第十六讲氧化物与氢氧化物介绍
第十六讲氧化物与氢氧化物介绍
如最常见的石英；有的是工业上提取特种金属和稀有金属
的主要矿物原料；有些矿物的晶体可直接为工业所利用， 如因硬度高而作仪表轴承或研磨材料的刚玉，以及因具压 电性而用于无线电工业的石英晶体—水晶。
4
（二）化学成分特点
阳离子主要是惰性气体型离子(如Si、Al等)和靠近惰
性气体型离子一边的过渡型离子(如Fe、Mn、Ti、Cr等), 及 少量铜型离子(如Cu、Sb、Bi、Sn等) 。此外，在少数氧化物 中还含有水分子。 本大类按阴离子可分为两类：氧化物类和氢氧化物类
；
本大类矿物成分中的类质同象替代现象比较广泛，在 成分复杂的铌钽氧化物中类质同象尤为发育，化学性质相近 的元素经常成组出现于同一矿物中。这一特点，对稀有、放 射性元素的综合利用具有重大意义。
5
• 氧化物矿物中类质同象代替广泛，阳离子的主 要类质同象如下：等价类质同象系列有：（1） Ca、Sr、Ba；（2）Mg、Fe、Mn；（3）Al、Cr、 V、Fe2+、Mn3+； （4）La、Ce、Y；（5）Zr、 Hf；（6）Ce、Th；（7）Th、U；（8）Mo、W， 其中，Mg、Fe、Mn；La、Ce；Nb、Ta可形成完 全类质同象。导价类质同象系列有：（1）Na+、 Ca2+、Y3+、Ce3+；（2）Li*、Al；（3）Fe2+、 Sc3+；（4）Ca、Ce3+；（5）Fe2+、Ti4+； （6）Fe3+、Ti4+；（7）Fe3+、Nb5+；（8） Ti4+、Nb5+；（9）Sn4+、Nb5+。 •
相联系，如一水软铝石，其中以三水铝
石Al(OH)3构造比较典型（如图）：
金属的氧化物和氢氧化物
③向HCl酸化的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量
H++OH—=H2O
n[Al(OH)3]
Al3+ + 3OH—(少量) = Al(OH)3↓
Al(OH)3 + OH— = AlO2—+2H2O
n(NaOH)
④向含Mg2+、Al3+的混合溶液中滴加NaOH溶液直至过量
Mg2+ + 2OH— = Mg (OH)2↓ Al3+ + 3OH—(少量) = Al(OH)3↓ Al(OH)3 + OH— = AlO2—+2H2O
Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓
试作出下列反应图像，并写出各阶段离子方程式。
①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量
Al3+ + 3OH—(少量) = Al(OH)3↓ 3mol
Al(OH)3 + OH— = AlO2—+2H2O
1mol
n[Al(OH)3] 01234
n(NaOH)
Al(OH)3、 Mg(OH)2 Mg(OH)2
n(NaOH)
Al(OH)3 + 3H+ === Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + OH- === AlO2- + 2H2O
Al(OH)3的制备：可溶性铝盐与弱碱反应
AlCl3 + 3NH3·H2O == Al(OH)3↓+ 3NH4Cl 。
②Al(OH)3加热能分解： 3）用2A途l(：OH)3＝Al2O3+3H2O
OH－ 适量
Al(OH)3
OH－ 过量
铝的氧化物与氢氧化物课件ppt
20
