2022年高中化學(xué) 第四章《材料家族中的元素》教案 魯科版必修1

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1、2022年高中化學(xué) 第四章《材料家族中的元素》教案 魯科版必修1 ▲章末知識(shí)回顧 硅的性質(zhì) 二氧化硅的性質(zhì) 無(wú)機(jī)非金屬材料 元素與材料世界 硅 無(wú)機(jī)非金屬材料 鋁 金屬材料 復(fù)合材料 半導(dǎo)體材料與單質(zhì)硅 二氧化硅與光導(dǎo)纖維 硅酸鹽與無(wú)機(jī)非金屬材料 鋁與鋁合金 金屬與金屬材料 復(fù)合材料的組成 在生產(chǎn)生活、航空、航天中常見的復(fù)合材料 鋁及其化合物 金、銀、銅 認(rèn)識(shí)復(fù)合材料 形形色色的復(fù)合材料

2、 結(jié)構(gòu)圖表 知識(shí)歸納 一、無(wú)機(jī)非金屬材料 1、硅 （1）存在、物理性質(zhì)、用途 硅在自然界只以化合態(tài)存在。晶體硅呈灰黑色，有金屬光澤，硬而脆，熔點(diǎn)很高（1410℃），是良好的半導(dǎo)體材料。硅可用來(lái)制造集成電路，太陽(yáng)能電池，硅整流器等。硅合金可用來(lái)制造變壓器鐵芯，耐酸設(shè)備等。 （2）化學(xué)性質(zhì) ①相對(duì)穩(wěn)定性：在常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，不與O2、Cl2、H2SO4、HNO3等發(fā)生反應(yīng)。 ②弱還原性：在常溫下，能與F2、HF和強(qiáng)堿反應(yīng)。例如：Si + 2NaOH + H2O ＝Na2SiO3 + 2H2↑；Si + 2F2 ＝Si

3、F4；Si + 4HF ＝ SiF4↑+ 2H2↑。在加熱時(shí)純硅與某些非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。如研細(xì)的硅能在氧氣中燃燒：Si + O2 SiO2 （3）硅的制備 在工業(yè)上，用碳在高溫下還原二氧化硅的方法可制得含少量雜質(zhì)的粗硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑，將粗硅提純后，可以得到半導(dǎo)體材料的高純硅。 2、二氧化硅 （1）物理性質(zhì)：純凈的二氧化硅晶體呈無(wú)色，熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水，也不溶于其他一般的溶劑。 （2）化學(xué)性質(zhì)： ①酸性氧化物的通性：在常溫時(shí)可以與堿溶液緩慢反應(yīng)生成鹽和水：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2 O；②在高溫下可與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2＋CaOCaSiO3

4、 ②二氧化硅在常溫下與氫氟酸反應(yīng)： Si O2＋4HF ＝ SiF4↑＋2H2O ③弱氧化性：如在高溫時(shí)，二氧化硅中的硅可以被碳置換出來(lái)。 （3）用途：二氧化硅可用于石英表、石英玻璃、建筑材料、電子部件、光學(xué)儀器、工藝品和眼鏡片、精密儀器軸承、耐磨器皿和裝飾品、光導(dǎo)纖維等。 3、光導(dǎo)纖維：光導(dǎo)纖維，簡(jiǎn)稱“光纖”，就是一種能利用光的全反射作用來(lái)傳導(dǎo)光線的透明度極高的玻璃細(xì)絲。光導(dǎo)纖維是用石英玻璃制造的，具有信息容量大，抗干擾性能好，通信損耗低等優(yōu)點(diǎn)。 4、玻璃 原料：生產(chǎn)普通玻璃的主要原料是純堿（Na2CO3），石灰石（CaCO3）和石英（SiO2 ）。 反應(yīng)原理：將粉碎混勻的原

5、料加強(qiáng)熱使之熔化，發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化，冷卻即成玻璃。其中主要化學(xué)反應(yīng)是： CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2 ↑； Na2CO3 + SiO2Na2SiO3 + CO2 ↑ 5、水泥 （1）普通水泥的主要成分為硅酸三鈣（3CaO·SiO2），硅酸二鈣（2CaO·SiO2）和鋁酸三鈣（3CaO·Al2O3）等。 （2）水泥的特點(diǎn)是水泥具有水硬性，與水?dāng)v和攪拌并靜置后，很容易凝固變硬。 （3）混凝土是指水泥、沙子和碎石的混合物，混凝土常用鋼筋作結(jié)構(gòu)，這就是通常所說(shuō)的鋼筋混凝土。 6、新型無(wú)機(jī)非金屬材料：如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、生物陶瓷、壓電陶瓷等。 二、無(wú)機(jī)金屬材料

