第4章復習課件：材料家族中的元素(魯科版必修1)

第1節(jié)第2節(jié)第3節(jié)要點歸納整合疑點難點解析單元質量評估要點歸納整合

含硅物質的性質及應用【例1】某科研小組，用含有少量的CaO和Fe2O3的高嶺土(主要成分：Al2O3·2SiO2·2H2O)來研制新型凈水劑，其實驗方案如下：將土樣和純堿混合均勻，加熱熔融，冷卻后用水浸取熔塊，過濾棄去殘渣，濾液用鹽酸酸化，經(jīng)過濾，分別得到沉淀和溶液，溶液即是凈水劑。(1)土樣和純堿混合均勻，加熱熔融時，土樣中的主要成分與純堿反應的化學方程式為a_______;b.Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑。(提示：NaAlO2易溶于水并轉化為Na［Al(OH)4］)(2)最后得到的沉淀物是_____________________。生成沉淀的離子方程式為____________________。(3)實驗室中常備的坩堝有瓷坩堝、氧化鋁坩堝和鐵坩堝，本實驗熔融土樣時應選用_____坩堝。高溫====答案：(1)SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑(2)H2SiO32H++SiO32-==H2SiO3(3)鐵高溫====【解析】這是一道信息給予題，根據(jù)題示情境分析：(1)高嶺土熔化時，其成分中的SiO2和Al2O3與Na2CO3反應生成Na2SiO3和NaAlO2。(2)熔塊加水使Na2SiO3和NaAlO2溶解，與其他雜質分離，在過濾后的濾液中加入鹽酸則使Na2SiO3、NaAlO2分別與過量的鹽酸反應，生成H2SiO3沉淀和AlCl3溶液,過濾得濾液，濾液中的AlCl3可作凈水劑。(3)因為瓷坩堝中含有SiO2，氧化鋁坩堝主要成分是Al2O3，它們都能與Na2CO3在高溫下發(fā)生反應，故熔融樣品時只能用鐵坩堝?！久麕燑c撥】硅及其化合物的考查重點是SiO2的性質及硅酸鹽材料,包括玻璃、水泥、陶瓷的工業(yè)原料、成分、性質等。

鋁及其化合物之間的轉化【例2】分析下面各物質的轉化關系，回答后面的問題。(已知A是地殼中含量最高的金屬元素的單質)(1)寫出下列物質或主要成分的化學式

A_________________B____________________C_________________D____________________(2)寫出下列各步反應的離子方程式：Ⅰ._______________________________________；Ⅱ._______________________________________；Ⅲ._______________________________________；Ⅳ._______________________________________。(3)若白色沉淀質量為7.8g，則需要消耗1mol/LNaOH溶液和1mol/LHCl溶液各多少mL？【解析】根據(jù)A是地殼中含量最高的金屬元素的單質，推出A為Al，則B為Na[Al(OH)4]，溶液C的溶質為AlCl3和NaCl，D為Al(OH)3。由此可寫出有關方程式并根據(jù)方程式進行計算。答案：(1)AlNa[Al(OH)4]

AlCl3、NaClAl(OH)3(2)2Al+2OH-+6H2O==2[Al(OH)4]-+3H2↑[Al(OH)4]-+4H+==Al3++4H2OAl3++3NH3·H2O==Al(OH)3↓+3NH4+[Al(OH)4]-+CO2==Al(OH)3↓+HCO3-(3)NaOH：100mL

HCl：400mL【名師點撥】(1)定量分析，深層應用在以上Al3+、Al(OH)3、［Al(OH)4］-之間的相互轉化反應中，都有特定的數(shù)量關系，實際考查時往往利用這種定量關系進行產(chǎn)物的分析及相關計算。(2)整體組合，綜合應用實際題目往往把Al3+與Mg2+、Fe3+等或把［Al(OH)4］-與OH-、HCO3-等離子組合在一起，使問題復雜化，以此來考查學生的綜合應用能力。學習時應有意識地進行組合分析，提高自身的綜合應用能力。

