《从矿物到基础材料》重难点解析.pdf

苏教版化学必修一专题三( 从矿物到基础材料＞重难点解析专 题 三 课文目录第一单元从铝土矿到铝合金第二单元铁、铜的获取及应用第三单元含硅矿物与信息材料专题三从矿物到基础材料【 重难点】1 、氧化铝的性质：氧化铝、氢氧化铝的两性2 、A1 ( O H) 3 的两性；Al ( 0 H) 3 与氨水、N a O H反应现象的理解和方程式书写3 、铝的两性；铝与强碱的反应一、从铝土矿到铝合金一、从铝土矿中提取铝1 .铝土矿制备铝的步骤和原理：过量N a O H 溶液过量的c o2步骤：铝土矿 、 溶解过滤 . 酸化 一过滤产物：( AID) ( N a A1 02)( A1 ( O H)3 )- - - - - - - - -＞灼 烧 - - - - - - - - -＞ 电 解 -- - - - - - - - - ＞铝( A1 2 0 3 )(A1 )有关反应方程式：溶解：AL 0 3 + 2 N a 0 H====2 N a A1 0 2 + H2 0 酸化：N a Al O2+ C O2+ 2 H2O =Al ( 0 II)3 I + N a HC O3灼烧 通申灼 烧 : 2 A1 ( O H) ；)^= A120S+3H20 电解：2 Al 2 ( ) 3 ==^ 4 A1 + 3 0 2 t2 . AI2 O 3 的两性A1203+3HZS0F===A12 ( S O , ) 3 + 3 H2 OAl203+ 2 N a 0 l l ====2 N a A1 02+ H20二、铝的氢氧化物1 . A1 ( O H) 3 的两性：溶于过量的强酸和强碱Al ( 0 H) 3 + N a 0 H====N a A1 0 z+ 2 H2 0Al ( O H)3+ 3 HC l == A1 C 13+ 3 H2O用途：( 1 ) 耐火材料( Ab C h熔点高) ( 2 ) 冶炼金属铝2 .氢氧化铝A1 ( O H) 3 ：典型的两性氢氧化物，既能溶于强酸，又能溶于强碱A1 ( O H)3 + 3 H+ = Al " + 3 H2O A1 ( O H) 3 + O H = AIO2 + 2 H2OAl3\ AIO 2 , A1 ( O H) 3 之间的关系可用下式表示OH-H+从铝土矿中提取铝的过程中的的化学方程式©A12O3 + 2 NaOH = 2NaA102 + H2O ② NaA102 + CO2 + 2H2O = A1(OH)3> L +NaHCOj 灼烧 通电③ 2A1(OH) 3 ===== A12O3 + 3H2O ④ 2Al2O3 ===== 4A1 + 3O2 t三、铝( 1) 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。

2 )跟酸的反应非氧化性酸：2Al + 6HC1 = 2Aleb + 3H2 t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 3 )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：2A1 + 6H2O = 2A1(OH)3 + 3H2f A1(OH)3 + NaOH = NaA102 + 2H2O简写为：2Al + 2H2O + 2NaOH = 2NaAlC) 2 + 3H2T( 4 )与氧化物的反应：铝热反应：2Al + FezCh高温= = AI2O3 + 2Fe 2A1 + = = A12O3 + 2Cr特点： 放出大量热，使足症的金属呈液态本质：铝心属氧化物中夺取氧，表现出很强的还原性应用：焊接钢轨和冶炼某些难熔金属( 如V、Cr、M n等 ) 四、疑难解析1 .氢氧化铝为什么具有两性？氢氧化铝“ 两性”的含义是指它既是一种酸，能够电离出H + ,能与碱反应生成盐和水;又是一种碱，能够电离出OH-，能与酸反应生成盐和水那么为什么氢氧化铝既可以电离出 H + ,又可以电离出0 H 呢？其实无论是氢氧化物，还是含氧酸盐都含有R - O - H 的结构，该物质显酸性还是显碱性主要取决于其在水溶液中断键的位置。

若断R—0 键，则产生0H , 显碱性；若断0 —H键， 则产生H +,显酸性 而断键的位置取决于R—0及0 —H 键中R 和 H 对 0 的吸引能力，当两者对O 的吸引力相当时，R—0 —H 既可以呈酸性电离，又可以呈碱性电离而 R 对 0的吸引能力又取决于它的离子半径的大小和所带电荷的多少， 铝离子的电荷数和离子半径都介于M g和 Si之间，所以它在水中既可以发生与H2SiC>3类似的酸式电离，又可以发生与Mg(OH) 2类似的碱式电离A1(OH) 3的酸式电离和碱式电离为：FT+ H2()-r AIO；酸式电离A I(OH)3碱式电离土 A1 十3OH当 A1(OH) 3与强酸反应时，将促使A1(OH) 3电离生成0H ,即发生碱式电离，生成铝盐；当 Al(0H) 3与强酸反应时，将促使A1(OH) 3电离生成H + ,即发生酸式电离，生成偏铝酸盐2 .铝土矿中铝的浸出氧化铝以铝土矿形式存在，铝土矿是不纯的一水铝石或三水铝石，含 A12O3 4 5 % -6 5 % ,主要杂质是氧化硅和氧化铁，氧化硅含量可达1 2 % ,氧化铁含量可达25%铝土矿中还含有二氧化钛等，其含量约为3 % ,结晶水含量为14%〜 36%。