6、1、鋁 （1）物理性質(zhì)：硬度較小，銀白色、質(zhì)輕，有很好的延展性和導(dǎo)電性。 （2）化學(xué)性質(zhì) ①與氧氣反應(yīng)：常溫下，鋁被空氣中的氧氣氧化，表面生成一層致密的氧化物薄膜，失去金屬光澤。點(diǎn)燃時(shí)，金屬鋁可以在氧氣中燃燒：4Al＋ 3O2 2Al2O3 ②與氯氣、硫等非金屬反應(yīng)： 2Al＋3Cl2 2AlCl3；4Al＋3S 2Al2S3 ③與非氧化酸反應(yīng)，有氫氣生成：2Al＋6H＋＝2Al3＋＋3H2↑。 ④與氧化酸反應(yīng)，無(wú)氫氣生成： Al＋4HNO3 (稀)＝Al(NO3)3＋NO↑＋2H2O（注意：Al遇冷的濃硫酸、濃硝酸會(huì)鈍化，但加熱可反應(yīng)。） ⑤與堿反應(yīng)： 2Al＋2N

7、aOH＋6H2O＝2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ ⑥與金屬氧化物的反應(yīng)（鋁熱反應(yīng)）： 2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 2、金、銀、銅 （1）物理性質(zhì)：它們都具有金屬的通性，但顏色不同。 （2）化學(xué)性質(zhì)：金、銀、銅都屬于不活潑金屬，相對(duì)而言，其活潑程度依次增強(qiáng)。 金是最穩(wěn)定的金屬之一，在高溫下也不能與氧氣反應(yīng)，不能被硝酸等強(qiáng)氧化性酸氧化。但金能溶解在王水中。銀雖然不能與鹽酸、稀硫酸反應(yīng)，但卻能溶解在硝酸等強(qiáng)氧化性酸中。相對(duì)而言，銅最活潑，如： ①在加熱或點(diǎn)燃條件下可與氧氣、氯氣、硫等非金屬反應(yīng)； ②可與濃硫酸、硝酸等強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)； ③可與鹽溶液反應(yīng)：Cu＋2FeCl3

8、＝CuCl2＋2FeCl2 ④在空氣中可銹蝕：2Cu＋O2＋H2O＋CO2 ＝Cu2(OH)2CO3 （3）用途：它們廣泛的應(yīng)用于首飾、電子工業(yè)、有機(jī)合成、能源開發(fā)、材料制造、建筑用水管等。 3、其它金屬材料：如鈦、鈾、镅等。 4、合金 （1）合金：合金是指兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。 一般來(lái)說(shuō)，合金的性能優(yōu)于純金屬，合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬熔點(diǎn)都低，硬度比它的各成分金屬大。但合金的性質(zhì)并不是各成分金屬性質(zhì)的總和。 （2）常見的合金 ①金屬鋁中加入其他元素如銅、鎂、硅、鋅、鋰等，即形成各種性能優(yōu)良的鋁合金。鋁合金具有密度小、強(qiáng)度高、塑性

9、好、易于成形、制造工藝簡(jiǎn)單、成本低廉等特點(diǎn)，并且表面易形成致密的氧化物保護(hù)膜而具有一定的抗腐蝕能力。鋁合金主要用于建筑業(yè)、容器和包裝業(yè)、交通運(yùn)輸及電子行業(yè)。 ②鋼鐵 a生鐵：含碳量2％－4.3%，硬度大，但較脆且不易機(jī)械加工。 b普通鋼：含碳量0.03%－2%，增加了鐵錳等元素，改善了鐵的性能，但易銹蝕。 c不銹鋼：在普通鋼基礎(chǔ)上，加入鉻鎳等元素，含鉻在一般在12％以上，在空氣中能保持金屬光澤，且有不生銹的特性。 5、幾種重要的化合物 （1）氧化鋁 ①物理性質(zhì)：白色固體，不溶于水，熔點(diǎn)高。 ②化學(xué)性質(zhì)：氧化鋁具有不同于一般氧化物的性質(zhì)，既與強(qiáng)酸反應(yīng)也與強(qiáng)堿反應(yīng)，屬于兩性氧化物。

10、 Al2O3 ＋6HCl＝ 2AlCl3 ＋3H2O；Al2O3＋2NaOH＋3H2O＝2Na[Al(OH)4] （2）氫氧化鋁 ①物理性質(zhì)和用途：Al(OH)3是幾乎不溶于水的白色膠狀固體，具有吸附性?？勺鲀羲畡┖蜕匚絼?。 ②化學(xué)性質(zhì)：與Al2O3一樣，既與酸反應(yīng)又與堿反應(yīng)，具有兩性，屬于兩性氫氧化物。 ①與酸反應(yīng)：Al(OH)3 ＋3HCl＝AlCl3 ＋3H2O（Al(OH)3 ＋3H+＝Al3+＋3H2O） ②與堿反應(yīng)：Al(OH)3＋NaOH＝Na[Al(OH)4]（Al(OH)3＋OH－＝[Al(OH)4]－） 另外，Al(OH)3還具有難溶性氫氧化物的通性，即受

11、熱易分解：2Al(OH)3 Al2O3＋3H2O ③Al(OH)3的制?。杭纯捎娩X鹽與可溶性弱堿氨水反應(yīng)，又可用向四羥基合鋁酸鹽溶液中通入CO2的方法制取Al(OH)3：Al3+＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH4+； 2[Al(OH)4]－＋CO2＝2Al(OH)3↓＋CO32－＋H2O。 說(shuō)明：一般不用強(qiáng)酸，因?yàn)閺?qiáng)酸的量控制不當(dāng)會(huì)使制得的Al(OH)3溶解： [Al(OH)4]－＋H+＝Al(OH)3↓＋H2O；Al(OH)3＋3H+＝Al3+＋3H2O （3）氧化銅 ①氧化銅有金屬氧化物的性質(zhì)： CuO＋2HCl＝CuCl2＋H2O ②氧化銅具有弱氧化性，可與某些

