山东科技版化学必修1 第四章 第2节 铝、金属材料（学案）

1、.年 级高一学 科化学版 本山东科技版内容标题第4章 第2节 铝 金属材料【本讲教育信息】一. 教学内容： 第4章 第2节 铝 金属材料二. 教学目的1、掌握铝及其化合物的性质，理解铝合金材料的用处2、理解金属性质和金属材料之间的亲密关系3、理解金、银、铜的主要性质以及应用三. 教学重点、难点铝及其化合物的性质四. 知识分析一铝和铝合金1、铝1物理性质：铝是硬度较小的银白色金属铝最重要的性质是质轻，密度为2.7g/cm，具有一定的耐磨性铝有很好的延展性和导电性铝熔点低666.4，沸点高2467铝能与多种金属形成高强度的合金，有些合金的强度还可以与铜媲美2化学性质与氧气的反响常温下，铝被空气中的

2、氧气氧化，外表生成一层致密的氧化物薄膜，失去金属光泽。 假设点燃时：那么 4Al 3O2 2Al2O3 利用此反响，铝可用于制造燃烧弹、信号弹、火箭推进剂等问题探究：a. 英阿马岛战争中英方的一艘现代化驱逐舰甲板上大量使用铝被阿方导弹击中后，燃起滔天大火，无法扑灭，导致舰艇漂浮，你知道这是怎么回事吗？b. 你能利用分类方法预测铝与Cl2 ，S非金属单质的反响吗？假设能反响请写出反响方程式。解答：a. 铝在高温下发生了燃烧，生成氧化铝。b. 2Al 3Cl2 2AlCl34Al 3S 2Al2S3 与酸的反响a. 与非氧化酸盐酸.稀硫酸反响，有氢气生成。离子方程式： 2Al 6H 2Al3 3H

3、2 b. 与氧化酸硝酸，浓硫酸反响，无氢气生成。Al 4HNO3 稀 AlNO33 NO 2H2O注意：Al遇冷的浓硫酸、浓硝酸会钝化，但加热可反响。与碱的反响2Al 2NaOH 6H2O 2NaAlOH4 3H2 铝为复原剂，水为氧化剂离子方程式： 2Al 2OH 6H2O 2AlOH4 3H2 与金属氧化物的反响铝热反响2Al Fe2O3 2Fe Al2O3该反响称为铝热反响，铝粉和氧化铁粉末的混合物称为铝热剂。利用铝热反响可焊接钢轨大截面的钢材部件等。铝和氧化铁在高温下发生的反响不仅可用于焊接钢轨，还可用于定向爆破定向爆破是指在地基的钢筋混处安放铝热剂，引燃后产生的温度高达2500350

4、0，使钢筋熔断，楼体倒塌。铝不仅可与氧化铁发生铝热反响，用其他金属氧化物如V2O5、Cr2O3、MnO2等代替氧化铁也可发生铝热反响。铝热反响还可用于冶炼钒、锰等金属。2、铝合金1合金：合金是指两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合而成的具有金属特性的物质。一般来说，合金的性能优于纯金属，合金的熔点比它的各成分金属熔点都低，硬度比它的各成分金属大。但合金的性质并不是各成分金属性质的总和。2铝合金金属铝中参加其他元素如铜、镁、硅、锌、锂等，即形成各种性能优良的铝合金。性质特征铝合金具有密度小、强度高、塑性好、易于成形、制造工艺简单、本钱低廉等特点，并且外表易形成致密的氧化物保护膜而具有一定的抗腐

5、蚀才能。用处铝合金主要用于建筑业、容器和包装业、交通运输及电子行业，如汽车车轮的骨架，硬盘抽取盒等。另外，还广泛用于制造飞机构件。3、氧化铝1物理性质：白色固体，不溶于水，熔点高，良好的耐火材料。自然界中纯洁的Al2O3 为无色晶体，俗称刚玉，硬度仅次于金刚石，可作人造宝石。2化学性质既与强酸反响也与强碱反响，具有不同于一般氧化物的性质，属于两性氧化物。化学方程式：Al2O3 6HCl 2AlCl3 3H2OAl2O3 2NaOH 3H2O 2NaAlOH4离子方程式：Al2O3 6H 2Al3 3H2OAl2O3 2OH 3H2O 2AlOH4问题探究：将未打磨的铝片投入盛有氢氧化钠溶液的试

