第4章复习课件：材料家族中的元素(鲁科版必修1)

第1节第2节第3节要点归纳整合疑点难点解析单元质量评估要点归纳整合

含硅物质的性质及应用【例1】某科研小组，用含有少量的CaO和Fe2O3的高岭土(主要成分：Al2O3·2SiO2·2H2O)来研制新型净水剂，其实验方案如下：将土样和纯碱混合均匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块，过滤弃去残渣，滤液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液即是净水剂。(1)土样和纯碱混合均匀，加热熔融时，土样中的主要成分与纯碱反应的化学方程式为a_______;b.Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑。(提示：NaAlO2易溶于水并转化为Na［Al(OH)4］)(2)最后得到的沉淀物是_____________________。生成沉淀的离子方程式为____________________。(3)实验室中常备的坩埚有瓷坩埚、氧化铝坩埚和铁坩埚，本实验熔融土样时应选用_____坩埚。高温====答案：(1)SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑(2)H2SiO32H++SiO32-==H2SiO3(3)铁高温====【解析】这是一道信息给予题，根据题示情境分析：(1)高岭土熔化时，其成分中的SiO2和Al2O3与Na2CO3反应生成Na2SiO3和NaAlO2。(2)熔块加水使Na2SiO3和NaAlO2溶解，与其他杂质分离，在过滤后的滤液中加入盐酸则使Na2SiO3、NaAlO2分别与过量的盐酸反应，生成H2SiO3沉淀和AlCl3溶液,过滤得滤液，滤液中的AlCl3可作净水剂。(3)因为瓷坩埚中含有SiO2，氧化铝坩埚主要成分是Al2O3，它们都能与Na2CO3在高温下发生反应，故熔融样品时只能用铁坩埚。【名师点拨】硅及其化合物的考查重点是SiO2的性质及硅酸盐材料,包括玻璃、水泥、陶瓷的工业原料、成分、性质等。

铝及其化合物之间的转化【例2】分析下面各物质的转化关系，回答后面的问题。(已知A是地壳中含量最高的金属元素的单质)(1)写出下列物质或主要成分的化学式

A_________________B____________________C_________________D____________________(2)写出下列各步反应的离子方程式：Ⅰ._______________________________________；Ⅱ._______________________________________；Ⅲ._______________________________________；Ⅳ._______________________________________。(3)若白色沉淀质量为7.8g，则需要消耗1mol/LNaOH溶液和1mol/LHCl溶液各多少mL？【解析】根据A是地壳中含量最高的金属元素的单质，推出A为Al，则B为Na[Al(OH)4]，溶液C的溶质为AlCl3和NaCl，D为Al(OH)3。由此可写出有关方程式并根据方程式进行计算。答案：(1)AlNa[Al(OH)4]

AlCl3、NaClAl(OH)3(2)2Al+2OH-+6H2O==2[Al(OH)4]-+3H2↑[Al(OH)4]-+4H+==Al3++4H2OAl3++3NH3·H2O==Al(OH)3↓+3NH4+[Al(OH)4]-+CO2==Al(OH)3↓+HCO3-(3)NaOH：100mL

HCl：400mL【名师点拨】(1)定量分析，深层应用在以上Al3+、Al(OH)3、［Al(OH)4］-之间的相互转化反应中，都有特定的数量关系，实际考查时往往利用这种定量关系进行产物的分析及相关计算。(2)整体组合，综合应用实际题目往往把Al3+与Mg2+、Fe3+等或把［Al(OH)4］-与OH-、HCO3-等离子组合在一起，使问题复杂化，以此来考查学生的综合应用能力。学习时应有意识地进行组合分析，提高自身的综合应用能力。

