1、第2节 铝 金属材料 第1课时 铝与铝合金,第4章 材料家族中的元素,1掌握铝的性质，了解铝的存在和用途。 2了解氧化铝和氢氧化铝的物理性质。 3掌握氧化铝和氢氧化铝的两性。,1(1)地壳中含量最多的元素是_，含量最多的金属元素是_。 (2)常温下，铝在浓H2SO4、浓HNO3中_。 (3)能与酸反应生成_的氧化物叫做碱性氧化物，如Na2O、Fe2O3等。 (4)能与碱反应生成盐和水的氧化物叫做_，如SiO2、Mn2O7等。,氧,铝,钝化,盐和水,酸性氧化物,2有关反应的化学方程式，是离子反应的还要写出离子反应方程式。 (1) _，_。(铝与盐酸反应) (2) _，_。(铝与CuSO4溶液反应
2、) (3)4Al3O2 2Al2O3。(铝箔在空气中加热) (4)Al2O36HCl=2AlCl33H2O，_。(氧化铝与盐酸反应) (5) _，_。(氢氧化铝与盐酸反应),2Al6HCl=2AlCl33H2,2Al6H=2Al33H2,2Al3CuSO4=Al2(SO4)33Cu,2Al3Cu2=2Al33Cu,Al2O36H=3H2O2Al3,Al(OH)33HCl=AlCl33H2O,Al(OH)33H=Al33H2O,知识点一 铝及铝合金_ 自主学习 1铝,耀眼白光,可燃,气泡,2Al2NaOH 6H2O=3H22NaAl(OH)4,气泡,2Al6H=2Al33H2,红色固体,2Al3
3、Cu2=3Cu2Al3,红热液珠,2铝合金,自我诊断 1下列关于铝的叙述中，不正确的是( ) A铝是地壳中含量最多的金属元素 B在化学反应中，铝容易失去电子，表现还原性 C在空气中用酒精灯点不着铝片 D在常温下，铝不能与氧气反应,解析：铝是地壳中含量最多的金属元素,其最外层电子数为3,易失去电子，表现还原性，A、B两项正确；常温下，在空气中加热铝时，铝表面形成的Al2O3可以阻碍O2与内部的铝继续反应，所以用酒精灯点不着铝片，C项正确。,2通常情况下，铝或铝合金是否需做特殊保护？ 通常情况下，在空气中铝与空气中O2反应生成一层致密氧化物薄膜，从而保护内部金属，故不用做特殊保护。 3镁粉中混有铝
4、粉，应如何除去？ 铝与强碱溶液反应而镁不反应，可将混合物溶于NaOH溶液中，再过滤、洗涤、干燥，得到纯净的镁。,探究释疑铝及其化合物间的转化,互动讲练下面是以铝屑为原料制备Al(OH)3的三种实验设计方案： 方案一：用稀硫酸与铝屑反应，使铝转化成Al3，再用NaOH溶液将Al3沉淀，生成Al(OH)3； 方案二：用铝屑与NaOH溶液反应，再用稀硫酸与NaAl(OH)4反应得到Al(OH)3； 方案三：用铝屑分别与稀硫酸和NaOH溶液反应，然后将得到的盐溶液混合，过滤，再将得到的沉淀洗涤，即可得到Al(OH)3。 综合比较以上三种实验设计方案，你认为哪种最好？原因是什么？ 方案三最好,因为该方案
5、最节约药品且可回收副产品Na2SO4,而且也最易操作。,解析 方案一：不好。 用NaOH溶液沉淀Al3，有可能使生成的Al(OH)3溶解，也有可能Al3沉淀不完全，即NaOH溶液的量不易控制。 方案二：不好。 用稀硫酸与NaAl(OH)4反应，也有可能出现稀硫酸过量使Al(OH)3溶解或稀硫酸量少沉淀不完全的问题。,方案三：好。 将所需的铝按13的比例分为两份,少的一份与稀硫酸反应：2Al6H=2Al33H2，多的一份与NaOH溶液反应：2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2，然后将两份反应后的溶液混合：Al33Al(OH)4=4Al(OH)3，操作简单且好控制反应物的量。另外，从消耗反
6、应物的量来看，全部恰好完全反应时每生成1 mol Al(OH)3,方案一需消耗H和OH各3 mol；方案二需消耗H和OH各1 mol；方案三需消耗H和OH各 mol。 因此，综合分析,方案三最佳。,借题发挥 金属铝和NaOH溶液反应生成的化合物曾被认为是NaAlO2，但科学研究证明该产物实际上是NaAl(OH)4，它属于配位化合物。 配位化合物的结构中包含中心体和配位体，例如：配位化合物在医药科学、催化反应等领域有着广泛的应用。,变式训练 1用含少量镁的铝片制取纯净的氢氧化铝，下述操作步骤中最恰当的组合是( ) 加盐酸溶解；加烧碱溶液溶解；过滤；通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀；加入盐酸生