材料的應用【例3】有關材料的下列說法正確的是（）A.目前我國流通的硬幣是使用合金材料制造的B.玻璃鋼是以玻璃為基體，鋼纖維做增強體的復合材料C.石英玻璃屬于硅酸鹽產(chǎn)品D.鋁制品在生產(chǎn)生活中應用廣泛是因為鋁的性質不活潑，不易被氧化A【解析】選A。A項，我國目前流通的硬幣材料均為合金材料，所以A正確。B項，玻璃鋼是以合成樹脂為基體，玻璃纖維為增強體的復合材料，B錯。C項，石英玻璃的成分為二氧化硅，不屬于硅酸鹽，C錯。D項，鋁制品在生產(chǎn)生活中應用廣泛是因為鋁的表面能生成一層致密的氧化膜阻止內部金屬繼續(xù)被氧化，D錯。【名師點撥】材料的考查著重于各種材料的分類、組成、性能、用途等方面，對這部分知識要做到全面了解。常考查玻璃、陶瓷等傳統(tǒng)無機非金屬材料的組成、原料和性質；新型無機非金屬材料及復合材料的性能和用途；金屬及其合金的性質和應用。疑點難點解析

鋁和鋁的化合物的計算【例1】將一定質量的Mg、Al合金投入100mL一定物質的量濃度的鹽酸中，合金全部溶解，向所得溶液中滴加5mol/LNaOH溶液至過量，生成沉淀的質量與加入的NaOH溶液的體積關系如圖所示。求：（1）原合金中Mg、Al各多少克？（2）鹽酸物質的量濃度是多少？疑難點一答案：(1)Mg：4.8g；

Al：2.7g(2)c(HCl)=8mol/L【解析】(1)由題意知:160mL→180mL時用去的20mLNaOH溶液在溶解Al(OH)3,根據(jù)Al守恒:Al～Al(OH)3～NaOH得:n(Al)=5mol/L×0.020L=0.1mol,質量為2.7g;20mL→160mL時用去的140mLNaOH溶液在沉淀Mg2+和Al3+,Al3+～3NaOH～Al(OH)3～NaOH，沉淀Al3+用去NaOH溶液為:20mL×3=60mL,沉淀Mg2+用去NaOH溶液為：140mL-60mL=80mL，根據(jù)Mg守恒：Mg～Mg2+～2NaOH,n(Mg)=5mol/L×0.080L×1/2=0.2mol，質量為4.8g。(2)0→160mL時用去的160mLNaOH溶液在中和剩余的鹽酸，沉淀Mg2+和Al3+,在160mL時，溶液中只存在NaCl。根據(jù)Na和Cl守恒:HCl～NaOH,n(HCl)=5mol/L×0.160L=0.8mol,c(HCl)=0.8mol/0.100L=8mol/L?！久麕燑c評】

鋁及其化合物的計算是考查學生各種能力的重要題型，在高考及競賽中頻頻出現(xiàn)，因此如何快速而準確解答這類題非常重要，現(xiàn)將幾種巧算方法介紹如下：一、公式法鋁和鋁的化合物常見題型的計算公式如下：I.Al3+與OH-反應生成沉淀的物質的量①當n(OH-):n(Al3+)≤3:1時，n[Al(OH)3]=。②當3:1＜n(OH-):n(Al3+)＜4:1時，

n[Al(OH)3]=。③當n(OH-):n(Al3+)≥4:1時，n[Al(OH)3]=0。n(OH-)134n(Al3+)-n(OH-)II.[Al(OH)4]-與H+反應生成沉淀的物質的量①當n(H+):n[Al(OH)4]-≤1:1時，n[Al(OH)3]=n(H+)②當1:1＜n(H+):n[Al(OH)4]-＜4:1時，

n[Al(OH)3]=③當n(H+):n[Al(OH)4]-≥4:1時，n[Al(OH)3]=0III.Mg2+、Al3+混合液與OH-反應時,求Mg2+、Al3+的物質的量。如圖：①n(Al3+)=(b-a)mol②n(Mg2+)=(4a-3b)/2mol二、守恒法根據(jù)化學反應中的質量守恒，電荷守恒，電子守恒等，可簡化鋁和鋁的化合物的有關計算。13﹛4n[Al(OH)4]--n(H+)﹜單元質量評估第4章材料家族中的元素

