2019-2020年高中化学 专题三 第一单元 从铝土矿到铝合金教学设计 苏教版必修1.doc

2019-2020 年高中化学 专题三 第一单元 从铝土矿到铝合金教学设计 苏 教版必修 1 课标要求 根据生产、生活中的应用实例，了解铝的氧化物和氢氧化物及其盐的主要性质。 课标解读 1.了解铝的工业提取流程和原理。 2理解 Al2O3、Al(OH) 3、AlO 、Al 3 的主要性质和应用。 2 教学地位 Al2O3和 Al(OH)3是中学化学所涉及的唯一一类两性化合物，其有关性质非常重要，在 日常生活、生产中常常涉及其应用。同时也是高考命题热点内容。 (教师用书独具) 新课导入建议 根据初中化学所学金属氧化物，如 CuO、CaO、Fe 2O3及其氢氧化物 Cu(OH)2、Ca(OH) 2、Fe(OH) 3只能与酸反应生成盐和水而不能与碱反应，但是有一种金属氧化物(Al 2O3)及其 氢氧化物Al(OH) 3既能与酸反应又能与碱反应且均生成盐和水，你知道这类物质属于哪类 物质，其主要性质又有哪些呢？本课时将学习相关内容。 教学流程设计 【课前预习安排】：建议课前用 10 分钟预习完成【课前自主导学】和“思考交流” 步骤 1：新课引入，分析教学地位步骤 2：对“思考交流 1”让学生知道冰晶石的作用就 可以了，对“思考交流 2”教师要强调 Al(OH)3的两性。步骤 3：对“探究 1”建议结合 “例 1”理清铝的提取流程和反应原理及有关实验问题，学生最后完成“变式训练 1”，教 师提问点评。 步骤 6：6 至 8 分钟完成“当堂双基达标” ，教师提问，明确答案点评。步骤 5：回 顾本堂知识，归纳指出课堂小结。步骤 4：对“探究 2”建议教师结合实验现象弄清 Al3 、Al(OH) 3、AlO 的三角转化关系，让学生熟练掌握有关转化方程式。同时指出 2 Al2O3、Al(OH) 3的两性含义和实验探究。学生之间通过讨论完成“例 2”，教师及时点评， 最后提问，明确答案，指出“易错警钟” 。学生完成“变式训练 2”。对“教师备课资源” 可根据学生实际给予补充。 课 标 解 读 重 点 难 点 1.了解铝土矿中提取铝的过程及其原理。 2.了解 Al2O3、Al(OH) 3的性质及应用。 3.了解两性氧化物和两性氢氧化物的含义。 1.铝土矿中提取铝的原理。(重点) 2.Al2O3、Al(OH) 3的两性及应用。(难点) 从铝土矿中提取铝 1.铝的存在 (1)含量：铝元素是地壳中含量最高的金属元素。 (2)存在：地壳中铝以化合态存在于铝土矿中，铝土矿的主要成分是 Al2O3。 2从铝土矿中提取铝的工艺流程 1电解 Al2O3时向其中加冰晶石的作用是什么？ 【提示】 使 Al2O3的熔融温度降低，减少冶炼过程中能量消耗。 铝的氧化物与氢氧化物 1.氧化铝两性氧化物 (1)物理性质及其应用 Al 2O3是白色的难溶的固体，常用于制造耐火材料。 刚玉：主要成分是 氧化铝，硬度仅次于金刚石。 红宝石、蓝宝石：主要成分是氧化铝。 (2)化学性质 两性氧化物：既可以与酸反应，又可以与碱反应，生成盐和水的氧化物。 Al 2O3体现两性氧化物性质的离子反应方程式 Al2O3 Al2O36H =2Al3 3H 2O Al2O32OH =2AlO H 2O 盐 酸 NaOH溶 液 2 2氢氧化铝两性氢氧化物 Al(OH)3为白色难溶于水的胶状物质 (1)两性氢氧化物：既可以与酸反应，又可以与碱反应生成盐和水的氢氧化物。 (2)Al(OH)3表现两性的离子反应方程式 Al(OH)3 Al(OH)33H =Al3 3H 2O Al(OH)3OH =AlO 2H 2O 盐 酸 NaOH溶 液 2 (3)Al(OH)3的一般实验室制备 试剂：AlCl 3溶液或 Al2(SO4)3溶液和氨水 反应离子方程式 Al3 3NH 3H2O=Al(OH)33NH 。 4 2AlCl 3溶液中加入过量 NaOH 溶液能得到 Al(OH)3吗？为什么？ 【提示】 不能，因为开始生成的 Al(OH)3又与过量的 NaOH 反应生成 NaAlO2。 铝的提取流程及其原理 【问题导思】 铝土矿中 Al2O3一般可用什么物质溶解？ 【提示】 一般可用 NaOH 溶液或稀盐酸溶解。 将 NaAlO2溶液形成 Al(OH)3沉淀可加入什么物质？ 【提示】 可通入足量的 CO2。 1提取流程 2反应原理 Al 2O32NaOH= =2NaAlO2H 2O NaAlO 2CO 22H 2O=Al(OH)3NaHCO 3 2Al(OH) 3 Al2O33H 2O= = = = = 2Al 2O3 4Al3O 2= = = = = 通 电 1冰晶石可以降低 Al2O3熔融的温度。 2电解法制镁采用电解熔融 MgCl2的方法，而不采用电解熔融 MgO 的方法，是因为 MgO 是一种高熔点化合物。现在，电解法制铝采用高熔点的 Al2O3，而不采用低熔点的 AlCl3，因为 AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电，无法电解。 