铝的主要性质：

• 物理性质：
  铝是银白色，具有金属光泽的固体，硬度较小，具有良好的导电性、导热性和延展性。
• 化学性质：
  活泼金属，具有较强的还原性；常温下铝在浓硫酸和浓硝酸中发生钝化；既可以与酸反应又可以与碱反应。
  (1)与氧气反应：（纯氧中发出耀眼的白光）
  (2)与Cl₂ 、S 、N₂反应：
  (Al₂S₃在溶液中完全双水解)
  
  (AlN与水反应生成Al(OH)₃和NH₃↑)
  (3)与水反应：
  (4)与酸反应：
  (5)与碱的反应：
  (6)铝热反应：2Al＋Fe₂O₃=(高温)=Al₂O₃＋2Fe
• 铝的用途
  纯铝制作导线，铝合金用于制造飞机、汽车、生活用品等。
  
  
  

铝的特殊性质：

铝既能与酸反应，也能与强碱反应。
铝与酸反应：铝与浓硫酸在常温下发生钝化，2Al＋6HCl==2AlCl₃+3H₂↑
铝与碱反应：2Al＋2NaOH＋2H₂O==2NaAlO₂＋3H₂↑

铝热反应：

铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。此种反应被称为铝热反应。　
可简单认为是铝与某些金属氧化物（如Fe₂O₃、Fe₃O₄、Cr₂O₃、V₂O₅等）或非金属氧化物（如SiO₂等）在高热条件下发生的反应。　 　　
铝热反应常用于冶炼高熔点的金属，并且它是一个放热反应， 　　
其中镁条为引燃剂，氯酸钾为助燃剂。
其装置如下图所示：

铝热反应配平技巧：

取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数，即可快速配平，如8Al+3Fe₃O₄=4Al₂O₃+9Fe中，可取Fe₃O₄和Al₂O₃中氧的最小公倍数12，则Fe₃O₄前应为3Al₂O₃前应为4，然后便可得到Al为8，Fe为9。

镁铝的化学性质比较：

单质	镁	铝
与非金属反应	2Mg+O2=(点燃)=2MgO (发出耀眼白光) Mg+Cl2=(点燃)=MgCl2 3Mg+N2=(点燃)=Mg3N2	4Al+3O2=(加热)=2Al2O3 2Al+3Cl2=(加热)=2AlCl3 2Al+3S=(加热)=Al2S3
与沸水反应	Mg+2H2O=(加热)=Mg(OH)2+H2↑	不反应
与酸反应	Mg+2H+==Mg2++H2↑ 与稀硝酸反应生成Mg(NO3)2、NOx(或者N2、NH4NO3)、H2O	2Al+6H+==2Al3++3H2↑ 在冷的浓硝酸或浓硫酸中钝化
与氧化物反应	2Mg+CO2=(点燃)=2MgO+C (剧烈燃烧，生成白色粉末和黑色固体)	2Al+Fe2O3=(高温)=2Fe+Al2O3(铝热反应)
与盐溶液反应	Mg+2NH4++2H2O==Mg2++2NH3·H2O+H2↑ Mg+Cu2+==Mg2++Cu	2Al+3Hg2+=2Al3++3Hg
与强碱反应	不反应	2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑

铝热反应配平技巧：

取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数，即可快速配平，如8Al+3Fe₃O₄=4Al₂O₃+9Fe中，可取Fe₃O₄和Al₂O₃中氧的最小公倍数12，则Fe₃O₄前应为3Al₂O₃前应为4，底下便可得到Al为8，Fe为9。