因铝土矿中的杂质铁也能溶于硫酸， 故铝土矿不能用硫酸浸出， 可根据氢氧化钠与氧化铝反应，用氢氧化钠溶液浸出Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+ H20一水铝石(AI2O3 • 氏0)在氢氧化钠溶液中的溶解度比三水铝石(AI2O3 • 3七0)在氢氧化钠溶液中的溶解度小，对一水铝石而言，就需要更严格的浸出条件这两种铝土矿都采用中压浸出，浸出之前，将矿石粉碎，然后磨细，与氢氧化钠和热水一起加到球磨机中细磨细磨产物以浓度固定的矿浆形式放出，然后送入压煮器 压煮器是用低碳钢制成的，采用蒸汽夹套加热，或直接喷射高压新鲜蒸汽加热母液均应脱除赤泥( 不溶残渣) 首先在浓密机中进行逆流倾析，然后用压滤机过滤，将滤液冷却，使之成为过饱和溶液，最后再从过饱和溶液中沉淀出氢氧化铝赤泥含有三氧化二铁、二氧化钛和铝硅酸钠复盐赤泥中有铝硅酸钠存在，说明氢氧化钠和氧化铝都有损失铝硅酸钠的生成量与铝土矿中氧化硅的含量有关，铝土矿每含1kg氧化硅就要损失约1. 1kg氧化铝和1. 2kg氢氧化钠这种情况就限定了上述方法只能处理氧化硅含量小于8%的铝土矿氧化硅含量为8%〜 15%的其他铝土矿就得采用其他改良法处理.实际上，一些与黏土伴生的氧化硅含量高达25%的铝土矿也被开采。

这种铝土矿能够和低硅矿掺和成含SiCh 12%的混合矿，就可以用改良法较好地进行处理改良法处理含SiO2 12%〜 15%的高硅铝土矿，也是用氢氧化钠溶液常规浸出，浸出后分离出含铝硅酸钠复盐的亦泥 首先把赤泥在球磨机中磨细， 然后在回转窑中加石灰和碳酸钠烧结回转窑的烧结料• ，经冷却后放入球磨机中加水再磨，将再磨矿浆送入真空过滤机过滤用水把可溶性铝酸钠浸取出来，过滤后再返回压煮器过滤得的固体渣叫褐泥褐泥中所含的氧化硅是以硅酸二钙形式存在，褐泥被弃去 例题解析】 ：例 1. (1) 100 mL 1 m ol・ L」的 AlCb溶液与60 mL 6 moi 的 KOH溶液混合后，生成沉淀的质量是 g 2 ) 若在 200 rnL 0.5 mol - L-1 的 A12(SO4)3 溶液中加入 2 mol - L-1 的 NaOH 溶液，可得到 7.8 g A1(OH) 3沉淀，则 NaOH溶液的体积为 mL,解析： ( 1 ) n(Al ' )=0.1 L x 1 mol , L'l=0.1 mol n(OH')=0.06 L x 6 mol , L'1=0.36 molAl3+ ~ 3OW ~ A1(OH)3 AI(OH) 3 ~ OH- ~ A1O2'1 3 1 10.1 0.3 0.1(生成) 0.06( 继 续 溶 解 ) n(Al(OH) 3) =0.1 mol—0.06 mol=0.04mol.\mAl(OH) 3=78 g/mol x 0.04 mol=3.12g工 *g( 2) n(Al(OH)3)= 7 8g . T =0.1 moln(Al3+)=0.2Lx0.5mol/Lx2=0.2mol画出NaOH溶液滴入AIKS。

/ 溶液中生成沉淀的图像V Ap++3OH=A1(OH)31 A1(OH)3+OH-=A1O2+2H2O. •. 当NaOH溶液刚滴入Ab(SC) 4) 3中，立即生成沉淀，n(OH>3n(Al3>0.6mol B'J',沉淀量最大，n(AI(OH)3)=0.2mol；随 着 NaOH溶液继续滴加，溶液中无Al", A1(OH)3与过量NaOH 生成 NaAIO2 而溶解，当过量 n(NaOH)=n(Al3+)B-b A1(OH)3 完全溶解由图可知: 当n(Al(OH)3)=0.1 mol时,对应2 个 NaOH值a = 0 . 3 mol （ N a O H 不足）,1 OL>MtrfVN a 0 H= 0=1KD1/L = 0 . 1 5 L = 1 5 0 mLb = 0 . 7 mol （ N a O H 过量）D.7noiVN a 0 H= 2iaoi/L = 0 . 3 5 L = 3 5 0 mL例2.向明矶溶液中逐滴加入B a ( O H ) 2溶液，沉淀的物质的量随B a ( O H ) 2物质的量的变化曲线图( 如图) ，请指出A、B两点的意义，OA与A B段发生反应的离子方程式。

解析：本题要求能够在熟练掌握A F +与OH反应的基础上，充分对化学反应的本质有清楚的认识明机K A 1 ( S O4) 2 - 1 2 H2O在水溶液中存在下面的电离方式：K A 1 ( S O4) 2 = K++ A 13 ++ 2 S O42" ,加 入B a ( O H ) 2后，B a ? +要 和S ( V- 生 成B a S C X ,沉淀，A已要和O H一 先生成沉淀A 1 ( O H ) 3 ,随着B a ( O H )2的加入A 1 ( O H )3又要和O F T生成A l ? - 溶解， 所以要全面考虑本题中所给的各离子之间的关系，在开始加入B a ( O H )2时B a S C > 4和A 1 ( O H )3同时沉淀，当A「 + 全部沉淀时，B a ? +还没有完全沉淀，而 当B a ? +全部沉淀时 ,A「 + 转变成了 A 1 O 2 ,答案：A点表示生成的全部A 1 ( O H ) 3和 部 分B a S C \沉淀，B点表示此时的沉淀全部为B a S O4» O A 段的离子方程式为：A 13 ++ 3 O H = A 1 （ O H ）3 I B a2 ++ S O42 = B a S O4 I . A B 段的离子方程式为：AI(OH)3+OH-=A1O2-O二、 铁、铜的获取及应用一、铁单质1、铁原子的结构铁的原子序数？在周期表中的位置？其原子结构示意图？2 6F e位 于 第 四 周 期 第 而 族8 ?2、铁的物理性质铁是一种可以被磁铁吸引的银白色金属，质软，有良好的导电、导热性、延展性。