工业上用铝土矿(含氧化铝、氧化铁等)制取铝的过程如下： 铝 土 矿 ,NaOH 溶液 A 沉淀 C 溶液 B Na2CO3操 作 通 CO2操 作 溶液 CaCO3 CaO操 作 沉淀溶液 E 循环利用 Al(OH)3 沉淀 ,Al 2O3 Al 冰 晶 石 电 解 请回答下列问题： (1)沉淀 C 的化学式是_，该物质除了可用作颜料以外，还可用于 _。 (2)电解熔融氧化铝时，加入冰晶石的作用是_。 (3)操作、操作、操作都是_(写操作名称)。 (4)生产过程中，除 NaOH、H 2O 可以循环使用以外，还可以循环使用的物质有_ 和_(写化学式)。用此方法制取铝，副产品除沉淀 C 以外，还有_(写化学式)。 (5)溶液 B 中通入足量 CO2发生反应的离子方程式为 _。 (6)写出 Na2CO3溶液与 CaO 反应的离子方程式： _。 【解析】 本题在教材流程图的基础上进行细化，增加了副产品的循环使用。氧化铁 是碱性氧化物，不溶于烧碱。CaCO 3 CaOCO 2，因此，除 NaOH 和 H2O 外，= = = = = CaO 和 CO2也可以循环使用。 【答案】 (1)Fe 2O3 金属冶炼 (2)降低氧化铝的熔点(助熔剂) (3)过滤 (4)CaO CO 2 O 2 (5)AlO CO 22H 2O=Al(OH)3HCO 2 3 (6)CaOH 2OCO =CaCO32OH 23 1下列有关铝土矿中提炼铝的说法不正确的是( ) A铝土矿中的铝元素是以化合态形式存在的，需用化学方法把铝元素变成游离态 B提炼过程中，先将铝土矿净化提取氧化铝，再进行冶炼 C可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来 D冶炼铝的方法同工业冶炼钠、镁相似，可用电解法 【解析】 Al 是较活泼金属，具有强还原性，一般不用还原剂还原法。 【答案】 C Al2O3、Al(OH) 3的两性及其应用 【问题导思】 MgO 中含有 Al2O3杂质，如何除去？ 【提示】 将样品投入 NaOH 溶液，然后过滤、洗涤、干燥。 AlCl 3溶液中逐渐加过量 NaOH 溶液，有什么现象？写出发生的离子方程式。 【提示】 先有白色沉淀，然后沉淀又逐渐溶解。 Al3 3OH =Al(OH)3，Al(OH) 3OH =AlO 2H 2O 2 Al2O3、Al(OH) 3、Al 3 、AlO 的转化关系 2 说明：(1)Al 2O3、Al(OH) 3是两性化合物体现在与强酸、强碱反应生成盐和水，但不溶 于 H2CO3和氨水溶液中。 (2)由于 Al(OH)3既溶于强酸溶液又溶于强碱溶液，所以由 Al3 或 AlO 制备 Al(OH)3 2 沉淀时，若加入强碱或强酸溶液，其量难以控制，会使部分 Al(OH)3溶解，所以最好加入 弱碱或弱酸溶液，如加入过量的 NH3H2O 或通入过量的 CO2。 A、B、C、D、E 五种化合物，均含有常见元素，它们的转化关系如图所示，其中 A 为澄清溶液，C 为难溶的白色固体，E 则易溶于水，若取 A 溶液灼烧，焰色反应为浅紫色 (透过蓝色钴玻璃)。 (1)写出化学式：A_，C_，D_，E_。 (2)写出下列反应的离子方程式。 AD_。 BE_。 AB_。 【解析】 题目应以 B 物质作为突破口： 【答案】 (1)KAlO 2 Al 2O3 AlCl 3 NaAlO 2 (2)AlO 4H =Al3 2H 2O 2 Al(OH)3OH =AlO 2H 2O 2 AlO CO 22H 2O=Al(OH)3HCO 2 3 1Al 3 存在于强酸性溶液中，不能存在于碱性溶液中，AlO 存在于强碱性溶液中， 2 不能存在于酸性溶液中。 2NaAlO 2溶液中通入少量 CO2时发生 2AlO CO 23H 2O=2Al(OH)3CO 反 2 23 应，通入过量 CO2时，发生 AlO CO 22H 2O=Al(OH)3HCO 反应。 2 3 2以 Al2O3为原料制取氢氧化铝，最好的方法是( ) A将 Al2O3溶于水 B将 Al2O3先溶于盐酸中，之后滴加氢氧化钠溶液 C将 Al2O3先溶于盐酸中，之后滴加氨水 D将 Al2O3先溶于 NaOH 溶液中，之后滴加盐酸 【解析】 Al 2O3不溶于水，也不与水反应，但可溶于酸和碱，因此由 Al2O3制取 Al(OH)3，应先将 Al2O3溶于盐酸或 NaOH 溶液中，然后滴加氨水或通入 CO2，因为 Al(OH)3 具有两性，由 AlCl3或 NaAlO2制取 Al(OH)3时，不能选用强碱或强酸。C 项正确。 【答案】 C 【教师备课资源】 (xx海东高一质检)某校化学兴趣小组用如图所示过程除去 AlCl3溶液中含有的 Mg2 、K 杂质离子并尽可能减少 AlCl3的损失。请回答下列问题： Error! Mg(OH)2沉淀溶液 a 沉淀 a AlCl3溶液溶液 b 足 量 NaOH 盐 酸 盐 酸 (1)写出混合物中加入足量氢氧化钠溶液时，溶液中发生反应的离子方程式 _、_、_。氢氧化钠溶液能否用氨 水代替，为什么？_。 (2)溶液 a 中存在的离子有_；在溶液 a 中加入盐酸时需控制溶液的 pH，为 什么？_； 为此，改进方法是_。 