12、還原劑反應(yīng)。 ③氧化銅在高溫下可發(fā)生分解反應(yīng)： 4CuO 2Cu2O＋O2↑ 三、復(fù)合材料 1、定義：將兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料經(jīng)特殊加工而成的材料稱為復(fù)合材料。 2、組成：復(fù)合材料由兩部分組成，一部分稱為基體，在復(fù)合材料中起黏結(jié)作用；另一部分稱為增強(qiáng)體，在復(fù)合材料中起骨架作用。 3、分類：按基體分類，可分為樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料。按增強(qiáng)體分，可分為顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料、夾層增強(qiáng)復(fù)合材料和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。 4、優(yōu)點(diǎn)：材料復(fù)合后，既保持了原有材料的特點(diǎn)，又使各組分之間協(xié)同作用，形成了優(yōu)于原材料的特性。又可以充分利用能源、節(jié)約能源。 5、常見的復(fù)合材料：如玻

13、璃鋼、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、航空、航天領(lǐng)域中的復(fù)合材料等。 ▲ 本章專題探究 兩步反應(yīng) 到現(xiàn)在為止，必修1的內(nèi)容已經(jīng)結(jié)束，從整個(gè)高中化學(xué)來(lái)看，無(wú)機(jī)元素化合物的知識(shí)已經(jīng)基本完成。在這期間，我們學(xué)習(xí)了大量的化學(xué)反應(yīng)。其中，有部分反應(yīng)與“量”有關(guān)，即加入少量的試劑與加入過(guò)量的試劑時(shí)得到的產(chǎn)物不同。如在四羥基合鋁酸鈉溶液中加入少量的鹽酸，可生成氫氧化鋁沉淀，但如果加入過(guò)量的鹽酸，則生成鋁離子：[Al(OH)4]－＋H+＝Al(OH)3↓＋H2O；Al(OH)3＋3H+＝Al3+＋3H2O。由于反應(yīng)分兩步進(jìn)行，因此，該類反應(yīng)被稱為“兩步反應(yīng)”。由于這類反應(yīng)特別能體現(xiàn)同學(xué)們對(duì)知識(shí)的理解情

14、況，以及對(duì)考試大綱的“分類討論”的思想。所以，以這類化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的多種題型，如無(wú)試劑鑒別問(wèn)題、離子方程式判斷正誤問(wèn)題、離子共存問(wèn)題、討論型計(jì)算題等。 ［例題］在50 mL b mol·L－1 AlCl3溶液中加入50 mL a mol·L－1的NaOH溶液。試問(wèn)： （1）當(dāng)a≤3b時(shí)生成Al(OH)3沉淀的物質(zhì)的量是_______________． （2）當(dāng)a、b滿足什么條件時(shí)，無(wú)沉淀生成？ （3）當(dāng)a、b滿足什么條件時(shí)，先有沉淀生成后沉淀部分溶解？ 研析：AlCl3與NaOH間存在下列兩種反應(yīng)： ①AlCl3＋3NaOH＝Al(OH)3↓＋3NaCl ②AlCl3＋4NaOH

15、＝Na[Al(OH)4]＋3NaCl （1）a≤3b時(shí)，只發(fā)生反應(yīng)①，NaOH不足或恰好完全反應(yīng)。 n［Al(OH)3］＝1/3n(NaOH)＝1/3×0.050 L×a mol·L－1＝a mol （2）當(dāng)只有②反應(yīng)發(fā)生時(shí)，無(wú)沉淀生成，此時(shí)AlCl3不足或恰好完全反應(yīng)。 n(NaOH)≥4n(AlCl3) 50 mL×a mol·L－1≥4×50 mL×b mol·L－1 a≥4b （3）當(dāng)①②兩反應(yīng)都發(fā)生時(shí)，先有沉淀生成，后沉淀部分溶解。此時(shí)，a、b關(guān)系介于以上兩種情況之間。即：3b

16、們已經(jīng)學(xué)過(guò)的常見的兩步反應(yīng)有： ① SO2＋NaOH＝NaHSO3；SO2＋2NaOH＝Na2SO3＋H2O ② CO2＋NaOH＝NaHCO3；CO2＋2NaOH＝Na2CO3＋H2O ③ H2S＋NaOH＝NaHS；H2S＋2NaOH＝Na2S＋H2O ④ 2H2S＋O2 2S＋2H2O；2H2S＋3O2 2SO2＋2H2O ⑤ C＋O2CO2；2C＋O22CO ⑥ FeO＋CFe＋CO↑；2FeO＋C2Fe＋CO2↑ ⑦ CuO＋CCu＋CO↑；2CuO＋C2Cu＋CO2↑ ⑧ 2[Al(OH)4]－＋CO2＝2Al(OH)3↓＋CO32－＋H2O；[Al(OH)4]

