2019-2020学年高中化学 专题3 从矿物到基础材料 第1单元 第1课时 铝及铝合金课件 苏教版

专题三从矿物到基础材料第一单元从铝土矿到铝合金第1课时铝及铝合金1．了解铝的物理性质。2．掌握铝的化学性质(重点)。3．了解铝的用途及铝制品的正确使用。01课前自主梳理02课堂合作探究03演练效果检测课时作业知识点一铝的性质1．物理性质______色金属，熔点较____，有良好的导电导热性和______性。2．化学性质(1)铝在化学反应中易______电子，使化合价______，表现出较强的还原性。但在空气中能与氧气反应生成一层____________________对内部金属具有保护作用，有良好的抗腐蚀性。银白低延展失去升高致密的氧化物薄膜(2)铝发生的化学反应①铝与非金属单质的反应在一定的条件下，铝能与比较活泼的非金属发生反应，如O2、Cl2等。4Al＋3O2=====点燃2Al2O3，现象：剧烈燃烧，发出耀眼的白光。2Al＋3Cl2=====点燃2AlCl3。②铝与酸、碱、盐、金属氧化物反应的实验与铝反应的物质现象结论或反应的离子方程式浓硝酸无明显变化钝化(形成致密的氧化膜)浓硫酸无明显变化钝化(形成致密的氧化膜)盐酸有大量气泡冒出，铝片逐渐减小2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑氢氧化钠溶液有大量气泡冒出，铝片逐渐减小2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑CuSO4溶液铝片上逐渐有红色的固体析出，溶液的颜色不断变浅2Al＋3Cu2＋===2Al3＋＋3Cu金属氧化物如Fe2O3(铝热反应)混合物剧烈燃烧，发出耀眼的光芒，放出大量的热，生成物冷却后凝聚成黑色的块状物质2Al＋Fe2O3=====高温2Fe＋Al2O3[自我诊断]1．能和铝粉发生铝热反应的是()A．氧化钠B．镁粉C．氧化钨D．硫解析：铝热反应中的金属氧化物一定是活泼性比铝差的金属的氧化物，如：Fe2O3、WO3、Cr2O3等。铝热反应能否发生应符合氧化还原反应的基本原理。强还原性物质制备弱还原性物质。答案：C知识点二铝的用途及铝制品的使用1．制合金与其他金属(或非金属)熔合形成铝合金。(1)铝合金的特点：______________________________________等。(2)铝合金的用途：应用于建筑、交通运输、电子行业等。2．其他用途(1)利用其________，制造电线，电器元件等。(2)利用其强______性，冶炼熔点高的金属，焊接钢轨等。3．铝制品的使用(1)铝制品表面的氧化膜保护层遇到___、___及___________均会发生反应而被腐蚀。(2)铝制品不能用具有______性或______性的洗涤剂来洗涤。密度小，强度高，塑性好，抗腐蚀能力强导电性还原酸碱食盐溶液强酸强碱[自我诊断]2．请将下列铝的性质与用途用线连起来。答案：要点一铝与强酸或强碱反应生成H2的量的关系[典例1]甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·L－1的盐酸和氢氧化钠溶液，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甲∶乙＝1∶2，则加入铝粉的质量为()A．5.4gB．3.6gC．2.7gD．1.6g[解析]根据反应：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可见质量相同的铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应时产生氢气的量相同；如果足量的铝分别与0.3molHCl和0.3molNaOH反应(HCl和NaOH不足)，产生的氢气体积比为1∶3。现产生H2的体积比为1∶2，说明盐酸的量不足，于是根据0.3mol盐酸产生H2为0.15mol，可知铝与NaOH反应产生的H2为0.3mol，继续求出放入的铝片应为0.2mol，即5.4g。[答案]A铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHClVNaOH＝11。(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHClVNaOH＝13。(3)一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应若产生氢气的体积比为13VHClVNaOH11，则必定是：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。1．用铝箔包裹着2.3g金属钠，用针扎若干小孔，然后投入到足量水中，理论上可以收集到氢气的物质的量为()A．0.05molB．0.2molC．大于0.05mol小于或等于0.2molD．无法判断解析：本题考查铝、钠的化学性质，难度较小。铝箔包裹着2.3g金属钠投入到足量水中，钠首先与水反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，然后生成的NaOH再和Al发生反应：2NaOH＋2Al＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，利用题中数据知：2.3g钠可产生0.05molH2，生成的0.1molNaOH与足量铝反应可生成0.15molH2，因此产生的氢气的物质的量一定大于0.05mol，而小于或等于0.2mol。答案：C要点二铝热反应[典例2]用铝热法还原下列化合物，制得金属各1mol时，消耗铝的量最小的是()A．MnO2B．WO3C．Co3O4D．Cr2O3[解析]根据氧化还原反应中得失电子守恒原则，还原得到1molMn时，需43molAl；还原得到1molW时，需2molAl，还原得到1molCo时，需89molAl；还原得到1molCr时，需1molAl。[答案]C利用铝的强还原性和铝转化为氧化铝时能放出大量热的性质，工业上常用铝粉来还原一些金属氧化物，这类反应被称为铝热反应。铝不仅可与氧化铁发生铝热反应，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应。2Al＋Fe2O3=====高温2Fe＋Al2O3(可用于野外金属铁的焊接、切割)4Al＋3MnO2=====高温3Mn＋2Al2O3(可用于冶炼金属锰)2Al＋Cr2O3=====高温2Cr＋Al2O3(可用于冶炼金属铬)通过铝热反应只能还原得到金属性比铝弱的金属单质，而不能还原得到金属性比铝强的金属单质，如铝和氧化镁不能发生反应。