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专题3 从矿物到基础材料
第一单元 从铝土矿到铝合金
铝的制取
①溶解：Al2O3+2NaOH === 2NaAlO2+H2O
②过滤：除去杂质
③酸化：NaAlO2+CO2+2H2O === Al(OH)3↓+NaHCO3
通电
④过滤：保留氢氧化铝
⑤灼烧：2Al(OH)3 ======= 4Al+3O2↑
铝合金特点：1、密度小2、强度高3、塑性好4、制造工艺简单5、成本低6、抗腐蚀力强
铝的化学性质
（1） 与酸的反应：2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
（2） 与碱的反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
第一步：2Al+6H2O= 2Al(OH)3+3H2↑
第二步：Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
★ 总方程式： 2Al+2NaOH+6H2O=2NaAlO2+ 4H2O +3H2↑
（3） 钝化：在常温下，铝与浓硝酸、浓硫酸时会在表面生成致密的氧化膜而发生钝化，不与浓硝酸、浓硫酸进一步发生反应。
高温
（4） 铝热反应：
2Al + Fe2O3 === 2Fe + Al2O3
铝热剂：铝粉和某些金属氧化物（Fe2O3、FeO、Fe3O4、V2O5、Cr2O3、MnO2）组成的混合物。
氧化铝的化学性质（两性氧化物）
氧化铝的用途
高硬度、熔点高，常用于制造耐火材料
氢氧化铝（两性氢氧化物）
（1） 与酸的反应：Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
（2） 与碱的反应：Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O
氯化铝的制取：
氯化铝与氨水反应 AlCl3+3NH3H2O=Al（OH）3↓+NH4Cl3
氯化铝与氢氧化钠溶液反应 AlCl3+3NaOH=Al（OH）3↓+3NaCl
AlCl3+4NaOH=NaAlO2+2H2O+3NaCl
第二单元 铁、铜及其化合物的应用
常见的铁矿石和铜矿石
铁的冶炼方法
（1）制取CO：C+O2 === CO2，CO2+C ===CO
高温
高温
（2）还原（炼铁原理）：Fe2O3 + 3CO === 2Fe + 3CO2
（3） 除SiO2：CaCO3===CaO+CO2↑，CaO+SiO2===CaSiO3
铜的冶炼方法
1.高温冶炼黄铜矿→电解精制；2.湿法炼铜：Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu；3.生物炼铜
铁、铜的化学性质
铁的化学性质：铁是较活泼的金属（或中等活泼金属）表现为还原性。
铁
△
铜
（1）与非金属反应
①铁生锈（铁在潮湿空气中被腐蚀生成Fe2O3）
点燃
②2Fe+3Cl2 === 2FeCl3
点燃
点燃
③2Fe+3Br2 === 2FeBr3 还原性：Fe2+>Br
④3Fe+2O2 === Fe3O4(2价Fe占 ，2价Fe占2／3)
Cu +O2 === 2CuO
点燃
Cu + Cl2=== CuCl2
△
2Cu + S === Cu2S
（2）与酸反应
①非强氧性的酸：Fe + 2H+ == Fe2+ + H2↑
②强氧性的酸（浓H2SO4、HNO3）:
a.常温下钝化(浓H2SO4、浓HNO3用铁制容器盛装)
b.一定条件下反应生成Fe（Ⅲ）
①非强氧性的酸: 不反应
②强氧性的酸（浓H2SO4、HNO3）：在一定条件下生成Cu(Ⅱ)
（3）与盐溶液反应
(1) Fe + Cu2+ == Fe2+ + Cu
(2) Fe + 2Fe3+ == 3Fe2+
Cu + 2Ag+=2Ag + Cu2+
Cu + 2Fe3+=2Fe2+ + Cu2+（实验现象：铜粉溶解，溶液颜色发生变化。）
Fe2+与Fe3+的相互转化：
Fe3+的检验
实验①：向FeCl3 溶液中加入几滴KSCN溶液，溶液显血红色，
Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3
实验②：向FeCl3溶液加入NaOH溶液，有红褐色沉淀。
Fe3＋＋2OH－Fe(OH)3↓
Fe2+的检验(浅绿色)
实验：向FeCl2溶液加入NaOH溶液。
Fe2＋＋2OH－Fe(OH)2↓（白色/浅绿色）4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3（红褐色）
Fe3+与Cu的反应
Fe3++Cu=Fe2++Cu2+（制作印刷电路板用）
金属腐蚀的种类
化学腐蚀：金属跟周围的物质之间发生化学反应而引起的腐蚀。
电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。
常用的防腐蚀的方法
