高中化学 第4章 元素与材料世界 第3节 复合材料专题突破课件 鲁科版必修1-鲁科版高一必修1化学课件

1、章末重难点专题突破第4章材料家族中的元素内容索引一、如何学好硅及其化合物二、Al3、Al(OH)3、Al(OH)4的转化及其图像三、金属与酸反应的计算规律和方法四、无机推断题的方法思路与判断1.抓住转化关系，形成知识体系抓住转化关系，形成知识体系硅及其化合物是生产生活中应用较为广泛的物质，这就需要熟练掌握硅及其化合物的性质，下面我们从硅及其化合物之间的转化角度入手来形成硅及其化合物的知识网络。一、如何学好硅及其化合物从这个转化关系中，通过书写发生转化的化学方程式，以及该反应常用于解释的问题，来形成硅及其化合物的知识体系。(1)SiO2 SiO2(硅是亲氧元素，自然界中没有游离态的硅，只有化合态

2、的硅)(2)SiO24HF=SiF42H2O(HF是唯一可以与SiO2发生反应的酸，HF是弱酸；盛装氢氟酸的试剂瓶不能用玻璃瓶)(3)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，该方程式可解释为什么盛碱液的试剂瓶常用橡胶塞，而不用玻璃塞)通过上面的分析，利用物质之间的转化关系，就可以把某种元素形成的各种物质串成一个知识块，这种学习方法是学习物质性质的一种有效方法，在以后的学习中要多总结。2.注重归纳总结，熟知特殊性质注重归纳总结，熟知特殊性质硅作为非金属元素应该具有非金属的性质，但是在学习硅及其化合物时，我们发现硅的某些性质表现出与其他非金属的不同

3、，现归纳如下：(1)硅的还原性比碳强，而碳在高温下能从SiO2中还原出Si。即SiO22C Si2CO。此反应之所以能够发生是因为生成的CO是气体，它离开反应体系使得反应向生成Si的方向进行到底。(2)非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅与氢氧化钠等强碱溶液反应产生氢气。(3)非金属单质一般不与非氧化性酸反应，而硅不但与氢氟酸反应，而且有氢气生成，化学方程式为Si4HF=SiF42H2。(4)酸性氧化物一般不与酸发生反应，而二氧化硅能与氢氟酸反应，生成四氟化硅和水。(5)无机酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸却难溶于水。(6)在水溶液中，碳酸的酸性比硅酸强，二氧化碳与硅酸钠反应生成碳酸钠和

4、硅酸沉淀。在高温下碳酸钠与二氧化硅反应生成硅酸钠和二氧化碳，其原因是在高温条件下，生成的二氧化碳离开反应体系而使反应进行到底。(7)Na2SiO3水溶液俗称水玻璃、泡花碱，但泡花碱是盐溶液而非碱，这是由于水玻璃显碱性。从上面的分析可以看出，硅及其化合物的这些特殊点并不是真的特殊，而是由于某些原因导致硅及其化合物表现出了与其他同类物质不同的性质。在学习物质性质时，一定要注重理解而不要盲目的记忆规律。典例典例1根据如图所示A、B、D、E的变化关系，回答下列问题：(1)写出A、D的名称：A：_、D：_。硅硅酸答案解析解析解析由图示分析：A与O2反应生成B，而B与碳在高温下反应生成A，可推知A是单质，

5、B是氧化物。而A、B均能与NaOH溶液反应，应确认A是硅，B是二氧化硅，则E是硅酸钠，D是硅酸。(2)写出BA的化学方程式：_。(3)写出下列反应的离子方程式：AE：_；BE：_。答案典例典例2有A、B、C、D四种含有硅元素的物质，它们能发生如下反应：C与烧碱反应生成A和水；已知A中含有钠元素，A溶液与钙盐反应生成白色沉淀D；B在空气中燃烧生成C；C在高温下，与碳酸钙反应生成D和一种气体；C在高温下与碳反应生成单质B。根据上述变化，(1)写出化学式：B_，D_。(2)写出C与烧碱反应生成A和水的反应方程式： _。答案解析SiCaSiO3SiO22NaOH=Na2SiO3H2O解析解析C能与烧碱

6、反应，含硅，C可能是SiO2和H2SiO3；A溶液是钠盐，又含硅，A确定为Na2SiO3，D为CaSiO3；BO2C(可能是SiO2和H2SiO3)，确定B为Si、C为SiO2；1.Al3、Al(OH)3、Al(OH)4间的相互转化间的相互转化“铝三角铝三角”二、Al3、Al(OH)3、Al(OH)4的转化及其图像(1)Al3Al(OH)3可溶性铝盐与少量NaOH溶液反应：Al33OH(少量)=Al(OH)3可溶性铝盐与氨水反应：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH(2)Al(OH)3Al3Al(OH)3溶于强酸溶液：Al(OH)33H=Al33H2O(3)Al3Al(OH)4可溶性铝盐

