学高中化学-第4课-材料家族中的元素模块复习课课件-鲁科版必修1.ppt

1、第四课材料家族中的元素一、材料中的元素一、材料中的元素1.1.硅及其重要化合物间的转化关系硅及其重要化合物间的转化关系:2.2.铝及其重要化合物间的转化关系铝及其重要化合物间的转化关系:3.3.铜及其重要化合物间的转化关系铜及其重要化合物间的转化关系:二、各类材料二、各类材料1.1.无机非金属材料。无机非金属材料。传统无机非金属材料传统无机非金属材料:如玻璃、水泥等。如玻璃、水泥等。新型无机非金属材料新型无机非金属材料:如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等。如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等。2.2.金属材料。金属材料。黑色金属材料黑色金属材料:包括铁、铬、锰及其合金。包括铁、铬、锰及其合金

2、。有色金属材料有色金属材料:指除黑色金属材料以外的其他所有金属及其合金。指除黑色金属材料以外的其他所有金属及其合金。3.3.复合材料。复合材料。复合材料由基体和增强体两部分构成复合材料由基体和增强体两部分构成,基体起黏结作用基体起黏结作用,增强体起骨架增强体起骨架作用作用,复合材料的各组成成分相互协同作用复合材料的各组成成分相互协同作用,形成了优于各组成成分的形成了优于各组成成分的新性能。新性能。一、方程式排查练一、方程式排查练写出下列反应的化学方程式写出下列反应的化学方程式,是离子反应的写出其离子反应方程式。是离子反应的写出其离子反应方程式。1.1.硅及其化合物硅及其化合物:(1)(1)工业

3、制粗硅的反应。工业制粗硅的反应。_高温高温=2C+SiO2C+SiO2 2 Si+2CO Si+2CO(2)SiO(2)SiO2 2与与CaCOCaCO3 3的反应。的反应。_(3)SiO(3)SiO2 2与与NaOHNaOH溶液的反应。溶液的反应。SiOSiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O O、_(4)(4)氢氟酸腐蚀玻璃。氢氟酸腐蚀玻璃。_高温高温=SiOSiO2 2+CaCO+CaCO3 3 CaSiO CaSiO3 3+CO+CO2 2SiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O2232SiO2OH

4、=SiOH O2.2.铝及其化合物铝及其化合物:(1)(1)铝在氧气中燃烧。铝在氧气中燃烧。_(2)Al(2)Al与与NaOHNaOH溶液的反应。溶液的反应。_,_,_点燃点燃=4Al+3O4Al+3O2 2 2Al 2Al2 2O O3 32Al+2NaOH+6H2Al+2NaOH+6H2 2O=2NaAl(OH)O=2NaAl(OH)4 4+3H+3H2 22Al+2OH2Al+2OH-+6H+6H2 2O=2Al(OH)O=2Al(OH)4 4-+3H+3H2 2(3)Al(3)Al2 2O O3 3与稀盐酸的反应。与稀盐酸的反应。AlAl2 2O O3 3+6HCl=2AlCl+6HC

5、l=2AlCl3 3+3H+3H2 2O,O,_(4)Al(4)Al2 2O O3 3与与NaOHNaOH溶液的反应。溶液的反应。AlAl2 2O O3 3+2NaOH+3H+2NaOH+3H2 2O=2NaAl(OH)O=2NaAl(OH)4 4,_AlAl2 2O O3 3+6H+6H+=2Al=2Al3+3+3H+3H2 2O OAlAl2 2O O3 3+2OH+2OH-+3H+3H2 2O=2Al(OH)O=2Al(OH)4 4-(5)(5)向向AlClAlCl3 3溶液中加入足量溶液中加入足量NaOHNaOH溶液溶液AlClAlCl3 3+3NaOH=Al(OH)+3NaOH=Al