【解析】 (1)加入足量氢氧化钠溶液，Mg 2 可与 OH 反应生成 Mg(OH)2沉淀，Al 3 与 OH 反应生成 NaAlO2和 H2O；氢氧化钠溶液不能用氨水代替，因为在 Al3 与氨水反应生成 Al(OH)3后，Al(OH) 3不能与氨水继续反应，从而不能将 Al(OH)3与 Mg(OH)2分开；(2)加入 氢氧化钠溶液后除去了 Mg2 ，但又引入了 Na ，同时 Al3 转化成了 AlO ；因为氢氧化铝 2 能与强酸反应，所以在加入盐酸沉淀 AlO 时，需要控制溶液的 pH，以防止部分氢氧化铝 2 转化成 Al3 ；氢氧化铝只能与强碱或强酸反应，因此，可在溶液 a 中通入过量二氧化碳气 体。 【答案】 (1)Mg 2 2OH =Mg(OH)2 Al3 3OH =Al(OH)3 Al(OH) 3OH =AlO 2H 2O 不能，因为在 Al3 与氨水 2 反应生成 Al(OH)3后，不能继续与氨水反应，不能将 Al(OH)3与 Mg(OH)2分开 (2)K 、Cl 、Na 、AlO 因为 Al(OH)3能溶于强酸，所以需控制 pH，防止部分氢氧 2 化铝转化成 Al3 向溶液 a 中通入过量 CO2气体 1铝土矿提取铝的 4 步反应原理 铝土矿 铝(Al) NaOH溶 液 溶 解 过 量 CO2 沉 淀 灼 烧 分 解 电 解 2.Error!的两性Error! 3熟练书写 6 个离子方程式 Error! 1铝土矿的主要成分是 Al2O3，还含有少量杂质，要得到高纯度的 Al2O3，下列操作顺 序正确的是( ) 加 NaOH 溶液溶解 通入过量 CO2 过滤 加盐酸酸化 灼烧 A B C D 【解析】 从铝土矿中提取 Al2O3的流程为 铝土矿 Al(OH)3 Al2O3 NaOH溶 液溶 解 过 滤 通 CO2 过 滤 【答案】 B 2对氧化铝的分类中正确的是( ) A酸性氧化物 B碱性氧化物 C两性氧化物 D非金属氧化物 【解析】 由于氧化铝既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水，所以氧 化铝属于两性氧化物。 【答案】 C 3向一定量的下列物质中逐滴加入氢氧化钠溶液，先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解。 这种物质是( ) AMgSO 4 BNaAlO 2 CAlCl 3 DFeCl 3 【解析】 向 MgSO4中加入氢氧化钠溶液，会产生氢氧化镁白色沉淀，但氢氧化镁不 溶于过量的氢氧化钠溶液，不会出现“后沉淀逐渐溶解”的现象，A 错误；NaAlO 2与氢氧 化钠溶液不反应，B 错误；在 AlCl3中加入氢氧化钠溶液，会生成氢氧化铝白色沉淀，当氢 氧化钠溶液过量时，氢氧化铝又重新溶解生成 NaAlO2，C 正确；在 FeCl3中加入氢氧化钠 溶液，会出现红褐色沉淀，但不会出现“后沉淀逐渐溶解”的现象，D 错误。 【答案】 C 4下列反应不能生成 Al(OH)3的是( ) AAlCl 3溶液中加足量氨水 BNaAlO 2溶液中通入足量 CO2气体 CAl 2(SO4)3溶液中加入足量 Ba(OH)2溶液 DNaAlO 2溶液中加入少量稀盐酸 【解析】 Al 3 与过量 OH 反应时生成 AlO 。 2 【答案】 C 5欲将 MgCl2、AlCl 3的混合溶液分离开，某同学设计了如下方案： Error!混合溶液 沉淀 MgCl2溶液溶液 AlCl3溶液 试 剂 过 滤 适 量 盐 酸 适 量 盐 酸 (1)试剂应选用_(填“NaOH 溶液”或“氨水”)。该试剂的用量是 _(填“过量”或“少量”)。 (2)过滤后所得沉淀需进行洗涤，洗涤的方法是 _。 (3)写出生成溶液的离子方程式： _。 (4)以上实验设计明显存在缺陷，请将其指出： _。 【解析】 (1)氢氧化铝是两性氢氧化物，可溶于过量强碱，而氢氧化镁不可以，从而 固、液分离；(2)洗涤紧接在过滤操作之后，方法：在过滤器中加蒸馏水至浸没沉淀，然后 使水自然流下，重复 23 次即可。(3)NaOH 过量，Al 3 与 OH 发生两步反应。(4)溶液 中含有 NaOH，加入盐酸后生成 NaCl。 【答案】 (1)NaOH 溶液 过量 (2)在过滤器中加蒸馏水至浸没沉淀，然后使水自 然流下，重复 23 次即可 (3)Al 3 4OH =AlO 2H 2O或分步写： 2 Al3 3OH =Al(OH)3，Al(OH) 3OH =AlO 2H 2O (4)所得 AlCl3溶液混有 NaCl 2 1下列有关氧化铝和氢氧化铝的说法正确的是( ) A氧化铝是一种比较好的耐火材料，可用来制造耐火坩埚 B氧化铝是典型的两性氧化物，可与氨水反应生成偏铝酸盐 C因为氢氧化铝受热易分解，所以具有两性 D两性氢氧化物既能与强碱反应又能与弱碱反应 【解析】 Al 2O3不能与弱碱氨水反应；Al(OH) 3受热分解说明 Al(OH)3受热不稳定， 不能说明具有两性；两性氢氧化物与弱碱不反应。 【答案】 A 2从铝土矿制备铝所涉及的下列有关反应中，属于氧化还原反应的是( ) A铝土矿溶于 NaOH 溶液中 B偏铝酸钠溶液的酸化 C灼烧氢氧化铝固体 D电解熔融的氧化铝 【解析】 铝土矿溶于 NaOH 溶液中、偏铝酸钠溶液的酸化反应主要为复分解反应；灼 烧氢氧化铝固体为分解反应，没有元素价态的变化；电解熔融的氧化铝为分解反应，同时 有单质生成，属于氧化还原反应。 