高中化学 第4单元材料家族中的元素 新人教

1.第一讲硅、无机非金属材料2.硅钡3.1．教学分析本讲内容一是由物质的属类去认识硅和二氧化硅的重要性质，化工理论在硅酸盐工业实际中的应用；二是了解物质性质对材料性能的影响，推测新型无机非金属材料的结构特点、分析其用途、关注材料的发展。4.2．重点突破本讲教学的重点是硅及二氧化硅的主要性质，复习时在抓知识规律化、网络化的同时要注意物质的特殊性，完善对反应规律的认识，如与强碱反应生成H2的固体单质有Al和Si，能够置换出水中的氢的非金属单质为C，硅及其化合物有许多反应是在高温下的固态反应，从而把握解题的切入点和突破口。3．例题处理例1是元素及化合物推断题，解题的突破口是①单质A与NaOH溶液反应生成氢气；②产生的化合物乙与过量盐酸生成的化合物丁能两次失水；例2是新型无机非金属材料的考查，主要涉及化学式的确定、组成元素的化合价、晶体类型、主要特征和用途等知识点。5.6.硅单质7.二氧化硅晶体8.光导纤维彩灯9.硅酸盐保温材料10.考纲点击命题热点1.了解Si元素单质及其化合物的主要知识和应用。2.了解Si元素单质及其化合物与无机非金属材料的关系。3.以上各部分知识的综合应用。1.关于硅及其化合物的实验探究。2.以硅及其化合物的特征性质为突破口的无机推断。3.无机非金属材料在现实中的应用。

学生P5511.一、硅元素与单质硅1．硅元素(1)存在

元素在地壳中的含量居第

位，且自然界中没有游离态的硅，常见的化合态的硅有

和硅酸盐等。(2)硅在周期表中的位置硅元素位于周期表的

，其原子结构示意图为

。

学生P55硅二二氧化硅第三周期ⅣA族12.磷钾硅元素肥料13.2．单质硅单质硅有

和

非晶体硅两种

，其晶体结构与

类似。(1)物理性质晶体硅是

色的固体，有金属光泽，硬度大，熔点和沸点高，导电性介于

和

之间。(2)化学性质在常温下只与F2、HF和强碱溶液反应，相关化学方程式分别为：

；

；

。晶体硅无定形硅同素异形体金刚石灰黑导体绝缘体Si＋2F2===SiF4Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑14.单质硅15.在加热时能与O2和Cl2等非金属单质反应，其化学反应方程式分别为：

；

。(3)工业制法用焦炭和二氧化硅在电炉中反应得到粗硅，反应的化学方程式为：

。(4)用途①作为半导体材料。②生产硅合金。16.二、二氧化硅和光导纤维1．二氧化硅(1)自然界中的存在沙子和石英的主要成分是

，透明的石英即

，它是

(写化学式)晶体，有很高的

和很大的

。(2)二氧化硅的化学性质二氧化硅是一种

氧化物，能与碱、碱性氧化物及部分盐反应：①与烧碱溶液反应的化学方程式为：

；二氧化硅水晶SiO2熔点硬度酸性SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O17.二氧化硅晶体18.②高温时与氧化钙反应的化学方程式为：

；③与碳酸盐如Na2CO3、CaCO3等反应的化学方程式为：

。

。(3)其他性质①常温下可与氢氟酸反应，化学方程式为：

；

②高温下与碳等还原性物质反应生成Si或SiC等，其反应的化学SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O19.方程式分别为：

；

。(4)用途

用于建筑，石英用于制造

，纯SiO2用于制造

、和

、

。2．光导纤维(1)主要成分：

。(2)用途：用于

、

、

、遥测遥控和

等方面。(3)优点：

等。沙子玻璃电子部件光学器材光导纤维SiO2医疗器械制造能量传输信息处理通讯耐腐蚀、传送量大、损耗少、抗干扰20.光导纤维21.【温馨提醒】（1）CO2和SiO2的物理性质差别很大，是因为CO2通过分子间作用力形成分子晶体，熔沸点低，硬度小；SiO2通过共价键形成空间网状结构的原子晶体，熔沸点高，硬度大。（2）SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑之所以能够发生，是因为CO2易挥发，且反应条件是高温；在水溶液中时可发生反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，说明碳酸的酸性比硅酸强。22.三、硅酸盐与无机非金属材料1．硅酸及其盐（1）硅酸水溶性：

