1、专题3从矿物到基础材料本专题是继“从海水中获得的化学物质”之后的又一个关于元素及其化合物知识的专题，通过本专题内容的学习既可以巩固前面学过的知识，又可拓宽我们的视野，更深入地认识化学学科在充分、合理利用资源和造福人类方面所发挥的重要作用。本专题包括三个单元的内容。第一单元是从铝土矿到铝合金，首先简单介绍了由铝土矿制备铝的简单工艺流程和反应原理，进而研究了铝及其化合物的性质和应用。第二单元是铁、铜的获取及应用，从原理上介绍了炼铁和炼铜，系统研究了铁、铜及其化合物的性质和应用。第三单元是含硅矿物与信息材料，介绍了硅及其化合物的性质与应用。另外，从方法、技能方面来看，本专题还涉及氧化还原反应和酸、碱
2、、盐、氧化物等物质间转化关系的应用。专题重点：Al、Al2O3、Al(OH)3 的重要化学性质；Fe、Cu的重要性质；铁及其化合物之间的转化；硅及其重要化合物的性质及相互转化。专题难点：Al2O3、Al(OH)3 的两性；Fe、Cu 的生产原理；Fe、Fe2、Fe3的性质及其相互转化；硅及其化合物的性质。1重视化学实验探究。通过对实验的设计、操作、现象分析，总结归纳，提高动手实验能力，巩固化学基础知识。2注意知识的对比、归纳、迁移。Na、Al、Fe、Cu 都是金属元素，都具有金属的共性，但不同的金属及其化合物在组成、结构、性质、应用方面又有很大差异，学习中要注意加强对比、归纳，认识它们的异同和
3、其中存在的规律，强化对金属及其化合物知识的整体性、规律性的认识。3重视联系社会、生活、生产和新科技。在学习书本知识的同时，多进行调查研究，查阅资料或利用网络扩大知识面，更多地了解社会、生产和生活实际，使书本知识与生活应用紧密结合起来。第一单元 从铝土矿到铝合金课标解读常见题型真题链接1.了解铝在自然界中的存在；了解工业上获得铝的方法；了解铝的氧化物和氢氧化物的性质。选择题、推断题2018 年江苏、T16、4 分2.了解铝和铝合金的性质，知道铝在生产中的应用；了解铝及其化合物间的转化关系并能进行有关计算。选择题、计算题2012 年安徽理综、T13、6分第1课时 铝及铝合金课时作业01课前自主学习
4、02课堂互动探究03随堂基础巩固一、铝的性质1物理性质2.化学性质(1)铝在化学反应中易失去电子，化合价，表现出，但在空气中能与氧气反应生成，有良好的抗腐蚀性。升高还原性致密的氧化膜(2)完成下列反应的化学方程式或离子方程式。3铝制品表面虽然有致密的氧化膜，但若遇到及等均会发生反应而被腐蚀。所以，铝制品不宜用于盛放溶液，不宜长时间盛放，也不能用具有强酸性或强碱性的洗涤剂来洗涤铝制品。酸、碱氯化钠溶液酸、碱咸菜等腌制食品二、铝合金1铝合金的特点：小、高、塑性好、制造工艺简单、成本低、强。2铝合金的用途：(1)做建筑外墙材料，房屋的；(2)制造汽车车轮骨架和飞机构件；(3)制造。2008 年北京奥
5、运会火炬“祥云”的材质就是铝合金。生活中的铝制品有炊具、餐具，铝箔用于食品、饮料的包装(如糖果纸、易拉罐)，铝还被用于制作导线。密度强度抗腐蚀能力门窗电子元件探究点一 铝与氧气、酸、碱的定性分析1铝与氧气反应的实验探究2.铝与酸、碱反应的实验探究实验操作实验现象有关反应或说明有气泡冒出，铝片慢慢溶解，将点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声2Al6HCl=2AlCl33H2有气泡冒出，铝片慢慢溶解，将点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2实验操作实验现象有关反应或说明无明显变化钝化；工业上可用铝制容器盛放或运输浓硝酸无明显变化钝化；工业上可用铝制容器盛放或运输
6、浓硫酸1铝与酸、碱反应的定量特点。提示：2Al6H=2Al33H26e，即 Al、H、H2、e物质的量之比为 2636。即 AlNaOHH2e2236。2金属与酸反应的规律。提示：R(n 价)nH=Rnn2H2ne，即 RH2e1n2n。【例 1】用坩埚钳夹住一小块刚用酸处理过的铝箔，在酒精灯上加热至熔化，发现熔化的铝并不滴落。下列关于上述实验现象的解释中不正确的是()A铝在空气中能很快形成氧化膜B铝箔表面温度低，未熔化C氧化铝的熔点比铝高D氧化铝薄膜包住了熔化的铝【思路分析】根据“熔化的铝不滴落”分析膜与铝的熔点。B【解析】铝和氧气反应，表面生成一层氧化铝薄膜，氧化膜阻碍反应继续进行，氧化铝