【答案】 D 3有五种化合物：Mg(HCO 3)2，Al(OH) 3，NaAlO 2，(NH 4)2CO3，Al 2O3。跟盐 酸和 NaOH 溶液都反应的是( ) A B C D 【解析】 NaAlO 2只与盐酸反应：NaAlO 2HClH 2O=NaClAl(OH) 3，与 盐酸、NaOH 均反应。 【答案】 C 4下列离子方程式中正确的是( ) A氯化镁溶液与足量的氢氧化钠溶液反应： Mg 2 2OH =Mg(OH)2 B氧化铝和过量的烧碱溶液反应： Al 2O33OH =2AlO H 2O 2 C氯化铝溶液与过量 NaOH 溶液反应： Al 3 3OH =Al(OH)3 DNaAlO 2溶液通入过量 CO2发生反应： 2AlO CO 23H 2O=2Al(OH)3CO 2 23 【解析】 B 项，氢原子不守恒；C 项，Al(OH) 3溶于过量 NaOH 溶液；D 项，通入过量 CO2应生成 HCO 。 3 【答案】 A 5(xx中山市高一期末)下列各组中两瓶无标签的无色溶液，不用其他试剂能鉴别出 来的一组是( ) AAlCl 3和 NaOH BNaHCO 3和 NaOH CNa 2SO4和 BaCl2 DAgNO 3和 NaCl 【解析】 可利用顺序滴加法现象的不同鉴别。 【答案】 A 6(xx江苏省盐城中学高一期末)将少量 CO2气体通入下列物质的水溶液中，没有产 生沉淀的是( ) AAlCl 3 BNaAlO 2 CCa(OH) 2 DBa(OH) 2 【解析】 B 项，生成 Al(OH)3；C 项生成 CaCO3；D 项生成 BaCO3。 【答案】 A 7在强酸性溶液中能大量共存，并且溶液为无色透明的离子组是( ) ANH 、Al 3 、SO 、NO 4 24 3 BK 、Na 、AlO 、NO 2 3 CK 、NH 、MnO 、SO 4 4 24 DNa 、K 、NO 、HCO 3 3 【解析】 B 项，AlO 与酸反应，不共存；C 项，MnO 为紫色；D 项，HCO 与酸反 2 4 3 应。 【答案】 A 8要除去下列各组括号内杂质，所选试剂不正确的是( ) ACaCO 3(Al2O3)NaOH 溶液 BMg(OH) 2Al(OH)3NaOH 溶液 CBaSO 4(BaCO3)盐酸 DFe(OH) 3Al(OH)3氨水 【解析】 Al(OH) 3、Fe(OH) 3均不溶于氨水。 【答案】 D 9要使氯化铝溶液中的 Al3 完全转化成 Al(OH)3沉淀，应选用的最佳试剂是( ) ANaOH 溶液 B稀盐酸 C氨水 DAgNO 3溶液 【解析】 Al(OH) 3溶于 NaOH 溶液，稀盐酸与 AlCl3不反应，AgNO 3与 AlCl3反应生成 AgCl 沉淀。 【答案】 C 10(xx克拉玛依高一质检)下列操作所得物质为纯净物的是( ) A将 Al2O3与过量的浓 NaOH 溶液完全反应后，取澄清溶液将其蒸干，得纯净的 NaAlO2固体 B把 AlCl3溶液与足量氨水反应，将沉淀过滤、洗涤、灼烧去掉水分可得 Al2O3固体 C将 NaAlO2溶液加入过量盐酸完全反应，将所得沉淀过滤、洗涤，可得 Al(OH)3 D将含 MgCl2的 NaCl 溶液加入过量 NaOH 溶液，过滤，取滤液将其蒸发结晶得到 NaCl 【解析】 A 项，引入杂质 NaOH；C 项，得不到 Al(OH)3沉淀 ；D 项，引入杂质 NaOH。 【答案】 B 11写出下列反应的离子方程式 (1)Al2O3溶于 NaOH 溶液中 _。 (2)Al(OH)3溶于 NaOH 溶液中 _。 (3)AlCl3溶液中加入足量氨水 _。 (4)NaAlO2溶液中通入过量 CO2_。 【答案】 (1)Al 2O32OH =2AlO H 2O 2 (2)Al(OH)3OH =AlO 2H 2O 2 (3)Al3 3NH 3H2O=Al(OH)33NH 4 (4)AlO CO 22H 2O=Al(OH)3HCO 2 3 12(xx北京市朝阳区高一期末)某兴趣小组欲探究一盒遗失了说明书的治疗胃酸过 多的抗酸药片的有效成分。首先，查阅资料得知：抗酸药通常由数种物质组成，其中有效 成分为碳酸氢钠、氢氧化镁、氢氧化铝、碳酸钙中的一种或几种。然后进行了如下实验： .将两片抗酸药片研磨后，装入一支试管中。 .向该试管中加入过量盐酸，产生无色气体。过滤后得到无色溶液。 .用铂丝蘸取少量中所得溶液，在酒精灯外焰上灼烧，无黄色火焰。 .向中所得溶液中滴加 NaOH 溶液，产生白色沉淀。 请回答： (1)中产生无色气体的离子方程式是 _ _。 (2)甲同学由实验判断该抗酸药片中一定含有氢氧化铝，乙同学认为不合理。乙同学 判断的依据是_ _。 于是，乙同学设计实验进行探究：取实验中的白色沉淀于另一支试管中，滴加足 量的 NaOH 溶液，沉淀部分溶解，相应的离子方程式是 _ _ _。 (3)通过上述实验，得出的结论是：该抗酸药片的有效成分为_。 【解析】 由、实验现象可知，不含 NaHCO3，一定含 CaCO3，实验现象可知， 可能含 Mg(OH)2、Al(OH) 3一种或两种。根据若加足量 NaOH 溶液，沉淀部分溶解，可确定 一定含 Al(OH)3和 Mg(OH)2。 