7、成Al(OH)3沉淀；加入过量烧碱溶液生成Al(OH)3沉淀 A B C D,解析：选C。本题通过实际问题考查Al和Al(OH)3既能与强酸反应，又能与强碱反应的知识。在分析时要注意步骤，加入过量烧碱将使Al3转化为Al(OH)4，因此不能得到Al(OH)3沉淀：Al(OH)3OH=Al(OH)4，这样就淘汰选项A和B。选项C、D两种方案都利用镁不溶于强碱溶液，而铝溶于强碱溶液的性质，通过、步骤经过滤除去杂质镁,然后利用Al(OH)4的酸性比碳酸还弱的性质,分别用盐酸、碳酸(CO2和H2O)把Al(OH)3沉淀出来；按理,两种方案都可行,但盐酸过量时能进一步溶解Al(OH)3：Al(OH)33
8、H=Al33H2O,而碳酸是弱酸,过量时不会溶解Al(OH)3,且CO2比盐酸经济得多，也就是说，选项C能达到既经济又最大限度地得到产品的目的，所以是最恰当的组合。,2有一粗铝样品中含铁和硅两种杂质，取等质量的样品分别投入足量的盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出等量的氢气，则该粗铝中铁和硅的关系正确的是( ) 物质的量之比为21 物质的量之比为31 质量之比为21 质量之比为41 A B C D只有,知识点二 Al3与OH及Al(OH)4与H反应的图像分析 探究释疑Al(OH)3沉淀生成与溶解的典型图像,可溶性铝盐溶液中逐滴加NaOH溶液至过量,可溶性铝盐溶液中逐滴加氨水至过量,立即产生白色沉
9、淀渐多最多渐少消失,立即产生白色沉淀渐多最多沉淀不消失,Al33OH= Al(OH)3；Al(OH)3OH=Al(OH)4,四羟基合铝酸盐溶液中逐滴加稀盐酸至过量,四羟基合铝酸盐溶液中缓慢通入CO2至过量,立即产生白色沉淀渐多最多渐少消失,立即产生白色沉淀渐多最多沉淀不消失,Al(OH)4H=Al(OH)3H2O；Al(OH)33H=Al33H2O,NaOH溶液中逐滴加可溶性铝盐溶液至过量,盐酸中逐滴加四羟基合铝酸盐溶液至过量,无沉淀(或有但即溶)出现沉淀渐多最多沉淀不消失,无沉淀(或有但即溶)出现沉淀渐多最多沉淀不消失,Al34OH=Al(OH)4；3Al(OH)4Al3=4Al(OH)3,
10、Al(OH)44H=Al34H2O；Al33Al(OH)4=4Al(OH)3,互动讲练向20 mL AlCl3溶液中滴入2 molL1NaOH溶液时，得到Al(OH)3沉淀质量(g)与所滴加NaOH溶液的体积(mL)的关系如图所示：,(1)图中A点表示的意义是 _。 (2)图中B点表示的意义是 _。 (3)上述两步用总的离子反应方程式可表示为_。 (4)假如溶液中生成了0.39 g沉淀，则此时用去NaOH溶液的体积是_。,表示加入NaOH溶液产生的最大沉淀量,表示滴入NaOH使沉淀恰好完全溶解,Al34OH=Al(OH)4,7.5 mL或17.5 mL,解析 把NaOH滴入AlCl3中，先生成
11、Al(OH)3沉淀，最大值为A点；然后再加NaOH，沉淀逐渐溶解，至B点时沉淀溶解完全；总反应的离子方程式为Al34OH=Al(OH)4。当有0.39 g沉淀生成时，AlCl3过量，Al3部分生成Al(OH)3，反应为Al33OH=Al(OH)3，可知消耗NaOH为7.5 mL，NaOH过量，用去NaOH 17.5 mL。,借题发挥 (1)既能与强酸反应，又能与强碱反应的物质 某些单质：Al、Zn、S、Si。 两性氧化物：Al2O3、ZnO等。 两性氢氧化物：Al(OH)3、Zn(OH)2等。 弱酸的铵盐：(NH4)2S、(NH4)2CO3等。 多元弱酸的酸式盐：NaHCO3、NaHS、NaH
12、2PO4等。 某些酸：H2S。,(2)Al(OH)3的实验室制法(3)当溶液中有多种离子时要考虑离子之间的反应顺序，如向含有H、NH、Mg2、Al3的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，先与H反应，再与Mg2、Al3反应生成沉淀，再与NH反应，最后再溶解Al(OH)3沉淀。,变式训练 3在硝酸铝和硝酸镁的混合溶液中逐滴加入稀氢氧化钠溶液直到过量。下列表示氢氧化钠加入量(x)与溶液中沉淀的物质的量(y)的关系示意图正确的是( )解析：发生的反应依次为Mg22OH=Mg(OH)2、Al33OH=Al(OH)3、Al(OH)3OH=Al(OH)4，显然只有C项符合题意。,C,4将等体积的AlCl3溶液和
