鲁科版化学必修1 第四章 材料家族中的元素 第2节 铝 金属材料 第1课时

精品资料 第第 2 2 节节 铝铝 金属材料金属材料 第第 1 1 课时课时 铝与铝合金铝与铝合金 1 1了解铝的还原性。了解铝的还原性。 2 2了解氧化铝和氢氧化铝的两性。了解氧化铝和氢氧化铝的两性。 3 3认识铝及其化合物与其他金属及其化合物的不同。认识铝及其化合物与其他金属及其化合物的不同。 4 4了解铝合金的特点及应用。了解铝合金的特点及应用。 知知 识识 清清 单单 一、铝单质一、铝单质 1 1铝在自然界中的存在。铝在自然界中的存在。 铝在地壳中的含量仅次于铝在地壳中的含量仅次于氧氧 、硅硅， 居第居第三三位位，是自然界中含量最高的是自然界中含量最高的金属金属元素。元素。 2 2铝的性质。铝的性质。 (1)(1)物理性物理性质：质：银白色银白色固体固体，质质软软，密度密度小小，导电性仅次于金、导电性仅次于金、银银和和铜铜。 (2)(2)化学性质。化学性质。 铝与铝与氧气的反应。氧气的反应。 铝是一种铝是一种活泼活泼金属金属，它容易与它容易与氧气氧气 发生反应。常温下发生反应。常温下，金属铝被空气里的氧气氧化金属铝被空气里的氧气氧化，在在表面生成一层致密的表面生成一层致密的氧化物薄膜氧化物薄膜，这层薄膜能这层薄膜能阻止内部的金属阻止内部的金属继续与氧气发生反应。铝在氧继续与氧气发生反应。铝在氧气中燃烧的化学方程式为气中燃烧的化学方程式为 4Al4Al3O3O2 2= =点燃点燃2Al2Al2 2O O3 3；该反应的现象为；该反应的现象为放出大量的热和耀眼的白光放出大量的热和耀眼的白光。因此金属铝可用于制造因此金属铝可用于制造燃烧弹燃烧弹、信号弹信号弹、火箭推进剂火箭推进剂等。等。 铝热反应。铝热反应。 铝在高温下与三氧化二铁反应的方程式为铝在高温下与三氧化二铁反应的方程式为 2Al2AlFeFe2 2O O3 3= =高温高温AlAl2 2O O3 32Fe2Fe。该反应称为。该反应称为铝热反铝热反应应。铝粉和氧化铁粉末的混合物称为。铝粉和氧化铁粉末的混合物称为铝热剂铝热剂，该反应常用于该反应常用于焊接钢轨焊接钢轨、冶炼金属冶炼金属等。等。 铝与酸的反应。铝与酸的反应。 与非氧化性酸：与非氧化性酸： 如与盐酸、稀硫酸等反应如与盐酸、稀硫酸等反应，离子方程式为离子方程式为 6H6H2Al2Al=3H=3H2 22Al2Al3 3。 与氧化性酸：与氧化性酸： 如与硝酸、浓硫酸等反应如与硝酸、浓硫酸等反应，无氢气放出无氢气放出，其中铝遇冷的浓硫酸、浓硝酸会发生其中铝遇冷的浓硫酸、浓硝酸会发生钝化钝化，但但加热可反应。加热可反应。 铝与强碱溶液反应。铝与强碱溶液反应。 铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 2Al2Al2NaOH2NaOH6H6H2 2O O=2Na=2Na3H3H2 2， 离子方程式离子方程式 2Al2Al2OH2OH6H6H2 2O O=2=23H3H2 2。 1 1擦去氧化膜的铝箔在灼烧时擦去氧化膜的铝箔在灼烧时，熔化但不滴落熔化但不滴落，其原因是什么？其原因是什么？ 答案：铝表面的氧化膜答案：铝表面的氧化膜( (熔点熔点 2 050 )2 050 )包在铝的外面包在铝的外面，即使打磨过的铝箔即使打磨过的铝箔，在空气中也在空气中也很快生成新的氧化膜。很快生成新的氧化膜。 二、铝的化合物二、铝的化合物 1 1氢氧化铝。氢氧化铝。 (1)(1)物理性质：氢氧化铝是物理性质：氢氧化铝是几乎不溶几乎不溶于水的于水的白白色胶状物质。