6、(OH)3 3+3NaCl+3NaCl_Al(OH)Al(OH)3 3+NaOH=NaAl(OH)+NaOH=NaAl(OH)4 4 _AlAl3+3+3OH+3OH-=Al(OH)=Al(OH)3 3Al(OH)Al(OH)3 3+OH+OH-=Al(OH)Al(OH)4 4-3.3.铜及其化合物铜及其化合物:(1)Cu(1)Cu与氧气的反应。与氧气的反应。_(2)(2)氢气还原氧化铜。氢气还原氧化铜。_=2Cu+O2Cu+O2 2 2CuO2CuOCuO+HCuO+H2 2 Cu+HCu+H2 2O O(3)CuO(3)CuO溶于盐酸。溶于盐酸。_、_(4)(4)铜在潮湿空气中形成铜绿。铜

7、在潮湿空气中形成铜绿。_(5)CuCl(5)CuCl2 2与与NaOHNaOH溶液的反应。溶液的反应。CuClCuCl2 2+2NaOH=Cu(OH)+2NaOH=Cu(OH)2 2+2NaCl,+2NaCl,_CuO+2HClCuO+2HCl=CuClCuCl2 2+H+H2 2O OCuO+2HCuO+2H+=CuCu2+2+H+H2 2O O2Cu+O2Cu+O2 2+CO+CO2 2+H+H2 2O=CuO=Cu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3CuCu2+2+2OH+2OH-=Cu(OH)Cu(OH)2 2二、易错判断排查练二、易错判断排查练1.1.单质硅可以导电因此是一种金

8、属单质。单质硅可以导电因此是一种金属单质。()()提示提示:硅是非金属元素硅是非金属元素,单质硅是一种半导体。单质硅是一种半导体。2.2.二氧化硅和二氧化碳的物理、化学性质都相似。二氧化硅和二氧化碳的物理、化学性质都相似。()()提示提示:二者化学性质相似二者化学性质相似,物理性质不同物理性质不同,二氧化硅常温下是晶体二氧化硅常温下是晶体,熔点熔点高高,硬度大硬度大,二氧化碳常温下是气体。二氧化碳常温下是气体。3.3.玻璃是一种晶体。玻璃是一种晶体。()()提示提示:玻璃是一种玻璃态物质玻璃是一种玻璃态物质,不是晶体不是晶体,没有固定熔点没有固定熔点,是一种混合是一种混合物。物。4.4.铝可与

9、酸反应也可与碱反应是一种两性元素。铝可与酸反应也可与碱反应是一种两性元素。()()提示提示:铝是一种金属元素。铝是一种金属元素。5.5.氢氧化铝既溶于酸也溶于碱。氢氧化铝既溶于酸也溶于碱。()()提示提示:氢氧化铝只溶于强酸、强碱氢氧化铝只溶于强酸、强碱,不溶于弱酸、弱碱。不溶于弱酸、弱碱。6.6.生铁是人类使用最早的合金。生铁是人类使用最早的合金。()()提示提示:青铜是人类使用最早的合金。青铜是人类使用最早的合金。7.7.镁铝合金是一种特殊的复合材料。镁铝合金是一种特殊的复合材料。()()提示提示:合金具有金属特性合金具有金属特性,不属于复合材料。不属于复合材料。三、问题式排查练三、问题式

10、排查练1.1.二氧化硅是一种酸性氧化物吗二氧化硅是一种酸性氧化物吗?提示提示:二氧化硅可以与碱生成盐和水二氧化硅可以与碱生成盐和水,也可以与碱性氧化物反应生成盐也可以与碱性氧化物反应生成盐,属于酸性氧化物。属于酸性氧化物。2.2.碳酸与硅酸相比碳酸与硅酸相比,哪个酸性更强哪个酸性更强?提示提示:碳酸的酸性强于硅酸碳酸的酸性强于硅酸,所以碳酸可以与硅酸钠反应生成硅酸沉淀所以碳酸可以与硅酸钠反应生成硅酸沉淀,但是二氧化硅在高温下可以与碳酸盐反应生成硅酸盐和二氧化碳。但是二氧化硅在高温下可以与碳酸盐反应生成硅酸盐和二氧化碳。3.3.等体积等体积1 mol1 molL L-1-1的盐酸、的盐酸、NaO