17、－＋CO2＝Al(OH)3↓＋HCO3－ ⑨ AlCl3＋3NaOH＝Al(OH)3↓＋3NaCl；AlCl3＋4NaOH＝NaAlO2＋3NaCl＋2H2O ⑩ [Al(OH)4]－＋H+＝Al(OH)3↓＋H2O；[Al(OH)4]－＋4 H+＝Al3+＋4H2O 綜合能力探究演練 （時(shí)間60分鐘，滿分100分） 一、選擇題（45分） 1．金屬中導(dǎo)電性能最強(qiáng)的是 A．銅 B．銀 C．鋁 D．鐵 1．研析：金屬的導(dǎo)電性由強(qiáng)到弱依次為銀、銅、鋁、鐵。 答案：B。 2．鋁熱劑中鋁的作用是 A．催化劑

18、 B．氧化劑 C．還原劑 D．填充劑 2．研析：鋁是一種金屬，在反應(yīng)中化合價(jià)升高，作為還原劑來(lái)參加反應(yīng)，鋁是常見的還原劑。 答案：C。 3．下列物質(zhì)中，不屬于合金的是 A．黃銅 B．水銀 C．鋼鐵 D．硬鋁 3．研析：水銀就是汞單質(zhì)，而合金中含有幾種元素，如鋼鐵是鐵的碳合金。 答案：B。 4．下列物質(zhì)中，屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料的是 A．鋼化玻璃 B．碳化硼玻璃 C．光導(dǎo)纖維

19、 D．硼酸鹽玻璃 4．研析：新型無(wú)機(jī)高分子材料的品種較多：如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和光導(dǎo)纖維等，其中如氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硼陶瓷等屬于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷。 答案：B、C。 5．過(guò)量的泥沙、純堿、生石灰熔化后生成：①水泥 ②玻璃 ③瓷器 ④混凝土 ⑤一種硅酸鹽產(chǎn)品 A．①和④ B．②和⑤ C．③ D．② 5．研析：水泥的主要成分是2CaO·SiO2、3CaO·SiO2和3CaO·Al2O3，其生產(chǎn)原料為粘土、石灰石。陶瓷屬于硅酸

20、鹽產(chǎn)品，其主要原料是粘土?；炷潦撬?、碎石和砂子的混合物。 泥沙的主要成分是SiO2，與純堿（Na2CO3）、生石灰（CaO）熔化后發(fā)生如下反應(yīng)： SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋CO2↑；SiO2＋CaOCaSiO3 而Na2SiO3、CaSiO3與SiO2的熔合物即玻璃，且玻璃是一種硅酸鹽產(chǎn)品。 答案：B。 6．鎂、鋁、銅三種金屬粉末混合物，加入過(guò)量鹽酸充分反應(yīng)，過(guò)濾后向?yàn)V液中加入過(guò)量燒堿溶液，再過(guò)濾，濾液中存在的離子有 A．[Al (OH)4]－ B．Cu2+ C．Al3+ D．Mg2+ 6．研析：審題是關(guān)鍵,

21、 此題問(wèn)的經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)后，濾液中存在的離子，對(duì)本題反應(yīng)過(guò)程應(yīng)有清楚的分析：混合物中加入過(guò)量鹽酸充分反應(yīng)后，濾液中含有Mg2+、Al3+、H+；銅不溶解。在濾液中加入過(guò)量燒堿溶液后，濾液中含[Al (OH)4]－，沉淀為氫氧化鎂。 答案：A。 7．某溶液中有Cu2+、NH4+、Fe2+和Al3+四種離子，若向其中加入過(guò)量的氫氧化鈉溶液，微熱并攪拌，再加入過(guò)量鹽酸，溶液中大量減少的陽(yáng)離子是 A．Cu2+ B．NH4+ C．Fe2+ D．Al3+ 7．研析：溶液中加入過(guò)量的氫氧化鈉溶液后，四種離子分別轉(zhuǎn)化為氫氧化銅沉淀、一水合氨、氫

22、氧化亞鐵沉淀、四羥基合鋁酸鈉。微熱并攪拌后，氫氧化銅沉淀、四羥基合鋁酸鈉無(wú)變化，而一水合氨部分分解并揮發(fā)出氨氣，氫氧化亞鐵沉淀轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀。再加入過(guò)量鹽酸后，NH4+、Fe2+大量減少。 答案：B、C。 8．下列反應(yīng)的離子方程式正確的是 A．石英與燒堿溶液共熱：SiO2＋2OH－SiO32－＋H2O B．在氯化鋁溶液中滴加過(guò)量的氨水：Al3＋＋4 OH－＝[Al (OH)4]－ C．在氫氧化鈉溶液中通入過(guò)量的CO2：2OH－＋CO2＝CO32－＋H2O D．在稀鹽酸中滴加過(guò)量的硅酸鈉溶液：SiO32－＋2H＋＋H2O＝H4SiO4↓ 8．研析：A體現(xiàn)出SiO2酸性氧化物的性

