专题3从矿物到基础材料ppt课件.ppt

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1、第一单元第一单元 从铝土矿到铝合金从铝土矿到铝合金1氧化铝氧化铝(Al2O3)：典型的两性氧化物，既能：典型的两性氧化物，既能溶于强酸，又能溶于强碱溶于强酸，又能溶于强碱Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O Al2O3 + 2OH= 2AlO2+ H2O用途：（用途：（1）耐火材料）耐火材料(Al2O3熔点高熔点高) （2）冶炼金属铝）冶炼金属铝 2氢氧化铝氢氧化铝Al(OH)3：典型的两性氢氧化物，既能：典型的两性氢氧化物，既能溶于强酸，又能溶于强碱溶于强酸，又能溶于强碱 Al(OH)3 + 3H+ Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + OH AlO2+ 2H2OAl3

2、+、AlO2、Al(OH)3之间的关系可用下式表之间的关系可用下式表示示从铝土矿中提取铝的过程中的的化学方程式从铝土矿中提取铝的过程中的的化学方程式Al2O3 + 2 NaOH = 2NaAlO2 + H2O NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3 + NaHCO3 2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O 2Al2O3 = 4Al + 3O2灼烧灼烧通电通电由于氢氧化铝既可溶于强碱又可溶于强酸，由于氢氧化铝既可溶于强碱又可溶于强酸，所以制备氢氧化铝宜采用以下途径：所以制备氢氧化铝宜采用以下途径：铝盐与氨水的反应：铝盐与氨水的反应：Al33NH3H2O=Al（OH）3

3、3NH4+偏铝酸盐与碳酸的反应：偏铝酸盐与碳酸的反应：AlO2-CO22H2O=Al（OH）3NaHCO3Al3与与AlO2-在溶液中的双水解反应：在溶液中的双水解反应：Al33AlO2-6H2O=4Al（OH）3氢氧化铝沉淀的图象分析氢氧化铝沉淀的图象分析 向向AlCl3溶液中滴加溶液中滴加NaOH溶液直至过量：溶液直至过量：ABAlCl33NaOH=Al（OH）33NaClBCNaOHAl（OH）3=NaAlO22H2O向盐酸酸化后的向盐酸酸化后的AlCl3溶液滴加溶液滴加NaOH溶液溶液直至过量：直至过量：ABHClNaOH=NaClH2OBCAlCl33NaOH=Al（OH）33NaC

4、lCDNaOHAl（OH）3=NaAlO22H2O向向NaAlO2溶液滴加溶液滴加HCl至过量：至过量：AB：NaAlO2HClH2O=NaClAl（OH）3BC：Al（OH）33HCl=AlCl33H2O向向NaOH与与NaAlO2混合液中滴加混合液中滴加HCl直至直至过量：过量：ABHClNaOH=NaClH2OBC ：NaAlO2HClH2O=NaClAl（OH）3CD ：Al（OH）33HCl=AlCl33H2O向等物质的量混合的向等物质的量混合的MgCl2、AlCl3溶液中溶液中滴加滴加NaOH直至过量：直至过量：ABMgCl22NaOH=Mg（OH）22NaClAlCl33NaOH

5、=Al（OH）33NaClBCAl（OH）3NaOH=NaAlO22H2O3硫酸铝钾硫酸铝钾（1）明矾：化学式）明矾：化学式KAl(SO4)212H2O（十二（十二水合硫酸铝钾），无色晶体，易溶于水。水合硫酸铝钾），无色晶体，易溶于水。（2）明矾净水原理：明矾溶于水发生水解反）明矾净水原理：明矾溶于水发生水解反应，生成应，生成Al(OH)3胶体，吸附水中的杂质，胶体，吸附水中的杂质，使水澄清。使水澄清。4铝铝（1）铝在常温下能很快被氧化，形成致密的氧化膜，因而）铝在常温下能很快被氧化，形成致密的氧化膜，因而具有一定的抗腐蚀性。具有一定的抗腐蚀性。（2）跟酸的反应）跟酸的反应 非氧化性酸：非氧化

6、性酸：2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 强氧化性酸：常温下铝遇浓硫酸或浓硝酸，会在铝表强氧化性酸：常温下铝遇浓硫酸或浓硝酸，会在铝表 面生成致密的氧化膜而发生钝化。面生成致密的氧化膜而发生钝化。（3）跟碱的反应）跟碱的反应铝能和强碱溶液反应。该反应可理解为铝先和强碱溶液铝能和强碱溶液反应。该反应可理解为铝先和强碱溶液 中的水反应生成氢氧化铝，氢氧化铝再和强碱反应生成中的水反应生成氢氧化铝，氢氧化铝再和强碱反应生成 偏铝酸盐：偏铝酸盐：2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2 Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O简写为：简写为：2Al +

7、2H2O + 2NaOH = 2NaAlO2 + 3H2 （电子转移？）（电子转移？）（4）与氧化物的反应：）与氧化物的反应：铝热反应：铝热反应：2Al Fe2O3 = Al2O3 2Fe2Al Cr2O3 = Al2O3 2Cr 特点：特点： 放出大量热，使生成的金属呈液态放出大量热，使生成的金属呈液态本质：铝从金属氧化物中夺取氧，表现出很本质：铝从金属氧化物中夺取氧，表现出很 强的还原性。强的还原性。应用：焊接钢轨和冶炼某些难熔金属（如应用：焊接钢轨和冶炼某些难熔金属（如V、 Cr、Mn等）。等）。高温高温高温高温第二单元第二单元 铁、铜的获取及应用铁、铜的获取及应用1.炼铁炼铁(1)反应

