2018-2019學年高中化學魯科版必修一 第4章第2節(jié)第1課時 鋁與鋁合金 課件（41張）

第 2節(jié) 鋁 金 屬 材 料第 1課 時 鋁 與 鋁 合 金第 4章 材 料 家 族 中 的 元 素 1 掌 握 鋁 的 性 質(zhì) ， 了 解 鋁 的 存 在 和 用 途 。2 了 解 氧 化 鋁 和 氫 氧 化 鋁 的 物 理 性 質(zhì) 。3 掌 握 氧 化 鋁 和 氫 氧 化 鋁 的 兩 性 。 1 (1)地 殼 中 含 量 最 多 的 元 素 是 _， 含 量 最 多 的 金 屬 元 素是 _。(2)常 溫 下 ， 鋁 在 濃 H 2SO4、 濃 H NO3中 _。(3)能 與 酸 反 應 生 成 _的 氧 化 物 叫 做 堿 性 氧 化 物 ， 如Na2O、 Fe2O3等 。(4)能 與 堿 反 應 生 成 鹽 和 水 的 氧 化 物 叫 做 _， 如SiO2、 Mn2O7等 。 氧鋁 鈍 化鹽 和 水 酸 性 氧 化 物 2 有 關 反 應 的 化 學 方 程 式 ， 是 離 子 反 應 的 還 要 寫 出 離 子 反 應方 程 式 。(1) _，_。 (鋁 與 鹽 酸 反 應 )(2) _，_。 (鋁 與 CuSO4溶 液 反 應 )(3)4Al 3O2 2Al2O3。 (鋁 箔 在 空 氣 中 加 熱 )(4)Al2O3 6H Cl=2AlCl3 3H 2O，_。 (氧 化 鋁 與 鹽 酸 反 應 )(5) _，_。 (氫 氧 化 鋁 與 鹽 酸 反 應 )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 識 點 一 鋁 及 鋁 合 金 _自 主 學 習 1 鋁 耀 眼 白 光 可 燃氣 泡 2Al 2NaOH 6H 2O=3H 2 2NaAl(OH )4 氣 泡2Al 6H =2Al3 3H 2紅 色 固 體2Al 3Cu2 =3Cu 2Al3 紅 熱 液 珠 2 鋁 合 金 自 我 診 斷 1 下 列 關 于 鋁 的 敘 述 中 ， 不 正 確 的 是 ( )A 鋁 是 地 殼 中 含 量 最 多 的 金 屬 元 素B 在 化 學 反 應 中 ， 鋁 容 易 失 去 電 子 ， 表 現(xiàn) 還 原 性C 在 空 氣 中 用 酒 精 燈 點 不 著 鋁 片D 在 常 溫 下 ， 鋁 不 能 與 氧 氣 反 應 解 析 ： 鋁 是 地 殼 中 含 量 最 多 的 金 屬 元 素 ,其 最 外 層 電 子 數(shù) 為 3,易 失 去 電 子 ， 表 現(xiàn) 還 原 性 ， A、 B兩 項 正 確 ； 常 溫 下 ， 在 空 氣中 加 熱 鋁 時 ， 鋁 表 面 形 成 的 Al2O3可 以 阻 礙 O2與 內(nèi) 部 的 鋁 繼 續(xù)反 應 ， 所 以 用 酒 精 燈 點 不 著 鋁 片 ， C項 正 確 。 2 通 常 情 況 下 ， 鋁 或 鋁 合 金 是 否 需 做 特 殊 保 護 ？通 常 情 況 下 ， 在 空 氣 中 鋁 與 空 氣 中 O2反 應 生 成 一 層 致 密 氧 化物 薄 膜 ， 從 而 保 護 內(nèi) 部 金 屬 ， 故 不 用 做 特 殊 保 護 。3 鎂 粉 中 混 有 鋁 粉 ， 應 如 何 除 去 ？鋁 與 強 堿 溶 液 反 應 而 鎂 不 反 應 ， 可 將 混 合 物 溶 于 NaOH 溶 液中 ， 再 過 濾 、 洗 滌 、 干 燥 ， 得 到 純 凈 的 鎂 。 