(高中化学步步高大一轮全书完整的PPT课件-2022版)第三章 第17讲 镁、铝、铜及其化合物 金属冶炼.pptx
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1、大一轮复习讲义 镁、铝、铜及其化合物金属冶炼 第三章第17讲 1.了解镁、铝、铜单质及其重要化合物的性质、用途和制备方法。 2.了解常见金属的活动性顺序。 3.了解合金的概念及金属材料的重要应用。 考点一镁、铝及其重要化合物 真题演练明确考向 课时精练巩固提高 考点二铜及其化合物 考点三金属材料与金属矿物的开发利用 微专题6有关镁、铝及其化合物的化工流程题 考点一镁、铝及其重要化合物 知识梳理夯基础 一、镁、铝单质的性质一、镁、铝单质的性质 1.镁、铝的结构和存在 镁、铝分别位于元素周期表的第_周期_族和_族,原子结构 示意图为_和_,它们都是活泼的金属,在自然界中全 部以_的形式存在。_是地
2、壳中含量最多的金属元素。 三 AA 化合态铝 2.镁、铝单质物理性质比较 (1)相同点:均为_色有金属光泽的固体,有良好的_性、导电性 和导热性等,密度、硬度均较_。 (2)不同点:铝的熔点比镁_,硬度比镁_。 银白延展 小 高大 铝镁 能与非 金属单 质反应 与空气中的氧气形成致密的氧 化膜 与氯气加热反应:_ _ 在空气中燃烧发出耀眼 _光 与氮气反应:_ _ 与水 反应 反应很困难 与沸水反应:_ _ 3.对比掌握镁、铝的化学性质 2Al3Cl2 白 3MgN2 Mg2H2O 与酸反应 与H:_ _ 在冷的浓硫酸、浓硝酸中_ _ _,相同条件下,反 应速率比Al_ 与碱反应 _ _ 不反
3、应 与某些氧 化物反应 与Fe2O3的铝热反应:_ _ 能在CO2中燃烧:_ _ 2Al6H=2Al3 3H2 钝化 Mg2H=Mg2 H2 快 2Al2OH2H2O= 3H2 2AlFe2O32Mg 4.镁、铝的冶炼 Mg:_; Al:_。 二、镁、铝的重要化合物二、镁、铝的重要化合物 1.MgO与Al2O3的比较 MgOAl2O3 物理 性质 均为白色粉末,_溶于水,熔点高(MgO_Al2O3),是优良的 _ 化学 性质 与热水反应 MgOH2OMg(OH)2 与水不反应 碱性氧化物 _ 两性氧化物 _、 _ 不 耐火材料 MgO2H=Mg2H2O Al2O36H=2Al33H2O 2.M
4、g(OH)2与Al(OH)3的比较 Mg(OH)2Al(OH)3 物理 性质 白色固体, 不溶于水 不溶于水的白色胶状固体,具有_性 化学 性质 不稳定性不稳定性:_ 碱性,溶于 强酸 两性: 溶于强酸_ 溶于强碱_ 吸附 Al(OH)33H=Al33H2O 制 备 Mg2强碱:_ _ Mg2弱碱:_ _ _ Al3与氨水: _ _(不用强碱) 溶液中通入过量CO2: _ _(不用强酸) Al3与互促水解: _ Mg22OH Mg2 =Mg(OH)2 Al33NH3H2O=Al(OH)3 2NH3H2O=Mg(OH)2 3.明矾 (1)化学式为_,它是_晶体,_于水。 (2)明矾净水的原理 电
5、离方程式为_,其中Al3发生水解反应, 产生_,能吸附水中_形成沉淀,使水澄清。 KAl(SO4)212H2O 无色可溶 Al(OH)3(胶体)悬浮物 三、可溶性铝盐与三、可溶性铝盐与NaOH溶液反应的图像与计算溶液反应的图像与计算 1.图像 操作 可溶性铝盐溶液中逐滴加入 NaOH溶液至过量 向NaOH溶液中逐滴加入可溶性 铝盐溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀渐多最 多渐少消失 无沉淀(有但即溶)出现沉淀 渐多最多沉淀不消失 图像 方程式 AB:_ _ BD:_ _ AB:_ _ BC:_ _ Al33OH= Al(OH)3 Al(OH)3OH= 2H2O 4Al(OH)3 2.可溶性铝盐
6、与强碱反应的计算规律 (1)求产物Al(OH)3的量 当n(OH)3n(Al3)时,nAl(OH)3n(OH); 当3n(Al3)n(OH)4n(Al3)时, nAl(OH)34n(Al3)n(OH); 当n(OH)4n(Al3)时,nAl(OH)30,无沉淀。 (2)求反应物碱的量 若碱不足(Al3未完全沉淀): n(OH)3nAl(OH)3; 若碱使生成的Al(OH)3部分溶解: n(OH)4n(Al3)nAl(OH)3。 错误的写明原因错误的写明原因易错易混辨析 (1)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂() 错因:_ _。 (2)工业上制造镁粉时,可将镁蒸气在N2中冷却() 错因:_。
7、 (3)Al2O3的熔点高,可作耐高温材料,实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、 Na2CO3固体等() 错因:_。 铝热反应仍是金属间的置换反应,Mg更活泼,MgO与Al不能发 生铝热反应 Mg与N2反应生成Mg3N2,故Mg不能在N2中冷却 Al2O3能与碱反应,所以不能用铝坩埚熔化NaOH固体 (4)明矾可作净水剂,起到杀菌消毒的作用() 错因:_。 明矾能净水,但不能杀菌消毒 错因:_。 1.中学化学学习阶段接触到许多既能与酸反应又能与碱反应的物质,除 了Al及其重要化合物外,你还知道哪些? 深度思考 答案弱酸的铵盐,如:(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S等; 弱酸的
