2015-2016学年高中化学 第四章 元素与材料世界（课件+试题）（打包8套）鲁科版必修1.zip

目标导航 预习导引目标导航 预习导引 一 二 三一、单质硅与半导体材料1.硅的分布与存在(1)分布 :硅在自然界中分布广泛 ,在地壳中居第 二 位 ,仅 次于 氧 ,是构成 矿 物和岩石的基本元素。(2)存在 :自然界中没有 游离 态 的硅 ,全部以 化合 态 的形式存在。2.半导体材料(1)特点 :特指 导电 能力介于 导 体 和 绝缘 体 之 间 的一 类 材料。(2)常 见 的半 导 体材料 :最早使用 锗 (Ge),现 在最广泛使用的是 硅 。3.硅单质(1)物理性 质 :目标导航 预习导引 一 二 三(2)化学性 质 :(3)硅的制取与提 纯 :(4)硅的主要用途 :作半 导 体材料 ;制造太阳能 电 池 ;制造硅合金等。目标导航 预习导引 一 二 三预习 交流 1请同学们思考交流以下问题 :(1)在 SiO2+2C Si+2CO↑反应中 ,氧化剂是什么 ?还原剂是什么 ?答案 :在 SiO2+2C Si+2CO↑反 应 中 ,SiO2是氧化 剂 ,C是 还 原 剂 。(2)在 SiO2+3C SiC+2CO↑反应中 ,氧化剂是什么 ?还原剂是什么 ?答案 :在 SiO2+3C SiC+2CO↑反 应 中 ,C既是氧化 剂 又是 还 原 剂 。(3)非金属单质不能与碱反应产生氢气 ,对吗 ?答案 :不 对 。硅可以与 强 碱溶液 (如 NaOH溶液 )反 应产 生 氢 气。目标导航 一 二预习导引 三二、二氧化硅与光导纤维1.存在 :水晶、石英、沙子的主要成分是二氧化硅。2.构成 :SiO2晶体是由 硅原子 和 氧原子 构成的氧化物。3.性 质 :(1)物理性 质 :不溶 于水的固体 ,硬度 大 ,熔沸点 高 。(2)化学性 质 :目标导航 一 二预习导引 三4.光导纤维(1)主要成分 :SiO2。(2)用途 :用于光 纤 通信、能量 传输 、信息 处 理等方面。预习 交流 2(1)保存氢氟酸、 NaOH溶液时应该注意什么问题 ?答案 :氢 氟酸不能保存在玻璃瓶中 ,应 保存在塑料瓶中。 NaOH溶液不能保存在玻璃塞的玻璃瓶中 ,应 保存在橡胶塞的玻璃瓶中。(2)酸性氧化物能否与酸反应 ?试举例说明。答案 :能。如 SiO2可与 HF反 应 ,化学方程式 为 SiO2+4HF SiF4↑+2H2O。目标导航 一 二预习导引 三目标导航 一 二预习导引 三预习 交流 3为什么玻璃没有固定的熔点 ?答案 :因 为 玻璃是混合物 ,所以玻璃没有固定的熔点 ,只是在某一温度范 围 内逐渐软 化。问题导学 即时检测 一 二 三一、硅与二氧化硅的特殊性活动与探究1.硅的 单质 与 氢 氟酸反 应 的化学方程式是什么 ?属于何种反 应类 型 ?有何特殊性 ?答案 :化学方程式 为 Si+4HF SiF4↑+2H2↑;反 应类 型 为 置 换 反 应 ;该 反 应 的特殊性表 现为 非金属 单质 与酸反 应 ,生成两种气体 产 物且 产 物之一 为氢 气。2.能与 NaOH溶液反 应产 生 氢 气的非金属 单质 是哪一种 ?试 写出化学反 应 方程式。答案 :非金属 单质 能与 NaOH溶液反 应产 生 氢 气的是硅 ,化学方程式 为Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2↑。问题导学 即时检测 一 二 三3.SiO2是酸性氧化物 ,能与酸反 应吗 ?答案 :能与 氢 氟酸反 应 ,化学方程式 为 SiO2+4HF SiF4↑+2H2O。4.SiO2是两性氧化物 吗 ?答案 :不是。两性氧化物是指既能与酸反 应 又能与碱反 应 ,生成 盐 和水的氧化物。 SiO2与 HF反 应 不生成 盐 。5.能否用 SiO2和水反 应 来制取 H2SiO3?答案 :SiO2不溶于水 ,也不与水反 应 ,所以不能用 SiO2和水反 应 来制取 H2SiO3,制取 H2SiO3的方法如下 :Na2SiO3+2HCl 2NaCl+H2SiO3↓或Na2SiO3+CO2+H2O Na2CO3+H2SiO3↓。问题导学 即时检测 一 二 三迁移与应用例 1下列关于硅的 说 法中不正确的是 ( )A.硅是非金属元素 ,它的 单质 晶体是灰黑色、有金属光 泽 的固体B.硅的 导电 性介于 导 体和 绝缘 体之 间 ,是 优 良的半 导 体材料C.硅的化学性 质 不活 泼 ,常温下不与任何物 质 反 应D.加 热 到一定温度 时 ,硅能与氧气、 氯 气等非金属 单质 反 应解析 :硅是非金属元素 ,晶体硅是灰黑色、有金属光泽的固体 ;单质硅的导电性介于导体和绝缘体之间 ,是优良的半导体材料 ;在常温下 ,硅的化学性质不活泼 ,除能与 F2、 HF、强碱溶液反应外 ,硅不易跟其他物质反应 ,但在加热条件下 ,硅能与一些非金属单质 (如氧气、氯气等 )反应。