铝与酸、碱反应的计算技巧：

铝与酸、碱反应的实质都是，，所以根据得失电子守恒可知：，利用此关系可以方便地进行有关计算。

铝与酸或碱溶液反应生成H₂的量的计算：

 Al是我们中学阶段学习的唯一既与H^＋反应也与OH^－反应的金属，它与酸、碱反应既有相同点，也有不同点。

相同点：Al均被氧化成+3价，所以1molAl不论与H^＋还是与OH^－反应均生成3gH₂。
不同点：1molAl与H^＋反应消耗3molH^＋，而与OH^－反应只消耗1molOH^－，所以含有等物质的量的NaOH溶液和HCl溶液分别与足量的铝反应时生成的氢气的物质的量之比为3∶1。

“铝三角”关系：

Al³⁺＋3OH^-===Al(OH)₃↓
Al(OH)₃＋OH^-===AlO₂^-＋2H₂O
Al³⁺＋4OH^-===AlO₂^-＋2H₂O
AlO₂^-＋2H₂O＋CO₂===Al(OH)₃↓＋HCO₃^-
AlO₂^-+H⁺＋H₂O===Al(OH)₃↓
AlO₂^-+4H⁺===Al³⁺＋2H₂O

钝化：

铝、铁在常温下与浓硫酸发生钝化，钝化不是不反应，而是被氧化成一层致密的氧化物薄膜，恰恰说明金属的活泼性。

硅：

①元素符号：Si
②原子结构示意图：
③电子式：
④周期表中位置：第三周期ⅣA族
⑤含量与存在：在地壳中的含量为26．3％，仅次于氧，在自然界中只以化合态存在
⑥同素异形体：晶体硅和无定形硅

硅的物理性质和化学性质：

（1）物理性质：晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，它的结构类似金刚石，具有较高的沸点和熔点，硬度也很大，它的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。 （2）化学性质：化学性质不活泼
①常温下，除与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应外，与其他物质不反应

(雕刻玻璃)

②在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合


(4)制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅：，将制得的粗硅，再与Cl₂反应后，蒸馏出SiCl₄，然后用H₂还原SiCl₄可得到纯硅。有关的反应为：。

碳族元素中碳和硅的一些特殊规律:

1.金刚石和晶体硅都是原子晶体，但金刚石不导电，晶体硅能导电．且金刚石的熔点(大于3550℃)比硅的熔点(1410℃)高；石墨是过渡型晶体或混合型晶体，也能导电。
2.碳和硅都能跟O2反应生成氧化物，碳的两种氧化物CO和CO2在常温下是气体，而硅的氧化物SiO2 在常温下是固体。
3.碳跟碱溶液不反应，而硅跟碱溶液能反应。
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
4．碳在高温时能跟水蒸气反应，而硅不能。
C+H2O(g)CO+H2
5．碳跟氢氟酸不反应，而硅能跟氢氟酸反应。
Si+4HF==SiF4↑+2H2↑
6．碳能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化生成二氧化碳，但硅不能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化。
C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
C+4HNO3(浓)4NO2↑+2H2O+CO2↑
7．碳和硅都具有还原性，且硅的还原性比碳强，但在高温时碳能把硅从SiO2中还原出来。
2C+SiO2Si+2CO↑
8．碳的氯化物都不能自燃，而SiH4能自燃。
SiH4+2O2==SiO2+2H2O
9．通常情况下，周态CO、CO2都是分子晶体，熔、沸点都很低；而SiO2是原子晶体，熔、沸点较高。
10．CO2溶于水且能跟水反应生成碳酸，SiO2却不能.
11．CO2跟氢氟酸不反应，而SiO2能跟氢氟酸反应.
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O
12．CO2跟碱溶液反嘘生成正盐或酸式盐，而SiO2 跟碱溶液反应只生成正盐。
CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O
CO2+NaOH==NaHCO3
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
13．在溶液中Na2SiO3可转变为Na2CO3，而在高温条件下Na2CO3又可转变为Na2SiO3。
Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑

硅及其化合物的几种反常现象:

