铝及铝合金性质的探究

高一化学导学案第三章第一节铝及铝合金性质的探究黄陂六中龚小玖铝及铝合金性质的探究黄陂六中龚小玖教学目的：1．探究铝的化学性质；2．了解铝在生产、生活中的运用，进一步认识铝与生产和生活的关系，通过探究实验提高实验操作能力。教学重点：铝的化学性质教学难点：铝跟强碱溶液的反应。教学方法：联想对比、合作探究教学过程：【情景创设】法国国王拿破仑在宴请贵宾时，用的不是金杯，也不是银杯，而是铝制酒杯！说明十九世纪铝的地位。而今，铝早就走进了寻常百姓家。那么铝有什么样的化学性质才造成人类有这样的应用过程呢？今天我们来探究铝的性质。【学生活动】先将活动地点、活动时间、活动情况作简要表述，然后将记录内容投影出来（如下表）。观察对象现象初步结论铁门铁窗锈迹斑斑，锈蚀严重，表皮脱落，裸露出来的内层铁也被腐蚀了铁在空气中生锈腐蚀铝合金门窗表面平整光滑，无生锈腐蚀现象铝合金没有发生生锈腐蚀【提出问题】①根据金属活动顺序表，铝较活泼，但是日常生活中的铝制品、铝制炊具却能表现出良好的抗腐蚀性能？②能否设计一个简单的实验，确认铝在空气中是否被氧气氧化？【活动探究】1．用砂纸打磨铝条表面，观察表面颜色变化。2．将铝条在空气中放置一会儿，观察表面颜色变化。[提出问题]为何铝条在打磨前后或放置前后颜色会有变化？在打磨后铝接触到什么物质而发生反应？生活经验可知，铁在空气中被氧化，表面生成Fe2O3而生锈腐蚀，且生锈后内部的铁被腐蚀的程度和速度都会越来越严重。那么，铝在空气中同样也被氧化且生成了Al2O3，铝为何没有继续被氧化而继续腐蚀呢？（引导学生通过对比、交流与讨论、归纳，得出“铝被空气中的氧气氧化后，表面生成一层致密的氧化膜Al2O3而阻碍铝被继续氧化”的结论。）【归纳小结，板书】一、与氧气反应：4Al+3O2=2Al2O3【思考与讨论】金属铁和铝在空气中的不同腐蚀情况，是否说明铝的金属活动性比铁弱？【解释】只说明Al2O3的结构比Fe2O3紧密牢固得多，起了保护内层的作用。铝表面有了这层保护膜，可以阻止铝进一步被氧化腐蚀。【思考与讨论】我们生活中有哪些铝制品？怎样利用保护膜延长铝制品的使用寿命？【讨论与交流】不能用钢丝球等硬物擦洗铝制品表面，不能长时间地存放酸性或碱性或咸的食物等。（引导学生回忆：Al2O3有两性）【过渡】Al在金属活动顺序表中排在H前，故Al能与稀盐酸反应。[演示实验]在投影仪上放一表面皿，并盛少量稀盐酸，用砂纸擦掉铝箔表面的氧化膜，投入表面皿中，将表面皿投影屏幕。（学生观察并描述实验现象）【板书】二、与盐酸反应2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑2Al+6H+===2Al3++3H2↑【过渡】铝与强氧化性的酸（如浓硫酸或浓硝酸）反应的情况又是如何的呢？【观看资料】]实际生产中，用铝槽车运输浓硫酸、浓硝酸。【讨论问题】常温下，为何可以用铝槽车来储存、运输浓硫酸或浓硝酸？（学生交流与讨论）【教师点拨】资料表明，铝与浓硫酸或浓硝酸接触时，铝的表面也会形成一层致密的氧化膜Al2O3，阻碍了铝与酸的接触，从而无法进一步反应。【提出问题】如何用实验验证Al遇浓硫酸、浓硝酸表面生成一层致密的氧化膜Al2O3。（学生设计实验方案，并交流讨论，共同确定最佳方案。）【活动与探究】完成下述实验，交流与讨论并得出结论：步骤学生探究活动1取一段铝条打磨去掉表面的氧化物。将这段铝条浸入浓硫酸或浓硝酸中2取出铝条用水洗净3将这段铝条浸入CuSO4溶液中4另取一段铝条打磨去掉表面的氧化膜5将铝条浸入CuSO4溶液中6对比2段铝条反应现象的不同7讨论、解释原因8得出探究结论【板书】三、铝遇到冷的浓硝酸、浓硫酸会发生“钝化”。【思考与交流】1．铝与浓硫酸或浓硝酸有没有发生化学反应？2．铝和浓硫酸反应、铝和稀硫酸反应，反应实质是否相同？3．铝和浓硝酸反应、铝和稀硝酸反应，反应实质是否相同？4．铝在热的浓硫酸或浓硝酸也会“钝化”吗？（引导学生通过交流，得出上述问题的答案）【思考与交流】通过前一节课的学习，我们知道了Al2O3和Al(OH)3的两性，刚才我们又探究了铝与氧气的反应和浓硫酸、浓硝酸的钝化作用。那么，铝是否也能与碱溶液发生反应呢？【教师点拨】1．取一段铝条，打磨去掉表面的氧化物。2．将打磨过的铝片投入到6mol·L-1的NaOH溶液中。3．用燃着的火柴来检验生成的气体。【提示】：做实验时应注意的事项：1．实验中取用铝片要用镊子，不能直接用手拿。2．NaOH溶液有强烈的腐蚀性，要防止其洒落或沾在皮肤上。