7、与过量的强碱反应：Al34OH(过量)=Al(OH)4(4)Al(OH)4Al3四羟基合铝酸盐溶液与足量的盐酸反应：Al(OH)44H=Al34H2O(5)Al(OH)4Al(OH)3四羟基合铝酸盐溶液中加入少量盐酸：Al(OH)4H(少量)=Al(OH)3H2O四羟基合铝酸盐溶液中通入CO2：2Al(OH)4CO2(少量)=2Al(OH)3CO H2OAl(OH)4CO2(过量)=Al(OH)3HCO(6)Al(OH)3Al(OH)4Al(OH)3溶于强碱溶液：Al(OH)3OH=Al(OH)42.氢氧化铝图像解析方法氢氧化铝图像解析方法(1)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量发生反应

8、的离子方程式为OA段：Al33OHAl(OH)3AB段：Al(OH)3OH=Al(OH)4从图中不难看出，向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液，若达不到最大沉淀量时，对应的氢氧化钠溶液的体积有两种情况：一是氯化铝过量即加入的氢氧化钠不足；二是加入的氢氧化钠将生成的氢氧化铝溶解了一部分。(2)向铝盐溶液中滴入氨水或向氨水中滴加铝盐溶液由于氢氧化铝只能与酸或强碱反应，氨水是一种弱碱，所以氢氧化铝不会溶解在氨水中，则向铝盐溶液中滴入氨水或向氨水中滴加铝盐溶液，反应现象是相同的。若向铝盐中滴加氨水，离子反应方程式为3NH3H2OAl3=Al(OH)33NH ，当氨水增加到n(Al3)n(NH3H2O)13时

9、，产生最大沉淀量。(3)向四羟基合铝酸盐溶液中滴入强酸发生反应的离子方程式为OA段：Al(OH)4H=Al(OH)3H2OAB段：Al(OH)33H=Al33H2O当nAl(OH)4n(H)11时，产生最大沉淀量，继续滴入强酸，沉淀逐渐溶解。(4)向NaAl(OH)4溶液中通入CO2由于碳酸的酸性大于氢氧化铝，所以四羟基合铝酸钠能与二氧化碳反应，生成氢氧化铝，产生的Al(OH)3沉淀不溶解在碳酸中，所以产生的沉淀不消失。(5)向AlCl3、MgCl2的酸性溶液中滴加NaOH溶液反应的离子方程式依次为HOH=H2OMg22OH=Mg(OH)2Al33OH=Al(OH)3Al(OH)3OH=Al(

10、OH)4出现的现象是先产生沉淀，到沉淀最大值，继续滴加NaOH，沉淀部分溶解，最后剩余的为氢氧化镁沉淀，消失的是氢氧化铝沉淀。关于氢氧化铝的图像，实际上就是氢氧化铝、铝盐和四羟基合铝酸盐之间的转化关系，需要熟练记忆有关的化学反应方程式，再结合数学上函数图像的有关知识，一定会把握住这个知识点！(1)该溶液中肯定含有的离子是_，各离子的物质的量之比为_。2 3 1 4答案解析解析解析不难判断出最初两份NaOH是与H反应。也不难判断出溶液中无Mg2、Fe3，因为最后无沉淀。也判断出有Al3，从图形的“先三份碱使其沉淀、后一份碱使其溶解”可以确定。关键是寻找平台上与OH反Al(OH)33H=Al33H

11、2O证明H2O比Al(OH)3弱待溶液中成为Al(OH)3、NH3H2O时，再加入OH，才能溶解Al(OH)3。这是因为Al(OH)3与弱碱不反应，只有与强碱反应时才溶解。(2)肯定不含的阳离子是_。Na、Mg2、Fe3答案典例典例4取一定量由等物质的量组成的Al2O3、Fe2O3的混合物，全部溶于100 mL稀硫酸中。向反应后的溶液中加入10 molL1的NaOH溶液，产生沉淀的量与所加NaOH溶液的体积关系如下图所示。(1)计算b的数值_。答案解析0.1解析解析NaOH溶液为6272 mL时，沉淀部分溶解，溶解的沉淀为Al(OH)3。根据反应Al(OH)3NaOH=NaAl(OH)4，则n

12、Al(OH)3n(NaOH)10 molL1(0.072 L0.062 L)0.1 mol，n(Al3)0.1 mol。由于混合物中Al2O3、Fe2O3的物质的量相等，则溶于H2SO4后，n(Al3)n(Fe3)0.1 mol，加NaOH溶液后最终剩余沉淀为Fe(OH)3，则nFe(OH)30.1 mol，即b0.1。(2)计算a的数值_。解析解析由于n(Al3)n(Fe3)0.1 mol，则沉淀Al3、Fe3消耗NaOH 0.6 mol，体积为60 mL，则a62602。2答案解析(3)计算原硫酸的物质的量浓度_。3.1 molL1答案解析1.金属与酸反应的定量规律金属与酸反应的定量规律(