AlO2−+ H+ + H2O = Al(OH)3↓ AlO2− + CO2 + 2H2O = Al(OH)3↓+ HCO3− Al3+ + 3OH − = Al(OH)3↓ Al3+ + 3NH3·H2O = Al(OH)3↓ + 3NH4+
21
从铝土矿中提取铝的工艺流程
什么现象可说明氧化膜已除去？
5
请写出两支试管内发生反应的化学方程式 左侧试管
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O 2H2↑
右侧试管 Al2O3 + 2NaOH —= 2N？aAlO2 + H2O
2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑
铝的氧化物与氢氧化物课件ppt
铝比铁活泼，铝在空气中为 什么不易腐蚀呢？
2
资料卡： 铝在空气中能表现出良好的抗腐蚀性，是因
为它与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜并牢 固地覆盖在铝表面，阻止了内部的铝与空气接触， 从而防止铝被进一步氧化。
有哪些方法可以除去铝片表面的氧化膜？
3
Al2O3
金属氧化物
铝土矿 由氧化铝的水合物和少量的 氧化铁和二氧化硅杂质组成
8
9
从铝土矿中提取铝的工艺流程
NaOH溶液
过量CO2
冰晶石
溶解
酸化
熔融
过滤 铝土矿
NaAlO2溶液 过滤 Al(OH)3 灼烧
Al2O3
电解
Al
通电
2Al2O3
4Al+3O2↑
个论--氧化物和氢氧化物类
刚玉常产于超基性岩内的伟晶岩中、接触交代变质岩 和高铝低硅的变质岩中，并常见于冲积砂矿中。
鉴定特征：晶形，晶面条纹，高硬度、无解理。 用途：可作为研磨材料及制造精密仪器的轴承，颜色世界著名产地有俄罗斯的乌拉尔山脉、南非的德 兰士瓦、加拿大的安大略、土耳其的士麦那、希腊的纳克 索斯。
宝石级的砂矿刚玉主要产于缅甸、斯里兰卡、泰国、坦 桑尼亚、美国蒙大拿州。
结晶学与矿物学 矿物个论－氧化物和氢氧化物 矿物加工工程专业
集合体形态多样,单晶体常呈片状、鳞 片状；菱面体和板状；隐晶质及非晶质呈 粒状、鲕状、肾状、土状、致密块状等。 物理性质：显晶质呈铁黑至钢灰色；隐 晶质呈暗红色，条痕樱红色，金属光泽至 半金属光泽，摩氏硬度为5--6，无解理， 比重5.0-5.3。 呈铁黑色金属光泽的片状赤铁矿集合 体称为镜铁矿；呈灰色、金属光泽的鳞片 化学成分：Fe2O3， 状赤铁矿集合体称为云母赤铁矿；呈红褐 晶体属三方晶系,与等 色、光泽暗淡的称为赭石；呈鲕状或肾状 轴晶系的磁铁矿呈同 的赤铁矿称为鲕状或肾状赤铁矿。 质多象。 成因产状：多数赤铁矿矿床是变质成因 的，也有一些是热液形成的，或大型水盆 地中风化和胶体沉淀形成的。
在光学性质方面，阳离子类型起着明显的控制作用：由 Mg、Al、Si等惰性气体型离子组成的氧化物和氢氧化物， 通常都呈无色或浅色，透明至半透明，以玻璃光泽为主。 由一些过渡型离子如Fe、Mn、Cr、Ti等组成的氧化物， 则常是深色或暗色，半透明至不透明。半金属光泽，含铁 的矿物常具磁性。 氧化物的熔点高、溶解度低，硬度大，其硬度大都在 5.5以上,其物理化学性质较稳定。
结晶学与矿物学 矿物个论－氧化物和氢氧化物 矿物加工工程专业
工业价值：由Si、Al、Mg等阳离子组成的矿物，在适 宜的地质条件下，常形成重要的非金属矿产；由Fe、Mn 、 Cr、V、Nb等阳离子组成的矿物，常构成重要的金属矿产。
《氧化物和氢氧化物》说课稿讲解
