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专题3《从矿物到基础材料》知识汇总一、从铝土矿到铝合金铝在大自然以稳定的化合态存在。1、从铝土矿中提取铝⑴铝元素在地壳中含量仅次于氧、硅，是地壳中含量最多的金属元素。⑵工业提取铝涉及的主要反应有2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑、NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3、2Al(OH)3高温Al2O3+3H2O、2Al2O3通电4Al+3O2↑⑶由于氧化铝的熔点很高，在电解时人们往往会加入冰晶石来降低氧化铝的熔点。2、铝的性质⑴铝在空气中能表现出良好的抗蚀性是由于铝的表面有致密的氧化保护膜。⑵铝是一种既可以与酸反应又可以与碱反应的金属。（分别写出化学方程式）2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑⑶在常温下，铝（或者铁）遇浓H2SO4、浓HNO3时会在表面生成致密的氧化膜而发生钝化。⑷铝热反应：2Al+Fe2O3高温AlCl3+2Fe，常用于焊接铁轨3、氢氧化铝两性（两性氢氧化物）(1)与盐酸反应Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O、(2)与氢氧化钠反应Al(OH)3+NaOH＝Na[Al(OH)4]⑶明矾的净水原理：KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42-注意的是:①AlCl3中逐滴加入NaOH溶液，反应时可看作是经过两步反应：第一步：Al3++3OH—═Al(OH)3↓第二步：Al(OH)3＋OH—═AlO2—+2H2O生成沉淀的量随加入NaOH溶液的体积变化曲线如右图:②在NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸，也是分两步进行的，先生成Al(OH)3沉淀，盐酸过量时沉淀消失。反应：NaAlO2+HCl(少)+H2O=Al(OH)3+NaCl、Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O小结：“铝三角”铝盐和偏铝酸盐的相互转化：反应：①Al3++4OH-=AlO2-+2H2O②AlO2-+4H+=Al3++2H2O③Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O④AlO2-+H++H2O=Al(OH)3⑤Al3++3OH-=Al(OH)3⑥Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O二、铁、铜的获取及应用1、从自然界中获取铁和铜⑴人类最早使用的的金属有铁、铜两种。人类经历了青铜器时代和铁器时代。⑵铁、铜的存在：人类最早利用的单质铁和单质铜直接来自于自然界。铁单质只存在于从天而降的陨石中，而铜则来自于自然存在的少量单质铜。铁和铜在自然界中主要以化合态形式存在。常见的铁矿石有磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、赤铁矿（主要成分是Fe2O3）；常见的铜矿石有黄铜矿、孔雀石。（3）高炉炼铁：①原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石②设备：炼铁高炉③原理：用还原剂将铁从其化合物中还原出来主要反应：①还原剂的形成C+O2点燃CO2、CO2+C点燃2CO②还原铁矿石yCO+FexOy点燃xFe+yCO2③炉渣的形成CaCO3高温CaO+CO2↑、CaO+SiO2高温CaSiO3④石灰石的作用是：除去铁矿石中的炉渣，反应为CaCO3高温CaO+CO2↑、CaO+SiO2高温CaSiO3要求理解：一氧化碳的形成、高炉中各进出口的流经的物质（祥细见教材P70图3-11）⑤在高炉中最终得到是含碳2%—4.5%的生铁；钢的含碳量为0.03%—0.2%。因此从这层含义上讲生铁和钢都是铁的合金。（4）铜的冶炼：①火法炼铜②湿法炼铜：其原理是_CuSO4+Fe=FeSO4+Cu_③生物炼铜2、铁、铜及其化合物的应用⑴铁、铜物理性质比较：不同点：铁——银白色，质软，易被磁化；铜——紫红色，导电性比铁好⑵铁、铜化学性质：铁铜与非金属单质与Cl22Fe+3Cl2点燃2FeCl3Cu+Cl2CuCl2与硫Fe+S△FeS2Cu+S△Cu2S与酸与HClFe+2HCl＝FeCl2+H2↑不反应离子方程式4Fe+2H+=Fe2++H2↑不反应与金属的盐溶液CuSO4+Fe=FeSO4+CuCu+2AgNO3=Cu(NO3)2+Ag与浓硫酸、硝酸在常温下遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化在加热条件下可与浓硫酸反应(P95）常温下可与硝酸反应（P101）铁和铜在一定条件下可以与某些非金属、酸和盐溶液等发生反应，铁、铜在反应中充当还原剂。铁、铜与氧化性较弱的氧化剂（如S、I2）反应转化为+2价铁的化合物，而与氧化性较强的氧化剂（如氯气、氧气等）反应转化为+3价铁的化合物。⑶Fe3+的检验：加入KSCN溶液，现象：溶液呈血红色，方程式Fe3++3SCN－=Fe(SCN)3⑷由Fe2+转化为Fe3+2Fe2++Cl2=3Fe3++2Cl-⑸由Fe3+转化为Fe2+Fe+2Fe3+=3Fe2+⑹Fe+H2O(g)高温Fe3O4+4H2↑小结：“铁三角”Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化请写出相应的离子方程式：①Fe+2H+=Fe3++H2↑②FeO+CO=Fe+CO2③Fe+2Fe3+=3Fe2+④2Fe2++Cl2=3Fe3++2Cl-⑤2Fe+3Cl2点燃2FeCl3⑥Fe2O3+2Al点燃Al2O3+2Fe-3、Fe2+、Fe3+的检验⑴Fe2+的检验①滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，随后沉淀迅速变为灰绿色，最后为红褐色。Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓（白色）4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3（红褐色）②先滴加KSCN无色溶液，无明显现象，再加入新制氯水，溶液立即变红色。2Fe3++Cl2=2Fe3++2Cl-Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3⑵Fe3+的检验①滴加KSCN无色溶液，溶液变血红色。Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3②滴加NaOH溶液，产生红褐色沉淀。Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓（红褐色）⑶Fe2+、Fe3+的鉴别①观察法：Fe2+盐溶液呈浅绿，Fe3+盐溶液呈黄②KSCN法：滴入KSCN无色溶液，溶液呈血红色者是Fe3+溶液，无明显变化者是Fe2+溶液③碱液法：分别加入碱液（氨水也可），形成沉淀是红褐色是Fe3+，形成白色沉淀，后变灰褐色，最后变为红褐色是Fe2+溶液①在配制含Fe2+的溶液时，常常向溶液中加入少量的铁粉，目的是使被氧化成Fe3+的与Fe反应还原成Fe2+应②为除去废水中的Fe2+，常先将废水中的Fe2+氧化成Fe3+，再调节溶液的PH值Fe3+转化为Fe(OH)2析出。用③在制作印刷电路板的过程中常利用铜与氯化铁溶液的反应，方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+④铁及铜的化合物的应用：见教材的P74相关内容