2019-2020年高中化学 第4章 第2节 课时1 铝与铝合金教案 鲁科版必修1

课时1铝与铝合金目标与素养：1.掌握Al的金属通性，与强碱溶液的反应。(宏观辨识)2.掌握Al2O3、Al(OH)3的两性。(变化观念)3.了解铝合金的性质及应用。(社会责任)一、铝与铝合金1．存在：铝在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位。2．物理性质：银白色固体，质软，密度小，导电性仅次于金、银和铜。3．化学性质微点拨：(1)单质铝只有还原性，其还原性与其失电子数目多少无关。(2)铝热剂指Al与比铝不活泼金属的氧化物形成的混合物。4．铝合金及其制品(1)形成：在铝中加入其他元素(如铜、镁、硅、锌、锂等)熔合而形成铝合金。(2)性能：密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉等。(3)用途：建筑、包装、交通运输及电子行业。微点拨：(1)合金比成分金属的硬度大，熔点低。(2)合金属于混合物，一定含有金属可能含有非金属。二、铝的重要化合物1．氧化铝(1)物理性质氧化铝是不溶于水的白色固体。(2)化学性质为什么铝制炊具不宜长时间盛放酸、碱性食物？【提示】因为铝制品表面有一层致密的氧化膜，该氧化膜为两性氧化物，既能与酸反应，又能与碱反应，用铝制炊具盛放酸或碱性食物，会破坏该氧化膜，使铝具受到进一步腐蚀。2．氢氧化铝(1)物理性质氢氧化铝是不溶于水的白色胶状固体。(2)化学性质(3)制备可以通过铝盐溶液与碱反应制得，如AlCl3溶液与氨水反应的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4。(4)用途Al(OH)3胶体既能够凝聚水中的悬浮物，又能吸附色素，可用于水的净化。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)铝在自然界中只以化合态形式存在。()(2)合金比成分金属具有优良的性能。()(3)铝热反应常用于焊接钢轨。()(4)氧化铝能与氢氧化钠反应生成氢氧化铝。()(5)氢氧化铝能与所有的碱溶液反应。()[答案](1)√(2)√(3)√(4)×(5)×2．除去镁粉中的少量铝粉，可选用的试剂是()A．稀盐酸B．稀硝酸C．NaOH溶液D．氯化钠溶液[答案]C3．既能与盐酸反应，又能和氢氧化钾溶液反应且属于两性化合物的是()A．MgOB．Al2O3C．Mg(HCO3)2D．KAl(SO4)2[答案]B铝的化学性质1.铝的特性(1)铝是较活泼的金属，常温下可与空气中的氧气形成致密的氧化膜，因而具有较好的耐腐蚀性。(2)铝在常温下，遇到浓硫酸、浓硝酸会发生钝化。(3)铝与某些金属氧化物在高温下发生铝热反应放出大量的热，会使生成的金属熔化。(4)铝可以与强碱溶液反应生成氢气，反应的实质是铝置换水中的氢。2．金属铝与酸、碱反应生成H2的量的关系(1)反应原理2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑；2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑。(2)量的关系定量关系2Al～6H＋～3H22Al～2OH－～3H2①等量的铝分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，产生H2的量相等，此时消耗HCl与NaOH的物质的量之比为3∶1。②足量的铝与等物质的量的盐酸和NaOH溶液反应，产生H2的物质的量之比为1∶3，此时消耗铝的物质的量之比也为1∶3。③等量的铝分别和等量的盐酸和NaOH溶液反应，若13nHCl（H2）nNaOH（H2）1，则必定：a.铝与盐酸反应时，铝过量，而盐酸不足；b.铝与NaOH溶液反应时，铝不足，而NaOH过量。(3)灵活利用数轴正确分析“量”的关系【典例1】将5.4gAl投入200.0mL2.0mol·L－1的某溶液中有氢气产生，充分反应后有金属剩余。该溶液可能为()A．HNO3溶液B．Ba(OH)2溶液C．H2SO4溶液D．HCl溶液D[Al与HNO3反应不产生H2，A项被排除。