硅酸。重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领1.石英玻璃、普通玻璃、钢化玻璃、有色玻璃的化学组成和性质的异同:石英玻璃是由二氧化硅组成的玻璃,其硬度较大,膨胀系数低,耐热性、化学稳定性和电绝缘性都好。把普通玻璃加热到接近软化温度后急速均匀冷却得到钢化玻璃。所以普通玻璃和钢化玻璃的化学组成相同,都是钠钙的硅酸盐,但钢化玻璃的机械强度比普通玻璃大,热稳定性也较高。有色玻璃的化学组成与普通玻璃相比,增加了某些金属氧化物。
2.水泥在生产过程中加入石膏的作用:调节水泥的硬化速率,改善水泥的性能。
3.现今,陶瓷除了传统应用以外,还有新的应用,中国是瓷器之都,新石器时代就已经掌握了炼陶技术,陶瓷不仅广泛应用于生活,而且在电子工业、原子能工业、宇航事业等方面发挥越来越重要的作用。重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领4.硅酸钠
(1)Na2SiO3是极少数可溶于水的一种硅酸盐。
(2)Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃,是建筑业中常用的一种黏合剂,也是一种矿物胶;用水玻璃浸泡过的木材、纺织品既耐腐蚀又不易着火。
(3)Na2SiO3溶液呈碱性,易吸收空气中的CO2生成白色硅酸沉淀,因此Na2SiO3溶液要密封保存。若放置在空气中会变质,发生反应的方程式为Na2SiO3+CO2+H2O H2SiO3↓+Na2CO3。这个反应说明碳酸的酸性比硅酸的酸性强。重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领例题2导学号18100073下列有关说法正确的是( )
A.水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料都不溶于水,所以所有的硅酸盐都不溶于水
B.水泥的主要成分有硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)及其他一些成分,所以硅酸盐都是氧化物
C.陶瓷分为土器、陶器、瓷器、炻器,与原料黏土的纯度有关
D.普通玻璃是透明的,所以硅酸盐也是透明的
解析:在硅酸盐中硅酸钠是易溶于水的,硅酸盐是盐不是氧化物。硅酸盐的种类很多,像水泥、陶瓷等都是不透明的,所以只有选项C所说的是正确的。
答案:C重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领成功体验2 过量的泥沙、纯碱和生石灰熔化后生成 ( )?
①水泥 ②玻璃 ③瓷器 ④混凝土 ⑤一种硅酸盐产品
A.①④ B.②⑤ C.③ D.①③⑤
解析:制水泥和瓷器一定要有黏土,所以不能制取水泥和瓷器,没有水泥则不能制成混凝土,泥沙的主要成分为SiO2,泥沙、纯碱、生石灰熔化后发生的反应为SiO2+CaO CaSiO3,SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑。
答案:B1 2 3 41.根据水泥和玻璃的生产,总结出硅酸盐工业的一般特点是 ( )
①生成物是硅酸盐 ②反应条件是高温 ③含有硅的物质作原料 ④反应原理是一系列复杂的物理化学变化
A.①③ B.①②③
C.①③④ D.①②③④
答案:D1 2 3 42.歌曲《青花瓷》中所描述的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目,但古瓷中所用颜料的成分一直是个谜。近年来科学家才得知古瓷中所用的颜料大多为硅酸盐,如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox,铜的化合价为+2价)。下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是( )
A.可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2
B.性质稳定,不易脱色
C.易溶于强酸和强碱溶液
D.x等于61 2 3 4解析:BaCuSi2Ox中Ba的化合价为+2价,Cu的化合价为+2价,Si的化合价为+4价,O的化合价为-2价,由化合物中各元素化合价的代数和为0:(+2)+(+2)+2×(+4)+x·(-2)=0,得x=6,则用氧化物形式表示硅酸铜钡为BaO·CuO·2SiO2,A、D两项正确;由题干信息可知硅酸铜钡性质稳定,不易脱色,不易溶于强酸和强碱溶液,故B项正确,C项错误。
答案:C1 2 3 43.汽车、火车窗玻璃是( )
A.石英玻璃 B.光学玻璃
C.玻璃纤维 D.钢化玻璃
解析:钢化玻璃的机械强度比普通玻璃大4~6倍,不易破碎,且破碎时,碎块没有尖利的棱角。
答案:D1 2 3 44.(1)制造普通水泥的主要原料有 和 。水泥的主要性能是 。?
(2)工业上制造普通玻璃的主要原料是 、 、 ,设备是 ,主要原料熔化后,发生的主要化学反应是 、 。普通玻璃的成分是 。?
答案:(1)黏土 石灰石 水硬性第三单元 含硅矿物与信息材料
第1课时 硅酸盐矿物与硅酸盐产品
1.材料与化学密切相关,表中对应关系错误的是( )
选项
材料
主要化学成分
A
刚玉、金刚石
三氧化二铝
B
大理石、石灰石
碳酸钙
C
普通水泥、普通玻璃
硅酸盐
D
沙子、石英
二氧化硅
解析:A项,刚玉的主要化学成分为三氧化二铝,而金刚石的主要化学成分为单质碳。
答案:A
2.世界第一大佛像——乐山大佛,脸上出现了黑色条纹,鼻子已经变黑,胸部和腿部也出现好几块大“伤疤”(如图)。一些专家认为,出现这种现象的根源是大佛所在地自然环境湿度大、降水丰沛,容易产生风化现象,以及大佛面部微生物的新陈代谢和酸雨等各种因素的综合所致。下列有关叙述正确的是( )
A.岩石的风化过程属于物理变化
B.化石燃料燃烧排放出的CO2会引发酸雨
C.pH在5.6~7.0之间的降水通常称为酸雨
D.若黑色部分为硫化物所致,可用双氧水擦洗漂白
解析:自然风化指岩石与空气、水、二氧化碳等物质长期作用,发生了复杂的化学反应;酸雨主要由二氧化硫、氮氧化物引起;酸雨的pH小于5.6;双氧水具有强氧化性,可将硫化物氧化为白色硫酸盐。
答案:D
3.关于硅酸盐的下列叙述中正确的是( )
①大部分硅酸盐难溶于水
②硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分
③可溶性硅酸盐中最常见的是Na2SiO3,它的水溶液俗称水玻璃
④硅酸盐是由氧化物组成的一类盐,能够稳定存在
A.①④ B.①②③ C.②③④ D.①③④
解析:硅元素在地壳中含量居第二位,主要以硅酸盐的形式稳定存在,是构成地壳岩石的主要成分,其结构复杂,通常以氧化物形式表示,但不是由氧化物组成的,只有少数硅酸盐溶于水,如Na2SiO3。
答案:B
4.下列物质属于硅酸盐产品的是( )
A.尼龙绳 B.保鲜膜
C.青花瓷 D.金刚石
解析:尼龙绳和保鲜膜都是有机高分子材料;青花瓷是瓷器,其成分是硅酸盐;金刚石是碳元素的一种单质。
答案:C
5.城市建设在改善城市面貌的同时,也给城市环境带来了一场严重的环境灾难——石棉污染,吸入石棉纤维者易患肺癌。已知石棉是硅酸盐矿物,某种石棉的化学式表示为Ca2MgxSiyO22(OH)2,式中x,y的值分别是( )
A.5,8 B.8,3 C.3,8 D.8,5
解析:硅酸盐是一种比较复杂的化合物,在化合物中,各元素的化合价的代数和为0。
)2,2×2+2x+4y+(-2)×22+(-1)×2=0,可得:2x+4y=42,从式中可知,x=5,y=8。
答案:A
6.下列有关硅酸盐的叙述,错误的是( )
A.大部分硅酸盐都难溶于水,Na2SiO3是常见的可溶性硅酸盐,其水溶液俗称水玻璃,可用作建筑黏合剂
B.硅酸钠水溶液可用于浸泡木材、纺织品,使加工后的产品既耐腐蚀又不易着火
C.向Na2SiO3溶液中通入CO2,会生成乳白色凝胶状物质,说明硅酸的酸性弱于碳酸
D.石棉Mg3Ca(SiO3)4可写成氧化物形式,说明石棉属于氧化物
解析:氧化物中只含氧和另外一种元素,D项错误。
答案:D
7.导学号18100075金属陶瓷是一种应用于高科技的复合材料,合成方法是将陶瓷(主要成分为Al2O3、ZrO2等耐高温材料)和黏结金属(主要是Cr、Mo、W、Ti等高熔点金属)研磨混匀成型后,高温烧结使金属仍然以单质的形式存在于金属陶瓷之中,据此判断合成工艺必须( )
A.在氧气气氛中合成
B.在HCl气氛中合成
C.在氮气气氛中合成
D.在空气气氛中合成
解析:Cr、Ti可以与空气、氧气以及酸等发生化学反应,所以该工艺不能在氧气、空气以及HCl气氛中合成。
答案:C
8.石棉是一种具有压伸强度大、柔韧性强、耐热、耐火、耐酸碱腐蚀,而且价格低廉的硅酸盐。石棉有毒,能使人患肺癌。
(1)有一种石棉矿叫做青石棉,其化学式为Na2Fe5Si8H2O24,写成氧化物形式的化学式为 。?
(2)三硅酸镁是一种胃病患者常用的药剂,三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)中和胃酸(主要成分为盐酸)的化学方程式为 。?
(3)生产玻璃的原料之一是正长石KAlSi3Ox,x是 ,以氧化物形式表示为 。?
解析:(1)改写时按“活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水”的排列顺序书写,变价元素按“先低价后高价”的规律书写,故答案为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O。
(2)先将盐改写成氧化物为2MgO·3SiO2·nH2O,中和胃酸实质是MgO中和盐酸。反应式为
Mg2Si3O8·nH2O+4HCl2MgCl2+3SiO2+(n+2)H2O。
答案:(1)Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
(2)Mg2Si3O8·nH2O+4HCl2MgCl2+3SiO2+(n+2)H2O
(3)8 K2O·Al2O3·6SiO2
课件24张PPT。第2课时 二氧化硅与信息材料自主阅读自主检测一、SiO2的物理性质和用途
二氧化硅是一种熔沸点很高、硬度很大的氧化物,除可用于制作光学镜片、石英坩埚外,还可用于制造光导纤维。
二、SiO2的化学性质
二氧化硅的化学性质不活泼,不与水、酸(氢氟酸除外)发生反应,能耐高温、耐腐蚀。
SiO2是酸性氧化物,能与碱性氧化物和强碱反应。
1.与碱反应
在常温下,SiO2与强碱溶液反应,生成硅酸盐。例如SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式:SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O。
2.与碱性氧化物反应
在高温下,SiO2能与碱性氧化物反应生成盐。例如SiO2与CaO反应的化学方程式:SiO2+CaO CaSiO3。自主阅读自主检测三、硅的物理性质和用途
硅晶体的熔点和沸点都很高,硬度很大。其导电性介于导体和绝缘体之间,是重要的半导体材料,广泛应用于电子工业的各个领域。
四、硅的化学性质
1.在常温下,单质硅的化学性质比较稳定,除氟气、氢氟酸和强碱外,硅不跟其他物质反应。自主阅读自主检测1.下列关于硅和硅的化合物的说法不正确的是( )
A.硅是地壳中含量第二的元素,岩石、沙子和土壤中含有大量的硅元素
B.玻璃、水泥、陶瓷都属于硅酸盐产品,玻璃的主要成分是Na2O·CaO·6SiO2
C.石英、水晶、光导纤维的主要成分都是SiO2,SiO2常温下不与任何物质反应
D.硅单质硬度大,熔沸点高,是良好的半导体材料
答案:C自主阅读自主检测2.下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是( )
A.CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐
B.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸
C.CO2是酸性氧化物,SiO2是两性氧化物
D.CO2和SiO2都是由相应的分子组成的
解析:虽然SiO2是H2SiO3的酸酐,但SiO2却不能溶于水生成H2SiO3,B错误;SiO2与CO2都是酸酐,都是酸性氧化物,A项正确,C项错误;CO2是由CO2分子构成的,而SiO2则是由硅原子和氧原子构成的,SiO2中不存在分子,D项错误。
答案:A情境导入知识点拨典例引领重难点硅及其化合物的性质
太阳能电池板(Solar panel)是通过吸收太阳光,将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置,太阳能电池板的主要材料为半导体材料,但因制作成本很大,以至于它还不能被大量广泛和普遍地使用。相对于普通电池和可循环充电电池来说,太阳能电池属于更节能环保的绿色产品。
太阳能电池板情境导入知识点拨典例引领重难点讨论探究?