(40分鐘100分)1.下列物質中，屬于新型無機非金屬材料的是()A.有色玻璃B.碳化硅陶瓷C.石英玻璃D.鋼化玻璃【解析】選B。鋼化玻璃與普通玻璃的成分相同，制造過程不同；石英玻璃的主要成分是二氧化硅；有色玻璃是在原料中加入某些金屬氧化物制成的。B2.熔融NaOH的坩堝可以選用()A.瓷坩堝B.石英坩堝C.鐵坩堝D.鋁坩堝【解析】選C。瓷坩堝和石英坩堝中的二氧化硅、鋁坩堝中的鋁均能與NaOH反應，所以不能用來熔融NaOH。C3.(雙選)下列敘述正確的是(

)A.石灰窯、玻璃熔爐出來的氣體的主要成分相同B.用石灰抹墻和用水泥砌墻過程的硬化原理相同C.玻璃、陶瓷、水泥容器均不能貯存氫氟酸D.任何酸均不能與酸性氧化物反應AC【解析】選A、C。石灰窯中：CaCO3CaO+CO2↑，玻璃熔爐中：Na2CO3+SiO2

Na2SiO3+CO2↑，CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑，A選項正確。用石灰抹墻的反應為Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O。因為生成難溶物質CaCO3以及水分的蒸發(fā)而變硬，水泥的硬化是水泥加水成漿后，發(fā)生復雜的物理、化學變化，經(jīng)過一段時間凝固成塊，最后變硬，二者硬化原理不相同，B不正確。在水泥、玻璃、陶瓷中都有SiO2，可以發(fā)生SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O，所以C正確，D錯誤。高溫====高溫====高溫====4.(雙選)下列各組溶液，只用膠頭滴管，不用其它任何試劑就可以鑒別的是()A.NaOH和Al2(SO4)3B.稀鹽酸和Na2CO3C.CaCl2和Na2CO3D.Ba(OH)2和NaHSO4【解析】選A、B。A和B互滴現(xiàn)象不同，A組，若將少量的NaOH溶液加入到過量的Al2(SO4)3溶液里，則立即產(chǎn)生白色絮狀沉淀；若將少量的Al2(SO4)3溶液加到過量的NaOH溶液里，則無明顯現(xiàn)象。上述的操作不同，產(chǎn)生了不同的實驗現(xiàn)象，據(jù)此可鑒別二者。有關反應的離子方程式為：Al3++3OH-==Al(OH)3↓Al3++4OH-==［Al(OH)4］-；ABB組，向Na2CO3溶液中滴加稀鹽酸：開始無現(xiàn)象，后產(chǎn)生氣泡。Na2CO3+HCl==NaCl+NaHCO3NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑向稀鹽酸中滴加Na2CO3溶液，立即產(chǎn)生氣泡2HCl+Na2CO3==2NaCl+H2O+CO2↑。而C和D無論滴加順序如何，現(xiàn)象均是有白色沉淀產(chǎn)生?！痉椒记伞坎挥闷渌噭╄b別物質的方法——互滴法AlCl3溶液與NaOH溶液的互滴問題:將AlCl3溶液滴入到NaOH溶液中,開始NaOH過量,Al3+轉化為[Al(OH)4]-,故無沉淀生成(有但即溶);隨著AlCl3不斷滴入，NaOH全部反應,此時溶液中溶質全部是Na[Al(OH)4],繼續(xù)滴入AlCl3,則Al3+與[Al(OH)4]-反應生成Al(OH)3沉淀,且沉淀量逐漸增多,直至Na[Al(OH)4]反應完畢,沉淀量達最大值。將NaOH溶液逐滴加入到AlCl3溶液中,立即產(chǎn)生白色沉淀,隨著NaOH量的增加,沉淀量逐漸增多,直到AlCl3反應完畢,沉淀達到最大值;繼續(xù)滴加NaOH溶液,則沉淀開始溶解,直到全部溶解完?，F(xiàn)象不同的原因是哪種反應物過量的問題,類似的情況還有Na2CO3溶液與鹽酸的互滴。5.某溶液既能溶解Al(OH)3，又能溶解H2SiO3，在該溶液中可以大量共存的離子組是()A．K+、Na+、HCO3-、NO3-B．Na+、SO42-、Cl－、ClO－C．H+、Mg2+、SO42-、NO3-D．Fe3+、NO3-、SCN－、Na+【解析】選B。既能溶解Al(OH)3又能溶解H2SiO3的溶液呈堿性，A項中的HCO3-、C項中的H+、Mg2+都不能和OH－共存，D項Fe3+和SCN－、OH-不能共存。B6.向明礬溶液中滴入Ba(OH)2溶液，當SO42-恰好沉淀完全時，鋁元素主要存在形式是()A.Al3+

