鲁科版必修一 第4章第2节第1课时 铝与铝合金 课件（41张）.ppt

第2节铝金属材料第1课时铝与铝合金 第4章材料家族中的元素 1 掌握铝的性质 了解铝的存在和用途 2 了解氧化铝和氢氧化铝的物理性质 3 掌握氧化铝和氢氧化铝的两性 1 1 地壳中含量最多的元素是 含量最多的金属元素是 2 常温下 铝在浓h2so4 浓hno3中 3 能与酸反应生成 的氧化物叫做碱性氧化物 如na2o fe2o3等 4 能与碱反应生成盐和水的氧化物叫做 如sio2 mn2o7等 氧 铝 钝化 盐和水 酸性氧化物 2 有关反应的化学方程式 是离子反应的还要写出离子反应方程式 1 铝与盐酸反应 2 铝与cuso4溶液反应 3 4al 3o22al2o3 铝箔在空气中加热 4 al2o3 6hcl 2alcl3 3h2o 氧化铝与盐酸反应 5 氢氧化铝与盐酸反应 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 知识点一铝及铝合金 自主学习 1 铝 耀眼白光 可燃 气泡 2al 2naoh 6h2o 3h2 2na al oh 4 气泡 2al 6h 2al3 3h2 红色固体 2al 3cu2 3cu 2al3 红热液珠 2 铝合金 自我诊断 1 下列关于铝的叙述中 不正确的是 a 铝是地壳中含量最多的金属元素b 在化学反应中 铝容易失去电子 表现还原性c 在空气中用酒精灯点不着铝片d 在常温下 铝不能与氧气反应 解析 铝是地壳中含量最多的金属元素 其最外层电子数为3 易失去电子 表现还原性 a b两项正确 常温下 在空气中加热铝时 铝表面形成的al2o3可以阻碍o2与内部的铝继续反应 所以用酒精灯点不着铝片 c项正确 2 通常情况下 铝或铝合金是否需做特殊保护 通常情况下 在空气中铝与空气中o2反应生成一层致密氧化物薄膜 从而保护内部金属 故不用做特殊保护 3 镁粉中混有铝粉 应如何除去 铝与强碱溶液反应而镁不反应 可将混合物溶于naoh溶液中 再过滤 洗涤 干燥 得到纯净的镁 探究释疑 铝及其化合物间的转化 互动讲练 下面是以铝屑为原料制备al oh 3的三种实验设计方案 方案一 用稀硫酸与铝屑反应 使铝转化成al3 再用naoh溶液将al3 沉淀 生成al oh 3 方案二 用铝屑与naoh溶液反应 再用稀硫酸与na al oh 4 反应得到al oh 3 方案三 用铝屑分别与稀硫酸和naoh溶液反应 然后将得到的盐溶液混合 过滤 再将得到的沉淀洗涤 即可得到al oh 3 综合比较以上三种实验设计方案 你认为哪种最好 原因是什么 方案三最好 因为该方案最节约药品且可回收副产品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 用稀硫酸与na al oh 4 反应 也有可能出现稀硫酸过量使al oh 3溶解或稀硫酸量少沉淀不完全的问题 方案三 好 将所需的铝按1 3的比例分为两份 少的一份与稀硫酸反应 2al 6h 2al3 3h2 多的一份与naoh溶液反应 2al 2oh 6h2o 2 al oh 4 3h2 然后将两份反应后的溶液混合 al3 3 al oh 4 4al oh 3 操作简单且好控制反应物的量 另外 从消耗反应物的量来看 全部恰好完全反应时每生成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 综合分析 方案三最佳 借题发挥 金属铝和naoh溶液反应生成的化合物曾被认为是naalo2 但科学研究证明该产物实际上是na al oh 4 它属于配位化合物 配位化合物的结构中包含中心体和配位体 例如 配位化合物在医药科学 催化反应等领域有着广泛的应用 变式训练 1 用含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 选c 本题通过实际问题考查al和al oh 3既能与强酸反应 又能与强碱反应的知识 在分析时要注意步骤 加入过量烧碱将使al3 转化为 al oh 4 因此不能得到al oh 3沉淀 al oh 3 oh al oh 4 这样就淘汰选项a和b 选项c d两种方案都利用镁不溶于强碱溶液 而铝溶于强碱溶液的性质 通过 步骤经过滤除去杂质镁 然后利用 al oh 4 的酸性比碳酸还弱的性质 分别用盐酸 碳酸 co2和h2o 把al oh 3沉淀出来 按理 两种方案都可行 但盐酸过量时能进一步溶解al oh 3 al oh 3 3h al3 3h2o 而碳酸是弱酸 过量时不会溶解al oh 3 且co2比盐酸经济得多 也就是说 选项c能达到既经济又最大限度地得到产品的目的 所以是最恰当的组合 2 有一粗铝样品中含铁和硅两种杂质 取等质量的样品分别投入足量的盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中 放出等量的氢气 则该粗铝中铁和硅的关系正确的是 物质的量之比为2 1 物质的量之比为3 1 质量之比为2 1 质量之比为4 1a b c d 只有 知识点二al3 与oh 及 al oh 4 与h 反应的图像分析 探究释疑 al oh 3沉淀生成与溶解的典型图像 可溶性铝盐溶液中逐滴加naoh溶液至过量 可溶性铝盐溶液中逐滴加氨水至过量 立即产生白色沉淀 渐多 最多 渐少 消失 