1．Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si 可从平衡移动的角度理解，由于高温下生成了气态物质CO2它的放出降低了生成物的浓度，有利于应反正向进行，故可发生反应：SiO2+2CSi+2CO↑
2．部分非金属单质能与碱溶液反应，但其中只有 Si与碱反应放出H2 常见的非金属单质与碱溶液的反应有：
Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O①
3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O②
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑③
在反应①②中，Cl2、S既作氧化剂又作还原剂：在反应③中，Si为还原剂。
3．非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还会产生H2
4．硅酸不能由相应的酸酐与水反应制得制取硅酸的实际过程很复杂，条件不同可得到不同的产物，通常包括原硅酸(H2SiO4)及其脱水得到的一系列酸。原硅酸经两步脱水变为SiO2，SiO2是硅酸的酸酐，是一种不溶于水的同体，不能直接用它制备硅酸，用SiO2制取硅酸时，可先将SiO2溶于烧碱中，再向溶液中加入足量的盐酸或通入过量的CO2，析出的胶状物就是原硅酸，将原硅酸在空气中脱水即得硅酸，反应原理可理解为：
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
Na2SiO3+CO2+2H2O==Na2CO3+H4SiO4↓
H4SiO4==H2SiO3+H2O
5．非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的熔沸点却很高非金属氧化物一般为分子晶体，但SiO2为原子晶体。分子晶体中分子以分子问作用力相结合，而分子间作用力很弱，破坏它使晶体变为液体或气体比较容易；而在SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子相结合，形成硅氧四面体，在每个硅氧四面体结构单元中Si—O 键的键能很高，同时硅氧四面体结构单元可通过共用顶角氧原子连成立体网状结构，所以要使它熔融，必须消耗更多的能量，因此SiO2的熔沸点很高。
6．SiO2是酸性氧化物却能跟HF作用
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O，此反应并不是因为HF的酸性，而是因为为常温下SiF4为气态物质，有利于反应正向进行，这是SiO2的突出特性，当然也是HF 的特性。
7．H2CO3的酸性强于H2SiO3。但却能发生如下反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
强酸制备弱酸作为判断反应方向的依据，只适用于水溶液体系，而在非水溶液的条件下不一定适用，在高温下能发生反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+ CO2↑的原因是H2SiO3难挥发，H2CO3易挥发，这符合高沸点物质制低沸点物质的反应规律，与此反应类似的还有：
2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑
NaNO3+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3↑
上述两反应并不是由于H2SO4的强酸性，而是由于H2SO4为高沸点酸，HCl、HNO3为低沸点酸。

硅的用途：

高纯硅可作半导体材料，制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制造太阳能电池。硅的合金用途也很广，如含硅4%的钢具有良好的导磁性，可用来制造变压器的铁芯；含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性，可用来制造耐酸设备。

二氧化硅：

①化学式SiO2
②相对分子质量：60
③类别：酸性氧化物
④晶体类型：原子晶体
⑥晶体中粒子间的作用力：共价键

二氧化硅的物理性质和化学性质：

(1)物理性质：无色透明或白色粉末，原子晶体，熔沸点都很高，坚硬难熔，不溶于水，天然的二氧化硅俗称硅石，是构成岩石的成分之一。
(2)化学性质：不活泼
①不与水反应，不能跟酸(氢氟酸除外)发生反应。
(氢氟酸不能盛放在玻璃容器中)。
②具有酸性氧化物的性质，能跟碱性氧化物或强碱反应。
(实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因)

(制玻璃)
③具有弱氧化性

知识点拨：

二氧化硅晶体的结构若在硅晶体结构中的每个Si—Si键中“插入”一个氧原子，便可得到以硅氧四面体 (SiO₄)为骨架的二氧化硅的结构，如图所示。在二氧化硅晶体里，硅原子和氧原子交替排列，不会出现Si—Si键和O—O键，即每个硅原子与四个氧原子形成四个共价键，每个氧原子与两个硅原子形成共价键，因此，二氧化硅晶体中硅原子和氧原子的个数比为1：2，二氧化硅的化学式为SiO₂.

