苏教版必修一专题3 从矿物到基础材料综合与测试学案

专题3《从矿物到基础材料》知识汇总

一、从铝土矿到铝合金

铝在大自然以稳定的   化合 态存在。

1、从铝土矿中提取铝

⑴铝元素在地壳中含量仅次于   氧 、  硅  ，是地壳中含量最多的金属元素。

⑵工业提取铝涉及的主要反应有  2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑ 、  NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3   、   2Al(OH)3Al2O3+3H2O   、

  2Al2O34Al+3O2↑ 

⑶由于氧化铝的熔点很高，在电解时人们往往会加入  冰晶石  来降低氧化铝的熔点。

2、铝的性质

⑴铝在空气中能表现出良好的抗蚀性是由于  铝的表面有致密的氧化保护膜   。

⑵铝是一种既可以与酸反应又可以与碱反应的金属。（分别写出化学方程式）

   2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑    、   2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑  

⑶在 常温 下，铝（或者铁）遇 浓H2SO4、 浓HNO3 时会在表面生成致密的氧化膜而发生 钝化 。

⑷铝热反应： 2Al+Fe2O3AlCl3+2Fe ，常用于 焊接铁轨

3、氢氧化铝两性（两性氢氧化物）

(1)与盐酸反应  Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O   、

(2)与氢氧化钠反应  Al(OH)3+NaOH＝Na[Al(OH)4]  

⑶ 明矾的净水原理：  KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42- 

注意的是:①AlCl3中逐滴加入NaOH溶液，反应时可看作是经过两步反应：

第一步：Al3++3OH—═Al(OH)3↓     第二步：Al(OH)3＋OH—═AlO2—+2H2O

生成沉淀的量随加入NaOH溶液的体积变化曲线如右图:

②在NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸，也是分两步进行的，先生成Al(OH)3沉淀，盐酸过量时沉淀消失。反应：NaAlO2+HCl(少)+H2O=Al(OH)3+NaCl、Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O

小结：“铝三角”铝盐和偏铝酸盐的相互转化：

反应：①Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O

②AlO2-+ 4H+ = Al3+ + 2H2O

③Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O

④AlO2- + H+ + H2O = Al(OH)3

⑤Al3+ + 3OH- = Al(OH)3

⑥Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O

二、铁、铜的获取及应用

1、从自然界中获取铁和铜

⑴人类最早使用的的金属有 铁 、 铜 两种。人类经历了青铜器时代和铁器时代。

⑵铁、铜的存在：

人类最早利用的单质铁和单质铜直接来自于自然界。铁单质只存在于从天而降的 陨石 中，而铜则来自于自然存在的少量单质铜。铁和铜在自然界中主要以化合态形式存在。常见的铁矿石有磁铁矿（主要成分是 Fe3O4 ）、赤铁矿（主要成分是 Fe2O3 ）；常见的铜矿石有黄铜矿、孔雀石。

（3）高炉炼铁：

①原料： 铁矿石 、 焦炭 、 空气 、 石灰石 ②设备： 炼铁高炉

③原理：  用还原剂将铁从其化合物中还原出来 

主要反应：①还原剂的形成 C+O2CO2 、 CO2+C2CO

②还原铁矿石yCO+FexOyxFe+yCO2

③炉渣的形成  CaCO3CaO+CO2↑ 、 CaO+SiO2CaSiO3

④石灰石的作用是： 除去铁矿石中的炉渣 ，

反应为 CaCO3CaO+CO2↑ 、 CaO+SiO2CaSiO3

要求理解：一氧化碳的形成、高炉中各进出口的流经的物质（祥细见教材P70图3-11）

⑤在高炉中最终得到是含碳 2%—4.5% 的 生铁 ；钢的含碳量为 0.03%—0.2% 。因此从这层含义上讲生铁和钢都是铁的合金。

（4）铜的冶炼：①火法炼铜②湿法炼铜：其原理是_CuSO4+Fe=FeSO4+Cu _③生物炼铜

2、铁、铜及其化合物的应用

⑴铁、铜物理性质比较：

不同点：铁——银白色，质软，易被磁化 ； 铜——紫红色，导电性比铁好

⑵铁、铜化学性质：

铁和铜在一定条件下可以与某些非金属、酸和盐溶液等发生反应，铁、铜在反应中充当还原剂。铁、铜与氧化性较弱的氧化剂（如S 、I2）反应转化为 +2 价铁的化合物，而与氧化性较强的氧化剂（如  氯气、氧气  等）反应转化为 +3 价铁的化合物。

⑶Fe3+的检验：加入 KSCN 溶液，现象：溶液呈血红色 ，方程式 Fe3+ + 3SCN－=Fe(SCN)3

⑷由Fe2+转化为Fe3+    2Fe2++Cl2=3Fe3++2Cl-  

⑸由Fe3+转化为Fe2+     Fe+2Fe3+=3Fe2+     

⑹Fe+H2O(g)Fe3O4+4H2↑

小结：“铁三角”

Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化         

                             请写出相应的离子方程式：

 ①Fe+2H+=Fe3++H2↑

②FeO+CO=Fe+CO2

③Fe+2Fe3+=3Fe2+

④2Fe2++Cl2=3Fe3++2Cl-

⑤2Fe+3Cl22FeCl3

⑥Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe-     

3、Fe2+、Fe3+的检验

⑴Fe2+的检验

①       滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，随后沉淀迅速变为灰绿色，最后为红褐色。

Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓（白色）   4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3（红褐色）

②       先滴加KSCN无色溶液，无明显现象，再加入新制氯水，溶液立即变红色。

2Fe3++Cl2=2Fe3++2Cl-            Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3

⑵Fe3+的检验

①       滴加KSCN无色溶液，溶液变血红色。

   Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3

②       滴加NaOH溶液，产生红褐色沉淀。

   Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓ （红褐色）

⑶Fe2+、Fe3+的鉴别

①观察法：Fe2+盐溶液呈 浅绿 ，Fe3+盐溶液呈 黄

②KSCN法：滴入KSCN无色溶液，溶液呈 血红色 者是Fe3+溶液， 无明显变化 者是Fe2+溶液

③碱液法：分别加入碱液（氨水也可）， 形成沉淀是红褐色 是Fe3+， 形成白色沉淀，后变灰褐色，最后变为红褐色 是Fe2+溶液

    ①在配制含Fe2+的溶液时，常常向溶液中加入少量的 铁粉 ，目的是 使被氧化成Fe3+ 的与Fe反应还原成Fe2+ 

应   ②为除去废水中的Fe2+，常先将废水中的 Fe2+氧化成Fe3+ ，再调节溶液的 PH值  Fe3+转化为 Fe(OH)2 析出。

用  ③在制作印刷电路板的过程中常利用铜与氯化铁溶液的反应，方程式为 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

     ④铁及铜的化合物的应用：见教材的P74相关内容