答案 :C问题导学 即时检测 一 二 三迁移训练 1有科学家提出硅是 “21世纪的能源 ”“未来的石油 ”。假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用 ,下列关于其有利因素的说法中 ,你认为不妥的是 ( )A.便于运 输 、 储 存 ,从安全角度考 虑 ,硅是最佳的燃料B.自然界的含硅化合物易开采C.硅燃 烧 放出的 热 量多 ,燃 烧产 物 对环 境 污 染程度低且容易有效控制D.自然界中存在大量的 单质 硅解析 :有些燃料 ,如氢气具有热值大、无污染等优点 ,但从运输、储存角度就不如硅了 ,硅是固体、常温下性质稳定 ,是非常安全的 ;另外 ,硅在自然界存在广泛 ,含硅化合物易开采 ,其燃烧产物为 SiO2,对环境污染程度低。但需注意的是 ,自然界中没有游离态的硅 ,因此 ,D是错误的。答案 :D问题导学 即时检测 一 二 三(1)硅是非金属元素 ,但硅的单质晶体是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体 ,是优良的半导体材料。(2)Si能与 HF反应生成 H2:Si+4HF SiF4↑+2H2↑。(3)Si能与 NaOH溶液反应生成 H2:Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2↑。(4)SiO2是酸性氧化物 ,但能与 HF反应 :SiO2+4HF SiF4↑+2H2O。问题导学 即时检测 一 二 三二、 SiO2和 CO2的性质比较活动与探究1.SiO2和 CO2都是酸性氧化物 ,它 们 的物理性 质 相似 吗 ?答案 :SiO2和 CO2的 结 构不同 ,SiO2是由 Si原子和 O原子直接构成的空 间 网状 结构的晶体 ,硬度大 ,熔沸点高 ;而 CO2是由 CO2分子构成的晶体 ,常温下 为 气体 ,所以二者的物理性 质 差 别较 大。2.在一定条件下 ,下列物 质 能和 SiO2反 应 的是 ,能和 CO2反 应 的是 。 ① 焦炭 ② 纯 碱 ③ 碳酸 钙 ④ 氢 氟酸 ⑤ 硝酸 ⑥ 氢 氧化 钾 ⑦ 氧化 钙 ⑧ 氟气 ⑨ 水答案 :①②③④⑥⑦ ①②③⑥⑦⑨问题导学 即时检测 一 二 三3.根据反 应 :SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑,能否 说 明酸性 :H2SiO3H2CO3?如何 证 明 这 两种酸酸性的 强 弱 ?答案 :根据上述反 应 不能 证 明酸性 :H2SiO3H2CO3。因 为该 反 应 不是在溶液中进 行的 ,通常情况下 ,一种酸与另一种 盐 在溶液中反 应 生成新的酸和新的 盐时 ,可以 证 明反 应 物的酸比生成物的酸的酸性 强 ,如在 Na2SiO3溶液中通入 CO2气体 ,生成 H2SiO3,证 明酸性 :H2CO3H2SiO3。4.CO2、 SiO2是否具有氧化性 ,为 什么 ?请举 例 说 明。答案 :CO2、 SiO2中的 C、 Si均 为 +4价 ,具有氧化性。如 CO2+C 2CO,SiO2+2C Si+2CO↑。问题导学 即时检测 一 二 三迁移与应用例 2下列关于 SiO2和 CO2的 说 法中正确的是 ( )A.CO2、 SiO2都能与碱及碱性氧化物反 应B.CO2和 SiO2与水反 应 分 别 生成相 应 的酸C.CO2是酸性氧化物 ,SiO2是两性氧化物D.CO2和 SiO2都是由相 应 的分子构成的解析 :CO2、 SiO2都是酸性氧化物 ,都能与碱及碱性氧化物反应 ,故 A正确 ,C不正确 ;SiO2不溶于水 ,也不能和水反应生成硅酸 ,B不正确 ;CO2是由分子构成的 ,SiO2是由 Si、 O原子直接构成的 ,故 D不正确。答案 :A问题导学 即时检测 一 二 三迁移训练 2下列说法中不正确的是 ( )A.因 为 SiO2不溶于水 ,故 H2SiO3不是 SiO2对应 的酸B.CO2通入水玻璃中可以得到硅酸沉淀C.SiO2是一种空 间 立体网状 结 构的晶体 ,熔点高、硬度大D.氢 氟酸能 够 雕刻玻璃解析 :SiO2中 Si呈 +4价 ,H2SiO3中 Si为 +4价 ,且 H2SiO3 SiO2+H2O,故 A项错误 ;B项发生的反应为 Na2SiO3+CO2(少量 )+H2O H2SiO3↓+Na2CO3,B项正确 ;D项发生的反应为 4HF+SiO2 SiF4↑+2H2O,D项正确。