23、質(zhì)，D為強(qiáng)酸制弱酸，二者都是正確的。B項(xiàng)有兩個(gè)錯(cuò)誤：氨水是弱堿，不能拆開寫；因?yàn)闅溲趸X不溶于氨水，因此，無(wú)論氨水過(guò)量與否，都生成氫氧化鋁，不能生成[Al (OH)4]－。C項(xiàng)應(yīng)該生成碳酸氫根離子，而不是CO32－。 答案：A、D。 9．常溫下，下列不發(fā)生反應(yīng)的一組物質(zhì)是 ① 硅與NaOH溶液 ②硅與鹽酸 ③ 硅與氫氟酸 ④ 二氧化硅與碳酸鈉 ⑤ 二氧化硅NaOH溶液 ⑥ 二氧化硅與濃硝酸 A．①②④ B．③④⑥ C．②⑤⑥ D．②④⑥ 9．研析：硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下除了與氟氣、氫氟酸、和強(qiáng)堿外，它不易與其他物質(zhì)如氫氣、氧氣、氯氣等反應(yīng)。 答案：

24、D。 10．有一根粗鋁條含鐵和硅兩種雜質(zhì)。取等質(zhì)量的樣品分別投入足量的稀鹽酸和足量的稀氫氧化鈉溶液中，放出等量的H2，則該粗鋁中鐵和硅的關(guān)系正確的是 ①物質(zhì)的量之比為2∶1 ②物質(zhì)的量之比為3∶1 ③質(zhì)量之比為2∶1 ④質(zhì)量之比為4∶1 A．②④ B．②③ C．①④ D．只有④ 10．研析：鋁與稀鹽酸和稀氫氧化鈉溶液都反應(yīng)并放出等量的氫氣，由此不難推出，硅與稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)放出的氫氣與鐵與稀鹽酸反應(yīng)放出的氫氣相等。根據(jù)關(guān)系式Si——2H2；Fe——H2得：鐵和硅的物質(zhì)的量之比為2∶1，質(zhì)量之比為4∶1。 答案：C。 11

25、．高嶺土的組成可表示為Al2Si2Ox(OH)y，其中x、y的數(shù)值分別是 A．7，2 B．5，4 C．6，3 D．3，6 11．研析：根據(jù)總的化合價(jià)為零，有： 2×（＋3）＋2×（＋4）＋x×（－2）＋y×（－1）＝0，化簡(jiǎn)得：2x＋y＝14，將選項(xiàng)代入求解，只有B選項(xiàng)適合。 答案：B。 12．飛機(jī)，火箭的機(jī)翼和機(jī)身以及導(dǎo)彈的殼體，尾翼中的復(fù)合材料是 A．金屬基復(fù)合材料 B．樹脂基復(fù)合材料 C．絕緣基復(fù)合材料 D．智能復(fù)合材料 12．研析：

26、飛機(jī)、火箭的機(jī)翼和機(jī)身以及導(dǎo)彈的殼體、尾翼中的復(fù)合材料大多以纖維為增強(qiáng)體、金屬為基體的復(fù)合材料。作為增強(qiáng)體的纖維是碳纖維、硼纖維、碳化硅纖維和氧化鋁纖維等耐熱性好的纖維，作為基體的金屬用得較多的是鋁、鎂、鈦等密度小的輕金屬。這類材料的特點(diǎn)是耐高溫、強(qiáng)度高、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性好，不吸濕，不易老化。 答案：A。 13．下列復(fù)合材料對(duì)應(yīng)的性能正確的是 序號(hào) 復(fù)合材料 可能的性能 A 金屬；C 強(qiáng)度高，抗沖擊，絕緣性好，耐熱溫度低于300℃ B 陶瓷；SiO2 耐1600℃以上高溫，強(qiáng)度高，密度小 C 合成樹脂；SiO2、Al2O3、MgO 耐酸堿，化學(xué)穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，密度小

27、，韌性好 D 合成樹脂；C 耐高溫，強(qiáng)度高，導(dǎo)電性好，導(dǎo)熱性好 13．研析：金屬與C的復(fù)合材料具有耐高溫，強(qiáng)度高，導(dǎo)電性好，導(dǎo)熱性好的特點(diǎn)；陶瓷與SiO2的復(fù)合材料具有耐1600℃以上高溫，強(qiáng)度高，密度小的特點(diǎn)；合成樹脂與SiO2、Al2O3、MgO的復(fù)合材料具有強(qiáng)度高，抗沖擊，絕緣性好，耐熱溫度低于300℃的特點(diǎn)；合成樹脂與C的復(fù)合材料具有耐酸堿，化學(xué)穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，密度小，韌性好的特點(diǎn)。 答案：B。 14．工業(yè)上，常用Mg還原法制取金屬Ti，反應(yīng)原理如下：2Mg＋TiCl42MgCl2＋Ti。下列說(shuō)法正確的是：①該反應(yīng)屬于置換反應(yīng)；②該反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)；③該反應(yīng)表明Mg比