纯铁具有良好的抗腐蚀性 铁的化学性质回钝化二、铁的重要化合物1、铁的氧化物FeO^e2®3Fe304俗名/铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体价态+2+3+2 , +3稳定性不稳定稳定稳定与稀酸反应F eO +2 H +=F e2 ++H20F e203+6H+ =2 F e3 ++3 H20F e3O4+8H+= F e2 ++2 F e3 ++4H20共性高温时，都能被c、CO,坨、A1等还原剂还原，最终都生成铁2、铁的氢氧化物物质F e( O H )2F e( O H )3状态不溶于水的白色固体不溶于水红褐色固体化学性质F e( 0 H )2+2 H+= F e2 ++2 H20不稳定，易被氧化F e ( O H ) 3+3 H+= F e3 ++3 H2O, 、△2 F e( O H )3 = F e203+3 H20转化4F e ( O H ) 2 + 2 H 2 02 = 4F e( O H )3白色沉淀先变成灰绿色，后成为红褐色制取新制F es , 溶液与N aO H 隔绝空气：F e2 + + 2 0 H - = F e ( 0 H )21铁盐与强碱反应F e3 + + 3 0 H - = F e( O H )3 I& Fe% FW+的鉴别和检验鉴 别方 法Fe2+Fe3 +直 接观 色浅绿色黄 色显 E色心； 与 K SC N不见红色血 红 色与苯酚不显紫色显 紫 色利用F e3 +的氧化性与铜片无明显现象C u被腐蚀溶液支蓝色与淀粉K I 试纸试纸不变蓝试纸变蓝色利用与0 田反应白色沉淀迅速变灰绿色最后呈红褐色立即产生红褐色沉淀三 、铜1 .铜的物理性质 纯铜呈紫红色;熔点1083. 4C,沸点2567C ;密度8.92g/cm3;质软；具有良好的延展性、导热、导电性。

2 . 铜 的 化 学 性 质(1 )与氧气反应 2Cu + 02 == 2CuO⑵ 与 硫 反 应2Cu + S == Cu2S ( 黑色物质)⑶ 与 氯 气 反 应Cu + Cl2爨Cu1棕黄色的烟Fe3+伊硫氟酸钾溶液《 ②氢氧化钠溶液L苯酚溶液溶液呈血红色红褐色沉淀溶液显紫色( ■①氢氧化钠溶液生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色,②硫氟酸钾溶液和氯水先加硫氟酸钾溶液，无明显现象，再加氯水，溶液呈血红色4 ＞铁三角关系三 、 铜1 .铜的物理性质 纯铜呈紫红色;落点1083. 4C,沸点2567t； 密度8.92g/cm3;质软；具有良好的延展性、导热、导电性2 . 铜 的 化 学 性 质(1)与氧气反应 2Cu + 02 - 2CuO( 2 )与 硫 反 应2Cu + S == Cu2S ( 黑色物质)⑶ 与 氯 气 反 应Cu + Cl2 == Cu5棕黄色的烟3 .氢氧化铜⑴和稀硫酸的反应： C u ( O H ) 2 +H 2 s O 4 = CUS O 4 + 2 H2 °⑵ 加 热 分 解 ： CU( ° H)2 a C UO +H 2 O⑶新制氢氧化铜悬浊液与乙醛加热反应：2 C u( 0 H )；, + C H 《H O - C H £ O O H + C % 。

2 H ?04 .硫酸铜硫酸铜的用途及硫酸铜晶体中水的测定？四 、 金 属 的 冶 炼1 . 铁的冶炼设备： 高炉原料：铁矿石、焦碳、空气、石灰石等原理： CH- O2= C O2 1M 0 ℃ j制备还原剂CO2+C=CO J3co+ Fe2O3= 2Fe+ 3CO2产物：生铁一钢2 .铜的冶炼湿法炼铜：( 古代)Fe+Cu2+= Fe2++Cu高温炼铜： 黄铜矿碳|粗铜铜的精炼： 粗铜电解精 铜（ 含量99.9556-99.98%）上活泼氟e活泼和吹活泼金属几种制备方法比较金属存在形式冶炼方法Na海水中NaCl电解Mg海水MgC%电解Al铝土矿中AI2O3电解Fe赤铁矿磁铁矿等还原剂还原Cu黄铜矿孔雀石等还原剂还原金属的冶炼的方法总结K Ca Na Mg AlZn Fe Sn Pb (H) CuHg Ag电解注 执迷及伏 也今解法五.合金1 .定义:由两种或两种以上的金属（或金属和非金属）熔合而成的具有金属特性的物质.2 .特点①合金的性质不是各成分金属性质的总和②合金的熔点、密度一般比各成分的金属低.③合金的硬度一般比各成分的金属大.④合金的化学性质也和各成分金属不同.最早的合金是青铜，最常见、用量最大的合金是钢.六、疑难解析1.金属铁是怎样腐蚀的钢铁电化学腐蚀的本质是形成原电池。

原电池是•种将氧化还原反应中转移的电子通过导体发生移动而产生电流的装置导致电流产生的原因是两个不同的电极之间存在电位差，致使电子从一个电极流向另一个电极所以构成原电池的关键是两个电极之间要存在电位差钢铁的电化学腐蚀中的两个电极反应的电极电位如下：Fe - 2 e =Fe2 +, E( Fe2 + / Fe ) = - O . 4 0 9 V在中性溶液中：2 H2 O + C) 2 + 4 e =4 O H- , E(O2 / H2O ) =0 . 4 0 1 V在酸性溶液中: 2 H++ 2 e - =H21 . E( H+/ H2) =0 V随着环境的pH 上升，在被腐蚀的铁表面，就形成氢氧化亚铁［ Fe ( O H) 2 ］ 沉淀但是在溶液为近中性或弱碱性，且溶液中有氧存在时，二价的铁会进一步氧化为三价的氧化铁，也就是常见的红棕色铁锈反应过程可表示如下：Fe 2 + + 2 O H =Fe ( O H) 2 ( 白色或绿色沉淀)4 Fe ( O H)2+ O2= 2 Fe2O3+ 4 H2O溶液中氧的存在及其量的多少，对铁的腐蚀及形成什么腐蚀产物有重大影响在铁的电化学腐蚀中， 总的阳极反应的速率应和总的阴极反应的速率相等。