答案 :A问题导学 即时检测 一 二 三问题导学 即时检测 一 二 三问题导学 即时检测 一 二 三三、硅酸盐的表示方法活动与探究1.光 导纤维 属于硅酸 盐 材料 吗 ?答案 :光 导纤维 的主要成分 为 SiO2,不属于硅酸 盐 材料。2.钢 化玻璃是新型无机非金属材料 吗 ?答案 :钢 化玻璃是将普通玻璃 骤 冷形成的 ,成分与普通玻璃相同 ,属于 传统 无机非金属材料 ,不属于新型无机非金属材料。问题导学 即时检测 一 二 三迁移与应用例 3地震是由于地下深 处 岩石破裂、 错动 把 长 期 积 累起来的能量急 剧释 放出来 ,以地震波的形式向四面八方 传 播出去 ,传 到地面会引起房 摇 地 动 ,再引起一系列的 变 化从而造成破坏性的自然灾害。地球的表 层 大多是岩石 ,而大多数岩石的主要成分都是硅酸 盐 ,下面用 盐 或氧化物的形式表示岩石的 组 成 ,其中不正确的是 ( )A.钙 沸石 Ca(Al2Si3O10)·3H2O表示 为 CaO·Al2O3·3SiO2·3H2OB.镁 橄 榄 石 Mg2SiO4可表示 为 2MgO·SiO2C.北京奥运会 奖 牌所用玉的主要成分透 闪 石 [Ca2Mg5Si8O22(OH)2]表示 为2CaSiO3·5MgSiO3·H2OD.高岭石 Al2Si2O5(OH)4可表示 为 Al2O3·2SiO2·2H2O问题导学 即时检测 一 二 三解析 :2CaSiO3·5MgSiO3·H2O中 Ca与 Si的原子个数比为 2∶7,而Ca2Mg5Si8O22(OH)2中 Ca与 Si原子个数比为 2∶8,故选 C。答案 :C问题导学 即时检测 一 二 三迁移训练 3物质的组成可用不同形式表示 :(1)将下列硅酸盐改写成氧化物的形式 (改写时注意金属氧化物在前 ,非金属氧化物在后 ,低价在前 ,高价在后 ,H2O一般写在最后 )。① 镁 橄 榄 石 (Mg2SiO4) ;② 高岭石 [Al2Si2O5(OH)4] 。 (2)许 多含氧酸及其 盐类 均可以 类 似地改写成氧化物形式 ,请继续 改写下列物质 :HNO3 ;HCOOH 。通 过 以上改写可知 ,HNO3的酸 酐为 ,HCOOH与 浓 硫酸反 应 可制 气体。 (3)已知在一定条件下 ,铁 在 氯 气中燃 烧 可以生成 Fe3Cl8,它可以看作是 (化学式 )。生成 该 物 质 的条件可能是 。 答案 :(1)① 2MgO·SiO2 ② Al2O3·2SiO2·2H2O(2)N2O5·H2O CO·H2O N2O5 CO(3)FeCl2·2FeCl3 氯 气的量不足 (或 铁过 量 )问题导学 即时检测 一 二 三问题导学 即时检测 一 二 三问题导学 即时检测 一 二 三问题导学 即时检测 1 2 3 4 51.将足量的 CO2通入下列溶液中 ,能 产 生沉淀的是 ( )A.硅酸钠溶液 B.澄清石灰水C.氯 化 钡 溶液 D.氯 化 钙 溶液解析 :因为 H2CO3的酸性比 H2SiO3的酸性强 ,所以将 CO2通入 Na2SiO3溶液中会生成H2SiO3沉淀。答案 :A问题导学 即时检测 1 2 3 4 52.现 有下列五个 转 化 ,其中不能通 过 一步反 应实现 的是 ( )A.①② B.③④C.②③④ D.②③④⑤解析 :因为 SiO2、 CuO均不能溶于水 ,所以它们的水化物 H2SiO3、 Cu(OH)2均不能直接制得。其中 ① 可由 SiO2与 NaOH溶液反应实现 ,② 可由 CuSO4与 BaCl2溶液反应实现 ,⑤ 由 Na2O2与稀硫酸反应即可。答案 :B1硅 无机非金属材料1.下面有关硅的叙述中正确的是( )A.硅原子既不易失去电子又不易得到电子,主要形成四价的化合物,自然界中存在游离态的硅B.硅是构成矿物和岩石的主要元素,硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位C.硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应,当加热到一定温度时,能与 O2、Cl 2等非金属单质反应D.硅在电子工业中,是最重要的半导体材料解析:硅是一种亲氧元素,在自然界中没有游离态的硅存在,A 不正确;地壳中含量最多的元素是 O,B 不正确;常温下 Si 可以与 F2、HF、NaOH 溶液等反应,C 不正确。答案:D2.熔融烧碱应选用的仪器是( )A.石英坩埚 B.普通玻璃坩埚C.生铁坩埚 D.陶瓷坩埚解析:石英主要成分为 SiO2,普通玻璃、陶瓷中都含有 SiO2,均可以与 NaOH 反应,故A、B、D 均错误;铁与 NaOH 不反应,C 正确。答案:C3.下列有关 Si 及 SiO2的用途说法不正确的是( )A.SiO2用于制造光导纤维B.