苏教版必修1 专题3第1单元 从铝土矿到铝合金（第1课时） 学案.doc

专题3从矿物到基础材料 第一课时铝及铝合金1铝在金属活动性顺序中处于什么位置？能否与稀硫酸反应，若能，写出其反应的化学方程式。提示：排在氢前面，能与稀硫酸反应放出氢气，2al3h2so4=al2(so4)33h2。2活泼金属(如zn)与酸(如盐酸、稀硫酸)反应的本质是什么？用离子方程式表示。提示：zn2h=zn2h23铝制品在生产、生活中有哪些用途，试各举一例。提示：作导线、作炊具、餐具等。新知探究探究1填写下表空白，认识铝的物理性质。颜色状态熔点密度导电导热性延展性银白色固体低较小良好良好探究2认识铝的化学性质。(1)铝在化学反应中易失去电子，化合价升高，表现出还原性，但在空气中能与氧气反应生成致密的氧化膜，有良好的抗腐蚀性。(2)完成下列反应的化学方程式或离子方程式。 必记结论1铝及其主要化合物间的转化2铝与强碱溶液(如naoh溶液)反应的实质该反应经过了如下过程：(1) (2)2al(oh)32naoh=2naalo24h2o(复分解反应)总反应式为：2al2naoh2h2o=2naalo23h2(氧化还原反应)可见，铝置换出的h2其实来自h2o中的h，铝之所以和强碱溶液反应，是因为铝和水反应生成难溶于水的al(oh)3，al(oh)3是两性氢氧化物，能与强碱反应生成可溶性盐，即al和h2o反应生成的al(oh)3立即与强碱反应而溶解，使得铝能不断地与水接触而反应，而且该反应为放热反应，反应速率变快。成功体验1铝制器能够盛放的物质是()akoh溶液b浓硫酸cnaoh溶液 d稀硫酸解析：选b常温下al与koh溶液，naoh溶液，稀硫酸都能反应生成h2，但遇浓h2so4铝会钝化，故常温下铝制器皿能盛放浓h2so4。2(好题共享选自鲁科版教材p124t2)铝热反应不仅被用于焊接钢轨，而且还常用于冶炼熔点较高的金属如钒、铬、锰等。(1)试从铝粉与氧化铁之间的反应出发，思考铝热反应为什么可以被用来冶炼这些金属。(2)请配平下列用铝热反应原理冶炼金属钒和钴的反应的化学方程式，指出哪些物质是还原剂、哪些物质是氧化剂，并计算生成1 mol各种金属分别需要纯铝的质量。v2o5alal2o3vco3o4alal2o3co解析：3v2o510al 5al2o36v 270 g 6 mol m(al) 1 mol解得：m(al)45 g。 3co3o48al4al2o39co 216 g 9 mol m(al) 1 molm(al)24 g。答案：(1)铝具有强还原性，且该反应过程中放出大量的热。(2)3v2o510al5al2o36v。氧化剂：v2o5，还原剂：al，生成1 mol v需45 g铝。3co3o48al4al2o39co。氧化剂：co3o4，还原剂：al，生成1 mol co需24 g铝。 新知探究探究铝合金的概念、特点和用途。(1)概念：铝和其他金属(或非金属)熔合而成的混合物。(2)特点：密度小，强度高，抗腐蚀能力强，塑性好。(3)用途：可用于建筑外墙材料及房屋的门窗。可制造汽车车轮骨架和飞机构件。可用于制造电子元件。必记结论1铝及其合金的用途(1)与其他金属(或非金属)熔合形成铝合金，铝的合金具有密度小、强度高、塑性好、制造工艺简单、成本低、抗腐蚀能力强等特点，主要用于建筑业、交通运输业以及电子行业。铝合金可做建筑外墙材料及房屋的门窗，可制成汽车车轮骨架和飞机构件，还可用于制造电子元件等。(2)利用其导电性，制造电线，电器元件等。(3)利用其强的还原性，冶炼熔点高的金属，焊接钢轨等。2使用铝制品应注意的问题(1)铝制品耐用是因为表面有致密的氧化铝保护膜，al2o3是两性氧化物，既可以与酸反应又可以与碱反应，所以铝制品不宜盛放显酸性或碱性的物质。(2)含氯化钠的物质不能用铝制品盛放。这是因为铝制品表面虽然有致密的氧化膜保护层，但若遇到氯化钠溶液，其中的氯离子会破坏氧化膜的结构，加速铝制品的腐蚀。因此，铝制品不宜用来长时间盛放咸菜等腌制食品。成功体验3(好题共享选自鲁科版教材p123t1)把以下左栏列举的金属的用途与右栏列举的有关金属的性质用线连起来。a金可制成比纸还薄的金箔 导电性b生活用铁锅 导热性c用铁回收照相定影废液中的银 延展性d用铜制作印刷电路 还原性答案：abcd关键语句小结1铝是一种既可以与酸反应又可以与碱溶液反应的金属。例如：al6hcl=2alcl33h2，2al2naoh2h2o=2naalo23h2。2在常温下，铝遇浓硝酸、浓硫酸时会在表面生成致密的氧化膜而发生钝化。