13、NaOH溶液混合后，沉淀物中铝元素的质量与溶液中含有的铝元素的质量相等，则AlCl3溶液与NaOH溶液的物质的量浓度之比为( ) 13 23 14 27 A B C D,解析：选D。沉淀物中的铝元素的存在形式为Al(OH)3，溶液中铝元素的存在形式为Al3或Al(OH)4。所以一种可能是nAl(OH)3n(Al3)，设各为1 mol。则： Al3 3OH= Al(OH)3 1 mol 3 mol 1 mol n(Al3) n(OH) 1 mol n(Al3)1 mol，n(OH)3 mol； 所以AlCl3溶液与NaOH溶液的物质的量浓度之比为 (1 mol1 mol)3 mol23。 另一种
14、可能是nAl(OH)3nAl(OH)4,设各为1 mol。则：,Al3 4OH=Al(OH)4 1 mol 4 mol 1 mol n1(Al3) n1(OH) 1 mol n1(Al3)1 mol，n1(OH)4 mol； Al3 3OH=Al(OH)3 1 mol 3 mol 1 mol n2(Al3) n2(OH) 1 mol n2(Al3)1 mol，n2(OH)3 mol； n(Al3)n1(Al3)n2(Al3)2 mol， n(OH)n1(OH)n2(OH)7 mol， 所以AlCl3溶液与NaOH溶液的物质的量浓度之比为 27。,实验探究 铝热反应 实验步骤 如图所示，将两张圆
15、形纸分别折叠成漏斗 后套在一起使四周都是四层，把内层“纸 漏斗”取出，在底部剪一个孔，用水润湿， 再跟另一“纸漏斗”套在一起，架在铁架 台的铁圈上，下面放置盛有细沙的蒸发皿。把5 g炒干的三氧化二铁粉末和2 g铝粉混合均匀，放在“纸漏斗”中,上面加入少量氯酸钾并在混合物中插一根镁条,用燃着的木条点燃镁条,观察发生的现象。,实验现象 反应放出大量的热，发出耀眼的光芒，生成熔融物，烧穿漏斗，落在蒸发皿中的沙中。,案例 铝热反应原理可以应用在生产上,如用于焊接钢轨等。实验室铝热反应的实验装置如图：(1)该实验步骤如下：用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状,套在一起,使四周都有四层。把内层漏斗取出，在底部剪
16、一个孔，用水润湿，再跟另一个漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置盛沙的_。把5 g炒干的氧化铁粉末和2 g铝粉混合均匀，放在漏斗中，上面加少量氯酸钾，并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条。观察发生的现象。,蒸发皿,(2)图中漏斗的材质是_(填“玻璃”或“纸”)。 (3)镁条的作用是 _。 (4)实验现象 _； _； _。,纸,利用镁条燃烧放出的热量促使氧化铁和铝发生剧烈反应,镁条剧烈燃烧,反应剧烈，放出大量的热，发生耀眼的光芒,纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落在沙中,(5)待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是_珠。 (6)写出该反应的化学方程式：_； 在冶金工业上也常用这
17、一反应原理，来冶炼_。 A不活泼金属 B较活泼金属 C稀有金属 D高熔点金属 解析 本题主要考查铝热反应，解答本题必须熟练掌握演示实验内容，抓住反应实质，了解该反应在实际中的应用。,铁,D,知识拓展 剖析铝热反应 (1)该反应称为铝热反应，铝粉和氧化铁粉末的混合物称为铝热剂。利用铝热反应可焊接钢轨等钢材部件。 (2)实验中镁条的作用是通过其燃烧放出的热量引发铝热反应,KClO3的作用是助燃剂。 (3)铝不仅可与氧化铁发生铝热反应,用其他金属氧化物如V2O5、Cr2O3、MnO2等代替氧化铁也可发生铝热反应,因此铝热反应还可用于冶炼钒、锰等金属。,1铝是地壳中含量最多的金属元素，单质铝与非氧化性酸和强碱溶液反应都能生成H2。 2Al2O3属于两性氧化物，能与强碱溶液反应，若Fe2O3中混有Al2O3，可用强碱溶液除去，Al2O32NaOH3H2O=2NaAl(OH)4，而Fe2O3不与NaOH溶液反应。,