《氧化物和氢氧化物》说课稿尊敬的各位*****：你们好！我今天说的课题是氧化物和氢氧化物，下面我从以下四个方面说这堂课的设计：一、教材分析（一）本课内容在中学化学中的地位和作用本课内容选自人教版高中化学必修1的第三章第二节的前两个内容，本单元是高中化学的教学重点之一,因为涉及到高中化学的两性氧化物的知识。
通过本课内容的学习，不仅可以加深对铝以及铁等元素化学性质的理解，而且还会让学生体会体会化学物质和化学反应的多样性。
同时，本课内容中晶体形式的氧化铝是红蓝宝石的主要成分，无定形态的氧化铝又是冶炼铝的原料，与我们的生活、生产联系非常紧密，是一类存在和用途都十分广泛的物质。
因此，本课内容是整个第三章的重点之一,起到承上启下的重要作用。
（二）教学目标1、知识与技能目标（1）使学生知道氧化铝和氢氧化铝以及氢氧化铁的性质，了解它们在生产生活中的重要应用。
（2）了解两性氧化物和两性氢氧化物的概念，知道氧化铝和氢氧化铝分别是两性氧化物和两性氢氧化物,但是氧化铁和氢氧化铁却不是两性氧化物和两性氢氧化物。
2、过程与方法目标（1）通过探究活动进一步了解探究性学习的一般过程和方法。
（2）学习运用联想、类比等方法学习新知识。
培养学生观察、分析、推理、实验操作能力，学会合作学习。
（3）帮助学生运用所学知识解释生产和生活中的化学现象。
3、情感态度与价值观目标（1）体验科学探究的艰辛和获得成功的喜悦，初步形成辨证唯物主义的科学观。
（2）通过体会化学在生产和生活中的重要用途，培养学生对化学学科的兴趣，激发学生热爱科学的情感。
（三）教学重点与难点1、教学重点：铁与铝氢氧化物的性质.2、教学难点：氢氧化亚铁的制法，氢氧化铝的两性，有关化学方程式的书写. （四）一.学情分析高一的学生，有了一定的自学能力和表达能力，在心理上都有探索创新的欲望；学生在前面学习了氧化还原反应、离子反应、物质的分类,以及金属的化学性质，具备了一定的金属性质以及物质的分类的知识，并且在本书的第一章中学习了研究物质的实验方法，对实验的领悟和操作都有一定基础。
氧化物和氢氧化物
阳离子主要是惰性气体型离子（如Si4+、Al3+ 等）和过渡型离子（如Fe3+、Mn2+、Ti4+、 Cr3+等）； 阴离子为O2-和OH-
晶体化学特征：
氧化物类：以离子键为主，同时具共价键性；当阳 离子配位数为4和6时，可看成是O2-作紧密堆积， 阳离子充填在其八面体和四面体空隙中而构成。 氢氧化物类：由OH-或O2-和OH-共同形成紧密堆积， 在后一种情况下O2-和OH-通常呈互层分布。晶体 结构主要为层状或链状。在氢氧化物中除离子键外， 还存在氢键。由于氢键的存在，以及OH-的电价较 O2-为低，导致阳离子与阴离子间键力的减弱，因此， 与相应的氧化物比较，其相对密度和硬度都趋于减 小。
物理性质：
性质 硬度 解理 相对密度 光学性质 氧化物 高，5.5以上 中等或不完全 变化较大（阳离子有关） 氢氧化物 降低 完全至极完全 减小
随阳离子类型的不同而变化。惰性气体型 的矿物呈浅色或无色，半透明至透明，玻 璃光泽；过渡型离子矿物呈深色或暗色， 不透明至微透明，半金属光泽，磁性增强
航 空 航 天 领 域
日常生活应用
记 忆 弹 簧 记 忆 照 明 灯
眼 镜 架
临 床 医 疗 领 域
汽车尾气 传感器水 晶源自紫 晶烟 晶蔷 薇 石 英
黄 水 晶
乳 石 英
优异的光学性能 电学性能极佳 热稳定性能好
良好的耐酸性能