立即产生白色沉淀 渐多 最多 沉淀不消失 al3 3oh al oh 3 al oh 3 oh al oh 4 四羟基合铝酸盐溶液中逐滴加稀盐酸至过量 四羟基合铝酸盐溶液中缓慢通入co2至过量 立即产生白色沉淀 渐多 最多 渐少 消失 立即产生白色沉淀 渐多 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铝盐溶液至过量 盐酸中逐滴加四羟基合铝酸盐溶液至过量 无沉淀 或有但即溶 出现沉淀 渐多 最多 沉淀不消失 无沉淀 或有但即溶 出现沉淀 渐多 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 互动讲练 向20mlalcl3溶液中滴入2mol l 1naoh溶液时 得到al oh 3沉淀质量 g 与所滴加naoh溶液的体积 ml 的关系如图所示 1 图中a点表示的意义是 2 图中b点表示的意义是 3 上述两步用总的离子反应方程式可表示为 4 假如溶液中生成了0 39g沉淀 则此时用去naoh溶液的体积是 表示加入naoh溶液产生的最大沉淀量 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 最大值为a点 然后再加naoh 沉淀逐渐溶解 至b点时沉淀溶解完全 总反应的离子方程式为al3 4oh al oh 4 当有0 39g沉淀生成时 alcl3过量 al3 部分生成al oh 3 反应为al3 3oh al oh 3 可知消耗naoh为7 5ml naoh过量 用去naoh17 5ml 借题发挥 1 既能与强酸反应 又能与强碱反应的物质 某些单质 al zn s si 两性氧化物 al2o3 zno等 两性氢氧化物 al oh 3 zn oh 2等 弱酸的铵盐 nh4 2s nh4 2co3等 多元弱酸的酸式盐 nahco3 nahs nah2po4等 某些酸 h2s 2 al oh 3的实验室制法 3 当溶液中有多种离子时要考虑离子之间的反应顺序 如向含有h nh mg2 al3 的混合溶液中逐滴加入naoh溶液 先与h 反应 再与mg2 al3 反应生成沉淀 再与nh反应 最后再溶解al oh 3沉淀 变式训练 3 在硝酸铝和硝酸镁的混合溶液中逐滴加入稀氢氧化钠溶液直到过量 下列表示氢氧化钠加入量 x 与溶液中沉淀的物质的量 y 的关系示意图正确的是 解析 发生的反应依次为 mg2 2oh mg oh 2 al3 3oh al oh 3 al oh 3 oh al oh 4 显然只有c项符合题意 c 4 将等体积的alcl3溶液和naoh溶液混合后 沉淀物中铝元素的质量与溶液中含有的铝元素的质量相等 则alcl3溶液与naoh溶液的物质的量浓度之比为 1 3 2 3 1 4 2 7a b c d 解析 选d 沉淀物中的铝元素的存在形式为al oh 3 溶液中铝元素的存在形式为al3 或 al oh 4 所以一种可能是n al oh 3 n al3 设各为1mol 则 al3 3oh al oh 3 1mol3mol1moln al3 n oh 1moln al3 1mol n oh 3mol 所以alcl3溶液与naoh溶液的物质的量浓度之比为 1mol 1mol 3mol 2 3 另一种可能是n al oh 3 n al oh 4 设各为1mol 则 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溶液与naoh溶液的物质的量浓度之比为2 7 实验探究铝热反应实验步骤如图所示 将两张圆形纸分别折叠成漏斗后套在一起使四周都是四层 把内层 纸漏斗 取出 在底部剪一个孔 用水润湿 再跟另一 纸漏斗 套在一起 架在铁架台的铁圈上 下面放置盛有细沙的蒸发皿 把5g炒干的三氧化二铁粉末和2g铝粉混合均匀 放在 纸漏斗 中 上面加入少量氯酸钾并在混合物中插一根镁条 用燃着的木条点燃镁条 观察发生的现象 实验现象反应放出大量的热 发出耀眼的光芒 生成熔融物 烧穿漏斗 落在蒸发皿中的沙中 案例铝热反应原理可以应用在生产上 如用于焊接钢轨等 实验室铝热反应的实验装置如图 1 该实验步骤如下 用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状 套在一起 使四周都有四层 把内层漏斗取出 在底部剪一个孔 用水润湿 再跟另一个漏斗套在一起 架在铁圈上 下面放置盛沙的 把5g炒干的氧化铁粉末和2g铝粉混合均匀 放在漏斗中 上面加少量氯酸钾 并在混合物中间插一根镁条 用小木条点燃镁条 观察发生的现象 蒸发皿 2 图中漏斗的材质是 填 玻璃 或 纸 3 镁条的作用是 4 实验现象 纸 利用镁条燃烧放出的热量促使氧化铁和铝发生剧烈反应 镁条剧烈燃烧 反应剧烈 放出大量的热 发生耀眼的光芒 纸漏斗的下部被烧穿 有熔融物落在沙中 5 待熔融物冷却后 除去外层熔渣 仔细观察 可以发现落下的是 珠 6 写出该反应的化学方程式 在冶金工业上也常用这一反应原理 来冶炼 a 不活泼金属b 较活泼金属c 稀有金属d 高熔点金属 解析 本题主要考查铝热反应 解答本题必须熟练掌握演示实验内容 抓住反应实质 了解该反应在实际中的应用 铁 d 知识拓展 剖析铝热反应 1 该反应称为铝热反应 铝粉和氧化铁粉末的混合物称为铝热剂 利用铝热反应可焊接钢轨等