，酸性比H2CO3

，受热或在干燥空气中易分解，化学方程式为

。（2）硅酸钠（Na2SiO3）

溶于水，其水溶液俗称

，有黏性。其水溶液因

而显碱性，长期露置于空气中会变

，有关反应的化学方程式为

。(3)硅酸盐的表示方法硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成

，钾云母(KH2Al3Si3O12)难溶于水可水玻璃SiO32－水解浑浊Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓Na2O·SiO2弱23.硅酸铝板24.硅酸钠25.写成

。2．传统无机非金属材料（1）普通玻璃①主要原料：

、

、

。②生产中主要化学方程式为：

；

。

③主要成分：

、

和

。（2）普通硅酸盐水泥①主要原料：

、

。②主要成分（写出名称和化学式）

、

、

。K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O纯碱石灰石石英Na2SiO3CaSiO3SiO2石灰石黏土硅酸三钙3CaO·SiO2硅酸二钙2CaO·SiO2铝酸三钙3CaO·Al2O326.普通玻璃27.普通硅酸盐水泥28.③主要性能：

。3．新型无机非金属材料（1）高温结构陶瓷如氮化硅陶瓷具有较高的

和

性，较强的

性和

等。（2）生物陶瓷对机体

，不会引起

。（3）压电陶瓷：具有

效应。【温馨提醒】玻璃在常温下虽呈固态，但不是晶体，称为玻璃态物质，没有固定的熔、沸点，受热只能慢慢软化，有较强的化学稳定性。水硬性硬度耐磨抗化学侵蚀电绝缘性无排异反应代谢作用异常压电29.陶瓷30.

学生P56

碳、硅及其化合物的特殊性1．碳、硅的“反常反应”（1）SiO2＋2CSi＋2CO↑该反应中C作还原剂，SiO2中的硅得电子，而失电子的能力Si>C。类似的还有FeO＋CFe＋CO↑。这可从化学平衡的角度理解，由于产物CO为气体，它的放出降低了生成物的浓度，促使反应向正反应方向进行。（2）Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑31.一般情况下，因为碳酸的酸性比硅酸强，可发生反应如Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，即符合“较强酸制较弱酸”的复分解反应规律。而上述反应之所以能进行，是因为该反应不是在水溶液中，而是在高温条件下发生的，从化学平衡角度理解，高温时，SiO2这种高沸点、难挥发的固体制得了低沸点、易挥发的CO2气体，因CO2生成后离开反应体系使反应向右进行到底。2．硅及其化合物的“反常”（1）非金属单质跟碱作用一般无H2放出，但Si能跟强碱溶液作用放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。32.（2）非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。（3）非金属氧化物一般为分子晶体，但SiO2为原子晶体。（4）酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能与HF作用。（5）无机酸一般易溶于水，但H2SiO3和H4SiO4均难溶于水。（6）硅酸钠水溶液俗称泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。（7）H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2O==H2SiO3↓＋Na2CO3，但高温下：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑也能发生。深化提醒与强碱反应生成H2的固体单质有Al和Si，能够置换出水中的氢的非金属单质为C，这些特征反应常作为推断题的突破口。33.三圈霸道强碱电池34.下列各单质和化合物之间有以下的转化关系，而且各单质和化合物组成的元素皆为短周期元素。根据上述关系推断：（1）单质A只可能是______，这是因为_____________________。（2）单质B一定是金属还是非金属？______，这是因为___________________。（3）各化合物的化学式为：甲________、乙__________、丙________、丁________。35.【思路点拨】