2．实验室将9g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为18g，则该氧化物粉末可能是(相对原子质量：Fe—56、Mn—55、V—51、Cr—52)()A．Cr2O3和MnO2B．MnO2和V2O5C．Cr2O3和V2O5D．Fe3O4和FeO解析：9gAl若全部参加反应总共失去电子的物质的量为9g27g·mol－1×3＝1mol。由得失电子守恒知，生成18g金属单质最多得到1mol电子(Al全部反应)，也可能小于1mol电子(Al不能全部反应)，再结合平均值的思路分析如下：A项，Cr2O3∶1852×3＝1.04mol；MnO2：1855×4＝1.31mol；B项，MnO2：1.31mol，V2O5：1851×5＝1.76mol；C项，Cr2O31.04mol；V2O5：1.76mol；D项，Fe3O4：1856×83＝0.86mol，FeO：1856×2＝0.64mol。综上分析可知：D选项正确。答案：D铝的性质的探究[典例]某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行研究。(1)下表为“铝与氯化铜溶液反应”实验报告的一部分：实验步骤实验现象将打磨过的铝片(过量)放入一定浓度的CuCl2溶液(呈酸性)中产生气泡，析出疏松的红色固体，溶液逐渐变为无色反应结束后分离出溶液备用红色固体用蒸馏水洗涤后，置于潮湿空气中一段时间后固体由红色变为绿色[设其主要成分为Cu2(OH)2CO3]按反应类型写出实验中发生反应的化学方程式各一个(是离子反应的只写离子方程式)置换反应______________________________________________________________；化合反应______________________________________________________________。(2)工业上可用铝与软锰矿(主要成分为MnO2)反应来冶炼金属锰。①用铝与软锰矿炼锰的原理是(用化学方程式来表示)____________________________________________________________________。②MnO2在H2O2分解反应中作催化剂。若将适量MnO2加入酸化的H2O2溶液中，MnO2溶解产生Mn2＋，该反应的离子方程式是_______________________________。[解析](1)由CuCl2溶液呈酸性，所以会有2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，也有2Al＋3Cu2＋===2Al3＋＋3Cu；单质铜在潮湿空气中由红色变为绿色，化学方程式为2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3。(2)①类似于铝热反应。②根据题意可写出离子方程式：MnO2＋H2O2＋2H＋===Mn2＋＋O2↑＋2H2O。[答案](1)2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑或2Al＋3Cu2＋===2Al3＋＋3Cu2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3(2)①3MnO2＋4Al=====高温3Mn＋2Al2O3②MnO2＋H2O2＋2H＋===Mn2＋＋O2↑＋2H2O[随堂训练]1．除去镁粉中混有的少量铝粉，可选用的试剂是()A．稀盐酸B．稀硫酸C．氢氧化钠溶液D．氨水解析：Mg、Al都是较活泼的金属，与盐酸、稀硫酸均发生反应，但与氨水都不反应，Al能与NaOH溶液反应，而Mg不能，故可用NaOH溶液除去Al杂质。答案：C2．在杠杆的两端分别挂着质量相同的铝球和铁球，此时杠杆平衡，然后将两球分别浸没在质量相等的氢氧化钠稀溶液和硫酸铜溶液中一段时间(铝球浸没在氢氧化钠稀溶液中，铁球浸没在硫酸铜溶液中)，则下列说法正确的是()A．铝球表面有气泡产生，且溶液中有白色沉淀生成，杠杆不平衡B．铝球表面有气泡产生，溶液澄清；铁球表面有红色物质析出，溶液蓝色变浅，杠杆右边下沉C．反应后移走两烧杯，杠杆仍平衡D．铁球上有红色物质生成，浸没铝球的溶液pH增大(不考虑液体体积变化)解析：两烧杯中发生的反应分别为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4。左侧铝球溶解，表面有气泡产生，无沉淀生成，溶液澄清，铝球质量减小；右侧铁置换出的铜附着在铁球表面，所以铁球质量增加，溶液蓝色变浅。答案：B3．(1)分别取W克钠、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____________；(2)分别取0.1mol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____________；(3)若产生相同物质的量的氢气，所需钠、铁、铝的质量比是____________；(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____________；(5)若将0.2mol金属钠、铁、铝分别投入10mL1mol·L－1盐酸中，在标准状况下产生氢气体积大小顺序是____________。解析：(1)W克钠、铁、铝的物质的量分别为W23mol、W56mol、W27mol，由钠、铁、铝与足量的盐酸反应的方程式：2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑；Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑；2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑；可知2mol钠生成1mol氢气，1mol铁生成1mol氢气，2mol铝生成3mol氢气，所以生成氢气的体积比为W46mol∶W56mol∶W18mol＝123∶128∶19；同理可得到(2)、(3)、(4)的结果；(5)本小题中的钠、铁、铝相对于盐酸来说是过量的，但由于过量的钠会与水反应生成氢气，所以钠生成的氢气为0.1mol，而铁、铝与盐酸反应由于金属过量，所以根据盐酸计算生成的氢气，所以得到钠放出的氢气最多，而铁、铝反应放出的氢气相等。答案：(1)