水晶、玛瑙和石英的主要成分都是 SiO2C.在自然界中不存在单质硅D.因为 Si 是导体,所以可以用于制造集成电路解析:Si 是半导体材料,不是导体。答案:D4.下列有关试剂的保存方法中错误的是( )A.氢氧化钠溶液盛装在用橡胶塞的试剂瓶中B.氢氟酸盛装在细口玻璃瓶中C.硫酸亚铁溶液存放在加有少量铁粉的试剂瓶中D.金属钠保存在石蜡油或煤油中解析:HF 可以和玻璃中的 SiO2反应,所以 HF 不能保存在玻璃瓶里。答案:B5.有一粗硅中仅混有铁这一种杂质,取等质量的两份样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中,放出等量的氢气,则该粗硅中铁和硅的关系正确的是( )A.物质的量之比为 1∶1B.物质的量之比为 2∶1C.质量之比为 3∶2D.质量之比为 2∶1解析:粗硅中只有铁与盐酸反应:Fe+2HCl FeCl2+H2↑;粗硅中只有硅与碱溶液反应:Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2↑,因放出等量的氢气,则铁与硅的物质的量之比为 2∶1,质量之比为 4∶1。答案:B6.以石英砂来制取并获得高纯硅的主要化学反应如下:2①SiO 2+2C Si(粗)+2CO↑②Si(粗)+Cl 2 SiCl4③SiCl 4+2H2 Si(纯)+4HCl关于上述反应的分析不正确的是( )A.①③是置换反应,②是化合反应B.高温条件下,焦炭与氢气的还原性均强于硅C.任一反应中,每消耗或生成 28 g 硅,均转移 4 mol 电子D.高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可以制得高纯硅解析:根据化学方程式可知,①③是置换反应,②是化合反应,A 对;①③的反应中,C、H 2为还原剂,Si 为还原产物,故 B 对;①③的反应中,Si 均从+4 价降为 0 价,每生成 1 mol Si,得到4 mol 电子,②中 Si 从 0 价变为+4 价,1 mol Si 反应失去 4 mol 电子,C 对;工业制纯硅并不是一步完成的,应分步进行,D 错。答案:D7.下列反应的离子方程式书写不正确的是( )A.澄清石灰水中通入少量二氧化碳:Ca 2++2OH-+CO2 CaCO3↓+H 2OB.四氧化三铁溶于稀硝酸:Fe 3O4+8H+ 4H2O+Fe2++2Fe3+C.二氧化硅与烧碱溶液反应:SiO 2+2OH- Si+H2OD.硅酸与烧碱溶液中和:H 2SiO3+2OH- Si+2H2O答案:B8.汉代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载。20 世纪 80 年代科学家进行超导材料研究时,偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡(化学式:BaCuSi 2Ox,Cu 为+2 价)。下列有关“汉紫”的说法中不正确的是( )A.用盐的形式表示:BaSiO 3·CuSiO3B.用氧化物的形式表示:BaO·CuO·2SiO 2C.x=4D.性质稳定,不易退色解析:“汉紫”能稳定存在至今,说明其性质稳定,不易退色;据 Cu 为+2 价,Ba 为+2 价,Si 为+4 价,氧为-2 价,可知 x=6,C 项错误。答案:C9.(1)下列物品或设备:①水泥路桥;②门窗玻璃;③水晶镜片;④石英钟表;⑤玛瑙手镯;⑥硅太阳能电池;⑦光导纤维;⑧计算机芯片。其中所用材料为 SiO2或用到 SiO2的是 。 (2)在 SiO2+3C SiC+2CO↑ 反应中,氧化剂是 ,还原剂是 ,氧化剂与还原剂的质量之比为 。 (3)写出下列除杂(括号内为杂质)所选用的试剂及操作方法:待提纯物质 所用试剂 操作方法SiO2(CaCO3)FeCl2溶液(FeCl3)3NaCl(SiO2)CaCO3(SiO2)解析:(3)根据杂质和被提纯物质的性质不同,选用合适的试剂及正确的操作方法进行除杂。注意选择除杂试剂时,所选试剂不能与被提纯物质发生反应。答案:(1)①②③④⑤⑦(2)C C 1∶2(3)稀盐酸 过滤 铁粉 过滤 水 过滤、蒸发、结晶 NaOH 溶液 过滤10.有一种矿石,经测定镁、硅、氧的质量比为 12∶7∶16。用盐的组成表示其化学式: ; 用氧化物的组成表示其化学式: ; 该矿石的成分属于 (填物质的类别)。 解析: N(Mg)∶ N(Si)∶ N(O)==2∶1∶4故该盐的化学式为 Mg2SiO4,用氧化物表示为 2MgO·SiO2,虽然可以用氧化物的形式来表示,但是这种物质仍然属于硅酸盐。