探 究 釋 疑 鋁 及 其 化 合 物 間 的 轉(zhuǎn) 化 互 動 講 練 下 面 是 以 鋁 屑 為 原 料 制 備 Al(OH )3的 三 種 實 驗 設 計 方案 ：方 案 一 ： 用 稀 硫 酸 與 鋁 屑 反 應 ， 使 鋁 轉(zhuǎn) 化 成 Al3 ， 再 用NaOH 溶 液 將 Al3 沉 淀 ， 生 成 Al(OH )3；方 案 二 ： 用 鋁 屑 與 NaOH 溶 液 反 應 ， 再 用 稀 硫 酸 與NaAl(OH )4反 應 得 到 Al(OH )3；方 案 三 ： 用 鋁 屑 分 別 與 稀 硫 酸 和 NaOH 溶 液 反 應 ， 然 后 將 得到 的 鹽 溶 液 混 合 ， 過 濾 ， 再 將 得 到 的 沉 淀 洗 滌 ， 即 可 得 到Al(OH ) 3。綜 合 比 較 以 上 三 種 實 驗 設 計 方 案 ， 你 認 為 哪 種 最 好 ？ 原 因 是什 么 ？方 案 三 最 好 ,因 為 該 方 案 最 節(jié) 約 藥 品 且 可 回 收 副 產(chǎn) 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 與 NaAl(OH )4反 應 ， 也 有 可 能 出 現(xiàn) 稀 硫 酸 過 量 使Al(OH )3溶 解 或 稀 硫 酸 量 少 沉 淀 不 完 全 的 問 題 。 方 案 三 ： 好 。將 所 需 的 鋁 按 1 3的 比 例 分 為 兩 份 ,少 的 一 份 與 稀 硫 酸 反 應 ：2Al 6H =2Al3 3H 2 ， 多 的 一 份 與 NaOH 溶 液 反 應 ：2Al 2OH 6H 2O=2Al(OH )4 3H 2 ， 然 后 將 兩 份 反應 后 的 溶 液 混 合 ： Al3 3Al(OH )4 =4Al(OH )3 ， 操 作簡 單 且 好 控 制 反 應 物 的 量 。 另 外 ， 從 消 耗 反 應 物 的 量 來 看 ，全 部 恰 好 完 全 反 應 時 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 ， 綜 合 分 析 ,方 案 三 最 佳 。 借 題 發(fā) 揮 金 屬 鋁 和 NaOH 溶 液 反 應 生 成 的 化 合 物 曾 被 認 為是 NaAlO2， 但 科 學 研 究 證 明 該 產(chǎn) 物 實 際 上 是 NaAl(OH )4，它 屬 于 配 位 化 合 物 。配 位 化 合 物 的 結 構 中 包 含 中 心 體 和 配 位 體 ， 例 如 ：配 位 化 合 物 在 醫(yī) 藥 科 學 、 催 化 反 應 等 領 域 有 著 廣 泛 的 應 用 。 變 式 訓 練 1 用 含 少 量 鎂 的 鋁 片 制 取 純 凈 的 氫 氧 化 鋁 ， 下 述 操 作 步 驟 中最 恰 當 的 組 合 是 ( ) 加 鹽 酸 溶 解 ； 加 燒 堿 溶 液 溶 解 ； 過 濾 ； 通 入 過 量CO2生 成 Al(OH )3沉 淀 ； 加 入 鹽 酸 生 成 Al(OH )3沉 淀 ； 加入 過 量 燒 堿 溶 液 生 成 Al(OH )3沉 淀A B C D 解 析 ： 選 C。 本 題 通 過 實 際 問 題 考 查 Al和 Al(OH )3既 能 與 強 酸反 應 ， 又 能 與 強 堿 反 應 的 知 識 。 在 分 析 時 要 注 意 步 驟 ， 加入 過 量 燒 堿 將 使 Al3 轉(zhuǎn) 化 為 Al(OH )4 ， 因 此 不 能 得 到Al(OH )3沉 淀 ： Al(OH )3 OH =Al(OH )4 ， 這 樣 就 淘 汰選 項 A和 B。 選 項 C、 D兩 種 方 案 都 利 用 鎂 不 溶 于 強 堿 溶 液 ，而 鋁 溶 于 強 堿 溶 液 的 性 質(zhì) ， 通 過 、 步 驟 經(jīng) 過 濾 除 去 雜 質(zhì)鎂 ,然 后 利 用 Al(OH )4 的 酸 性 比 碳 酸 還 弱 的 性 質(zhì) ,分 別 用 鹽 酸、 碳 酸 (CO2和 H 2O)把 Al(OH )3沉 淀 出 來 ； 按 理 ,兩 種 方 案 都 可行 ,但 鹽 酸 過 量 時 能 進 一 步 溶 解 Al(OH ) 3： Al(OH )3 3H =Al3 3H 2O,而 碳 酸 是 弱 酸 ,過 量 時 不 會 溶 解 Al(OH )3,且CO2比 鹽 酸 經(jīng) 濟 得 多 ， 也 就 是 說 ， 選 項 C能 達 到 既 經(jīng) 濟 又 最 大限 度 地 得 到 產(chǎn) 品 的 目 的 ， 所 以 是 最 恰 當 的 組 合 。 