7、的熔点比铝高，氧化膜包住熔化的铝而使其不滴落，A、C、D 项正确。向集满 CO2 的铝制易拉罐中加入过量 NaOH 浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中没有发生的离子反应是()ACO22OH=CO23 H2OBAl2O32OH=2AlO2 H2OC2Al2OH2H2O=2AlO2 3H2DAl34OH=AlO2 2H2OD解析：向集满 CO2 的铝制易拉罐中加入过量 NaOH 浓溶液，首先 NaOH 与 CO2、铝制易拉罐表面的 Al2O3 反应，表现为易拉罐渐渐凹瘪，离子方程式分别为 CO22OH=CO23 H2O、2OHAl2O3=2AlO2
8、H2O；然后过量的 NaOH 与铝反应，离子方程式为 2Al2OH2H2O=2AlO2 3H2，由于反应生成气体，导致易拉罐又重新凸起；整个过程中不存在 NaOH 和铝盐的反应，故没有离子反应 Al34OH=AlO2 2H2O 发生，故选 D。探究点二 铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的量的关系1反应原理及其本质铝和盐酸反应，直接与盐酸电离出的 H发生电子转移，而铝和碱溶液反应，先和水作用生成 Al(OH)3，然后 Al(OH)3 被OH中和生成偏铝酸盐。(1)2Al6HCl=2AlCl33H2(2)2Al6H2O=2AlOH33H2AlOH3NaOH=NaAlO22H2O2Al2NaOH6H6e2
9、O=2NaAlO23H24H2O2“量”的关系规律(1)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗HCl 和 NaOH 的物质的量之比为 31。(2)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2 的物质的量之比为 11。(3)足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生 H2 的物质的量之比为 13。若产生 H2的体积比：13 VHClH2VNaOHH21，则必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与 NaOH 溶液反应时，铝不足而 NaOH 过量。铝同氢气同，一碱顶三酸。1将两小块质量相等的金属钠，一块直接投入水中，另一块用铝箔包住，在铝箔上刺些小孔，然
10、后放入水中，两者放出的氢气是否相等？提示：不相等。因为用铝箔(刺有小孔)包住的金属钠放入水中时，钠先与水反应，产生的氢气与直接把钠投入水中所产生的氢气的量相同，但生成的氢氧化钠溶液要继续与铝箔反应产生氢气，因此后者产生的氢气总量比前者多。2铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放显酸性、碱性的食物，你知道为什么吗？提示：酸、碱均可直接侵蚀铝的保护膜 Al2O3 以及铝制品本身。3如何除去铁粉中混有的铝粉？写出反应的化学方程式。提示：将混合物加入足量 NaOH 溶液中，充分反应后过滤，将固体洗净烘干即为纯铁粉。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。【例 2】甲、乙两烧杯中各盛有 100 mL
11、3 molL1 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之比为 12，则加入铝粉的质量为()A5.4 g B3.6 gC2.7 g D1.8 gA【思路分析】解答此题时要明确两点：(1)无论是铝与酸反应还是铝与碱反应，Al 和 H2 的关系都是 2Al3H2；(2)综合分析题中相关条件判断是否存在过量以及谁过量，然后计算得出数值。【解析】由 2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2可知，两份等质量的 Al 都完全反应时，生成 H2 的物质的量相等，消耗 HCl 与 NaOH 的物质的量不相等。实际上 HCl、N