(1)单质A与NaOH溶液反应产生H2的元素可能是Al或Si。(2)特殊变化两次失去H2O；【解析】本题是元素及化合物推断题，解题的突破口是短周期内元素的单质A与NaOH溶液反应生成氢气C的元素可能是Al和Si，而产生的化合物乙与过量盐酸溶液反应，生成的化合物两次失去化合物丙而生成化合物甲，则进一步推断出A单质不是金属Al，而只能是Si。又由于单质A和化合物甲都能跟NaOH溶液反应生成化合物乙Na2SiO3，只不过A的另一产物是氢气，而化合物甲的另一产物为化合物丙，丙又可通过氢气与单质B反应生成。故单质B为O2，其他的各种化合物也就能推断出来了。36.【自我解答】（1）Si在短周期内，能与NaOH溶液反应放出氢气的只可能是铝和硅，但铝的氢氧化物可溶于过量HCl溶液中，不符合题意。故A只能是单质硅（2）非金属硅只有和氧气反应，才能生成酸性氧化物（SiO2），再与碱液NaOH溶液反应（3）SiO2

Na2SiO3

H2O

H4SiO437.A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如下所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。请填空：（1）单质A的原子的结构示意图为____________，它的最高化合价为________。（2）B的化学式为__________，B的晶体类型为____________，B和碳反应生成A和E的化学方程式是_________________。（3）C的化学式为________，D的化学式为________。38.【解析】由“A为地壳中含量仅次于氧的非金属单质，晶体结构与金刚石相似”推知A为Si，根据不难推知B为SiO2，C为CaSiO3，D为Na2SiO3。【答案】

（1）

＋4（2）SiO2原子晶体SiO2＋2CSi＋2CO↑（3）CaSiO3

Na2SiO339.金刚石40.金刚石41.材料新型无机非金属材料传统无机非金属材料类别高温结构陶瓷半导体陶瓷光学材料生物陶瓷普通水泥、玻璃、陶瓷示例氮化硅陶瓷氧化锡陶瓷光导纤维氧化铝陶瓷抗腐蚀性、耐高温，但质脆，经不起冲击特性耐高温、强度大电学特性光学特性生物功能用途汽轮机叶片、永久性模具、轴承集成电路中的半导体光缆、医疗照明人造骨、接骨螺钉

无机非金属材料的种类和用途42.【警示】

新型无机非金属材料的考查，主要涉及化学式的确定，组成元素的化合价、晶体类型、主要特性、主要用途等知识点，复习时应特别注意对相关的知识的掌握，并灵活运用化合物中元素化合价代数和为零的原则及元素周期表中“位、构、性”的三角关系推导无机非金属材料的化学式。43.（1）想一下为什么可将陶瓷、玻璃、水泥归纳在一起，然后从所给的4个词中选出1个与它们同类的物质________。A．光导纤维B．有机陶瓷C．人造纤维D．砖瓦（2）下列物质中，属于新型无机非金属材料的是_______。A．钢化玻璃B．碳化硼陶瓷C．光导纤维D．硼酸盐玻璃

44.陶瓷茶具45.玻璃46.水泥47.（3）人造骨是一种新型无机非金属材料，它类似于人骨和天然牙的性质结构，这是利用了这类材料的________特性，人造骨可以依靠从人体体液中补充某些离子形成新骨，可在骨骼界面产生分解、吸收、析出等反应，实现骨髓的牢固结合。人造骨植入人体内需要吸收人体中________形成新骨。A．Ca2＋

B．Cl－

C．Na＋

D．PO43－48.【示范解析】

（1）传统无机非金属材料主要是指硅酸盐材料，如玻璃、水泥、陶瓷，其中砖瓦是陶瓷中的一种，所以选D。（2）新型无机非金属材料的品种较多，如高温结构陶瓷和光导纤维等，其中如氮化硅陶瓷、碳化硼陶瓷等属于高温结构陶瓷，所以选B、C。（3）新型无机非金属材料具有耐高温特性、电学特性、光学特性和生物特性，人造骨是利用了其生物特性。根据人造骨类似人骨和天然骨的性质和结构[人骨的主要成分是Ca3（PO4）2]，应从人体中吸收Ca2＋和PO43－。【答案】（1）D（2）BC（3）生物AD49.

