高中化学第4章材料家族中的元素第2节铝金属材料第3节复合材料第1课时铝与铝合金教学案.docx

第2、3节 铝金属材料复合材料第1课时铝与铝合金课标要求1了解铝的还原性。2了解氧化铝和氢氧化铝的两性。3认识铝及其化合物与其他金属及其化合物的不同。4了解铝合金的特点及应用。1Al、Al2O3、Al(OH)3既能与酸反应又能与碱反应。2在强碱溶液中，铝元素以Al(OH)4的形式存在；在强酸溶液中，铝元素以Al3的形式存在。3主要的反应化学方程式：Fe2O32AlAl2O32Fe2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2Al2O36H=2Al33H2OAl2O32OH3H2O=2Al(OH)4Al(OH)33H=Al33H2OAl(OH)3OH=Al(OH)4 1铝单质(1)铝元素在自然界中的存在铝在地壳中的含量仅次于氧、硅，是自然界中含量最高的金属元素，全部以化合态存在。(2)铝的物理性质颜色熔点密度导电性银白色较低较小仅次于银、铜和金(3)铝的化学性质反应实验现象化学方程式与O2发生耀眼的白光，放出大量的热4Al3O22Al2O3与稀硫酸铝粉减少，有气体产生2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2与NaOH溶液铝粉减少，有气体产生2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2与CuSO4溶液铝粉减少，有红色固体产生2Al3CuSO4=3CuAl2(SO4)3铝热反应发出耀眼白光，产生大量烟，红热的液珠滴下，冷却后变黑色2AlFe2O3 Al2O32Fe主要应用：野外焊接钢轨及焊接大截面的钢材部件特别提醒(1)单质铝只有还原性，其还原性与其失电子数目多少无关。(2)铝热剂指Al与比铝不活泼金属的氧化物形成的混合物。2铝合金及其制品(1)形成：铝中加入其他元素(如铜、镁、硅、锌、锂等)熔合而形成铝合金。(2)性能：密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单等。(3)用途：建筑、包装、交通运输及电子行业。特别提醒(1)合金比成分金属的硬度大，熔点低。(2)合金属于混合物，一定含有金属可能含有非金属。1判断正误。(1)铝在自然界中只以化合态形式存在()(2)铝是导电性最好的金属，故常用作导线()(3)常温下，Al与浓硝酸、浓硫酸不反应()(4)铝能与碱溶液反应，故铝为非金属单质()(5)合金比成分金属具有优良的性能()(6)铝与稀盐酸或稀硝酸反应，均放出H2()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2除去镁粉中的少量铝粉，可选用()A硫酸B氨水C盐酸 D氢氧化钠溶液解析：选DA项，Mg、Al均与H2SO4反应；B项，Mg、Al均不与氨水反应；C项，Mg、Al均与盐酸反应；D项，Mg与NaOH溶液不反应，Al与NaOH溶液反应。 1氧化铝(1)物理性质颜色状态溶解性熔点白色固体难溶于水较高(2)化学性质(两性氧化物)与强酸反应的离子方程式为Al2O36H=2Al33H2O。与强碱反应的离子方程式为Al2O32OH3H2O=2Al(OH)4。2氢氧化铝(1)物理性质：白色胶状固体；难溶于水；有较强的吸附性。(2)实验室制取：用铝盐溶液和氨水反应，离子方程式为。(3)化学性质两性氢氧化物：a与强酸反应的离子方程式为Al(OH)33H=Al33H2O。b与强碱反应的离子方程式为Al(OH)3OH=Al(OH)4。不稳定性受热易分解：2Al(OH)3Al2O33H2O。特别提醒实验室制取Al(OH)3时，用铝盐溶液与氨水反应，不宜用NaOH溶液代替氨水，因为Al(OH)3溶于NaOH溶液，制备时NaOH的量不易控制。1有下列转化关系：AlAl2O3，AlAl(OH)3，AlAl(OH)4，Al2O3Al，Al2O3Al(OH)3，Al(OH)3Al2O3，Al(OH)3Al3，Al3Al(OH)4，其中能通过一步反应实现的转化有哪些？提示：2如何除去Fe2O3中混有的Al2O3？如何除去SiO2中混有的Al2O3?提示：除去Fe2O3中的Al2O3：加入足量的NaOH溶液，过滤；除去SiO2中的Al2O3：加入足量的盐酸，过滤。铝及其化合物之间相互转化的关系1下列各组试剂，不论以何种方式混合均无法得到Al(OH)3固体的是()ANaAl(OH)4溶液与盐酸BNaOH溶液与AlCl3溶液C铝与NaOH溶液D氨水与明矾KAl(SO4)2溶液解析：选CA项，NaAl(OH)4溶液与适量的盐酸反应可得到Al(OH)3；B项，AlCl3溶液与少量的NaOH溶液反应可得到Al(OH)3；C项，只能得到Al(OH)4；D项，能得到Al(OH)3。