专题从矿物到基础材料知识汇总

专题从矿物到基础材料知识汇总

‎ ‎ 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。‎ 第 3 页 共 3 页 ‎ ‎ ‎（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 铜 与非金属单质 与Cl2‎ ‎2Fe + 3Cl22FeCl3‎ Cu+ Cl2 CuCl2‎ 与硫 Fe + SFeS ‎2Cu +S Cu2S 与酸 与HCl Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑‎ 不反应 离子方程式4‎ Fe+2H+ = Fe2+ + H2↑‎ 不反应 与金属的盐溶液 CuSO4+Fe=FeSO4+Cu Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+Ag 与浓硫酸、硝酸 在常温下遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化 在加热条件下可与浓硫酸反应(P95）常温下可与硝酸反应（P101）‎ 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↑‎ 第 3 页 共 3 页 ‎ ‎ 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 第 3 页 共 3 页