苏教版必修一专题3 从矿物到基础材料综合与测试学案及答案

专题3　从矿物到基础材料 知识点

从铝土矿中提取铝

①溶解：Al2O3+2NaOH === 2NaAlO2+H2O

②过滤：除去杂质

③酸化：NaAlO2+CO2+2H2O === Al(OH)3↓+NaHCO3

④过滤：保留氢氧化铝

⑤灼烧：2Al(OH)3 =△=Al2O3 + H2O

⑥电解：2Al2O3(熔融) ＝ 4Al+3O2↑

铝合金特点：1、密度小2、强度高3、塑性好4、制造工艺简单5、成本低6、抗腐蚀力强

铝的化学性质——两性

（1）          与非金属：4Al+3O2＝2Al2O3

（2）          与酸的反应：2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑

（3）          与碱的反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑

（4）          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。

（5）          铝热反应：

      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。

铝的氧化物（两性）

（1）          与酸的反应：Al2O3  + 6HCl ＝ 2AlCl3 + H2O

（2）          与碱的反应：Al2O3 + 2NaOH ＝ 2NaAlO2 + H2O

铝的氢氧化物（两性）

（1）          与酸的反应：Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O

（2）          与碱的反应：Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O

Al(OH)3的制备：

①                        Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+

②                        AlO2-+CO2(过量)+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3-

③                        3AlO2-+Al3++6H2O＝4Al(OH)3↓

Al3+的性质：Al3+ + 3OH-＝Al(OH)3↓   Al3+ + 4OH-＝AlO2- + 2H2O

Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+

AlO2-的性质：AlO2- + H+ + H2O＝Al(OH)3↓    AlO2- + 4H+ ＝Al3+ + 2H2O

AlO2-+CO2(过量)+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3-

从自然界中获取铁和铜

高炉炼铁 （1）制取CO：C+O2 === CO2，CO2+C ===CO

（2）还原（炼铁原理）：Fe2O3 + 3CO === 2Fe + 3CO2

（3）      除SiO2：CaCO3===CaO+CO2↑，CaO+SiO2===CaSiO3

炼铜：1.高温冶炼黄铜矿→电解精制；2.湿法炼铜：Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu；3.生物炼铜

一、           铁、铜及其化合物的应用

铁的化学性质：铁是较活泼的金属（或中等活泼金属）表现为还原性。

Fe2+与Fe3+的相互转化：

Fe3+的检验：(黄棕色)

实验①：向FeCl3 溶液中加入几滴KSCN溶液，溶液显血红色，

Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3

实验②：向FeCl3溶液加入NaOH溶液，有红褐色沉淀。

Fe3＋＋3OH－Fe(OH)3↓

Fe2+的检验：(浅绿色)

实验①：向FeCl2溶液加入NaOH溶液。

Fe2＋＋2OH－Fe(OH)2↓（白色/浅绿色）4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3（红褐色）

实验②：加入KSCN溶液，无现象，再加入适量氯水，溶液显血红色

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：地壳中含量仅次于氧，居第二位。（约占地壳质量的四分之一）；无游离态，化合态主要存在形式是硅酸盐和二氧化硅，

 2．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方便。硅酸盐结构稳定，在自然界中稳定存在。

（2）氧化物形式书写的规律：

①各元素写成相应的氧化物，元素的价态保持不变。

②顺序按先金属后非金属,金属元素中按金属活动顺序表依次排列，中间用“•”间隔。

③注意改写后应与原来化学式中的原子个数比不变。

3．Na2SiO3的性质：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 + CO2 + H2O == Na2CO3 + H2SiO3↓（白色胶状沉淀），离子方程式：SiO32－ ＋ CO2 + H2O ＝＝ CO32－ ＋ H2SiO3↓。

硅酸受热分解：H2SiO3 H2O + SiO2 ，

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：

Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3↓，离子方程式：SiO32－ ＋ 2H+ == H2SiO3↓.

(3)硅酸和氢氧化钠反应：H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O.

离子方程式：H2SiO3 ＋ 2OH－ ＝＝SiO32－ ＋2H2O 。

4．硅酸盐产品（传统材料）

制玻璃的主要反应：SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑

SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑.

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：①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 == Na2SiO3 +2H2↑

②高温下  Si + O2SiO2    Si + 2H2 SiH4     Si + 2Cl2SiCl4

3.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。

4．工业生产硅：

制粗硅：SiO2 + 2C Si + 2CO↑

制纯硅：Si + 2Cl2 SiCl4(液态)

SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl

二氧化硅的结构和性质：

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，性质稳定，只与单质氟、氢氟酸和强碱溶液反应。

SiO2 + 4HF == SiF4 + 2H2O （雕刻玻璃的反应——实验室氢氟酸应保存在塑料瓶中)

SiO2 + 2NaOH == Na2SiO3 + H2O （实验室装碱试剂瓶不能用玻璃塞的原因）.

加热高温：SiO2 + 2C Si +2 CO,   SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑

SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑，SiO2 + CaO CaSiO3 .

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。