3工业上常用铝粉还原一些金属氧化物，这类反应被称为铝热反应。例如：fe2o32alal2o32fe。4铝合金是由金属铝与其他金属(或非金属)熔合而成的。分析依据：2al6hcl=2alcl33h22al2naoh2h2o=2naalo23h2反应物的量生成h2的体积关系等物质的量的铝足量盐酸足量naoh溶液11等物质的量的盐酸和naoh足量的铝一定量的铝盐酸不足naoh过量(nhclnnaoh)1nhclnnaoh31vhcl(h2)vnaoh(h2)例1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()a11b21c31d13解析：选c铝与盐酸和烧碱溶液反应的化学方程式分别为2al6hcl=2alcl33h2，2al2naoh2h2o=2naalo23h2，当生成等体积气体时消耗hcl、naoh的物质的量之比为31。铝与强酸或强碱溶液反应放出氢气的实质都是：alal3，2hh2，所以无论是铝和酸反应还是和碱反应，al和h2的关系都是2al3h2。在例1中：(1)两份铝片的质量之比是_。(2)若两份铝片在反应时，消耗等物质的量的hcl和naoh，则生成氢气的体积比为_。解析：(1)因为盐酸和烧碱溶液都是足量的，铝片将全部参加反应，生成等体积的气体时，根据反应的方程式可知两份铝片的量相等，即其质量之比为11。(2)可设消耗hcl和naoh的物质的量都为a mol，根据反应方程式可得与a mol盐酸反应生成氢气 mol，与a mol naoh反应生成氢气 mol，故生成氢气的体积比为 mol： mol13。答案：(1)11(2)13 例2下列各组物质中能发生铝热反应的是()aal粉和feo粉末b木炭粉和cuo粉末cal粉和mgo粉末dal粉和稀盐酸解析：选a铝热反应是铝与金属氧化物间的反应，b中无铝粉，错误；d中无金属氧化物，错误；c中虽然是铝粉与金属氧化物的混合物，但al不如mg活泼，两者也不能发生铝热反应。(1)铝热反应是放热反应，但要高温引发。(2)因为铝有较强的还原性，因此铝能将比它还原性弱的金属从其氧化物中还原出来，如mno2、v2o5等，但还原性比铝强的金属的氧化物与铝不能发生铝热反应，如mgo等。对“铝热反应”的现象有这样的描述：反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。又已知al、fe2o3、al2o3、fe的熔点、沸点数据如下表所示：物质alfe2o3al2o3fe熔点/6601 4622 0541 535沸点/2 4672 9802 750(1)某同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是：该反应放热能使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铝合金，你认为他的解释是否合理？答：_(填“合理”或“不合理”)。(2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。填写下列表格：所用试剂氢氧化钠溶液实验操作及现象有关反应的化学方程式解析：本题是有关金属物理性质和化学性质综合应用的类型题，铝热反应产物应是铁铝合金。因为铁的熔点低于铝的沸点，同时根据铝能与碱发生反应来鉴别al。答案：(1)合理(2)取适量样品置于试管中，加入氢氧化钠溶液，有气体产生2al2naoh2h2o=2naalo23h2课堂双基落实1下列物质中，属于合金的是()a硬铝b铝箔c冰晶石 d水银解析：选a合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合在一起而形成的具有金属特性的物质。硬铝是由al、cu、mg、mn、si等形成的合金，铝箔是al，冰晶石是一种化合物，水银是hg。2用铝箔包装0.1 mol na，用针扎出一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集产生的气体，则收集到的气体为(标准状况)()ao2与h2的混合气体 b1.12 l的h2c大于1.12 l的h2 d小于1.12 l的h2解析：选c0.1 mol na与水反应产生标准状况下的h2 1.12 l，na与水反应还生成naoh，al与naoh溶液反应也产生h2，故收集到的h2应大于1.12 l。3(2016大庆高一检测)al溶于naoh溶液中，4 mol al失去的电子全被水获得。