《铝及其化合物的性质》

1. 铝 元 素 的 原 子 结 构 示 意 图Al 容易失3e结论:铝有较强的还原性。Al3铝 在 周 期 表 中 的 位 置 ？ 与 非 金 属 单 质 的 反 应 ： O2、 Cl2、 S等4Al + 3O2 = 2Al2O3 与 酸 的 反 应 2Al + 6H Cl = 2AlCl3 + 3H 2实 质 ： Al H + H 2e- 钝 化 ：要 点 ： 常 温 下铝浓 H NO 3、 浓 H 2SO4 2. 铝 的 化 学 性 质 与 强 碱 溶 液 的 反 应2Al+6H 2O= 2Al(OH )3+3H 22Al+2NaOH +6H 2O =2NaAlO2+ 4H 2O +3H 26e-Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2 与 不 活 泼 金 属 的 可 溶 性 盐 的 反 应 ：2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu 与 金 属 氧 化 物 的 反 应 ： 铝 热 反 应2Al + Fe2O3 = 2Fe + Al2O3高 温 氧 化 铝 的 化 学 性 质 OH2NaAlO 2NaOHOAl 2232 两 性 氧 化 物O3H2AlCl 6H ClOAl 2332 3.氧 化 铝 和 氢 氧 化 铝 的 两 性两 性 氧 化 物 ： 与 碱 反 应 生 成 盐 和 水 ， 与 酸 反 应 生成 盐 和 水 的 氧 化 物 。 氢 氧 化 铝 的 化 学 性 质（ 1） 两 性 氢 氧 化 物 ： 与 碱 反 应 生 成 盐 和 水 ， 与酸 反 应 生 成 盐 和 水 的 氢 氧 化 物 。 O2HNaAlO NaOHAl(OH ) 223 O3H AlCl3H ClAl(OH ) 233 酸 式 电 离 碱 式 电 离H +AlO2- +H 2O Al(OH )3 Al3+3OH -3NaAlO2 +AlCl3 +6H 2O=4Al(OH )3+3NaCl（ 2） 受 热 分 解 O3HO Al 2Al(OH ) 2323 4.可 溶 性 铝 盐 的 性 质AlCl3、 KAl(SO4)212H2O 实 验 一 、 铝 与 氧 气 反 应 的 实 验 探 究 1. 2Al+3/2O2=Al2O3 rG0= - 1582kJ/mol Mg+1/2O2=MgO rG0= - 569.4kJ/mol 3Fe+2O2=Fe3O4 rG0= - 1015kJ/mol2. 在 金 属 活 动 顺 序 表 中 ,金 属 活 动 性 : MgAlFe 从 rG0(0)数 值看 ,” 铝 与 氧 气 ” 这 个 自发 反 应 最 容 易 发 生 . 但 实 际 上 铝 在 氧 气 中 燃 烧 实 验最 不 容 易 成 功 . 这 是 为 什 么 呢 ? 第 一 : 铝 是 活 泼 金 属 ， 在 空 气 中 能 与 氧 气 生 成一 种 致 密 的 氧 化 铝 保 护 层 ， 使 氧 气 不 能 继 续 与 铝发 生 反 应 ， 不 采 取 任 何 擦 除 氧 化 铝 保 护 层 措 施 而直 接 进 行 点 火 ， 是 难 于 燃 烧 的 。 氧 化 镁 薄 膜 和 氧 化 铁 薄 膜 可 能 都 不 如 氧 化 铝 薄膜 更 致 密 ,不 能 阻 止 金 属 与 氧 气 的 接 触 ,因 此 金 属 镁和 金 属 铁 更 容 易 在 氧 气 中 燃 烧 . 铝 在 氧 气 中 燃 烧 实 验 不 容 易 成 功 原 因 第 二 :氧 气 的 浓 度 偏 低 或 氧 气 的 量 不 足 而 导 致燃 烧 现 象 不 明 显 。 (1)是 集 气 瓶 中 收 集 到 氧 气 的 浓 度 偏 低 或 太 少 ,不 能 引 起 铝 与 氧 气 的 充 分 反 应 ; (2)是 绕 有 火 柴 的 铝 箔 ,若 过 早 伸 入 集 气 瓶 中 ,火柴 燃 烧 会 消 耗 大 量 的 氧 气 ,致 使 氧 气 浓 度 降 低 而 导致 实 验 失 败 ; 铝 在 氧 气 中 燃 烧 实 验 不 容 易 成 功 原 因 第 三 :铝 箔 与 氧 气 的 接 触 面 积 太 少 . (1)铝 片 要 薄 、 最 好 缠 绕 成 螺 旋 状铝 在 氧 气 中 燃 烧 实 验 不 容 易 成 功 原 因 实 验 一 的 注 意 事 项 : 集 气 瓶 中 氧 气 浓 度 要 尽 可 能 大 ,最 好 采 用 排 水集 气 法 收 集 氧 气 . 选 择 容 积 较 大 的 集 气 瓶 作 为 反 应 器 .(体 积 与 铝质 量 关 系 ) 铝 箔 以 螺 旋 状 绕 紧 一 根 火 柴 .待 火 柴 烧 到 2/3以后 ， 火 焰 能 “ 包 围 ” 铝 条 时 ， 再 迅 速 将 铝 条 伸进 集 气 瓶 中 ； 铝 条 不 能 太 早 或 太 迟 伸 入 集 气 瓶 ； 可 以 用 H2O2溶 液 与 MnO2粉 末 混 合 直 接 在 集 气瓶 中 制 O2。 (一 定 要 氧 气 纯 度 足 够 大 才 开 始 实 验 ) 2.铝 表 面 氧 化 膜 的 实 验 研 究如 何 设 计 实 验 证 明 铝 表 面 存 在 氧 化 膜 ？药 品 ： 铝 片 、 硫 酸 铜 溶 液 、 砂 纸书 本 P21实 验 实 验 1： 将 一 块 未 擦 去 氧 化 膜 的 铝 片 放 入20ml 0.5mol/L 的 CuSO4溶 液 中 ， 观 察 现象 。 如 何 除 去 铝 片 表 面 的 氧 化 膜 ？方 法 1、 用 砂 纸 除 去 氧 化 膜将 一 片 擦 去 氧 化 膜 的 铝 片 放 入 20mL0.5mol/L的 CuSO4溶 液 中 ， 观 察 铝 片 表 面 现 象 现 象 ： 出 现 一 层 海 绵 状 暗 红 色 物 质 ， 产生 气 泡 ， 溶 液 温 度 升 高2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2 如 何 除 去 铝 片 表 面 的 氧 化 膜 ？方 法 2.用 NaOH溶 液 除 去 氧 化 膜 的 铝 片 ， 用 水冲 洗 后 ， 放 入 盛 有 3mL6.0mol/LNaOH溶 液的 试 管 中 ， 观 察 铝 表 面 的 现 象 。 1 2min后取 出 铝 片 ， 洗 净 ， 再 放 入 20mL0.5mol/L的硫 酸 铜 溶 液 中 ， 观 察 铝 片 表 面 现 象 方 法 3： Cl- 可 除 去 氧 化 膜现 象 ： A试 管 中 有 红 色 的 铜 生 成 B试 管 无 现 象 生 活 提 示 ： 铝 制 容 器 不 能 长 时 间 盛 放 酸 性 、 碱 性 食 物 、也 不 能 长 期 盛 放 氯 化 钠 。 一 方 面 保 护 容 器 不被 腐 蚀 。 另 外 防 止 铝 离 子 进 入 人 体 对 人 造 成伤 害 。 人 体 若 蓄 积 铝 过 多 ， 则 会 对 脑 组 织 及智 力 发 展 产 生 危 害 。 如 何 增 强 铝 片 表 面 的 氧 化 膜 的 保 护 作 用 ？方 法 ： 钝 化 将 另 一 擦 去 氧 化 膜 的 铝 片 放 入 盛 有 3mL浓 硝 酸 的 试 管 中 ， 观 察 现 象 。 1min后 取出 铝 片 ， 用 水 洗 净 ， 再 放 入 20mL0.5mol/LCuSO4溶 液 的 试 管 中 ， 观 察 铝 片表 面 的 现 象 无 明 显 现 象 3. 