阴极反应的速率与溶液中溶解轨的浓度有关，溶解氧浓度越大，阴极反应的速率就越大假如没有充足的氧补充，例如空气中的氧不足，或金属处于深水中，则在腐蚀过程中，溶液中氧浓度会不断减小，阴极反应速率随之减小，直至溶液中的氧被耗尽，阴极反应停止有时，氧的补充对于阴极反应是足够的，但在随后的二价铁转化为三价铁时，氧补充不足，就会形成四氧化三铁：6 Fe ( O H) 2 + O2=2 Fe3O 4 •比0 ( 绿色) + 4 比0Fe3O4 - H2 O =H2 O + Fe 3 ( ) 4 ( 黑色)所以在许多情况下，生成的铁锈是分层的在最外层，由于有充足的氧，形成的是红棕色的三氧化二铁； 里层由于缺氧而形成四氧化三铁； 通常中间是含水的四氧化三铁， 为绿色;内层是黑色的无水四氧化三铁2 . 防止金属腐蚀的方法(1)非金属保护层将耐腐蚀的非金属物质，如油漆、喷漆、搪瓷、陶瓷、玻璃、沥青、高分子材料( 如塑料、橡胶、聚酯) 等，涂在要保护的金属表面上，使金属与腐蚀介质隔离2)金属保护层用耐腐蚀性较强的金属或合金，覆盖被保护的金属表面，覆盖的方法有电镀、热喷镀、真空镀等按防腐蚀的电化学性质来说，保护层可分为阳极保护层和阴极保护层。

阳极保护层金属的标准电极电位比基体金属低，例如镀锌铁板，锌为阳极，铁为阴极阴极保护层金属的标准电极电位比基体金属高，例如镀锡铁板，锡为阴极，铁为阳极就保护层将金属和环境隔离的作用而言， 两种保护层无本质区别 但当保护层受到损坏变得不完整时， 情况就不同了如前所述，阴极保护层将使基体金属成为阳极，造成孔蚀阳极保护层， 如镀锌铁板， 此时锌为阳极， 基体金属铁是阴极， 受到腐蚀的是镀层锌， 而非铁直到镀层受到相当大的破坏，不能对基体金属起保护作用时，基体金属才开始腐蚀3)化学保护 ①牺牲阳极保护法 将标准电极电位较低的金属和需要保护的金属连 接起来， 构成原电池 这时， 需要保护的金属因电极电位较高成为阴极， 不受腐蚀， 得到保 护另一个电极电位较低的金属是阳极， 被腐蚀 例如， 海上航行的船舶， 在船底四周镶嵌锌块这时，船体是阴极，受到保护，锌块是阳极，代替船体被腐蚀这种保护法保护了阴极，牺牲了阳极，故称牺牲阳极保护法②阴极保护法这是利用外加电源来保护金属，把需要保护的金属接在负极上， 成为阴极而避免腐蚀 另外取一些铁块接到正极上， 使之成 为阳极，让其腐蚀，实际上也是牺牲阳极和上面的方法所不同的是，这里山外电源提供电 流，而不是由电池本身提供电流。

化工厂的•些酸性溶液贮槽或管道，以及地一厂水管、输袖 管等，常用这种方法防腐③阳极保护法这也是利用外加直流电源来保护金属，把需要 保护的金属接在正极上， 成为阳极 理论上说， 这应该加速金属腐蚀 但对——些能形成保 护性氧化膜的金属， 并非一定加速金属腐蚀 相反， 在适当的电位范围内， 山于阳极上氧化 作用加剧， 在金属表面形成一个完整的氧化膜层， 使金属得到保护， 腐蚀电流明显下降 这 种现象叫做金属的电化学钝化阳极保护就是将能够钝化的金属，在外加阳极电流的作用下，使其钝化而得到保护 4） 加缓蚀剂保护缓蚀剂是一种化学物质，将它少量地加到腐蚀介质中，就可显著地减小金属腐蚀的速率由于缓蚀剂用量少，简便且经济，故是——种常用的防腐手段3 . F e ? + 与F e " 的转化L 注 Oz、C h、Brz . HNO, 、 KMnO, . H2O2 等 ° ,F e ? + 在水溶液中显浅绿色，F e 3 + 在水溶液中显棕黄色F e ? + 是铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，以还原性为主，亚铁盐溶液露置在空气中会被氧气氧化成F e 3 * 常见反应有：2 F e2 ++Cl2= 2 F e3 ++2 Cl4 F e2 ++ O2+4 H+= 4 F e3 ++2 H2O2 F e2 ++H2O2+2 H+= 2 F e3 ++2 H2O5 F e2 ++ M n O4 +8 H+= M n2 ++5 F e3 ++4 H2OF e 3 +体现氧化性，遇到还原剂可以被还原成F e 2 +或F e 。