11、HNaOH溶液与足量的铝反应溶液与足量的铝反应,生成氢气一生成氢气一样多吗样多吗?提示提示:不一样多。设溶液均为不一样多。设溶液均为1 L,1 L,则则HClHCl、NaOHNaOH均为均为1 mol,1 mol,则铝与盐酸则铝与盐酸反应生成的氢气为反应生成的氢气为1/2 mol,1/2 mol,而与氢氧化钠溶液反应时生成的氢气为而与氢氧化钠溶液反应时生成的氢气为3/2 mol3/2 mol。4.4.用用NaOHNaOH溶液和氨水与铝盐制取氢氧化铝沉淀溶液和氨水与铝盐制取氢氧化铝沉淀,哪一种更合适哪一种更合适?提示提示:氢氧化铝溶于过量的氢氧化铝溶于过量的NaOHNaOH溶液溶液,不溶于氨水不

12、溶于氨水,因此用氨水与铝盐因此用氨水与铝盐制取氢氧化铝沉淀更合适。制取氢氧化铝沉淀更合适。5.5.铜锈的成分是氧化铜吗铜锈的成分是氧化铜吗?提示提示:不是。铜在潮湿的空气中容易形成铜锈不是。铜在潮湿的空气中容易形成铜锈,其成分为碱式碳酸铜。其成分为碱式碳酸铜。6.6.金属都是用还原法制取的吗金属都是用还原法制取的吗?提示提示:不是。活泼金属通常用电解法不是。活泼金属通常用电解法,较活泼金属通常用还原法较活泼金属通常用还原法,较不较不活泼金属可以用热分解法活泼金属可以用热分解法,惰性金属一般用物理方法。惰性金属一般用物理方法。一、硅及其化合物的性质一、硅及其化合物的性质1.(20151.(201

13、5塘沽高一检测塘沽高一检测)下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.高温下高温下,可在试管内完成焦炭和石英砂可在试管内完成焦炭和石英砂(SiO(SiO2 2)制取硅的反应制取硅的反应B.COB.CO2 2通入水玻璃中会出现白色胶状沉淀通入水玻璃中会出现白色胶状沉淀C.C.硅是构成矿物和岩石的主要元素硅是构成矿物和岩石的主要元素,在地壳中的含量居第一位在地壳中的含量居第一位D.D.长期盛放长期盛放NaOHNaOH溶液的试剂瓶难打开溶液的试剂瓶难打开,因为因为NaOHNaOH与瓶中的与瓶中的COCO2 2反应形成反应形成“负压负压”【解析解析】选选B B。A A选项选项,试管是玻璃的试管是玻璃

14、的,含有含有SiOSiO2 2,错误错误;C;C选项选项,氧元素在氧元素在地壳中的含量居第一位地壳中的含量居第一位,错误错误;D;D选项选项,因为因为NaOHNaOH与玻璃中的与玻璃中的SiOSiO2 2反应生反应生成成NaNa2 2SiOSiO3 3,把瓶塞黏住把瓶塞黏住,错误。错误。2.(20152.(2015杭州高一检测杭州高一检测)二氧化硅二氧化硅(SiO(SiO2 2)又称硅石又称硅石,是制备硅及其化是制备硅及其化合物的重要原料合物的重要原料,硅及其化合物的转化关系如图。下列说法正确的是硅及其化合物的转化关系如图。下列说法正确的是 ()A.SiOA.SiO2 2既能与既能与HFHF反

15、应反应,又能与又能与NaOHNaOH反应反应,属于两性氧化物属于两性氧化物B.SiOB.SiO2 2和和SiSi都是光导纤维材料都是光导纤维材料C.C.硅酸的酸性比碳酸弱硅酸的酸性比碳酸弱D.D.图中所示转化反应都是非氧化还原反应图中所示转化反应都是非氧化还原反应【解析解析】选选C C。两性氧化物实质是与酸和碱反应均生成盐和水的氧化。两性氧化物实质是与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物物,SiO,SiO2 2与与HFHF反应得到的反应得到的SiFSiF4 4不属于盐不属于盐,A,A错误错误;SiO;SiO2 2是光导纤维材料是光导纤维材料,SiSi为半导体材料为半导体材料,B,B错误错误;硅酸钠与

