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1、苏教版专题 3 重难点知识解析 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、Al(OH)3的两性；Al(OH)3与氨水、NaOH 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：步骤：铝土矿 溶解 过滤 酸化 过滤 产物：（Al2O3）（NaAlO2）（Al(OH)3）灼烧 电解 铝 （Al2O3 ）（Al）有关反应方程式：溶解：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2
2、O酸化：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3 灼烧：2Al(OH)3灼烧 Al2O3+3H2O 电解：2Al2O3通电4Al+3O2 2Al2O3的两性 Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O 二、铝的氢氧化物 1Al(OH)3的两性：溶于过量的强酸和强碱 Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O 用途：（1）耐火材料(Al2O3熔点高)（2）冶炼金属铝 2氢氧化铝 Al(OH)3：典型的两性氢氧化物，既能溶于强酸，又能溶于强碱 Al(OH)3+3H+
3、Al3+3H2O Al(OH)3+OH AlO2+2H2O Al3+、AlO2、Al(OH)3之间的关系可用下式表示 过量 NaOH 溶液 过量的 CO2 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 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+6HCl=2AlCl3+3H2 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
4、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：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2 Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O 简写为：2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2 （4）与氧化物的反应：铝热反应：2Al Fe2O3 =Al2O3 2Fe 2Al Cr2O3=Al2O3 2Cr 特点：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，表现出很强的还原性。应用：焊接钢轨和冶炼某些难熔金属（如 V、Cr、Mn 等）。四、疑难解析 1氢氧化铝为什么具有两性?氢氧化铝“两
5、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 OH呢?其实无论是氢氧化物，还是含氧酸盐都含有 ROH 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 RO 键，则产生 OH，显碱性；若断 OH键，则产生 H+，显酸性。而断键的位置取决于 RO 及 OH 键中 R 和 H 对 O 的吸引能力，当两者对 O 的吸引力相当时，ROH 既可以呈酸性电离，又可以呈碱性电离。而 R 对 O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
6、子半径都介于 Mg 和 Si 之间，所以它在水中既可以发生与 H2SiO3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：当 A1(OH)3与强酸反应时，将促使 A1(OH)3电离生成 OH，即发生碱式电离，生成铝盐；当 A1(OH)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 灼烧 通电 高温 高温 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氧化铝的性质氧化铝氢氧化铝的两性的两性与氨水反应现象的理解和方程式书写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
7、铝土矿制备铝的步电的两性二铝的氢氧化物的两性溶于过量的强酸和强碱用途耐火材料熔点高冶炼金属铝氢氧化铝典型的两性氢氧化物既能溶于强酸又能溶于强碱之间的关系可用下式表示从铝土矿中提取铝的过程中的的化学方程式通电灼烧高温三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简写为与氧化物的反应铝热反应特点放出大量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 45一65，主要杂质是氧化硅和氧化铁，氧化硅含量可达 12，氧化铁含量可达 25。铝土矿中还含有二氧化钛等
8、，其含量约为 3，结晶水含量为 1436。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。A12O3+2NaOH=2NaAlO2十 H2O 一水铝石(A12O3H2O)在氢氧化钠溶液中的溶解度比三水铝石(A12O33H2O)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