作为氧化剂的h2o的物质的量为()a1 mol b3 molc4 mol d6 mol解析：选d4 mol al失去的电子数为12 mol，根据电子守恒可知，1 mol h2o被还原，得到2 mol电子，所以转移12 mol电子，需6 mol水作氧化剂。4mg、al两种金属分别跟相同体积、相同浓度的稀h2so4反应，同温同压下生成氢气的体积相同，则mg、al两种金属之间的量的关系一定正确的是()a两个反应转移的电子数目相等b加入镁、铝的质量比为43c金属溶解的物质的量相等d加入的两种金属的质量不等解析：选a由反应可知：2hh22e，生成氢气的体积相同，则两反应转移的电子数目一定相等，a正确；无法确定加入金属的质量，故b、d错误；由反应方程式可得：mgh2,2al3h2，故金属溶解的物质的量不等，c错误。5向一铝制的易拉罐内充满co2气体，然后向罐内注入足量naoh溶液，立即用胶布严封罐口，一段时间后，罐壁内凹而瘪，而再过一段时间，瘪了的罐壁重新鼓起，解释上述变化的实验现象：(1)罐壁内凹而瘪的原因：_，化学反应方程式：_。(2)罐壁重新鼓起的原因：_，化学反应方程式：_。解析：向充满co2的易拉罐内注入足量naoh溶液，首先co2与naoh溶液反应生成na2co3，使得罐内气压小于外界大气压，故过一段时间后，罐壁内凹而瘪；再过一段时间后，因为过量的naoh与铝罐反应生成h2，使罐内气压大于外界大气压，故瘪了的罐壁重新鼓起。答案：(1)因为co2与naoh溶液反应生成na2co3，使得罐内气压小于外界大气压2naohco2=na2co3h2o(2)因为过量的naoh溶液与铝罐反应生成h2，使罐内气压大于外界大气压2al2naoh2h2o=2naalo23h21下列有关叙述不正确的是()a铝元素在地壳中的含量高，储量丰富b铝容易形成致密的氧化膜，抗腐蚀性能好c铝化学性质稳定，常温下不与任何酸碱反应d铝的冶炼技术基本成熟，可以大量生产解析：选c铝是一种活泼金属，常温下可与盐酸、naoh溶液等发生反应，c项错误。2世界卫生组织把铝确定为食品污染源之一，而加以控制使用。铝在下列应用时应加以控制的是()制铝合金制电线制炊具银色漆颜料明矾净水明矾与苏打制食品膨松剂易拉罐用al(oh)3凝胶制胃舒平药片包装糖果和小食品abc d解析：选d因为铝是食品污染源之一，所以在与人的饮食、医疗有关的应用中要加以控制。故选d。3将5.4 g al投入到200.0 ml 2.0 moll1的某溶液中有氢气产生，充分反应后金属有剩余，该溶液可能为()a浓hno3 bba(oh)2溶液ch2so4溶液 dhcl溶液解析：选d题中可应用的信息主要有：5.4 g al，200.0 ml 2.0 moll1溶液，产生氢气，al有剩余。解答该题时，利用上面的信息对每个选项进行分析，最后找出答案。应特别注意铝与酸、碱反应都有h2产生，但与浓hno3反应不产生h2，a项与信息不符；b项碱过量，与信息不符；c项酸过量，与信息不符；d项酸不足量则金属有剩余。4等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，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分别是()a甲、乙中都是铝过量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：选b某物质的量的硫酸(甲)和氢氧化钠(乙)溶液分别与等质量的铝反应，生成氢气体积比即物质的量之比为n(甲)n(乙)56。甲：2al3h2so4=al2(so4)33h2， mol 5 mol5 mol乙：2al2naoh2h2o=2naalo23h2 4 mol 4 mol 6 mol如果加入的铝都为4 mol，硫酸和naoh溶液中含溶质物质的量都为5 mol，则甲中铝过量4 mol mol mol, 乙中氢氧化钠过量5 mol4 mol1 mol。5把铝粉和fe3o4粉末配成铝热剂，并均分成两份。第一份在高温下恰好完全反应，然后将生成物与足量盐酸充分反应；第二份直接加入足量的氢氧化钠溶液使之充分反应，前后两种情况下生成的气体在相同状况下的体积比是()a11b98c34 d43解析：选c铝粉与fe3o4在高温下的反应方程式：8al3fe3o44al2o39fe，第一份恰好完全反应，则可设每份铝热剂中铝粉8 mol，fe3o4粉末3 mol。