答案:Mg 2SiO4 2MgO·SiO 2 硅酸盐11.A 是有金属光泽的非金属固体单质,如图所示 A、B、D、E 的变化关系,回答下列问题:(1)写出 A、D 的名称A: 、D: 。 (2)写出 B→A 的化学方程式: , D→B 的化学方程式: 。 (3)写出下列反应的离子方程式E→D: ; B→E: 。 解析:由“A 是有金属光泽的非金属固体单质”可知 A 是 Si,则 B 为 SiO2,E 是 Na2SiO3,D 是H2SiO3。答案:(1)硅 硅酸(2)SiO2+2C Si+2CO↑H2SiO3 SiO2+H2O(3)Si+CO2+H2O H2SiO3↓+CSiO2+2OH- Si+H2O12.某化学兴趣小组的成员捡到一块矿石,观察外观发现该矿石坚硬且呈红褐色,投入水中没有任何变化,再向水中加浓盐酸至过量,矿石部分分解,并有大量无色气体生成。学生猜测该矿石可能由 CaCO3、SiO 2、Fe 2O3三种成分组成,试设计实验证明 CaCO3以外的两种成分。仅限选择的仪器和试剂:烧杯、试管、玻璃棒、滴管、药匙、漏斗、漏斗架;2 mol·L -1盐酸、2 mol·L -1 NaOH 溶液、2% KSCN 溶液。(1)将实验方案用以下流程示意图表示,试写出每步所用试剂的名称或化学式。4试剂Ⅰ ;试剂Ⅱ ;试剂Ⅲ 。 (2)如果猜测是成立的,试根据上述实验方案,叙述实验操作、预期现象和结论。编号 实验操作 预期现象和结论① 取适量矿石研细,加足量 2 mol·L-1盐酸 有大量无色气体生成,得黄色溶液,且仍有少量固体残留续表编号实验操作预期现象和结论②③④解析:Fe 2O3可溶于盐酸,在溶液中存在 Fe3+,可用 SCN-检验其存在,从而说明矿石含Fe2O3;SiO2不溶于盐酸,作为残渣被滤出。为进一步确认,加入 NaOH 溶液,充分反应后,再加盐酸,如果生成白色胶状沉淀则说明矿石中有 SiO2。答案:(1)2%KSCN 溶液 2 mol·L -1 NaOH 溶液 2 mol·L -1盐酸(2)编号 实验操作 预期现象和结论② 取①操作的溶液少许置于洁净试管,并滴加几滴 2%KSCN 溶液 溶液变红色,说明原矿石中含有Fe2O3③ 取①操作的残余固体适量置于烧杯,加入足量2 mol·L-1 NaOH 溶液,充分搅拌 残余固体完全溶解于 2 mol·L-1 NaOH 溶液,并得无色溶液④ 取③操作的无色溶液少许置于洁净试管,用胶头滴管滴入 2 mol·L-1盐酸至过量 有白色胶状沉淀,且不溶于过量盐酸,说明原矿石中含有 SiO2目标导航 预习导引目标导航 预习导引1.铝在自然界中的含量及存在形式铝 在地壳中的含量 仅 次于 氧 和 硅 ,自然界中的 铝 全部以 化合 态 形式存在。2.铝的物理性质3.化学性质目标导航 预习导引4.铝合金及其制品(1)合金① 概念 :合金是指两种或两种以上的 金属 (或 金属 与 非金属 )熔合而成的具有金属特性的物 质 。② 性能 :一般来 说 ,合金的性能 优 于 纯 金属 ,合金的熔点比它的各成分金属熔点都低 ,硬度比它的各成分金属大。但合金的性 质 并不是各成分金属性 质 的 总 和。(2)铝 合金① 形成 :铝 中加入其他元素 (如 铜 、 镁 、硅、 锌 、 锂 等 )熔合而形成 铝 合金。② 性能 :密度小、 强 度高、塑性好、易于成型、抗腐 蚀 等。因表面易形成致密的氧化物保 护 膜而具有一定的抗腐 蚀 能力。③ 用途 :建筑、包装、交通运 输 及 电 子行 业 。另外 ,还 广泛用于制造 飞 机构件。目标导航 预习导引预习 交流(1)铝是较活泼的金属 ,易被氧化 ,为什么铝在空气中又具有抗腐蚀的性能 ?答案 :常温下 ,铝 能被空气中的 O2氧化 ,表面生成一 层 致密的氧化物薄膜 ,阻止了内部的金属 继续 跟氧气反 应 ,所以 铝 具有抗腐 蚀 性。(2)铝热反应属于哪种基本反应类型 ?该反应中铝表现了氧化性还是还原性 ?答案 :铝热 反 应 属于置 换 反 应 ,在反 应 中 铝 表 现 了 还 原性。(3)铝与稀硝酸反应也生成氢气吗 ?答案 :硝酸属于氧化性酸 ,与 铝 反 应 并不 产 生 氢 气。问题导学 即时检测 一 二 三一、铝与氧气的反应活动与探究问题导学 即时检测 一 二 三问题导学 即时检测 一 二 三1.表面未打磨的 铝 箔在空气中加 热时 的 现 象 说 明了什么 ?答案 :铝 表面的氧化膜 Al2O3的熔点很高 (比 铝 的熔点高很多 ),包在 铝 的外面 ,使液 态铝 不能滴落 ,也不燃 烧 。2.表面打磨的 铝 箔在空气中加 热时 的 现 象与未打磨的 铝 箔直接加 热时 的 现 象相同 吗 ?为 什么 ?答案 :相同 ,打磨掉氧化膜的 铝 箔在空气中表面又很快生成新的 Al2O3薄膜 ,包在铝 的外面 ,使液 态铝 不滴落 ,也不燃 烧 。