材料的应用【例3】有关材料的下列说法正确的是（）A.目前我国流通的硬币是使用合金材料制造的B.玻璃钢是以玻璃为基体，钢纤维做增强体的复合材料C.石英玻璃属于硅酸盐产品D.铝制品在生产生活中应用广泛是因为铝的性质不活泼，不易被氧化A【解析】选A。A项，我国目前流通的硬币材料均为合金材料，所以A正确。B项，玻璃钢是以合成树脂为基体，玻璃纤维为增强体的复合材料，B错。C项，石英玻璃的成分为二氧化硅，不属于硅酸盐，C错。D项，铝制品在生产生活中应用广泛是因为铝的表面能生成一层致密的氧化膜阻止内部金属继续被氧化，D错。【名师点拨】材料的考查着重于各种材料的分类、组成、性能、用途等方面，对这部分知识要做到全面了解。常考查玻璃、陶瓷等传统无机非金属材料的组成、原料和性质；新型无机非金属材料及复合材料的性能和用途；金属及其合金的性质和应用。疑点难点解析

铝和铝的化合物的计算【例1】将一定质量的Mg、Al合金投入100mL一定物质的量浓度的盐酸中，合金全部溶解，向所得溶液中滴加5mol/LNaOH溶液至过量，生成沉淀的质量与加入的NaOH溶液的体积关系如图所示。求：（1）原合金中Mg、Al各多少克？（2）盐酸物质的量浓度是多少？疑难点一答案：(1)Mg：4.8g；

Al：2.7g(2)c(HCl)=8mol/L【解析】(1)由题意知:160mL→180mL时用去的20mLNaOH溶液在溶解Al(OH)3,根据Al守恒:Al～Al(OH)3～NaOH得:n(Al)=5mol/L×0.020L=0.1mol,质量为2.7g;20mL→160mL时用去的140mLNaOH溶液在沉淀Mg2+和Al3+,Al3+～3NaOH～Al(OH)3～NaOH，沉淀Al3+用去NaOH溶液为:20mL×3=60mL,沉淀Mg2+用去NaOH溶液为：140mL-60mL=80mL，根据Mg守恒：Mg～Mg2+～2NaOH,n(Mg)=5mol/L×0.080L×1/2=0.2mol，质量为4.8g。(2)0→160mL时用去的160mLNaOH溶液在中和剩余的盐酸，沉淀Mg2+和Al3+,在160mL时，溶液中只存在NaCl。根据Na和Cl守恒:HCl～NaOH,n(HCl)=5mol/L×0.160L=0.8mol,c(HCl)=0.8mol/0.100L=8mol/L。【名师点评】

铝及其化合物的计算是考查学生各种能力的重要题型，在高考及竞赛中频频出现，因此如何快速而准确解答这类题非常重要，现将几种巧算方法介绍如下：一、公式法铝和铝的化合物常见题型的计算公式如下：I.Al3+与OH-反应生成沉淀的物质的量①当n(OH-):n(Al3+)≤3:1时，n[Al(OH)3]=。②当3:1＜n(OH-):n(Al3+)＜4:1时，

n[Al(OH)3]=。③当n(OH-):n(Al3+)≥4:1时，n[Al(OH)3]=0。n(OH-)134n(Al3+)-n(OH-)II.[Al(OH)4]-与H+反应生成沉淀的物质的量①当n(H+):n[Al(OH)4]-≤1:1时，n[Al(OH)3]=n(H+)②当1:1＜n(H+):n[Al(OH)4]-＜4:1时，

n[Al(OH)3]=③当n(H+):n[Al(OH)4]-≥4:1时，n[Al(OH)3]=0III.Mg2+、Al3+混合液与OH-反应时,求Mg2+、Al3+的物质的量。如图：①n(Al3+)=(b-a)mol②n(Mg2+)=(4a-3b)/2mol二、守恒法根据化学反应中的质量守恒，电荷守恒，电子守恒等，可简化铝和铝的化合物的有关计算。13﹛4n[Al(OH)4]--n(H+)﹜单元质量评估第4章材料家族中的元素