根据结构中A、B组阳离子分布的不同，尖晶石型结构可进 一步划分为3种类型： 1、正尖晶石型：A[B2]X4表示，即单位晶胞中8个A组2价阳 离子占据四面体位置，16个B组3价阳离子占据八面体位置， 如铬铁矿Fe[Cr2]O4; 2、反尖晶石型：B[AB]X4表示，即单位晶胞中1/2的B组3价 阳离子（8个）占据四面体空隙，剩余的1/2组3价阳离子（8 个）和全部的A组2价阳离子（8个）共同占据八面体位置， 如磁铁矿Fe3+[Fe3+Fe2+]O4 3、混合型：A1-xBx[AxB2-x]X4表示，如镁铁矿等。
矿物鉴定：氧化物及氢氧化物矿物大类
二、晶体化学
1．氧化物
O2-常作立方或六方最紧密堆积，阳离子充填四面 体或八面体空隙。键性以离子键为主，由于阳离子具不 同程度的极化性质，有些向共价键过渡（如刚玉、石 英）；有些则向金属键过渡（如磁铁矿、软锰矿）。
2．氢氧化物
(OH)- 或 (OH)- 和 O2- 共同 形成紧密堆积，后者中 (OH)-与O2-通常成互层分布。多数矿物为层状结构，层 内为离子键，层间以分子键或氢键联结； 部分矿物为 链状结构，链内为离子键， 沿链的方向联结力较强， 链间为氢键。
刚玉（红、蓝宝石） 桶状、板状
棕褐色、红色、蓝色
无 无（有裂开） 9
赤铁矿(云母、鲕状、肾状） 片状、鲕状、肾状、块状 钢灰色、砖红色 樱红色 无 小于小刀
刚玉
红宝石、蓝宝石
镜铁矿
赤铁矿
2．金红石族
特征
金红石
锡石
软锰矿
形态
四方晶系、柱状 四方晶系、柱状 四方晶系、针状 （标形特征） （标形特征） 常呈肾状、块状
第十三章
氧化物和氢氧化物大类
第一节 概 述
• 氧化物：是指金属阳离子与O2-结合而形成 的化合物。
• 氢氧化物：则是指金属阳离子与(OH)-相结 合而形成的化合物。
• 本大类矿物目前已发现有300种以上，其中 氧化物200种以上，氢氧化物80种左右。
• 本类矿物占地壳总重量的17%左右，其中 石英族矿物占了12.6%，而铁的氧化物和氢 氧化物占3.9%。
五、成因产状
• 氧化物：成因广泛，可形成于包括内生、表生和 变质作用过程中；少数矿物是单成因的（如铬铁 矿、钛铁矿），只产于超基性、基性岩中。而Cu、 Sb、Bi等元素的氧化物(赤铜矿Cu2O、锑华 Sb2O3、铋华Bi2O3等)，则是硫化物矿床氧化带 的次生矿物，它们是这些元素的硫化物在表生条
氧化物氢氧化物
高中化学常考的知识点30、氧化物（1）Al2O3的性质：氧化铝是一种白色难溶物，其熔点很高，可用来制造耐火材料如坩锅、耐火管、耐高温的实验仪器等。
Al2O3是两性氧化物：既能与强酸反应，又能与强碱反应：Al2O3+ 6HCl ＝2AlCl3 + 3H2O （Al2O3＋6H＋＝2Al3＋＋3H2O ）Al2O3+ 2NaOH == 2NaAlO2 +H2O（Al2O3＋2OH－＝2AlO2－＋H2O）（2）铁的氧化物的性质：FeO、Fe2O3都为碱性氧化物，能与强酸反应生成盐和水。
FeO＋2HCl =FeCl2+H2OFe2O3＋6HCl＝2FeCl3＋3H2O31、氢氧化物（1）氢氧化铝Al(OH)3①Al(OH)3是两性氢氧化物，在常温下它既能与强酸，又能与强碱反应：Al(OH)3＋3HCl＝AlCl3＋3H2O（Al(OH)3＋3H＋＝Al3＋＋3H2O）Al(OH)3＋NaOH＝NaAlO2＋2H2O（Al(OH)3＋OH－＝AlO2－＋2H2O）②Al(OH)3受热易分解成Al2O3：2Al(OH)3＝＝Al2O3＋3H2O（规律：不溶性碱受热均会分解）③Al(OH)3的制备：实验室用可溶性铝盐和氨水反应来制备Al(OH)3Al2(SO4)3＋6NH3·H2O＝ 2 Al(OH)3↓＋3(NH4)2SO4（Al3＋＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH4＋）因为强碱(如NaOH)易与Al(OH)3反应，所以实验室不用强碱制备Al(OH)3，而用氨水。