9、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 11kg 氧化铝和 12kg 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 815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 SiO2 12的混合矿，就可以用改良法较好地进行处理。改良法处理
10、含 SiO2 1215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 mol L-1的 AlCl3溶液与 60 mL 6 mol L-1的 KOH 溶液混合后，生成沉淀的质量是_g。（2）若在 200 mL 0.5 mol L-1的 Al2(SO4)3溶液中加入 2 m
11、olL-1的 NaOH 溶液，可得到 7.8 g Al(OH)3沉淀，则 NaOH 溶液的体积为_mL。解析：（1）n(Al3+)=0.1 L 1 molL-1=0.1 mol n(OH-)=0.06 L 6 molL-1=0.36 mol Al3+3OH-Al(OH)3 Al(OH)3 OH-AlO2-1 3 1 1 1 0.1 0.3 0.1(生成)0.06 0.36-0.3 (继续溶解)n(Al(OH)3)=0.1 mol0.06 mol=0.04 mol mAl(OH)3=78 g/mol 0.04 mol=3.12g （2）n(Al(OH)3)=0.1mol n(Al3+)=0.2L
12、 0.5mol/L 2=0.2mol 画出 NaOH 溶液滴入 Al2(SO4)3溶液中生成沉淀的图像。Al3+3OH-=Al(OH)3 Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O 当 NaOH 溶液刚滴入 Al2(SO4)3中，立即生成沉淀，n(OH-)=3n(Al3+)=0.6mol 时，沉淀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氧化铝的性质氧化铝氢氧化铝的两性的两性与氨水反应现象的理解和方程式书写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铝土矿制备铝的步电的两性二铝的氢氧化物的两性溶于过量的强酸和强碱用途耐火材料熔点高冶炼金属铝氢氧化铝典型的两性氢氧
13、化物既能溶于强酸又能溶于强碱之间的关系可用下式表示从铝土矿中提取铝的过程中的的化学方程式通电灼烧高温三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简写为与氧化物的反应铝热反应特点放出大量量最大，n(Al(OH)3)=0.2mol；随着 NaOH 溶液继续滴加，溶液中无 Al3+，Al(OH)3与过量NaOH 生成 NaAlO2而溶解，当过量 n(NaOH)=n(Al3+)时，Al(OH)3完全溶解。由图可知：当 n(Al(OH)3)=0.1 mol 时，对应 2 个 NaOH
14、 值。a=0.3mol(NaOH 不足)VNaOH=0.15L=150mL b=0.7mol(NaOH 过量)VNaOH=0.35L=350mL 例 2 向明矾溶液中逐滴加入 Ba(OH)2溶液，沉淀的物质的量随 Ba(OH)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 AB 段发生反应的离子方程式。解析：本题要求能够在熟练掌握 Al3与 OH反应的基础上，充分对化学反应的本质有清楚的认识。明矾 KAl(SO4)212H2O在水溶液中存在下面的电离方式：KAl(SO4)2=K+Al3+2SO42，加入 Ba(OH)2后，Ba2要和 SO42生成 BaSO4沉淀，Al3要
15、和OH先生成沉淀 Al(OH)3，随着 Ba(OH)2的加入 Al(OH)3又要和OH生成 AlO2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 Ba(OH)2时 BaSO4和 Al(OH)3同时沉淀，当 Al3全部沉淀时，Ba2还没有完全沉淀，而当 Ba2全部沉淀时，Al3转变成了 AlO2。答案：A 点表示生成的全部 Al(OH)3和部分 BaSO4沉淀，B 点表示此时的沉淀全部为BaSO4。OA 段的离子方程式为：Al3+3OH=Al(OH)3 Ba2+SO42=BaSO4，AB 段的离子方程式为：Al(OH)3+OH=AlO2。二、铁、铜的获取及应用 一、铁单质1、铁原
16、子的结构2、铁的物理性质铁的原子序数？在周期表中的位置？其原子结构示意图？26Fe 位于第四周期第族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。n（沉淀）ABnBa(OH)2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氧化铝的性质氧化铝氢氧化铝的两性的两性与氨水反应现象的理解和方程式书写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铝土矿制备铝的步电的两性二铝的氢氧化物的两性溶于过量的强酸和强碱用途耐火材料熔点高冶炼金属铝氢氧化铝典型的两性氢氧化物既能溶于强酸又能溶于强碱之间的关系可用下式表示从铝土矿中提取铝的过程中
17、的的化学方程式通电灼烧高温三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简写为与氧化物的反应铝热反应特点放出大量FeFe2+Fe3+Fe3O4（Fe2+/Fe3+）Cl2、Br2、稀HNO3O2、H2O(g)I2、S、H+、Cu2、Fe3+强氧化剂弱氧化剂3、铁的化学性质常温，浓硫酸、浓硝酸钝化 共性与稀酸反应稳定性价态色态俗名Fe3O4Fe2O3FeO二、铁的重要化合物1、铁的氧化物Fe3O4+8H+=Fe2+2Fe3+4H2O铁红磁性氧化铁黑色晶体红棕色粉末黑色粉末+2+