2(1)Al2O3和Al(OH)3既可以与_反应，又可以与_反应，它们分别是_氧化物和_氢氧化物。(2)在MgCl2溶液中滴加少量NaOH溶液，现象为_，继续加入过量的NaOH溶液，现象为_；在AlCl3溶液中滴加少量NaOH溶液，现象为_，继续加入过量的NaOH溶液，现象为_。答案：(1)强酸强碱两性两性(2)产生白色沉淀沉淀不消失产生白色沉淀沉淀消失 1有关图像分析(1)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量生成Al(OH)3所需要的NaOH溶液与溶解Al(OH)3所需要的NaOH溶液的物质的量之比为31。(2)向NaAl(OH)4溶液中滴加盐酸至过量生成Al(OH)3所需要盐酸与溶解Al(OH)3所需要的盐酸的物质的量之比为13。(3)向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至过量(4)向盐酸中滴加NaAl(OH)4溶液至过量2滴加过程中铝元素的存在形式分析(1)向1 L 1 molL1的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液。(2)向1 L 1 molL1的NaAl(OH)4溶液中滴加稀盐酸。1下面六个图中，横坐标为向某溶液中加入某物质的物质的量，纵坐标为生成沉淀的物质的量，请将图中的字母代号填入表中。溶液加入的物质字母代号饱和石灰水通入过量CO2AlCl3溶液加入过量氨水MgCl2、AlCl3混合溶液逐滴加入NaOH溶液至过量AlCl3溶液逐滴加入NaOH溶液至过量含少量HCl的AlCl3溶液逐滴加入NaOH溶液至过量解析：发生如下反应：Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O，CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2，故沉淀生成与消失时消耗CO2的物质的量是相同的，其图像为B。向AlCl3溶液中加入氨水只发生反应：AlCl33NH3H2O=3NH4ClAl(OH)3，生成的Al(OH)3不能溶于弱碱溶液中，其对应图像为C。发生如下反应：MgCl22NaOH=Mg(OH)22NaCl，AlCl33NaOH=Al(OH)33NaCl，故先生成沉淀，当NaOH过量时又发生如下反应使沉淀部分溶解：Al(OH)3NaOH=NaAl(OH)4，因Mg(OH)2与碱不反应，所以沉淀不能完全消失，因此其对应图像为A。发生如下反应：AlCl33NaOH=Al(OH)33NaCl，Al(OH)3NaOH=NaAl(OH)4。反应现象为先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，且前后消耗NaOH的物质的量之比为31，故其对应图像为E。反应如下：HClNaOH=NaClH2O，AlCl33NaOH=3NaClAl(OH)3，Al(OH)3NaOH=NaAl(OH)4。此时优先发生的是酸碱中和反应，故开始时无沉淀产生，后续反应与上述中相同，故其图像为F。答案：BCAEF2向含有H、NH、Al3、Mg2、Cl的溶液中逐滴加入0.1 molL1的NaOH溶液，请从下图中画出生成沉淀质量和加入NaOH溶液的体积之间关系的图像。解析：先后依次发生的反应：HOH=H2O、Al33OH=Al(OH)3和Mg22OH=Mg(OH)2、NHOHNH3H2O、Al(OH)3OH=Al(OH)4。答案：方法技巧H、NH、Al3、Mg2结合OH的能力：HAl3Mg2NH。三级训练节节过关1铝在人体内积累可使人慢性中毒，世界卫生组织将铝定为“食品污染源之一”。铝在下列使用场合须加以控制的是()糖果香烟内包装电线电缆牙膏皮氢氧化铝胶囊(作内服药)用明矾净水用明矾和小苏打混合物作食品膨化剂制造炊具和餐具制防锈漆ABC D全部解析：选A电线电缆、防锈漆中的铝一般不会进入人体。2下列有关说法中不正确的是()AAl(OH)3在用于治疗胃酸过多类疾病时表现出弱碱性B明矾溶于水后可得到少量的有强吸附性的Al(OH)3，故明矾可作净水剂CAl(OH)3可用于中和馒头制作过程(如发酵阶段)中产生的酸DAl2O3可用于制作耐火材料而Al(OH)3不能解析：选CA项，Al(OH)3是弱碱，能与胃酸反应，用于治疗胃酸过多，正确；B项，明矾溶于水后，电离产生的Al3水解可得到少量的有强吸附性的Al(OH)3，明矾可作净水剂，正确；C项，Al(OH)3不能用于中和馒头制作过程(如发酵阶段)中产生的酸，错误；D项，Al2O3的熔点很高，可制作耐火材料，Al(OH)3受热易分解，不能用于制作耐火材料，正确。