色胶状物质。 (2)(2)化学性质。化学性质。 两性氢氧化物。两性氢氧化物。 既能与既能与强酸强酸反应反应， 又能与又能与强碱强碱反应反应， 属于属于两性氢氧化物两性氢氧化物， 反应的离子方程式分别为反应的离子方程式分别为 AlAl(OH)(OH)3 33H3H=Al=Al3 33H3H2 2O O，Al(Al(OH)OH)3 3OHOH= =。 不稳定性不稳定性受热分受热分解解 2Al(OH)2Al(OH)3 3= =AlAl2 2O O3 33H3H2 2O O。 (3)(3)制备。制备。 可以通过可以通过铝盐溶液铝盐溶液与与氨水氨水反应制得反应制得，如如 AlClAlCl3 3溶液与氨水反应的离子方程式为溶液与氨水反应的离子方程式为 AlAl3 33NH3NH3 3H H2 2O O=Al=Al(OH)(OH)3 33NH3NH4 4。 (4)(4)用途。用途。 胶体能够胶体能够凝聚水中悬浮物凝聚水中悬浮物，又能吸附色素又能吸附色素，可用于水的净化。可用于水的净化。 2 2为什么不用硫酸铝溶液与氢氧化钠溶液反应直接制备氢氧化铝？为什么不用硫酸铝溶液与氢氧化钠溶液反应直接制备氢氧化铝？ 答案：硫酸铝溶液与氢氧化钠溶液反应可以生成氢氧化铝答案：硫酸铝溶液与氢氧化钠溶液反应可以生成氢氧化铝，由于氢氧化铝可以溶于氢氧由于氢氧化铝可以溶于氢氧化钠溶液化钠溶液，当加当加入氢氧化钠溶液过入氢氧化钠溶液过量时，生成的氢氧化铝会溶解，故不用硫酸铝溶液与氢氧量时，生成的氢氧化铝会溶解，故不用硫酸铝溶液与氢氧化钠溶液反应制备氢氧化铝。化钠溶液反应制备氢氧化铝。 2 2氧化铝。氧化铝。 (1)(1)物理性质。物理性质。 氧化铝是氧化铝是难溶难溶于水的于水的白白色固体。色固体。 (2)(2)化学性质。化学性质。 既能与既能与强酸强酸反应反应， 又能与又能与强碱强碱反应反应， 属于属于两性两性氧化物氧化物， 离子方程式分别为离子方程式分别为AlAl2 2O O3 36H6H=2Al=2Al3 33H3H2 2O O、 AlAl2 2O O3 32OH2OH3H3H2 2O O=2=2。 3 3有哪些物质既能与强酸反应有哪些物质既能与强酸反应，又能与强碱反应？又能与强碱反应？ 答案：答案：(1)(1)某些金属单质某些金属单质，如如 AlAl； (2)(2)两性氧化物两性氧化物，如如 AlAl2 2O O3 3； (3)(3)两两性氢氧化物，如性氢氧化物，如 Al(OH)Al(OH)3 3； (4)(4)多元弱酸的酸式盐多元弱酸的酸式盐，如如 NaHCNaHCO O3 3； (5)(5)弱酸的铵盐弱酸的铵盐，如如(NH(NH4 4) )2 2COCO3 3。 三、铝合金及其制品三、铝合金及其制品 1 1形成。形成。 铝中加入其他元素铝中加入其他元素( (如铜、镁、硅、锌、锂等如铜、镁、硅、锌、锂等) )熔合而形成铝合金。熔合而形成铝合金。 2.2.性能。性能。 密度密度小小、强度、强度高高、塑性、塑性好好、易于成型、易于成型、制造工艺简单制造工艺简单、成本低廉成本低廉等等 ，且表面已形成致密且表面已形成致密的的氧化物保护膜氧化物保护膜而具有一定的而具有一定的抗腐蚀能力抗腐蚀能力。 3 3应用。应用。 铝合金主要用于铝合金主要用于建筑业建筑业、容器容器和和包装业包装业、交通运输交通运输以及以及电子行业电子行业。如用铝合金制成的汽车车。如用铝合金制成的汽车车轮骨架轮骨架，质轻质轻，强度强度大大且且热变形大热变性热变形大热变性小；用铝合金制成的硬盘抽取盒既坚固耐用小；用铝合金制成的硬盘抽取盒既坚固耐用，散热散热效果效果好好。 