1.光能电池板的原料是什么?
探究提示:高纯度的晶体硅。
2.工业制硅的三个反应中,硅元素总是被还原吗?
探究提示:不是,硅与氯气的反应中,硅元素被氧化。
3.实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶为什么要用橡胶塞而不用玻璃塞?
探究提示:NaOH与玻璃中的SiO2反应,生成Na2SiO3,把试剂瓶和瓶塞黏在一块不易打开。情境导入知识点拨典例引领重难点1.硅的工业生产
硅单质是由其氧化物制得的,主要分为两个阶段:
(1)粗硅的制取:情境导入知识点拨典例引领重难点2.硅的性质
根据硅的化学性质,在自然界中应该有游离态的硅存在。但判断某元素在自然界中存在形态并不是单纯根据其化学性质来判断,还与地壳的演变过程有关。硅在自然界中虽然分布很广,在地壳中,其含量仅次于氧,居第二位,但在自然界中没有游离态的硅,只有化合态的硅。因为硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧化合,所以自然界无游离态的硅。情境导入知识点拨典例引领重难点3.二氧化硅和二氧化碳的比较 情境导入知识点拨典例引领重难点情境导入知识点拨典例引领重难点情境导入知识点拨典例引领重难点例题导学号18100076获取知识和信息是现代人不可缺少的素质,信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。
(1)光导纤维是一种高质量传导光的玻璃纤维,利用光缆通信,能同时传输大量信息。制造光纤电缆的主要原材料的化学式是 。?
信息产业的核心材料是高纯度的硅,高纯度的单晶硅的生产方法之一:
近代用得较多的另一种方法(之二)是:用金属硅化物(Mg2Si)与盐酸作用得硅烷(SiH4),再加热分解得高纯硅。
单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等,硅纯度越高,大规模集成电路的性能就越好。情境导入知识点拨典例引领重难点根据上述信息回答以下问题:
(2)从方法一生产单晶硅的过程看,由碳还原得到的硅为何还要进一步处理?
(3)写出方法二中生产高纯硅的两个化学方程式: 、 。?
解析:本题考查了硅、二氧化硅的性质、用途。光导纤维的主要成分是SiO2。由题信息,硅是越纯越好,由碳还原得到的是粗硅,需要提纯。
答案:(1)SiO2
(2)由碳还原SiO2得到的单质硅中,杂质含量过高,将它用HCl、Cl2处理得到低沸点的SiHCl3,便于蒸发提纯,然后再还原得到高纯硅。情境导入知识点拨典例引领重难点情境导入知识点拨典例引领重难点成功体验 有些科学家提出硅是“21世纪的能源”,这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法不正确的是( )?
A.高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片
B.硅可由二氧化硅还原制得
C.常温时硅与水、空气和酸不反应,但能与氢氟酸反应
D.自然界硅元素的贮量丰富,并存在大量的单质硅
解析:硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧化合,所以自然界中无单质硅存在。
答案:D1 2 3 4 51.月球表面的不同岩石富含硅、铝、钾、磷、铀、钍和稀土元素。下列有关月球表面富含元素的叙述正确的是( )
A.硅既能溶解于氢氧化钠溶液又能溶于氢碘酸
B.铝热反应中铝始终作还原剂
C.将钾投入到氯化铝溶液中,能置换出单质铝
D.磷的最高价氧化物对应的水化物为强电解质
解析:硅不能溶于氢碘酸;钾投入氯化铝溶液中,先与水反应放出H2,不会置换出铝;H3PO4为中强酸,属于弱电解质。
答案:B1 2 3 4 52.下列表述正确的是( )
①人造刚玉熔点很高,可用作高级耐火材料,主要成分是二氧化硅
②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成,玛瑙的主要成分是硅酸盐
③三峡大坝的建造使用了大量水泥,水泥是硅酸盐材料
④夏天到了,游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛
⑤太阳能电池可采用硅材料制作,其应用有利于环保、节能
A.①②③ B.②④
C.③④⑤ D.③⑤1 2 3 4 5解析:本题主要考查硅及其化合物的具体应用。刚玉的主要成分为Al2O3;玛瑙的主要成分是SiO2;玻璃的主要成分为SiO2和硅酸盐;水泥的主要成分为3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3等,为硅酸盐材料;Cu2O虽然是红色的,但它不能变色,也不能吸收有害光线;硅材料不会产生对环境有害的物质。
答案:D1 2 3 4 53.有一粗硅,含铁杂质,取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中,放出等量的氢气,则该粗硅中铁和硅的关系正确的是( )
A.物质的量之比为1∶1
B.物质的量之比为2∶1
C.质量之比为6∶1
D.质量之比为2∶1
解析:粗硅与盐酸反应是铁与盐酸反应Fe+2HCl FeCl2+H2↑;粗硅与碱反应是硅与碱反应Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2↑,因放出等量氢气,则铁与硅的物质的量之比为2∶1,质量之比为4∶1。
答案:B1 2 3 4 54.关于地壳中含量占第一位与第二位的元素之间形成的化合物,下列说法正确的是( )
A.可溶于水,显酸性
B.它的化学性质不活泼
C.是酸性氧化物,不溶于任何酸
D.它的熔、沸点较低,物理性质类似于CO2
解析:地壳中含量居第一位、第二位的分别是O、Si,它们形成的化合物是SiO2,SiO2不溶于水,不和水反应,熔、沸点较高,硬度较大,物理性质和CO2的差异很大,故A、D均不正确。SiO2虽是酸性氧化物,和很多酸不反应,但能和氢氟酸反应:SiO2+4HF SiF4↑+2H2O,故C不正确。SiO2的化学性质比较稳定,B正确。
答案:B1 2 3 4 55.为探究HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱,某同学设计了如图所示的装置,一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答:
(1)若锥形瓶中装有某可溶性正盐溶液,分液漏斗中所盛试剂应为 。?
(2)装置B所盛的试剂是 ,其作用是 。?
(3)装置C的实验现象是 。?
(4)由此得出的结论是:酸性: > > 。?1 2 3 4 5解析:根据“强酸+弱酸盐 弱酸+强酸盐”分析可知,分液漏斗中盛装盐酸,A中盛放Na2CO3溶液,根据Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2↑可知酸性:HCl强于H2CO3,然后将生成的CO2通入Na2SiO3溶液中,反应为Na2SiO3+CO2+H2O H2SiO3↓+Na2CO3,由此判断酸性:H2CO3强于H2SiO3,但需注意的是A中反应会有HCl气体逸出,故通入Na2SiO3溶液前需将HCl气体吸收,但不能吸收CO2,故可选用饱和NaHCO3溶液。
答案:(1)盐酸 (2)饱和NaHCO3溶液 吸收HCl气体
(3)产生乳白色凝胶状沉淀 (4)HCl H2CO3 H2SiO3第2课时 二氧化硅与信息材料
1.下列有关硅的说法中不正确的是( )
A.硅是非金属元素,但晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体
B.常温下,硅的化学性质稳定,所以自然界中的硅大部分以游离态的形式存在
C.硅的导电性能介于金属和绝缘体之间,是良好的半导体材料
D.硅在常温下能与NaOH溶液发生氧化还原反应
解析:硅的化学性质不活泼,在常温下只能与F2、氢氟酸和强碱发生反应,但自然界中不存在游离态的硅单质,B错误;常温下,Si与NaOH发生反应:Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑,该反应有元素化合价的变化,是氧化还原反应,D正确。
答案:B
2.对于化学方程式SiO2+3CSiC+2CO↑,有关叙述正确的是( )
A.反应中SiO2是氧化剂,C是还原剂
B.硅元素被还原了,碳元素被氧化了
C.在反应中C只作还原剂
D.在反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
解析:双线桥法表示反应中电子转移的方向及数目如下:,反应中只有C元素化合价改变,因此C在反应中既是氧化剂,又是还原剂,且n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶2。
答案:D
3.下列有关二氧化硅的说法中正确的是( )
A.光导纤维深埋土壤里,能抗所有物质腐蚀
B.二氧化硅既能与强酸反应,又能与碱性氧化物反应
C.分液漏斗不能长时间盛装浓氢氧化钠溶液
D.盛装氢氟酸溶液的玻璃瓶要用软木塞
解析:光导纤维的主要成分是二氧化硅,在碱性土壤里易发生“断路”,因为二氧化硅与碱反应生成硅酸盐,A项错误;二氧化硅与HF反应,但不能与其他酸反应,B项错误;分液漏斗的活塞易与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠,硅酸钠溶液具有黏合性,将活塞与分液漏斗颈部黏结在一起,使用时要随用随洗,C项正确;不能用玻璃瓶盛装氢氟酸溶液,D项错误。
答案:C
4.素有“水晶之乡”美称的江苏东海县盛产水晶,现存于国家地质博物馆的水晶大王就出自东海县。水晶是较纯净的透明的石英晶体,石英的主要成分是SiO2。下列有关石英的叙述正确的是( )
①石英都是无色透明的晶体,可以作装饰品,也可以制作光学仪器
②石英可以用来生产玻璃
③石英晶体可以用来制取金刚砂
④石英不可以用来制取高纯硅,可以制光导纤维
A.①② B.②③ C.②③④ D.①②③
解析:纯净的SiO2晶体——水晶是无色的,而其他的石英晶体具有不同的颜色,如玛瑙。生产玻璃的原料是石英、纯碱与石灰石。金刚砂是SiC,可以用SiO2与过量C反应制得。石英是光导纤维的材料,可以通过石英与单质碳反应得到单质Si,然后再与Cl2反应生成SiCl4,SiCl4与H2反应得到纯净的Si。
答案:B
5.导学号18100077晶体硅是一种重要的非金属材料,制备纯硅的主要步骤如下:
二氧化硅粗硅SiHCl3纯硅
关于上述反应的分析不正确的是( )
A.3个反应都是置换反应
B.高温下,焦炭与氢气的还原性均强于硅
C.任一反应中,每消耗或生成28 g硅,均转移4 mol电子
D.提纯SiHCl3采用的方法是分液
解析:高温下焦炭能将SiO2还原为Si, H2能将SiHCl3还原为Si,表明B项正确;硅在化合物中显+4价,消耗或生成1 mol Si,则转移4 mol电子;SiHCl3中含有少量的SiCl4(和HCl),它们的沸点有明显差异,用蒸馏(或分馏)的方法提纯。
答案:D
6.下列说法中正确的是( )
A.常温下,SiO2既能与KOH溶液反应又能与浓盐酸反应
B.SiO2、NaOH、HF 3种物质中的任意2种在一定条件下均能发生反应
C.石英只能用于生产光导纤维
D.Si和SiO2都用于制造光导纤维
解析:SiO2能与KOH溶液、氢氟酸反应,不与浓盐酸反应;石英用途很广,如生产石英玻璃、钟表、饰品等;制造光导纤维的原料是二氧化硅而不是硅。
答案:B
7.下列说法正确的是( )
A.硅材料广泛应用于光纤通信
B.工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品
C.水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品
D.粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
解析:B项工艺师应利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品;C项中水晶项链的主要成分为SiO2;D项中粗硅制备单晶硅的反应有Si+2Cl2SiCl4,SiCl4+2H2Si+4HCl,均为氧化还原反应。
答案:A
8.科技日报曾报道:美国宇航局最新发布火星探测成果称,“勇气”号火星车对火星“古谢夫环形山”区域一小片土壤分析后发现,其中富含硅胶。负责火星车项目的科学家们认为,能够生成如此高纯度的二氧化硅沉积物一定要有水参与。下列有关说法正确的是( )
A.硅胶的化学式可以用SiO2·xH2O表示
B.二氧化硅是硅芯片的主要成分
C.二氧化硅能溶于所有的酸
D.水晶、硅石、石英的主要成分是硅
解析:硅芯片的成分是硅;二氧化硅只能溶于氢氟酸,不溶于其他酸;硅石、水晶、石英的主要成分是二氧化硅。
答案:A
9.下列溶液可以盛放在玻璃试剂瓶中但不能用磨口玻璃塞的是( )
A.稀盐酸 B.氢氟酸
C.氢氧化钠溶液 D.氯化钠溶液
解析:C项中溶液呈碱性,不能与光滑的玻璃反应,但能与毛玻璃裸露的SiO2反应;氢氟酸能腐蚀玻璃。
答案:C
10.现有下列五个转化,其中不可能通过一步反应实现的是( )
①SiO2Na2SiO3 ②CuSO4CuCl2 ③SiO2H2SiO3 ④CuOCu(OH)2 ⑤Na2O2NaOH
A.①② B.③④ C.②③④ D.②③④⑤
解析:①SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O;②CuSO4+BaCl2BaSO4↓+CuCl2;⑤2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,SiO2和CuO均不溶于水,因此SiO2、CuO不可能通过一步反应分别生成H2SiO3、Cu(OH)2。
答案:B
11.常温下单质A溶于强碱溶液,A燃烧生成某高熔点的氧化物B,B不溶于强酸而能与强碱反应。B与纯碱在高温下反应能生成C和气体D,气体D通入C溶液可得白色沉淀E,E放在干燥空气中易失水变成F,F加热再失水可得B。
(1)写出分子式:
A ;B ;C ;?