28、Ti活潑；④Ti被譽(yù)為“21世紀(jì)的金屬”，在航天工業(yè)上有廣泛用途。 A．只有①② B．只有③④ C．只有①②③ D．全部 14．研析：在置換反應(yīng)中通常為活潑的金屬在一定條件下能將不活潑的金屬置換出來(lái)，在氧化還原反應(yīng)中的規(guī)律為還原劑的還原性強(qiáng)于還原產(chǎn)物，因此，①②③都是正確的。至于④則屬于常識(shí)性問(wèn)題：金屬Ti的機(jī)械強(qiáng)度高、密度小、抗蝕力強(qiáng)，被譽(yù)為“21世紀(jì)的金屬”，④也是正確的。 答案：D。 15．將物質(zhì)X逐漸加入Y溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量n2與所加X的物質(zhì)的量n1的關(guān)系如圖4—1所示．符合圖所示情況的是 ? A B C D X

29、 NaOH AlCl3 HCl Na[Al (OH)4] Y AlCl3 NaOH Na[Al (OH)4] HCl 15．研析：A隨著NaOH溶液的加入先后發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng)：Al3＋＋3OH－＝Al(OH)3↓(沉淀物質(zhì)的量由0增至最大值)；Al(OH)3＋OH－＝[Al (OH)4]－（沉淀物質(zhì)的量由最大值降為0）。兩個(gè)反應(yīng)中消耗的NaOH物質(zhì)的量之比為3∶1，與題圖不符。 B隨著AlCl3溶液的加入先后發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng)：Al3＋＋4OH－＝[Al (OH)4]－（不產(chǎn)生沉淀）；Al3＋＋3[Al (OH)4]－＝4Al(OH)3↓（沉淀物質(zhì)的量由0增至最大值）。兩個(gè)

30、反應(yīng)中消耗AlCl3物質(zhì)的量之比為3∶1，與題圖也不符。 C隨著鹽酸的加入先后發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng)：H＋＋[Al (OH)4]－＝Al(OH)3↓＋H2O （沉淀物質(zhì)的量由0增至最大值）；3H＋＋Al(OH)3＝Al3＋＋3H2O(沉淀物質(zhì)的量由最大值降為0)．兩個(gè)反應(yīng)中消耗鹽酸物質(zhì)的量之比為1∶3，符合題圖。 D隨著Na[Al (OH)4]溶液的加入先發(fā)生以下反應(yīng)：[Al (OH)4]－＋4H＋＝Al3＋＋4H2O（不產(chǎn)生沉淀）；待鹽酸耗盡發(fā)生Al3＋＋3[Al (OH)4]－＝4Al(OH)3↓的反應(yīng)（沉淀物質(zhì)的量由0增至最大值）。兩個(gè)反應(yīng)消耗Na[Al (OH)4]物質(zhì)的量之比為1∶3，

31、與題圖也不符。 答案：C。 二、非選擇題（55分） 16．（10分）（1）有下列A～F六種試劑，它們的性質(zhì)不同，選用的試劑瓶也不相同，請(qǐng)指出它們分別選用什么樣的試劑瓶。 A．二氧化硅 B．硝酸銀晶體 C．氯水 D．氫氟酸 E．濃H2SO4 F．NaOH溶液 （2）下列反應(yīng)中，SiO2表現(xiàn)什么化學(xué)性質(zhì)？ ①SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O；②SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ ③SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑；④SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O 16．研析：（1）一般，選擇試劑瓶的原則為：固體放在廣口瓶中，液體放在細(xì)口瓶中，見光易分

32、解或變質(zhì)的放在棕色瓶中，堿性溶液放在橡皮塞試劑瓶中，強(qiáng)氧化性物質(zhì)放在玻璃塞試劑瓶中，氫氟酸由于與玻璃中的SiO2反應(yīng)而不能放在玻璃瓶中。（2）SiO2是一種高熔點(diǎn)、沸點(diǎn)的酸性氧化物、除具有酸性氧化物的通性、弱氧化性外，還具有一些特性。 答案：（1）A．廣口瓶 B．棕色廣口瓶 C．棕色磨砂玻璃塞細(xì)口瓶 D．細(xì)口塑料瓶 E．磨砂玻璃塞細(xì)口瓶 F．橡皮塞細(xì)口瓶 （2）①酸性氧化物的通性；②將揮發(fā)性酸酐從其鹽酸中代換出來(lái)；③弱氧化性；④作為玻璃的成分被分解而使玻璃能雕刻。 17．（8分）某無(wú)色透明溶液跟金屬鋁反應(yīng)放出H2。試判斷下列離子：Mg2＋、Cu2＋、Ba2＋、H＋、Ag＋、SO

33、42－、SO32－、HCO3－、OH－、NO3－，在下列兩種情況下何者能存在于溶液中。 （1）當(dāng)生成Al3＋時(shí)，可能大量存在 。 （2）當(dāng)生成[Al (OH)4]－時(shí)，可能存在 。 17．研析：因溶液無(wú)色首先排除Cu2＋的存在。與Al反應(yīng)放出H2的溶液，可能是強(qiáng)酸性溶液，也可能是強(qiáng)堿性溶液。Al與強(qiáng)酸或堿溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 2Al＋6H＋＝2Al3＋＋3H2↑； 2Al＋2OH－＋6H2O＝[Al (OH)4]－＋3H2↑ （1）生成Al3＋時(shí)，溶液