（2）铁的氢氧化物：氢氧化亚铁Fe(OH)2（白色）和氢氧化铁Fe(OH)3（红褐色）①都能与酸反应生成盐和水：Fe(OH)2＋2HCl＝FeCl2＋2H2O（Fe(OH)2＋2H＋＝Fe2＋＋2H2O）Fe（OH）3+3HCl=FeCl3+3H2O（Fe(OH)3 + 3H＋= Fe3＋+ 3H2O）②Fe(OH)2可以被空气中的氧气氧化成Fe(OH)34Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3（现象：白色沉淀→灰绿色→红褐色）③Fe(OH)3受热易分解生成Fe2O3：2Fe(OH)3＝＝Fe2O3＋3H2O（3）氢氧化钠NaOH：俗称烧碱、火碱、苛性钠，易潮解，有强腐蚀性，具有碱的通性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
10
对于氢氧化物类，由于阴离子主要为OH和O，此外还
常含中性水分子，因而它的键力比氧要弱得多，而OH-离子
比O2-更大，使OH-相邻阳离子的距离增大，从而使本类中 较多的矿物具有氢键和氢氧键，结构中质点堆积的紧密程度 下降，主要形成层状和链状结构。层状结构的构造是由两层 OH-或O2-离子，中间夹一层阳离子形成 比较牢固的所谓“三叠层”层内属离子键， 而三重层间则以微弱的分子键相联系， 如氢氧镁石Mg(OH)2，或以较弱的氢键
矿物呈现一定的颜色，金属光泽，条痕黑色或深彩色，不透明；
由于Ti4+的电子层结构属惰性气体型离子，因而其性质更加靠近 惰性气体型离子，因而其氧化物TiO2（金红石）的键性明显地向共价
键过渡，矿物具红褐色调，金刚光泽，条痕浅黄褐色，半透明；
对于铜型离子，如Sn4+，它具有较强的极化力，且与O-2的电负 性差值在1以上，离子电位也较高，因此，SnO2以离子键为主，具有
7
（三）晶体化学特征及其与物性的关系
阳离子，特别是惰性气体型离子的电负性很低，因而两者的差值 较大，一般在2左右，且O2-的变形性不大，所以具惰性气体型阳离子 的氧化物以离子键为主，形成具离子晶格特征的玻璃光泽、透明、条 痕白色或无色的矿物，如Al2O3和SiO2；但若阳离子的离子电位很高 时，化学键则又可具有向共价键过渡的性质； 对于过渡型离子，特别是Fe和Mn，由于具有一定的极化能力和相 当的金属性以及呈色能力，决定了其与O-2结合的键性以金属键为主，
相联系，如一水软铝石，其中以三水铝
石Al(OH)3构造比较典型（如图）：
11
这些晶体化学特征决定了该类矿物的形态多为片状或针状，力学性质上
表现为硬度和比重明显降低，硬度均小于小4，比重一般小于4，理解普遍发
如最常见的石英；有的是工业上提取特种金属和稀有金属
的主要矿物原料；有些矿物的晶体可直接为工业所利用， 如因硬度高而作仪表轴承或研磨材料的刚玉，以及因具压 电性而用于无线电工业的石英晶体—水晶。
4
（二）化学成分特点
阳离子主要是惰性气体型离子(如Si、Al等)和靠近惰
性气体型离子一边的过渡型离子(如Fe、Mn、Ti、Cr等), 及 少量铜型离子(如Cu、Sb、Bi、Sn等) 。此外，在少数氧化物 中还含有水分子。 本大类按阴离子可分为两类：氧化物类和氢氧化物类
；