8、原理：在高温下，用还原剂反应原理：在高温下，用还原剂(主要是主要是CO)把铁把铁从铁矿石里还原出来。从铁矿石里还原出来。(2)原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气(3)设备：高炉设备：高炉(4)生产过程生产过程还原剂的生成还原剂的生成 C+O2 = CO2 CO2+C =2CO铁矿石还原成铁铁矿石还原成铁 Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2除脉石、炉渣的形成除脉石、炉渣的形成 CaCO3 = CaO+CO2 SiO2+CaO = CaSiO3高温高温高温高温高温高温高温高温高温高温2.铁的性质铁的性质(1)物理性质：银白色光泽、密度大，熔沸点高，延展性、导物理

9、性质：银白色光泽、密度大，熔沸点高，延展性、导 电、导热性较好、能被磁铁吸引。电、导热性较好、能被磁铁吸引。(2)化学性质：铁是较活泼的金属，常显化学性质：铁是较活泼的金属，常显+2、+3价，且通常价，且通常 Fe3+比比Fe2+稳定。稳定。铁三角（见右图）铁三角（见右图）Fe2+与与Fe3+离子的检验；离子的检验； (1)溶液是浅绿色溶液是浅绿色Fe2+ (2)与与KSCN溶液作用不显红色，再滴氯水则变红溶液作用不显红色，再滴氯水则变红 (3)加加NaOH溶液现象：白色沉淀溶液现象：白色沉淀 灰绿色灰绿色 红褐色红褐色 (1) 与无色与无色KSCN溶液作用显红色溶液作用显红色Fe3+ (2)

10、 溶液显黄色或棕黄色溶液显黄色或棕黄色 (3) 加入加入NaOH溶液产生红褐色沉淀溶液产生红褐色沉淀3铜的物理性质铜的物理性质铜是一种紫红色的金属，具有良好的导电导铜是一种紫红色的金属，具有良好的导电导热性和延展性热性和延展性4铜的冶炼铜的冶炼 (1) 高温冶炼黄铜矿高温冶炼黄铜矿(CuFeS2)，得粗铜，得粗铜（99.5%99.7%）；）； (2) 电解精炼，得纯度较高的铜（电解精炼，得纯度较高的铜（99.95%99.98%）。）。5金属的腐蚀金属的腐蚀金属腐蚀的实质：金属原子失去电子被氧化金属腐蚀的实质：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。而消耗的过程。金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。金

11、属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀实质：金属和非电解质或其它物质化学腐蚀实质：金属和非电解质或其它物质相接触相接触直接发生氧化还原反应直接发生氧化还原反应而引起的腐而引起的腐蚀。其腐蚀过程蚀。其腐蚀过程没有电流产生没有电流产生。电化学腐蚀实质：不纯金属或合金电化学腐蚀实质：不纯金属或合金在电解质在电解质溶液中发生化学反应溶液中发生化学反应，过程，过程有电流产生有电流产生。第三单元第三单元 含硅矿物与信息材料含硅矿物与信息材料1二氧化硅的化学性质二氧化硅的化学性质(1)酸性氧化物酸性氧化物 SiO2是酸性氧化物，是是酸性氧化物，是H2SiO3的酸酐，但不的酸酐，但不溶于水。溶于水。SiO2

12、CaO = CaSiO3SiO22NaOH = Na2SiO3 + H2OSiO2 4HF = SiF4 2H2O(2)弱氧化性弱氧化性 SiO22C = Si+2CO高温高温高温高温2二氧化硅的用途二氧化硅的用途(1)SiO2是制造光导纤维的主要原料。是制造光导纤维的主要原料。(2)石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等。等。(3)水晶常用来制造电子工业的重要部件、光水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等。学仪器、工艺品等。(4)石英砂常用作制玻璃和建筑材料。石英砂常用作制玻璃和建筑材料。3硅酸钠硅酸钠 Na2SiO3固体俗称泡花碱，水溶液俗

13、称水玻璃，是固体俗称泡花碱，水溶液俗称水玻璃，是无色粘稠的液体，常作粘合剂、防腐剂、耐火材无色粘稠的液体，常作粘合剂、防腐剂、耐火材料。放置在空气中会变质，发生反应方程式为：料。放置在空气中会变质，发生反应方程式为：Na2SiO3 CO2 H2O = H2SiO3 Na2CO34硅酸盐硅酸盐硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，种类很多，结硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，种类很多，结构复杂，常用氧化物的形式来表示组成。其表示方构复杂，常用氧化物的形式来表示组成。其表示方式：活泼金属氧化物式：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化二氧化硅硅水。水。如：滑石如：滑石Mg3(Si4O10)(

14、OH)2 可表示为可表示为3MgO4SiO2H2O5硅酸盐工业简介硅酸盐工业简介以含硅物质为原料，经加工制得硅酸盐产品以含硅物质为原料，经加工制得硅酸盐产品的工业称硅酸盐工业。主要包括的工业称硅酸盐工业。主要包括陶瓷工业、陶瓷工业、水泥工业和玻璃工业水泥工业和玻璃工业，其反应包含复杂的物，其反应包含复杂的物理、化学变化。理、化学变化。水泥的原料是黏土和石灰石，在水泥回转窑水泥的原料是黏土和石灰石，在水泥回转窑里高温煅烧后，再加入石膏，磨细。（主要成里高温煅烧后，再加入石膏，磨细。（主要成分？）分？）玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英，普通玻玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英，普通玻璃的大致成分为璃的大致成分为Na2OCaO6SiO2。（反应？）。（反应？）6硅的工业制法硅的工业制法SiO22C =Si2COSi + 2Cl2 = SiCl4SiCl4 + 2H2 = Si + 4HCl7晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，它的结构类似于金刚石，熔沸点较固体，它的结构类似于金刚石，熔沸点较高，是良好的半导体材料。高，是良好的半导体材料。高温高温高温高温高温高温