2018-2019学年高中化学鲁科版必修一 第4章第2节第1课时 铝与铝合金 课件（41张）

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 H 2SO4、 浓 H NO3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 )(3)4Al 3O2 2Al2O3。 (铝 箔 在 空 气 中 加 热 )(4)Al2O3 6H Cl=2AlCl3 3H 2O，_。 (氧 化 铝 与 盐 酸 反 应 )(5) _，_。 (氢 氧 化 铝 与 盐 酸 反 应 )2Al 6H Cl=2AlCl3 3H 22Al 6H =2Al3 3H 22Al 3CuSO4=Al2(SO4)3 3Cu2Al 3Cu2 =2Al3 3CuAl 2O3 6H =3H 2O 2Al3Al(OH )3 3H Cl=AlCl3 3H 2OAl(OH )3 3H =Al3 3H 2O 知 识 点 一 铝 及 铝 合 金 _自 主 学 习 1 铝 耀 眼 白 光 可 燃气 泡 2Al 2NaOH 6H 2O=3H 2 2NaAl(OH )4 气 泡2Al 6H =2Al3 3H 2红 色 固 体2Al 3Cu2 =3Cu 2Al3 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 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 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 1 3的 比 例 分 为 两 份 ,少 的 一 份 与 稀 硫 酸 反 应 ：2Al 6H =2Al3 3H 2 ， 多 的 一 份 与 NaOH 溶 液 反 应 ：2Al 2OH 6H 2O=2Al(OH )4 3H 2 ， 然 后 将 两 份 反应 后 的 溶 液 混 合 ： Al3 3Al(OH )4 =4Al(OH )3 ， 操 作简 单 且 好 控 制 反 应 物 的 量 。 另 外 ， 从 消 耗 反 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 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 )3 OH =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 H 2O)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 )3 3H =Al3 3H 2O,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 2 1 物 质 的 量 之 比 为 3 1 质 量 之 比 为 2 1 质 量 之 比 为 4 1A 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 像操 作现 象图 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 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 离 子 方程 式 操 作现 象图 像 Al3 3OH = 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 离 子方 程式 操 作现 象 Al(OH )4 H =Al(OH )3 H 2O；Al(OH )3 3H =Al3 3H 2O 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 图 像离 子方 程式 Al3 4OH =Al(OH )4 ；3Al(OH )4 Al3 =4Al(OH )3 Al(OH )4 4H =Al3 4H 2O； Al3 3Al(OH )4=4Al(OH )3 互 动 讲 练 向 20 mL AlCl3溶 液 中 滴 入 2 molL 1NaOH 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Al3 4OH =Al(OH )47.5 mL或 17.5 mL 解 析 把 NaOH 滴 入 AlCl3中 ， 先 生 成 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 Al3 4OH =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 Al3 3OH =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 ： (NH 4)2S、 (NH 4)2CO3等 。 多 元 弱 酸 的 酸 式 盐 ： NaH CO3、 NaH S、 NaH 2PO4等 。 某 些 酸 ： H 2S。 (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 Mg 2 2OH =Mg(OH )2 、 Al3 3OH =Al(OH )3 、 Al(OH )3 OH =Al(OH )4 ， 显 然 只 有 C项 符 合 题 意 。C 4 将 等 体 积 的 AlCl3溶 液 和 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 ( ) 1 3 2 3 1 4 2 7A 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 )3 n(Al3 )， 设 各 为 1 mol。 则 ：Al3 3OH = Al(OH )31 mol 3 mol 1 moln(Al3 ) n(OH ) 1 moln(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 mol 1 mol) 3 mol 2 3。另 一 种 可 能 是 nAl(OH ) 3 nAl(OH )4 ,设 各 为 1 mol。 则 ： Al3 4OH =Al(OH )41 mol 4 mol 1 moln1(Al3 ) n1(OH ) 1 moln1(Al3 ) 1 mol， n1(OH ) 4 mol；Al3 3OH =Al(OH )31 mol 3 mol 1 moln2(Al3 ) n2(OH ) 1 moln2(Al3 ) 1 mol， n2(OH ) 3 mol；n(Al 3 ) 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 2 7。 实 验 探 究 铝 热 反 应实 验 步 骤如 图 所 示 ， 将 两 张 圆 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 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 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 H 2。2 Al2O3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 ， Al2O3 2NaOH 3H 2O=2NaAl(OH )4， 而 Fe2O3不 与 NaOH 溶 液 反 应 。