学高中化学第4课材料家族中的元素模块复习课ppt课件鲁科版必修.ppt
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.硅及其重要化合物硅及其重要化合物间间的的转转化关系化关系:2.2.铝铝及其重要化合物及其重要化合物间间的的转转化关系化关系:3.3.铜铜及其重要化合物及其重要化合物间间的的转转化关系化关系:二、各二、各类类材料材料1.1.无机非金属材料。无机非金属材料。传统传统无机非金属材料无机非金属材料: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:如高温如高温结结构陶瓷、生物陶瓷、构陶瓷、生物陶瓷、压电压电陶瓷等。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:包括包括铁铁、铬铬、锰锰及其合金。及其合金。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复合材料由基体和增强强体两部分构成体两部分构成,基体起黏基体起黏结结作用作用,增增强强体起骨架体起骨架作用作用,复合材料的各复合材料的各组组成成分相互成成分相互协协同作用同作用,形成了形成了优优于各于各组组成成分的成成分的新性能。新性能。一、方程式排一、方程式排查练查练写出下列反写出下列反应应的化学方程式的化学方程式,是离子反是离子反应应的写出其离子反的写出其离子反应应方程式。方程式。1.1.硅及其化合物硅及其化合物:(1)(1)工工业业制粗硅的反制粗硅的反应应。_高温高温=2C+SiO2C+SiO2 2 Si+2CO Si+2CO(2)SiO(2)SiO2 2与与CaCOCaCO3 3的反的反应应。_(3)SiO(3)SiO2 2与与NaOHNaOH溶液的反溶液的反应应。SiOSiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O O、_(4)(4)氢氢氟酸腐氟酸腐蚀蚀玻璃。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 O2.2.铝铝及其化合物及其化合物:(1)(1)铝铝在氧气中燃在氧气中燃烧烧。_(2)Al(2)Al与与NaOHNaOH溶液的反溶液的反应应。_,_,_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与稀与稀盐盐酸的反酸的反应应。AlAl2 2O O3 3+6HCl=2AlCl+6HCl=2AlCl3 3+3H+3H2 2O,O,_(4)Al(4)Al2 2O O3 3与与NaOHNaOH溶液的反溶液的反应应。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(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.铜铜及其化合物及其化合物:(1)Cu(1)Cu与氧气的反与氧气的反应应。_(2)(2)氢氢气气还还原氧化原氧化铜铜。_=2Cu+O2Cu+O2 2 2CuO2CuOCuO+HCuO+H2 2 Cu+HCu+H2 2O O(3)CuO(3)CuO溶于溶于盐盐酸。酸。_、_(4)(4)铜铜在潮湿空气中形成在潮湿空气中形成铜绿铜绿。_(5)CuCl(5)CuCl2 2与与NaOHNaOH溶液的反溶液的反应应。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、易二、易错错判断排判断排查练查练1.1.单质单质硅可以硅可以导电导电因此是一种金属因此是一种金属单质单质。()()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、化学性二氧化硅和二氧化碳的物理、化学性质质都相似。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.铝铝可与酸反可与酸反应应也可与碱反也可与碱反应应是一种两性元素。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.氢氢氧化氧化铝铝既溶于酸也溶于碱。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.生生铁铁是人是人类类使用最早的合金。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.镁铝镁铝合金是一种特殊的复合材料。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、三、问题问题式排式排查练查练1.1.二氧化硅是一种酸性氧化物二氧化硅是一种酸性氧化物吗吗?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,哪个酸性更哪个酸性更强强?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.