可以将它还原成F e ?+的主要反应有：2 F e3 ++F e = 3 F e2 +2 F e3 ++Cu = 2 F e2 ++Cu2 +2 F e3 ++2 I = 2 F e2 +2 I22 F e3 ++H2S = 2 F e2 ++S I +2 H*F e 2 +与 F e 3 +以及其他金属阳离子的氧化性顺序如下：K+ 、 Mg 2 +、 A l " 、 Zn 2 +、 （ F e ?+ ） 、 P b ?+、H + 、 C M+ 、 Hg 2 二 （ F e 3 + ） 、 Ag + _氧化性逐渐增强 "可以发现F e 2 +与F e 3 +的氧化性差异很大 例题解析】例 1 . 在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是（ ）A.CU2+ B. F e3 + C. F e2 + D, H+解析：解此题要掌握单质铁有还原性能和Cu2\ H* 、F e ?+反应另外，铁能被磁铁吸引是铁的一种重要物理性质 现在F e 单质有剩余则Cu2\ H \ F e 3 +分别被还原为H2, Cu 、 F e2 +,故溶液中F e ?+最多，答案为C 。

例 2 . 将 5 4 . 4 g铁和氧化铁的混合物，投入足量的稀H2 s o 4 中，充分反应后收到4 . 4 8 L &（ 标况） ，并测得溶液中既没有铁离子也没有固体残留求原混合物中铁和氧化铁质量各为多少克？解析：将 Fe、F e2O3的混合物溶于H2S O4后，F e 和 F e2O3分别生成F e S O4＞七 和F e2（ S O4）3 ,这 时 F e 还可以和F e ?+反应， 即铁和两种物质都发生了反应，而反应后无F e ?+和F e , 说明上述反应恰好将F e 3 +和F e 完全转化为F e2 +o答案: 混合物中含铁2 2 . 4 克，F e 2 C） 3 3 2 克, 反应消耗H2 s o 4 O S m o l 例 3 .两种金属组成的混合物共2 0 g,与足量的盐酸充分反应后，共放出氢气1 g,则原混合物中的组成不可能的是 （ ）A. Zn 和 M g B. F e 和 M g C. Zn 和 F e D. F e 和 Cu解析：根据金属与盐酸反应的化学方程式可得如下关系式：Mg - H2 Fe - H2 Z n 〜H2 C u不与盐酸反应，24 2 56 2 65 2由上可知，与盐酸反应生成1 g 氢气，M g需 12 g, Fe需 28 g, Z n需 32.5 g。

若要使与盐酸反应生成1 g 氢气，而混合金属为20 g , 则要求混合金属中一种的质量应小于20 g( 如M g ),和另一个大于20 g ( 如 Fe、Z n )或不生成氢气的铜组合才行答案：CDo例4. 铁氧体法是处理含铭有毒废水的常用方法. 其原理是：用 FcSO4把废水中CrzC^一离子还原为C产离子，并通过调节PH值，使生成物组成符合类似于Fe3O4 ( 铁氧体) 的复合氧化物 Cr3+xFe3+2.xFe2+O4.问：处理废水时，需 加 至 少 为 废 水 中 铭 ( 用 CrCh表 示 ) 的 质 量 多 少 倍 的 固 体FeSO4 • 7H2O?实际处理时可能怎样？解析： 本题是新信息与一有知识结合类型的能力性测试题， 要求具有较强的观察能力及逻辑思维能力.Cl+xFe3+2一 xFe2+O4就 是 R3O4, 即 M2O3 • F e O ,其 中 有 一 部 分 是 Fe3+, 另一部分是C产.那么C产 、Fe?+从哪里来? 有何比例呢？由题意知发生的反应式为：Cr2O72+6Fe2++14H+^ = 2c 产+6Fc3++7H2从 反 应 不 难 看 出 n(Cr3+) : n(Fe3+)=l ： 3. 要 符 合 M2O3 • F e O 的组成，即 n(M3+) :n(Fe2+)=2 ： 1 , 当有 4 mol M3+(l mol Cp+和 3 mol Fe3)时，应还需 2 mol Fe2+, 所以••共需要用 5 mol FeSO4 • 7H2O.故加入FeSO4 • 7H2O 的质量为CrO3的倍数为：5m(FeSO& ・鹏。

) = 5x278 = ] 3 9M(CrO3) 100 ,实际上用量可能要比理论值大，因为绿帆比较容易被氧化而变质.三 、 含硅矿物与信息材料1 .二氧化硅的化学性质(1)酸性氧化物：SiO2是酸性氧化物，是 H2SQ3的酸醉，但不溶于水SiCb+CaO 高^ — CaSiO3SiO2+2NaOH = Na2SiO3 + H2OSiO2 + 4HF = = SiF4 + 2H2O(2)弱氧化性 SiO2+ 2 ( ? ^ = = Si + 2CO2 .二氧化硅的用途(l)SiO2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、石英钟等3)水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等4)石英砂常用作制玻璃和建筑材料3 .硅酸钠NazSiCh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、耐火材料放置在空气中会变质，发生反应方程式为：Na2SiO3 + CO2 + H2O = = H2SiO34 < + Na2CO34 .硅酸盐硅酸及其缩水结合而成的各种酸所对应的盐统称硅酸盐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。

其表示方式：活泼金属氧化物• 较活泼金属氧化物•二氧化硅• 水如: 滑石 M g3( S i4Oi o ) ( OH) 2 可表示为 3 M g O • 4 S i O2 • H205 .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的工业称硅酸盐工业主要包括陶瓷工业、水泥工业和玻璃工业，其反应包含复杂的物理、化学变化水泥的原料是黏土和石灰石，在水泥回转窑里高温煨烧后，再加入石膏，磨细玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英，普通玻璃的大致成分为N a2O • C a O - 6 S i O2,6 .硅的工业制塔S i 02+ 2 C S i + 2 C 0 tS i + 2 C 12 鲤==S iCl4S iCL i + 2 H2 ^== S i + 4 H CI7 .硅的主要物理性质晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，它的结构类似于金刚石，熔沸点较高，是良好的半导体材料 例题解析】 ：例 1 . A 1 2 O 3 - 2 S iO 2 - 2 H 2 是 一 种 ( )A.混合物 B .硅酸盐C .两种氧化物的水化物 D .铝酸盐解析：硅酸盐的种类繁多，结构复杂，人们通常用金属氧化物和二氧化硅的形式来表示组成，如 N a zS iCh 改 写 成 N a2O S iO2.解此类题时，先把题目所给氧化物反写过来则为A l2( S i2O 5 ) ( O H ) 4 ，为高岭石，即为硅酸盐，不是混合物，也不是两种氧化物的水化物，更不是铝酸盐. 答案为B 。