(40分钟100分)1.下列物质中，属于新型无机非金属材料的是()A.有色玻璃B.碳化硅陶瓷C.石英玻璃D.钢化玻璃【解析】选B。钢化玻璃与普通玻璃的成分相同，制造过程不同；石英玻璃的主要成分是二氧化硅；有色玻璃是在原料中加入某些金属氧化物制成的。B2.熔融NaOH的坩埚可以选用()A.瓷坩埚B.石英坩埚C.铁坩埚D.铝坩埚【解析】选C。瓷坩埚和石英坩埚中的二氧化硅、铝坩埚中的铝均能与NaOH反应，所以不能用来熔融NaOH。C3.(双选)下列叙述正确的是(

)A.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体的主要成分相同B.用石灰抹墙和用水泥砌墙过程的硬化原理相同C.玻璃、陶瓷、水泥容器均不能贮存氢氟酸D.任何酸均不能与酸性氧化物反应AC【解析】选A、C。石灰窑中：CaCO3CaO+CO2↑，玻璃熔炉中：Na2CO3+SiO2

Na2SiO3+CO2↑，CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑，A选项正确。用石灰抹墙的反应为Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O。因为生成难溶物质CaCO3以及水分的蒸发而变硬，水泥的硬化是水泥加水成浆后，发生复杂的物理、化学变化，经过一段时间凝固成块，最后变硬，二者硬化原理不相同，B不正确。在水泥、玻璃、陶瓷中都有SiO2，可以发生SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O，所以C正确，D错误。高温====高温====高温====4.(双选)下列各组溶液，只用胶头滴管，不用其它任何试剂就可以鉴别的是()A.NaOH和Al2(SO4)3B.稀盐酸和Na2CO3C.CaCl2和Na2CO3D.Ba(OH)2和NaHSO4【解析】选A、B。A和B互滴现象不同，A组，若将少量的NaOH溶液加入到过量的Al2(SO4)3溶液里，则立即产生白色絮状沉淀；若将少量的Al2(SO4)3溶液加到过量的NaOH溶液里，则无明显现象。上述的操作不同，产生了不同的实验现象，据此可鉴别二者。有关反应的离子方程式为：Al3++3OH-==Al(OH)3↓Al3++4OH-==［Al(OH)4］-；ABB组，向Na2CO3溶液中滴加稀盐酸：开始无现象，后产生气泡。Na2CO3+HCl==NaCl+NaHCO3NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑向稀盐酸中滴加Na2CO3溶液，立即产生气泡2HCl+Na2CO3==2NaCl+H2O+CO2↑。而C和D无论滴加顺序如何，现象均是有白色沉淀产生。【方法技巧】不用其他试剂鉴别物质的方法——互滴法AlCl3溶液与NaOH溶液的互滴问题:将AlCl3溶液滴入到NaOH溶液中,开始NaOH过量,Al3+转化为[Al(OH)4]-,故无沉淀生成(有但即溶);随着AlCl3不断滴入，NaOH全部反应,此时溶液中溶质全部是Na[Al(OH)4],继续滴入AlCl3,则Al3+与[Al(OH)4]-反应生成Al(OH)3沉淀,且沉淀量逐渐增多,直至Na[Al(OH)4]反应完毕,沉淀量达最大值。将NaOH溶液逐滴加入到AlCl3溶液中,立即产生白色沉淀,随着NaOH量的增加,沉淀量逐渐增多,直到AlCl3反应完毕,沉淀达到最大值;继续滴加NaOH溶液,则沉淀开始溶解,直到全部溶解完。现象不同的原因是哪种反应物过量的问题,类似的情况还有Na2CO3溶液与盐酸的互滴。5.某溶液既能溶解Al(OH)3，又能溶解H2SiO3，在该溶液中可以大量共存的离子组是()A．K+、Na+、HCO3-、NO3-B．Na+、SO42-、Cl－、ClO－C．H+、Mg2+、SO42-、NO3-D．Fe3+、NO3-、SCN－、Na+【解析】选B。既能溶解Al(OH)3又能溶解H2SiO3的溶液呈碱性，A项中的HCO3-、C项中的H+、Mg2+都不能和OH－共存，D项Fe3+和SCN－、OH-不能共存。B6.向明矾溶液中滴入Ba(OH)2溶液，当SO42-恰好沉淀完全时，铝元素主要存在形式是()A.Al3+