8、酸式盐,如:NaHCO3、KHS、NaHSO3等; 氨基酸。 2.将相同质量的镁条分别在氧气、氮气、二氧化碳中完全燃烧, 燃烧后所得固体产物的质量由大到小的顺序是_(填序号)。 3.写出铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式,分析反应的本质,指出该 反应的氧化剂和还原剂,并用双线桥法标出该反应电子转移的方向与数目。 答案2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3,Al(OH)3可溶于NaOH生 成NaAlO2和H2O,反应中Al为还原剂,水为氧化剂。 题组一镁、铝单质的性质及应用题组一镁、铝单质的性质及应用 1.下列关于金属镁、铝的说法中正确的是
9、 A.铝在地壳中的储量非常丰富,在古代常用来制造兵器 B.大量镁条燃烧引起的火灾不能用干冰灭火器灭火 C.镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液 D.依据铝热反应原理,能发生反应2Al3MgO3MgAl2O3 递进题组练能力 解析虽然铝在地壳中的储量非常丰富,但都是以化合态的形式存在, 古代没有冶炼金属铝的技术,A错误; Mg不能溶于NaOH溶液,C错误; Mg的金属性比Al强,故Al与MgO不能发生铝热反应,D错误。 2.下列关于铝单质的叙述中正确的是 A.不能用铝制的器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应 B.铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定
10、C.铝和NaOH溶液反应:Al2OH=2H2 D.用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热,熔化 后的液态铝会滴落下来,是因为金属铝的熔点较低 解析A项,无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应,正确; B项,铝表面形成致密的氧化膜,错误; C项,电荷、原子均不守恒,正确的离子方程式为2Al2OH2H2O =3H2,错误; D项,打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧表面生成Al2O3,高熔点的Al2O3兜 住了熔融的液态铝,不会滴落,错误。 3.铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与 强碱溶液反应放出H2的金属,就铝的这一特殊性质回答下列问题: (1)等质量的两份铝分别
11、与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,所得H2的体 积之比是_。 11 解析根据化学方程式:2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH 2H2O=2NaAlO23H2,得Al与H2的关系式均为2Al3H2,故只要参 加反应的Al的量相等,所得H2的量必相等。 (2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠 溶液中,产生H2的体积之比是_。13 解析因为在反应中Al过量,产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化 学反应中的关系式:6HCl3H2、2NaOH3H2,故当HCl、NaOH物质 的量相等时,二者产生H2的体积比为13。 (3)足量的两份铝分别投入到等体积、一
12、定物质的量浓度的HCl、NaOH 溶液中,二者产生的H2相等,则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是 _。 31 解析因为铝足量且产生H2的量相等,根据关系式n(HCl)n(NaOH) 31,又因为两溶液体积相等,故物质的量浓度c(HCl)c(NaOH) n(HCl)n(NaOH)31。 (4)甲、乙两烧杯中各盛有100mL3molL1的盐酸和NaOH溶液,向两烧 杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后,测得生成的气体体积比为 V(甲)V(乙)12,则加入铝粉的质量为_(填字母)。 A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g A 解析其反应原理分别为2Al6HCl=2AlCl33H2,2A
