資源簡介

專題3　從礦物到基礎材料 知識點
從鋁土礦中提取鋁
①溶解：Al2O3+2NaOH === 2NaAlO2+H2O
②過濾：除去雜質
③酸化：NaAlO2+CO2+2H2O === Al(OH)3↓+NaHCO3
④過濾：保留氫氧化鋁
⑤灼燒：2Al(OH)3 =△=Al2O3 + H2O
⑥電解：2Al2O3(熔融) ＝ 4Al+3O2↑
鋁合金特點：1、密度小2、強度高3、塑性好4、制造工藝簡單5、成本低6、抗腐蝕力強
鋁的化學性質——兩性
與非金屬：4Al+3O2＝2Al2O3
與酸的反應：2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
與堿的反應：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
鈍化：在常溫下，鋁與濃硝酸、濃硫酸時會在表面生成致密的氧化膜而發生鈍化，不與濃硝酸、濃硫酸進一步發生反應。
鋁熱反應：
2Al + Fe2O3 === 2Fe + Al2O3
鋁熱劑：鋁粉和某些金屬氧化物（Fe2O3、FeO、Fe3O4、V2O5、Cr2O3、MnO2）組成的混合物。
鋁的氧化物（兩性）
與酸的反應：Al2O3 + 6HCl ＝ 2AlCl3 + H2O
與堿的反應：Al2O3 + 2NaOH ＝ 2NaAlO2 + H2O
鋁的氫氧化物（兩性）
與酸的反應：Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
與堿的反應：Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O
Al(OH)3的制備：
Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+
AlO2-+CO2(過量)+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3-
3AlO2-+Al3++6H2O＝4Al(OH)3↓
Al3+的性質：Al3+ + 3OH-＝Al(OH)3↓ Al3+ + 4OH-＝AlO2- + 2H2O
Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+
AlO2-的性質：AlO2- + H+ + H2O＝Al(OH)3↓ AlO2- + 4H+ ＝Al3+ + 2H2O
AlO2-+CO2(過量)+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3-
從自然界中獲取鐵和銅
高爐煉鐵 （1）制取CO：C+O2 === CO2，CO2+C ===CO
（2）還原（煉鐵原理）：Fe2O3 + 3CO === 2Fe + 3CO2
除SiO2：CaCO3===CaO+CO2↑，CaO+SiO2===CaSiO3
煉銅：1.高溫冶煉黃銅礦→電解精制；2.濕法煉銅：Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu；3.生物煉銅
鐵、銅及其化合物的應用
鐵的化學性質：鐵是較活潑的金屬（或中等活潑金屬）表現為還原性。
鐵 銅
與非金屬反應
①鐵生銹（鐵在潮濕空氣中被腐蝕生成Fe2O3）
②2Fe+3Cl2 === 2FeCl3
③2Fe+3Br2 === 2FeBr3 還原性：Fe2+>Br
④3Fe+2O2 === Fe3O4(2價Fe占 ，2價Fe占2／3) Cu +O2 === 2CuO
Cu + Cl2=== CuCl2
2Cu + S === Cu2S

與酸反應 ①非強氧性的酸：
Fe + 2H+ == Fe2+ + H2↑
②強氧性的酸（濃H2SO4、HNO3）:
a.常溫下鈍化(濃H2SO4、濃HNO3用鐵制容器盛裝)
b.一定條件下反應生成Fe（Ⅲ） ①非強氧性的酸: 不反應
②強氧性的酸（濃H2SO4、HNO3）：在一定條件下生成Cu(Ⅱ)
與鹽溶液反應 (1) Fe + Cu2+ == Fe2+ + Cu
(2) Fe + 2Fe3+ == 3Fe2+
Cu + 2Ag+=2Ag + Cu2+
Cu + 2Fe3+=2Fe2+ + Cu2+（實驗現象：銅粉溶解，溶液顏色發生變化。）
Fe2+與Fe3+的相互轉化：
Fe3+的檢驗：(黃棕色)
實驗①：向FeCl3 溶液中加入幾滴KSCN溶液，溶液顯血紅色，
Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3
實驗②：向FeCl3溶液加入NaOH溶液，有紅褐色沉淀。
Fe3＋＋3OH－Fe(OH)3↓
Fe2+的檢驗：(淺綠色)
實驗①：向FeCl2溶液加入NaOH溶液。
