高中化学 第4章 第2节 金属与金属材料课件 鲁科版必修1.ppt

第2节铝金属材料第1课时铝与铝合金 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 一 铝单质1 铝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 存在 2 铝的物理性质 化合态 银白 较低 较小 3 铝的化学性质 耀眼白光 4al 3o22al2o3 2al 3h2so4 al2 so4 3 3h2 2al 2naoh 6h2o 2na al oh 4 3h2 2al 3cuso4 al2 so4 3 3cu 2al fe2o3al2o3 2fe 二 铝的化合物1 氧化铝 1 物理性质 2 化学性质 与强酸反应的离子方程式 与强碱反应的离子方程式 难溶 较高 al2o3 6h 2al3 3h2o al2o3 2oh 3h2o 2 al oh 4 2 氢氧化铝 1 物理性质 白色胶状固体 溶于水 有较强的 性 2 实验室制取 用铝盐溶液和氨水反应 其反应的离子方程式为 难 吸附 3 化学性质 两性氢氧化物a 与强酸反应的离子方程式 b 与强碱反应的离子方程式 不稳定性 受热分解 al oh 3 3h al3 3h2o al oh 3 oh al oh 4 2al oh 3al2o3 3h2o 三 铝合金及其制品1 形成金属铝中加入其他元素 如铜 镁 硅 锌 锂等 熔合而形成铝合金 2 性能及用途 易导电 延展 思考辨析 1 判断正误 1 铝箔经常用来做包装 是利用了铝的密度小的性质 分析 铝箔用来做包装 是利用了铝的延展性 2 铝既能和酸反应又能和碱反应 但铝不是两性物质 分析 铝是典型的金属单质 不具有两性 两性物质和酸 碱反应的产物为盐和水 而铝和二者反应均没有水生成 3 氢氧化铝能与所有碱溶液反应 分析 氢氧化铝只能与强碱溶液反应 4 可用氢氧化钠溶液除去铝片表面的氧化物薄膜 分析 氢氧化钠溶液不仅能和氧化铝反应 也能和铝反应 所以不能用氢氧化钠溶液除去铝片表面的氧化物薄膜 2 问题思考 1 浓硝酸 浓硫酸可贮存在铝制容器中 说明铝与浓硝酸 浓硫酸不发生反应 该观点对吗 分析 不对 在常温下 浓硝酸和浓硫酸会将铝氧化从而在铝的表面形成一层致密的氧化物薄膜 阻止了内部金属的进一步反应 该过程属于氧化还原反应 2 为什么不用硫酸铝溶液与氢氧化钠溶液反应直接制备氢氧化铝 分析 硫酸铝溶液与氢氧化钠溶液反应可以生成氢氧化铝 由于氢氧化铝可以溶于氢氧化钠溶液 当加入氢氧化钠溶液过量时 生成的氢氧化铝会溶解 故不能用硫酸铝溶液与氢氧化钠溶液反应制备氢氧化铝 知识链接 铝和氢氧化钠溶液反应的本质第一步 铝跟水反应 2al 6h2o 2al oh 3 3h2 第二步 naoh溶解al oh 3 al oh 3 naoh na al oh 4 将一 二两步合并得2al 2naoh 6h2o 2na al oh 4 3h2 热交换器将热流体的部分热量传递给冷流体的设备 又叫换热器 是化工 石油 动力 食品及其他许多工业部门的通用设备 在生产中占有重要地位 根据冷 热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类 间壁式 混合式和蓄热式 铝箔一种用金属铝直接压延成薄片的烫印材料 其烫印效果与纯银箔烫印的效果相似 又称假银箔 由于铝的质地柔软 延展性好 具有银白色的光泽 如果将压延后的薄片 用硅酸钠等物质裱在胶版纸上制成铝箔片 还可进行印刷 一 铝及其化合物间的相互转化1 单质铝的转化 1 铝转化为氧化铝 铝制品在空气中抗腐蚀能力强 是因为常温下al能与空气中的氧气反应生成al2o3 铝在氧气中燃烧可生成氧化铝 化学方程式为4al 3o22al2o3 铝热反应 铝粉与其他难熔金属氧化物高温下可反应生成氧化铝和难熔金属 如铝粉可与氧化铁反应 化学方程式为2al fe2o32fe al2o3 2 铝转化为四羟基合铝酸根 铝能与强碱溶液反应生成 al oh 4 离子方程式为2al 2oh 6h2o 2 al oh 4 3h2 3 铝转化为铝离子 铝能与酸反应生成铝盐 离子方程式为2al 6h 2al3 3h2 2 氧化铝的转化 1 氧化铝转化为四羟基合铝酸根 能与强碱溶液反应生成 al oh 4 离子方程式为al2o3 2oh 3h2o 2 al oh 4 2 氧化铝转化为铝离子 能与酸反应生成铝盐 离子方程式为al2o3 6h 2al3 3h2o 3 氧化铝转化为单质铝 工业上电解氧化铝可制得铝 化学方程式为2al2o3 熔融 4al 3o2 3 铝三角 1 al3 al oh 3或 al oh 4 与弱碱 如氨水 或少量强碱反应生成al oh 3al3 3nh3 h2o al oh 