在氮化硅中添加氧化铝，用氧原子替代一部分氮，用铝原子替代一部分硅，通过常压烧结即成新一代无机非金属材料，叫做氧氮硅铝，即赛伦（Sialon），化学通式为Si6－xAlxOxNy（x为2～4）。试回答：（1）赛伦有______________________等特性至少写三种。（2）化学通式里的y值为____________用含x的表达式或某一具体数值表示。【解析】赛伦是新一代无机非金属材料，应该具有新型无机非金属材料的特性；根据化合价规则可确定y与x的关系为y＝8－x。【答案】（1）耐高温、高强度、耐磨损、抗腐蚀、热稳定性好（2）y＝8－x50.进入创新作业做题学而时习之，不亦说乎？51.第二讲铝及其重要化合物52.铝百叶53.1．教学分析本讲教学掌握铝的化学性质、氧化铝和氢氧化铝的两性，认识到铝及其重要化合物在化学性质上与其他常见金属及其化合物的不同，并能列举铝合金材料在生产和生活中的重要作用。

2．重点突破本讲的重、难点是铝的还原性、氧化铝和氢氧化铝的两性，对铝的性质主要考查铝与强酸、强碱反应的简单计算、铝热反应等重要知识。54.对铝与酸、碱反应的定量关系要重点掌握，密切联系氧化还原反应的有关规律或运用电荷守恒规律解决问题；能运用Al、Al3＋、Al(OH)3、Al2O3、[Al(OH)4]－的性质关系，处理有关离子共存、化学图像、化学计算等问题，解释实际应用中的问题和现象。3．例题处理例1是以铝和稀H2SO4、NaOH溶液为原料，用不同的方法制备Al(OH)3，学会定量分析和最佳方案选择；例2是运用“铝三角”的关系，处理化学图像及有关计算。55.56.铝合金型材57.考纲点击命题热点了解铝及其重要化合物的主要性质和应用。铝及其化合物的“两性”，及Na[Al(OH)4]、AlCl3的水解作用是考查的重点。

学生P5858.一、铝与铝合金1．铝(1)物理性质铝为

色金属，熔点为660.4℃，沸点为2467℃，密度为2.7g·cm－3，仅为钢的1/3左右；导电性仅次于

，是地壳中含量最多的金属元素。

学生P58银白银、铜和金59.铝棒60.(2)化学性质①与氧气反应常温下与空气中的氧气反应生成坚固的氧化物保护膜，故在空气中铝有良好的抗蚀性。在点燃条件下，铝在氧气中燃烧，化学方程式为：纯氧中点燃(剧烈燃烧且产生耀眼白光)②与其他非金属单质(如Cl2、S等)反应，化学方程式分别为：与Cl2反应：

；与S反应：

。61.③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。④与强碱溶液反应，化学反应方程式为：

。⑤铝热反应Al与Fe2O3反应化学方程式为：

；此反应的应用为：冶炼稀有金属、焊接钢轨等。(3)工业上冶炼铝的化学方程式为

。2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑浓H2SO4、浓HNO32Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑62.2．合金由

以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有

的物质。(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①成分：铝和

、

、

、锌、锂等。②性能：高

、低

、

好、耐腐蚀等。③用途：用于

、

和

等。两种或两种金属特性低较大铜镁硅强度密度塑性建筑业包装业交通运输63.铝合金64.【温馨提醒】Al与NaOH溶液反应时，氧化剂是水，电子转移情况如下：2Al＋2NaOH＋6H2O===2NaAlO2＋3H2↑＋4H2O二、铝的重要化合物

1．氧化铝氧化铝的熔点

，是一种比较好的耐火材料，也是一种

氧化物，与盐酸和氢氧化钠溶液反应的化学方程式分别为：

，

。两性高Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2OAl2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]65.氧化铝粉66.2．氢氧化铝(1)化学性质①两性氢氧化物Al(OH)3与NaOH、盐酸反应的化学方程式为：

；

。②受热分解

加热条件下，Al(OH)3分解的化学方程式为：(2)制备实验室里常用铝盐溶液[如Al2(SO4)3]与氨水反应制取Al(OH)3，Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O67.活性氢氧化铝68.化学方程式为：