n(Al)＝5.4g27g·mol－1＝0.2mol，B项中n(OH－)＝0.2L×2.0mol·L－1×2＝0.8mol，C项中n(H＋)＝0.8mol，D项中n(H＋)＝0.4mol，由2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，可知0.2molAl与0.2molOH－或0.6molH＋恰好完全反应，则B中OH－过量，C中H＋过量，D中Al过量。](1)将5.4gAl投入200.0mL2.0mol·L－1的Ba(OH)2溶液中，标准状况下产生H2的体积为________。(2)将5.4gAl投入200.0mL2.0mol·L－1盐酸中，转移电子数为________。[解析](1)Ba(OH)2过量，以Al为准进行计算：2Al～3H2↑235.4g27g·mol－1n(H2)n(H2)＝0.3mol，V(H2)＝6.72L。(2)Al过量，以HCl为准进行计算：HCl～e－110．2L×2.0mol·L－1n(e－)n(e－)＝0.4mol，N(e－)＝0.4NA。[答案](1)6.72L(2)0.4NA1．镁、铝都是较活泼的金属，下列描述中正确的是()A．高温下，镁、铝在空气中都有抗腐蚀性B．镁、铝都能跟稀盐酸、稀硫酸、强碱反应C．镁在点燃条件下可以跟二氧化碳起反应，铝在一定条件下可以跟氧化铁发生氧化还原反应D．铝热剂是镁条、铝粉和金属氧化物的混合物C[镁和铝在常温下不容易被腐蚀，高温下很容易与氧气结合发生反应，A错误。镁能跟酸反应，不能跟碱反应，B错误。铝热剂是铝粉和不活泼金属氧化物组成的混合物，D错误。]2．足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是()A．氢氧化钠溶液B．稀硫酸C．盐酸D．稀硝酸A[NaOH溶液、稀硫酸、盐酸与金属铝反应时，存在关系：2Al～2NaOH，2Al～3H2SO4，2Al～6HCl，因此等物质的量的Al与上述物质反应时，消耗NaOH的物质的量最少。Al与稀硝酸反应，生成硝酸铝、NO和H2O，得不到H2。]“铝三角”的转化关系及应用1．Al3＋―→Al(OH)3或[Al(OH)4]－。①与弱碱或少量强碱反应生成Al(OH)3Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓②与过量强碱反应生成[Al(OH)4]－Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－2．Al(OH)3―→Al3＋或[Al(OH)4]－。③与强酸反应生成Al3＋Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O④与强碱反应生成[Al(OH)4]－Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－3．[Al(OH)4]－―→Al(OH)3或Al3＋。⑤与弱酸或少量强酸反应生成Al(OH)3[Al(OH)4]－＋CO2(过量)===Al(OH)3↓＋HCO－3或2[Al(OH)4]－＋CO2(少量)===2Al(OH)3↓＋CO2－3＋H2O[Al(OH)4]－＋H＋(少量)===Al(OH)3↓＋H2O⑥与过量强酸反应生成Al3＋[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O【典例2】向20mL某物质的量浓度的AlCl3溶液中滴入2mol·L－1NaOH溶液时，得到的Al(OH)3沉淀质量与所滴加NaOH溶液的体积(mL)关系如图所示，试回答下列问题：(1)图中A点表示的意义是__________________________________________________________________________________。(2)图中B点表示的意义是__________________________________________________________________________________。(3)上述两步反应用总的离子方程式可表示为__________________________________________________________________。(4)假如溶液中有Al(OH)3沉淀0.39g，则此时用去NaOH溶液的体积为____________。