3 al3 3oh al oh 3 与过量强碱反应生成 al oh 4 al3 4oh al oh 4 2 al oh 3 al3 或 al oh 4 与强酸反应生成al3 al oh 3 3h al3 3h2o 与强碱反应生成 al oh 4 al oh 3 oh al oh 4 3 al oh 4 al oh 3或al3 与弱酸 如碳酸 或少量强酸反应生成al oh 3 al oh 4 co2 过量 al oh 3 或2 al oh 4 co2 少量 2al oh 3 h2o al oh 4 h 少量 al oh 3 h2o 与过量强酸反应生成al3 al oh 4 4h al3 4h2o 与铝盐反应生成al oh 33 al oh 4 al3 4al oh 3 知识备选 al oh 3的实验室制法 1 将铝片溶于盐酸 然后再加入稀氨水有关反应的化学方程式为2al 6hcl 2alcl3 3h2 alcl3 3nh3 h2o al oh 3 3nh4cl注意 稀氨水不能用氢氧化钠溶液代替 因为氢氧化铝会溶于过量的氢氧化钠溶液中 2 将铝片用氢氧化钠溶液溶解 再通入足量二氧化碳有关反应的化学方程式为2al 2naoh 6h2o 2na al oh 4 3h2 na al oh 4 co2 al oh 3 nahco3 3 将一部分铝片用盐酸溶解 另一部分用氢氧化钠溶液溶解 然后两溶液混合 有关反应的化学方程式为2al 6hcl 2alcl3 3h2 2al 2naoh 6h2o 2na al oh 4 3h2 alcl3 3na al oh 4 4al oh 3 3nacl 学而后思 1 是否只有铝与氧化铁的反应才叫铝热反应 提示 不是 铝粉与某些 活泼性比铝差的 金属氧化物之间发生反应 放出大量的热的反应都称为铝热反应 2 铝与所有酸溶液反应都生成铝盐和氢气吗 提示 不是 铝和盐酸 稀硫酸反应生成氢气 和浓硫酸 浓硝酸反应发生钝化 和稀硝酸反应生成一氧化氮气体 不生成氢气 二 有关al oh 3沉淀图像的分析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3 1 2 向na al 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1 3 3 向naoh溶液中滴加alcl3溶液至过量 4 向盐酸中滴加na al 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1l1mol l 1的alcl3溶液中滴加naoh溶液 2 向1l1mol l 1的na al oh 4 溶液中滴加稀盐酸 学而后思 1 试画出向alcl3溶液中滴加氨水至过量的图像 提示 向铝盐中滴加氨水至过量 发生al3 3nh3 h2o al oh 3 al oh 3不溶于弱碱 故白色沉淀逐渐增加至不变 图像为 2 试画出向na al oh 4 溶液中通入co2至过量的图像 提示 向na al oh 4 溶液中通入co2至过量 发生 al oh 4 co2 过量 al oh 3 al oh 3不溶于弱酸 故白色沉淀逐渐增加至不变 图像为 类型一铝及其化合物的性质 典例 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 a alb al oh 3c alcl3d al2o3 解题指南 解答本题可按以下思路 解析 选a 根据化学反应物质的量关系 a 1molal 1molnaoh b 1molal oh 3 1molnaoh c 1molalcl3 4molnaoh d 1molal2o3 2molnaoh 若消耗4molnaoh 需要m al 4mol 27g mol 1 108g 需要m al oh 3 78g mol 1 4mol 312g 需要m alcl3 1mol 133 5g mol 1 133 5g 需要m al2o3 2mol 102g mol 1 204g 由以上判断可知 相同质量时al消耗naoh最多 误区警示 铝及其重要化合物 两性 的理解 1 铝可与强酸 强碱溶液反应 但铝不属于两性金属 2 al2o3 al oh 3分别属于两性氧化物 两性氢氧化物 但它们只能与强酸 强碱溶液反应 变式训练 下列各种物质既能与强酸反应又能与强碱溶液反应的是 al alcl3 na al oh 4 al oh 3 al2o3 nahco3a b c d 解析 选d 下表中 表示能反应 表示不能反应 变式备选 要除去fe2o3中混有的al2o3 最好的方法是 a 用盐酸洗涤过滤b 加热用h2还原c 加热用co还原d 用naoh溶液洗涤 过滤 解析 选d fe2o3和al2o3都溶于盐酸 a错误 fe2o3和al2o3都能被h2 