B.[Al(OH)4]-C.Al(OH)3

D.Al3+和[Al(OH)4]-【解析】选B。向明矾溶液中滴入Ba(OH)2溶液，当SO42-恰好沉淀完全时，发生反应的离子方程式为：Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-==2BaSO4↓+[Al(OH)4]-,所以选B。B7.某同学设计如下实验测量mg铜银合金样品中铜的质量分数。下列说法中不正确的是()A.排水法收集到的气体为NOB.只根据m和V不能求得合金中铜的质量分数C.操作Ⅱ应是洗涤D.铜的质量分数为：B【解析】选B。铜、银与稀硝酸反应生成NO气体。因Ag和Cu失去电子数不同，根据m和V列方程组可以求得Ag或Cu的质量。烘干、称量所得沉淀为AgCl，n(AgCl)=m(Ag)=108×m(Cu)=()g，Cu的质量分数为×100%=8.某同学想验证十一届全运会金牌“璇宝”为纯金制造而非铜的合金，可选用的试剂是()A.盐酸B.稀硫酸C.烧碱D.硝酸【解析】选D。铜能溶于硝酸，而金不溶，如果金牌溶解，则为铜合金制造，如不溶，则为纯金制造。D9.下列有关金属及其合金的说法不正确的是()A.目前我国流通的硬币是由合金材料制造的B.生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加C.镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹D.日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用【解析】选B。生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次降低，故B项错。B10.下列制取硫酸铜的实验设计中，能体现“经济、高效、环保”精神的最佳方案是()A.铜与浓硫酸共热B.用铜片和稀硫酸反应C.先灼烧废铜屑生成氧化铜，然后再用浓硫酸溶解D.适当温度下，使铜片在持续通入空气的稀硫酸中溶解【解析】选D。A项，会产生污染性气体SO2，并且消耗硫酸多。B项，铜与稀硫酸不反应；C项，灼烧废铜屑消耗能量且浓硫酸容易与杂质反应生成污染性气体SO2；D项，发生反应2Cu+O2+2H2SO4==2CuSO4+2H2O，既没有污染气体生成又经济高效。D11.人类历史上的石器时代、青铜器时代、铁器时代都是以材料作为时代的重要标志。从20世纪50年代金属材料占绝对优势到21世纪已经形成金属材料、聚合物材料、陶瓷材料和复合材料四大类工程材料平分秋色的格局。下列材料的有关叙述正确的是()A.传统无机非金属材料具有耐高温、抗腐蚀、耐冲击的优点B.我国从唐代开始就能制造陶瓷C.人类制造出的第一种材料是水泥D.唐三彩、砂锅、蒸发皿、表面皿都属于陶瓷制品【解析】选B。A项，耐高温、抗腐蚀、耐冲击是新型无机非金属材料的优点；C项，人类制造出的第一种材料是陶瓷；D项，表面皿常为玻璃制品，不属于陶瓷制品。B12.(双选)向100mL1mol·L-1的AlCl3溶液中逐滴滴入2mol·L-1的NaOH溶液，得到3.12g沉淀，则加入的NaOH溶液的体积为()A.180mL