16、二氧化碳和水反应生成硅酸硅酸钠与二氧化碳和水反应生成硅酸,说明硅说明硅酸的酸性比碳酸弱酸的酸性比碳酸弱,C,C正确正确;制取制取SiSi的过程中涉及了氧化还原反应的过程中涉及了氧化还原反应,D,D错错误。误。【名师点拨名师点拨】硅及其化合物的特性硅及其化合物的特性(1)(1)硅的特性。硅的特性。具有金属光泽具有金属光泽,自然界中无游离态存在自然界中无游离态存在,为半导体。为半导体。非金属单质跟强碱溶液作用一般无非金属单质跟强碱溶液作用一般无H H2 2放出放出,但但SiSi能与强碱溶液反应能与强碱溶液反应放出放出H H2 2。非金属单质一般不与非氧化性酸反应非金属单质一般不与非氧化性酸反应,但

17、硅能与氢氟酸反但硅能与氢氟酸反应应:Si+4HF=SiF:Si+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2。SiSi的还原性大于的还原性大于C,C,但但C C能在高温下还原出能在高温下还原出Si:Si:SiOSiO2 2+2C+2C Si+2COSi+2CO。(2)(2)二氧化硅的特性。二氧化硅的特性。不溶于水不溶于水,也难与水反应。也难与水反应。非金属氧化物熔点、沸点一般比较低非金属氧化物熔点、沸点一般比较低,但二氧化硅的比较高。但二氧化硅的比较高。酸性氧化物一般不与酸反应酸性氧化物一般不与酸反应,但二氧化硅可与氢氟酸反但二氧化硅可与氢氟酸反应应:SiO:SiO2 2+4HF=SiF+4HF=S

18、iF4 4+2H+2H2 2O O。二、铝及其化合物的转化二、铝及其化合物的转化1.(20151.(2015泰州高一检测泰州高一检测)下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A.A.氯化铝溶液中加入过量氨水反应的实质是氯化铝溶液中加入过量氨水反应的实质是AlAl3+3+3NH+3NH3 3H H2 2O=Al(OH)O=Al(OH)3 3+3+3B.B.在加入铝粉能放出氢气的溶液中在加入铝粉能放出氢气的溶液中:K:K+、ClCl-一定能够大一定能够大量共存量共存C.C.镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOHNaOH溶液溶液D.D.根据铝热反

19、应原理根据铝热反应原理,能发生反应能发生反应:2Al+3MgO 3Mg+Al:2Al+3MgO 3Mg+Al2 2O O3 34NH243NHCO、【解析解析】选选A A。Al(OH)Al(OH)3 3不能溶于一水合氨、碳酸等弱碱或弱酸的溶不能溶于一水合氨、碳酸等弱碱或弱酸的溶液中液中,A,A项正确项正确;加入铝粉能够产生氢气的溶液可能是强酸性溶液加入铝粉能够产生氢气的溶液可能是强酸性溶液,则则 不能大量存在不能大量存在,也可能是强碱性溶液也可能是强碱性溶液,N,N不能大量存在不能大量存在,B,B项错误项错误;镁和铝都属于活泼金属镁和铝都属于活泼金属,故都能够与盐酸反应故都能够与盐酸反应,但是

20、镁不能与但是镁不能与碱反应碱反应,C,C项错误项错误;铝热反应的实质是利用铝的还原性将不活泼金属从铝热反应的实质是利用铝的还原性将不活泼金属从其氧化物中置换出来其氧化物中置换出来,但是活动性铝比镁弱但是活动性铝比镁弱,故不能用铝热法制取镁故不能用铝热法制取镁,D D项错误。项错误。243NHCO、2.2.在在AlAl2 2(SO(SO4 4)3 3和和MgSOMgSO4 4的混合溶液中的混合溶液中,滴加滴加NaOHNaOH溶液溶液,生成沉淀的量与生成沉淀的量与滴入滴入NaOHNaOH溶液的体积关系如图所示溶液的体积关系如图所示,则原混合溶液中则原混合溶液中AlAl2 2(SO(SO4 4)3