co还原成单质 b c错误 al2o3属于两性氧化物 可以溶于naoh溶液 而fe2o3不溶于naoh溶液 d正确 类型二 铝三角 的转化关系 典例 a b c d e五种化合物 均含有某种相同元素 它们的转化关系如图所示 其中a为含钾元素的澄清溶液 c为难溶的白色固体 e则易溶于水 1 写出化学式 a c d e 2 写出下列反应的离子方程式 a b f e 3 等量的f分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应生成的还原产物的物质的量之比为 解题指南 解答本题应注意以下2点 1 b具有 两性 且受热易分解 2 f为既与酸反应 又与强碱反应的单质 解析 根据b f既能与酸反应 又能与碱反应的特性 和bcf的转化关系 加之涉及的元素主要是短周期元素 故可推断b为al oh 3 c为al2o3 f为al 其他几种物质也不难推出 a为k al oh 4 d为alcl3 e为na al oh 4 等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应生成的还原产物氢气的物质的量相等 答案 1 k al oh 4 al2o3alcl3na al oh 4 2 al oh 4 co2 al oh 3 2al 2oh 6h2o 2 al oh 4 3h2 3 1 1 名师点评 在讲解本题时应注意以下几点 1 要求学生对题中所叙述的内容要读全读懂 明确无机框图推断题的已知和要求 2 重点讲解如何对无机框图推断题题干中有用的信息进行筛选 3 强调如何去寻找解答无机框图推断题的突破口 突破口就是某些物质的特殊的物理性质 化学性质 特殊的反应 特殊的现象等 方法规律 与强酸 强碱均能反应的物质既能与强酸反应 又能与强碱反应的物质有以下几类 1 某些金属单质 如al 2 两性氧化物 如al2o3 3 两性氢氧化物 如al oh 3 4 多元弱酸的酸式盐 如nahco3 5 弱酸的铵盐 如 nh4 2co3 变式训练 分析下面各物质的转化关系 回答后面的问题 已知a是地壳中含量最高的金属元素的单质 1 写出下列物质或主要成分的化学式a b c d 2 写出下列各步反应的离子方程式 3 若白色沉淀质量为7 8g 则需要消耗1mol l 1naoh溶液和1mol l 1hcl溶液各多少ml 解析 根据a是地壳中含量最高的金属元素的单质 推出a为al 则b为na al oh 4 溶液c的溶质为alcl3和nacl d为al oh 3 由此可写出有关方程式并根据方程式进行计算 al oh 3的物质的量为0 1mol 由原子守恒 al的物质的量为0 1mol 与之反应的氢氧化钠的物质的量为0 1mol 生成的na al oh 4 的物质的量为0 1mol 消耗盐酸的物质的量为0 4mol 答案 1 alna al oh 4 alcl3 naclal oh 3 2 2al 2oh 6h2o 2 al oh 4 3h2 al oh 4 4h al3 4h2oal3 3nh3 h2o al oh 3 al oh 4 co2 al oh 3 3 naoh 100ml hcl 400ml 变式备选 把ba oh 2溶液滴入明矾溶液中 使全部转化成baso4沉淀 此时铝元素的主要存在形式是 a al3 b al oh 3c al oh 4 d al3 和al oh 3 解析 选c 明矾的化学式为kal so4 2 12h2o 2n al3 n 加入的ba oh 2中n oh 2n ba2 当完全沉淀时 al3 与oh 恰好以物质的量比为1 4反应生成 al oh 4 类型三有关al oh 3沉淀的图像分析 典例 2013 吴忠高一检测 将一定质量的镁铝合金投入一定浓度的100ml盐酸中 使合金全部溶解 向所得溶液中滴加5 0mol l 1的naoh溶液至过量 生成沉淀的质量与加入naoh溶液的体积的关系如图所示 试求 1 原合金中铝的质量分数 2 盐酸的物质的量浓度 解题指南 解答本题应该注意以下2点 1 mg oh 2不溶于过量强碱 al oh 3溶于过量强碱 2 沉淀达到最大值时溶液中溶质只有一种 解析 1 由图像知m mg oh 2 11 6g m al oh 3 19 4 11 6 g 7 8g 则铝的质量分数为 al 2 n al oh 3 7 8g 78g mol 1 0 1mol 由al oh 3 oh al oh 4 知 溶解al oh 3所需要的naoh的物质的量为0 1mol 由图像知沉淀达到最大值时 溶液中的溶质只有nacl 即此时n hcl n naoh 0 180l 5 0mol l 1 0 1mol 0 8mol 则c hcl 0 8mol 0 1l 8 0mol l 1 答案 1 36 2 8 