3.你能想出一个 让铝 在空气中燃 烧 的方法 吗 ?答案 :将 铝 箔制成 铝 粉 ,撒在酒精灯火焰上 ,便可 观 察到 铝 的燃 烧 。问题导学 即时检测 一 二 三迁移与应用例 1下列化合物可以通 过单质间 的化合反 应 而生成的是 ( )① Al2O3 ② Al2S3 ③ AlCl3 ④ FeCl2 ⑤ CuO ⑥ CuSA.①②③⑥ B.①②③④C.①②③⑤ D.③④⑤⑥解析 :Al与 O2、 S、 Cl2在一定条件下反应分别生成 Al2O3、 Al2S3、 AlCl3;Fe与 Cl2反应生成 FeCl3,而不是 FeCl2;Cu与 O2反应生成 CuO;Cu与 S反应生成 Cu2S,故应选 C。答案 :C问题导学 即时检测 一 二 三迁移训练 1下列物质既可以通过单质间的化合反应生成 ,又可以通过单质与相应酸反应生成的是 ( )A.AlCl3 B.CuCl2 C.FeCl3 D.FeCl2解析 :Al与 Cl2、盐酸反应均生成 AlCl3;Cu与 Cl2反应生成 CuCl2,Cu与盐酸不反应;Fe与 Cl2反应生成 FeCl3,与盐酸反应生成 FeCl2,故只有 A正确。答案 :A问题导学 即时检测 一 二 三(1)铝在常温下就能与空气中的氧气发生反应 ,形成一层致密的氧化膜。铝制品表面的氧化膜 ,起着保护内部金属的作用 ,所以活泼的铝在空气中稳定存在 ,有很强的抗腐蚀性。(2)铝除了与氧气直接化合外 ,还能与氯气、硫等多种非金属单质直接化合。问题导学 即时检测 一 二 三二、铝热反应活动与探究问题导学 即时检测 一 二 三1.引 发铝热 反 应 的操作是什么 ?答案 :用燃着的木条引燃 镁 条 ,通 过镁 条燃 烧 放出的 热 量引 发铝热 反 应 。2.镁 条、 氯 酸 钾 在 铝热 反 应 中起什么作用 ?镁 条、 氯 酸 钾 是 铝热剂吗 ?答案 :起引 发剂 的作用 ;镁 条和 氯 酸 钾 不是 铝热剂 ,铝热剂 指的是 铝 粉和 难 熔金属氧化物的混合物。3.铝热 反 应 的条件是什么 ?答案 :铝热 反 应 需要在高温条件下 进 行。4.铝 和氧化 镁 是否反 应 ?答案 :因 为镁 的 还 原性比 铝 的 强 ,所以 铝 和氧化 镁 不能 发 生反 应 。5.铝热 反 应 的用途。答案 :① 焊 接 钢轨 ;② 冶 炼钒 、 铬 、 锰 、 钨 等 难 熔金属 ;③ 用于 钢 筋混凝土的定向爆破。问题导学 即时检测 一 二 三迁移与应用例 2下列物 质 在一定条件下不能与 铝 粉 发 生反 应 的是 ( )A.Fe3O4B.WO3 C.CaO D.MnO2解析 :在一定条件下能与铝粉发生反应的是在金属活动性顺序中排在氢后面的难熔金属的氧化物。答案 :C问题导学 即时检测 一 二 三迁移训练 2能用铝为原料来冶炼难熔的金属的主要原因是 ( )A.铝 的密度小 ,熔点 较 低B.铝 在空气中燃 烧 ,放出大量的 热C.铝 在金属活 动 性 顺 序中排在 较 前面D.铝 具有 还 原性 ,发 生氧化 还 原反 应时 放出大量的 热解析 :铝热反应是置换反应 ,说明铝的还原性比生成物中的金属的还原性强 ,同时该反应放出大量的热 ,使生成的金属单质呈熔融态 ,便于分离。答案 :D问题导学 即时检测 一 二 三(1)铝热剂是指铝粉与难熔金属氧化物的总称 ;镁条和 KClO3是引发剂 ,不是铝热剂。(2)铝不仅可与氧化铁发生铝热反应 ,用其他金属氧化物如 V2O5、 Cr2O3、 MnO2等代替氧化铁也可发生铝热反应。铝热反应还可用于冶炼钒、锰等金属。问题导学 即时检测 一 二 三三、铝与酸、碱的反应活动与探究问题导学 即时检测 一 二 三1.铝 能与氨水反 应吗 ?答案 :不能。 铝 只能与 强 碱溶液反 应 ,NH3·H2O是弱碱 ,故不能反 应 。2.铝 与 NaOH溶液的反 应 中 ,氧化 剂 是哪一种反 应 物 ?答案 :铝 与 NaOH溶液的反 应 中 ,氧化 剂为 水。3.铝 能被 浓 硫酸、 浓 硝酸溶解 吗 ?答案 :常温下 ,浓 硫酸、 浓 硝酸能将 铝钝 化 ,所以可以用 铝 制容器 储 存 浓 硫酸和浓 硝酸。但加 热时 ,Al可与 这 两种酸反 应 而被溶解。4.铝 遇到酸一定 产 生 氢 气 吗 ?加入 铝 片 产 生 氢 气的溶液一定是酸性溶液 吗 ?答案 :均不一定。 铝 遇到氧化性酸 ,如 浓 硫酸、硝酸等 ,均不 产 生 H2;铝 与 强 碱溶液反 应 也 产 生 H2。