D ;E ;F 。?
(2)写出下列反应的化学方程式:
①A与强碱溶液的反应 ;?
②B与纯碱共熔 ;?
③C与D反应 ;?
④F失水 。?
答案:(1)Si SiO2 Na2SiO3 CO2 H4SiO4 H2SiO3
(2)①Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑
②SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑
③Na2SiO3+CO2+2H2ONa2CO3+H4SiO4↓
④H2SiO3SiO2+H2O
12.下表中括号内物质是杂质,试将除杂试剂及除杂方法填入表内。
混合物
SiO2
(CaCO3)
CO2(SO2)
NaHCO3
(Na2SiO3)
SiO2(NaCl)
除杂试剂
除杂方法
解析:SiO2(CaCO3):可利用SiO2不溶于盐酸而CaCO3溶于盐酸除去CaCO3;CO2(SO2):可通入饱和NaHCO3溶液;NaHCO3(Na2SiO3):通入足量CO2气体;SiO2(NaCl)溶于水过滤。
相关的化学方程式为CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑
2NaHCO3+SO2Na2SO3+H2O+2CO2
Na2SiO3+2CO2+2H2OH2SiO3↓+2NaHCO3
答案:
混合物
SiO2
(CaCO3)
CO2(SO2)
NaHCO3
(Na2SiO3)
SiO2(NaCl)
除杂试剂
盐酸
饱和
NaHCO3
溶液
通入足量
CO2
水
除杂方法
过滤
洗气
过滤
过滤
13.导学号18100078高纯度硅是太阳能电池板的重要材料,工业上冶炼粗硅和精硅的简易流程如图所示:
已知:①转化Ⅰ的主要反应为SiO2+2CSi+2CO↑,副反应为Si+CSiC(金刚砂);
②硅、二氧化硅、碳化硅的熔点很高,四氯化硅是一种易挥发的液体;
③四氯化硅遇水发生剧烈反应形成“白雾”:SiCl4+3H2OH2SiO3↓+4HCl↑;
④硅与氢氧化钠溶液的反应类似铝,如Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑。
请回答下列问题:
(1)粗硅冶炼(过程Ⅰ)中,时,粗硅中的主要杂质是 (填化学式)。若硅中混有铝粉,则提纯硅粉的操作方法是 。?
(2)过程Ⅱ中发生反应的化学方程式为 ,反应类型是 。?
(3)操作1的名称是 。?
(4)过程Ⅲ中发生反应的化学方程式为 ,副产物的一种用途是 。?
(5)完成过程Ⅲ反应的实验中,需要干燥氢气且装置必须先微热,这样做的目的是 。?
(6)高纯度硅的另一种制备方法是高温下甲硅烷(SiH4)分解法。冶炼原理如下:SiO2+2Mg2MgO+Si,Si+2MgMg2Si,Mg2Si+4NH4ClSiH4↑+4NH3↑+2MgCl2。甲硅烷分解的化学方程式为 。?
答案:(1)SiC 溶于浓盐酸,过滤、洗涤、低温干燥
(2)Si+2Cl2SiCl4 化合反应
(3)蒸馏
(4)SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl 收集副产物氯化氢制盐酸
(5)防止四氯化硅遇水发生反应,避免生成副产物
(6)SiH4Si+2H2
课件23张PPT。第二单元 铁、铜的获取及应用第1课时 从自然界获取铁和铜自主阅读自主检测一、铁和铜在自然界的存在
铁和铜在自然界中主要以化合态的形式存在。常见的铁矿有磁铁矿(主要成分为Fe3O4)、赤铁矿(主要成分为Fe2O3)等;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]等。此外铁在自然界中还以游离态的形式存在于陨铁中。
二、工业炼铁
工业炼铁的原理是利用氧化还原反应,用还原剂将铁从铁矿石中还原出来。
1.原料
铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。
2.设备
工业炼铁的设备为炼铁高炉。自主阅读自主检测3.反应原理
用还原剂将铁从其化合物中还原出来。
4.工艺流程
从高炉下方鼓入空气与焦炭反应产生二氧化碳,并放出大量的热量;二氧化碳再与灼热的焦炭反应,生成一氧化碳;一氧化碳在高温下将氧化铁还原为铁。有关反应的化学方程式:自主阅读自主检测5.除去铁矿石中含有的SiO2
石灰石在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳,氧化钙与铁矿石中的二氧化硅等反应生成炉渣,有关反应的化学方程式:炉渣的密度比铁水小,故浮在铁水上面,分离可得铁水。 自主阅读自主检测三、工业炼铜
1.用黄铜矿炼铜
工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜。粗铜中铜的含量为99.5%~99.7%,含有Ag、Au、Fe、Zn等杂质。
2.铜的电解精炼
要达到电气工业生产用铜的要求,由黄铜矿高温冶炼得到的铜还必须经过电解精炼,电解精炼得到的铜,其含量高达99.95%~99.98%。
3.生物炼铜
生物炼铜法是利用某种能耐受铜盐毒性的细菌,这种细菌能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石,把不溶性的硫化铜转化为可溶性的铜盐,从而使铜的冶炼变得十分简单。
该方法成本低、污染小、反应条件简单。自主阅读自主检测四、金属冶炼的常用方法
金属冶炼是把金属从化合态变为游离态的过程。工业生产上常用的冶炼方法有:
1.高温还原法。用C、CO、H2、活泼金属等还原剂与金属化合物在高温下反应,从而得到游离态金属单质。
2.电解法。电解熔融金属化合物以获得金属单质。
3.湿法冶金。通过较活泼金属置换、电解等方法从金属可溶性盐溶液中制备金属。自主阅读自主检测1.下列说法中不正确的是( )
A.人类历史上使用最早的合金是青铜
B.后母戊鼎是我国目前已发现的最重的青铜器
C.目前世界上使用量最大的合金是铝合金
D.目前世界上用途最广的合金是钢
解析:目前世界上使用量最大的合金为铁合金。
答案:C自主阅读自主检测2.下列说法不正确的是( )
A.铁的冶炼中,焦炭的作用是提高炉温,产生还原剂CO
B.石灰石的作用是去除SiO2,造渣
C.炼铁中,铁矿石被氧化
D.将铁矿石粉碎,有利于反应的充分进行
解析:炼铁中,铁矿石被还原。
答案:C
3.判断对错:
(1)地壳中有大量的游离态的铁。 ( )
(2)高温炼铜和湿法炼铜都是将铜的化合物还原成单质铜,而生物炼铜不涉及氧化还原反应。 ( )× × 情境导入知识点拨典例引领重难点金属冶炼的方法及步骤
我国西汉时的炼丹家刘安所著《淮南万毕术》中记载“曾青得铁,则化为铜。”意思是说铜盐遇到铁时,就有铜生成。实质就是我们现在所说的:铁和可溶性铜盐发生的置换反应。这一发现要比西方国家早1 700多年。在宋朝时采用这一方法炼铜已有相当规模,每年炼铜500吨。这种炼铜方法在我国最早出现,是湿法冶金的先驱。
讨论探究?
1.“曾青(CuSO4)得铁化为铜”之说,你认为发生的是什么反应?
2.工业炼铁时,焦炭的作用是什么?
探究提示:(1)为反应提供能量;
(2)提供反应所需的还原剂(CO)。情境导入知识点拨典例引领重难点1.金属冶炼的一般方法
(1)金属冶炼方法的选择与金属的活泼性有关。 情境导入知识点拨典例引领重难点(2)各种冶炼方法示例。
①热分解法:对一些不活泼的金属,可以直接用加热使矿物分解的方法从其化合物中还原出来,如金属汞、银的制取。
②热还原法:在金属活动性顺序中处于锌和铜之间的大部分金属,通常是通过在高温下用还原剂(常用还原剂有C、H2、CO和活泼金属铝等)将金属从其化合物中还原出来,这种方法叫热还原法。
③电解法:对于一些极活泼金属(如金属钠等)采用一般的还原剂很难将它们还原出来,工业上常采用电解熔融态的盐、金属氧化物等进行冶炼。情境导入知识点拨典例引领重难点2.金属冶炼的一般步骤
(1)第一步:矿物的富集。目的是除去杂质,提高矿物中有用成分的含量。
(2)第二步:金属的冶炼。利用氧化还原反应的原理,在一定条件下,用还原剂把金属矿物中的金属离子还原为金属单质的过程。
(3)第三步:金属的精炼。采用适当的方法提炼出纯金属。如我们可用电解的方法提炼金属铜等。情境导入知识点拨典例引领重难点3.铁、铜的冶炼
(1)工业炼铁中石灰石的作用是石灰石在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳,氧化钙与铁矿石中的二氧化硅等反应生成炉渣,有关化学方程式为CaCO3 CaO+CO2↑、CaO+SiO2 CaSiO3(炉渣的主要成分)。
(2)铜的冶炼方法:情境导入知识点拨典例引领重难点例题导学号18100066冶炼金属一般有下列方法:①焦炭法 ②水煤气(或氢气,或一氧化碳)法 ③活泼金属置换法 ④电解法
(1)对下表中的金属冶炼方法进行分析,从上述四种方法中选择相应的序号填入空格中。
(2)各列举一个使用上述方法冶炼金属的例子(用化学方程式表示)。
① ;?
② ;?
③ ;?
④ 。?情境导入知识点拨典例引领重难点解析:(1)火烧孔雀石炼铜是用C还原孔雀石分解得到的CuO,故选①;湿法炼铜和铝热法炼铬都是利用活泼金属置换较不活泼的金属,故选③;而光卤石炼镁的反应为MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑,故选④。(2)金属活动性较强的金属、活动性介于Zn~Cu之间的金属、活动性较弱的金属分别采用电解法、热还原法、热分解法冶炼。
答案:(1)① ③ ③ ④情境导入知识点拨典例引领重难点情境导入知识点拨典例引领重难点成功体验 下列说法正确的是( )?