（实验与观察、记录现象并尝试加以解释，教师引导学生理解和表述。）【板书】四、与氢氧化钠溶液反应2A1+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑结论：铝能与NaOH溶液反应生成氢气，可知铝既有一定的金属性，又有一定的非金属性。【总结】：铝与O2的反应、与浓硝酸或浓硫酸的反应，还是铝与盐酸或NaOH溶液的反应，其本质均为铝失去3个电子而被氧化，体现铝的还原性。【过渡】：铝的还原性在生产中具有重要的用途。【观看资料】：焊接钢轨[演示实验]铝热反应实验（学生观察并描述实验现象）[归纳小结，并板书]五、铝热反应：2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe[提出问题]指出上述反应的氧化产物、还原产物，并在方程式上标明电子转移情况。2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe氧化产物还原产物该反应中，镁条和氯酸钾是引燃剂，放出足够的热量引发Fe2O3和Al的反应。由于该反应放出大量的热，只要反应已经引发就可剧烈进行，放出的热使生成的铁熔化为液态，这个反应就是铝热反应。Al和Fe2O3混合物称铝热剂，实际上铝粉除了与Fe2O3混合物是铝热剂以外，铝粉和其它某些金属氧化物（氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁、五氧化二钒、三氧化二铬、二氧化锰等）组成的混合物也称铝热剂，这些铝热剂都能发生铝热反应。铝热反应的原理可用于生产上，如焊接钢轨；用于冶金工业，冶炼难熔金属等。【举一反三】：请同学们写出铝与三氧化二铬、二氧化锰、五氧化二钒反应的化学方程式。（学生交流讨论，教师引导完成）七、教学反思本教学设计具有如下几点特点：（1）在学习Al的性质之前布置课外探究任务，以此引导学生从Al2O3、Al(OH)3的性质对Al的性质进行猜想。（2）通过“创设情景→提出问题→设计实验方案→动手实验→解决问题”培养学生探究精神和实验操作能力；（3）能让学生体会化学实验是化学学习和研究的重要方法。失去2×3e—得到2×3e—【随堂检测】1．有关铝与NaOH溶液反应的说法正确的是（）A．铝是还原剂，NaOH和水均是氧化剂B．还原产物是H2，且由水还原所得的H2与NaOH还原所得的H2物质的量之比为2:1C．此反应说明铝具有两性，铝的金属性弱D．此反应中，只有水是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂2．将钠镁铝各0.3摩尔分别放入100毫升1mol·L1的盐酸中，同温同压下产生的气体的体积比是（）A．1：2：3；B．6：3：2；C．3：1：1；D．1：1：13．向一铝制的易拉罐内充满CO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，灌壁内凹而瘪，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）灌壁内凹而瘪的原因：，反应化学方程式：（2）罐壁重新鼓起的原因：，反应化学方程式：4．下列离子方程式中正确的是A．铝与硫酸反应：2Al+6H+=2Al3++3H2↑B．铝与氢氧化钠溶液反应:2Al+2OH－+2H2O=2AlO2－+3H2↑C．氢氧化镁与稀盐酸反应：OH－+H+=H2OD．AlCl3溶液与稀氨水混合：Al3++3OH－=Al(OH)3↓【能力提升】1．为确定某铝热剂（含氧化铁和铝）的组成，分别进行下列实验。（1）若取ag样品，向其中加入足量的NaOH溶液，测得生成的气体（标准状况，下同）体积为bL。反应的化学方程式是__________________________.样品中铝的质量是_____________g（2）若取ag样品将其点燃，恰好完全反应，该反应的化学方程式是：_____________，氧化铁与铝的质量比是_____________。（3）待（2）中反应产物冷却后，加入足量盐酸，测得生成的气体体积为cL，该气体与（1）中所得气体的体积比c:b＝_____________。2．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5：6，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