3下列反应中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灼烧氢氧化铝固体D氧化铝溶于盐酸解析：选BA项，Al(OH)3NaOH=NaAl(OH)4；B项，Fe2O32Al2FeAl2O3；C项，2Al(OH)3Al2O33H2O；D项，Al2O36HCl=2AlCl33H2O。上述反应中只有B项反应中元素化合价发生变化，属于氧化还原反应。4下列变化不能通过一步反应直接完成的是()AAl3Al(OH)3BAlAl(OH)4CAl(OH)3Al2O3 DAl2O3Al(OH)3解析：选DA项，Al33OH=Al(OH)3；B项，2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2；C项，2Al(OH)3Al2O33H2O；D项，Al2O3不溶于水，不能通过一步反应转化成Al(OH)3。5向MgSO4和Al2(SO4)3的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。下列图像中，能正确表示上述反应过程的是(横坐标表示加入NaOH溶液的体积，纵坐标表示反应生成沉淀的质量)()解析：选D反应先生成氢氧化镁和氢氧化铝沉淀，由于氢氧化铝为两性氢氧化物，能够溶解在NaOH溶液中，故随着滴入的NaOH溶液体积的增加，氢氧化铝沉淀逐渐溶解，最终的沉淀为氢氧化镁。6请写出下列反应的化学方程式和离子方程式。(1)铝与稀硫酸反应。(2)氯化铝溶液与氨水反应。(3)氧化铝与盐酸反应。(4)氢氧化铝与氢氧化钠溶液反应。(5)铝与烧碱溶液反应。答案：(1)2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H22Al6H=2Al33H2(2)AlCl33NH3H2O=Al(OH)33NH4ClAl33NH3H2O=Al(OH)33NH(3)Al2O36HCl=2AlCl33H2OAl2O36H=2Al33H2O(4)Al(OH)3NaOH=NaAl(OH)4Al(OH)3OH=Al(OH)4(5)2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H22Al2OH6H2O=2Al(OH)43H27现代生活离不开铝，铝有许多优良的性能，因此在各方面有极其广泛的用途。(1)某学生拟用铝粉制备少量Al(OH)3，制备过程如下图所示：请回答：通过操作a分离出Al(OH)3，操作a的名称是_。从Al(OH)3的性质考虑，用Al2(SO4)3溶液制备Al(OH)3时，常用氨水而不用NaOH溶液，请用一个化学方程式表明其理由：_。(2)铝可以和烧碱溶液反应，该反应的离子方程式为_。解析：(1)分离难溶物和溶液的方法是过滤。Al(OH)3是两性氢氧化物，与强酸和强碱反应，所以用Al2(SO4)3溶液制备Al(OH)3时，常用氨水而不用NaOH溶液的原因是Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O。(2)铝可以和烧碱溶液反应，反应的离子方程式为2Al2OH2H2O=2AlO3H2。答案：(1)过滤Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O(2)2Al2OH2H2O=2AlO3H21下列关于铝及其氧化物与强碱溶液反应的说法中，正确的是()A都有H2O生成B都有H2生成C反应后铝元素主要以Al(OH)4的形式存在D反应后铝元素主要以Al3的形式存在解析：选C2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2，3H2OAl2O32OH=2Al(OH)4。2在溶液中不能与Al3大量共存的离子是()AClBOHCH DNa解析：选BAl3和OH结合生成Al(OH)3沉淀而不能共存：Al33OH=Al(OH)3；OH过量时：Al(OH)3OH=Al(OH)4。3在实验室里，要想使AlCl3溶液中的Al3全部沉淀出来，应选用下列试剂中的()A石灰水 B氢氧化钠溶液C硫酸 D氨水解析：选D若使Al3全部沉淀出来，须加入碱液，排除C项；由于Al(OH)3溶于强碱溶液，故应选用弱碱溶液。