2 有 一 粗 鋁 樣 品 中 含 鐵 和 硅 兩 種 雜 質(zhì) ， 取 等 質(zhì) 量 的 樣 品 分 別投 入 足 量 的 鹽 酸 和 足 量 的 稀 氫 氧 化 鈉 溶 液 中 ， 放 出 等 量 的 氫氣 ， 則 該 粗 鋁 中 鐵 和 硅 的 關 系 正 確 的 是 ( ) 物 質(zhì) 的 量 之 比 為 2 1 物 質(zhì) 的 量 之 比 為 3 1 質(zhì) 量 之 比 為 2 1 質(zhì) 量 之 比 為 4 1A B C D 只 有 知 識 點 二 Al3 與 OH 及 Al(OH )4 與 H 反 應 的 圖 像 分 析探 究 釋 疑 Al(OH )3沉 淀 生 成 與 溶 解 的 典 型 圖 像操 作現(xiàn) 象圖 像 可 溶 性 鋁 鹽 溶 液 中 逐 滴加 NaOH 溶 液 至 過 量 可 溶 性 鋁 鹽 溶 液 中 逐滴 加 氨 水 至 過 量立 即 產(chǎn) 生 白 色 沉 淀 漸 多 最 多 漸 少 消 失 立 即 產(chǎn) 生 白 色 沉 淀 漸多 最 多 沉 淀 不 消 失 離 子 方程 式 操 作現(xiàn) 象圖 像 Al3 3OH = Al(OH )3 ； Al(OH )3OH =Al(OH )4 四 羥 基 合 鋁 酸 鹽 溶 液中 逐 滴 加 稀 鹽 酸 至 過 量 四 羥 基 合 鋁 酸 鹽 溶 液中 緩 慢 通 入 CO2至 過 量立 即 產(chǎn) 生 白 色 沉 淀 漸多 最 多 漸 少 消 失 立 即 產(chǎn) 生 白 色 沉 淀 漸多 最 多 沉 淀 不 消 失 離 子方 程式 操 作現(xiàn) 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 鋁 鹽 溶 液 至 過 量 鹽 酸 中 逐 滴 加 四 羥 基合 鋁 酸 鹽 溶 液 至 過 量無 沉 淀 (或 有 但 即 溶 )出 現(xiàn) 沉 淀 漸 多 最 多 沉 淀 不 消 失 無 沉 淀 (或 有 但 即 溶 )出 現(xiàn) 沉 淀 漸 多 最 多 沉 淀 不 消 失 圖 像離 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 動 講 練 向 20 mL AlCl3溶 液 中 滴 入 2 molL 1NaOH 溶 液 時 ， 得到 Al(OH )3沉 淀 質(zhì) 量 (g)與 所 滴 加 NaOH 溶 液 的 體 積 (mL)的 關系 如 圖 所 示 ： (1)圖 中 A點 表 示 的 意 義 是_。(2)圖 中 B點 表 示 的 意 義 是_。(3)上 述 兩 步 用 總 的 離 子 反 應 方 程 式 可 表 示 為_。(4)假 如 溶 液 中 生 成 了 0.39 g沉 淀 ， 則 此 時 用 去 NaOH 溶 液 的 體積 是 _。表 示 加 入 NaOH 溶 液 產(chǎn) 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 值為 A點 ； 然 后 再 加 NaOH ， 沉 淀 逐 漸 溶 解 ， 至 B點 時 沉 淀 溶 解完 全 ； 總 反 應 的 離 子 方 程 式 為 Al3 4OH =Al(OH )4 。