34、為強(qiáng)酸性溶液，溶液中存在大量H＋，則弱酸根(SO32－、HCO3－)和OH－不能共存，NO3－也不存在，否則Al與稀HNO3反應(yīng)不產(chǎn)生H2；這樣，陰離子只剩SO42－，SO42－一定存在；溶液中有SO42－，則Ba2＋和Ag＋不能大量存在；Mg2＋可能大量存在． （2）當(dāng)生成[Al (OH)4]－時(shí)，溶液為強(qiáng)堿溶液，一定存在大量OH－，有OH－則無(wú)Mg2＋、H＋、Ag＋和HCO3－；這樣，陽(yáng)離子只剩Ba2＋，有Ba2＋則無(wú)SO32－、SO42－,NO3－可能存在。 答案：（1）H＋、Mg2＋、SO42－ （2）OH－、Ba2＋、NO3－ 18．（8分）某科研小組，用含有少量的CaO和

35、Fe2O3的高嶺土（主要成分：Al2O3·2SiO2·2H2O）來(lái)研制新型凈水劑，其實(shí)驗(yàn)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(guò)濾棄去殘?jiān)?，濾液用鹽酸酸化，經(jīng)過(guò)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(shí)，土樣中的主要成分與純堿反應(yīng)的化學(xué)方程式為： ① ；②Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑。 （提示：NaAlO2易溶于水并轉(zhuǎn)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

36、 。 （3）實(shí)驗(yàn)室中常備的坩堝有瓷坩堝，氧化鋁坩堝和鐵坩堝，本實(shí)驗(yàn)熔融土樣時(shí)應(yīng)選用 坩堝。 18．研析：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(shí)，其成分中的SiO2和Al2O3與Na2CO3反應(yīng)生成Na2SiO3和NaAlO2。（2）熔塊加水使Na2SiO3和NaAlO2溶解與其他雜質(zhì)分離，在過(guò)濾后的濾液中加入鹽酸則使Na2SiO3、Na[Al (OH)4]分別與過(guò)量的鹽酸反應(yīng)，生成H4SiO4沉淀和AlCl3溶液，過(guò)濾得濾液即為凈水劑。（3）因?yàn)榇邵釄逯泻蠸iO2，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(yīng)，故熔融樣

37、品時(shí)只能用鐵坩堝。 答案：（1）SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑（2）H4SiO4；2H＋＋SiO32－＋H2O＝H4SiO4↓（3）鐵 19．（12分）在半導(dǎo)體工業(yè)中，有一道工序叫燒氫。燒氫的工藝流程如下圖所示。工作時(shí)，是將石英管D出口處氫氣點(diǎn)燃。半導(dǎo)體硅片、焊片和金屬零件從石英管口送入加熱區(qū)，在氫氣還原氣氛中加熱使焊片熔化，將單晶硅與金屬零件焊接在一起。焊接后再將零件拉至冷卻區(qū)，冷卻后取出。燒氫工藝中的氫氣純度要求極高，工業(yè)氫氣雖含量達(dá)99.9%，但仍含有極微量的水蒸氣和氧氣，所以點(diǎn)燃?xì)錃馇皯?yīng)檢驗(yàn)氫氣的純度。試回答下列問(wèn)題： （1）裝置B的作用是

38、 ；B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。 （2）裝置C中的物質(zhì)是 ；C的作用是 。 （3）點(diǎn)燃?xì)錃馇皩(帶導(dǎo)管膠塞)接在D出口處，目的是 。 （4）裝置A是安全瓶，可以防止氫氣燃燒回火，引起爆炸，其中填充大量純銅屑的作用是 。 19．答案：（1）除去氧氣；2Cu+O2 2CuO；CuO+H2 Cu+H2O。（2）無(wú)水CaCl2（或堿石灰）；吸收水蒸氣。（3）檢驗(yàn)氫氣純度。（4）大量的銅屑可以吸收

39、熱量，降低溫度。 20．（8分）某混合物A含有KAl (SO4)2、Al2O3和Fe2O3，在一定條件下可實(shí)現(xiàn)下列物質(zhì)之間的變化： 據(jù)此判斷： （1）固體E所含物質(zhì)的化學(xué)式為 。 （2）反應(yīng)③的化學(xué)方程式為 。 （3）反應(yīng)①的離子方程式為 。 （4）反應(yīng)②的離子方程式為 。 20．答案：（1）K2SO4、(NH4)2SO4 （2）2Al＋Fe2O3

40、2Fe＋Al2O3 （3）Al2O3＋2OH－＋3H2O＝2[Al(OH)4]－ （4）Al3+＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH4+ 21．（9分）有一鋁粉和Fe3O4粉末組成的鋁熱劑，在隔絕空氣的條件下加熱使之充分反應(yīng)。將反應(yīng)后所得混合物研細(xì)，并分成均勻的兩等份，在一份中加足量的氫氧化鈉溶液，另一份中加入足量的鹽酸，反應(yīng)后，前者消耗m mol NaOH，放出氣體0.336 L；后者消耗n mol HCl，放出氣體V L，若將等質(zhì)量的鋁熱劑直接與足量稀硫酸作用，可得3.36 L氣體（上述氣體體積均已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）。試求鋁熱劑中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 21．研析：（1）鋁熱劑直接與