活活 学学 活活 用用 1 1下列变化不可能通过一步反应直接完成的是下列变化不可能通过一步反应直接完成的是(B)(B) A A AlAl(OH)(OH)3 3AlAl2 2O O3 3 B BAlAl2 2O O3 3AlAl(OH)(OH)3 3 C CAlAl D DAlAl3 3AlAl(OH)(OH)3 3 解析：解析： 2Al(OH)2Al(OH)3 3= =AlAl2 2O O3 33H3H2 2O O； 2Al2Al2OH2OH6H6H2 2O O=2=23H3H2 2； AlAl3 33NH3NH3 3 H H2 2O O=Al=Al(OH)(OH)3 33NH3NH4 4；AlAl2 2O O3 3不能一步转化为不能一步转化为 Al(OH)Al(OH)3 3。 2 2下列物质既能与稀硫酸反应下列物质既能与稀硫酸反应，又又能与氢氧化钠溶液反应的是能与氢氧化钠溶液反应的是(D)(D) NaHCONaHCO3 3 AlAl2 2O O3 3 Al(OH)Al(OH)3 3 AlAl A A B B C C D D全部全部 3 3( (双选双选) )下列有关铝及其化合物的说法不正确的是下列有关铝及其化合物的说法不正确的是(CD)(CD) A A铝粉可与氧化铁粉末在铝粉可与氧化铁粉末在高温条件下发生铝热反应高温条件下发生铝热反应 B B常温下浓硫酸能使铝钝化常温下浓硫酸能使铝钝化，可在常温下用铝制贮罐贮运浓硫酸可在常温下用铝制贮罐贮运浓硫酸 C C铝箔经常用来做包装铝箔经常用来做包装，是利用了铝的密度小的性质是利用了铝的密度小的性质 D D向氯化铝溶液中不断滴入氨水的过程中会先生成白色沉淀向氯化铝溶液中不断滴入氨水的过程中会先生成白色沉淀，而后又变澄清而后又变澄清 解析：解析：A A 项项 AlAl 粉与粉与 FeFe2 2O O3 3粉末高温下反应生成粉末高温下反应生成 FeFe 和和 AlAl2 2O O3 3，正确。正确。B B 项项，常温下浓硫常温下浓硫酸能酸能使铝、铁钝化使铝、铁钝化，正确。正确。C C 项铝箔用来做包装项铝箔用来做包装，是利用了铝的延展性是利用了铝的延展性，不正确。不正确。D D 项项，AlAl(OH)(OH)3 3不溶于氨水不溶于氨水，不正确。不正确。 水水 平平 测测 试试 1 1铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制为新型建筑装潢材料，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作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的性质是(B)(B) A A不易生锈不易生锈 B B导电性好导电性好 C C密度小密度小 D D强度高强度高 解析：由题中所给信息铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工可知解析：由题中所给信息铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工可知，无关的性质无关的性质是其导电性好。是其导电性好。 2 2除除去镁粉中含有的少量铝粉去镁粉中含有的少量铝粉，可选用的试剂是可选用的试剂是(B)(B) A A盐酸盐酸 B BNaOHNaOH 溶液溶液 C C硝酸硝酸 D D氨水氨水 解析：硝酸、盐酸都和镁反应解析：硝酸、盐酸都和镁反应；氨水和镁、铝都不反应；氨水和镁、铝都不反应；NaOHNaOH 溶液只与铝反应溶液只与铝反应，反应后反应后铝转化为铝转化为。 