例 2 . 矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的. 此处所指的风化作用是 指 矿 物 与 水 和 C 02同 时 作 用 的 过 程 . 例 如 钾 长 石 ( K A lS is CM风 化 生 成 高 岭 土( A l2S i2O 5 ( O H ) 4 ) , 此反应的离子方程式为 2 K A iS i3 ( ) 8 + 2 H 2 c o 3 + 9 H 2 O = = 2 K + + 2 H CO 3 -+ 4 H4S iO4 + A l2S i2O5( O H )4 , 这个反应能够发生的原因是解析：分析反应前后的酸的酸性强弱，正反映了由较强的酸制取较弱的酸这一普遍规律. 亦即解释复杂的化学反应发生的原因应用的是极其简单的化学原理.答案：碳酸的酸性比原硅酸强，由较强的酸可制得较弱的酸.例 3 . 普通玻璃中N a z S Q : Ca S iO3 : S iO2= 1 ： 1 ： 4 ( 物质的量之比) ， 若以a N a ? )Ca O inS iCh 表示此玻璃的组成， 则 a ： b ： m —解析：由于硅酸盐的组成相当复杂， 通常人们用氧化物的形式来表示其组成，因此我们必须学会盐与氧化物形式的改写。

N a zS iCh 可改写为N a2O刑 0 , Ca S iO ? 可改写为Ca O - H20 ,所以普通玻璃的组成可表示为N a2O • Ca O • 6 S iO2»则 a ： b ： 帆 = 1 : 1 ： 6 例 4 . 1 7 g 样 品 ( 含 A I2 O 3 、Fe2O3, S iO2 ) , 放入盛1 0 0 m L N a O H 溶液的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入1 0 m o l • L 」稀 H 2 s O 4 溶液，生成的沉淀的物质的量与加入H 2 s o 4 溶液的体积关系如图试求：①加入N a O H 溶液的浓度；②6=5时样品中各成分的质量分数解析：①沉淀达最大量时，溶液中仅Na 2 s o 4 ,. ,. 电荷守恒 n ( Na+) = 2 n ( S O42 )c( Na OH ) X O. I L = 2 X l Om o l /L X 0. 02 5 Lc( Na OH ) = 5 m o l /L② 由图可知溶解AI ( 0H ) 3消耗30m L H 2 s C) 40. 030m L x 10吗 j x 2n ( Al3+) = 3 = 0. 2 m o l沉淀是 A1( OH ) 3、F e2O3, H2S i O3y 沉淀（ g）M( A12 O3) = 102 g /m o l X 0. 1 m o l = 10. 2 g总 O H = 溶 AI 2 O3耗+ 溶 S i C) 2 耗十余 O H0. 1L X 5 m o l /L = 0. 1 m o l X 2 +n ( S i O2 ) X 2 +f t X 1 Om o l /L X 2已知 b = 5 /. /? ( S i O2 ) = 0. 1 m o l = 6 0g /m o l X 0. 1 m o l =6 g推知F e2O3%或解：达 最 大 沉淀耗才= 余O H耗 +沉 淀 A1O2耗+ 沉淀S i C V 耗10m o l /L X 0. 02 5 L X 2 = b X 10m o l /L X 2 +0. 2 m o l X I +n ( S i O32 ") X 2专题3《 从矿物到基础材料》专题练习一、选择题1 .美 国 “ 9. 11”恐怖事件给纽约带来一场严重的环境灾难——石棉污染，易使吸入石棉纤维者患肺病。

已知石棉是硅酸盐矿物，某种石棉的化学式可表示为：Ca2M gxS iyO2 2（ OH ）2,式中x 、y的值分别为（ ）A、8, 3 B 、5 , 8 C、3, 8 D^ 8, 52 .等体积硫酸铝、硫酸锌、硫酸钠溶液分别与足量的氯化钢溶液反应若生成的硫酸钢沉淀的质量比为1 ： 2 ： 3 , 则三种硫酸盐溶液的物质的量浓度比为（）A 1 ： 2 ： 3 B 1 ： 6 ： 9 C 1 ： 3 ： 3 I） 1 ： 3 ： 63 .下列除去杂质的方法正确的是（ ）A、除去N2 中的少量 2 ：通过灼热的Cu O粉末，收集气体B 、除去CO? 中的少量H C1：通入Na £ 03溶液，收集气体C、除去F eCk 溶液中的少量F eCh ：加入足量铁屑，充分反应后，过滤D、除去K C1溶液中的少量M g Ch ：加入适量Na OH 溶液，过滤4 .既可以在强酸性条件下大量共存又能在强碱性条件下大量共存的离子组是（ ）A、A产 Na - NOJ Cl- B 、K+ Na+ Cl - N（ VC、K+ Na+ Cl - A102- D、K+ H CO3 S O?- N03-5 .关于硅及其化合物的叙述中，不正确的是（ ）A、晶体硅是良好的半导体材料 B 、晶体硅与金刚石类似，故其熔、沸点高，硬度大C、硅酸盐均不溶于水 【） 、二氧化硅不溶于水，但能溶于强碱溶液6 .高炉炼铁时加入石灰石的目的是（ ）A、生成的二氧化碳再转化为一氧化碳 B、去硫、磷 C、提高炉温 I ） 、除去脉石（ S i 02）7 . 将 3 .4 8F e 3 。

