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,专题三 从矿物到基础材料,考纲要求,1.了解铝、硅及其重要化合物的性质，能够利用这些性质解决一些生产、生活,和化学科学的简单问题。,2.能列举金属材料、无机非金属材料和复合材料在生产、生活中及其它领域的,应用。,3.了解材料开发和应用与化学科学发展之间的关系。,热点透视,1.硅及其化合物的性质和无机非金属材料在材料领域的应用。,2.铝、铜等金属及其化合物的性质。,3.关于合金的定义和用途。,高考预测,硅和铝、铜等是材料家族中的重要元素，主要针对材料从组成、用途等角度进,行考查，特别是在航天科技发展中的应用是高考命题的重要切入点。,1.了解铝的还原性，氧化铝和氢氧化铝的两性，认识铝及其重要化合物的特性。,2了解金属性质与金属材料间的密切关系。,3了解金、银和铜的主要性质以及它们作为材料在工业生产和高科技领域的应用。,4在认识金属材料、无机非金属材料优缺点的基础上，了解复合材料的形式和组成部分。,5能列举几种常见的复合材料及其在生产、生活中的重要应用。,第一单元 从铝土矿到铝合金,一、铝及其合金,1铝,(1),物理性质,色固体，密度,(2.70 g/cm,3,)，硬度,，熔点,(660.4,)，良好的,、,。,银白,较小,较小,较低,导电性,导热性,(2)化学性质,与氧气反应,常温下与空气中的氧气反应生成致密的氧化物保护膜，故在空气中铝有良好的抗蚀性。,化学方程式为：,；纯氧中点燃(剧烈燃烧且产生耀眼白光),与其他非金属单质(如Cl,2,、S等)反应，化学方程式分别为：与Cl,2,反应：,；,与S反应：,。,与酸反应,与非氧化性强酸反应的离子方程式为：,；,在常温下可被,、,钝化。,与强碱溶液反应，化学反应方程式为：,。,铝热反应,化学方程式为：,；冶炼稀有金属、焊接铁轨等。,与某些盐(如CuSO,4,)溶液反应,化学方程式为：,。,2Al6H,=2Al,3,3H,2,浓硝酸,浓硫酸,2Al2NaOH6H,2,O=2NaAl(OH),4,3H,2,2Al3CuSO,4,=3CuAl,2,(SO,4,),3,(3)自然界中铝的存在,铝元素是地壳中含量,的金属元素(占地壳总量的7.45%)，主要,以,存在于铝土矿中。,(4)工业冶炼铝，化学反应原理可用方程式表示为：,2,合金,由,以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有,物质。,最多,氧化铝,两种或两种,金属特性,(1)特点：合金的熔点一般比成分金属熔点,，比成分金属有,的硬度、强度等良好的物理、化学和机械性能。,(2)铝合金,成分：铝和,、,、,、锌、锂等。,性能：高,、低,、,好、耐腐蚀等。,用途：用于,、,和,等。,低,更好,铜,镁,硅,强度,密度,塑性,建筑业,容器,包装业,二、铝的氧化物和氢氧化物,1氧化铝,白色粉末状固体和无色透明晶体(刚玉)，不溶于水，刚玉硬度大，是典型的两性氧化物。,(1)与酸反应，离子方程式为：,；,(2)与强碱反应，离子方程式为：,。,Al,2,O,3,6H,=2Al,3,3H,2,O,Al,2,O,3,2OH,3H,2,O=2Al(OH),4,2氢氧化铝两性氢氧化物,(1),与强酸溶液反应，离子方程式为,；,(2)与强碱溶液反应，离子方程式为：,；,(3)受热易分解，化学方程式为：,；,(4)制法：可溶性铝盐溶液中，加过量氨水，离子方程式为：,。,Al(OH),3,3H,=Al,3,3H,2,O,Al(OH),3,OH,=Al(OH),4,【想一想】,有,哪些物质既能与酸反应，又能与碱反应？,答：,(1),某,些金属单质：Al,(2)两性氧化物：Al,2,O,3,(3)两性氢氧化物：Al(OH),3,(4)弱酸的铵盐：CH,3,COONH,4,、(NH,4,),2,CO,3,(5)多元弱酸的酸式盐：NaHCO,3,、NaHS、NaHSO,3,(6)氨基酸：,【例1】(2009上海单科，22),实,验室将9 g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为18 g，则该氧化物粉末可能是(),A,Fe,2,O,3,和,MnO,2,B,MnO,2,和,V,2,O,5,C,Cr,2,O,3,和,V,2,O,5,D,Fe,3,O,4,和,FeO,解析：,9 g Al若全部参加反应总共失去电子的物质的量为,31 mol。