A.金属铜一般用电解法进行冶炼
B.铝可用金属钠还原的方法大量生产
C.金属钠一般用电解法进行生产
D.用焦炭还原铁矿石得到的铁是纯铁
解析:金属铜应使用热还原法进行冶炼,但要用电解法进行电解精炼;Al虽然可用金属钠还原出来,但这样冶炼成本太高,一般使用电解法冶炼;金属钠还原性强,一般还原剂无法将它还原出来,所以使用电解法冶炼;高炉炼铁得到的金属铁含有较多杂质。
答案:C1 2 3 41.下列物质的主要成分不正确的是( )
A.赤铁矿:Fe2O3 B.铜绿:CuO
C.磁铁矿:Fe3O4 D.铝土矿:Al2O3
解析:铜绿的主要成分是碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3。
答案:B1 2 3 42.高炉炼铁生产中,下列说法正确的是( )
A.焦炭和一氧化碳都是还原剂
B.采用富氧空气可以得到纯铁
C.加石灰石的目的主要是为了得到CO2
D.用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿和黄铁矿
解析:高炉炼铁生产中,焦炭燃烧生成二氧化碳,二氧化碳再和焦炭反应生成一氧化碳,一氧化碳还原铁的氧化物,这些反应中焦炭和一氧化碳是还原剂,A正确;采用富氧空气是为了焦炭能充分燃烧,B不正确;加石灰石的目的主要是为了造渣,C不正确;黄铁矿中铁的含量低,一般不用于冶炼生铁,D不正确。
答案:A1 2 3 43.被视为现代湿法冶金先驱的反应是( )
A.铁与硫酸铜溶液反应
B.高温下用一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来
C.氢气还原热的氧化铜得到铜
D.高温下用木炭还原氧化铜得到铜
解析:现代湿法冶金先驱的反应是湿法炼铜。
答案:A1 2 3 44.下列各组金属中,前者可以用热分解法制得,后者可以用一氧化碳或氢气还原制得的是( )
A.Hg、Fe B.Fe、Al
C.Ag、Mg D.Cu、Na
答案:A第二单元 铁、铜的获取及应用
第1课时 从自然界获取铁和铜
1.我国古代曾用火烧孔雀石和焦炭混合物的方法炼铜。孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3,其冶炼方法是( )
A.焦炭还原法 B.湿法炼铜
C.铝热还原法 D.电解冶炼法
解析:孔雀石受热发生分解反应生成了氧化铜、CO2和H2O,生成的氧化铜被混合物中的焦炭还原而生成了铜。
答案:A
2.铜在自然界存在于多种矿石中。下列矿石的主要成分中,铜元素的质量分数最高的是( )
A.黄铜矿 CuFeS2
B.斑铜矿 Cu5FeS4
C.辉铜矿 Cu2S
D.孔雀石 CuCO3·Cu(OH)2
答案:C
3.某磁铁矿石200 t,经分析其中含有铁元素86.9 t。则磁铁矿中Fe3O4的质量分数为( )
A.50% B.60% C.65% D.70%
解析:依据含有铁元素86.9 t可计算含有Fe3O4 120.0 t,则磁铁矿中Fe3O4的质量分数为60%。
答案:B
4.联合国卫生组织经过考察和研究,认为我国使用的铁锅是有益于人类健康的理想炊具,并向全世界推广。其主要原因是( )
A.价格便宜,不易生锈
B.铁锅含有碳元素
C.烹调的食物中留有人体需要的铁元素
D.传热慢,保温性能好
答案:C
5.中国现在已经有足够的钢铁产量,能够满足自身基础设施发展的需求。下列关于铁矿石的说法不正确的是( )
A.铁矿石还原成铁的化学方程式:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
B.自然界中存在少量的游离态的铁
C.钢铁是纯净的铁,不含任何杂质
D.磁铁矿的主要成分是Fe3O4
解析:铁在自然界中以游离态的形式存在于陨铁中。钢铁是含碳量为0.03%~2%的铁合金。
答案:C
6.下列说法中正确的是( )
A.高炉炼铁用于还原氧化铁的还原剂是焦炭
B.炼铁时,加入石灰石的作用是促进氧化铁的还原
C.用于电气工业的铜是由黄铜矿冶炼后再经电解精炼而得到的
D.工业上用氢气或一氧化碳还原氧化铜而获取铜
解析:高炉炼铁生产中用于还原氧化铁的还原剂是焦炭与氧气反应生成的一氧化碳;石灰石的作用是除去铁矿石中的二氧化硅;电气工业用的铜的纯度很高,工业上由黄铜矿冶炼得到粗铜,再经电解精炼可使纯度达到电气工业上的要求。
答案:C
7.导学号18100067实验室欲使1.6 g氧化铁完全被还原,事先需准备的CO在标准状况下的体积应为( )
A.336 mL B.672 mL
C.大于672 mL D.小于672 mL
解析:根据题意,设完全还原1.6 g氧化铁消耗标准状况下的CO气体体积为V,则
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160 g 3×22 400 mL
1.6 g V
V=672 mL
因为反应前后都要通入CO气体,所以实际需要的CO在标准状况下体积应大于672 mL。
答案:C
8.普通铜器时间稍久容易出现铜绿,其主要成分是Cu2(OH)2CO3。而圆明园流失的牛首、猴首和虎首这三件1760年的铜铸国宝在250多年后看上去仍然熠熠生辉不生锈,下列对其原因的分析,最可能的是( )
A.它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金
B.环境污染日趋严重,它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去
C.铜的金属活动性比氢小,因此不易被氧化
D.它们是含一定比例金、银、锡、锌的铜合金
答案:D
9.古代的“药金”外观与黄金相似,常被误认为黄金。它的冶炼方法是将ZnCO3、赤铜(Cu2O)和木炭混合加热到800 ℃,得到金光闪闪的“药金”,则药金的主要成分是 ,有关的化学方程式为 ?
?
。?
解析:碳酸锌高温下分解生成氧化锌,而氧化物与木炭高温下反应置换出金属铜和锌,故药金的主要成分是锌和铜。
答案:Zn、Cu ZnCO3ZnO+CO2↑,C+2Cu2O4Cu+CO2↑,C+2ZnO2Zn+CO2↑
10.在一定条件下可实现如图所示物质之间的转化。请填写以下空白:
(1)孔雀石的主要成分是CuCO3·Cu(OH)2(碱式碳酸铜),受热易分解。图中的F是 。?
(2)写出明矾溶液与过量NaOH溶液反应的离子方程式: 。?
(3)图中所得G和D都为固体,混合后在高温下可发生反应,写出该反应的化学方程式: 。?
(4)工业上采用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜,第一步反应为2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2,若1 mol O2参加反应,转移的电子数为 mol。?
(5)电解B时每生成1 mol D,同时生成 mol E。?
解析:据题给信息可以判断出A中含NaAlO2,沉淀为Al(OH)3,B为Al2O3。F为CO2,G(固体)为CuO。D(固体)为Al,E为O2。
CuFeS2中Cu为+2价,Fe为+2价,S为-2价,Cu2S中Cu为+1价,故反应中化合价升高的只有CuFeS2中S元素,且由-2价到+4价,由此计算转移的电子数。
答案:(1)CO2
(2)Al3++4OH-Al+2H2O
(3)3CuO+2Al3Cu+Al2O3
(4)6 (5)0.75
11.导学号18100068课题式课堂教学是研究性学习的一种方式,其基本教学模式为:
提出课题确定研究方案解决问题
总结和评价
下面是关于“一氧化碳的化学性质”的课题式课堂教学中,解决问题阶段甲同学设计的证明CO具有还原性的实验装置。
(1)点燃酒精灯A、B的先后顺序为:先点燃 后点燃 。?
(2)硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为 。?
(3)具支试管中的实验现象为 。?
(4)酒精灯B的作用为 。?
(5)乙同学提出甲同学装置太复杂,可将酒精灯合二为一,去掉B,而将尾气导气管出口旋转到A有火焰上即可。乙同学的设计是否合理?简述理由(从A、B使用的一致性角度考虑) 。?
(6)丙同学认为甲装置有待优化,如尾气可先储存在瓶内,然后再处理。右图是他设计的贮气瓶,尾气应从 (填“a”或“b”)管通入。?
(7)丁同学质疑:CO能否使澄清石灰水变浑浊?因此,其设计在CO通入CuO之前,应先通入澄清石灰水,以比较排除CO与澄清石灰水反应。你认为丁的设计 (填“必要”或“不必要”)。?
解析:点燃酒精灯的先后顺序涉及实验的安全性问题,必须先将系统内的空气排尽,才能点燃,否则会引起爆炸。CO与CuO反应的产物是Cu与CO2,CO2可与澄清石灰水反应使之变浑浊。
答案:(1)B A (2)CuO+COCu+CO2
(3)澄清石灰水变浑浊
(4)点燃未参加反应的CO,防止CO污染空气
(5)不合理,因为该实验应先通CO气体,后加热CuO,不能同时进行
(6)b (7)不必要
课件29张PPT。第2课时 铁、铜及其化合物的应用自主阅读自主检测一、铁、铜的物理性质
1.铁是一种有金属光泽的银白色金属,是热和电的良导体,铁能被磁铁吸引。
2.铜是一种有金属光泽的紫红色金属,是热和电的良导体。
二、铁、铜的化学性质
1.铁的化学性质
(1)与非金属单质反应。自主阅读自主检测(2)与酸反应。
①与稀硫酸、盐酸不反应。
②与浓硫酸、硝酸等氧化性酸反应,生成铜盐和非金属氧化物。
(3)与盐溶液反应。自主阅读自主检测三、铁、铜及其化合物的应用
1.铁及其化合物的应用
(1)铁合金是重要的、应用广泛的金属材料。
(2)铁元素是维持生命活动不可缺少的微量元素,人体缺铁会引起贫血等疾病。
(3)铁的化合物。
Fe2O3:制防锈油漆,红色颜料;
FeSO4、FeCl3:作净水剂;Fe3O4:作磁性材料;
FeCl3:作印刷电路板的腐蚀液。
2.铜及其化合物的应用
(1)单质铜可以作导线、水管、电气仪表等。
(2)铜盐可以杀菌。自主阅读自主检测四、Fe2+、Fe3+的鉴别和转化
1.Fe2+、Fe3+的鉴别
2.Fe2+和Fe3+的相互转化自主阅读自主检测1.缺铁性贫血是由于体内储存铁的缺乏,影响血红蛋白的合成所引起的。国际互联网上报道:“目前世界上有近20亿人患有缺铁性贫血。治疗缺铁性贫血,首先去除或纠正引起贫血的病因,还要补充含铁丰富的食物。”这段话中的铁是指( )
A.铁单质 B.铁元素
C.氧化铁 D.四氧化三铁
答案:B
2.某溶液中滴入KSCN溶液后变红,说明该溶液中存在( )
答案:B自主阅读自主检测3.下列说法正确的是( )
A.铜的化学性质活泼,不宜用铜制作盛放食品的器皿
B.铁和三氧化二铁均能被磁铁吸引
C.铝是地壳中含量最多的金属元素
D.铁比铝更易锈蚀,是因为铁比铝更活泼
解析:A项,铜的化学性质较稳定。B项,铁和四氧化三铁均能被磁铁吸引,而三氧化二铁不能被磁铁吸引。D项,铁不如铝活泼,但由于铁在潮湿的空气中易被氧化成较疏松的氧化膜Fe2O3,可加速锈蚀,而铝与空气中的O2反应生成致密的Al2O3保护膜,避免内部的Al继续与O2反应。
答案:C情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二铁及其化合物之间的相互转化?
人类使用铁已有好几千年的历史了,目前已发现的金属虽然已有90多种,但其中应用最广泛、用量最多的仍然是铁。小到铁钉,大到桥梁、铁轨、车辆和各种机械等,都需要大量的钢铁来制造。就连动植物体内也含有铁,人体内缺铁会导致缺铁性贫血,体内过多的铁又能使肝、脾等硬化。
讨论探究?
1.铁在化学反应中,常显+2、+3价,什么情况下只能生成+2价的铁?
探究提示:与稀硫酸、盐酸及某些不活泼金属的盐溶液发生置换反应时只生成+2价铁。
2.向FeCl3和CuCl2的混合溶液中,加少许铁粉,能置换出铜吗?
探究提示:不一定,Fe3+的氧化性比Cu2+的氧化性强,Fe3+先与铁反应。情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二1.铁的氧化物的相关性质 情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二2.“铁三角”
Fe、Fe2+、Fe3+之间的“三角”转化(氧化还原反应)
Fe的化合价为0价,是最低价态,单质铁只表现还原性,Fe2+处于中间价态,既有氧化性又有还原性,Fe3+为最高价态,只具有氧化性。情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二例题1导学号18100069Ⅰ.把氯化亚铁溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,而不引进金属离子或其他原溶液中不含有的阴离子,所用的两种方法的离子方程式分别为:
(1) 。?
(2) 。?
Ⅱ.在装有固体A的试管中加入足量无色溶液B,此时A未溶解,但加入一定量的水,A即逐渐溶解,并有气体生成,溶液变为浅绿色,将空气通入该试管的溶液中,溶液颜色很快加深,请填写下列空白:
(1)B的化学式是 。?