【答案】 (1)CaCO 32H =Ca2 CO 2H 2O (2)含有 Mg(OH)2也会出现相同现象 Al(OH)3OH =AlO 2H 2O 2 (3)CaCO3、Mg(OH) 2、Al(OH) 3 13A、B、C、D、E 是中学化学中常见的五种化合物，它们之间有如图所示的转化关 系，请按要求回答下列有关问题： 已知取溶液 A 灼烧，火焰呈紫色，B 是一种白色难溶物。请回答下列问题： (1)A、C 的化学式分别为_、_。 (2)写出下列转化的离子方程式 AB：_； BD：_； CE：_。 【解析】 A 溶液灼烧呈紫色，说明 A 为含钾化合物；B、C 均与 HCl、NaOH 反应，可 确定 B 为 Al(OH)3，C 为 Al2O3，A 为 KAlO2，D 为 AlCl3，E 为 NaAlO2。 【答案】 (1)KAlO 2 Al 2O3 (2)AlO CO 22H 2O=Al(OH)3HCO 2 3 Al(OH)33H =Al3 3H 2O Al2O32OH =2AlO H 2O 2 14电解熔融的氧化铝制取金属铝，若有 0.3 mol 电子发生转移，则理论上能得到金 属铝多少克，需氧化铝多少克？ 【解析】 根据 2Al2O3 4Al3O 2，可知= = = = = 电 解 每生成 1 mol Al 时，转移 3 mol e ，故生成 Al: mol0.1 mol 0.33 所以 m(Al)0.1 mol27 gmol 1 2.7 g m(Al2O3) 102 gmol1 5.1 g 0.1 mol2 【答案】 理论上能得到金属铝 2.7 g，需 Al2O3 5.1 g。 第 2 课时 铝及铝合金 (教师用书独具) 课标要求 根据生产、生活中的应用实例，了解铝的主要性质，能列举铝合金的重要应用。 课标解读 1.知道铝的主要性质和应用。 2举例说明铝合金的应用。 教学地位 一般活泼金属与碱溶液是不反应，但金属铝可以与强碱溶液反应并放出 H2，故铝的性质有 其特殊性，从而证明了铝化学性质的重要性。由此高考命题专家特别关注铝单质的特殊性。 (教师用书独具) 新课导入建议 在上节课我们学习了铝的氧化物和氢氧化物，通过学习我们已经知道 Al2O3和 Al(OH)3 都能既与强酸反应又能与强碱反应且生成盐和水，那么铝的单质与强酸、强碱反应又如何 呢？是否也生成盐和水呢？要解答上述问题，我们来探讨本课时内容铝与铝合金。 教学流程设计 【课前预习安排】：建议课前用 10 分钟预习完成【课前自主导学】和“思考交流” 步骤 1：新课引入，分析教学地位步骤 2：对“思考交流 1”，引导学生知道铝自身的抗 腐蚀性。对“思考交流 2”让学生知道铝制品使用应注意的问题。步骤 3：对“探究 1” 要通过实验(可以演示)让学生亲眼看见 Al 与强碱溶液反应和铝热反应，并引导分析其原理。 然后让学生完成“例 1”和“变式训练 1”，最后教师提问点评，明确答案和注意的问题。 步骤 6：8 分钟完成“当堂双基达标” ，然后教师提问点评、纠错。步骤 5：回顾本 课时内容，归纳强调“课堂小结” 。 步 骤 4： 对 “探 究 2”建 议 结 合 “例 1”指 导 学 生 分 析 两 反 应 的 数 量 关 系 ， 然 后 确 定 过 量 问 题 。 并 指 出 金 属 与 酸 碱 反 应 生 成 H2的 物 质 的 量 是 失 去 电 子 物 质 的 量 12。 学 生 完 成 “变 式 训 练 2”， 教 师 明 确 答 案 ， 根 据 学 生 实 际 ， 选 择 是 否 补 充 “备 课 资 源 ”中 的 例 题 。 课 标 解 读 重 点 难 点 1.了解明矾的净水作用及原理。 2.理解铝的性质及其应用。 3.了解铝合金的性质及其应用。 1.明矾的净水原理。(重点) 2.铝的主要性质及应用。(重点) 3.铝与碱溶液的反应原理。(难点) 明矾的净水作用 1.复盐 由两种或两种以上阳离子和一种阴离子组成的盐。如明矾，化学式为 KAl(SO4) 212H2O。 2明矾的净水原理 明矾电离 KAl(SO4)2=K Al 3 2SO 24 (电离方程式)生成胶体 Al3 3H 2O=Al(OH)3(胶体)3H (离子方程式)吸附杂质 Al(OH)3胶体具有很强的吸附能力， 能凝聚水中的悬浮物并使之沉淀，从而 达到净水的目的 铝的性质 1.物理性质 铝是银白色有金属光泽的固体，有良好的导电性、导热性和延展性，密度较小，质地 柔软。 2化学性质 铝的原子结构示意图13 ，易失去 3 个电子，表现较强还原性。2 8 3 (1)常温下，与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜，具有抗腐蚀性。 (2)写出下列反应的化学方程式或离子方程式： Al 2Al6H =2Al3 3H 2 钝化，形成一层致密的 酸 非 氧 化 性 酸 稀 盐 酸 或 稀 硫 酸 浓 硫 酸 、 浓 硝 酸 常 温 氧化膜， 阻止内部 Al 进一步反应 4Al3O 2,2Al2O3 2Al3Cl 2点燃,2AlCl 3 非 金 属 O2 Cl2 强碱溶液,2Al2OH 2H 2O=2AlO 3H 2 Fe2O32Al 高温,Al 2O32Fe 2 铝 热 反 应 如 Fe2O3 1铝在常温下就能和空气中的氧气反应，为什么铝制品在生活中却随处可见？ 