由得失电子守恒知，生成18 g金属单质最多得到1 mol电子(Al全部反应)，也可能小于1 mol电子(Al不能全部反应)，再结合平均值的思路分析如下：,A项，Fe,2,O,3,：,30.96 mol；MnO,2,41.31 mol；B项，MnO,2,：,41.31 mol，V,2,O,5,：,51.76 mol；C项：Cr,2,O,3,：,31.03 mol；V,2,O,5,：,51.76 mol；D项，Fe,3,O,4,：,0.85 mol，FeO：,20.64 mol。综上分析可知：A、D选项正确。,答案：,AD,1铝热反应,铝粉与某些金属氧化物(Fe,2,O,3,、V,2,O,5,、Cr,2,O,3,、MnO,2,等)在较高温度下发生剧烈反应并放出大量的热，这些化学反应叫做铝热反应。,注意：,(1)在铝与氧化铁的反应中，镁条、氯酸钾起引燃剂的作用；,(2)滤纸要用水润湿，防止反应时放出大量的热把滤纸烧坏；,(3)蒸发皿中放一些细沙，防止生成的铁使蒸发皿炸裂；,(4)广泛用于焊接钢轨和冶炼某些难熔金属(如Mn、Cr等)。,如,3MnO,2,4Al 2Al,2,O,3,3Mn,2,铝的特性是既可与酸反应，又可与强碱溶液反应。这是推断题的一个突破点。从量的方面来看：,2Al6H,=2Al,3,3H,2,，2Al2OH,6H,2,O=2Al(OH),4,3H,2,。,因此不论与酸反应，还是与碱反应，都会有2Al3H,2,，但若出现酸碱不足或过量时，则要具体对待分析。,1若1.8 g某金属跟足量盐酸充分反应，放出2.24 L(标准状况)氢气，则该金属是(),AAl BMg CFe DZn,解析：,正确写出金属与酸反应的化学方程式，根据方程式进行计算，或根据电子,守恒求金属的摩尔质量。,解法一,：根据反应方程式，分别计算出1.8 g四种金属跟足量HCl反应放出的H,2,，,与2.24 L比较，只有Al符合，所以选择A。,解法二,：设金属的摩尔质量为,M,，化合价为,n,，根据电子守恒有,答案：,A,2.用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁(如图)，将试管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于空气中，不久铝箔表面生出,“,白毛,”,，红墨水水柱右端上升。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铝与氧气反应放出大量的热量,D铝片上生成的,“,白毛,”,是氧化铝和氧化汞的混合物,解析,：从实验过程看，将包铝箔的试管浸入硝酸汞溶液时发生置换反应2Al3Hg,2,=3Hg2Al,3,，该反应属氧化还原反应，并且反应有一些金属汞附在铝箔表面，置于空气中时，铝与空气中的O,2,反应生成疏松的Al,2,O,3,，即4Al3O,2,=2Al,2,O,3,，该反应属氧化还原反应，从红墨水的移动可推知该反应为放热反应。综合分析答案为D，因,“,白毛,”,只是Al,2,O,3,而无氧化汞(汞在常温下不与O,2,反应)。,答案,：D,3铝热反应不仅被用于焊接钢轨，而且还常被用于冶炼熔点较高的金属如钒、,铬、锰等。,(1)试从铝粉跟氧化铁的反应出发，思考铝热反应为什么可以应用于冶炼这,些金属。,(2)请配平下列用铝热反应原理冶炼金属钒和钴的反应的化学方程式，指出,哪些物质是还原剂、哪些物质是氧化剂，并计算生成1 mol各种金属分别需,要纯铝的质量。,V,2,O,5,AlAl,2,O,3,V,Co,3,O,4,AlAl,2,O,3,Co,分析：,铝热反应是高考中常考的知识点。铝粉跟氧化铁的反应为：,2AlFe,2,O,3,2FeAl,2,O,3,，该反应称为铝热反应，搞清楚反应实质。