(2)A加水后才溶解,其理由是? 。?情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二解析:Ⅰ.把氯化亚铁溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,而不引进金属离子或其他原溶液中不含有的阴离子,必须找特定的氧化剂,如Cl2、H2O2、O3、O2、HClO等。
Ⅱ.根据溶液变为浅绿色,推测为Fe2+,原固体A为Fe,加入无色溶液B,此时A未溶解。但加入一定量的水,A即逐渐溶解,并有气体生成,推测无色溶液B为浓硫酸,使Fe钝化,稀硫酸使Fe溶解,将空气通入该试管的溶液中,溶液颜色很快加深,是由于Fe2+被氧化成Fe3+。情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二成功体验1 将铜片放入0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中,反应一段时间后取出铜片,溶液中c(Fe3+)∶c(Fe2+)=2∶3,则Cu2+与Fe3+的物质的量之比为( )?
A.3∶2 B.3∶5 C.4∶3 D.3∶4
解析:Fe3+具有强的氧化性,可以与Cu反应生成Fe2+和Cu2+。由2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,得n(Fe2+)=2n(Cu2+),带入n(Fe3+)∶n(Fe2+)=2∶3中,可得n(Fe3+)∶2n(Cu2+)=2∶3,所以n(Cu2+)∶n(Fe3+)=3∶4。
答案:D重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领Fe3+和Fe2+的检验?
Fe2+在溶液中一般呈浅绿色,有较强的还原性,能与许多氧化剂反应,如氯气、氧气等。因此含Fe2+的溶液最好现配现用,储存时向其中加入一些铁粉(三价铁离子有强氧化性,可以与铁单质反应生成Fe2+),那么Fe2+和Fe3+应该如何检验呢?
讨论探究?
请完成以下实验报告:重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领检验Fe3+、Fe2+的实验 重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领探究提示: 重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领例题2导学号18100070下列有关离子检验的结论中正确的是( )
A.某稀溶液中滴入KSCN溶液呈血红色,则原溶液中无Fe2+
B.某稀溶液中加入氯水并滴入KSCN溶液呈血红色,则原溶液中有Fe2+
C.某稀溶液中加入氯水并滴入KSCN溶液呈血红色,则原溶液中有Fe3+
D.某稀溶液中滴入KSCN溶液呈血红色,则原溶液中有Fe3+
解析:滴入KSCN溶液呈血红色,只能说明原溶液中有Fe3+,并不能说明Fe2+是否存在;加入氯水并滴入KSCN溶液呈血红色,只能说明加氯水后的溶液中一定有Fe3+,原溶液中可能只有Fe3+,也可能只有Fe2+,还可能Fe3+、Fe2+都有。
答案:D重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领重难点一重难点二情境导入知识点拨典例引领成功体验2 要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+,进行如下实验操作时的最佳顺序为( )?
①加入足量新制氯水 ②加入足量酸性KMnO4溶液
③加入少量NH4SCN溶液
A.①③ B.③② C.③① D.①②③
解析:加入NH4SCN溶液后无血红色出现证明无Fe3+,再加入新制氯水,如有Fe2+,则Fe2+被氧化为Fe3+,溶液显血红色。酸性KMnO4溶液也能氧化Fe2+,但KMnO4溶液本身为紫色,使Fe3+和SCN-反应后的血红色不易观察到,故选C。
答案:C1 2 31.将铁屑溶于过量盐酸后,再加入下列物质,不会有三价铁生成的是( )
A.硫酸 B.氯水
C.KMnO4溶液 D.溴水
解析:Fe与非氧化性酸作用生成Fe2+,当Fe2+一旦遇强氧化剂便容易转变为Fe3+。对于选项A,硫酸符合要求,因为稀硫酸属非氧化性酸;对于选项B,氯水组成中有Cl2、HClO等强氧化剂,最终铁元素被氧化为Fe3+;对于选项C,KMnO4可氧化Fe2+生成Fe3+;对于选项D,溴水可氧化Fe2+生成Fe3+。
答案:A1 2 32.向一定量Fe、FeO和Fe2O3的混合物中,加入120 mL 4 mol·L-1的稀硝酸,恰好使混合物完全溶解,放出1.344 L(标准状况)NO气体,向所得溶液中加入KSCN溶液,无血红色出现,若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物,能得到铁的物质的量为( )
A.0.21 mol B.0.14 mol
C.0.16 mol D.0.24 mol
解析:据题意,反应后溶液中只有Fe(NO3)2,据氮元素守恒有
据Fe守恒,被H2还原时得出铁的物质的量为n(Fe)=n[Fe(NO3)2]=0.21 mol。
答案:A1 2 33.某同学为了检验家中的一瓶补铁药(成分为FeSO4)是否变质,查阅了有关资料,得知Fe2+能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使高锰酸钾溶液褪色,并结合已学的知识设计了如下实验:将药片除去糖衣研细后,溶解过滤,取滤液分别加入两支试管中,在一支试管中滴入酸性高锰酸钾溶液,在另一支试管中滴入KSCN溶液。
请你填出该同学实验中出现了以下现象时应得出的结论:
(1)若滴入酸性高锰酸钾溶液后褪色,滴入KSCN溶液后不变血红色,结论是 。?
(2)若滴入酸性高锰酸钾溶液后不褪色,滴入KSCN溶液变血红色,结论是 。?
(3)若滴入酸性高锰酸钾溶液后褪色,滴入KSCN溶液变血红色,结论是 。?
(4)能不能将KMnO4和KSCN滴入到同一试管中进行验证,为什么?试进行解释:?? 。?1 2 3解析:FeSO4变质后Fe2+会被氧化成Fe3+,因此在检验的时候,关键看溶液中是否含有Fe3+。同时,我们还要验证溶液中是否还含有Fe2+,方法是利用Fe2+具有一定的还原性和具有强氧化性的酸性高锰酸钾溶液发生反应,使紫色褪去。
答案:(1)补铁药没有被氧化 (2)补铁药完全被氧化 (3)补铁药部分被氧化 (4)不能,原因是KMnO4溶液呈紫红色,影响Fe3+的检验;SCN-具有还原性,影响Fe2+的检验第2课时 铁、铜及其化合物的应用
A组
1.将下列四种铁的化合物溶于稀盐酸,滴加KSCN溶液没有颜色变化,再加入氯水呈血红色的是( )
A.FeO B.Fe2O3
C.FeCl3 D.Fe2(SO4)3
解析:加入KSCN溶液无血红色出现证明无Fe3+,再加氯水,如有Fe2+,则可被氧化为Fe3+而使溶液呈血红色。
答案:A
2.将下列反应,其产物的颜色按血红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列的是( )
①金属钠在纯氧中燃烧;
②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液,并在空气中放置一段时间;
③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液;
④无水硫酸铜放入医用酒精中。
A.②③①④ B.③②①④
C.③①②④ D.①②③④
解析:Na2O2呈淡黄色、Fe(OH)3沉淀呈红褐色、Fe(SCN)3溶液呈血红色、CuSO4溶液呈蓝色。
答案:B
3.已知Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,Zn+2Fe3+Zn2++2Fe2+,现把等物质的量的CuSO4、FeCl3和Zn置于水中,充分反应后的混合物中除S、Cl-外还有( )
A.Zn2+、Cu、Fe2+ B.Zn2+、Cu2+、Fe、Fe2+
C.Zn2+、Cu2+、Fe2+ D.Zn2+、Cu2+、Cu、Fe2+
解析:设CuSO4、FeCl3和Zn的物质的量均为1 mol,由题中所给的反应式可得出氧化性:Fe3+>Cu2+,所以Zn先与Fe3+反应,则1 mol Fe3+消耗Zn 0.5 mol,剩余的0.5 mol Zn能置换出0.5 mol Cu,溶液中还剩余Cu2+ 0.5 mol,即反应后的混合物中还含有Fe2+、Zn2+、Cu2+、Cu。
答案:D
4.下列叙述中正确的是( )
A.Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3
B.Fe与S混合加热生成FeS2
C.FeCl3溶液能与Cu反应,可用于蚀刻印刷电路板
D.Fe2(SO4)3溶液和KI溶液反应的离子方程式是Fe3++2I-Fe2++I2
解析:Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3,Fe与S混合加热生成FeS,Fe3+与I-反应的离子方程式是2Fe3++2I-2Fe2++I2,A、B、D三项均不正确。
答案:C
5.等量的铁粉分别与足量的盐酸、水蒸气在一定的条件下充分反应,在相同的条件下,产生氢气的体积比是( )
A.1∶1 B.3∶4 C.2∶3 D.4∶3
解析:由化学方程式Fe+2HClFeCl2+H2↑,3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2可知,等量的Fe完全反应,产生的H2的体积比是3∶4。
答案:B
6.导学号18100071某同学设计下列方法对A盐的水解液进行鉴定,由此得出的结论不正确的是( )
A
A.D溶液中存在Fe(SCN)3
B.滤液中有Fe3+
C.B为AgBr
D.A一定为无氧酸盐FeBr2
解析:根据B、D现象可确定A是由Fe3+和Br-或由Fe2+和Br-组成的盐。
答案:D
7.鉴定某一FeCl2溶液中阳离子只有亚铁离子,最好采用( )
A.加入NaOH溶液
B.加入KSCN溶液
C.先通入氯气,再加入KSCN溶液
D.先加足量铁粉,再加入KSCN溶液
解析:题目本意是证明溶液中无三价铁离子,而不需要再证明有无亚铁离子,因此最好是加入KSCN溶液。如果还要证明有无亚铁离子,则应该先加KSCN溶液,再加入新制氯水或通入氯气。
答案:B
8.把表面有氧化物的相同大小的铜片和铁片一起放入盐酸中充分反应,所得溶液中的金属离子是( )
A.Fe3+、Cu2+ B.Fe2+、Cu2+
C.Fe2+、Fe3+ D.只有Fe2+
解析:开始先发生的反应:Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O和CuO+2HClCuCl2+H2O,这时溶液中有Fe3+和Cu2+。但铁片表面的氧化物除净后,铁单质与溶液接触,发生Fe+2FeCl33FeCl2和Fe+CuCl2Cu+FeCl2,因此充分反应后溶液中只有Fe2+。
答案:D
9.
A、B、C是中学化学中常见的单质,常温下甲、乙两种化合物分别是黑色固体和无色液体,这些化合物和单质之间有如图所示的关系。
据此判断:
(1)元素A有可变化合价,则单质A是 ,化合物甲是 。?
(2)写出反应①②③的化学方程式。
解析:本题中突破口乙是无色液体和A有可变化合价,A具有可变化合价符合Fe的特征,因此可假设A为铁单质,点燃条件下与O2反应可生成黑色Fe3O4,Fe与无色液体H2O在高温下也能生成黑色Fe3O4,同时生成H2,而Fe3O4在高温下又能被H2还原得到Fe和H2O,与题意相符。
答案:(1)Fe Fe3O4
(2)①3Fe+2O2Fe3O4;②3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2;③Fe3O4+4H23Fe+4H2O。
10.将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应)。试判断下列情况下,溶液中存在的金属离子和金属单质。
(1)若铁粉有剩余,则容器中不可能有 ;?
(2)若氯化铜有剩余,则容器中可能有 ;?
(3)若氯化铁和氯化铜都有剩余,则容器中不可能有 ,肯定有 。?