0mol l 1 方法规律 有关al oh 3沉淀的图像分析思路 1 分析图像或作图时要注意 加入酸或碱的强弱 所加入的量或滴加顺序 因滴加顺序不同可产生的现象不同 若产生沉淀有多种 则应仔细分析相关量间的关系 特别关注沉淀是否为可沉淀的最大值 沉淀物是否溶于所加入的过量试剂中 要注意纵坐标的物理量意义 2 对于一些复杂问题可先分解后组合 进行图像的叠加工作 抓住一些关键点 如最高点 最低点 转折点 和变化趋势 才能较顺利地解决图像问题 变式训练 将镁铝的混合物0 1mol溶于100ml2mol l 1硫酸溶液中 然后再滴加1mol l 1氢氧化钠溶液 请回答以下问题 若在滴加naoh溶液的过程中 产生沉淀的质量m随加入naoh溶液的体积变化如上图所示 则v1 v2 m1 解析 沉淀质量最大时 al3 mg2 都完全沉淀 此时溶液接近中性 即此时所加的氢氧化钠的物质的量为硫酸物质的量的两倍 v1 1mol l 1 100ml 2mol l 1 2 v1 400ml 然后再滴加氢氧化钠溶液 消失的沉淀即氢氧化铝 剩余的是氢氧化镁 设al3 mg2 的物质的量分别为x y 则有3x 2y 400 160 0 001l 1mol l 1又x y 0 1mol 解得 x 0 04mol y 0 06mol 所以 m1 m al oh 3 m mg oh 2 n al3 m al oh 3 n mg2 m mg oh 2 m1 0 04mol 78g mol 1 0 06mol 58g mol 1 6 6g v2 400 0 001l 1mol l 1 0 04mol v2 440 答案 400ml440ml6 6g 变式备选 用一无色透明的溶液做如下实验 1 取少量溶液滴加盐酸酸化的bacl2溶液 有白色沉淀生成 2 另取部分溶液加入na2o2 有无色无味气体放出且有白色沉淀生成 加入na2o2的量与生成沉淀的量的关系如图所示 试问 1 cu2 al3 mg2 na fe3 k 等离子中一定存在的离子是 可能存在的离子是 一定不存在的离子是 2 上述溶液至少由 等物质混合成 解析 1 因为加入用盐酸酸化的bacl2溶液有白色沉淀生成 一定含有 不能判断是否有 加入na2o2生成的无色无味气体是氧气 所以一定不存在 溶液为无色透明说明没有cu2 fe3 溶液中加入na2o2有naoh生成 随着na2o2加入量的增加 白色沉淀增加 但再加入na2o2沉淀量反而减少 说明一定含有al3 沉淀减少到一定量后就不再减少 说明含有mg2 有al3 存在则不能含有 所以一定存在的离子是al3 mg2 可能存在的离子是na k 一定不存在的是cu2 fe3 2 至少由硫酸镁和硫酸铝混合而成 答案 1 al3 mg2 na k cu2 fe3 2 硫酸镁和硫酸铝 1 铝合金因坚硬 轻巧 美观 洁净 易于加工而成为新型建筑装潢材料 主要用于制作窗框 卷帘门 防护栏等 下列与这些用途无关的性质是 a 不易生锈b 导电性好c 密度小d 强度高 解析 选b 由题中所给信息铝合金因坚硬 轻巧 美观 洁净 易于加工可知 无关的性质是其导电性好 2 下列变化不可能通过一步直接完成的是 a al oh 3 al2o3b al2o3 al oh 3c al al oh 4 d al3 al oh 3 解析 选b 氧化铝不能与水直接反应生成氢氧化铝 氢氧化铝可受热分解生成氧化铝 铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠 al3 与氨水反应可生成al oh 3 3 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 5mol l 1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al3 b 有al3 没有mg2 c 有大量的h mg2 和al3 d 有mg2 和al3 解析 选d 由图像可知 加入naoh溶液后立即产生沉淀 说明溶液中没有h 当沉淀最多时 再加naoh溶液沉淀部分消失 说明沉淀中一定有al oh 3和mg oh 2 所以溶液中一定含有mg2 和al3 4 下列离子方程式中正确的是 a 稀硫酸滴在铝片上al 2h al3 h2 b 铝粉投入到naoh溶液中2al 2oh 2 al oh 4 h2 c 氯气与水反应cl2 h2o 2h cl clo d 氢氧化铝与naoh溶液反应al oh 3 oh al oh 4 解析 选d a项 电荷不守恒 正确的是 2al 6h 2al3 3h2 b项 正确的是 2al 2oh 6h2o 2 al oh 4 3h2 c项 hclo是弱酸 不能写成离子形式 5 2013 阜阳高一检测 铝是生活中非常常见的一种金属 运用所学知识