21、3与与MgSOMgSO4 4的物质的量浓度之比为的物质的量浓度之比为()A.61 B.31 C.21 D.12A.61 B.31 C.21 D.12【解析解析】选选D D。由题给图象可知。由题给图象可知,当加入当加入50 50 mLmL NaOHNaOH溶液时沉淀达到最溶液时沉淀达到最大量大量,即溶液中即溶液中MgMg2+2+、AlAl3+3+全部转化为全部转化为Mg(OH)Mg(OH)2 2、Al(OH)Al(OH)3 3沉淀沉淀,而溶解而溶解Al(OH)Al(OH)3 3消耗消耗10 10 mLmL NaOHNaOH溶液溶液,则生成则生成Al(OH)Al(OH)3 3需需30 30 mLm

22、L NaOHNaOH溶液溶液,生成生成Mg(OH)Mg(OH)2 2需需20 20 mLmL NaOHNaOH溶液溶液,由此可知溶液中由此可知溶液中n(Mgn(Mg2+2+)=n(Al)=n(Al3+3+),),则则cAlcAl2 2(SO(SO4 4)3 3 c(MgSOc(MgSO4 4)=1)=12,D2,D项正确。项正确。【名师点拨名师点拨】铝及其化合物的转化的题目要注意综合应用。铝及其化合物的转化的题目要注意综合应用。实际题目往往把实际题目往往把AlAl3+3+与与MgMg2+2+、FeFe3+3+等或把等或把Al(OH)Al(OH)4 4-与与OHOH-、等离等离子组合在一起子组合

23、在一起,来考查学生的综合应用能力。来考查学生的综合应用能力。(1)(1)氧化铝与氢氧化铝的两性氧化铝与氢氧化铝的两性,以及铝盐溶液与强碱反应时以及铝盐溶液与强碱反应时,碱过量与碱过量与少量的区别。少量的区别。3HCO(2)(2)注意铝、氧化铝、氢氧化铝的性质的相同点。注意铝、氧化铝、氢氧化铝的性质的相同点。(3)(3)化合物的转化时的定量分析。化合物的转化时的定量分析。在在AlAl3+3+、Al(OH)Al(OH)3 3、Al(OH)Al(OH)4 4-之间的相互转化反应中之间的相互转化反应中,都有特定的数都有特定的数量关系量关系,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实际考查时

24、往往利用这种定量关系进行产物的分析及相关计算。算。三、金属及化合物的有关计算三、金属及化合物的有关计算1.(20151.(2015桂林高一检测桂林高一检测)将铝粉与氧化亚铁粉末配制成铝热剂将铝粉与氧化亚铁粉末配制成铝热剂,分成分成三等份。三等份。一份直接放入足量的烧碱溶液中一份直接放入足量的烧碱溶液中,充分反应后放出的气体在标准状充分反应后放出的气体在标准状况下的体积为况下的体积为V V1 1;一份在高温下恰好反应完全一份在高温下恰好反应完全,反应后的混合物与足量的盐酸反应后反应后的混合物与足量的盐酸反应后,放出的气体在标准状况下的体积为放出的气体在标准状况下的体积为V V2 2;一份直接放入

25、足量的盐酸中一份直接放入足量的盐酸中,充分反应后放出气体在标准状况下的充分反应后放出气体在标准状况下的体积为体积为V V3 3。下列分析正确的是。下列分析正确的是()A.VA.V1 1=V=V3 3VV2 2 B.V B.V2 2VV1 1=V=V3 3C.VC.V1 1=V=V2 2=V=V3 3 D.V D.V1 1VV3 3VV2 2【解析解析】选选C C。第两份均符合关系。第两份均符合关系2Al2Al3H3H2 2,故故V V1 1=V=V3 3。对于第。对于第份份,2Al+3FeO 3Fe+Al,2Al+3FeO 3Fe+Al2 2O O3 3,由关系由关系2Al2Al3H3H2 2