解析:本题属于物质共存问题。解答时应首先弄清物质间可能发生的反应,凡相互间能发生反应的物质就不可能大量共存。本题涉及的反应有
①Fe+2FeCl33FeCl2
②Fe+CuCl2Cu+FeCl2
③Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2
(1)若铁粉有剩余,则容器中不可能有Fe3+、Cu2+,因为它们能发生上述①②反应。
(2)若CuCl2有剩余,则容器中不可能有Fe,可能有Fe2+、Fe3+或Fe2+、Cu。
(3)若FeCl3和CuCl2均有剩余,则容器中不可能有Fe、Cu,肯定有Fe2+。
答案:(1)Fe3+、Cu2+
(2)Fe2+、Fe3+或Fe2+、Cu
(3)Fe、Cu Fe2+
B组
1.将40 mL 1.5 mol·L-1的CuSO4溶液与30 mL 3 mol·L-1的NaOH溶液混合,生成浅蓝色沉淀,假如溶液中c(Cu2+)或c(OH-)都已变得很小,可忽略,则生成沉淀的组成可表示为( )
A.Cu(OH)2 B.CuSO4·Cu(OH)2
C.CuSO4·2Cu(OH)2 D.CuSO4·3Cu(OH)2
解析:根据电荷守恒,n(S)×2+n(OH-)=n(Cu2+)×2,计算出S的物质的量;
n(Cu2+)∶n(OH-)∶n(S)=(40×1.5)∶(30×3)∶()=4∶6∶1。
答案:D
2.向一定质量的Cu和Fe2O3的混合物中加入300 mL 2 mol·L-1的HCl溶液,恰好使混合物完全溶解,向所得溶液中加入KSCN溶液后,无红色出现。若用过量的CO气体在高温下还原相同质量的此混合物,则固体的质量减少( )
A.6.4 g B.4.8 g C.2.4 g D.1.6 g
解析:向一定质量的Cu和Fe2O3的混合物中加入300 mL 2 mol·L-1的HCl溶液,恰好使混合物完全溶解,向所得溶液中加入KSCN溶液后,无血红色出现,溶液中没有铁离子,发生反应Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O,Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2,最终溶液中溶质为FeCl2、CuCl2,且二者物质的量之比为2∶1,根据氯离子守恒:2n(FeCl2)+n(FeCl2)×2=0.3 L×2 mol·L-1,解得n(FeCl2)=0.2 mol,根据Fe守恒可知n(Fe2O3)=0.1 mol,混合物用过量的CO发生反应:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,固体减少质量等于Fe2O3中氧元素的质量,故固体减少质量=0.1 mol×3×16 g·mol-1=4.8 g,故选B。
答案:B
3.A~D是含同一元素的四种物质,它们相互之间有如图所示的转化关系,其中A是单质,D是氢氧化物,则A可能是( )
①Al ②Mg ③Fe ④Na
A.①③ B.①②③ C.①② D.②③④
解析:铁在氧气中燃烧的产物为四氧化三铁,而氢氧化铁分解生成氧化铁,故③不满足;氢氧化钠受热不分解,故④不满足。
答案:C
4.向含下列离子的溶液中,加足量氢氧化钠溶液,经充分搅拌反应并静置、过滤,取沉淀洗涤后加足量盐酸,得到的溶液所含金属阳离子与原溶液相同的是( )
A.Na+、Mg2+ B.Fe2+、Cu2+
C.Al3+、Cu2+ D.Mg2+、Fe3+
解析:A项:Na+、 Mg2+;
B项:Fe2+ Cu2+Fe(OH)2 Fe(OH)3 Cu(OH)2Fe2+、Fe3+、 Cu2+;
C项:Al3+、Cu2+;
D项:Mg2+、Fe3+Mg(OH)2、Fe(OH)3Mg2+、Fe3+。
答案:D
5.A~G各物质间的关系如下图,其中B、D为气态单质。
ABEF和G的混合溶液
CDG
请回答下列问题:
(1)物质C和E的名称分别为 、 ;?
(2)可选用不同的A进行反应①,若能在常温下进行,其化学方程式为 ;?
若只能在加热情况下进行,则反应物A应为 ;?
(3)反应②的化学方程式为 ;?
(4)新配制的F溶液应加入 以防止其转化为G,检验G溶液中阳离子的常用试剂是 ,实验现象为 。?
解析:(1)常见气体单质中能与Fe在点燃或加热条件下反应的是O2和Cl2,由图示关系可知,G是易溶于水的物质,故G应为FeCl3,E为Fe3O4,则B为O2,D为Cl2,C为浓盐酸。Fe3O4与盐酸反应生成FeCl2和FeCl3,即F为FeCl2。
(2)反应①若在常温下进行,则A为H2O2;若反应①只能在加热情况下进行,则A为KClO3固体。
(4)配制FeCl2溶液时,为防止FeCl2被空气中的氧气氧化为FeCl3,通常向FeCl2溶液中加入适量的Fe粉。检验Fe3+通常用无色KSCN溶液或NH4SCN溶液,若向待检溶液中滴加KSCN溶液或NH4SCN溶液,溶液变为血红色,说明待检溶液中含有Fe3+。
答案:(1)浓盐酸 四氧化三铁
(2)2H2O22H2O+O2↑ KClO3
(3)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(4)铁粉 KSCN(或NH4SCN)溶液 溶液变为血红色
6.铁作为重要的金属元素与人类生产、生活密切相关,某课外活动小组在学习了氧化剂和还原剂后,要利用实验验证铁及其化合物的性质。
请你帮助他们完成以下实验报告:
(1)实验目的:探究铁及其化合物的氧化性和还原性。
(2)试剂:铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、锌片、铜片。
(3)仪器:胶头滴管, (你认为本实验必不可少的一种玻璃仪器)。?
(4)实验记录
序号
实验内容
实验现象
离子方程式
实验结论
①
在FeCl2溶液中滴入适量氯水
溶液由浅绿色变为黄色
Fe2+具有还原性
②
在FeCl2溶液中加入锌片
—
Zn+Fe2+Zn2++Fe
③
在FeCl3溶液中加入足量铁粉
Fe+2Fe3+3Fe2+
Fe3+具有氧化性
④
—
—
Fe3+具有氧化性
(5)实验结论:Fe只有还原性,Fe3+只有氧化性,Fe2+既有氧化性又有还原性。
①根据以上结论判断,下列物质中既有氧化性又有还原性的是 (填序号)。?
A.Cl2 B.Na
C.Na+ D.Cl-
E.SO2 F.NO2
②亚铁盐在溶液中易被氧化,而实验室中需要纯净的亚铁盐溶液。那么保存亚铁盐溶液时应该 防止亚铁盐被氧化。?
解析:根据探究实验目的和提供的试剂分析,本实验只需要试管和胶头滴管就可以完成。再结合实验记录中的部分内容,就可以判断利用铁粉与FeCl3反应,探究出Fe的还原性、Fe3+的氧化性;利用提供的氯水、FeCl2(aq),推断Fe2+具有还原性;利用FeCl2(aq)和锌片推断Fe2+有氧化性。最后推出中间价态的Fe2+既具有氧化性又具有还原性,从而判断A、E、F也符合以上规律。
答案:(3)试管
(4)①Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+ ②Fe2+具有氧化性 ③铁粉逐渐溶解,溶液由黄色变为浅绿色 ④在FeCl3溶液中加入铜片
(5)①AEF ②在亚铁盐溶液中加入少量铁粉
课件22张PPT。专题整合专题一专题二利用“互滴法”鉴别物质
1.原理:滴加顺序不同,反应现象不同。
2.类型
(1)AlCl3溶液和NaOH溶液的鉴别:将其中一种溶液a逐滴加入另一种溶液b中,①若立即产生沉淀,后来沉淀溶解,则a为NaOH溶液,b为AlCl3溶液。②若开始没有沉淀,后来有沉淀,则a为AlCl3溶液,b为NaOH溶液。专题一专题二(2)NaAlO2溶液和盐酸的鉴别:
将其中一种溶液a逐滴加入到另一种溶液b中,①先立即产生沉淀,后来沉淀溶解,则a为盐酸,b为NaAlO2溶液。②若开始没有沉淀,后来有沉淀,则a为NaAlO2溶液,b为盐酸。
(3)Na2CO3溶液和盐酸的鉴别:
向盐酸里逐滴加入Na2CO3溶液(开始时酸过量)开始就有气体放出;而向Na2CO3溶液里逐滴加入盐酸(开始时酸不足)开始无气体产生,分两步完成,涉及反应:专题一专题二【应用举例】 下列各组物质的无色溶液,不用其他试剂即可鉴别的是 。?
①NaOH、AlCl3 ②NaHCO3、H2SO4 ③NaAlO2、NaHSO4 ④Na2CO3、HCl ⑤Na2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2
解析:都使用互滴法,两次操作应产生不同的现象。
①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。两次现象不同,可以鉴别。
②不论是NaHCO3溶液滴入H2SO4溶液中还是H2SO4溶液滴入NaHCO3溶液中都会立即产生气泡,现象相同,无法鉴别。专题一专题二向NaAlO2溶液中滴加NaHSO4溶液:开始出现白色沉淀后消失;向NaHSO4溶液中滴加NaAlO2溶液:开始无明显现象,后出现白色沉淀。现象不同,可以鉴别。
④向Na2CO3溶液中滴加盐酸:开始无现象,后产生气泡;向盐酸中滴加Na2CO3溶液,立即产生气泡。
⑤无论是NaHCO3溶液还是Na2CO3溶液,加到Ca(OH)2溶液中都会产生白色沉淀,无法区别。
答案:①③④专题一专题二【学以致用】 (双选)下列各组物质的稀溶液相互反应,无论是前者滴入后者,还是后者滴入前者,反应现象相同的是( )
A.NaHSO4和Ba(OH)2
B.AlCl3和NaOH
C.NaAlO2和H2SO4
D.Ba(HCO3)2和Ba(OH)2答案:AD 专题一专题二铁、铜混合物与Fe3+反应的计算
假设将a mol Fe3+、b mol Cu2+、c mol Fe和d mol Cu混合于同一反应体系中充分反应。可能发生的反应有:
氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+,故三个反应的发生有先后顺序,但是无论在何种情况下,三个反应都不可能同时发生。现从以下角度进行讨论:专题一专题二专题一专题二专题一专题二专题一专题二【应用举例】 今有一包铁粉和铜粉混合粉末,为确定其组成,现提供4 mol·L-1的FeCl3溶液(其他用品略),某合作学习小组同学的实验结果如下(假定反应前后溶液体积不变):
根据以上信息,回答下列问题:
(1)原混合粉末中,n(Fe)∶n(Cu)= 。?
(2)第①组溶液中,c(Fe3+)= mol·L-1。?
(3)在②③④中,剩余固体只有铜的是 。?
(4)第④组反应后的滤液中,c(Fe2+)= mol·L-1。?专题一专题二解析:(1)每组中,含Fe3+的物质的量为0.4 mol,金属足量时,如果溶解的全为铁,最多能溶解铁0.2 mol,即11.2 g;全为铜时,需要铜0.2 mol,即12.8 g;当溶解金属质量在两者之间时,说明既溶解了铁又溶解了铜。由②组数据可知,溶解金属:13.2 g-1.28 g=11.92 g;②组铁先溶解后又有部分铜溶解,即②剩余固体只有Cu;③组溶解金属:24 g-12.8 g=11.2 g;④组溶解金属:36 g-24.8 g=11.2 g,说明③④金属中都只有铁溶解。
由②组数据可知,溶解金属:13.2 g-1.28 g=11.92 g,说明铁全部溶解后,又有部分铜溶解,剩余金属1.28 g均为铜。由于氯化铁的物质的量为0.4 mol,n(Fe)+n(Cu)=0.2 mol,n(Fe)×56 g·mol-1+n(Cu)×64 g·mol-1=11.92 g,得n(Fe)=0.11 mol,n(Cu)=0.09 mol,加上剩余的铜0.02 mol,13.2 g混合粉末中有铜铁各0.11 mol,金属混合物中铁与铜的物质的量之比为1∶1。专题一专题二专题一专题二【学以致用】 把等物质的量的铜粉、铁粉、锌粉投入一定量的FeCl3溶液中充分反应。
(1)如果取部分溶液,加一滴KSCN溶液后,溶液显血红色,那么溶液里有 (填阳离子), (填“有”或“无”)金属粉末存在。?
(2)如果溶液呈蓝色,加入一滴KSCN溶液后,不变色,那么溶液里有 (填阳离子),如有金属存在,则该金属是 (填化学式)。?
(3)写出Zn、Fe、Cu分别和FeCl3反应的离子方程式:?? 。?
