2020年高中化学 专题三 从矿物质到基础材料 第1单元 从铝土矿到铝合金 第1课时 铝及铝合金课件

第一单元从铝土矿到铝合金第1课时铝及铝合金[目标导学]1．掌握铝的主要性质。2．了解铝合金材料的应用。[背诵经典导学]1．Al既能与强酸反应产生H2，也能和强碱溶液反应产生H2。2．Al表面有致密的氧化物膜，使其有一定的抗腐蚀能力，但不宜盛放显酸性或碱性的物质。扬帆起航温习双基课前学习空间1．铝的物理性质铝是_____色固体，有金属光泽、有很好的延展性和导电性，密度较小。2．铝的原子结构铝原子最外层有__个电子，在化学反应过程中易_____最外层电子，作_____剂，表现_____性，其还原性比钠、镁___。银白3失去还原还原弱3．铝的化学性质(1)与氧气的反应：常温时，与空气中的氧气反应生成___________，防止铝进一步被氧化；铝在纯氧气中点燃，能够燃烧发出耀眼的白光，化学方程式为________________________。(2)与酸反应：①与盐酸、稀H2SO4反应：离子方程式：____________________________。②常温下，遇_______、_______时，在表面生成致密的氧化膜而发生_____。4Al＋3O2=====点燃2Al2O32Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑致密氧化膜浓硝酸浓硫酸钝化(3)与强碱溶液反应：与NaOH反应的化学方程式：________________________________________。(4)铝热反应：①概念：铝粉还原某些___________的反应。②实验装置：③特点：反应放出大量的热，如铝与Fe2O3反应的化学方程式为________________________________。④用途：冶炼金属，焊接铁轨。2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2Al＋Fe2O3=====高温2Fe＋Al2O3金属氧化物4．铝及铝合金的用途(1)与其他金属(或非金属)熔合形成合金。①特点：密度___、强度___、塑性好、抗腐蚀。②用途：建筑外墙材料，汽车车轮骨架和飞机构件。(2)利用其_______，制造电线。(3)利用强的_______，冶炼熔点高、还原性比铝弱的金属。小高导电性还原性——小试身手1．铝制品具有较强的抗腐蚀性，主要是因为()A．铝的化学性质稳定B．铝在常温时与氧气不反应C．铝具有金属性，也具有非金属性D．铝与氧气反应生成一层致密的氧化物薄膜解析：铝是活泼金属，化学性质活泼，故A错误；铝在常温下能和氧气反应，故B错误；铝既能和强酸反应，又能和强碱反应，具有两性，与铝的抗腐蚀性无关，故C错误；铝被氧气氧化生成氧化铝，氧化铝是致密的氧化物，能阻止铝进一步被氧化，故D正确，故选D。答案：D2．铝粉与某些金属氧化物组成的混合物叫铝热剂，铝热剂在高温下发生的反应叫铝热反应。如：2Al＋Fe2O3=====高温2Fe＋Al2O3，反应发生时放出大量的热。阅读上述信息回答下列问题：(1)“铝热反应”属于四种基本反应类型中的_______反应。(2)信息中的“某些”指________(填“比铝活泼的”“比铝不活泼的”或“任意”)金属。(3)试写出铝粉与MnO2发生的铝热反应方程式_________________________________________________。解析：(1)“铝热反应”是单质与化合物生成单质与化合物的反应，属于四种基本反应类型中的置换反应。(2)信息中的“某些”指还原性比铝弱的金属，比铝不活泼的金属。(3)试写出铝粉与MnO2发生的铝热反应方程式：4Al＋3MnO2=====高温2Al2O3＋3Mn。答案：(1)置换(2)比铝不活泼的(3)4Al＋3MnO2=====高温2Al2O3＋3Mn3．镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，被大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中，正确的是()A．此合金的熔点比镁和铝的熔点都高B．此合金能全部溶解于稀盐酸中C．此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中D．此合金的硬度比镁和铝的硬度都小解析：合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低，硬度和强度比纯金属的都大，A、D不正确；合金中的镁铝都能与稀盐酸反应，但只有铝能与氢氧化钠溶液反应，所以该合金能全部溶解于稀盐酸中而只有部分金属溶解于氢氧化钠溶液中，B正确，C不正确。答案：B核心要点突破定位重点深化理解知识点一铝与酸碱反应的实质1．铝与酸反应，实质是铝与酸中的H＋反应，如铝与盐酸、硫酸反应均可表示为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。2．铝与氢氧化钠溶液的反应是分步进行的。首先是铝与水的反应：2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑①然后生成的Al(OH)3再与NaOH反应：Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O②反应①是置换反应，反应②是复分解反应。总的方程式为：2Al＋6H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑＋4H2Oa．由于反应②是复分解反应，所以铝与氢氧化钠溶液的反应的电子转移只发生在Al与H2O之间。b．Al作还原剂，H2O作氧化剂。c．电子转移关系为知识点二铝与酸碱反应的计算1．等量铝分别与足量盐酸、氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比VHCl(H2)∶VNaOH(H2)＝1∶1。2．足量铝分别与等物质的量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比VHCl(H2)∶VNaOH(H2)＝1∶3。3．