13、l2NaOH 2H2O=2NaAlO23H2。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量 一样多时,产生H2的体积比是13,而题设条件体积比为12,说明此 题投入的铝粉对盐酸来说是过量的,而对于NaOH来说是不足的。 2Al6HCl=2AlCl33H2 6mol3mol 3molL10.1L0.15mol 则Al与NaOH反应生成的H2为0.15mol20.3mol。 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 227g3mol 5.4g 0.3mol 即投入的铝粉为5.4g。 铝与酸或碱反应生成铝与酸或碱反应生成H2的量的的量的关系关系 2Al6HCl=2AlCl33H2 2Al2NaO
14、H2H2O=2NaAlO23H2 (1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应: 产生H2的物质的量相等。 消耗H、OH的物质的量之比为n(H)n(OH)31。 (2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应: 消耗Al的物质的量之比为13。 生成H2的物质的量之比为13。 解题指导 (3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应: 续上页续上页 铝与盐酸反应时,铝过量而HCl不足。 铝与氢氧化钠溶液反应时,铝不足而NaOH过量。 题组二氧化铝、氢氧化铝的特性及应用题组二氧化铝、氢氧化铝的特性及应用 4.下列除去杂质的方法不正确的是 A.镁粉中混有少量铝粉:加入过量烧碱溶液充
15、分反应,过滤、洗涤、干燥 B.用过量氨水除去Fe3溶液中的少量Al3 C.Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2:加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤, 向滤液中通入过量CO2后过滤 D.MgO中混有少量Al2O3:加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤、洗涤、 干燥得到MgO 解析Al(OH)3不溶于氨水,故向含少量Al3的Fe3溶液中加入过量氨水 时,Fe3、Al3均转化为氢氧化物沉淀,达不到除杂的目的。 5.下列说法正确的是 A.向NaAlO2溶液中滴加NaHCO3溶液,有沉淀和气体生成 B.制备Al(OH)3悬浊液:向1molL1AlCl3溶液中加过量的6molL1 NaOH溶液 C.AlCl3
16、溶液中加入过量稀氨水:Al34NH3H2O=2H2O D.将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生 Al(OH)3是两性氢氧化物,可以和过量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠, 故不能制备氢氧化铝悬浊液,B错误; Al(OH)3不溶于过量稀氨水,C错误; Al3与发生相互促进的水解反应,生成Al(OH)3沉淀和CO2气体, 故D正确。 6.工业上以铝土矿(主要成分是氧化铝,含氧化铁杂质)为原料冶炼铝的 工艺流程如图: 下列叙述正确的是 A.反应中试剂X是 氢氧化钠溶液 B.试剂Y是HCl,它与反应生成氢氧化铝 C.图中所示转化反应中包含2个氧化还原反应 D.将X与Y试剂进行对换,
17、最终可以达到相同结果 D项,试剂X为氢氧化钠,滤渣C为氧化铁,滤液A为偏铝酸钠和氢氧化 钠混合溶液,通入过量二氧化碳气体,发生反应:NaAlO2CO22H2O =Al(OH)3NaHCO3,不能对换,错误。 含铝杂质的提纯方法归类含铝杂质的提纯方法归类 利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱的特性,可除去许多物质中的含 铝杂质,如: (1)Mg(Al):加足量NaOH溶液。 (2)Fe2O3(Al2O3):加足量NaOH溶液。 (3)Mg(OH)2Al(OH)3:加足量NaOH溶液。 (4)Mg2(Al3):加过量NaOH溶液,过滤,再加酸充分溶解。 归纳总结 题组三涉及题组三涉及Al
18、(OH)3图像的分析与计算图像的分析与计算 7.(2020宝鸡高三检测)室温下,在0.2molL1Al2(SO4)3溶液中,逐滴加 入1.0molL1NaOH溶液,实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线 如图,下列有关说法正确的是 A.a点时,溶液呈酸性的原因是Al3水解,离子 方程式为Al33OHAl(OH)3 B.ab段,溶液pH增大,Al3浓度不变 C.bc段,加入的OH主要用于生成Al(OH)3沉淀 D.d点时,Al(OH)3沉淀开始溶解 解析A项,Al2(SO4)3为强酸弱碱盐,Al3水解 使溶液显酸性,离子方程式应为Al33H2O Al(OH)33H,错误; B项,ab段,加入
19、NaOH消耗H,使Al3 3H2OAl(OH)33H反应正向进行,Al3的浓 度减小,错误; C项,bc段,pH变化不明显,说明OH主要用于生成Al(OH)3沉淀,正确。 8.H、Al3、Al(OH)3竞争OH能力顺序向HCl、MgCl2、AlCl3、 NH4Cl溶液中(假设各1mol),逐滴加入NaOH溶液,沉淀的物质的量随 NaOH溶液体积变化的图像如图。(假设Mg2、Al3结合OH能力相同) 分析图像的变化情况,回答下列问题: (1)H、Al3、Al(OH)3、四种微粒与 OH反应的先后顺序依次为_ _。 H、Al3、 (2)依次写出各阶段的离子方程式: OA:_。 AB:_ _。 BC