。3．四羟基合铝酸钠(1)易溶于水，其水溶液显

性。(2)与酸反应向Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2的化学方程式为：

；向Na[Al(OH)4]溶液中逐滴滴入盐酸至过量的过程中依次发生反应的化学方程式为：

；

。Al2(SO4)3＋6NH3·H2O===2Al(OH)3↓＋3(NH4)2SO4Na[Al(OH)4]＋CO2===NaHCO3＋Al(OH)3↓Na[Al(OH)4]＋HCl===NaCl＋Al(OH)3↓＋H2OAl(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O碱69.【温馨提醒】两性物质指既能与酸又能与碱反应生成盐和水的化合物。包括Al2O3、Al(OH)3、氨基酸、蛋白质等。强碱弱酸酸式盐(如NaHCO3、KHS、KHSO3、Na2HPO4等)及弱碱弱酸盐(如CH3COONH4、NH4HS等)，也既能与强酸反应又能与强碱反应，但不能将它们称为两性物质，因为它们与酸或与碱反应的生成物不全是盐和水。Al能与酸及强碱反应，但不属于两性物质，也不能说它具有两性，因Al与强碱反应的本质是：2Al＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2↑Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O两式相加为：2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑Al不直接与NaOH作用。70.试剂离子方程式Al3＋NH3或(NH3·H2O)Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4＋[Al(OH)4]－CO2[Al(OH)4]－＋CO2==Al(OH)3↓＋HCO3－=Al3＋[Al(OH)4]－3[Al(OH)4]－＋Al3＋===4Al(OH)3↓

学生P59

Al(OH)3的实验室制法和Al(OH)3沉淀量的计算1.Al(OH)3的制法71.2.可溶性铝盐与强碱(如NaOH)反应所得沉淀物质的量与反应物之间量的关系72.3．可溶性四羟基合铝酸盐与酸(如盐酸)反应所得沉淀物质的量与反应物之间量的关系【特别提醒】

利用可溶性铝盐与氢氧化钠溶液或Na[Al(OH)4]溶液与盐酸反应计算生成物中Al(OH)3的量时，先判断发生的反应，再根据实际发生反应的化学方程式进行计算。73.盐酸74.

今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，在实验室制备一定量的氢氧化铝。可分别采用如下化学方程式所表示的两种方法：①2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑Al2(SO4)3＋6NaOH===2Al(OH)3↓＋3Na2SO4②2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑2Na[Al(OH)4]＋H2SO4===2Al(OH)3↓＋Na2SO4＋2H2O(1)上述哪一种方法比较节约试剂？[提示：试从每生产2molAl(OH)3

所耗费的试剂用量予以说明](2)原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法(以方程式表示，并说明其可以最节约试剂的根据)。75.【示范解析】

(1)由题给化学方程式可分别得出两种方法的关系式：①法2Al～3H2SO4～6NaOH～2Al(OH)3；②法2Al～2NaOH～H2SO4～2Al(OH)3。所以，制备2molAl(OH)3①法消耗2molAl,3molH2SO4,6molNaOH；②法消耗2molAl,2molNaOH,1molH2SO4。故②法比较节约试剂(2)根据Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓可采用以下转化关系：76.

2molAl(OH)3【答案】

(1)②法比①法节约试剂(2)2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑Al2(SO4)3＋6Na[Al(OH)4]===8Al(OH)3↓＋3Na2SO4故每生成2molAl(OH)3，需要2molAl,0.75molH2SO4,1.5molNaOH，可见比①②两法更节约试剂。77.将氯化铝溶液和氢氧化钠溶液等体积混合，得到的沉淀物中铝元素的质量与溶液中所含铝元素的质量相等，则原氯化铝溶液和氢氧化钠溶液的物质的量浓度之比可能是(

)A．1∶3

B．2∶3

C．1∶4

D．2∶7【解析】本题应对两种情况进行讨论：①若AlCl3过量，NaOH不足，溶液中的铝元素应为Al3＋。78.结晶氯化铝79.氢氧化钠80.依题意，溶液中剩余1molAl3＋，则：c(AlCl3)∶c(NaOH)＝(1＋1)∶3＝2∶3。②若NaOH量稍多，AlCl3完全反应，溶液中的铝元素的形式为AlO2－，不妨假设有2molAl3＋反应，依题意有关系式：c(AlCl3)∶c(NaOH)＝2∶(3＋4)＝2∶7。【答案】

BD81.