【提示】 常温下铝和空气中的氧气反应生成一层致密的氧化膜，牢固地覆盖在铝表 面，阻止了内部的铝与空气接触，因此具有良好的抗腐蚀性。 铝合金和铝制品使用 1.铝合金 形成 铝和其他金属(或非金属)熔合形成铝合金 特点 密度小、强度高、塑性好、抗腐蚀能力强等 用途 建筑材料、汽车车轮骨架、飞机构件及电子元件 2铝制品使用 (1)铝制品不宜用于盛放酸、碱溶液，不宜长时间盛放咸菜等腌制食品。 (2)不能用具有强酸性或强碱性的洗涤剂来洗涤铝制品。 2铝制品不宜长时间盛咸菜等腌制品的原因是什么？ 【提示】 氯化钠溶液中的 Cl 会破坏铝制品表面的氧化膜的结构，加速铝制品的腐蚀。 铝的主要化学性质及其实验问题探究 【问题导思】 在常温下，Al 与所有酸均能持续反应吗？ 【提示】 不一定均能反应，如常温下，Al 与浓 H2SO4、浓 HNO3钝化形成氧化膜不能 持续反应。 铝热反应的工业应用是什么？ 【提示】 可以用于焊接钢轨和冶炼难熔金属如 Fe。 1铝与氧气的反应 【实验步骤】 取一块铝片，将铝片部分浸入 4 molL1 氢氧化钠溶液中，静置一段 时间后取出，观察现象。 【实验现象】 浸入溶液的部分颜色变得更光亮，为银白色，而另一部分较暗。但是 取出一段时间后，银白色部分也逐渐变暗。 【实验结论】 铝表面很易被空气氧化为氧化铝(Al 2O3)保护膜。 2铝与酸、碱溶液反应 【实验步骤】 将几小块用砂纸打磨过的铝片，分别放入 4 支洁净的试管中，再向试 管中分别加入浓 HNO3、浓 H2SO4、6 molL1 盐酸、6 molL1 氢氧化钠溶液各 3 mL。观 察实验现象。 【实验现象及结论】 见下表： 与铝反应的物质 实验现象 结论或化学方程式 浓硝酸 无明显现象 浓硫酸 无明显现象 常温下，铝遇浓硫酸或浓硝酸会在铝表面生成致密的氧化膜而 发生钝化 盐酸 有气泡生成 与铁等金属相似，铝也能与盐酸反应生成氢气：2Al6HCl= =2AlCl 33H 2 氢氧化钠溶液 有气泡生成 铝能与 NaOH 溶液反应，生成氢气： 2Al2NaOH2H 2O=2NaAlO23H 2 3.铝与金属氧化物反应铝热反应 以 Fe2O3为例：2AlFe 2O3 2FeAl 2O3= = = = = 高 温 4与盐溶液反应 2Al3CuSO 4=Al2(SO4)33Cu 铝与 NaOH 溶液反应可认为是以下两个反应的合反应：2Al6H 2O=2Al(OH) 33H 2，Al(OH) 3NaOH= =NaAlO22H 2O，其中前一个反应为置换反应，后一个反应为复 分解反应。 为了除去镁粉中混有的少量铝粉，可选用的试剂是( ) A氨水 BKOH 溶液 C稀盐酸 D浓硝酸 【解析】 铝与氨水不反应，不能除去 Al 粉，A 不正确；KOH 溶液与 Al 反应但不与 Mg 反应，可以除去 Al 粉，B 正确；稀盐酸与 Al、Mg 均反应，C 不正确；浓硝酸与 Al 发生 钝化，不能除去 Al，D 不正确。 【答案】 B 1下列说法正确的是( ) A将表面有氧化膜的铝片放入足量 NaOH 溶液中不可能放出 H2 B铝在常温下不与浓 H2SO4反应 C铝与强碱溶液反应中还原剂为铝 D铝热反应中铝作氧化剂，发生氧化反应 【解析】 A 项，当氧化膜与 NaOH 反应完，Al 与 NaOH 溶液反应放出 H2，错误；B 项， 钝化也是一种反应，错误；D 项，铝作还原剂，发生氧化反应，错误。 【答案】 C 铝、镁等金属与酸、碱反应的有关计算 【问题导思】 等物质的量的 Al、Mg 与足量稀 H2SO4反应生成 H2的物质的量比为多少？ 【提示】 32 等量的 Al 分别与足量 NaOH 溶液、盐酸反应生成 H2的物质的量比为多少？ 【提示】 11 1Al、Mg 与酸、碱反应的原理 Error! Error! 2方法规律 (1)等量的铝分别与足量的强酸、强碱溶液反应时，生成氢气的量相等，消耗的 H 和 OH 的物质的量之比为 31。 (2)足量的铝分别和等物质的量的 H 、OH 反应时，消耗铝的物质的量之比为 13， 同时产生氢气的物质的量之比为 13。 (3)一定量的铝分别和一定量的 H 、OH 反应时，若产生氢气的体积比为 13 1，则必定是与酸反应时铝过量，与碱反应时铝不足。 VH H2VOH H2 (4)等物质的量 Mg、Al 与足量酸反应生成 H2的物质的量之比等于化合价之比(23) 等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙烧杯中，各加等质 量的铝，生成氢气的体积比为 56，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能是( ) A甲、乙都是铝过量 B甲中铝过量，乙中碱过量 C甲中酸过量，乙中铝过量 D甲中酸过量，乙中碱过量 【解析】 2Al3H 2SO4=Al2(SO4)33H 2，2Al2NaOH2H 2O=2NaAlO23H 2， 根据两个方程式知，若 A 项正确，等物质的量的硫酸和烧碱生成氢气的体积比为 23；若 D 项正确，等物质的量的铝生成氢气的体积比为 11；若 C 项正确，假设硫酸、烧碱的物 质的量为 3 mol，则甲中的 Al 最多 2 mol，而 2 mol Al 只能消耗 2 mol NaOH，因此乙烧 杯中铝不可能过量，排除 C 项。