高中化学 第四章 元素与材料世界 第2节 铝金属材料学案（2）鲁科版必修1.doc

第2节 铝金属材料知识巧学升华 一、铝与铝合金 1认识铝及其化合物 (1)金属的通性 金属的物理性质：金属的一般特性是具有导电性、导热性和延展性等。导电性、导热性最好的金属是ag。延展性最好的金属是au，au可以压成非常薄的金箔。 金属的化学性质：a金属能跟非金属发生反应生成盐或氧化物。如： 2nacl22nacl3fe2o2fe3o42mgo22mgo b金属能跟盐发生置换反应，如：cu2agno3cu（no3）22ag 2al3cuso4al2（so4）33cu （还原剂） cu2agno3cu（no3）22ag （还原剂） c金属能跟酸发生置换反应，如：znh2so4znso4h2 mg2hclmgcl2h2 要点提示 注意此处空半格金属在反应中化合价均升高，失电子是还原剂。 （2）铝的物理性质：铝密度小，具有银白色光泽，是电和热的良导体，具有延展性。 色态：银白色固体。熔、沸点：熔点：660 ，沸点：2 467 。硬、密度：硬度较小，密度较小。 导电、导热性：仅次于ag、cu、au。 密度：na、mg、al密度都小于4.5 gcm3，都是轻金属。 （3）铝的化学性质 常温下的稳定性：常温下，al与o2发生反应，表面生成一层致密的氧化物保护膜，阻止了内部金属的进一步氧化。 金属铝的还原性：a跟氧气反应、铝热反应 实验记录： 实验内容#实验现象#结论或化学方程式 al+o2#al在o2中燃烧，发出耀眼的白光，生成白烟和白色固体#4al+3o22al2o3 al+fe2o3#反应放出大量的热，发出耀眼的光芒，生成熔融物，烧穿漏斗落入沙中#2al+fe2o32fe+al2o3 要点提示 火柴快要燃尽时，才能把al片放入o2中，以免火柴耗o2。 铝热反应中kclo3是mg条燃烧的供o2剂，以使mg条快速燃烧，产生高温。 b铝跟酸、碱的反应 (4)al(oh)3跟酸、碱溶液的反应实验内容反应现象结论或化学方程式al2(so4)3+氨水生成白色胶状沉淀al2 (so4)3+6nh3h2o2al(oh)3+3(nh4)2so4al(oh)3+hcl(aq)al(oh)3固体溶解al(oh)3+3hclalcl3+3h2oal(oh)3+naoh(aq)al(oh)3固体溶解al(oh)3+naohnaal(oh)4 al(oh)3既能凝聚水中的悬浮物，又能吸附色素，因此可用于水的净化。 al(oh)3+3h+al3+3h2oal(oh)3+ohal(oh)4四羟基合铝酸根离子 (5)al2o3跟酸、碱溶液的反应: al2o3+6hcl2alcl3+3h2o al2o3+2naoh2naalo2+h2o 要点提示 al2o3为两性氧化物，既能与强酸反应生成盐和水，也能与强碱反应生成盐和水，al(oh)3是两性氢氧化物，既能溶于强酸，也能溶于强碱。 2铝合金及其制品 （1）铝合金的性能一般优于纯金属。 （2）铝合金易形成致密的氧化物保护膜，具有一定的抗腐蚀能力。 （3）铝合金密度小、强度高、塑性好、成本低。 （4）铝合金用途广泛：可用于车轮骨架、计算硬盘抽取盒、飞机构件等。 铝的用途 二、金属与金属材料 1金属的分类 (1)黑色金属：fe、cr、mn及其合金表面常有呈灰黑色的氧化物，故称黑色金属。 (2)有色金属分9大类：重金属：铜、铅、锌等；轻金属：铝、镁等；轻稀有金属：锂、铍等；难熔稀有金属：钨、钛等；稀散金属：镓、锗等；稀土金属：钪、钇等；放射性金属：镭、锕等；贵金属：金、银、铂等；碱金属：钾、钠等。金、银是贵金属，铜是重金属。 2重要的黑色金属材料钢铁 (1)生铁：硬度大，质脆、不易加工，含c量高。 (2)钢：性能优于生铁、含c量低，易锈蚀。 (3)不锈钢：含cr、ni等元素的钢材。cr元素能使钢材表面形成致密且坚固的氧化物保护膜；ni元素使钢材在多种酸、碱、盐水溶液里具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。 3几种有色金属材料金、银、铜 （1）au、ag、cu的主要物理性质auagcu色泽黄色银白色紫红色硬度较小，auagcu延展性auagcu导电导热性agcuau密度auagcu （2）au、ag、cu的化学性质 au、ag、cu都是不活泼金属，化学稳定性：auagcu。 cu的化学性质： 铜的锈蚀： 加热或点燃条件下，铜跟非金属的反应：2cu+o22cuo cu+scu2s (3)含cu化合物间的相互转化 +o2 5h2o+5h2o cu2co3+h2o+co2 (4)au、ag、cu的应用 au的应用 ag的应用 cu的应用 (5)未来的钢铁钛(ti) 钛表面易形成致密的氧化物保护膜，抗蚀力强。钛具有熔点高、硬度大、可塑性强、密度小等优点。地壳中，钛具有丰富的储量。钛应用范围广泛：可用于制造飞机、飞船、火箭、导弹、舰艇、化工设备、纺织设备、医疗器械等，还可以制成“人造骨骼”。钛的冶炼技术决定着钛的开发和应用。钛继铁、铝之后，被称为“第3金属”。问题思路探究 问题1 alcl3溶液中滴加naoh溶液，有什么观象？naoh溶液中滴加alcl3溶液，有什么现象？ 思路:试剂滴加顺序不同，发生的反应不同，反应现象则不同，类似的还有：na2co3与hcl。主要考虑物质的过量问题。 探究:alcl3溶液中滴加naoh溶液，先生成白色沉淀，随着naoh溶液的滴入，沉淀逐渐增多，然后逐渐减少，最后消失。反应的化学方程式alcl3+3naohal（oh）3+3nacl， al（oh）3+naohnaalo2+h2o naoh中滴加alcl3溶液，开始无明显现象，最后生成白色沉淀。 发生反应的化学方程式alcl3+4naohnaalo2+2h2o+3nacl alcl3+3naalo2+6h2o4al(oh）3 问题2 我们称氧化铝为两性氧化物、氢氧化铝为两性氢氧化物，铝和碳酸氢钠都是既能和酸反应又能和碱反应，那么铝和碳酸氢钠是两性物质吗？ 思路:两性物质是指既和酸反应生成盐和水，又和碱反应生盐和水的物质。 探究:不是。因为铝跟强碱溶液反应是分三步进行的： 第一步naoh溶解铝表面的氧化膜：al2o3+2naoh2naalo2+h2o 第二步失去保护膜的铝跟水反应：2al+6h2o2al（oh）3+3h2 第三步naoh溶解al（oh）3：al（oh）3+naohnaalo2+2h2o 将二、三两步合并得2al+2naoh+2h2o2naalo2+3h2 由以上反应可知，铝并不直接和碱反应，强碱只起了溶解氧化膜和氢氧化铝的作用，所以铝不是两性物质，只是具有像nahco3那样，既能和酸反应又能和碱反应的性质。典题热题新题 例1写出下列反应的化学方程式，并指出氧化剂和还原剂。 (1)铝跟四氧化三铁：_； (2)铝跟氧化铜：_； (3)铝跟氧化镁：_。 解析：(1)金属活动顺序表中，fe排在al的后面，不如al活泼，故fe能被al从其氧化物中置换出来： (2)金属活动顺序表中，cu排在al的后面不如al活泼，也能被al从其氧化物中置换出来： (3)在金属活动顺序表中，mg排在al的前面，mg比al活泼，al不能把mg从mgo中置换出来。 答案：(1) (2) (3)金属活动顺序表中，mg排在al的前面，mg比al活泼，al不能把mg从mgo中置换出来。 深化升华 注意此处空半格此题是铝热反应的推广，利用置换反应的原理书写方程式，根据金属活动顺序表，排在前面的金属能把排在后面的金属置换出来,金属铝在反应中均作还原剂。 