①改变金属的内部结构。例如，把铬、镍加入普通钢中制成不锈钢。②在金属表面覆盖保护层。例如，在金属表面涂漆、电镀或用化学方法形成致密耐腐蚀的氧化膜等。③电化学保护法。因为金属单质不能得电子，只要把被保护的金属做电化学装置发生还原反应的一极——阴极，就能使引起金属电化腐蚀的原电池反应消除。
第三单元 含硅矿物与信息材料
硅酸盐矿物、硅酸盐产品（传统材料）和信息材料的介绍
1．硅酸盐的结构：
（1）硅酸盐的结构复杂，常用氧化物的形式表示比较方便。硅酸盐结构稳定，在自然界中稳定存在。
（2）氧化物形式书写的规律：
①各元素写成相应的氧化物，元素的价态保持不变。
②顺序按先金属后非金属,金属元素中按金属活动顺序表依次排列，中间用“•”间隔。
③注意改写后应与原来化学式中的原子个数比不变。
2．Na2SiO3的性质：Na2SiO3易溶于水，水溶液俗称“水玻璃”，是建筑行业的黏合剂，也用于木材的防腐和防火。
化学性质主要表现如下：
（1）水溶液呈碱性（用PH试纸测），通CO2有白色沉淀：Na2SiO3 + CO2 + H2O == Na2CO3 + H2SiO3↓（白色胶状沉淀），离子方程式：SiO32－ ＋ CO2 + H2O ＝＝ CO32－ ＋ H2SiO3↓。
硅酸受热分解：H2SiO3 H2O + SiO2 ，
原硅酸和硅酸都是难溶于水的弱酸，酸性：H2CO3强于H4SiO4或H2SiO3。
(2)硅酸钠溶液中滴加稀盐酸有白色沉淀：
Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3↓，离子方程式：SiO32－ ＋ 2H+ == H2SiO3↓.
(3)硅酸和氢氧化钠反应：H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O.
离子方程式：H2SiO3 ＋ 2OH－ ＝＝SiO32－ ＋2H2O 。
4．硅酸盐产品（传统材料）
主要原料
产品主要成分
普通玻璃
石英、纯碱、石灰石
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(物质的量比为1:1:4)
普通水泥
黏土、石灰石、少量石膏
2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3
陶瓷
黏土、石英沙
成分复杂主要是硅酸盐
制玻璃的主要反应：SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑,SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑.
硅的制取
制粗硅：SiO2 + 2C Si + 2CO
制纯硅：Si + 2Cl2 SiCl4(液态)
SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl
硅的性质
（1）物理性质：晶体硅是灰黑色有金属光泽，硬而脆的固体；导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，熔沸点高，硬度大，难溶于溶剂。
（2）化学性质：常温只与单质氟、氢氟酸和强碱溶液反应。性质稳定。
Si +2F2 == SiF4（气态）, Si + 4HF == SiF4 +2 H2,
Si +2NaOH + H2O == Na2SiO3 +2H2↑,（Si +2NaOH + 4H2O == Na2SiO3 +2H2↑+ 3H2O.）
4e-
硅的用途
（1） 用于制造硅芯片、集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件；（2）制造太阳能；（3）制造合金，如含硅4％（质量分数）的钢导磁性好制造变压器的铁芯；含硅15%(质量分数)的钢有良好的耐酸性等。
二氧化硅的性质和用途
1．SiO2在自然界中有较纯的水晶、含有少量杂质的石英和普遍存在的沙。自然界的二氧化硅又称硅石。
2．SiO2物理性质：硬度大，熔点高，难溶于溶剂(水)的固体。
3．SiO2化学性质：常温下，性质稳定，只与单质氟、氢氟酸和强碱溶液反应。
SiO2 + 2F2 == SiF4 + O2 , SiO2 + 4HF == SiF4 + 2H2O （雕刻玻璃的反应),
SiO2 + 2NaOH == Na2SiO3 + H2O （实验室装碱试剂瓶不能用玻璃塞的原因）.
加热高温：SiO2 + 2C Si +2 CO, SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑
SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑，SiO2 + CaO CaSiO3 .
4．SiO2的用途：制石英玻璃，是光导纤维的主要原料；制钟表部件；可制耐磨材料；用于玻璃的生产；在光学仪器、电子工业等方面广泛应用。
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