4下列图像表示Al3与Al(OH)4物质的量变化的曲线，实线表示Al3，虚线表示Al(OH)4，其中正确的是()解析：选BAl3和OH反应时，先实线后虚线，横坐标之比为31，B项正确；Al(OH)4和H反应时，先虚线后实线，横坐标之比为13，C、D项均错误。5欲从氯化镁固体中除去少量氯化铝，应进行下列哪些操作()加入过量氨水加入过量氢氧化钠溶液加入过量盐酸加入过量硫酸溶解过滤蒸发结晶A BC D解析：选B利用Al(OH)3的两性，先将固体溶解再加入过量的NaOH溶液，此时Mg2转化为Mg(OH)2沉淀，Al3转化为Al(OH)4，过滤出Mg(OH)2沉淀并溶于盐酸中生成MgCl2，将溶液蒸发结晶即得到纯净的MgCl2。6下列各组物质，不能按abc(“”表示反应一步完成)所示关系转化的是()选项abcAAl2O3NaAl(OH)4Al(OH)3BAlCl3Al(OH)3NaAl(OH)4CAlAl(OH)3Al2O3DMgCl2Mg(OH)2MgO解析：选CAl2O3和NaOH反应生成NaAl(OH)4，NaAl(OH)4和适量的稀盐酸反应生成Al(OH)3，Al(OH)3受热分解得Al2O3，A符合；AlCl3和氨水反应生成Al(OH)3，Al(OH)3和NaOH反应生成NaAl(OH)4，NaAl(OH)4和过量盐酸反应生成AlCl3，B符合；Al不能一步生成Al(OH)3，C不符合；MgCl2和NaOH反应生成Mg(OH)2，Mg(OH)2受热分解得MgO，MgO和盐酸反应生成MgCl2，D符合。7铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为()A11 B21C31 D13解析：选C根据反应的化学方程式：2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为31。8某溶液中可能含有大量的Mg2、Al3、H、Cl和少量OH，向该溶液中逐滴加入0.5 molL1的NaOH溶液，生成沉淀的质量和加入NaOH溶液的体积之间的关系如图所示，则该溶液中()A有Mg2，没有Al3B有Al3，没有Mg2C有大量的H、Mg2和Al3D有Mg2和Al3解析：选D由图像可知沉淀质量先增大后减少，最后保持不变，故一定含有Mg2和Al3；当开始滴加NaOH溶液时就出现沉淀，说明无H。9某无色透明溶液，跟金属铝反应放出H2，试判断下列离子：Mg2、Ba2、Cu2、H、Ag、SO、SO、OH、HCO、NO，何种离子能大量存在于此溶液中。(1)当生成Al3时，可能存在_。(2)当生成Al(OH)4时，可能存在_。解析：铝既能跟酸反应放出H2，又能跟碱反应放出H2。当生成Al3时，说明溶液呈酸性，含有大量H，则OH、SO、HCO不能大量存在，NO也不能大量存在，因为H、NO与Al反应不放出氢气；必须含有SO，保持溶液呈电中性；含SO则不能含有Ba2、Ag；Cu2为蓝色，不能大量存在，可能含有Mg2。当生成Al(OH)4时，说明溶液呈碱性，含有OH，不能大量存在H、Mg2、Ag、Cu2、HCO，阳离子只能是含有Ba2，则不含有SO、SO，可能含有NO。答案：(1)H、Mg2 、SO(2)OH、Ba2、NO10把5.1 g镁铝合金的粉末放入过量的盐酸中，得到5.6 L H2(标准状况下)。试计算：(1)该合金中铝的质量分数；(2)该合金中铝和镁的物质的量之比。解析：设Mg、Al的物质的量分别为x、y，则Mg2HCl=MgCl2H2 11 xx2Al6HCl=2AlCl33H2 23 y y解得：x0.1 moly0.1 mol则m(Al)0.1 mol27 gmol12.7 g合金中铝的质量分数为100%52.9%n(Al)n(Mg)11。答案：(1)52.9%(2)111下列各组物质能相互反应得到Al(OH)3的是()AAl跟NaOH溶液共热BAl(NO3)3跟过量的NaOH溶液CAl2O3和水共热DAl2(SO4)3和过量的氨水解析：选DA项，Al跟NaOH溶液反应生成NaAl(OH)4和H2，错误；B项，Al(NO3)3与过量的NaOH反应得到NaAl(OH)4，错误；C项，Al2O3与H2O不反应，错误；D项，氨水是弱碱，不能溶解Al(OH)3，因此Al2(SO4)3和过量的氨水反应可以得到Al(OH)3，正确。