因此，B 项正确。 【答案】 B 金属与足量酸、碱反应生成 H2的物质的量是金属失去电子物质的量的 。 12 2将 Na、Mg、Al 各 0.4 mol 分别放入足量的稀 H2SO4中，同温同压下产生的气体体 积比是( ) A123 B632 C311 D111 【解析】 根据： Na H2 Mg H 2 Al H2 12 32 0.4 mol 0.2 mol 0.4 mol 0.4 mol 0.4 mol 0.6 mol 故产生气体体积之比为 0.20.40.6123 【答案】 A 【教师备课资源】 活泼金属与酸反应生成 H2的计算规律(电子守恒思想) (1)金属与酸反应失去电子的物质的量等于产生氢原子的物质的量。 (2)相同物质的量的金属与足量酸反应产生 H2的物质的量之比等于反应后对应金属呈 现的化合价之比。 (3)相同质量的金属与足量酸反应产生 H2的物质的量之比等于对应金属化合价与摩尔 质量的商之比。 Mg、Al、Fe 与酸反应生成 H2。 (1)若等物质的量的 Mg、Al、Fe 与足量盐酸反应生成 H2的物质的量比为_。 (2)若等质量的 Mg、Al、Fe 与足量盐酸反应生成 H2的物质的量之比为_。 (3)Mg、Al、Fe 与足量盐酸反应生成同量 H2，所需 Mg、Al、Fe 的物质的量之比为 _。 【解析】 n(H2) n(e ) 12 【答案】 (1)232 (2) (3)323 112 19 128 1熟记 Al 的 5 个方程式 4Al3O 2=2Al2O3 2Al6H =2Al3 3H 2 2Al2OH 2H 2O=2AlO 3H 2 2 2AlFe 2O3 2FeAl 2O3= = = = = 高 温 2Al3Cu 2 =3Cu2Al 3 2Al 的 3 种钝化Error! 3铝与酸、碱反应的 1 个关系式： n(H2) n(e ) n(H ) 12 12 1下列反应中不属于氧化还原反应的是( ) A氢氧化铝溶于 NaOH 溶液中 B铝热反应 C铝在浓 H2SO4中钝化 DAl 溶于 NaOH 溶液中 【解析】 Al(OH) 3与 NaOH 反应属于复分解反应，不属于氧化还原反应。 【答案】 A 2为了除去铁粉中的少量铝粉，可以选取下列哪种溶液( ) A浓盐酸 BCuSO 4溶液 C浓 HNO3 D浓氢氧化钠溶液 【解析】 A 项，Fe、Al 均反应；B 项，Fe、Al 均反应；C 项，Al 遇浓 HNO3钝化；D 项，Fe 不反应但 Al 反应。 【答案】 D 3铝元素在人体中积累可使人慢性中毒，1989 年世界卫生组织正式将铝确定为食品 污染源之一而加以控制。铝及其化合物在下列场合使用时都须加以控制的是( ) 制电线、电缆 制包糖果用的铝箔 用明矾净水 制炊具 用明矾和苏打作食物膨化剂 用氢氧化铝制胃药 制防锈油漆 A B C D 【解析】 电线、电缆、防锈油漆与食品均没有直接联系。 【答案】 C 4取两份铝片，第一份与足量盐酸反应，第二份与足量烧碱溶液反应，同温同压下放 出相同体积的气体，则消耗的 HCl 和 NaOH 的物质的量之比为( ) A11 B21 C31 D13 【解析】 铝与盐酸和烧碱溶液反应的化学方程式分别为 2Al6HCl= =2AlCl33H 2， 2Al2NaOH2H 2O=2NaAlO23H 2，当生成等体积气体时 消耗 HCl、NaOH 的物质的量之比为 31。 【答案】 C 5请设计实验方案证明明矾中含有 K 、Al 3 、SO ，根据实验步骤，完成实验现象24 和结论。 实验步骤 实验现象 结 论 取少许明矾在试管或烧杯中溶于水，制成溶液 取一根铂丝在酒精灯火焰上灼烧至无色，再蘸取少量溶液，置于火焰上灼 烧，透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色 另用一支试管取少量中所制溶液，向其中滴加稀盐酸，再加入 BaCl2溶 液 另用一支试管取少量中所制溶液，向其中逐滴加入 NaOH 溶液，直至过量 【答案】 实验现象 结论 火焰呈紫色 证明含有 K 加入稀盐酸无现象，加入 BaCl2溶液有白色沉淀生成 证明含有 SO24 先生成白色沉淀，后白色沉淀逐渐溶解 证明含有 Al3 1铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑材料，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密度小 D强度高 【解析】 制作窗框、卷帘门、防护栏与导电性无关。 【答案】 B 2下列物质与 Al 单质不反应的是( ) ANaOH 溶液 BCuO CMgCl 2溶液 DCuSO 4溶液 【解析】 Al 不能把 Mg 置换出来，Al 不与 MgCl2反应。 【答案】 C 3(xx徐州市高一期末)下列有关铝及其氧化物与强碱溶液反应的说法中，正确的是 ( ) A都有氢气生成 B都生成盐和 H2O C反应后铝元素主要以 AlO 形式存在 2 D反应后铝元素主要以 Al3 的形式存在 【解析】 A 项，Al 2O3与强碱溶液反应没有 H2生成； B 项，Al 与强碱溶液反应没有 H2O 生成； D 项，Al、Al 2O3与强碱反应生成偏铝酸盐。 