“铝三角”及Al(OH)3沉淀图像1．“铝三角”①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4＋或Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓②Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O③Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－④[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO3－或2[Al(OH)4]－＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO32－＋H2O或[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O⑤[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O⑥Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－另外，Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓(水解相互促进)82.2．Al(OH)3沉淀的图像分析①向AlCl3溶液中滴入NaOH溶液A―→B

Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓B―→C

Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－②向NaOH溶液中滴入AlCl3溶液A―→B

4OH－＋Al3＋===[Al(OH)4]－B―→C

3[Al(OH)4]－＋Al3＋===4Al(OH)3↓83.③向盐酸中滴入Na[Al(OH)4]溶液A―→B

H＋＋[Al(OH)4]－===Al(OH)3↓＋H2OAl(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2OB―→C

Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓④向Na[Al(OH)4]溶液中滴加盐酸A―→B

[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2OB―→C

Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O84.

将0.1mol的镁、铝混合物溶于100mL2mol/L的H2SO4溶液中，然后再滴加1mol/L的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变化如图所示。当V1＝160mL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0.1mol，其中镁粉的物质的量为a，用100mL2mol/L的H2SO4溶解此混合物后，再加入450mL1mol/L的85.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________。【示范解析】

(1)由图像可以看出镁铝混合物与H2SO4反应，H2SO4是过量的。则有解得NaOH溶液体积为V2时溶液中溶质为Na2SO4和Na[Al(OH)4]，根据守恒关系V2×1mol/L＝2×0.1L×2mol/L＋0.04molV2＝0.44L＝440mL86.(2)Mg(OH)2、Al(OH)3刚好沉淀时溶液中溶质里有Na2SO4，根据SO42－守恒关系，故有：V×1mol/L＝2×0.1L×2mol/LV＝0.4L＝400mL(3)当沉淀中恰好只有Mg(OH)2时，加入的NaOH全部生成Na2SO4和Na[Al(OH)4]，根据Na＋守恒可得如下关系式：解得0.05mol≤a＜0.1mol【答案】

(1)0.06

440(2)400(3)0.05mol≤a＜0.1mol87.

如图是向MgCl2和AlCl3的混合溶液中加入NaOH溶液和盐酸时，沉淀的物质的量ymol与加入NaOH溶液和盐酸的体积xmL的关系图，根据图示判断，下列结论中不正确的是(

)A．N点时溶液中的溶质只有NaClB．M点之前加入的是NaOH溶液，M点之后加入的是盐酸C．c(NaOH)＝c(HCl)D．原混合溶液中c(MgCl2)∶c(AlCl3)＝1∶288.【解析】分析图像可知M点之前加入的是NaOH溶液，M点之后加入的是盐酸，当加NaOH溶液和盐酸的体积为12mL时，MgCl2和AlCl3又回到了起点，说明加入的NaOH与HCl恰好完全中和，c(HCl)×L＝c(NaOH)×L，故c(HCl)＝c(NaOH)，C项正确；由图象分析可知，Al(OH)3溶解消耗NaOH为1mL，则由Al3＋沉淀为Al(OH)3时，消耗NaOH为3mL。则沉淀Mg2＋消耗NaOH为2mL，所以n(Mg2＋)＝n(Al3＋)，c(MgCl2)∶c(AlCl3)＝1∶1，D错。【答案】

D89.进入创新作业做题学而时习之，不亦说乎？90.第三讲金属材料复合材料91.1．教学分析本讲内容复习铜及其化合物的性质，通过对铜、银、金性能及用途的比较，理解性质决定用途的学习思路，体现金属材料在现代化建设中的重要作用；了解复合材料的定义及优越性和科技在现代生活中的重要作用。92.2．重点突破本讲的重点有两个：一是铜及其化合物的性质；二是材料在现代科技中的重要作用。复习时学会用分类和比较的方法研究铜及其化合物的性质，尤其是Cu与浓H2SO4、浓HNO3等强氧化性酸的反应及有关计算是高考的重点。材料与我们的生活密切相关，复习时，重点掌握材料的性能和优越性。3．例题处理对于例1要抓住两点：一是由粗制CuO经两条途径制取胆矾，并比较其优点；二是定量分析实验和基本操作。例2要根据金属的活动性顺序及金属在自然界中的存在形态选择不同的冶炼方法。93.94.铜95.考纲点击命题热点1.了解铜及其重要化合物的性质。2.了解金属材料和复合材料。1.关注与材料有关的STS。2.重要金属的冶炼。

学生P6296.