18、3+2，+3不稳定稳定稳定FeO+2H+=Fe2+H2OFe2O3+6H+=2Fe3+3H2O高温时，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，最终都生成铁 制取转化化学性质状态Fe(OH)3Fe(OH)2物质2、铁的氢氧化物4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 白色沉淀先变成灰绿色，后成为红褐色不溶于水的白色固体不溶于水红褐色固体Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2O不稳定，易被氧化Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O新制FeSO4溶液与NaOH 隔绝空气：Fe2+2OH-=Fe(OH)2铁盐与强碱反应Fe3+3OH-=Fe(OH)3
19、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氧化铝的性质氧化铝氢氧化铝的两性的两性与氨水反应现象的理解和方程式书写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铝土矿制备铝的步电的两性二铝的氢氧化物的两性溶于过量的强酸和强碱用途耐火材料熔点高冶炼金属铝氢氧化铝典型的两性氢氧化物既能溶于强酸又能溶于强碱之间的关系可用下式表示从铝土矿中提取铝的过程中的的化学方程式通电灼烧高温三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简写为与氧化物的反应铝热反应特点放
20、出大量直 接 观 色与KSCN与苯酚反应显色与铜片与淀粉KI试纸鉴 别 方 法2Fe3Fe浅 绿 色黄 色血 红 色不显红色不显紫色显 紫 色无明显现象Cu被腐蚀溶液变蓝色试纸不变蓝试纸变蓝色利用与OH-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利用Fe3+的氧化性3、Fe3+、Fe2+的鉴别和检验(1)与氧气反应(2)与硫反应(3)与氯气反应2.铜的化学性质2Cu+O2=2CuO加热2Cu+S=Cu2S加热(黑色物质)Cu+Cl2=CuCl2点燃棕黄色的烟三、铜纯铜呈紫红色;熔点1083.4,沸点2567;密度8.92g/cm3;质软；具有良好的延展性、导热、导电性。1.铜的物理
21、性质 Fe3+硫氰酸钾溶液溶液呈血红色氢氧化钠溶液红褐色沉淀苯酚溶液溶液显紫色Fe2+氢氧化钠溶液生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色硫氰酸钾溶液和氯水先加硫氰酸钾溶液，无明显现象，再加氯水，溶液呈血红色。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氧化铝的性质氧化铝氢氧化铝的两性的两性与氨水反应现象的理解和方程式书写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铝土矿制备铝的步电的两性二铝的氢氧化物的两性溶于过量的强酸和强碱用途耐火材料熔点高冶炼金属铝氢氧化铝典型的两性氢氧化物既能溶于强酸又能溶于强碱之间的关系可用下式表示从铝土矿中提取铝的过程中的的化学方程
22、式通电灼烧高温三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简写为与氧化物的反应铝热反应特点放出大量4、铁三角关系FeFe3Fe2+弱氧化剂S、I2、H+、Cu2+、Fe3+强氧化剂：Cl2、Br2、O2、浓H2SO4、HNO3Fe2O3：C、CO、H2、AlFe3+：Al、Zn等还原FeO：C、CO、H2、Al Fe2+：Al、Zn等还原强氧化剂：Cl2、Br2、O2、浓H2SO4HNO3、酸性KMnO4、Na2O2、H2O2等Fe、Cu、I、S2-等+1+2+30价态单质
23、氧化物氢氧化物盐FeFe(OH)2Fe(OH)3FeOFe3O4Fe2O3FeCl3FeCl2(1)与氧气反应(2)与硫反应(3)与氯气反应2.铜的化学性质2Cu+O2=2CuO加热2Cu+S=Cu2S加热(黑色物质)Cu+Cl2=CuCl2点燃棕黄色的烟三、铜纯铜呈紫红色;熔点1083.4,沸点2567;密度8.92g/cm3;质软；具有良好的延展性、导热、导电性。1.铜的物理性质 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氧化铝的性质氧化铝氢氧化铝的两性的两性与氨水反应现象的理解和方程式书写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铝土矿制备铝的步电的两性二
24、铝的氢氧化物的两性溶于过量的强酸和强碱用途耐火材料熔点高冶炼金属铝氢氧化铝典型的两性氢氧化物既能溶于强酸又能溶于强碱之间的关系可用下式表示从铝土矿中提取铝的过程中的的化学方程式通电灼烧高温三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简写为与氧化物的反应铝热反应特点放出大量3.氢氧化铜和稀硫酸的反应:_加热分解:_新制氢氧化铜悬浊液与乙醛加热反应:_Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O2Cu(OH)2+CH3CHO CH3COOH+Cu2O+2H2OCu(OH)2