B.[Al(OH)4]-C.Al(OH)3

D.Al3+和[Al(OH)4]-【解析】選B。向明礬溶液中滴入Ba(OH)2溶液，當SO42-恰好沉淀完全時，發(fā)生反應的離子方程式為：Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-==2BaSO4↓+[Al(OH)4]-,所以選B。B7.某同學設計如下實驗測量mg銅銀合金樣品中銅的質量分數(shù)。下列說法中不正確的是()A.排水法收集到的氣體為NOB.只根據(jù)m和V不能求得合金中銅的質量分數(shù)C.操作Ⅱ應是洗滌D.銅的質量分數(shù)為：B【解析】選B。銅、銀與稀硝酸反應生成NO氣體。因Ag和Cu失去電子數(shù)不同，根據(jù)m和V列方程組可以求得Ag或Cu的質量。烘干、稱量所得沉淀為AgCl，n(AgCl)=m(Ag)=108×m(Cu)=()g，Cu的質量分數(shù)為×100%=8.某同學想驗證十一屆全運會金牌“璇寶”為純金制造而非銅的合金，可選用的試劑是()A.鹽酸B.稀硫酸C.燒堿D.硝酸【解析】選D。銅能溶于硝酸，而金不溶，如果金牌溶解，則為銅合金制造，如不溶，則為純金制造。D9.下列有關金屬及其合金的說法不正確的是()A.目前我國流通的硬幣是由合金材料制造的B.生鐵、普通鋼和不銹鋼中的碳含量依次增加C.鎂在空氣中燃燒發(fā)出耀眼的白光，可用于制作照明彈D.日用鋁制品表面覆蓋著氧化膜，對內部金屬起保護作用【解析】選B。生鐵、普通鋼和不銹鋼中的碳含量依次降低，故B項錯。B10.下列制取硫酸銅的實驗設計中，能體現(xiàn)“經(jīng)濟、高效、環(huán)保”精神的最佳方案是()A.銅與濃硫酸共熱B.用銅片和稀硫酸反應C.先灼燒廢銅屑生成氧化銅，然后再用濃硫酸溶解D.適當溫度下，使銅片在持續(xù)通入空氣的稀硫酸中溶解【解析】選D。A項，會產(chǎn)生污染性氣體SO2，并且消耗硫酸多。B項，銅與稀硫酸不反應；C項，灼燒廢銅屑消耗能量且濃硫酸容易與雜質反應生成污染性氣體SO2；D項，發(fā)生反應2Cu+O2+2H2SO4==2CuSO4+2H2O，既沒有污染氣體生成又經(jīng)濟高效。D11.人類歷史上的石器時代、青銅器時代、鐵器時代都是以材料作為時代的重要標志。從20世紀50年代金屬材料占絕對優(yōu)勢到21世紀已經(jīng)形成金屬材料、聚合物材料、陶瓷材料和復合材料四大類工程材料平分秋色的格局。下列材料的有關敘述正確的是()A.傳統(tǒng)無機非金屬材料具有耐高溫、抗腐蝕、耐沖擊的優(yōu)點B.我國從唐代開始就能制造陶瓷C.人類制造出的第一種材料是水泥D.唐三彩、砂鍋、蒸發(fā)皿、表面皿都屬于陶瓷制品【解析】選B。A項，耐高溫、抗腐蝕、耐沖擊是新型無機非金屬材料的優(yōu)點；C項，人類制造出的第一種材料是陶瓷；D項，表面皿常為玻璃制品，不屬于陶瓷制品。B12.(雙選)向100mL1mol·L-1的AlCl3溶液中逐滴滴入2mol·L-1的NaOH溶液，得到3.12g沉淀，則加入的NaOH溶液的體積為()A.180mL