當 有 0.39 g沉 淀 生 成 時 ， AlCl3過 量 ， Al3 部 分 生 成 Al(OH )3， 反 應 為 Al3 3OH =Al(OH )3 ， 可 知 消 耗 NaOH 為 7.5 mL， NaOH 過 量 ， 用 去 NaOH 17.5 mL。 借 題 發(fā) 揮 (1)既 能 與 強 酸 反 應 ， 又 能 與 強 堿 反 應 的 物 質(zhì) 某 些 單 質(zhì) ： Al、 Zn、 S、 Si。 兩 性 氧 化 物 ： Al2O3、 ZnO等 。 兩 性 氫 氧 化 物 ： Al(OH )3、 Zn(OH )2等 。 弱 酸 的 銨 鹽 ： (NH 4)2S、 (NH 4)2CO3等 。 多 元 弱 酸 的 酸 式 鹽 ： NaH CO3、 NaH S、 NaH 2PO4等 。 某 些 酸 ： H 2S。 (2)Al(OH )3的 實 驗 室 制 法(3)當 溶 液 中 有 多 種 離 子 時 要 考 慮 離 子 之 間 的 反 應 順 序 ， 如 向含 有 H 、 NH 、 Mg2 、 Al3 的 混 合 溶 液 中 逐 滴 加 入 NaOH 溶液 ， 先 與 H 反 應 ， 再 與 Mg2 、 Al3 反 應 生 成 沉 淀 ， 再 與 NH反 應 ， 最 后 再 溶 解 Al(OH ) 3沉 淀 。 變 式 訓 練 3 在 硝 酸 鋁 和 硝 酸 鎂 的 混 合 溶 液 中 逐 滴 加 入 稀 氫 氧 化 鈉 溶 液直 到 過 量 。 下 列 表 示 氫 氧 化 鈉 加 入 量 (x)與 溶 液 中 沉 淀 的 物 質(zhì)的 量 (y)的 關 系 示 意 圖 正 確 的 是 ( )解 析 ： 發(fā) 生 的 反 應 依 次 為 Mg 2 2OH =Mg(OH )2 、 Al3 3OH =Al(OH )3 、 Al(OH )3 OH =Al(OH )4 ， 顯 然 只 有 C項 符 合 題 意 。C 4 將 等 體 積 的 AlCl3溶 液 和 NaOH 溶 液 混 合 后 ， 沉 淀 物 中 鋁 元素 的 質(zhì) 量 與 溶 液 中 含 有 的 鋁 元 素 的 質(zhì) 量 相 等 ， 則 AlCl3溶 液 與NaOH 溶 液 的 物 質(zhì) 的 量 濃 度 之 比 為 ( ) 1 3 2 3 1 4 2 7A B C D 解 析 ： 選 D。 沉 淀 物 中 的 鋁 元 素 的 存 在 形 式 為 Al(OH )3， 溶 液中 鋁 元 素 的 存 在 形 式 為 Al3 或 Al(OH )4 。 所 以 一 種 可 能 是nAl(OH )3 n(Al3 )， 設 各 為 1 mol。 則 ：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 與 NaOH 溶 液 的 物 質(zhì) 的 量 濃 度 之 比 為(1 mol 1 mol) 3 mol 2 3。另 一 種 可 能 是 nAl(OH ) 3 nAl(OH )4 ,設 各 為 1 mol。 則 ： 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 與 NaOH 溶 液 的 物 質(zhì) 的 量 濃 度 之 比 為 2 7。 實 驗 探 究 鋁 熱 反 應實 驗 步 驟如 圖 所 示 ， 將 兩 張 圓 形 紙 分 別 折 疊 成 漏 斗后 套 在 一 起 使 四 周 都 是 四 層 ， 把 內(nèi) 層 “ 紙漏 斗 ” 取 出 ， 在 底 部 剪 一 個 孔 ， 用 水 潤 濕 ，再 跟 另 一 “ 紙 漏 斗 ” 套 在 一 起 ， 架 在 鐵 架臺 的 鐵 圈 上 ， 下 面 放 置 盛 有 細 沙 的 蒸 發(fā) 皿 。 