Fe2＋＋2OH－Fe(OH)2↓（白色/淺綠色）4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3（紅褐色）
實驗②：加入KSCN溶液，無現象，再加入適量氯水，溶液顯血紅色
硅酸鹽礦物、硅酸鹽產品（傳統材料）和信息材料的介紹
1．硅在自然界的存在：地殼中含量僅次于氧，居第二位。（約占地殼質量的四分之一）；無游離態，化合態主要存在形式是硅酸鹽和二氧化硅，
2．硅酸鹽的結構：
（1）硅酸鹽的結構復雜，常用氧化物的形式表示比較方便。硅酸鹽結構穩定，在自然界中穩定存在。
（2）氧化物形式書寫的規律：
①各元素寫成相應的氧化物，元素的價態保持不變。
②順序按先金屬后非金屬,金屬元素中按金屬活動順序表依次排列，中間用“?”間隔。
③注意改寫后應與原來化學式中的原子個數比不變。
3．Na2SiO3的性質：Na2SiO3易溶于水，水溶液俗稱“水玻璃”，是建筑行業的黏合劑，也用于木材的防腐和防火。
化學性質主要表現如下：
（1）水溶液呈堿性（用PH試紙測），通CO2有白色沉淀：Na2SiO3 + CO2 + H2O == Na2CO3 + H2SiO3↓（白色膠狀沉淀），離子方程式：SiO32－ ＋ CO2 + H2O ＝＝ CO32－ ＋ H2SiO3↓。
硅酸受熱分解：H2SiO3 H2O + SiO2 ，
原硅酸和硅酸都是難溶于水的弱酸，酸性：H2CO3強于H4SiO4或H2SiO3。
(2)硅酸鈉溶液中滴加稀鹽酸有白色沉淀：
Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3↓，離子方程式：SiO32－ ＋ 2H+ == H2SiO3↓.
(3)硅酸和氫氧化鈉反應：H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O.
離子方程式：H2SiO3 ＋ 2OH－ ＝＝SiO32－ ＋2H2O 。
4．硅酸鹽產品（傳統材料）
主要原料 產品主要成分
普通玻璃 石英、純堿、石灰石 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(物質的量比為1:1:4)
普通水泥 黏土、石灰石 2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3
陶瓷 黏土、石英沙 成分復雜主要是硅酸鹽
制玻璃的主要反應：SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑
SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑.
硅單質
1．性質：（1）物理性質：晶體硅是灰黑色有金屬光澤，硬而脆的固體；導電性介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料，熔沸點高，硬度大，難溶于溶劑。
（2）化學性質：①常溫只與單質氟、氫氟酸和強堿溶液反應。性質穩定。
Si +2F2 == SiF4（氣態）, Si + 4HF == SiF4 +2 H2,
Si +2NaOH + H2O == Na2SiO3 +2H2↑
②高溫下 Si + O2SiO2 Si + 2H2 SiH4 Si + 2Cl2SiCl4
3.硅的用途：（1）用于制造硅芯片、集成電路、晶體管、硅整流器等半導體器件；（2）制造太陽能；（3）制造合金，如含硅4％（質量分數）的鋼導磁性好制造變壓器的鐵芯；含硅15%(質量分數)的鋼有良好的耐酸性等。
4．工業生產硅：
制粗硅：SiO2 + 2C Si + 2CO↑
制純硅：Si + 2Cl2 SiCl4(液態)
SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl
二氧化硅的結構和性質：
1．SiO2在自然界中有較純的水晶、含有少量雜質的石英和普遍存在的沙。自然界的二氧化硅又稱硅石。
2．SiO2物理性質：硬度大，熔點高，難溶于溶劑(水)的固體。
3．SiO2化學性質：常溫下，性質穩定，只與單質氟、氫氟酸和強堿溶液反應。
SiO2 + 4HF == SiF4 + 2H2O （雕刻玻璃的反應——實驗室氫氟酸應保存在塑料瓶中)
SiO2 + 2NaOH == Na2SiO3 + H2O （實驗室裝堿試劑瓶不能用玻璃塞的原因）.
加熱高溫：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，是光導纖維的主要原料；制鐘表部件；可制耐磨材料；用于玻璃的生產；在光學儀器、電子工業等方面廣泛應用。
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