2既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的化合物是()Al(OH)3Al2O3AlNaHCO3Mg(OH)2(NH4)2CO3A BC D答案：C3只用试管和胶头滴管而不用其他试剂无法区分的一组溶液是()AKOH溶液和AlCl3溶液BNa2CO3溶液和盐酸CMgCl2溶液和氨水D盐酸和NaAl(OH)4溶液解析：选CKOH和AlCl3、Na2CO3和HCl、HCl和NaAl(OH)4三组物质都可能因反应物的量不同发生不同的反应，因而互相滴加方式不同而发生不同的现象，只用试管和胶头滴管而不用其他试剂就可以区别。4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 BAl(OH)3CAlCl3 DAl2O3解析：选AA、B、D三种物质与NaOH反应无固体剩余时，均生成NaAl(OH)4，三种物质中铝的含量越高，消耗碱的量越多。AlCl3NaAl(OH)43NaCl，因Cl相对原子质量大于Al，故等质量时耗NaOH低于金属铝。5向30 mL 1 molL1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 molL1的NaOH溶液，若产生0.78 g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为()A3 mL B7.5 mLC15 mL D17.5 mL解析：选B已知n(AlCl3)0.03 mol，nAl(OH)30.01 mol，由沉淀的物质的量小于氯化铝的物质的量可推知此题可能有两种情况：一是氢氧化钠不足，二是氢氧化钠过量。由两者反应的离子方程式知Al33OH=Al(OH)3，Al(OH)3OH=Al(OH)4当碱的量不足时，则V(NaOH) L0.007 5 L7.5 mL；当碱过量时，则V(NaOH) L0.027 5 L27.5 mL。6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 BC D解析：选C利用铝既能与酸反应，又能与碱反应的特点，先加入过量烧碱溶液溶解，过滤除去镁，氢氧化铝不与弱酸反应，所以通入过量CO2可以得到Al(OH)3沉淀，过滤即可得到氢氧化铝沉淀。7.将物质X逐渐加入(或滴入)Y溶液中，其生成沉淀的物质的量与加入X的物质的量关系如右图所示，符合图示情况的是()选项ABCDXCO2HClNaOHAlCl3YCa(OH)2NaAl(OH)4AlCl3NaOH解析：选C石灰水中通入二氧化碳，发生反应Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O，CO2CaCO3H2O=Ca(HCO3)2，前后两个过程CO2的物质的量之比为11，A错误；向NaAl(OH)4溶液中加入盐酸，发生反应Al(OH)4H=Al(OH)3H2O，生成Al(OH)3沉淀，再继续加入盐酸发生反应Al(OH)33H=Al33H2O，沉淀消失，前后两个过程HCl的物质的量之比为13，B错误；氯化铝溶液中加入氢氧化钠溶液，发生反应Al33OH=Al(OH)3，再滴入氢氧化钠溶液发生反应Al(OH)3NaOH=NaAl(OH)4沉淀溶解至最后消失，前后两个过程氢氧化钠的物质的量之比为31，C正确；氢氧化钠溶液中滴入氯化铝溶液，发生反应Al34OH=Al(OH)4，不生成沉淀，再滴入氯化铝溶液后发生3Al(OH)4Al3=4Al(OH)3，生成沉淀不溶解，所以前后两个过程氯化铝的物质的量之比为31，D错误。8将一定质量的镁和铝的混合物投入到200 mL稀硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入的NaOH溶液体积的变化关系如图所示。则下列说法不正确的是()A镁和铝的总质量为9 gB最初20 mL NaOH溶液用于中和过量的稀硫酸C氢氧化钠溶液的物质的量浓度为5 molL1D生成的氢气在标准状况下的体积为11.2 L解析：选D由图像可知生成的Mg(OH)2为0.15 mol，Al(OH)3为0.20 mol，故镁和铝的质量为0.15 mol24 gmol10.20 mol27 gmol19 g，A项正确；加入的硫酸过量，最初加入20 mL NaOH溶液时，无沉淀生成是因为发生了酸碱中和反应，B项正确；由图知与氢氧化铝反应的NaOH溶液为40 mL，根据Al(OH)3OH=Al(OH)4，可知nAl(OH)3n(NaOH)0.04 Lc(NaOH)0.2 mol，故c(NaOH)5 molL1，C项正确；由铝、镁的量可知生成标准状况下的氢气为(0.2 mol3/20.15 mol)22.4 Lmol110.08 L，D项错误。9氢氧化铝是