问题导学 即时检测 一 二 三迁移与应用例 3铝 分 别 与足量的稀 盐 酸和 氢 氧化 钠 溶液反 应时 ,当两个反 应 放出的气体在相同状况下体 积 相等 时 ,反 应 中消耗的 盐 酸和 氢 氧化 钠 的物 质 的量之比 为 ( )A.1∶1 B.2∶1C.3∶1 D.1∶3解析 :根据铝与盐酸以及铝与 NaOH溶液反应的化学方程式 :2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+6H2O 2Na[Al(OH)4]+3H2↑,可直接得到 答案:n(HCl)∶n(NaOH)=3∶1。答案 :C问题导学 即时检测 一 二 三问题导学 即时检测 一 二 三问题导学 即时检测 1 2 3 4 51.铝 在人体中 积 累可使人慢性中毒 ,1989年世界 卫 生 组织 正式将 铝 确定 为 食品污 染源之一而加以控制。 铝 在下列使用 场 合 须 加以控制的是 ( )① 制 铝锭 ② 制易拉罐 ③ 制 电线电缆 ④ 制牙膏皮 ⑤ 用明 矾净 水 ⑥ 制炊具 ⑦ 用明 矾 和 苏 打作食物膨化 剂 ⑧ 用 氢 氧化 铝 制 药 片治胃病 ⑨ 制防 锈油漆A.①②④⑤⑥⑦⑧ B.②⑤⑥⑦⑧⑨C.②④⑤⑥⑦⑧ D.③④⑤⑥⑦⑧解析 :铝是一种非常重要的金属 ,有极为广泛的用途。上述 9项都属于铝的用途 ,其中一部分与食品有关 ,如制易拉罐、用明矾净水、制炊具、用明矾和苏打作食物膨化剂等 ,还有制牙膏皮、用氢氧化铝制药片治胃病等都可以直接进入人体而危害人体健康 ,应严格控制。答案 :C问题导学 即时检测 1 2 3 4 52.关于 铝 与 NaOH溶液的反 应 ,下列 说 法中正确的是 ( )A.铝是还原剂 ,其氧化产物是 Al(OH)3B.NaOH是氧化 剂 ,其 还 原 产 物是 H2C.铝 是 还 原 剂 ,H2O和 NaOH都是氧化 剂D.H2O是氧化 剂 ,Al被氧化解析 :Al与 NaOH溶液反应的化学方程式为 2Al+2NaOH+6H2O 2Na[Al(OH)4]+3H2↑,该反应中 Al作还原剂 ,被氧化 ,Na[Al(OH)4]是氧化产物 ;H2O作氧化剂 ,H2是还原产物 ,故 D正确。答案 :D问题导学 即时检测 1 2 3 4 53.相同 质 量的两份 铝 ,分 别 放入足量的 盐 酸和 氢 氧化 钠 溶液中 ,放出的 氢 气在同温同 压 下的体 积 之比 为 ( )A.1∶1 B.1∶6C.2∶3 D.3∶2解析 :由得失电子守恒 ,可知等量的铝参加反应生成 H2的量相同。答案 :A问题导学 即时检测 1 2 3 4 5问题导学 即时检测 1 2 3 4 55.为 确定某 铝热剂 (含氧化 铁 和 铝 )的 组 成 ,分 别进 行下列 实验 :(1)若取 a g样 品 ,向其中加入足量的 NaOH溶液 ,测 得生成的气体 (标 准状况 ,下同 )体积为 b L。反 应 的化学方程式是 。 样 品中 铝 的 质 量是 g。 (2)若取 a g样 品将其加高温 ,恰好完全反 应 ,该 反 应 的化学方程式是 。氧化 铁 与 铝 的 质 量之比是 。 (3)待 (2)中反 应产 物冷却后 ,加入足量 盐 酸 ,测 得生成的气体体 积为 c L,该 气体与(1)中所得气体的体 积 之比 c∶b= 。 问题导学 即时检测 1 2 3 4 51铝与铝合金1.镁铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为被广泛应用的新型建筑装潢材料。主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的性质是( )A.不易生锈 B.导电性好C.密度较小 D.强度较高解析:题目中已指出镁铝合金坚硬(强度较高)、轻巧(密度较小)、洁净(不易生锈)等性质,即可分析判断“导电性好”与这些性质无关。答案:B2.把铝粉和氧化铁粉配成铝热剂,分为两等份,一份在高温下恰好完全反应后,再与足量盐酸反应,另一份直接放入足量的烧碱溶液中充分反应,前后两种情况下生成的气体质量之比是( )A.3∶2 B.2∶3C.1∶1 D.28∶9解析:根据化学方程式 Fe2O3++Al2O3,+2NaOH+6H2O 2Na[Al(OH)4]++2HCl FeCl2+,可知选项 B 正确。答案:B3.合金比纯金属制成的金属材料的优点是( )①合金的硬度一般比它的各成分金属的大 ②一般地,合金的熔点比它的各成分金属的更低 ③改变原料的配比、改变生成合金的条件,得到有不同性能的合金 ④合金比纯金属的导电性更强 ⑤合金比纯金属的应用范围更广泛A.①②③⑤ B.②③④C.①②④ D.①②④⑤解析:合金的机械性能比各成分金属的强,故①正确;根据教材知识,②③是正确的;合金的电阻率比纯金属要大,故④是错误的;合金由于性能好而应用更广泛,⑤是正确的。