6、管中，观察到开场并无气泡，一段时间后才有气体产生，这是怎么回事？解答：开场是铝外表的氧化铝与碱液反响，不生成气体，当外表的氧化铝溶解完，才发生铝与碱液反响，生成氢气。特别提醒：两性氧化物是物质类别，氧化物可分为酸性氧化物、碱性氧化物、两性氧化物、不成盐氧化物CO、NO、过氧化物Na2O2等。金属氧化物不一定是碱性氧化物。如 Al2O3 为金属氧化物，却是两性氧化物。4、氢氧化铝1物理性质和用处AlOH3 是几乎不溶于水的白色胶状固体，具有吸附性，既能凝聚水中悬浮物，又能吸附色素，因此AlOH3 可作净水剂和色素吸附剂。2化学性质实验内容：氨水与Al2SO43溶液反响，产生白色沉淀且沉淀不溶于氨

7、水，生成的沉淀能分别溶于盐酸和氢氧化钠溶液，溶液逐渐变为澄清。实验结论：Al2SO436NH3·H2O2AlOH33NH42SO4AlOH3 3HClAlCl3 3H2OAlOH3 NaOH NaAlOH4受热易分解2AlOH3 Al2O3 3H2OAlOH3的两性属于两性氢氧化物，既与酸反响又与碱反响，具有不同于一般氢氧化物的性质。化学方程式：AlOH3 3HClAlCl3 3H2OAlOH3 NaOH NaAlOH4离子方程式：AlOH33H Al3 3H2OAlOH3 OH AlOH4二金属和金属材料1、金属 金属通性1金属的分类冶金工业黑色金属：Fe、Cr、Mn黑色金属的颜色

8、不一定是黑色，如纯洁的铁、铬的颜色是银白色有色金属：除Fe、Cr、Mn以外的所有金属按密度轻金属：密度4.5g/cm3如钠、镁、铝重金属：密度4.5g/cm3如铁、铜、W按自然界中的含量常见金属：如铁4.75% 铝7.7% 钙3.45%等稀有金属：如锆、铌、钼等2金属的通性大多数金属在常温下是固体大多数金属大呈银白色，具有金属光泽大多数金属具有延展性，是电和热的良导体大多数金属可以与氧气.氯气等非金属单质以及酸等物质发生反响，在反响中金属原子失去电子。补充金属之最：在生活消费中使用最广泛的金属是铁一般是铁与碳的合金地壳中含量最多的金属元素是铝Al自然界中最活泼的金属是铯Cs最稳定的金属单质是金

9、Au最硬的金属单质是铬Cr熔点最高的金属单质是钨3413W熔点最低的金属单质是汞39Hg延展性最好的是金Au导电性能最好的是银Ag密度最大的是锇22.57g/cm32、钢铁钢铁种类其它元素含量性能生铁含碳量24.3%硬度大，但较脆且不易机械加工普通钢含碳量0.03%2%，增加了铁锰等元素改善了铁的性能，但易锈蚀不锈钢在普通钢根底上，参加铬镍等元素，含铬在12以上在空气中能保持金属光泽，且有不生锈的特性不锈钢防锈的原因：铬元素的参加，能使钢材外表形成致密且巩固的氧化膜，防止内部铁与外界物质接触。镍元素的参加，使不锈钢在酸碱盐的水溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。3、铜及其化合物 1铜及其

10、化合物的颜色铜是硬度较小的紫红色金属，具有良好的延展性、导电性和导热性2铜的化学性质与非金属单质反响2CuO2 2CuO 2 CuS Cu2S CuCl2 CuCl2与酸反响a. 与非氧化性酸稀盐酸、稀硫酸不反响。b. 与氧化性酸反响Cu 2H2SO4浓 CuSO4 SO2 2H2OCu 4HNO3 浓 CuNO32 2NO2 2H2O3Cu 8HNO3 稀 3CuNO32 2 NO 4H2O与盐溶液反响Cu2FeCl3 CuCl2 2FeCl2铜在枯燥空气中性质稳定，但在潮湿空气中会被腐蚀，在其外表逐渐形成一层绿色的铜锈。2Cu O2 H2O CO2 Cu2OH2CO33铜的化合物的化学性质