把 5 g炒 干 的 三 氧化 二 鐵 粉 末 和 2 g鋁 粉 混 合 均 勻 ， 放 在 “ 紙 漏 斗 ” 中 ,上 面 加 入少 量 氯 酸 鉀 并 在 混 合 物 中 插 一 根 鎂 條 ,用 燃 著 的 木 條 點 燃 鎂 條 ,觀 察 發(fā) 生 的 現(xiàn) 象 。 實 驗 現(xiàn) 象反 應 放 出 大 量 的 熱 ， 發(fā) 出 耀 眼 的 光 芒 ， 生 成 熔 融 物 ， 燒 穿 漏斗 ， 落 在 蒸 發(fā) 皿 中 的 沙 中 。 案 例 鋁 熱 反 應 原 理 可 以 應 用 在 生 產(chǎn) 上 ,如 用 于 焊 接 鋼 軌 等 。實 驗 室 鋁 熱 反 應 的 實 驗 裝 置 如 圖 ：(1)該 實 驗 步 驟 如 下 ： 用 兩 張 圓 形 濾 紙 分 別 折 疊 成 漏 斗 狀 ,套 在一 起 ,使 四 周 都 有 四 層 。 把 內(nèi) 層 漏 斗 取 出 ， 在 底 部 剪 一 個 孔 ，用 水 潤 濕 ， 再 跟 另 一 個 漏 斗 套 在 一 起 ， 架 在 鐵 圈 上 ， 下 面 放置 盛 沙 的 _。 把 5 g炒 干 的 氧 化 鐵 粉 末 和 2 g鋁 粉 混 合 均勻 ， 放 在 漏 斗 中 ， 上 面 加 少 量 氯 酸 鉀 ， 并 在 混 合 物 中 間 插 一根 鎂 條 ， 用 小 木 條 點 燃 鎂 條 。 觀 察 發(fā) 生 的 現(xiàn) 象 。蒸 發(fā) 皿 (2)圖 中 漏 斗 的 材 質(zhì) 是 _(填 “ 玻 璃 ” 或 “ 紙 ” )。(3)鎂 條 的 作 用 是_。(4)實 驗 現(xiàn) 象 _； _； _。紙利 用 鎂 條 燃 燒 放 出 的 熱 量 促 使 氧 化 鐵 和 鋁 發(fā) 生 劇 烈 反 應 鎂 條 劇 烈 燃 燒反 應 劇 烈 ， 放 出 大 量 的 熱 ， 發(fā) 生 耀 眼 的 光 芒紙 漏 斗 的 下 部 被 燒 穿 ， 有 熔 融 物 落 在 沙 中 (5)待 熔 融 物 冷 卻 后 ， 除 去 外 層 熔 渣 ， 仔 細 觀 察 ， 可 以 發(fā) 現(xiàn) 落下 的 是 _珠 。(6)寫 出 該 反 應 的 化 學 方 程 式 ：_；在 冶 金 工 業(yè) 上 也 常 用 這 一 反 應 原 理 ， 來 冶 煉 _。A 不 活 潑 金 屬 B 較 活 潑 金 屬C 稀 有 金 屬 D 高 熔 點 金 屬解 析 本 題 主 要 考 查 鋁 熱 反 應 ， 解 答 本 題 必 須 熟 練 掌 握 演示 實 驗 內(nèi) 容 ， 抓 住 反 應 實 質(zhì) ， 了 解 該 反 應 在 實 際 中 的 應 用 。鐵 D 知 識 拓 展 剖 析 鋁 熱 反 應(1)該 反 應 稱 為 鋁 熱 反 應 ， 鋁 粉 和 氧 化 鐵 粉 末 的 混 合 物 稱為 鋁 熱 劑 。 利 用 鋁 熱 反 應 可 焊 接 鋼 軌 等 鋼 材 部 件 。(2)實 驗 中 鎂 條 的 作 用 是 通 過 其 燃 燒 放 出 的 熱 量 引 發(fā) 鋁 熱反 應 ,KClO3的 作 用 是 助 燃 劑 。(3)鋁 不 僅 可 與 氧 化 鐵 發(fā) 生 鋁 熱 反 應 ,用 其 他 金 屬 氧 化 物 如V2O5、 Cr2O3、 MnO2等 代 替 氧 化 鐵 也 可 發(fā) 生 鋁 熱 反 應 ,因此 鋁 熱 反 應 還 可 用 于 冶 煉 釩 、 錳 等 金 屬 。 1 鋁 是 地 殼 中 含 量 最 多 的 金 屬 元 素 ， 單 質(zhì) 鋁 與 非 氧 化 性 酸 和強 堿 溶 液 反 應 都 能 生 成 H 2。2 Al2O3屬 于 兩 性 氧 化 物 ， 能 與 強 堿 溶 液 反 應 ， 若 Fe2O3中 混有 Al2O3 ， 可 用 強 堿 溶 液 除 去 ， Al2O3 2NaOH 3H 2O=2NaAl(OH )4， 而 Fe2O3不 與 NaOH 溶 液 反 應 。