高中化学 第4章 材料家族中的元素 第2节 铝 金属材料 第1课时 铝与铝合金课件 鲁科版必修1-鲁科版高一必修1化学课件

1、第第2节铝金属材料节铝金属材料第第1课时铝与铝合金课时铝与铝合金第第4章材料家族中的元素章材料家族中的元素1掌握铝的性质，了解铝的存在和用途。掌握铝的性质，了解铝的存在和用途。2了解氧化铝和氢氧化铝的物理性质。了解氧化铝和氢氧化铝的物理性质。3掌握氧化铝和氢氧化铝的两性。掌握氧化铝和氢氧化铝的两性。1(1)地壳中含量最多的元素是地壳中含量最多的元素是_，含量最多的金属元素，含量最多的金属元素是是_。(2)常温下，铝在浓常温下，铝在浓H2SO4、浓、浓HNO3中中_。(3)能与酸反应生成能与酸反应生成_的氧化物叫做碱性氧化物，如的氧化物叫做碱性氧化物，如Na2O、Fe2O3等。等。(4)能与碱反

2、应生成盐和水的氧化物叫做能与碱反应生成盐和水的氧化物叫做_，如，如SiO2、Mn2O7等。等。氧氧铝铝钝化钝化盐和水盐和水酸性氧化物酸性氧化物2有关反应的化学方程式，是离子反应的还要写出离子反应有关反应的化学方程式，是离子反应的还要写出离子反应方程式。方程式。(1) _，_。(铝与盐酸反应铝与盐酸反应)(2) _，_。(铝与铝与CuSO4溶液反应溶液反应)(3)4Al3O2 2Al2O3。(铝箔在空气中加热铝箔在空气中加热)(4)Al2O36HCl=2AlCl33H2O，_。(氧化铝与盐酸反应氧化铝与盐酸反应)(5) _，_。(氢氧化铝与盐酸反应氢氧化铝与盐酸反应)2Al6HCl=2AlCl3

3、3H22Al6H=2Al33H22Al3CuSO4=Al2(SO4)33Cu2Al3Cu2=2Al33CuAl2O36H=3H2O2Al3Al(OH)33HCl=AlCl33H2OAl(OH)33H=Al33H2O知识点一知识点一 铝及铝合金铝及铝合金_自主学习自主学习1铝铝耀眼白光耀眼白光可燃可燃气泡气泡 2Al2NaOH6H2O=3H22NaAl(OH)4气泡气泡2Al6H=2Al33H2红色固体红色固体2Al3Cu2=3Cu2Al3红热液珠红热液珠2铝合金铝合金自我诊断自我诊断1下列关于铝的叙述中，不正确的是下列关于铝的叙述中，不正确的是()A铝是地壳中含量最多的金属元素铝是地壳中含量最

4、多的金属元素B在化学反应中，铝容易失去电子，表现还原性在化学反应中，铝容易失去电子，表现还原性C在空气中用酒精灯点不着铝片在空气中用酒精灯点不着铝片D在常温下，铝不能与氧气反应在常温下，铝不能与氧气反应解析：铝是地壳中含量最多的金属元素解析：铝是地壳中含量最多的金属元素, ,其最外层电子数为其最外层电子数为3, ,易失去电子易失去电子，表现还原性表现还原性，A、B两项正确；常温下两项正确；常温下，在空气在空气中加热铝时中加热铝时，铝表面形成的铝表面形成的Al2O3可以阻碍可以阻碍O2与内部的铝继续与内部的铝继续反应反应，所以用酒精灯点不着铝片所以用酒精灯点不着铝片，C项正确。项正确。2通常情况

5、下，铝或铝合金是否需做特殊保护？通常情况下，铝或铝合金是否需做特殊保护？通常情况下，在空气中铝与空气中通常情况下，在空气中铝与空气中O2反应生成一层致密氧化反应生成一层致密氧化物薄膜，从而保护内部金属，故不用做特殊保护。物薄膜，从而保护内部金属，故不用做特殊保护。3镁粉中混有铝粉，应如何除去？镁粉中混有铝粉，应如何除去？铝与强碱溶液反应而镁不反应，可将混合物溶于铝与强碱溶液反应而镁不反应，可将混合物溶于NaOH溶液溶液中，再过滤、洗涤、干燥，得到纯净的镁。中，再过滤、洗涤、干燥，得到纯净的镁。探究释疑探究释疑铝及其化合物间的转化铝及其化合物间的转化互动讲练互动讲练 下面是以铝屑为原料制备下面是