铝 配 合 物 的 生 成1.取 两 支 试 管 ， 分 别 加 入 1mL1.0mol/LAlCl3溶 液2.在 一 只 试 管 中 逐 滴 加 入 6.0mol/LNaOH 溶 液 ， 边滴 加 边 振 荡 试 管 ， 观 察 实 验 现 象3.在 另 一 试 管 中 滴 加 2ml 10% NaF溶 液 ， 再 滴 加1mL3.0mol/L氨 水 ， 边 滴 加 边 振 荡 试 管 ， 观 察 实验 现 象 。 试 管 2中 无 明 显 现 象 .原 因 是 : 离 子 方 程 式 :Al3+6F-=AlF63-,溶 液 中铝 离 子 浓 度 很 小 ， 不 会 与 氨 水 反 应 生 成 Al(OH)3沉 淀 。 生 成 的 (NH4)3AlF6也 易 溶 于 水AlCl3+6NH4F =(NH4)3AlF6 + 3NH4Cl试 管 1中 先 生 成 白 色 沉 淀 ， 继 续 加 入 NaOH，沉 淀 溶 解 。 请 用 化 学 方 程 式 解 释 该 现 象 。 影 响 晶 体 生 成 的 条 件 晶 体 颗 粒 的 大 小 与 结 晶 条 件 有 关 ， 溶 质 的溶 解 度 越 小 ， 或 溶 液 的 浓 度 越 大 ， 或 溶 剂的 蒸 发 速 度 越 快 ， 或 溶 液 冷 却 的 越 快 ， 析出 的 晶 体 就 越 小 。 反 之 ， 可 得 到 较 大 的 晶体 。 当 溶 液 发 生 过 饱 和 现 象 时 ， 震 荡 容 器 ， 用玻 璃 棒 搅 动 或 轻 轻 的 摩 擦 容 器 壁 ， 或 投 入几 块 晶 体 （ 晶 种 ） ， 都 可 以 促 使 晶 体 析 出 。 实 验 四 :培 养 明 矾 晶 体 （ 1） 向 250mL烧 杯 中 加 入 120mL比 室 温 高 10 20 的 水 ，分 批 加 入 明 矾 晶 体 ， 用 玻 璃 棒 搅 拌 ， 至 晶 体 不 再 溶 解 为 止 。待 溶 液 自 然 冷 却 到 比 室 温 高 3 5 时 ， 将 溶 液 倒 入 另 一 只烧 杯 中 ， 用 硬 纸 板 盖 好 ， 静 置 过 夜 。 （ 2） 从 烧 杯 中 选 取 2粒 形 状 规 则 的 小 晶 体 作 为 晶 核 ， 将 所选 的 晶 核 用 细 线 轻 轻 系 好 。 （ 3） 把 步 骤 （ 1） 中 配 制 的 明 矾 溶 液 倒 入 另 一 只 烧 杯 中 ，注 意 不 要 将 已 结 晶 出 来 的 明 矾 倒 出 ， 再 向 溶 液 中 加 入 适 量明 矾 ， 加 热 使 其 成 为 比 室 温 高 10 20 的 饱 和 溶 液 。 待 溶液 开 始 自 然 冷 却 时 ， 将 小 晶 体 悬 挂 在 烧 杯 的 中 央 ， 用 硬 纸板 盖 好 烧 杯 ， 静 置 过 夜 。 （ 4） 每 天 把 细 线 系 着 的 明 矾 晶 体 取 出 ， 重 复 步 骤 （ 3） 的操 作 ， 直 到 晶 体 长 到 一 定 的 大 小 。 实 验 四 :培 养 明 矾 晶 体 实 验 四 的 注 意 事 项 : 配 制 的 明 矾 溶 液 一 定 要 饱 和 ， 每 次 把 母 液配 成 30 40 的 溶 液 ， 有 利 于 晶 核 的 快 速 长 大 ，不 至 于 晶 体 在 室 温 升 高 时 溶 解 。 否 则 晶 核 会 被 溶解 。 选 取 形 状 完 整 的 小 晶 体 作 为 晶 核 。 溶 液 饱 和 度 太 大 产 生 不 规 则 小 晶 体 附 在 原晶 核 之 上 ， 晶 体 不 透 明 ； 饱 和 度 太 低 ， 成 长 缓 慢或 溶 解 。 拓 展 课 题 ： 铝 热 反 应 课 本 P23-24