例2称取两份铝粉，第一份加入足量的浓naoh（aq），第二份加入足量的hcl（aq），如果放出等体积的气体（在同温同压下），则两份铝粉的质量之比为（） a12b13c32d11 解析：本题有以下两种解法。 方法1：（计算法）设生成气体的质量分别为1 g，则 2al2naoh2h2o2naalo23h2 546 m1（al）1 g m1（al）=9 g 2al6hcl2alcl33h2 546 m2（al）1 g m2（al）=9 g m1（al）=m2（al） 方法2：（推断法）不论是与naoh（aq）反应，还是与hcl（aq）反应，均是al失去电子：al3eal3 还原产物都是h2，则都有如下关系：2al6e3h2 因此，虽然两种反应不同，但只要放出h2的体积相同，消耗al的质量就相同。 答案：d 深化升华 注意此处空半格利用氧化还原反应，氧化剂得电子数和还原剂失电子数相等，两个反应均是金属铝失去电子变成正三价的铝，失电子数目相同。正一价的氢得电子生成氢气，得电子数目相同。所以，产生氢气的量相同。两种方法相比较，电子守恒法是简单快速解题方法。 例3向含nmol alcl3的溶液中加入mmol naoh溶液，观察到的现象是先有白色沉淀生成，后部分溶解，则生成al（oh）3沉淀的物质的量是（） a（4nm）molb（4mn）mol c（n3m）mold（3mn）mol 解析：沉淀部分溶解，所以反应生成的含铝产物是al（oh）3和naalo2。 反应的方程式可表示为 nalcl3mnaohxal（oh）3ynaalo22yh2o（每生成1个naalo2生成2个水） 由al物质的量守恒得xy=n mol 由h守恒得3x4y=m mol 解上述两方程联立的方程组得：x=（4nm）mol。 答案：a 深化升华 al3+和oh-反应，首先生al（oh）3沉淀，oh-过量,al（oh）3又溶解生成al，所以，naoh的量应当是生成沉淀al（oh）3和溶解al（oh）3所用的naoh的和。al、al2o3、al（oh）3都能跟酸作用，也都能跟碱作用；不溶性碱受热都易发生分解反应。 例4已知co2通入naal(oh)4(aq)中可能发生下列反应： 2naal(oh)4+co2na2co3+2al(oh)3+h2o naal(oh)4+co2nahco3+al(oh)3 又知，在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化： 请填写以下空白： (1)孔雀石的主要成分是cu2 (oh)2co3 (碱式碳酸铜)，受热易分解，上图中的f是_。 (2)明矾溶液与过量naoh溶液反应的离子方程式是_。 (3)图中所得g和d都为固体，混合后在高温下发生反应，化学方程式为_。 (4)分别写出b与hcl(aq)和naoh(aq)反应的离子方程式：_。 解析：(1)cu(oh)2受热易分解，cuco3受热也易反应，于是cu(oh)2cuco3的受热分解反应可由cu(oh)2和cuco3的受热分解反应而叠加：cu(oh)2cuo+h2o 由题意，a为naal(oh)4(aq)，f为cuo、co2之一，能与a发生反应，则f为co2，那么g为cuo。 (2)明矾溶液中的al3+与过量的oh反应，生成al(oh)4 al3+4ohal(oh)4 (3)根据题给反应，可知a与f，即naal(oh)4(aq)与co2反应生成hal(oh)3沉淀，此沉淀分解产物b为al2o3，al2o3电解得到d为al，d(al)与g(cuo)可发生铝热反应： 2al(oh)3al2o3+3h2o 2al2o3(熔) 4al+3o2 2al+3cuoal2o3+3cu (4)b为al2o3，既能与hcl(aq)，又能与naoh(aq)发生反应，离子方程式