二氧化硅的用途：

①光导纤维的主要原料
②石英的主要成分是SiO₂，纯净的石英可用来制造石英玻璃。石英晶体中有时含有其他元素的化合物，它们以溶解状态存在于石英中，呈各种颜色。纯净的SiO₂晶体叫做水晶，它是六方柱状的透明晶体，是较贵重的宝石。 水晶常用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器，也用来制造高级工艺品和眼镜片。
③玛瑙石含有有色杂质的石英晶体，可用于制造精密仪器轴承，耐磨器皿和装饰品。 

分离与提纯的原则和要求：

(1)选择分离与提纯方法应遵循的原则
①不增：指不能引入新的杂质。
②不减：指应尽可能减少被分离与提纯的物质的损失。
③易分离：指如果使用试剂除去杂质时，要求反应后的产物跟被提纯的物质容易分离。
④易复原：指分离物或被提纯的物质都要容易复原。
(2)分离与提纯操作过程应遵循“三必须”
①除杂质试剂必须过量；
②过量试剂必须除尽(因过量试剂会带人新的杂质)；
③除杂途径必须选最佳。

常见的分离与提纯的方法：

(1)物质分离与提纯常用的物理方法

方法	适用范围或原理	装置	举例	注意事项
过滤	分离固体和液体混合物		粗盐提纯时把粗盐溶于水，经过滤把不溶于水的杂质除去	①要“一贴二低三靠” 滤纸紧贴漏斗内壁；滤纸边缘低于漏斗口，漏斗里液面低于滤纸边缘；烧杯口紧靠玻璃棒，玻璃捧下端紧靠三层滤纸．漏斗下端紧靠烧杯内壁。 ②必要时洗涤沉淀物(在过滤器中加少量水)，不可搅拌
结晶 重结晶	分离各组分在溶剂中的溶解度随温度变化不同的混合物		KNO3溶解度随温度变化大， NaCl溶解度随温度变化小，可用该法从二者的混合液中提纯KNO3	①一般先配较高温度下的浓溶液，然后降温结晶 ②结晶后过滤，分离出晶体
蒸发	溶解度随温度变化较小的物质		从食盐水溶液中提取食盐晶体	①溶质应不易分解、不易水解、不易被氧气氧化 ②蒸发过程应不断搅拌 ③近干时停止加热，余热蒸干
蒸馏	分离沸点不同的液体混合物		制无水乙醇(加生石灰)、硝酸的浓缩[加浓硫酸或 Mg(NO3)2]	①温度计水银球在蒸馏烧瓶支管口处 ②加沸石(碎瓷片) ③注意冷凝管水流方向应下进上出 ④不可蒸干
分馏	分离多种液态混合物	同蒸馏	石油分馏	同蒸馏
萃取	分离两种互溶的液体		CCl4把溴水中的Br2萃取出来	①萃取后再进行分液操作 ②对萃取剂的要求：与原溶剂互不混溶，不反应；溶质在其中的溶解度比在原溶剂中大；溶质不与萃取剂反应 ③萃取后得到的仍是溶液，一般要通过分馏等方法进一步分离
分液	分离两种不相混溶的液体(密度不同)		水、苯的分离	下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出
液化	利用气体混合物中某组分易液化的特点来分离		除去SO2中的SO3	可把锥形瓶换成硬质大试管
盐析	利用某些物质在加某些无机盐时，其溶解度降低而凝聚的性质来分离物质	——	从皂化液中分离肥皂、甘油，蛋白质的盐析	盐析是物理变化。盐析之后一般要采取过滤的操作
洗气	杂质气体易溶于某液体		除去CO2中的HCl气体，可使混合气体通过盛有饱和NaHCO3 溶液的洗气瓶	①从洗气瓶的长导管一端进气 ②混合物中气体溶解度差别较大
升华	利用某些物质有升华的特性		粗碘中碘与钾、钠、钙、镁的碘化物混合，利用碘易升华的特点将碘与杂质分开	升华物质的集取方法不作要求
渗析	胶体提纯、精制		除去Fe(OH)3胶体中的HCl	要不断更换烧杯中的水或改用流动水，以提高渗析效果