20、:_。 CD:_。 HOH=H2O Al33OH=Al(OH)3, Mg22OH=Mg(OH)2 返回 考点二铜及其化合物 知识梳理夯基础 1.单质铜 (1)物理性质:_色固体,具有良好的延展性、_性和_性。 (2)化学性质 紫红导热导电 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式: 化学方程式:_(_固体)。 化学方程式:_。 2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3 绿色 与氧化性酸 a.与浓硫酸共热的化学方程式:_ _; b.与稀硝酸反应的离子方程式:_ _; c.与浓硝酸反应的离子方程式: _ _。 与FeCl3溶液反应的离子方 程式:_ _。 2H2O 4H2O 2NO22H2O
21、 Cu2Fe3=2Fe2 Cu2 2.氧化铜和氧化亚铜 名称氧化铜氧化亚铜 颜色黑色砖红色 与酸反应 (H) _ _ 与H2反应 _ _ 转化关系 _ CuO2H=Cu2H2OCu2O2H=Cu2CuH2O 3.氢氧化铜 (1)物理性质:_色_溶于水的固体。 (2)化学性质及应用 蓝难 反应的化学方程式:_。 反应的化学方程式:_。 Cu(OH)22H=Cu22H2O 可发生5H2O,无水CuSO4遇水变蓝色,可 (蓝色晶体) (白色粉末) 用于检验水的存在。 4.铜盐 (1)Cu2(OH)2CO3名称为_,是铜绿、孔雀石的主要成分。 碱式碳酸铜 (2)CuSO45H2O俗称_。 Cu2(OH
22、)2CO34H+=2Cu2+CO23H2O 蓝矾、胆矾 CuSO45H2OCuSO4 (3)铜盐溶液有毒,主要是因为Cu2作为一种重金属离子能与蛋白质作用, 使蛋白质变性失去生理活性,因此可将胆矾、熟石灰、水配成波尔多液, 用来杀灭植物的病毒。 错误的写明原因错误的写明原因易错易混辨析 (1)CuO是黑色固体,与水反应生成Cu(OH)2() 错因:_。 (2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物() 错因:_。 (3)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水() 错因:_。 CuO与H2O不反应 铜锈主要成分为Cu2(OH)2CO3,不是铜的氧化物 (4)将铜片置于干燥的空气中,不易被腐蚀(
23、) 错因:_。 (5)CuSO45H2O失去结晶水属于物理变化() 错因:_。 CuSO45H2O失去结晶水属于化学变化 递进题组练能力 题组一铜及其化合物的性质和应用题组一铜及其化合物的性质和应用 1.(2019西安调研)我国宋代沈括在梦溪笔谈中记载:“信州铅山县 有苦泉,流以为涧。挹其水熬之,则成胆矾。熬胆矾铁釜,久之亦化为 铜。”下列对文中词语的理解,正确的是 A.“苦泉”中泉水属于胶体 B.“熬”表示加热蒸馏 C.“胆矾”化学式为CuSO45H2O D.“化”表示置换转化 解析由题意可知,“苦泉”泉水中含有硫酸铜,属于溶液,不属于胶 体,故A错误; 硫酸铜溶液蒸发得到硫酸铜晶体,从溶液
24、中获取晶体,属于蒸发操作, 故B错误; 胆矾是硫酸铜晶体,“胆矾”化学式为CuSO45H2O,故C正确; 熬胆矾铁釜,久之亦化为铜,是发生了:FeCuSO4=CuFeSO4,硫 酸铜与Fe置换反应生成Cu,即“化”表示置换转化,故D正确。 2.某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质,下列操作正确且能达 到实验目的的是 A.将铜丝插入浓硫酸中并加热,反应后再加入水,观察硫酸铜溶液的颜色 B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuCl2的生成 C.将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水CuCl2固体 D.将表面有铜绿Cu2(OH)2CO3的铜器放入盐酸中浸泡,除去铜绿 解析Cu与C
25、l2在常温下不反应,需要加热才能发生反应,B项错误; CuCl2水解生成的HCl易挥发,加热蒸干能促进CuCl2的水解而得不到 CuCl2固体,C项错误。 题组二铜及其化合物的制备题组二铜及其化合物的制备 3.(2020衡阳调研)某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物,工业 上以该废渣为原料生产CuCl22H2O晶体的工艺流程如下: 下列说法正确的是 A.焙烧过程中每消耗1molCuS 则消耗1.5molO2 B.焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色 C.滤渣中主要含铁的氧化物 D.将获得的CuCl22H2O晶体加热可制得CuCl2固体 解析A项,2CuS3O22CuO2SO2,由方程式
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