等体等体积积1 mol1 molL L-1-1的的盐盐酸、酸、NaOHNaOH溶液与足量的溶液与足量的铝铝反反应应,生成生成氢氢气一气一样样多多吗吗?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溶液和氨水与溶液和氨水与铝盐铝盐制取制取氢氢氧化氧化铝铝沉淀沉淀,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.铜锈铜锈的成分是氧化的成分是氧化铜吗铜吗?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.金属都是用金属都是用还还原法制取的原法制取的吗吗?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、硅及其化合物的性一、硅及其化合物的性质质1.(20151.(2015塘沽高一塘沽高一检测检测)下列下列说说法正确的是法正确的是()A.A.高温下高温下,可在可在试试管内完成焦炭和石英砂管内完成焦炭和石英砂(SiO(SiO2 2)制取硅的反制取硅的反应应B.COB.CO2 2通入水玻璃中会出通入水玻璃中会出现现白色胶状沉淀白色胶状沉淀C.C.硅是构成硅是构成矿矿物和岩石的主要元素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.长长期盛放期盛放NaOHNaOH溶液的溶液的试剂试剂瓶瓶难难打开打开,因因为为NaOHNaOH与瓶中的与瓶中的COCO2 2反反应应形成形成“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杭州高一杭州高一检测检测)二氧化硅二氧化硅(SiO(SiO2 2)又称硅石又称硅石,是制是制备备硅及其化硅及其化合物的重要原料合物的重要原料,硅及其化合物的硅及其化合物的转转化关系如化关系如图图。下列。下列说说法正确的是法正确的是 ()A.SiOA.SiO2 2既能与既能与HFHF反反应应,又能与又能与NaOHNaOH反反应应,属于两性氧化物属于两性氧化物B.SiOB.SiO2 2和和SiSi都是光都是光导纤维导纤维材料材料C.C.硅酸的酸性比碳酸弱硅酸的酸性比碳酸弱D.D.图图中所示中所示转转化反化反应应都是非氧化都是非氧化还还原反原反应应【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。【名名师师点点拨拨】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。具有金属光具有金属光泽泽,自然界中无游离自然界中无游离态态存在存在,为为半半导导体。体。非金属非金属单质单质跟跟强强碱溶液作用一般无碱溶液作用一般无H H2 2放出放出,但但SiSi能与能与强强碱溶液反碱溶液反应应放出放出H H2 2。非金属非金属单质单质一般不与非氧化性酸反一般不与非氧化性酸反应应,但硅能与但硅能与氢氢氟酸反氟酸反应应:Si+4HF=SiF:Si+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2。SiSi的的还还原性大于原性大于C,C,但但C C能在高温下能在高温下还还原出原出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,也也难难与水反与水反应应。非金属氧化物熔点、沸点一般比非金属氧化物熔点、沸点一般比较较低低,但二氧化硅的比但二氧化硅的比较较高。高。酸性氧化物一般不与酸反酸性氧化物一般不与酸反应应,但二氧化硅可与但二氧化硅可与氢氢氟酸反氟酸反应应:SiO:SiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O。二、二、铝铝及其化合物的及其化合物的转转化化1.(20151.(2015泰州高一泰州高一检测检测)下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A.A.氯氯化化铝铝溶液中加入溶液中加入过过量氨水反量氨水反应应的的实质实质是是AlAl3+3+3NH+3NH3 3H H2 2O=Al(OH)O=Al(OH)3 3+3+3B.B.在加入在加入铝铝粉能放出粉能放出氢氢气的溶液中气的溶液中:K:K+、ClCl-一定能一定能够够大大量共存量共存C.C.镁铝镁铝合金既可完全溶于合金既可完全溶于过过量量盐盐酸又可完全溶于酸又可完全溶于过过量量NaOHNaOH溶液溶液D.D.根据根据铝热铝热反反应应原理原理,能能发发生反生反应应:2Al+3MgO 3Mg+Al:2Al+3MgO 3Mg+Al2 2O O3 3【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。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溶液的体溶液的体积积关系如关系如图图所示所示,则则原混合溶液中原混合溶液中AlAl2 2(SO(SO4 4)3 3与与MgSOMgSO4 4的物的物质质的量的量浓浓度之比度之比为为()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 mLmL 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。