” 完全溶解在l OOmL l mol /L 硫酸中，加入25 mL K£ nO7 溶液，恰好使溶液中F e "全部转化为F e ” , CmO：还原为Cr ： 则 L CnOi 溶液的物质的量浓度为（ ）A、0. 05 mol /L B、0. Imol /L C、0. 2mol /L D、0. 3 mol /L8 . 已知硅能与碱反应产生氢气，将镁、铝、硅的混和物分为等质量的两份， •份跟足量的N a OH 溶液反应，另一份跟足量的盐酸反应，最终产生的比一样多.则镁与硅物质的量之比为 （ ）A、2 ： 1 B、4 ： 1 C、1 ： 1 D、3 ： 1二 .选 择 题 （ 每题有广2 个正确答案）9 . 关于金属元素在自然界存在的情况的叙述中，正确的是（ ）A . 金属元素仅存在于矿物中 B . 金属元素存在于矿物和动物体内，但植物体内不含C . 少数金属元素以游离态存在，大多数金属元素以化合态存在D.金属元素不仅存在矿物中，动物和植物体内也存在少量金属元素1 0 . 在允许加热的条件下，只用一种试剂就可以鉴别硫酸镀、氯化钾、氯化镁、硫酸铝和硫酸铁溶液，这种试剂是（ ）A、N a OH B、N L - I I20 C、Ag N 03 D、Ba CL1 1 .下列溶液长期暴露在空气中会变质的是（ ）A、Cu S O,溶液 B.N a £ i O3 溶液 C.F e S O1 溶液 D. N a Cl 溶液1 2 . 下列离子方程式中不正确的是（ ）A . 铁片放入氯化铁溶液中： F e + F e " == 2F e "B . 二氧化碳通入碳酸钠溶液中 C O2 + C O ^ +H2O = 2H CO；C.硫酸铝溶液跟偏铝酸钠溶液反应 Al3 + + 3 A1 O- + 6 H 2。

4 Al （ OH } JD.氯气通入冷的氢氧化钠溶液中2c l2+ 2 O H - = 3 C E + C1 CT + H 2O1 3 . 某固体物质X与稀盐酸反应生成溶液Y , Y与过量氢氧化钠溶液反应得白色沉淀Z , 经过滤后，将沉淀物Z 加热灼烧又得到X 则 X可 能 是 （ ）A、F e Q B、AI2O3 C> F e O D、M g O1 4 . 将 1 . 1 2克铁粉加入2 摩/升氯化铁溶液25 毫升中，充分的反应后，其结果是（ ）A . 铁有剩余 B . 往溶液中滴入无色KS CN 溶液，显红色C. F e "与 F e ” 物质的量之比为6 ： 1 D . 氧化产物与还原产物的物质的量之比为2 : 51 5 . 为了除去F e S O,溶液中的硫酸铁和硫酸铜杂质，可选用的试剂是（ ）A.氢氧化钠 B . 氨水 C . 铜粉 D . 铁粉1 6 .铁、镁、铝 3 种金属，分别和同体积同浓度的盐酸反应，同温同压下，产生相同体积的氢气，则参加反应的金属（ ）A.所失去的电子数目相等 B . 质量相等C.物质的量相等 D . 质量比是2 8 ： 1 2 ： 91 7 .下列物质中，既能跟强酸溶液反应，又能跟强碱溶液反应，并且生成物只是盐和水的是（ ）A . A 1 （ O H） 3 B . A l C . N aHC O3 D . M g （ O H） 21 8 .铁 氧 体 （ Fe - O D 法是处理含辂废水的常用方法. 其原理是：用 Fe S O , 把废水中C r20 ；2离子还原为C r"离子，并通过调节废水的p H ,使生成物组成符合类似于铁氧体( F e.q或+ 3 + 3 +2FeO ♦ Fe203) 的复合氧化物( Crf • Fe0)o处理含1 mol CnO工的废水至少需要加入 a mol FeSOI • 7H Q ,下列结论正确的是( )A. A=1, d=5 B. x= 0 .5 a=8 C. x=2, a=10 D. x= 0 .5, a=10三 . 填空题1 9 .实验室有CuO和 Cu粉的混合物。

请你利用给出的实验仪器及试剂，设计两种测定该样品( 己称得其质量为m克) 中氧化铜质量分数的方法，,F填写表格中的有关内容实验方法实验过程中所发生反应的化学方程式实验所用仪器( 用编号表示)实验需直接测定的有关物理量( 用文字说明)12实验可能用到的主要仪器：① 托 盘 天 平 ② 启 普 发 生 器 ③硬质玻璃管 ④泥三角⑤烧杯⑥ 用 烟 ⑦ 酒 精 灯 ⑧ 玻 棒 ⑨漏斗 ⑩干燥管实验可能用到的试剂：a . 锌粒 b . 稀硫酸 c . 氯化钠溶液 d , 浓硫酸20 . 聚合硫酸铁( PPS)是一种新型高效的无机高分子絮凝剂，广泛用于水的处理用铁的氧化物为原料来制取聚合硫酸铁，为控制水解时F / 的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的Fe"必须先还原成Fe2\实验步骤如下：(1)用 98%的硫酸配制28%的硫酸，所需的玻璃仪器除量筒外，还有 a ) 容量瓶 ( b ) 烧杯 ( c ) 烧瓶⑵ 步 骤 I I 取样分析溶液中的F e ' Fe” 的含量，目的是 a ) 控制溶液中Fe"与 Fe”含量比 ( b ) 确定下一步还原所需铁的量( c ) 确定氧化Fe"所需NaCl(L的量 ( d ) 确保铁的氧化物酸溶完全⑶聚合硫酸铁溶液中SO厂 与 Fe"物质的量之比不是3:2。