(4)Fe3+、Fe2+、Zn2+、Cu2+氧化性由强到弱的排列顺序是 。?专题一专题二解析:在(1)中,有Fe3+(遇SCN-显血红色),则Zn、Fe、Cu都已分别转化为Zn2+、Fe2+、Cu2+。在(2)中,有Cu2+(显蓝色),无Fe3+(加SCN-不变色),则不可能存在Zn、Fe,有阳离子Zn2+、Fe2+、Cu2+。
答案:(1)Fe3+、Zn2+、Fe2+、Cu2+ 无
(2)Zn2+、Fe2+、Cu2+ Cu
(4)Fe3+>Cu2+>Fe2+>Zn2+专题3 从矿物到基础材料
(时间:90分钟 满分:100分)
可能用到的相对原子质量:H—1 O—16 Mg—24 Al—27 Cl—35.5 Fe—56 Cu—64
一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.政府规划将一座大型钢铁厂搬迁后,附近居民将不再受到该厂产生的红棕色烟雾的困扰。你估计这一空气污染物可能含有( )
A.FeO粉尘 B.P2O5粉尘
C.Fe2O3粉尘 D.SiO2粉尘
解析:大型钢铁厂排出来的烟,颜色是红棕色,应为Fe2O3粉尘。
答案:C
2.向含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.1 mol 的混合溶液中加入0.1 mol铁粉,充分搅拌后,Fe溶解,溶液中不存在Fe3+,同时析出0.1 mol Ag。下列结论错误的是( )
A.氧化性:Zn2+>Cu2+>Fe3+>Ag+
B.Fe3+的氧化性大于Cu2+
C.溶液中Cu2+与Fe2+的物质的量比为1∶2
D.1 mol Fe可还原2 mol Fe3+
解析:根据金属活动性顺序,银的还原性较差,一旦失去电子变成银离子其氧化性较强。铁粉先跟银离子反应,然后再与三价铁离子反应,由反应方程式或电子守恒得,银离子、三价铁离子完全反应后铁粉没有剩余,B、C两项正确。一个Fe失两个电子,一个Fe3+得一个电子,所以1 mol Fe可还原2 mol Fe3+。
答案:A
3.下列叙述中正确的是( )
A.向明矾溶液中加入过量NaOH溶液会产生大量白色沉淀
B.因为Al能与强碱溶液反应,所以Al有一定的非金属性
C.日常生活中人们大量使用铝制品,是因为常温下铝不能与氧气反应
D.浓度相同的AlCl3、NH3·H2O、Ba(OH)2三种物质的溶液,等体积混合时没有沉淀生成
答案:B
4.将物质X逐渐加入(或通入)Y溶液中,其生成沉淀的量与加入X的物质的量的关系如下图所示,符合图示情况的是( )
A
B
C
D
X
CO2
HCl
NaOH
AlCl3
Y
Ca(OH)2
NaAlO2
AlCl3
NaOH
解析:A项中Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O、CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2;B项中NaAlO2+HCl+H2OAl(OH)3↓+NaCl、Al(OH)3+3HClAlCl3+3H2O;C项中AlCl3+3NaOHAl(OH)3↓+3NaCl、Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O;D项中Al3++4OH-Al+2H2O、3Al+Al3++6H2O4Al(OH)3↓。
由所给图示可知,生成沉淀与沉淀溶解所耗X的物质的量之比为3∶1。
答案:C
5.相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应,至体系中均无固体物质,消耗碱量最多的是( )
A.Al B.Al(OH)3 C.AlCl3 D.Al2O3
解析:依据物质的量关系式:Al~NaOH、Al(OH)3~NaOH、AlCl3~4NaOH、Al2O3~2NaOH求解。若消耗4 mol NaOH,则需要m(Al)=4 mol×27 g·mol-1=108 g,m[Al(OH)3]=78 g·mol-1×4 mol=312 g,m(AlCl3)=1 mol×133.5 g·mol-1=133.5 g,m(Al2O3)=2 mol×102 g·mol-1=204 g。由以上判断可知,相同质量时Al消耗NaOH最多。
答案:A
6.用铝粉和氧化铁粉末配成的铝热剂,分成两等份:一份在高温下恰好完全反应,再与足量的稀硫酸反应,生成氢气a L;另一份直接放入足量烧碱溶液中充分反应,在同条件下生成氢气b L,体积比a∶b为( )
A.1∶1 B.2∶3
C.3∶2 D.28∶9
解析:此题涉及的反应有2Al+Fe2O32Fe+Al2O3、Fe+H2SO4FeSO4+H2↑;2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑。可以认为等物质的量的Fe、Al分别与稀硫酸、烧碱反应所生成的H2的体积为a∶b,即为2∶3。
答案:B
7.有NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液,只用一种试剂就可把它们鉴别开来,这种试剂是( )
A.盐酸 B.烧碱溶液
C.氨水 D.KSCN溶液
解析:NaOH溶液与上述五种溶液混合时,其中NaCl溶液无明显现象;FeCl2溶液先出现白色絮状沉淀,后来沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,发生的反应为Fe2++2OH-Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3;FeCl3溶液只出现红褐色沉淀,其反应为Fe3++3OH-Fe(OH)3↓;MgCl2溶液出现白色沉淀,且沉淀并不消失,反应为Mg2++2OH-Mg(OH)2↓;AlCl3溶液先出现白色胶状沉淀,当NaOH过量时,沉淀逐渐溶解直至完全消失,其反应的离子方程式为Al3++3OH-Al(OH)3↓,Al(OH)3+OH-Al+2H2O。
答案:B
8.向盐酸和AlCl3的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量,生成沉淀Al(OH)3的量随着加入NaOH溶液体积的变化关系如图所示。下列说法中正确的是( )
A.在a点对应的溶液中,加入Mg2+、I-、N、N仍能大量共存
B.图中B→C的过程中,实际发生的离子方程式为Al(OH)3+OH-Al+2H2O
C.若b、c的纵坐标数值相同,则横坐标数值之比为1∶3
D.原溶液中HCl和AlCl3的物质的量浓度之比为1∶3
解析:A项,溶液呈酸性,N与I-不能大量共存(N能将I-氧化);D项,HCl消耗1体积NaOH溶液,AlCl3恰好完全沉淀消耗3体积NaOH溶液,c(HCl)与c(AlCl3)之比为1∶1。
答案:B
9.某铁的氧化物,用7 mol·L-1的盐酸100 mL在一定条件下恰好完全溶解,所得溶液再通入0.56 L标准状况下的氯气时,刚好使溶液中的Fe2+完全转化为Fe3+。则该氧化物的化学式可表示为( )
A.FeO B.Fe3O4
C.Fe4O5 D.Fe5O7
解析:该题综合考查元素化合物的性质及其相关计算,答题时注意守恒法的应用。加入Cl2后,根据电荷守恒求得n(Fe3+)=×(0.7 mol+0.025 mol×2)=0.25 mol,再根据得失电子守恒求得,n(Fe3+)∶n(Fe2+)=4∶1,故选项D符合题意。
答案:D
10.某溶液中可能存在Mg2+、Fe2+、Fe3+,加入NaOH溶液,开始时有白色絮状沉淀生成,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,下列结论正确的是( )
A.一定有Fe2+,一定没有Fe3+、Mg2+
B.一定有Fe3+,一定没有Fe2+、Mg2+
C.一定有Fe3+,可能有Fe2+,一定没有Mg2+
D.一定有Fe2+,可能有Mg2+,一定没有Fe3+
答案:D
11.做含有少量镁的铝片制取纯净的Al(OH)3实验时,下列操作中最恰当的组合是( )
①加盐酸溶解
②加NaOH溶液溶解
③过滤
④通入过量的CO2生成Al(OH)3
⑤加盐酸生成Al(OH)3
⑥加过量的烧碱生成Al(OH)3
A.①⑤⑥③ B.①③⑥③
C.②③④③ D.②③⑤③
解析:用含有少量镁的铝片制取纯净的Al(OH)3,利用Al能与强碱反应,而Mg不发生反应,反应后通过过滤除去少量镁,滤液为含NaAlO2的碱性溶液,再向其中通入过量的CO2,从而得到Al(OH)3沉淀,然后过滤、洗涤、干燥得纯净的Al(OH)3。故C项符合题意。
答案:C
12.某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半,该元素( )
A.在自然界中只以化合态的形式存在
B.单质常用作半导体材料和光导纤维
C.最高价氧化物不与酸反应
D.气态氢化物比甲烷稳定
解析:依据原子核外电子的排布规律可知,在短周期元素中,原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半的元素可以是Li或Si元素,但Li属于金属,不符合题意,因此该元素是Si元素。硅是一种亲氧元素,在自然界它总是与氧相化合的,因此,在自然界中硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在,选项A正确;硅位于金属和非金属的分界线附近,常用作半导体材料,二氧化硅才用作光导纤维,选项B不正确;硅的最高价氧化物是二氧化硅,SiO2与酸不反应,但氢氟酸例外,与氢氟酸反应生成SiF4和水,因此氢氟酸不能保存在玻璃瓶中,选项C不正确;硅和碳都属于第ⅣA族元素,但硅位于碳的下一周期,非金属性比碳的弱,因此其气态氢化物的稳定性比甲烷弱,选项D也不正确。
答案:A
13.已知室温下,Al(OH)3的溶解度远大于Fe(OH)3。向浓度均为0.1 mol·L-1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中,逐滴加入NaOH溶液。下列示意图表示生成Al(OH)3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系,合理的是( )
解析:因Al(OH)3的溶解度大于Fe(OH)3,所以当向浓度均为0.1 mol·L-1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中逐滴加入NaOH溶液时,应先生成Fe(OH)3沉淀,再生成Al(OH)3沉淀,生成Al(OH)3沉淀时发生的反应为Al3++3OH-Al(OH)3↓,继续滴加NaOH溶液,发生反应Al(OH)3+OH-Al+2H2O,最终Al(OH)3沉淀消失,由离子方程式知,生成Al(OH)3沉淀的过程与Al(OH)3沉淀消失的过程中,消耗NaOH溶液的体积比为3∶1,故C项正确。
答案:C
14.下列单质或化合物性质的描述正确的是( )
A.NaHSO4水溶液显中性
B.SiO2与酸、碱均不反应
C.SiO2是酸性氧化物,能与NaOH溶液反应
D.Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3
解析:NaHSO4Na++H++S,溶液显酸性,A错误;SiO2+4HFSiF4↑+2H2O、SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,B错误;Fe在Cl2中燃烧只得到FeCl3,D错误。
答案:C
15.有Mg、Al、Fe、Cu四种金属,若两两混合,取混合物26 g与足量稀硫酸反应产生标准状况下H2 11.2 L,此混合物可能的组合方式最多有( )
A.2种 B.3种
C.4种 D.5种
解析:26 g金属与酸反应产生11.2 L H2,则产生1 mol H2时金属的质量为52 g。若金属均为+2价,其关系式为R~H2,则=52。实际上Al是+3价,若将铝视为+2价,其相对原子质量相应的变为27×=18,铜不与稀硫酸反应,其相对原子质量应看作∞。在Ar分别为24、18、56、∞的4种金属中,符合=52的组合有Mg与Fe、Mg与Cu、Al与Fe、Al与Cu 4种。
答案:C
二、非选择题(本题包括3小题,共55分)
16.(16分)如图所示。已知单质I可作为半导体材料,单质G是密度最小的气体,化合物H是无色无味的有毒气体,能在空气中燃烧,化合物E极易溶于水形成无氧酸,该无氧酸在常温时能够与氧化物A起反应。
请填空:
(1)氧化物A的化学式是 。?
(2)化合物E的化学式是 。?
(3)反应①的化学方程式是 。?
(4)反应④的化学方程式是 。?
解析:本题属“框图”题型。要求在全面系统地掌握元素及其化合物性质的基础上,抓住某些物质的特殊性,以此作为“切入点”,找到解题的突破口。本题所给条件单质I是半导体材料,H是无色无味的有毒气体,能在空气中燃烧,可初步得出I为Si,H为CO,A为SiO2,再根据E的性质,判断出E为HF,G为H2,F为O2等。
答案:(1)SiO2 (2)HF (3)SiO2+2CSi+2CO↑
(4)2F2+2H2O4HF+O2
17.(20分)A~I分别表示中学化学中常见的一种物质,它们之间相互转化关系如下图(部分反应物、生成物未列出):
已知:A、B、C、D、E、F六种物质中均含有同一种元素;G为熔点很高的氧化物。
(1)写出物质的化学式:E. ,F. ,J. 。?
(2)写出下列反应的化学方程式:
① ;?
② ;?
③ 。?
(3)写出“CD”的离子方程式(各写一个):
C→D: ;?
D→C: 。?