25、=CuO+H2O4.硫酸铜硫酸铜的用途及硫酸铜晶体中水的测定？1.铁的冶炼原料:C+O2=CO2CO2+C=CO3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2设备:高炉铁矿石、焦碳、空气、石灰石等原理：制备还原剂产物:生铁除碳钢四、金属的冶炼 2.铜的冶炼Fe+Cu2+=Fe2+Cu高温炼铜:黄铜矿湿法炼铜：（古代）电解精铜（含量99.95%-99.98%）粗铜铜的精炼:碳粗铜 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氧化铝的性质氧化铝氢氧化铝的两性的两性与氨水反应现象的理解和方程式书写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铝土矿制备铝的步电的两性二铝的氢氧化物的两
26、性溶于过量的强酸和强碱用途耐火材料熔点高冶炼金属铝氢氧化铝典型的两性氢氧化物既能溶于强酸又能溶于强碱之间的关系可用下式表示从铝土矿中提取铝的过程中的的化学方程式通电灼烧高温三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简写为与氧化物的反应铝热反应特点放出大量FeCuAlMgNa冶炼方法存在形式金属很活泼金属较活泼和不活泼金属几种制备方法比较海水中NaCl海水MgCl2铝土矿中Al2O3赤铁矿 磁铁矿等黄铜矿 孔雀石等电解电解电解还原剂还原还原剂还原 K Ca Na Mg Al
27、 Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag电解法热还原法热分解法金属的冶炼的方法总结K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn PbCu Hg Ag 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.合金的性质不是各成分金属性质的总和合金的熔点、密度一般比各成分的金属低.合金的硬度一般比各成分的金属大.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.2.特点 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。原电池是一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
28、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氧化铝的性质氧化铝氢氧化铝的两性的两性与氨水反应现象的理解和方程式书写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铝土矿制备铝的步电的两性二铝的氢氧化物的两性溶于过量的强酸和强碱用途耐火材料熔点高冶炼金属铝氢氧化铝典型的两性氢氧化物既能溶于强酸又能溶于强碱之间的关系可用下式表示从铝土矿中提取铝的过程中的的化学方程式通电灼烧高温三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跟碱的反应铝能和强碱溶液反应该反应可理
29、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简写为与氧化物的反应铝热反应特点放出大量位差。钢铁的电化学腐蚀中的两个电极反应的电极电位如下：Fe-2e-Fe2+，E(Fe2+Fe)-0409V 在中性溶液中：2H2O+O2+4e-=4OH-，E(O2H2O)0401V 在酸性溶液中：2H+2e-=H2，E(H+H2)0V 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(OH)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：Fe2+2OH-=Fe(OH)2(白色或绿色
30、沉淀)4Fe(OH)2+O22Fe2O3+4H2O 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氧的浓度有关，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：6Fe(OH)2+O22Fe3O4H2O(绿色)+4H2O Fe3O4H2OH
31、2O+Fe3O4(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，
32、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。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
33、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。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，这里由外电源提供电 流，而不是由电池本身提供电流。化工厂的一些酸性溶液贮槽或管道，以及地厂水管、输袖 管等，常用这种方法防腐。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
34、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，由于阳极上氧化 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氧化铝的性质氧化铝氢氧化铝的两性的两性与氨水反应现象的理解和方程式书写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铝土矿制备铝的步电的两性二铝的氢氧化物的两性溶于过量的强酸和强碱用途耐火材料熔点高冶炼金属铝氢氧化铝典型的两性氢氧化物既能溶于强酸又能溶于强碱之间的关系可用下式表示从铝土矿中提取铝的过程中的的化学方程式通电灼烧高温三铝遇浓硫酸或