3 3向铝、铜两种金属粉末的混合物中加入过量盐酸向铝、铜两种金属粉末的混合物中加入过量盐酸，充分反应后过滤充分反应后过滤，向滤液中加入过向滤液中加入过量烧碱溶液量烧碱溶液，溶液中存在的离子有溶液中存在的离子有(A)(A) A A B BCuCu2 2 C CAlAl3 3 D DH H 解析：解析： AlAlCuCu 盐酸盐酸过量过量 AlClAlCl3 3HClHClCuCu 烧碱溶液烧碱溶液过量过量 NaNaAl Al （OH OH ）4 4 NaClNaClNaOHNaOH铝和铜与过量盐酸反应铝和铜与过量盐酸反应，滤液中含滤液中含有有 AlAl3 3、H H、ClCl等离子；向滤液中再加入过量烧碱等离子；向滤液中再加入过量烧碱，反应后溶液中含反应后溶液中含、NaNa、ClCl和和 OHOH等等离子。离子。 4 4只用胶头滴管和试管只用胶头滴管和试管，不能区别的溶液是不能区别的溶液是(A)(A) A ACaClCaCl2 2和和 NaNa2 2COCO3 3 B B稀盐酸和稀盐酸和 NaNa C C稀盐酸和稀盐酸和 NaNa2 2COCO3 3 D DNaOHNaOH 和和 AlClAlCl3 3 解析：解析：A A 选项中相互滴加现象相同选项中相互滴加现象相同，不能鉴别；不能鉴别；B B、C C、D D 选项相互滴加现象均不相同。选项相互滴加现象均不相同。 5 5若将铝粉分别加入下列溶液中若将铝粉分别加入下列溶液中，能放出氢气能放出氢气，且可能大量共存的是，且可能大量共存的是(C)(C) A AH H、BaBa2 2、ClCl、NONO3 3 B BNHNH4 4、COCO2 23 3 、NONO3 3、NaNa C CNONO3 3、K K、OHOH D DNaNa、BaBa2 2、MgMg2 2、HCOHCO3 3 解析：能与铝放出氢气的可以是强酸也可以是强碱解析：能与铝放出氢气的可以是强酸也可以是强碱，溶液中可以有大量溶液中可以有大量 H H或者含大量或者含大量 OHOH。A A 选项中有选项中有 NONO3 3，在酸性溶液中相当于有在酸性溶液中相当于有 HNOHNO3 3，但但 HNOHNO3 3不能与金属反应生成氢气；不能与金属反应生成氢气； B B 项若项若溶液呈酸性溶液呈酸性，由于有由于有 NONO3 3所以不能生成氢气所以不能生成氢气，若呈碱性若呈碱性，NHNH4 4与与 OHOH不能大量共存；不能大量共存；D D 项中的项中的HCOHCO3 3 在强酸和强碱溶液中都不能共存。在强酸和强碱溶液中都不能共存。 6 6某溶液中可能含有大量的某溶液中可能含有大量的 MgMg2 2、AlAl3 3、H H、ClCl和少量和少量 OHOH，向该溶液中逐滴加入向该溶液中逐滴加入 0.5 0.5 molLmolL1 1的的 NaOHNaOH 溶液溶液，生成沉淀的质量和加入生成沉淀的质量和加入 NaOHNaOH 溶液的体积之间的溶液的体积之间的关系如图所示，则该关系如图所示，则该溶液中溶液中(D)(D) A A有有 MgMg2 2，没有没有 AlAl3 3 B B有有 AlAl3 3，没有没有 MgMg2 2 C C有大量的有大量的 H H、MgMg2 2和和 AlAl3 3 D D有有 MgMg2 2和和 AlAl3 3 解析：向溶液中滴入解析：向溶液中滴入 NaOHNaOH 溶液溶液，开始就生成沉淀开始就生成沉淀，则溶液中不可能有大量则溶液中不可能有大量 H H，随随 NaOHNaOH量的增多量的增多，沉淀增多且又部分溶解沉淀增多且又部分溶解，则溶液中一定含有则溶液中一定含有 MgMg2 2和和 AlAl3 3。 