13、只考虑生成氢气的情况只考虑生成氢气的情况)(1)金属与酸反应，金属失去电子的物质的量等于酸得到电子的物质的量。(2)1 mol a价金属与足量酸反应，可生成 mol氢气。(3)当参加反应的金属与产生氢气的质量差相等时，则反应后两溶液增加的质量相等。(4)相同物质的量的金属与足量的酸反应产生氢气的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。(5)特别注意，在钠等活泼金属与酸反应时，金属过量时还会跟水反应产生氢气。三、金属与酸反应的计算规律和方法2.铝分别与酸、碱反应产生氢气量的比较铝分别与酸、碱反应产生氢气量的比较(1)等量的铝分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，消耗盐酸和NaOH的物质的量之比为

14、31。(2)等量的铝分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，产生H2的体积比为11。(3)足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和NaOH溶液反应，产生H2的体积比为13。3.摩尔电子质量和平均摩尔电子质量摩尔电子质量和平均摩尔电子质量典例典例5计算填空：(1)取w g钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积之比是_。答案解析(2)取0.1 mol钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积之比是_。解析解析0.1 mol钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，金属转移的电子数之比为(0.1 mol1)(0.1 mol2)(0.1 mol3)，所以产生氢气的体积之比为123。

15、答案解析1 2 3(3)若产生相同体积(同温同压)的氢气，所需钠、镁、铝三种金属的物质的量之比是_；质量之比是_。解析解析与前两问恰好反过来，氢气的体积相等，转移的电子数相等，即金属的失电子数相等。答案解析6 3 223 12 9(4)若将0.2 mol钠、镁、铝分别投入到10 mL 1 molL1盐酸中，在标准状况下产生氢气的体积大小顺序是_。解析解析Mg、Al过量应以盐酸的量计算生成的气体的体积(转移电子为0.01 mol)，Na也过量，但过量的钠可以与水反应(共转移电子0.2 mol)。答案解析V(Na)V(Al)V(Mg)典例典例6等体积、等物质的量浓度的稀硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲

16、、乙两烧杯中，各加入等质量的铝，生成氢气的体积之比为56，则甲、乙两烧杯中的反应情况是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、乙中碱过量答案解析 1.解题主要思路解题主要思路首先通读全题，把握题目的概况。其次要认真读题、审题，准确掌握解题要求和已知条件及其特征。再次是尝试解题，包括归纳出已知条件中的最有效信息、最先用信息，确定解题的突破口、推断方向(正推断或逆推断)；若遇到困难，一要检查是否有隐含信息尚未发现，二要看是否可从现有条件中推导出新的条件，还可以假设被推断的物质或结论。最后要做全面检查，验证结论是否正确。四、无机推断题的方法思路与判断

17、2.解题主要突破口解题主要突破口(1)特殊物质的化学性质如遇水显碱性的气体是氨；可溶于氢氟酸的酸性氧化物是二氧化硅；跟强碱溶液反应生成氢气的单质是铝和硅等；既可溶于强酸又可溶于强碱溶液的化合物可能是氢氧化铝等。(2)特殊物质的物理性质有色气体：氟气(浅黄绿色)、氯气(黄绿色)、二氧化氮(红棕色)等。无色但在空气中变红棕色的气体：一氧化氮。有刺激性气味的气体：氨气、二氧化硫、氯气。有臭鸡蛋气味的气体：硫化氢。溶解度最大的气体：氨气。最轻的气体：氢气。银白色、有金属光泽的液体：汞、钠钾合金。深红棕色液态纯净物：单质溴。有色溶液：Fe2(淡绿色)、Cu2(绿色或蓝色)、Fe3(黄色或棕黄色)、MnO

18、 (紫红色)、氯水(淡黄绿色)、溴水(橙色)、碘水(褐色)、氢氧化铁胶体(红褐色)。有色固体：铜、氧化亚铜(均为红色)；氧化铜、氧化亚铁、四氧化三铁、硫化亚铁、硫化亚铜(均为黑色)；氢氧化铜(蓝色)；氢氧化铁(红褐色)；单质硫、过氧化钠、溴化银(淡黄色)。-4(3)具有特征的化学反应在酸性溶液和碱性溶液中都生成气体的反应，如：(4)具有特征的数据，如：同温同压下与一氧化碳密度相同的气态单质是氮气等。典例典例7下图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。其中B是一种单质，其余物质也都是含B元素的化合物。C是一种钠盐，E是C的对应的酸，B的结构类似金刚石，D为B的氧化物(其他不含B元素的反应产物以及各步反应添加的必要试剂和反应条件已被略去)，请填写空白：