26、,3Fe,3Fe3H3H2 2知知V V2 2=V=V3 3。故。故V V1 1=V=V2 2=V=V3 3。2.(20152.(2015西安高一检测西安高一检测)将将15.6 g Na15.6 g Na2 2O O2 2和和5.4 g Al5.4 g Al同时放入一定量同时放入一定量的水中的水中,充分反应后得到充分反应后得到200 200 mLmL溶液溶液,再向该溶液中缓慢通入标准状况再向该溶液中缓慢通入标准状况下的下的HClHCl气体气体6.72 L,6.72 L,若反应过程中溶液的体积保持不变若反应过程中溶液的体积保持不变,则下列说法则下列说法正确的是正确的是()A.A.标准状况下标准状

27、况下,反应过程中得到反应过程中得到7.84 L7.84 L的气体的气体B.B.最终得到的溶液为最终得到的溶液为NaClNaCl溶液溶液C.C.最终得到最终得到7.8 g7.8 g的沉淀的沉淀D.D.最终得到的溶液中最终得到的溶液中c(Nac(Na+)=1.5 mol)=1.5 molL L-1-1【解析解析】选选C C。2Na2Na2 2O O2 2+2H+2H2 2O O=4NaOH +O4NaOH +O2 20.2 mol 0.4 mol 0.1 mol0.2 mol 0.4 mol 0.1 mol2Al2Al +2NaOH+6H2NaOH+6H2 2O=2NaAl(OH)O=2NaAl(

28、OH)4 4+3H+3H2 20.2 mol 0.4 mol 0.2 mol 0.3 mol0.2 mol 0.4 mol 0.2 mol 0.3 mol由以上两个方程式可知由以上两个方程式可知:生成的气体体积为生成的气体体积为(0.1 mol+0.3 mol)=(0.1 mol+0.3 mol)=0.4 mol,0.4 mol,为为8.96 L,8.96 L,故故A A错错;n(Na;n(Na+)=0.4 mol,)=0.4 mol,则则c(Nac(Na+)=0.4 mol/0.2 L)=0.4 mol/0.2 L=2 mol=2 molL L-1-1,故故D D错。反应后剩余错。反应后剩余

29、0.2 mol 0.2 mol NaOHNaOH,故故0.3 mol 0.3 mol HClHCl先与先与其反应后其反应后,剩余的剩余的0.1 mol 0.1 mol HClHCl再与再与NaAl(OH)NaAl(OH)4 4 反应反应,生成生成0.1 mol 0.1 mol Al(OH)Al(OH)3 3沉淀沉淀,质量为质量为7.8 g,7.8 g,故故C C正确正确;最终得到的是最终得到的是0.1 mol 0.1 mol NaClNaCl和和0.1 mol NaAl(OH)0.1 mol NaAl(OH)4 4 的混合溶液的混合溶液,故故B B错。错。【名师点拨名师点拨】在金属及其化合物的

30、学习中有两点要特别留意在金属及其化合物的学习中有两点要特别留意:一是元一是元素化合物性质素化合物性质;二是有关计算的方法与技巧。常用的计算方法有二是有关计算的方法与技巧。常用的计算方法有:(1)(1)差量法差量法:该法是根据反应过程中某些反应物和生成物间的某种物理该法是根据反应过程中某些反应物和生成物间的某种物理量量(物质的量、质量、气体体积等物质的量、质量、气体体积等)的固定差值和实验测得的差值的对的固定差值和实验测得的差值的对应关系进行计算应关系进行计算,求出某些物质的量。应用该法的关键是根据反应方求出某些物质的量。应用该法的关键是根据反应方程式准确分析相关物质反应前后的理论差值程式准确分

31、析相关物质反应前后的理论差值,并且要特别注意单位要并且要特别注意单位要对应一致。对应一致。(2)(2)守恒法守恒法:常用的有质量守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒常用的有质量守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒等。等。(3)(3)关系式法关系式法:常用于多步反应常用于多步反应,可以节省不必要的中间运算步骤可以节省不必要的中间运算步骤,避免避免计算错误计算错误,并能迅速准确地获得结果。用关系式解题的关键是建立关并能迅速准确地获得结果。用关系式解题的关键是建立关系式系式,建立关系式的方法主要有建立关系式的方法主要有:利用微粒守恒关系建立关系式利用微粒守恒关系建立关系式;利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式;利用方程式的加和建立关系式。利用方程式的加和建立关系式。