一、铜及其化合物1．单质铜(1)物理性质

色金属，具有良好的

性、

性和

性。(2)化学性质①与非金属单质反应与O2反应：

。与S反应：

。与Cl2反应：

。

学生P62紫红延展导电导热97.铜98.②与氧化性酸反应与浓H2SO4反应：

；与浓HNO3反应：

；与稀HNO3反应：

。③在潮湿的空气里生成铜绿的反应：

。④与某些盐溶液反应如与FeCl3、AgNO3溶液反应，化学方程式分别为：

，

。Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO32FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl22AgNO3＋Cu===Cu(NO3)2＋2Ag99.2．氧化铜(1)物理性质：

色粉末状固体。(2)化学性质①碱性氧化物的某些通性可与酸(如HCl、H2SO4、HNO3等)反应，其离子方程式为：

。②氧化性可与还原性物质(如H2、CO等)反应，化学方程式分别为：

。③高温下分解化学方程式为：

。黑CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O100.氧化铜101.【温馨提醒】CuO(黑色)可以与NH3、H2、CO、C2H5OH等物质反应，体现CuO的氧化性。如：CuO＋H2Cu＋H2O,3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O，CuO＋COCu＋CO2，C2H5OH＋CuOCH3CHO＋H2O＋Cu。二、金属材料1．冶金工业将金属分为两大类102.2．常见的合金(1)铜合金

：中国使用最早的合金。

：含锌及少量锡、铅、铝等。

：含镍、锌及少量锰。(2)钢——用量最大，用途最广的合金①碳素钢②合金钢：在碳素钢中添加铬、锰、钨、镍等合金元素。青铜黄铜白铜103.铜合金104.钢105.金(Au)银(Ag)钛(Ti)主要性能共性良好的延展性、导电性和导热性特性黄色金属，柔软，化学性质尤其稳定银白色金属，质地柔软，化学性质稳定熔点高、硬度大、可塑性强、密度小、很活泼(但易形成保护膜)、亲生物性重要用途电子元件、航空航天部件、货币、装饰品等催化剂、化学电源、牙科材料、货币、饰品等广泛用于航空、航天、航海、化工设备、医疗器械等3．金、银、钛的性能与用途106.金107.银器108.钛109.三、复合材料1．概念复合材料是指

或

性质不同的材料经特殊加工制成的一种新型的材料。2．组成(1)基体(2)增强体3．性能既保持或发展了原来材料的长处，又能弥补原材料的不足。两种两种以上110.复合材料111.

学生P63

铜及其化合物之间的转化112.

某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应制取胆矾。其设计的实验过程为：(1)杂铜中含有大量的有机物，可采用灼烧的方法除去有机物，灼烧时将瓷坩埚置于________上(用以下所给仪器的编号填入，下同)，取用坩埚应使用________，灼烧后的坩埚应放在________上，不能直接放在桌面上。实验所用仪器：a．蒸发皿b．石棉网c．泥三角d．表面皿e．坩埚钳f．试管夹113.(2)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，用以制取胆矾。灼烧后含有少量铜的可能原因是________________________________________________________________________。a．灼烧过程中部分氧化铜被还原b．灼烧不充分铜未被完全氧化c．氧化铜在加热过程中分解生成铜d．该条件下铜无法被氧气氧化(3)通过途径Ⅱ实现用粗制氧化铜制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：酸溶、加热通氧气、过滤、________、冷却结晶、________、自然干燥。114.胆矾115.(4)由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矾，与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ有明显的两个优点是__________________________________。(5)在测定所得胆矾(CuSO4·xH2O)中结晶水x值的实验过程中，称量操作至少进行________次。(6)若测定结果x值偏高，可能的原因是__________。a．加热温度过高b．胆矾晶体的颗粒较大c．加热后放在空气中冷却d．胆矾晶体部分风化116.【示范解析】