7 7铝是生活中非常常见的一种金属铝是生活中非常常见的一种金属，运用所学知识回答：运用所学知识回答： (1)(1) 金 属 铝 是金 属 铝 是 活 泼 的 金 属活 泼 的 金 属 ， 在 生 活 中 应 用 很 广 泛在 生 活 中 应 用 很 广 泛 ， 原 因 是原 因 是_。 (2)(2)铝盐能用于净水铝盐能用于净水，是因为铝盐在水溶液中形成了是因为铝盐在水溶液中形成了_。 (3)(3)在一个瘪了的铝制易拉罐中加入适量的在一个瘪了的铝制易拉罐中加入适量的 NaOHNaOH 溶液溶液，并密封并密封，易拉罐会慢慢复原易拉罐会慢慢复原，原原因是因是_ _。 ( (用化学方程式表示用化学方程式表示) ) (4)(4)两份铝屑两份铝屑，一份与过量一份与过量 HClHCl 溶液反应溶液反应，另一份与过量另一份与过量 NaOHNaOH 溶液反应溶液反应，产生的产生的 H H2 2体积体积比为比为 1212，则两份铝屑的质量比为则两份铝屑的质量比为_。 解析：解析：(1)(1)铝在生活中应用广泛的原因是铝表面容易生成铝在生活中应用广泛的原因是铝表面容易生成一层致密的氧化物保护膜一层致密的氧化物保护膜，对内，对内部的金属起到了保护作用；部的金属起到了保护作用； ( (2)2)铝盐净水的原因是形成胶体铝盐净水的原因是形成胶体，能吸附水中的悬浮杂质；能吸附水中的悬浮杂质； (3)(3)铝与铝与 NaOHNaOH 溶液反应产生氢气；溶液反应产生氢气； (4)(4)等量的铝与足量盐酸或等量的铝与足量盐酸或 NaOHNaOH 溶液反应时转移的电子数相等溶液反应时转移的电子数相等，产生的氢气量相等产生的氢气量相等，即即产生的产生的 H H2 2体积比等于参加体积比等于参加反应的铝的物质的量之比。反应的铝的物质的量之比。 答案：答案：(1)(1)铝表面容易生成一层致密的氧化物保护膜铝表面容易生成一层致密的氧化物保护膜，对内部的金属起到了保护作用对内部的金属起到了保护作用 (2)(2)胶体胶体 (3)2Al(3)2Al2NaOH2NaOH6H6H2 2O O=2Na=2Na3H3H2 2 (4)12(4)12 8 8分析下图中各物质的转化关系。分析下图中各物质的转化关系。 单质单质E E FeFe2 2O O3 3A A 氢氧化钠氢氧化钠溶液溶液B B 过量盐酸过量盐酸无色溶液无色溶液C C 氨水氨水白色沉淀白色沉淀D D 已知已知 A A 是地壳中含量最高的金属元素单质。是地壳中含量最高的金属元素单质。 (1)(1)写出写出 B B、D D 的化学式：的化学式：B_B_；D_D_。 (2)(2)写出离子方程式：写出离子方程式： C CD D：_； B BCOCO2 2( (足足)D)D：_； (3)(3) 写 出 化 学 方 程 式写 出 化 学 方 程 式AEAE ： _ ， 该 反 应 又 叫该 反 应 又 叫_反应。反应。 解析：地壳中含量最高的金属元素是解析：地壳中含量最高的金属元素是 AlAl。可知。可知 B B 是是 NaNa，C C 是是 AlClAlCl3 3，D D 是是 Al(OH)Al(OH)3 3，E E 是是FeFe 单质。单质。 