【名名师师点点拨拨】铝铝及其化合物的及其化合物的转转化的化的题题目要注意目要注意综综合合应应用。用。实际题实际题目往往把目往往把AlAl3+3+与与MgMg2+2+、FeFe3+3+等或把等或把Al(OH)Al(OH)4 4-与与OHOH-、等离等离子子组组合在一起合在一起,来考来考查查学生的学生的综综合合应应用能力。用能力。(1)(1)氧化氧化铝铝与与氢氢氧化氧化铝铝的两性的两性,以及以及铝盐铝盐溶液与溶液与强强碱反碱反应时应时,碱碱过过量与量与少量的区少量的区别别。(2)(2)注意注意铝铝、氧化、氧化铝铝、氢氢氧化氧化铝铝的性的性质质的相同点。的相同点。(3)(3)化合物的化合物的转转化化时时的定量分析。的定量分析。在在AlAl3+3+、Al(OH)Al(OH)3 3、Al(OH)Al(OH)4 4-之之间间的相互的相互转转化反化反应应中中,都有特定的数量都有特定的数量关系关系,实际实际考考查时查时往往利用往往利用这这种定量关系种定量关系进进行行产产物的分析及相关物的分析及相关计计算。算。三、金属及化合物的有关三、金属及化合物的有关计计算算1.(20151.(2015桂林高一桂林高一检测检测)将将铝铝粉与氧化粉与氧化亚铁亚铁粉末配制成粉末配制成铝热剂铝热剂,分成分成三等份。三等份。一份直接放入足量的一份直接放入足量的烧烧碱溶液中碱溶液中,充分反充分反应应后放出的气体在后放出的气体在标标准状准状况下的体况下的体积为积为V V1 1;一份在高温下恰好反一份在高温下恰好反应应完全完全,反反应应后的混合物与足量的后的混合物与足量的盐盐酸反酸反应应后后,放出的气体在放出的气体在标标准状况下的体准状况下的体积为积为V V2 2;一份直接放入足量的一份直接放入足量的盐盐酸中酸中,充分反充分反应应后放出气体在后放出气体在标标准状况下的准状况下的体体积为积为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。第两份均符合关系两份均符合关系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 2,3Fe,3Fe3H3H2 2知知V V2 2=V=V3 3。故。故V V1 1=V=V2 2=V=V3 3。2.(20152.(2015西安高一西安高一检测检测)将将15.6 g Na15.6 g Na2 2O O2 2和和5.4 g Al5.4 g Al同同时时放入一定量放入一定量的水中的水中,充分反充分反应应后得到后得到200 200 mLmL溶液溶液,再向再向该该溶液中溶液中缓缓慢通入慢通入标标准状况准状况下的下的HClHCl气体气体6.72 L,6.72 L,若反若反应过应过程中溶液的体程中溶液的体积积保持不保持不变变,则则下列下列说说法法正确的是正确的是()A.A.标标准状况下准状况下,反反应过应过程中得到程中得到7.84 L7.84 L的气体的气体B.B.最最终终得到的溶液得到的溶液为为NaClNaCl溶液溶液C.C.最最终终得到得到7.8 g7.8 g的沉淀的沉淀D.D.最最终终得到的溶液中得到的溶液中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(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。【名名师师点点拨拨】在金属及其化合物的学在金属及其化合物的学习习中有两点要特中有两点要特别别留意留意:一是元一是元素化合物性素化合物性质质;二是有关二是有关计计算的方法与技巧。常用的算的方法与技巧。常用的计计算方法有算方法有:(1)(1)差量法差量法:该该法是根据反法是根据反应过应过程中某些反程中某些反应应物和生成物物和生成物间间的某种物理的某种物理量量(物物质质的量、的量、质质量、气体体量、气体体积积等等)的固定差的固定差值值和和实验测实验测得的差得的差值值的的对对应应关系关系进进行行计计算算,求出某些物求出某些物质质的量。的量。应应用用该该法的关法的关键键是根据反是根据反应应方方程式准确分析相关物程式准确分析相关物质质反反应应前后的理前后的理论论差差值值,并且要特并且要特别别注意注意单单位要位要对应对应一致。一致。(2)(2)守恒法守恒法:常用的有常用的有质质量守恒、元素守恒、量守恒、元素守恒、电电荷守恒、荷守恒、电电子得失守恒子得失守恒等。等。(3)(3)关系式法关系式法:常用于多步反常用于多步反应应,可以可以节节省不必要的中省不必要的中间间运算步运算步骤骤,避免避免计计算算错误错误,并能迅速准确地并能迅速准确地获获得得结结果。用关系式解果。用关系式解题题的关的关键键是建立关是建立关系式系式,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利用方程式中的化学计计量数量数间间的关系建立关系式的关系建立关系式;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。