12、aOH 的物质的量均为 0.3 mol，且已知生成 H2 的体积之比为 12，所以发生反应时分别为 HCl 不足 Al过量，NaOH 过量 Al 不足。与 0.3 mol 盐酸完全反应的 Al 的质量为 2.7 g；由生成 H2 的体积之比为 12 可知，反应的 Al 的量之比也为 12，即与 NaOH 溶液反应的 Al 的质量为 5.4 g。称取两份铝粉，第一份加入足量的氢氧化钠溶液，第二份加入足量的稀盐酸，如果放出的气体的体积比为 12(在同温同压下)，则两份铝粉的质量之比为()A12 B13C32 D21A解析：不论铝与氢氧化钠溶液反应，还是与稀盐酸反应，均是 Al 失电子：Al3e=A
13、l3，还原产物都是 H2，则都有如下关系：2Al6e3H2；放出氢气的体积比等于消耗的铝的物质的量之比，而铝的物质的量之比等于其质量比。故正确答案为 A。1除去镁粉中混有的少量铝粉，可选用的试剂是()A稀盐酸B稀硫酸C氢氧化钠溶液D氨水C 解析：盐酸和镁、铝都反应，不能用于除杂，选项 A 错误；硫酸和镁、铝都反应，不能用于除杂，选项 B 错误；铝粉可与NaOH 溶液反应生成可溶于水的偏铝酸钠，而镁与 NaOH 溶液不反应，充分反应后过滤、洗涤、干燥得镁，可用于除杂，选项C 正确；镁粉、铝粉与氨水都不反应，不能用于除杂，选项 D 错误。2铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应时，若两个反应放出的
14、气体在相同状况下体积相等，则反应中消耗的 HCl和氢氧化钠的物质的量之比为()A11 B21C31 D13C解析：铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，两个反应 放 出 的 气 体 在 相 同 状 况 下 体 积 相 等，根 据 反 应 2Al 6HCl=2AlCl33H2和 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2可得 2Al2NaOH6HCl3H2，故反应消耗的 HCl 和NaOH 的物质的量之比为 31。3盒中放有等质量的镁片和铝片各 2 片，甲、乙、丙、丁四名同学分别抽出一片与同浓度等体积的足量盐酸反应，经过实验分析发现，甲抽出的金属片与盐酸反应放出 H2 较慢，乙抽出的金属片
15、与盐酸反应放出 H2 较多，则甲、乙抽出的金属片分别为()AMg、Mg BMg、AlCAl、Mg DAl、AlD解析：根据金属活动性顺序知，镁比铝活泼，所以镁比铝与盐酸反应速率快，而甲抽出的金属片与盐酸反应放出 H2 较慢，所以甲抽出的金属片为铝片；每生成 1 g 氢气时消耗镁的质量为12 g，而消耗铝的质量是 9 g，所以等质量的镁片和铝片充分反应，铝片放出的气体较多，则乙抽出的金属片为铝片。4下列反应的离子方程式书写正确的是()A钠和冷水反应：Na2H2O=Na2OHH2B金属铝溶于氢氧化钠溶液：Al2OH=AlO2 H2C金属铝溶于盐酸中：2Al6H=2Al33H2D铁跟稀硫酸反应：2F
16、e6H=2Fe33H2C解析：A 中，电荷不守恒，正确的离子方程式为：2Na2H2O=2Na2OHH2；B 中，不符合反应实际，正确的离子方程式为 2Al2OH2H2O=2AlO2 3H2；D 中，稀硫酸与 Fe 反应只会生成 Fe2，正确的离子方程式为 Fe2H=Fe2H2。5用铝箔包住 0.1 mol 金属钠，用针扎一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集产生的气体，则收集到的气体体积(标准状况)为()A2.24 L B1.12 LC大于 1.12 L D小于 1.12 LC 解析：Na 与 H2O 反应生成 NaOH 和 H2，Al 与 NaOH 溶液反应也产生 H2。6等体积、
17、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为 57，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能是()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B解析：发生的反应有：2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，若酸、碱均过量，则产生的氢气的量取决于铝，铝的质量相同，所以氢气质量相等；若酸、碱均不够，产生的氢气的量取决于酸、碱，根据方程式可知酸、碱物质的量相同时产生 H2 的体积比为 13，实际比值是 57，处于 13 和 11 之间，且相同质量的铝完全反应消耗HCl 的物质的量大于 NaOH，故实际情况应为甲中铝过量，乙中碱过量。