,解析：,在反应过程中放出大量的热，放出的热量足以使高熔点金属熔融成液态，这样就可以分离出熔融态的金属，达到冶炼这些金属的目的。,根据原子守恒配平方程式，判断两个反应均为氧化还原反应，根据,“,所含元素化合价升高的物质是还原剂，所含元素化合价降低的物质是氧化剂,”,进行判断：,根据化学方程式找到纯铝与生成金属之间的物质的量的关系：,10Al6V,270 g 6 mol,x,1 mol,列出比例式，解得,x,45 g。,氧化剂,还原剂,氧化剂 还原剂,8Al9Co,216 g 9 mol,y,1 mol,列出比例式，解得,y,24 g。,答案：,(1)铝热反应过程中放出大量的热，放出的热量足以使高熔点金属熔融成液态，这样就可以分离出熔融态的金属，达到冶炼这些金属的目的。,(2)3V,2,O,5,10Al 5Al,2,O,3,6V,氧化剂 还原剂,3Co,3,O,4,8Al 4Al,2,O,3,9Co,氧化剂 还原剂,每生成1 mol V需消耗纯铝45 g；每生成1 mol Co需消耗纯铝24 g。,【例2】(2009上海单科，15),镁,和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积(,V,)与时间(,t,)关系如图。反应中镁和铝的(),A物质的量之比为3,2 B质量之比为3,2,C摩尔质量之比为2,3 D反应速率之比为2,3,解析：,由关系式：MgH,2,2Al3H,2,，可知产生等量H,2,时，消耗Mg、Al的物质的量之比为3,2，故A项正确。二者质量之比为4,3，摩尔质量之比为24,278,9，反应速率之比为3,2。,答案：,A,1Al,3,、Al(OH),3,、Al(OH),4,有关的图像,(1),往,AlCl,3,溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量,O,A,：Al,3,3OH,=,Al(OH),3,A,B,：Al(OH),3,OH,=,Al(OH),4,现象：开始产生白色沉淀并逐渐增多,白色沉淀开始溶解,白色沉淀全部溶解,图像(见图1),图1,(2)往NaOH溶液中逐滴加入AlCl,3,溶液至过量,O,A,：Al,3,4OH,=,Al(OH),4,A,B,：3Al(OH),4,Al,3,=,4Al(OH),3,现象：开始无现象,出现白色沉淀，且沉淀不溶解,图像(见图2),图2,(3)往NaAl(OH),4,溶液中逐滴加入HCl至过量,O,A,：Al(OH),4,H,=,Al(OH),3,H,2,O,A,B,：Al(OH),3,3H,=,Al,3,3H,2,O,现象：开始出现白色沉淀,白色沉淀又全部溶解,图像(见图3),图3,(4)往盐酸中逐滴加入NaAl(OH),4,溶液至过量,O,A,：,Al(OH),4,4H,=,Al,3,4H,2,O,A,B,：,Al,3,3Al(OH),4,=,4Al(OH),3,现象：开始无现象,后出现白色沉淀且沉淀不溶解,图像(见图4),图,4,(5)往等物质的量的AlCl,3,、MgCl,2,混合溶液中加入NaOH溶液至过量,O,A,：Al,3,3OH,=,Al(OH),3,Mg,2,2OH,=,Mg(OH),2,A,B,：Al(OH),3,OH,=,Al(OH),4,现象：开始出现白色沉淀,后沉淀量增多,沉淀部分溶解,图像(见图5),图5,2不用任何试剂能鉴别物质小结,(1),铝盐和强碱溶液,向含Al,3,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Al,3,的溶液，开始无沉淀产生，后产生白色沉淀，且沉淀不溶解。,(2)HCl,向,NaAl(OH),4,向,NaAl(OH),4,溶液中滴加盐酸，开始出现白色沉淀后消失,NaAl(OH),4,HCl,=,Al(OH),3,NaCl,H,2,O,Al(OH),3,3HCl,=,AlCl,3,3H,2,O,向盐酸中滴加NaAl(OH),4,溶液：开始无现象，后出现白色沉淀,4HCl,NaAl(OH),4,=,NaCl,AlCl,3,4H,2
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