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）.ppt

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 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 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h2so4 濃hno3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 3o22al2o3 鋁箔在空氣中加熱 4 al2o3 6hcl 2alcl3 3h2o 氧化鋁與鹽酸反應 5 氫氧化鋁與鹽酸反應 2al 6hcl 2alcl3 3h2 2al 6h 2al3 3h2 2al 3cuso4 al2 so4 3 3cu 2al 3cu2 2al3 3cu al2o3 6h 3h2o 2al3 al oh 3 3hcl alcl3 3h2o al oh 3 3h al3 3h2o 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 6h2o 3h2 2na al oh 4 氣泡 2al 6h 2al3 3h2 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na al 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na al 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 3h2 多的一份與naoh溶液反應 2al 2oh 6h2o 2 al oh 4 3h2 然后將兩份反應后的溶液混合 al3 3 al 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1molal oh 3 方案一需消耗h 和oh 各3mol 方案二需消耗h 和oh 各1mol 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物實際上是na al 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?shù)慕M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 通過 步驟經過濾除去雜質鎂 然后利用 al oh 4 的酸性比碳酸還弱的性質 分別用鹽酸 碳酸 co2和h2o 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 3h2o 而碳酸是弱酸 過量時不會溶解al oh 3 且co2比鹽酸經濟得多 也就是說 選項c能達到既經濟又最大限度地得到產品的目的 所以是最恰當?shù)慕M合 2 有一粗鋁樣品中含鐵和硅兩種雜質 取等質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 物質的量之比為2 1 物質的量之比為3 1 質量之比為2 1 質量之比為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 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 立即產生白色沉淀 漸多 最多 漸少 消失 立即產生白色沉淀 漸多 最多 沉淀不消失 al3 3oh al oh 3 al oh 3 oh 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 立即產生白色沉淀 漸多 最多 漸少 消失 立即產生白色沉淀 漸多 最多 沉淀不消失 al oh 4 h al oh 3 h2o al oh 3 3h al3 3h2o 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 al3 4oh al oh 4 3 al oh 4 al3 4al oh 3 al oh 4 4h al3 4h2o al3 3 al oh 4 4al oh 3 互動講練 向20mlalcl3溶液中滴入2mol l 1naoh溶液時 得到al oh 3沉淀質量 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 39g沉淀 則此時用去naoh溶液的體積是 表示加入naoh溶液產生的最大沉淀量 表示滴入naoh使沉淀恰好完全溶解 al3 4oh al oh 4 7 5ml或17 5ml 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 39g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 5ml naoh過量 用去naoh17 5ml 借題發(fā)揮 1 既能與強酸反應 又能與強堿反應的物質 某些單質 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 nh4 2s nh4 2co3等 多元弱酸的酸式鹽 nahco3 nahs nah2po4等 某些酸 h2s 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的量 y 的關系示意圖正確的是 解析 發(fā)生的反應依次為 mg2 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量與溶液中含有的鋁元素的質量相等 則alcl3溶液與naoh溶液的物質的量濃度之比為 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n al oh 3 n al3 設各為1mol 則 al3 3oh al oh 3 1mol3mol1moln al3 n oh 1moln al3 1mol n oh 3mol 所以alcl3溶液與naoh溶液的物質的量濃度之比為 1mol 1mol 3mol 2 3 另一種可能是n al oh 3 n al oh 4 設各為1mol 則 al3 4oh al oh 4 1mol4mol1moln1 al3 n1 oh 1moln1 al3 1mol n1 oh 4mol al3 3oh al oh 3 1mol3mol1moln2 al3 n2 oh 1moln2 al3 1mol n2 oh 3mol n al3 n1 al3 n2 al3 2mol n oh n1 oh n2 oh 7mol 所以alcl3溶液與naoh溶液的物質的量濃度之比為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5g炒干的三氧化二鐵粉末和2g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5g炒干的氧化鐵粉末和2g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容 抓住反應實質 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