本大类矿物成分中的类质同象替代现象比较广泛，在 成分复杂的铌钽氧化物中类质同象尤为发育，化学性质相近 的元素经常成组出现于同一矿物中。这一特点，对稀有、放 射性元素的综合利用具有重大意义。
5
• 氧化物矿物中类质同象代替广泛，阳离子的主 要类质同象如下：等价类质同象系列有：（1） Ca、Sr、Ba；（2）Mg、Fe、Mn；（3）Al、Cr、 V、Fe2+、Mn3+； （4）La、Ce、Y；（5）Zr、 Hf；（6）Ce、Th；（7）Th、U；（8）Mo、W， 其中，Mg、Fe、Mn；La、Ce；Nb、Ta可形成完 全类质同象。导价类质同象系列有：（1）Na+、 Ca2+、Y3+、Ce3+；（2）Li*、Al；（3）Fe2+、 Sc3+；（4）Ca、Ce3+；（5）Fe2+、Ti4+； （6）Fe3+、Ti4+；（7）Fe3+、Nb5+；（8） Ti4+、Nb5+；（9）Sn4+、Nb5+。 •
地 球 科 学 学 院 地 质 学 系
（石英晶簇）
1
第四部分 矿物学各论
• • • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 自然元素大类 硫化物及其类似化合物大类 氧化物和氢氧化物大类 含氧盐大类 卤化物大类
/AtoZ/IndexB.shtml 矿物学数据库 中国地质大学晶星晶体结构网 美国矿物学会主页 2
向共价键过渡的性质；
8
由于O-2的半径（1.32A）远大于和它相结合的阳离子
，因此绝大多数氧化物的晶体构造是O2-作等大球体最紧密 堆积(立方或六方)，阳离子则位于O2-形成的八面体或四面 体空隙中，配位数分别为6和4，因此构造都比较紧密；其 次，多数氧化物，尤其是惰性气体型阳离子氧化物离子电
位都比较高，各向联结力都很强。因此，氧化物类矿物的
6
O2-和(OH)-离子不仅半径较大，其电负性与其它阴离子 相比也是较大的(3.5)，而阳离子的电负性与其它阳 离子相比又是较低的，半径也是较小的； O2-和 (OH)-离子的变形性并不大，而阴阳离子间的电负性 差值和半径差值多数是较大的，少数矿物的差值较 小，这些因素直接影响矿物的物性。 • 在氧化物类中，可根据阳离子种类的多少分为 简单氧化物和复杂氧化物。只有一种金属阳离子， 则为简单氧化物；若含有两种及以上则为复杂氧化 物，如磁铁矿和铬铁矿（不包含类质同象，两种阳 离子，各自占据数在4以上， 解理也普遍不发育
9
阳离子的配位数
• 配位数为4的有：Be、Mg、Fe2+、Mn2+、 Ni2+、Zn2+、Cu2+、Fe3+； • 配 位 数 为 6 的 有 ： Mg2+ 、 Fe2+ 、 Mn2+ 、 Ni2+、Al、Fe3+、Cr3+、V3+、Ti4+、Zr4+、 SB4+、Ta5+、Nb5+； • 配位数为8的有：Zr4+、Th4+、U4+ • 配 位 数 为 12 的 有 ： Ca2+ 、 Na+ 、 Y3+ 、 Ce3+、La3+
第十六讲 矿物学各论
三、氧化物和氢氧化物大类
概述 化学成分特点 晶体化学和物性特征及其 相互关系 成因产状特点 氧化物类 氢氧化物类
3
（一）概述
氧化物和氢氧化物矿物是一系列金属阳离子与 O2- 或 OH- 相结合的化合物。这类矿物的种数约在 200 种左右。 它们占地壳总重量的 17% 左右，其中石英族矿物就占了 12.6%，而铁的氧化物和氢氧化物占了3.9%。 由于氧是地壳中分布量最多的元素，因而与氧直接有 关的氧化物和氢氧化物，特别是石英、磁铁矿、钛铁矿等 氧化物在地壳中广泛产出。它们中有些是主要造岩矿物，