第一份中生成fe为9 mol，与盐酸反应生成fe2，转移18 mol e，生成h2 9 mol。第二份只有铝粉与naoh溶液反应，8 mol铝粉转移24 mol e，生成h2为12 mol。故前后两种情况生成h2的体积比为34。6一定质量的铝铁合金溶于足量的naoh溶液中，完全反应后产生3.36 l(标准状况下)气体；用同样质量的铝铁合金完全溶于足量的盐酸中，在标准状况下产生5.6 l的气体，则该合金中铝、铁的物质的量之比为()a11 b25c32 d35解析：选a将铝铁合金溶于naoh溶液中时，只有铝参与反应，而铁不反应，此时生成的3.36 l(即0.15 mol)氢气是由反应2al2naoh2h2o=2naalo23h2生成的，故合金中n(al)0.15 mol0.1 mol；当同样质量的合金与盐酸反应时，铝参与反应生成的h2为0.15 mol，则由fe置换出的n(h2)0.25 mol0.15 mol0.1 mol，即合金中含fe的物质的量也为 0.1 mol。7铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出h2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：(1)等质量的两份铝分别与足量的hcl、naoh溶液反应，所得h2的体积之比是_。(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的hcl、naoh溶液中，产生h2的体积之比是_。(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的hcl、naoh溶液中，二者产生的h2相等，则hcl和naoh的物质的量浓度之比是_。(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 ml 3 moll1的盐酸和naoh溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为v(甲)v(乙)12，则加入铝粉的质量为_。a5.4 g b3.6 gc2.7 g d1.8 g解析：(1)根据化学方程式：2al6hcl=2alcl33h2、2al2naoh2h2o=2naalo23h2得al与h2的关系式均为2al3h2，故只要参加反应的al的量相等，所得h2的量必相等。(2)因为在反应中al过量，产生的h2由hcl和naoh的量决定。根据化学反应中的关系式：6hcl3h2、2naoh3h2，故当hcl、naoh物质的量相等时，二者产生h2的体积比为13。(3)因为铝足量且产生h2相等，根据关系式n(hcl)n(naoh)31，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度 c(hcl)c(naoh)n(hcl)n(naoh)31。(4)其反应原理分别为2al6hcl=2alcl33h2，2al2naoh2h2o=2naalo23h2。可见当参加反应的hcl和naoh的物质的量一样多时，产生h2的体积比是13，而题设条件体积比为12，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于naoh来说是不足的。2al6hcl=2alcl33h2 6 mol 3 mol 3 moll10.1 l 0.15 mol 0.3 mol则al与naoh反应生成的h2为0.15 mol20.3 mol。2al2naoh2h2o=2naalo23h2227 g54 g 3 mol54 g 0.3 mol即投入的铝粉为5.4 g。答案：(1)11(2)13(3)31(4)a8某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。(1)a中试剂为_。(2)实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是_。(3)检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有：记录c的液面位置；将b中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重；待b中不再有气体产生并恢复至室温后，记录c的液面位置；由a向b滴加足量试剂。上述操作的顺序是_(填序号)；记录c的液面位置时，除视线平视外，还