答案：答案：(1)Na(1)Na Al(OH)Al(OH)3 3 (2)Al(2)Al3 33NH3NH3 3H H2 2O O=Al=Al(OH)(OH)3 33NH3NH4 4 COCO2 2=Al=Al(OH)(OH)3 3HCOHCO3 3 (3)2Al(3)2AlFeFe2 2O O3 3= =高温高温AlAl2 2O O3 32Fe2Fe 铝热铝热 素素 能能 提提 高高 9 9有镁、铝混合粉末有镁、铝混合粉末 10.2 g10.2 g，将它们全部溶于将它们全部溶于 500 mL 4 molL500 mL 4 molL1 1的盐酸中的盐酸中，若要使沉若要使沉淀的质量最大淀的质量最大，则需加入则需加入 2 molL2 molL1 1的的 NaOHNaOH 溶液的体积是溶液的体积是(A)(A) A A1 000 mL1 000 mL B B500 mL 500 mL C C100 mL100 mL D D1 500 mL1 500 mL 解析：当解析：当 MgMg、AlAl 全部以全部以 Mg(OH)Mg(OH)2 2、Al(OH)Al(OH)3 3沉淀形式存在时沉淀形式存在时，沉淀的质量最大沉淀的质量最大，此时此时，钠钠元素全部以元素全部以 NaClNaCl 的形式存在的形式存在，则由钠元素守恒及则由钠元素守恒及氯元素守恒得氯元素守恒得n n(NaOH)(NaOH)n n(NaCl)(NaCl)n n(HCl)(HCl)0.5 L4 molL0.5 L4 molL1 12 mol2 mol。 V Vn n（NaOHNaOH）c c（NaOHNaOH）1 000 mL1 000 mL。 1010从铝土矿从铝土矿( (主要成分是主要成分是 AlAl2 2O O3 3，含含 SiOSiO2 2、FeFe2 2O O3 3、MgOMgO 等杂质等杂质) )中提取氧化铝的两种工艺中提取氧化铝的两种工艺流程如下：流程如下： 请回答下列问题：请回答下列问题： (1)(1)流程甲加入盐酸后生成流程甲加入盐酸后生成AlAl3 3的离子方程式为的离子方程式为_ _ _。 (2)(2)流程乙加入烧流程乙加入烧碱后生成碱后生成SiOSiO2 23 3的离子方程式为的离子方程式为_ _ _。 (3)(3)验证滤液验证滤液 B B 含含 FeFe3 3，可取少量滤液并加入可取少量滤液并加入_(_(填试剂名称填试剂名称) )。 (4)(4)滤液滤液 E E、K K 中溶质的主要成分是中溶质的主要成分是_(_(填化学式填化学式) )，写出该溶液的一种用途写出该溶液的一种用途_。 解析：解析：(1)Al(1)Al2 2O O3 3溶于盐酸生成溶于盐酸生成 AlClAlCl3 3和水和水，离子方程式为离子方程式为 AlAl2 2O O3 36H6H=2Al=2Al3 33H3H2 2O O。 (2)SiO(2)SiO2 2与与 NaOHNaOH 溶液反应的离子方程式为溶液反应的离子方程式为 SiOSiO2 22OH2OH=SiO=SiO2 23 3H H2 2O O。 (3)Fe(3)Fe3 3的检验可用的检验可用 KSCNKSCN 溶液。溶液。 (4)(4)由于通入的是过量由于通入的是过量 COCO2 2，因此滤液因此滤液 E E 和和 K K 中的主要成分都是中的主要成分都是 NaHCONaHCO3 3，其用途广泛其用途广泛，工工业上可用于制纯碱业上可用于制纯碱，也可用作食品添加剂等。也可用作食品添加剂等。 答案：答案：(1)Al(1)Al2 2O O3 36H6H=2Al=2Al3 33H3H2 2O O (2)SiO(2)SiO2 22OH2OH=SiO=SiO2 23 3H H2 2O O (3)(3)硫氰化钾硫氰化钾 (4)NaHCO(4)NaHCO3 3 制纯碱制纯碱( (其他合理答其他合理答案均可案均可) )