解析:C与NaOH溶液反应得E,且E在空气中转变为F。结合学过的Fe(OH)2到Fe(OH)3的转化,推测E 为Fe(OH)2,F为Fe(OH)3;又因A、B、C、D、E、F六种物质中均含有同一种元素,故C为FeCl2,D为FeCl3;B中含铁元素,且B中的Fe既有+2价,也有+3价,所以B为Fe3O4,A为Fe;G为Al2O3,反应①为铝热反应。
答案:(1)Fe(OH)2 Fe(OH)3 NaAlO2
(2)①3Fe3O4+8Al9Fe+4Al2O3
②Fe3O4+8HClFeCl2+2FeCl3+4H2O
③2Al2O34Al+3O2↑
(3)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+(还有多组合理答案)
18.(19分)工业上从铝土矿(主要成分是Al2O3,还含有SiO2、Fe2O3等杂质)中提取铝可采用如下工艺流程:
请回答下列问题:
(1)图中涉及分离溶液与沉淀的实验方法是 (填操作名称)。?
(2)步骤(Ⅱ)中加入的烧碱溶液应该是 (填“少量”或“过量”),沉淀B的成分是 (填化学式,下同),溶液D中含铝元素的溶质是 ,它属于 (填“酸”“碱”或“盐”)类物质。?
(3)溶液D中通入过量CO2生成沉淀F的离子方程式为 。?
解析:(1)固液分离一般用过滤操作。(2)步骤(Ⅱ)主要是实现Al3+、Fe3+的分离。(3)溶液D中通入过量CO2生成沉淀F的离子方程式为Al+CO2(过量)+2H2OAl(OH)3↓+HC。
答案:(1)过滤
(2)过量 SiO2 NaAlO2 盐
(3)Al+CO2(过量)+2H2OAl(OH)3↓+HC
专题3 从矿物到基础材料
备课资源
链接
一、铝与人体健康
铝使用不当也会产生一些副作用。有资料报道:铝盐可能导致人的记忆力丧失。
世界卫生组织提出人体每天的摄铝量不应超过每千克体重1 mg,一般情况下,一个人每天摄取的铝量绝不会超过这个量,但是,经常喝铝盐净化过的水,吃含铝盐的食物,如油条、粉丝、凉粉、油饼、易拉罐装的饮料等,或是经常食用铝制炊具炒出的饭菜,都会使人的摄铝量增加,从而影响脑细胞功能,导致记忆力下降,思维能力迟钝。
铝及其化合物对人类的危害与其贡献相比是无法相提并论的,只要人们切实注意,扬长避短,它对人类社会将发挥出更为重要的作用。
?
二、教学片断:制取氢氧化铝的实验探究
创设情景
提出问题
学生活动
学习反馈
1.复分解反应是物质之间相互交换成分的一种化学反应类型。
2.现有2 mol·L-1氯化铝溶液、6 mol·L-1氨水、6 mol·L-1氢氧化钠溶液,请制备少量氢氧化铝。
1.请同学们回忆一下复分解反应发生的条件是什么。
2.根据复分解反应发生的条件,请你利用所给仪器和药品设计制备氢氧化铝的实验方案,并进行实际操作,记录实验现象。
3.通过实验,选择制备氢氧化铝的最佳方案。
1.回忆并回答复分解反应发生的条件。
2.分组讨论、设计制备方案,并按照各组的设计进行操作,记录实验过程中发生的现象。
3.各组交流实验方案,选择制备氢氧化铝的最佳方案。
1.复分解反应发生的条件:生成沉淀、气体、水。
2.设计方案、操作顺序和实验现象:
(1)向2 mol·L-1氯化铝溶液中滴加6 mol·L-1氢氧化钠溶液。现象:出现白色絮状沉淀,氢氧化钠过量沉淀溶解。
(2)操作过程与(1)相反。现象:开始没有明显现象,后来出现白色絮状沉淀。
(3)向2 mol·L-1氯化铝溶液中滴加6 mol·L-1氨水。现象:出现白色絮状沉淀,氨水过量沉淀不溶解。
(4)操作过程与(3)相反。现象与(3)一样。
3.从容易控制反应的角度,可选择实验(2)或(3)来制备氢氧化铝。
?
三、教学资源:工业炼铜简介
铜矿石中铜的含量在1%左右(0.5%~3%)的便有开采价值,因为采用浮选法可以把矿石中一部分脉石等杂质除去,而得到含铜量(8%~35%)较高的精矿砂。
从铜矿石冶炼铜的过程比较复杂。以黄铜矿为例,首先把精矿砂、熔剂(石灰石、砂等)和燃料(焦炭、木炭或无烟煤)混合,投入“密闭”鼓风炉中,在1 000 ℃左右进行熔炼。于是矿石中一部分硫成为SO2(用于制硫酸),大部分的砷、锑等杂质成为As2O3、Sb2O3等挥发性物质而被除去:
2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2
一部分铁的硫化物转变为氧化物:
2FeS+3O22FeO+2SO2
Cu2S跟剩余的FeS等熔融在一起而形成“冰铜”(主要由Cu2S和FeS互相溶解形成的,它的含铜量在20%~50%之间,含硫量在23%~27%之间),FeO跟SiO2形成熔渣:
FeO+SiO2FeSiO3
熔渣浮在熔融冰铜的上面,容易分离,借以除去一部分杂质。
然后把冰铜移入转炉中,加入熔剂(石英砂)后鼓入空气进行吹炼(1 100~1 300 ℃)。由于铁比铜对氧有较大的亲和力,而铜比铁对硫有较大的亲和力,因此冰铜中的FeS先转变为FeO,跟熔剂结合成渣,而后Cu2S才转变为Cu2O,Cu2O跟Cu2S反应生成粗铜(含铜量约为98.5%):
2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2
2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑
再把粗铜移入反射炉,加入熔剂(石英砂),通入空气,使粗铜中的杂质氧化,跟熔剂形成炉渣而除去。在杂质除到一定程度后,再喷入重油,由重油燃烧产生的一氧化碳等还原性气体使氧化亚铜在高温下还原为铜。得到的精铜,含铜量约为99.7%。
四、教学片断:Fe2+、Fe3+的性质及相互转化
教师活动
学生活动
教师引导:综合分析铁分别与盐酸、氯气等反应的实验现象和产物。你有何发现?针对这一发现,你能提出哪些问题?
学生通过交流讨论发现:反应后的产物有+2、+3两种价态。学生交流讨论:反应后的产物的价态与什么因素有关?不同价态的铁元素的性质有何不同?如何鉴别不同价态的铁元素?不同价态的铁元素之间是否可以相互转化?
引导学生从氧化还原反应的角度思考。
(1)铁反应产物的化合价与什么因素有关?
(2)如何实现不同价态的铁元素之间的相互转化?
学生讨论并形成结论:反应后的产物的价态与氧化剂的强弱有关。
学生交流讨论,提出“加入强氧化剂,可以将Fe2+转化为Fe3+,加入还原剂可以将Fe3+转化为Fe2+”等设想。
引导学生提出设想、选择实验方案、进行实验探究,并做好实验记录。
学生完成教材中“活动与探究”的问题1,并进行交流和相互评价。
学生完成“活动与探究”的问题2。
组织学生通过实验发现并总结出不同价态铁元素之间转化的条件。
学生对实验结果进行比较分析,发现氧化剂能使Fe2+转化为Fe3+,而还原剂能使Fe3+转化为Fe2+。
教师布置作业:请各举一例实现Fe、Fe2+、Fe3+之间的相互转化,写出化学方程式,并指出氧化剂和还原剂。
学生完成作业,在下节课进行交流评述。
规律总结
FeCl3变色种类
五、硅在高新技术中的应用
单晶硅作为半导体器件的核心材料,大大地促进了信息技术的革命。自20世纪中叶以来,单晶硅随着半导体工业的需要而迅速发展。到1996年全球半导体产业销售额达到1 410亿美元,而其中单晶硅材料的销售达到74亿美元。
信息材料技术是新材料技术的重要组成部分,也是信息技术尤其是电子信息技术发展的基础。从目前情况来看,硅半导体仍然是集成电路的主要材料。据估计在21世纪内,硅仍然会占半导体材料的95%以上。
微电子与生物技术紧密结合的以DNA芯片等为代表的生物工程芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。采用微电子加工技术,可以在指甲盖大小的硅片上制作出含有多达10万~20万种DNA基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极短的时间内检测或发现遗传的变化情况。这无疑对遗传学研究、疾病诊断与治疗、转基因工程等具有极其重要的作用。
六、教学片断:二氧化硅的性质
教学活动
学生活动
让学生谈谈准备如何学习二氧化硅的性质。组织学生分析各种学习方法的利弊。
学生交流自己的学习思路(①看教材、资料,②上网了解,③进行实验,④从酸性氧化物类推,⑤与二氧化碳比较),从而丰富和完善自己的学习方法。
让学生自主选择可行的方法进行相关学习。
学生自主进行相关学习。(可以事先准备一些学生可能需要的实验仪器和药品)
交流学习成果。
学生汇报交流各自的学习心得,总结归纳出二氧化硅的性质。
1.(2015重庆理综,1)中华民族有着光辉灿烂的发明史,下列发明创造不涉及化学反应的是( )
A.用胆矾炼铜
B.用铁矿石炼铁
C.烧结黏土制陶瓷
D.打磨磁石制指南针
解析:胆矾为CuSO4·5H2O,冶炼得到Cu的过程中发生氧化还原反应,A项错误;铁矿石为铁的化合物,炼铁也需要发生氧化还原反应,B项错误;烧制陶瓷过程中发生复杂的物理和化学变化,C项错误;打磨磁石制指南针的过程中没有化学变化,D项正确。
答案:D
2.(2015山东理综,10)某化合物由两种单质直接反应生成,将其加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生。下列化合物中符合上述条件的是( )
A.AlCl3 B.Na2O
C.FeCl2 D.SiO2
解析:AlCl3可由Cl2和Al直接反应生成,在Ba(HCO3)2溶液中加入AlCl3,Al3+和HC发生相互促进的水解反应:Al3++3HCAl(OH)3↓+3CO2↑,同时生成沉淀和气体,A项符合题意;Na2O可由Na和O2直接反应生成,在Ba(HCO3)2溶液中加入Na2O有沉淀生成,但没有气体生成,B项不符合题意;在Ba(HCO3)2溶液中加入FeCl2也有沉淀和气体生成,但FeCl2不能由Fe和Cl2直接化合得到,C项不符合题意;SiO2可由Si和O2直接反应得到,但在Ba(HCO3)2溶液中加入SiO2没有沉淀和气体生成,D项不符合题意。
答案:A
3.(2014课标卷Ⅱ,9)下列反应中,反应后固体物质增重的是( )
A.氢气通过灼热的CuO粉末
B.二氧化碳通过Na2O2粉末
C.铝与Fe2O3发生铝热反应
D.将锌粒投入Cu(NO3)2溶液
解析:A项,H2将CuO还原为Cu,固体质量减轻;B项,固体由Na2O2变为Na2CO3,相当于固体质量增加“CO”部分,正确;C项,铝热反应固体质量不变;D项,Zn置换出Cu,固体质量减轻。
答案:B
4.(2015天津理综,2)下列关于物质或离子检验的叙述正确的是( )
A.在溶液中加KSCN,溶液显红色,证明原溶液中有Fe3+,无Fe2+
B.气体通过无水CuSO4,粉末变蓝,证明原气体中含有水蒸气
C.灼烧白色粉末,火焰呈黄色,证明原粉末中有Na+,无K+
D.将气体通入澄清石灰水,溶液变浑浊,证明原气体是CO2
解析:SCN-与Fe3+反应,使溶液呈红色,只能证明溶液中含Fe3+,而无法确定是否含有Fe2+,A项错误;CuSO4(白色)+5H2OCuSO4·5H2O(蓝色),可检验水的存在,B项正确;观察钾元素的焰色反应应透过蓝色钴玻璃,C项错误;SO2也可使澄清石灰水变浑浊,D项错误。
答案:B
5.(2014福建理综,9)常温下,下列各组物质中,Y既能与X反应又能与Z反应的是( )
X
Y
Z
①
NaOH溶液
Al(OH)3
稀硫酸
②
KOH溶液
SiO2
浓盐酸
③
O2
N2
H2
④
FeCl3溶液
Cu
浓硝酸
A.①③ B.①④
C.②④ D.②③
解析:①Al(OH)3是两性氢氧化物,和强酸、强碱均能反应。②中SiO2与浓盐酸不反应。③中N2与H2常温下不反应,N2与O2需要在放电条件下反应。④Cu与Fe3+反应生成Cu2+和Fe2+,Cu与浓硝酸生成Cu(NO3)2、NO2和H2O。只有①④符合。
答案:B