根据下列供选择的试剂和基本操作，测定聚合硫酸铁产品溶液中SOL与 F / 物质的量之比测定时所需的试剂(a) NaOH (b) FeSO, (c) BaCh (d) NaC103⑷需要测定 和 的质量( 填写化合物的化学式) ⑸ 选 出 测 定 过 程 中 所 需 的 基 本 操 作 ( 按操作先后顺序列出) a ) 萃取、分液 ( b ) 过滤、洗涤 ( c ) 蒸发、结晶( d ) 冷却、称量 ( e ) 烘干或灼烧21 . 砖瓦是用含铁元素等杂质的粘土隔绝空气烧制而成的，当烧窑作业临近结束时， 若用淋洒水的办法来降低温度，窑内处于还原性气氛，砖块中的铁以氧化亚铁的形式存在，因而砖呈青色若用捅开窑顶自然冷却的办法，砖就变成了红色⑴ 从化学角度看， 砖瓦呈红色的原因是 2 ) 现有一块红砖， 实验台上有浓H z S O i 、 3 m o i « L ' 的盐酸、 0 . I m o l • ! 」的 K S C N 溶液, 0 . I m o l - L 1的 F e C k 溶液、O . O l m o l 的 N a O H 溶液、蒸馈水等试剂，请选用中学化学常用仪器, 设计一个实验，用最简捷的方法验证红砖中含有三价铁. ( 简述实验步骤， 所用仪器、产生现象、所得结论)2 2 . 向 1 0 m L 0 . 2 m o l / L的 A l C b 溶液中逐滴加入未知浓度的B a ( O H ) / 溶液， 测得滴加1 5m L 与滴加4 5 m L 所得沉淀同样多，则 B a ( 0 H ) / 溶 液 的 物 质 的 量 浓 度 是 。

2 3 .在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化请填写以下空白：( 1 ) 孔雀石的主要成份是CUCOB - C u ( 0 H )式碱式碳酸铜)受热易分解上图中的F 是 .( 2 )写出明研溶液与过量的N a O H 溶液反应的离子方程式( 3 )图中所得G 和 D 都为固体混合后在高温下可发生反应写出该反应化学方程式( 4 )每生成I mo l D 同时生成 mo l Eo四.计算题2 4 . 硫酸亚铁( Fe SO i JlW )是一种重要的食品和饲料添加剂实验室通过如下实验由废铁屑制备Fe S& • 7 H 2 O 晶体:① 将 5 % N a z CO s溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中，加热数分钟，用倾析法除去N a z CO ,溶液，然后将废铁屑用水洗涤2、3 遍；②向洗涤过的废铁屑中加入过量的稀硫酸，控制温度在5 0 、8 0 ℃之间至铁屑耗尽；③趁热过滤，将滤液转入到密闭容器中，静置、冷却结晶；④待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤2 '3次，再用滤纸将晶体吸干；⑤将制得的Fe SO , ­ 7 H 2晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存请回答下列问题：( 1 ) 实验步骤①的目的是，加热的作用是，( 2 ) 实验步骤②明显不合理，理由是 o(3 )实验步骤④中用少量冰水洗涤晶体，其 目 的是；。

( 4 )经查阅资料后发现，硫酸亚铁在不同温度下结晶可分别得到FeSO, • 7【似)、FeSO_4HQ和FeSOi唱20 硫酸亚铁在不同温度下的溶解度和该温度下析出晶体的组成如下表所示( 仅在56.7℃、64℃温度下可同时析出两种晶体)硫酸亚铁的溶解度和析出晶体的组成温 度 / 七010305056.76064708090溶解度/g14.017.025.033.035.235.335.633.030.527.0析出晶体FeS0.i ・ 7H20FeSO4 • 4H2FeSOi • H20请根据表中数据作出硫酸亚铁的溶解度曲线 5 )若需从硫酸亚铁溶液中结晶出FeS0「4HQ,应 控 制 的 结 晶 温 度( t )的范围为答案— . 选择题 1. B 2. B 3. C 4. B 5. C 6. 1 ) 7. B 8. A二 . 选择题 9. CD 10. A 11. BC 12. AD 13. D 14. BC 15. D 16. A D 17 . A三 . 填 空 题19.18. I)实 验方法实验过程中所发生反应的化学方程式实验所用仪器( 用编号表示)实验需宜接测定的有关物理量( 用文字说明)1H9SOi+Zn-ZnSOi+Ib tH2+CU2 * CU+H20①②③⑦实 验 前 样 品 和 硬 质 玻 璃 管 的 总 质 量( 或硬质玻璃管的质量)实 验 后Cu及硬质玻璃管的总质量2H2S04+CU0 -CUSO4+H2O①⑤⑧⑨过滤后剩余固体的质量32CU+ 0 4 2 CU0①④⑥⑦⑧实验前用期与样品总质量( 或用堪质i|()实验 后 瑞 烟 与CuO总质量( 以一上三种方法任选两种，其它合理的方法也给分)20. (1) b, (2) b、c , ⑶a、c , ⑷ Fe203. BaSO” (5) b、e、d21. (1)捅开窑顶，空气进入窑内，铁元素被氧化生成Fe。

而呈红色.(2)砸碎红砖， 取少量放入研钵内， 研成粉末，取该粉末放入试管中，向其中加入3mo]的盐酸，振 荡 ，静 置 ，然 后 加 入 几 滴KSCN溶液,在 22. 0. 08 mol / L23. (l)C02 (2) Al3+ +4OH- =AIO2 +2H2OA 3( 3 ) 3 C uO + 2 A l = 3 C u + A l203 ( 4 ) - mol42 4 . ( 1 ) 除油污 升高温度，溶液碱性增强， 去油污能力增强( 2 ) 应该铁屑过量( 或反应后溶液中必须有铁剩余) ，否则溶液中可能有F e * 存在( 3 ) 用冰水洗涤可降低洗涤过程中F e S O t - 7 H . 0 的损耗( 4 ) 如图 ( 5 ) 5 6 . 7 ℃ < t < 6 4 ℃。