一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为1/3VHCl(H2)/VNaOH(H2)1，则必定有：(1)铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足。(2)铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。4．(1)等质量的钠、铁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是123∶128∶19；(2)等物质的量的钠、铁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是1∶2∶3；(3)若产生相同物质的量的氢气，所需钠、铁、铝的质量比是23∶28∶9；(4)若产生相同体积(同温同压)的氢气，所需钠、铁、铝三种金属的物质的量之比是6∶3∶2。,——对点训练【例1】Al溶于NaOH溶液中，4molAl失去的电子全被水获得。作为氧化剂的H2O的物质的量为()A．1molB．3molC．4molD．6mol【解析】4molAl失去的电子数为12mol，根据电子守恒可知，1molH2O被还原，得到2mol电子，所以转移12mol电子，需6mol水作氧化剂。【答案】D【例2】铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是________。(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是________。(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。(4)甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为()A．5.4gB．3.6gC．2.7gD．1.8g【解析】2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。(1)通过化学方程式可以看出，等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，金属是不足的，所以生成氢气的物质的量相等，所得H2的体积之比是1∶1。(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，氢氧化钠和盐酸是不足的，通过化学方程式可以看出，1mol的盐酸会生成0.5mol的氢气，1mol的氢氧化钠会生成1.5mol的氢气，所以产生H2的体积之比是1∶3。(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，通过化学方程式可以看出，HCl和NaOH的物质的量浓度之比是3∶1。(4)在盐酸和NaOH中产生的H2的体积比为1∶2时，Al在盐酸中过量，在NaOH中不足。0.3molHCl生成H20.15mol，则在NaOH中生成H20.3mol，耗Al0.2mol，即5.4g，故选A。【答案】(1)1∶1(2)1∶3(3)3∶1(4)A随堂基础演练现学现用小试身手1．下列用途主要体现铝的物理性质的是()①家用铝锅②制盛浓硝酸的容器③制导线④焊接钢轨⑤制包装铝箔⑥做防锈油漆⑦制成合金作制造飞机的材料A．①②③④B．②⑤⑥⑦C．①③⑤⑦D．②④⑤⑥解析：①利用导热性，③利用导电性，⑤利用延展性，⑦利用合金的物理特性，②④⑥均利用化学性质。答案：C2．对于铝和烧碱溶液反应，下列说法不正确的是()A．该反应是氧化还原反应B．铝是还原剂C．该反应说明所有金属都能与碱反应D．铝与碱或酸反应均能产生H2解析：Al能与NaOH溶液反应，放出H2，是金属铝的特性，并不是所有的金属都能与碱反应。答案：C3．某同学将一块铝箔用砂纸仔细打磨，除去表面的保护膜，用坩埚钳夹住放在酒精灯火焰上加热，观察到的现象是()A．剧烈燃烧B．发出耀眼白光C．熔化的铝滴落D．失去金属光泽解析：铝极易与氧气反应，在表面上形成氧化铝，而失去金属光泽，其熔点高于铝的熔点，故加热时，熔化的铝不会滴落，故选D。答案：D4．现有一块已知质量的铝镁合金，欲测定其中镁的质量分数，几位同学设计了以下三种不同的实验方案实验设计1：铝镁合金――→盐酸测定生成的气体在标准状况下的体积实验设计2：铝镁合金――→NaOH溶液测定生成的气体在标准状况下的体积实验设计3：铝镁合金――→盐酸溶液――→过量NaOH溶液过滤，测定得到沉淀的质量则能测定出镁的质量分数的是()A．都能B．都不能C．1不能，其它都能D．2、3不能，1能解析：已知质量的铝镁合金，设计1、2中，利用金属的质量、氢气的量可计算出镁的质量，以此得到质量分数；设计3中，沉淀的质量为氢氧化镁，元素守恒可知镁的质量，以此得到质量分数，即三个实验方案中均可测定Mg的质量分数，选A。答案：A5．向一铝制的易拉罐内充满CO2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，罐壁内凹而瘪，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)罐壁内凹而瘪的原因：_____________________，化学反应方程式：________________________________。(2)罐壁重新鼓起的原因：_______________________，化学反应方程式：______________________________。解析：向充满CO2的易拉罐内注入足量NaOH溶液，首先CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3，使得罐内气压小于外界大气压，故过一段时间后，罐壁内凹而瘪；再过一段时间后，因为过量的NaOH与铝罐反应生成H2，使罐内气压大于外界大气压，故瘪了的罐壁重新鼓起。答案：(1)因为CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3，使得罐内气压小于外界大气压2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O(2)因为过量的NaOH溶液与铝罐反应生成H2，使罐内气压大于外界大气压2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