B.200

mLC.60

mLD.120mL【解析】選A、C。Al(OH)3恰好完全沉淀時n1［Al(OH)3］=0.1L×1mol·L-1=0.1moln2[Al(OH)3]==0.04mol若加入的NaOH不足，則此時有：n2[Al(OH)3]=

n(NaOH)=2mol·L-1×V1×即

×2mol·L-1×V1=0.04molV1=0.06L=60

mL。若加入的NaOH過量，使Al(OH)3部分發(fā)生溶解，則此時有：n2[Al(OH)3］=4n(Al3+)-n(OH-),即0.04mol=0.1mol×4-n(OH-)n(OH-)=0.36molV2==0.18L=180mL。AC二、非選擇題(本題包括4小題，52分)13.(13分)鋁是一種重要的金屬，在生產(chǎn)、生活中具有許多重要的用途，如圖是從鋁土礦中制備鋁的工藝流程：已知：鋁土礦的主要成分是Al2O3，此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質；回答下列問題：(1)向鋁土礦中加入足量鹽酸過濾后所得濾渣A的主要成分為___________。(2)在工藝流程中，加入足量氫氧化鈉溶液過程中發(fā)生反應的離子方程式為__________________，過濾后所得濾渣B的成分為________。用二氧化碳酸化后過濾所得濾液中的溶質是__________。(3)電解氧化鋁，每生成1molAl時，生成____mol氧氣?！窘馕觥縁e2O3、Al2O3能溶于鹽酸，濾渣A為SiO2，加足量氫氧化鈉溶液，溶液中的H+、Fe3+、Al3+能與OH－反應，過濾所得濾液中的溶質是Na［Al(OH)4］,濾渣B是氫氧化鐵。答案：(1)SiO2(2)H+＋OH－==H2O、Fe3+＋3OH－==Fe(OH)3↓、Al3+＋3OH－==Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－==［Al(OH)4］-(后兩個離子方程式也可寫為Al3++4OH-==［Al(OH)4］-)Fe(OH)3NaHCO3、NaCl(3)0.75

14.(13分)銅是生產(chǎn)生活中用量較多的金屬。(1)下列有關銅元素的說法中，不正確的是_____。A.青銅、不銹鋼、硬鋁都是合金B(yǎng).銅表面易形成致密的氧化膜C.銅與O2反應，生成黑色的CuOD.CuSO4·5H2O是一種混合物，加熱后變?yōu)榘咨墓腆w(2)某化學小組為測定一定質量的某銅鋁混合物中銅的質量分數(shù)，設計了如下實驗方案：方案Ⅰ：銅鋁混合物測定生成氣體的體積方案Ⅱ：銅鋁混合物測定剩余固體的質量①溶液A能否選用稀硝酸？若能，寫出方案Ⅰ中發(fā)生反應的離子方程式；若不能說明理由____________。②溶液B可選用稀硫酸，也可選用____。③實驗室中方案___(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)更便于實。足量溶液A充分反應足量溶液B充分反應【解析】(1)銅制品生銹，生成的銅綠不是致密氧化膜，銅與O2反應，生成黑色的CuO，CuSO4·5H2O是純凈物，加熱后失水生成白色的硫酸銅。(2)鋁既能與酸反應又能與堿反應；溶液A可選氫氧化鈉溶液或稀硝酸，最好選氫氧化鈉溶液，試劑用量少且便于計算；試劑B只要能將鋁溶解即可，可以用稀H2SO4，也可以用鹽酸或NaOH溶液。方案Ⅱ更便于實施，因為實驗室中測定固體質量比測定氣體體積方便易行。答案：(1)B、D(2)①能，3Cu+8H++2NO3-==3Cu2++2NO↑+4H2O，Al+4H++NO3-==Al3++NO↑+2H2O②鹽酸或NaOH溶液③Ⅱ15.(12分)某混合物A，由KAl(SO4)2、Al2O3組成，在一定條件下可實現(xiàn)如圖所示的物質之間的變化。據(jù)此判斷：(1)固體B所含物質的化學式為_______________。(2)反應①的離子方程式為__________________。(3)欲用實驗證明固體E中有NH4+存在，按下列要求填空：①實驗操作：將E溶于水，向其中加入_____，加熱，并將_____放在試管口。②實驗現(xiàn)象及結論：_______________________。③有關反應的離子方程式：_________________。【解析】解題的關鍵是抓住鋁鹽和Al2O3的性質，以及NH4+的檢驗方法。NH4+的檢驗可根據(jù)NH4+與OH-反應生成NH3的原理進行。答案：(1)Al2O3(2)Al3++3NH3·H2O==Al(OH)3↓+3NH4+(3)①NaOH濕潤的紅色石蕊試紙②試紙變藍，證明有NH4+的存在③NH4++OH-NH3↑+H2O△====16.(14分)“材料”的發(fā)現(xiàn)和