(2)物质分离与提纯常用的化学方法：
①加热法
混合物中混有某些热稳定性差的物质时，可直接加热，使热稳定性差的物质分解而分离出来。例如：食盐中混有氯化铵、纯碱中混有小苏打等均可直接加热除去杂质。
②沉淀法
在混合物中加入某试剂，使其中一种以沉淀形式分离出去的方法。使用该方法一定要注意不能引入新杂质，若使用多种试剂将溶液中不同粒子逐步沉淀时，应注意后加入试剂能将先加入的过量试剂除去，最后加入的试剂不引入新杂质。例如：加入适量BaCl2溶液可除去NaCl中混有的Na2SO4。
③转化法
利用化学反应将某种物质进行多次转化而分离。例如：分离Fe3+和Al3+时，可加入过量的NaOH溶液，生成Fe(OH)3和NaAlO2，过滤后，分别再加盐酸重新生成Fe3+和Al3+。注意转化过程中尽量减少被分离物质的损失．而且转化后的物质要易恢复为原物质。
④酸碱法
被提纯物质不与酸或碱反应，而杂质可与酸或碱发生反应，可用酸或碱作除杂试剂。例如：用盐酸除去 SiO2中的石灰石，用氢氧化钠除去铁粉中的铝粉。
⑤氧化还原法
a．对混合物中混有的还原性杂质，可加入适当的氧化剂将杂质氧化为被提纯物质。例如：将氯水滴入混有FeCl2的FeCl3溶液中，除去FeCl2杂质。
b．对混合物中混有的氧化性杂质，可加入适当还原剂将杂质还原为被提纯物质。例如：将过量铁粉加入混有FeCl3的FeCl2溶液中，振荡过滤，除去FeCl3 杂质。
⑥调节pH法
通过加入试剂来调节溶液的pH，使溶液中某组分沉淀而分离的方法。一般加入相应的难溶或微溶物来调节。例如：在CaCl2溶液中含有FeCl3杂质，由于 Fe3+水解，溶液呈酸性，可采用调节溶液pH的方法将 Fe3+沉淀除去，为此，可向溶液中加氧化钙或氢氧化钙或碳酸钙等。
⑦电解法
此法利用电解原理来分离、提纯物质。例如：电解精炼铜，将粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液为含铜离子的溶液，通直流电，在阳极铜及比铜活泼的杂质金属失电子，在阴极只有铜离子得电子析出，从而提纯了铜。