答案:A4.Mg、Al、Fe 三种金属分别跟同浓度、同体积的稀盐酸反应时,放出的氢气质量相等,则下列说法中正确的是( )A.三种金属的物质的量相等B.三种金属产生气体的速率相等C.三种金属的质量相等D.参加反应的三种金属的质量之比为 12∶9∶28解析:三种金属放出 H2的质量相等,即三种金属失去的电子数相等,故三种金属的物质的量之比为 3∶2∶3,质量之比为 12∶9∶28。答案:D5.将等物质的量的镁和铝混合,取等质量该混合物四份,分别加到足量的下列溶液中,充分反应后放出氢气最多的是( )A.3 mol·L-1 HClB.4 mol·L-1 HNO3C.8 mol·L-1 NaOH D.18 mol·L-1 H2SO4解析:HNO 3、浓硫酸都是强氧化性酸,与活泼金属反应时不产生氢气,18 mol·L -1 H2SO4是浓硫酸;同质量的铝与足量的非氧化性酸反应产生的氢气量和与强碱溶液反应产生的氢气量相等,而镁与碱不反应,所以等质量该混合物与稀盐酸反应产生的氢气的量最多,答案为 A。答案:A6.把 a g 铁铝粉末溶于足量的盐酸中,加入过量的 NaOH 溶液,过滤出沉淀,经洗涤、干燥、灼烧,得到红棕色粉末的质量仍为 a g,则原合金中铁的质量分数为( )2A.70% B.52.4%C.47.6% D.30%解析:分析题意可知,红棕色粉末 Fe2O3中 O 元素的质量即为铁铝混合物中铝的质量,所以 Fe的质量分数为 70%。答案:A7.在实验室中证明铝比铜金属活动性强,可供选择的实验仪器和药品如下:铝片、铜片、剪刀、镊子、试管、小烧杯、酒精灯、火柴,CuSO 4溶液、盐酸、NaOH 溶液。(1)要使实验步骤最少,应选用的实验仪器和药品是 。 (2)支持实验结论的根据是 。 (3)写出有关的化学方程式或离子方程式 。 解析:铝能在空气中燃烧,铜不能在空气中燃烧;铝能跟 CuSO4溶液反应,反应后铝片的表面上生成红色固体,铜片不能跟 CuSO4溶液反应。但根据这样的化学反应原理设计实验,都必须先用盐酸或 NaOH 溶液除去铝片表面上的 Al2O3保护膜。Al 2O3和 Al 都能跟盐酸反应,且Al 跟盐酸反应时有无色气泡生成的明显现象。Cu 不能跟盐酸反应。根据这样的化学反应原理设计实验,实验步骤最少。答案:(1)铝片、铜片、剪刀、镊子、试管(或小烧杯)、盐酸(2)铝片在盐酸中产生无色气泡,铜片在盐酸中无现象(3)2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑(或 2Al+6H+ 2Al3++3H2↑)8.某学习小组用如图装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。(1)A 中试剂为 。 (2)实验前,先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻,其目的是 。 (3)检查气密性,将药品和水装入各仪器中,连接好装置后,需进行的操作还有:①记录 C 的液面位置;②将 B 中剩余固体过滤,洗涤,干燥,称重;③待 B 中不再有气体产生并恢复至室温后,记录 C 的液面位置;④由 A 向 B 中滴加足量试剂;⑤检查气密性,上述操作的顺序是 (填序号);①中记录 C 的液面位置时,除视线平视外,还应 。 (4)B 中发生反应的化学方程式为 。 (5)若实验用铝镁合金的质量为 a g,测得氢气体积为 b mL(已换算为标准状况),B 中剩余固体的质量为 c g,则铝的相对原子质量为 。 (6)实验过程中,若未洗涤过滤所得的不溶物,则测得铝的质量分数将 (填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。 解析:(1)Mg、Al 均可以和酸反应,因此不可以用酸来实验,由于碱可以和 Al 反应而不和 Mg反应,则可以用 NaOH 与 Al 反应制得 H2,然后用排水法收集 H2,以计算 Al 的量。(2)由于 Al表面容易生成氧化膜,因而要用酸处理。(3)整个操作过程及原理是:检查气密性;记录起始液面;加入碱反应;不产生气体后,记录末读数,两者相减即为产生 H2的量;最后称得的固体即为 Mg 的质量。在①中读数时要注意 D、C 液面相平,否则气体将受压,造成读数不准。(4)3B 中发生的是 Al 与碱的反应。(5)( a-c)即为铝的质量,再除以 Al 的物质的量即为铝的摩尔质量。而 n(Al)可以由产生的 H2获得。(6)未洗涤,则造成( a-c)变小,Al 的质量分数也偏小。答案:(1)NaOH 溶液(2)除去铝镁合金表面的氧化膜(3)⑤①④③② 使 D 和 C 中的液面相平(4)2Al+2NaOH+6H2O 2Na[Al(OH)4]+3H2↑(5)(6)偏小