35、浓硝酸会在铝表面生成致密的氧化膜而发生钝化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简写为与氧化物的反应铝热反应特点放出大量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。3Fe2+与 Fe3+的转化 Fe2+在水溶液中显浅绿色，Fe3+在水溶液中显棕黄色。Fe2+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
36、液露置在空气中会被氧气氧化成 Fe3+。常见反应有：2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O 2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O 5Fe2+MnO4-+8H+=Mn2+5Fe3+4H2O Fe3+体现氧化性，遇到还原剂可以被还原成 Fe2+或 Fe。可以将它还原成 Fe2+的主要反应有：2Fe3+Fe3Fe2+2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+2Fe3+2I-2Fe2+2I2 2Fe3+H2S=2Fe2+S+2H+Fe2+与 Fe3+以及其他金属阳离子的氧化性顺序如下：可以发现 Fe2+与 Fe3+的氧化性差异很大。【例题解析】例 1在氯化铁、氯
37、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.Fe3+C.Fe2+D.H+解析：解此题要掌握单质铁有还原性能和 Cu2+、H+、Fe3+反应。另外，铁能被磁铁吸引是铁的一种重要物理性质。现在 Fe 单质有剩余则 Cu2+、H+、Fe3+分别被还原为 H2、Cu、Fe2+，故溶液中 Fe2+最多，答案为 C。例 2将 54.4 g 铁和氧化铁的混合物，投入足量的稀 H2SO4中，充分反应后收到 4.48 L H2（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、
38、Fe2O3 的混合物溶于 H2SO4后，Fe 和 Fe2O3分别生成 FeSO4、H2和Fe2(SO4)3，这时 Fe 还可以和 Fe3+反应,即铁和两种物质都发生了反应，而反应后无 Fe3+和Fe，说明上述反应恰好将 Fe3+和 Fe 完全转化为 Fe2+。答案：混合物中含铁 22.4 克，Fe2O3 32 克，反应消耗 H2SO4 0.8 mol。例 3两种金属组成的混合物共 20 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 Mg B Fe 和 Mg C Zn 和 Fe D Fe 和 Cu 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
39、重难点氧化铝的性质氧化铝氢氧化铝的两性的两性与氨水反应现象的理解和方程式书写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铝土矿制备铝的步电的两性二铝的氢氧化物的两性溶于过量的强酸和强碱用途耐火材料熔点高冶炼金属铝氢氧化铝典型的两性氢氧化物既能溶于强酸又能溶于强碱之间的关系可用下式表示从铝土矿中提取铝的过程中的的化学方程式通电灼烧高温三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简写为与氧化物的反应铝热反应特点放出大量 解析：根据金属与盐酸反应的化学方程式可得如下
40、关系式：Mg H2 Fe H2 Zn H2 Cu 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，Mg 需 12 g，Fe 需 28 g，Zn 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Mg，和另一个大于 20 g（如 Fe、Zn）或不生成氢气的铜组合才行。答案：CD。例 4.铁氧体法是处理含铬有毒废水的常用方法.其原理是：用 FeSO4把废水中 Cr2O72-离子还原为 Cr3+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+xF
41、e3+2-xFe2+O4.问：处理废水时，需加至少为废水中铬（用 CrO3表示）的质量多少倍的固体FeSO47H2O？实际处理时可能怎样?解析：本题是新信息与已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.Cr3+xFe3+2-xFe2+O4就是 R3O4，即 M2O3FeO，其中 M3+有一部分是 Fe3+，另一部分是 Cr3+.那么 Cr3+、Fe3+从哪里来?有何比例呢?由题意知发生的反应式为：Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O 从反应不难看出 n(Cr3+)n(Fe3+)=13.要符合 M2O3FeO 的组成，即 n(M3+)n(Fe2