离子的检验：

(1)焰色反应：Na⁺：黄色；K⁺：紫色（透过蓝色钴玻璃观察）；Ca²⁺：砖红色；
(2)H⁺：H⁺酸性。遇紫色石蕊试液变红，遇湿润蓝色石蕊试纸变红；
(3)NH₄⁺：在试液中加强碱（NaOH）加热，产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体；NH₄⁺+OH^-NH₃↑+H₂O；NH₃+H₂O
NH₃?H₂ONH₄⁺+OH^-
(4)Fe³⁺：①通KSCN或NH₄SCN溶液呈血红色：Fe³⁺+SCN^-==[Fe(SCN)]²⁺；②通NaOH溶液红褐色沉淀：Fe³⁺+3OH^-==
Fe(OH)₃↓
(5)Fe²⁺：①遇NaOH溶液生成白色沉淀在空气中迅速转化成灰绿色最后变成红褐色沉淀：Fe³⁺+2OH^-=Fe(OH)₂↓；
4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O==4Fe(OH)₃；
②试液中加KSCN少量无明显变化再加氯水出现血红色： 2Fe²⁺+Cl₂==2Fe³⁺+2Cl^-；Fe³⁺+SCN^-==[Fe(SCN)]²⁺
(6)Mg²⁺：遇NaOH溶液有白色沉淀生成，NaOH过量沉淀不溶解：Mg²⁺+2OH^-==Mg(OH)₂↓，但该沉淀能溶于NH₄Cl溶液；
(7)Al³⁺：遇NaOH溶液（适量）有白色沉淀生成，NaOH溶液过量沉淀溶解：Al³⁺+3OH^-==Al(OH)₃↓；Al(OH)₃+OH^-==
AlO₂^-+2H₂O
(8)Cu²⁺：遇NaOH溶液有蓝色沉淀生成，加强热变黑色沉淀：Cu²⁺+2OH^-==Cu(OH)₂↓；Cu(OH)₂CuO+H₂O
(9)Ba²⁺：遇稀H₂SO₄或硫酸盐溶液有白色沉淀生成，加稀HNO₃沉淀不溶解：Ba²⁺+SO₄^2-==BaSO₄↓
(10)Ag⁺： ①加NaOH溶液生成白色沉淀，此沉淀迅速转变为棕色沉淀溶于氨水Ag⁺+OH^-==AgOH↓；2AgOH==Ag₂O+H₂O；AgOH+2NH₃?H₂O==[Ag(NO₃)₂]OH+2H₂O
②加稀HCl或可溶性氧化物溶液再加稀HNO₃生成白色沉淀：Ag⁺+Cl^-==AgCl↓
(11)OH^-：OH^-碱性：①遇紫色石蕊试液变蓝；②遇酚酞试液变红；③遇湿润红色石蕊试纸变蓝；
(12)Cl^-：遇AgNO₃溶液有白色沉淀生成，加稀HNO₃沉淀不溶解：Ag⁺+Cl^-=AgCl↓
(13)Br^-：加AgNO₃溶液有浅黄色沉淀生成，加稀HNO₃沉淀不溶解：Ag⁺+Br^-=AgBr↓
(14)I^-： ①加AgNO₃溶液有黄色沉淀生成，加稀HNO₃沉淀不溶解：Ag⁺+I^-=AgI↓；②加少量新制氯水后再加淀粉溶液显蓝色：2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-；I₂遇淀粉变蓝
(15)S^2-：①加强酸（非强氧化性）生成无色臭鸡蛋气味气体：S^2-+2H⁺=H₂S↑；②遇Pb(NO₃)₂或(CH₃COO)₂Pb试液生成黑色沉淀，遇CuSO₄试液产生黑色沉淀：Pb²⁺+S^2-=PbS↓；Cu²⁺+S^2-=CuS↓
(16)SO₄^2-：加可溶性钡盐[BaCl₂或Ba(NO₃)₂]溶液有白色沉淀生成后再加稀HCl或稀HNO₃沉淀不溶解：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓
(17)SO₃^2-：加强酸（H2SO4或HCl）把产生气体通入品红溶液中，品红溶液褪色：SO₃^2-+2H⁺=H₂O+SO₂↑ SO₂使品红溶液褪色
(18)CO₃^2-：加稀HCl产生气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊：CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑；CO₂+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+H₂O
(19)HCO₃^-：取含HCO₃^-盐溶液煮沸，放出无色无味、使澄清石灰水变浑浊的气体；或向HCO₃^-溶液里加入稀MgSO₄溶液，无现象，加热煮沸有白色沉淀MgCO₃生成，同时放出CO₂气体。
(20)NO₃^-：浓缩试液加稀硫酸和铜片加热有红棕色气体产生，溶液变成蓝色：
Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O
(21)PO₄^3-：加AgNO₃溶液产生黄色沉淀，再加稀HNO₃沉淀溶解：3Ag⁺+PO₄^3-=Ag3PO₄↓；Ag₃PO₄溶于稀HNO₃酸。