【答案】 C 4下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是( ) A铝在常温下不能与氧气反应 B铝不能与氯气反应 C铝既能溶于强酸，又能溶于强碱 D氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应 【解析】 铝为活泼金属，常温下能与 O2反应生成致密的氧化膜；加热条件下与 Cl2 剧烈反应；Al、Al 2O3既能与酸反应，又能与碱反应。 【答案】 C 5等量镁铝合金粉末分别与下列 4 种过量的溶液充分反应，放出氢气最多的是( ) ANaOH BH 2SO4 C蔗糖 DNaCl 【解析】 C、D 项中不反应，无 H2生成；等量的 Al 与 NaOH 溶液、稀 H2SO4反应生成 等量的 H2，又由于镁与 NaOH 溶液不反应，但与稀 H2SO4反应生成 H2，故 B 项放出的 H2最多。 【答案】 B 6镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积( V)与时间( t)关 系如下图： 反应中镁和铝的关系说法正确的是( ) A物质的量之比为 32 B质量之比为 34 C相对原子质量之比为 11 D生成 H2的物质的量之比为 32 【解析】 生成 H2体积相同，耗 Mg、Al 物质的量比为 32。质量比为(324) (272)43；Mg、Al 的相对原子质量之比为 242789。 【答案】 A 7用含有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；加过量烧碱溶液溶解；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】 A、B 项，加入过量烧碱溶液，不能生成 Al(OH)3沉淀；D 项，加入盐酸不 好控制 Al(OH)3的生成量。 【答案】 C 8下列离子方程式中，正确的是( ) A铝与稀硫酸反应：Al2H =2Al3 H 2 B铝与过量氢氧化钠溶液反应：2Al2OH 2H 2O=2AlO 3H 2 2 CAlCl 3溶液与稀氨水混合：Al 3 3OH =Al(OH)3 DAl 与 Cu(NO3)2溶液反应：AlCu 2 =CuAl 3 【解析】 A 项，Al 不守恒；C 项，氨水不能写成 OH ；D 项，电荷不守恒。 【答案】 B 9(xx黄冈高一质检)相同质量的下列物质分别与等浓度的 NaOH 溶液反应，至体系 中均无固体物质，消耗碱量最多的是( ) AAl 2O3 BAl(OH) 3 CAlCl 3 DAl 【解析】 设 4 种物质的质量均为 a，则 Al、Al(OH) 3、AlCl 3、Al 2O3的物质的量分别 为 、 、 、 ，完全反应消耗的碱的物质的量分别为 、 、 、 。 a27a78 a133.5 a102 a27a78 4a133.52a102 【答案】 D 10(xx中山市高一期末)相同质量的钠在下列情况下产生氢气最多的是( ) A投入到足量水中 B投入到足量盐酸中 C投入到足量 CuSO4溶液中 D用刺有小孔的铝箔包好放入足量水中 【解析】 D 项中 Na 与 H2O 反应放出 H2，同时生成的 NaOH 又与铝反应生成 H2。 【答案】 D 11铝热反应常被用来制取某些金属，也可用于焊接铁轨。 (1)将铝粉和氧化铁的混合物点燃，反应放出大量的热，生成的液态铁用来焊接铁轨。 请写出反应的化学方程式： _。 (2)用铝与二氧化锰(MnO 2)反应可以制取金属锰。请写出反应的化学方程式： _。 (3)反应中铝的作用是_。 A催化剂 B氧化剂 C还原剂 D填充剂 【解析】 铝热反应的原理是利用铝的强还原性将难熔金属从其氧化物中置换出来。 【答案】 (1)2AlFe 2O3 2FeAl 2O3= = = = = 点 燃 (2)4Al3MnO 2 3Mn2Al 2O3= = = = = 高 温 (3)C 12可能含有下列离子：K 、H 、Mg 2 、OH 、CO 、Cl 的某无色透明溶液，能与23 Al 反应放出 H2。 (1)若反应时 Al 转变成 Al3 并放出 H2，则该溶液中无_离子，一定有_ 离子，可能有_离子。 (2)若与 Al 反应后，向所得溶液中滴加盐酸，发现仅有白色沉淀生成，则该无色溶液 中，一定有_离子，一定无_离子，可能存在的离子有_。 【解析】 (1)Al 转变成 Al3 并放出 H2，说明溶液呈酸性(含 H )，而 OH 、CO 不23 能与 H 共存，所以 OH 、CO 不存在，根据电荷守恒溶液中至少含一种阴离子 Cl 。(2)23 只有 AlO 可以和盐酸产生白色沉淀，说明原溶液呈碱性(含 OH )，而 Mg2 、H 与 OH 不 2 能共存，而加盐酸仅有白色沉淀产生，说明不含 CO ，根据电荷守恒溶液中至少含一种23 阳离子 K 。 【答案】 (1)OH 、CO H 、Cl Mg 2 、K (2)K 、OH Mg