41、H2SO4作用時(shí)產(chǎn)生氣體的反應(yīng)如下： 2Al ＋ 3 H2SO4 ＝ Al2(SO4)3 ＋ 3 H2↑ 54.0 g 67.2 L m(Al) 3.36 L 列式可解得：m(Al)＝2.70 g 鋁熱反應(yīng)后的混合物遇NaOH能放出H2，表明鋁熱反應(yīng)Al剩余，則： 2Al ＋ 2NaOH ＋ 6H2O ＝ 2Na [Al(HO)4] ＋ 3 H2↑ 54.0 g

42、 67.2 L m(Al) 0.336 L 列式可求得：m余(Al)＝0.540 g 鋁熱劑中Fe3O4的質(zhì)量可求： 3 Fe3O4 ＋ 8 Al 4 Al2O3 ＋ 9 Fe 696 g 216 g m(Fe3O4) 2.70g－0.540g 列式可求得：m(Fe3O4)＝6.96 g 則：w(Al)＝×100%＝28.0% 答案：28.0% 本章答案解析與研讀 教材章末習(xí)題（P128） 1．研析

43、：A項(xiàng)電荷數(shù)與氫原子數(shù)都沒(méi)有配平；C項(xiàng)的電荷數(shù)沒(méi)有配平；D項(xiàng)電荷數(shù)與氫、氧原子數(shù)都沒(méi)有配平。 答案：B 2．研析：石墨是易導(dǎo)電的物質(zhì)。 答案：C 3．研析：本題可逐項(xiàng)排除法。根據(jù)①，不能排除任何選項(xiàng)；根據(jù)②，可排除D項(xiàng)；根據(jù)③，可排除B項(xiàng)；根據(jù)④，可進(jìn)一步排除A，因?yàn)殒V不能在冷濃硫酸中鈍化。 答案：C 4．A、C、E是金屬單質(zhì)，因?yàn)樗鼈儗?dǎo)電性好且延展性好。B、D是非金屬單質(zhì)，因?yàn)樗鼈內(nèi)埸c(diǎn)很低且不導(dǎo)電。 5． 特征 主要用途 鎢絲能承受高溫，但一受熱就會(huì)發(fā)光

44、 制造晶體管、集成電路 鈦制品非常輕，但非常堅(jiān)固，不易變形 制造太空飛船和人造衛(wèi)星的部件 錫無(wú)毒，抗腐蝕能力又高 制造燈絲 硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間 制造罐頭盒 6． （1）罐內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w與NaOH溶液反應(yīng)后，使罐內(nèi)氣壓明顯降低，在大氣壓的作用下，罐壁凹而癟。CO2＋2NaOH＝Na2CO3＋H2O （2）過(guò)一段時(shí)間后，鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，生成了氫氣，罐內(nèi)氣壓由小變大，癟了的罐壁又重新鼓起。 2Al＋2NaOH＋6H2O＝2Na[Al(OH)4]＋3

45、H2↑ 7．研析：在第（3）題中，配制無(wú)機(jī)銅殺菌劑波爾多液。已知幾種成分的質(zhì)量比，則它們的物質(zhì)的量之比為： n（CuSO4·5H2O）∶n（CaO）＝1/250∶0.56/56＝2∶5。 答案：（1）2Cu＋O2＋2H2SO4＝2CuSO4＋2H2O；（2）×250 g·mol－1＝3.75 kg；（3）2∶5 8．青銅是銅和錫的合金，它的機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕、極耐磨。將銅制成合金，可以保持甚至強(qiáng)化單一金屬的長(zhǎng)處，克服其不足，使得合金的性能一般優(yōu)于純金屬，如強(qiáng)度、硬度比單一金屬大，抗腐蝕能力一般比單一金屬?gòu)?qiáng)。 9．（1）鈦因其表面容易形成致密的氧化物保護(hù)膜使它不易跟其他物質(zhì)反應(yīng)，而具有一

46、定的抗腐蝕能力，而且其密度小，還是一種“親生物金屬”。（2）C 10．略。 11． 普通玻璃 普通鋼 玻璃鋼 主要組成元素或物質(zhì) Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 Fe、C、Mn、Si等 玻璃纖維和合成樹脂 材料類別 傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料 金屬材料或合金 復(fù)合材料 性質(zhì)特點(diǎn) 無(wú)固定熔點(diǎn)、易軟化、易破碎 堅(jiān)硬、有韌性、有彈性 重量輕、強(qiáng)度高、耐水、耐磨、耐腐蝕、產(chǎn)品美觀 用途 建筑材料、制化學(xué)儀器、窗玻璃、玻璃器皿等 制鋼軌、鋼絲、機(jī)器零件、刀具、建筑工業(yè)、化工生產(chǎn)、醫(yī)療器械制造 生產(chǎn)游樂(lè)車、運(yùn)輸罐、餐桌、船體、汽車車身、印刷電路板、排水管道 12．略。