(1)因坩埚加热时温度较高，应放在泥三角上进行加热，且取用坩埚时要用坩埚钳，为防止坩埚炸裂和烧坏桌面，灼烧后的坩埚要在石棉网上冷却，不能直接放在桌面上。(2)灼烧后产物中含有少量铜其原因可能是灼烧不充分，铜未被完全氧化，也可能是灼烧过程中部分氧化铜被还原。(3)利用途径Ⅱ制取胆矾时，必须先加酸将氧化铜溶解，加热通氧气将Cu氧化，过滤除去粗制氧化铜中的不溶物杂质后，然后再蒸发溶剂，冷却结晶，再过滤得晶体，最后将其干燥。117.铂金坩埚118.(4)根据途径Ⅰ的反应方程式Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O和途径Ⅱ的反应方程式2Cu＋O2＋2H2SO4(稀)2CuSO4＋2H2O，可以看出途径Ⅱ的优点是：①产生等量的胆矾比途径Ⅰ耗硫酸少；②途径Ⅱ不产生污染大气的气体(SO2)。(5)称量操作至少进行4次，分别是：①称量坩埚；②称量加入晶体后的坩埚；③称量加热冷却后的坩埚；④称量再加热、再冷却后的坩埚至两次称量的值相差不超过0.1g。(6)若测定结果x值偏高，可能是加热温度过高，使CuSO4晶体中的CuSO4分解了，其他三项均使x值偏低。

【答案】

(1)c

e

b(2)ab(3)蒸发过滤(4)产生等量胆矾途径Ⅱ消耗硫酸少；途径Ⅱ不会产生污染大气的气体(5)4

(6)a119.铜锈是一种绿色化合物，它的成分为碱式碳酸铜，兼有氢氧化铜和碳酸铜的性质。试推测：铜锈在高温灼烧条件下充分反应后的固体物质是(

)A．黑色的氧化铜

B．红色的氧化亚铜C．蓝色的氢氧化铜和碳酸铜

D．黑色的氧化亚铜【答案】

B【解析】碱式碳酸铜兼有氢氧化铜和碳酸铜的性质，加热时Cu(OH)2、CuCO3均分解：Cu(OH)2CuO＋H2O

CuCO3CuO＋CO2↑而高温下黑色的CuO不稳定，又会分解生成红色的Cu2O：4CuO2Cu2O＋O2↑。120.铜锈121.

金属的冶炼由于金属的化学活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此冶炼不同的金属必须采用不同的冶炼方法。1．热分解法适用于冶炼金属活动性较差的金属，如汞和银：2HgO2Hg＋O2↑，2Ag2O4Ag＋O2↑。2．热还原法用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属氧化物，适合于金属活动性介于Al～Cu之间的大多数金属的冶炼(不包括Al)。如122.Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO22CuO＋C2Cu＋CO22Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3WO3＋3H2W＋3H2O若这类金属以硫化物或碳酸盐的形式存在时，应首先将其转化成氧化物后再还原，如：2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2ZnO＋CZn＋CO↑3．电解法适合冶炼金属活动性很强的金属(一般是在金属活动顺序表中铝及排在铝前边的金属)。例如：123.2Al2O3(熔融)kdljsgijre4Al＋3O2↑MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑深化提醒（1）有些活泼性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如Na+KClK+NaCl2RbCl+MgMgCl2+2Rb等，在此主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，先汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。（2）化学性质很稳定的金属如Au、Pt等，在自然界中呈游离态，用物理方法即可得到。124.火烧孔雀石炼铜湿法炼铜铝热法炼铬从光卤石中炼镁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电解法四种方法在工业上均有应用。(1)请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表中空格：火烧孔雀石炼铜所发生反应的化学方程式(写主要的两个)：________________________________________________________。125.(2)写出以下化学方程式①用焦炭法炼铁__________________________________②用水煤气法炼钨________________________________③用铝热法炼锰__________________________________