[解析](1)～(3)由图像可知，随着NaOH溶液的滴入，AlCl3溶液中发生由Al3＋→Al(OH)3→[Al(OH)4]－的转化，故A点表示Al(OH)3沉淀量最多，而B点表示Al(OH)3完全溶解，涉及的离子方程式为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。(4)当NaOH不足时，V(NaOH)＝(0.39g÷78g·mol－1)×3÷2mol·L－1×103mL·L－1＝7.5mL；当NaOH相对过量时，Al3＋全部生成Al(OH)3后，又部分溶解。据A点，n[Al(OH)3]＝0.01mol，溶解0.005molAl(OH)3需加入NaOH溶液的体积为(0.01mol×3＋0.005mol)÷2mol·L－1×103mL·L－1＝17.5mL。[答案](1)生成Al(OH)3沉淀的最大值(2)Al(OH)3沉淀完全溶解于NaOH溶液生成Na[Al(OH)4](3)Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－(4)7.5mL或17.5mL上述例题中：(1)所用AlCl3溶液的物质的量浓度为________。(2)若用“氨水”代替“NaOH溶液”，则Al(OH)3沉淀质量与所滴加氨水的体积(mL)关系图像是怎样的？[解析](1)由A点Al(OH)3质量最大，可知n(AlCl3)＝n[Al(OH)3]＝0.01mol，c(AlCl3)＝0.01mol0.02L＝0.5mol·L－1。[答案](1)0.5mol·L－1(2)1．把Ba(OH)2溶液滴入明矾溶液中，若恰好使SO2－4全部转化成BaSO4沉淀，此时铝元素的主要存在形式是()A．Al3＋B．Al(OH)3C．[Al(OH)4]－D．Al3＋和Al(OH)3C[2Ba(OH)2＋KAl(SO4)2===2BaSO4↓＋K[Al(OH)4]。]2．下列各组试剂，不论以何种方式混合均无法得到Al(OH)3固体的是()A．Na[Al(OH)4]溶液与盐酸B．NaOH溶液与AlCl3溶液C．铝与NaOH溶液D．氨水与明矾[KAl(SO4)2]溶液C[A项，Na[Al(OH)4]溶液与适量的盐酸反应可得到Al(OH)3；B项，AlCl3溶液与少量的NaOH溶液反应可得到Al(OH)3；C项，只能得到[Al(OH)4]－；D项，能得到Al(OH)3。]1．镁铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为被广泛应用的新型建筑装潢材料。主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的性质是()A．不易生锈B．导电性好C．密度较小D．强度较高B[题目中已指出镁铝合金坚硬(强度较高)、轻巧(密度较小)、洁净(不易生锈)等性质，即可分析判断“导电性好”与上述用途无关。]2．有关铝及其化合物的说法错误的是()A．用于熔化烧碱的坩埚，可用Al2O3这种材料制成B．铝能在空气中稳定存在是因为其表面覆盖着一层氧化铝薄膜C．氧化铝是一种难熔物质，是一种较好的耐火材料D．氢氧化铝能中和胃酸，可用于制胃药A[Al2O3可与NaOH发生化学反应，故熔化烧碱不能用Al2O3坩埚。]3．下列有关Al与NaOH溶液反应的说法正确的是()A．铝是还原剂，其氧化产物是Na[Al(OH)4]B．NaOH是氧化剂，其还原产物是H2C．Al是还原剂，H2O和NaOH都是氧化剂D．水是氧化剂，铝被还原A[Al与NaOH溶液反应的实质是金属铝和水先反应生成Al(OH)3和H2，再是Al(OH)3和NaOH发生反应生成Na[Al(OH)4]。铝是还原剂，水是氧化剂，NaOH既不是氧化剂，也不是还原剂。]4．下列反应的离子方程式书写不正确的是()A．Al(OH)3沉淀中滴加盐酸：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2OB．铝粉投入到NaOH溶液中：2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑C．AlCl3溶液中加入足量的氨水：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓D．氧化铝与盐酸反应：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2OC[AlCl