42、+)=21，当有 4 mol M3+(1 mol Cr3+和 3 mol Fe3+)时，应还需 2 mol Fe2+，所以一共需要用 5 mol FeSO47H2O.故加入 FeSO47H2O 的质量为 CrO3的倍数为：)()7(5324CrOMOHFeSOm=1002785=13.9 实际上用量可能要比理论值大，因为绿矾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 H2SiO3的酸酐，但不溶于水。SiO2CaO=CaSiO3 SiO22NaOH=Na2SiO3+H2O SiO2 4HF=SiF4 2H2O(2)弱氧化性 SiO
43、22C=Si+2CO 2二氧化硅的用途(1)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 Na2SiO3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=H2SiO3 Na2CO3 高温 高温 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氧化铝的性质氧化铝氢氧化铝的两性的两性与氨水反应现象的理解和方程式书写铝的两性铝与强碱的反应一从铝土矿到铝
44、合金一从铝土矿中提取铝铝土矿制备铝的步电的两性二铝的氢氧化物的两性溶于过量的强酸和强碱用途耐火材料熔点高冶炼金属铝氢氧化铝典型的两性氢氧化物既能溶于强酸又能溶于强碱之间的关系可用下式表示从铝土矿中提取铝的过程中的的化学方程式通电灼烧高温三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简写为与氧化物的反应铝热反应特点放出大量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
45、属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。如：滑石 Mg3(Si4O10)(OH)2 可表示为 3MgO 4SiO2H2O 5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煅烧后，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 Na2OCaO6SiO2。6硅的工业制法 SiO22C=Si 2CO Si+2Cl2=SiCl4 SiCl4+2H2=Si+4HCl 7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
46、刚石，熔沸点较高，是良好的半导体材料。【例题解析】：例 1Al2O3 2SiO2 2H2O 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 Na2SiO3改写成 Na2O SiO2解此类题时，先把题目所给氧化物反写过来则为Al2(Si2O5)(OH)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 CO2同时作用的过程例如钾长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土A
47、l2Si2O5(OH)4，此反应的离子方程式为 2KAlSi3O82H2CO39H2O=2K2HCO3-4H4SiO4Al2Si2O5(OH)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Na2SiO3CaSiO3SiO2 114(物质的量之比)，若以a Na2O b CaO m SiO2表示此玻璃的组成，则 abm 。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
48、与氧化物形式的改写。Na2SiO3可改写为 Na2O H2O，CaSiO3可改写为 CaO H2O，所以普通玻璃的组成可表示为 Na2OCaO6SiO2。则 abm116。例 417g 样品（含 Al2O3、Fe2O3、SiO2），放入盛 100 mL NaOH 溶液的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入 10 molL-1稀 H2SO4溶液，生成的沉淀的物质的量与加入 H2SO4溶液的体积关系如图。试求：加入 NaOH 溶液的浓度；b5 时。样品中各成分的质量分数。高温 高温 高温 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氧化铝的性质氧化铝氢氧化铝的两性的两性与氨水反应现象
49、的理解和方程式书写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铝土矿制备铝的步电的两性二铝的氢氧化物的两性溶于过量的强酸和强碱用途耐火材料熔点高冶炼金属铝氢氧化铝典型的两性氢氧化物既能溶于强酸又能溶于强碱之间的关系可用下式表示从铝土矿中提取铝的过程中的的化学方程式通电灼烧高温三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简写为与氧化物的反应铝热反应特点放出大量解析：沉淀达最大量时，溶液中仅 Na2SO4，沉淀是 Al(OH)3、Fe2O3、H2SiO3 电荷守恒
50、 n(Na)2n(SO42)c(NaOH)0.1L210mol/L0.025L c(NaOH)5 mol/L 由图可知溶解 Al(OH)3消耗 30mLH2SO4 n(Al3)3210030.0LmolmL0.2 mol n(Al2O3)102g/mol 0.1 mol10.2g 总 OH溶 Al2O3耗溶 SiO2 耗余 OH 0.1L5 mol/L0.1 mol2n(SiO2)2b10mol/L2 已知 b5 n(SiO2)0.1 mol60g/mol0.1 mol6g 推知 Fe2O3 或解：达最大沉淀耗 H余 OH耗沉淀 AlO2耗沉淀 SiO32耗 10mol/L0.025L2b10