B.200

mLC.60

mLD.120mL【解析】选A、C。Al(OH)3恰好完全沉淀时n1［Al(OH)3］=0.1L×1mol·L-1=0.1moln2[Al(OH)3]==0.04mol若加入的NaOH不足，则此时有：n2[Al(OH)3]=

n(NaOH)=2mol·L-1×V1×即

×2mol·L-1×V1=0.04molV1=0.06L=60

mL。若加入的NaOH过量，使Al(OH)3部分发生溶解，则此时有：n2[Al(OH)3］=4n(Al3+)-n(OH-),即0.04mol=0.1mol×4-n(OH-)n(OH-)=0.36molV2==0.18L=180mL。AC二、非选择题(本题包括4小题，52分)13.(13分)铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，如图是从铝土矿中制备铝的工艺流程：已知：铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质；回答下列问题：(1)向铝土矿中加入足量盐酸过滤后所得滤渣A的主要成分为___________。(2)在工艺流程中，加入足量氢氧化钠溶液过程中发生反应的离子方程式为__________________，过滤后所得滤渣B的成分为________。用二氧化碳酸化后过滤所得滤液中的溶质是__________。(3)电解氧化铝，每生成1molAl时，生成____mol氧气。【解析】Fe2O3、Al2O3能溶于盐酸，滤渣A为SiO2，加足量氢氧化钠溶液，溶液中的H+、Fe3+、Al3+能与OH－反应，过滤所得滤液中的溶质是Na［Al(OH)4］,滤渣B是氢氧化铁。答案：(1)SiO2(2)H+＋OH－==H2O、Fe3+＋3OH－==Fe(OH)3↓、Al3+＋3OH－==Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－==［Al(OH)4］-(后两个离子方程式也可写为Al3++4OH-==［Al(OH)4］-)Fe(OH)3NaHCO3、NaCl(3)0.75

14.(13分)铜是生产生活中用量较多的金属。(1)下列有关铜元素的说法中，不正确的是_____。A.青铜、不锈钢、硬铝都是合金B.铜表面易形成致密的氧化膜C.铜与O2反应，生成黑色的CuOD.CuSO4·5H2O是一种混合物，加热后变为白色的固体(2)某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：方案Ⅰ：铜铝混合物测定生成气体的体积方案Ⅱ：铜铝混合物测定剩余固体的质量①溶液A能否选用稀硝酸？若能，写出方案Ⅰ中发生反应的离子方程式；若不能说明理由____________。②溶液B可选用稀硫酸，也可选用____。③实验室中方案___(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)更便于实。足量溶液A充分反应足量溶液B充分反应【解析】(1)铜制品生锈，生成的铜绿不是致密氧化膜，铜与O2反应，生成黑色的CuO，CuSO4·5H2O是纯净物，加热后失水生成白色的硫酸铜。(2)铝既能与酸反应又能与碱反应；溶液A可选氢氧化钠溶液或稀硝酸，最好选氢氧化钠溶液，试剂用量少且便于计算；试剂B只要能将铝溶解即可，可以用稀H2SO4，也可以用盐酸或NaOH溶液。方案Ⅱ更便于实施，因为实验室中测定固体质量比测定气体体积方便易行。答案：(1)B、D(2)①能，3Cu+8H++2NO3-==3Cu2++2NO↑+4H2O，Al+4H++NO3-==Al3++NO↑+2H2O②盐酸或NaOH溶液③Ⅱ15.(12分)某混合物A，由KAl(SO4)2、Al2O3组成，在一定条件下可实现如图所示的物质之间的变化。据此判断：(1)固体B所含物质的化学式为_______________。(2)反应①的离子方程式为__________________。(3)欲用实验证明固体E中有NH4+存在，按下列要求填空：①实验操作：将E溶于水，向其中加入_____，加热，并将_____放在试管口。②实验现象及结论：_______________________。③有关反应的离子方程式：_________________。【解析】解题的关键是抓住铝盐和Al2O3的性质，以及NH4+的检验方法。NH4+的检验可根据NH4+与OH-反应生成NH3的原理进行。答案：(1)Al2O3(2)Al3++3NH3·H2O==Al(OH)3↓+3NH4+(3)①NaOH湿润的红色石蕊试纸②试纸变蓝，证明有NH4+的存在③NH4++OH-NH3↑+H2O△====16.(14分)“材料”的发现和