11、 氧化铜a. 氧化铜有金属氧化物的性质，例如：CuO2HCl CuCl2 H2O b. 氧化铜具有氧化性，可与某些复原剂反响。例如：H2 CuO Cu H2OC 2CuO 2Cu CO2 c. 氧化铜在高温下可发生分解反响：4CuO 2Cu2O O2 实验内容实验现象结论产物推测用酒精灯加热装在试管中的CuO，搜集生成的气体黑色固体变为红色固体，搜集的气体可使带火星的木条复燃4CuOCu2OO2高温条件反响CuO发生分解反响，红色固体为Cu2O，气体可使带火星的木条复燃硫酸铜CuSO4 晶体与无水CuSO4 之间可以互相转化CuSO4·5H2O CuSO4 5H2O CuSO4 5H

12、2O CuSO4·5H2O实验内容实验现象结论CuSO4·5H2O CuSO4 向饱和的CuSO4 溶液中渐渐滴入浓硫酸，静置液体分为两层，上层蓝色，下层无色，有白色固体析出浓硫酸具有吸水性，可使饱和的CuSO4 溶液析出白色CuSO4 固体CuSO4 CuSO4·5H2O向无水CuSO4 中通入水蒸气白色粉末变为蓝色晶体CuSO45H2O CuSO4·5H2O4铜的主要用处 铜在电气和电子工业中主要用于制造电线、通讯电缆等。这方面应用占铜的工业总用量的一半左右，半导体器件中的硅芯片上用铜代替铝线；建筑业上用铜制造水管及其它排水设施，具有独特的杀菌功能，

13、抑制细菌生长。4、金、银、钛等金属材料1金金是质地柔软的黄色金属，性质不活泼。金及其合金在电子工业的用量占工业用量的90以上。在航空航天工业中，金在制造飞机和航天器有关部件所用的材料也占有重要地位。2银银也是质地柔软、有金属光泽，性质不活泼。银在有机合成、能源开发、材料制造等方面的应用越来越被重视。3钛、铀、镅钛Ti “21世纪的金属性能优储量大，用于制造飞机、导弹、宇宙飞船、舰艇、化工设备、纺织机械、人造卫星、医疗器械、“人造骨骼等。铀U 做核电厂反响堆的核燃料。镅Am 用作烟雾探测器中的烟雾监测材料。【典型例题】例1. 两份铝粉，第一份和足量的NaOH溶液反响，第二份与足量HCl反响。如在

14、一样条件下放出等体积的气体，那么两份铝粉的质量比为_。答案： 1：1解析： Al 分别与NaOH、HCl反响的方程式如下：2Al 2NaOH 6H2O 3H2 2NaAlOH42Al 6HCl 2AlCl3 3H2 由化学方程式可知，只要在酸碱足量的情况下，生成H2 的多少决定于参加反响的铝的多少。生成一样物质量的H2 ，消耗掉铝的质量比一样。点评： 铝的化学性质不同于镁，其既能与酸反响又能与碱反响，皆产生H2 .例2. 以下关于金属元素特征的表达正确的选项是 A. 金属元素的原子只有复原性，离子只有氧化性B. 金属元素在化合物中一定显正价 C. 金属元素在不同化合物中化合价均不同D. 金属单

15、质在常温下均是固体答案： B 解析： A中金属原子具有复原性，阳离子Fe2 是中间价态，既有氧化性又有复原性，再如Sn2 ；C 项中不同金属可以有一样化合价，如Ca2，Fe2 ；D项汞为液体。点评：此题考察金属的概念和通性，平时一定注意相关根底知识的积累例3. 以下说法错误的选项是 A. 玻璃钢是以玻璃纤维作为增强体、合成树脂做基体的复合材料B. 飞机机身的复合材料大多是以金属为增强体、纤维为基体的复合材料C. 制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中参加了碳纤维做增强体D. 航天飞机机身使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的答案： B 解析：飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强

16、体，金属为基体的复合材料 ，而B项中将基体与增强体给颠倒了。点评：对复合材料的考察，一般只限于最根本的常识知识，但相关概念要弄清楚.例4. 向20mL 1mol/L 的Al2SO43 溶液中参加30 mL KOH 溶液，充分反响得到0.78g沉淀，那么KOH 溶液的物质的量的浓度可能是 A. 1mol/L B. 3mol/L C. 5mol/L D. 7mol/L答案：AC 解析：从Al3 的物质的量与沉淀AlOH3 的物质的量比较推测KOH 的两种情况：缺乏量时，nKOH 3nAlOH3 ;KOH过量时，nKOH 4nAl3 nAlOH3 。解题过程可分两步进展。1 求Al3 和AlOH3 沉淀的物质的量nAl3 0.02mol×2 0.04mol，