6、以铝屑为原料制备Al(OH)3的三种实验设计方的三种实验设计方案：案：方案一：用稀硫酸与铝屑反应，使铝转化成方案一：用稀硫酸与铝屑反应，使铝转化成Al3，再用，再用NaOH溶液将溶液将Al3沉淀，生成沉淀，生成Al(OH)3；方 案 二 ： 用 铝 屑 与方 案 二 ： 用 铝 屑 与 N a O H 溶 液 反 应 ， 再 用 稀 硫 酸 与溶 液 反 应 ， 再 用 稀 硫 酸 与NaAl(OH)4反应得到反应得到Al(OH)3；方案三：用铝屑分别与稀硫酸和方案三：用铝屑分别与稀硫酸和NaOH溶液反应，然后将得溶液反应，然后将得到的盐溶液混合，过滤，再将得到的沉淀洗涤，即可得到到的盐溶液混

7、合，过滤，再将得到的沉淀洗涤，即可得到Al(OH)3。综合比较以上三种实验设计方案，你认为哪种最好？原因是综合比较以上三种实验设计方案，你认为哪种最好？原因是什么？什么？方案三最好方案三最好,因为该方案最节约药品且可回收副产品因为该方案最节约药品且可回收副产品Na2SO4,而且也最易操作。而且也最易操作。解析解析方案一：不好。方案一：不好。用用NaOH溶液沉淀溶液沉淀Al3，有可能使生成的有可能使生成的Al(OH)3溶解溶解，也有也有可能可能Al3沉淀不完全沉淀不完全，即即NaOH溶液的量不易控制。溶液的量不易控制。方案二：不好。方案二：不好。用稀硫酸与用稀硫酸与NaAl(OH)4反应反应，也

8、有可能出现稀硫酸过量使也有可能出现稀硫酸过量使Al(OH)3溶解或稀硫酸量少沉淀不完全的问题。溶解或稀硫酸量少沉淀不完全的问题。方案三：好。方案三：好。将所需的铝按将所需的铝按1 3的比例分为两份的比例分为两份,少的一份与稀硫酸反应：少的一份与稀硫酸反应：2Al6H=2Al33H2，多的一份与多的一份与NaOH溶液反应：溶液反应：2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2，然后将两份反然后将两份反应后的溶液混合：应后的溶液混合：Al33Al(OH)4=4Al(OH)3，操作操作简单且好控制反应物的量。另外简单且好控制反应物的量。另外，从消耗反应物的量来看从消耗反应物的量来看，全部恰好完全反应

9、时每生成全部恰好完全反应时每生成1 mol Al(OH)3, ,方案一需消耗方案一需消耗H和和OH各各3 mol；方案二需消耗；方案二需消耗H和和OH各各1 mol；方案三需；方案三需消耗消耗H和和OH各各 mol。 因此因此，综合分析综合分析, ,方案三最佳。方案三最佳。借题发挥借题发挥金属铝和金属铝和NaOH溶液反应生成的化合物曾被认为溶液反应生成的化合物曾被认为是是NaAlO2，但科学研究证明该产物实际上是但科学研究证明该产物实际上是NaAl(OH)4 ，它属于配位化合物。它属于配位化合物。配位化合物的结构中包含中心体和配位体，例如：配位化合物的结构中包含中心体和配位体，例如：配位化合物

10、在医药科学、催化反应等领域有着广泛的应用。配位化合物在医药科学、催化反应等领域有着广泛的应用。变式训练变式训练1用含少量镁的铝片制取纯净的氢氧化铝，下述操作步骤中用含少量镁的铝片制取纯净的氢氧化铝，下述操作步骤中最恰当的组合是最恰当的组合是()加盐酸溶解；加盐酸溶解；加烧碱溶液溶解；加烧碱溶液溶解；过滤；过滤；通入过量通入过量CO2生成生成Al(OH)3沉淀；沉淀；加入盐酸生成加入盐酸生成Al(OH)3沉淀；沉淀；加加入过量烧碱溶液生成入过量烧碱溶液生成Al(OH)3沉淀沉淀ABC D解析：选解析：选C。本题通过实际问题考查。本题通过实际问题考查Al和和Al(OH)3既能与强酸既能与强酸反应反

11、应，又能与强碱反应的知识。在分析时要注意步骤又能与强碱反应的知识。在分析时要注意步骤，加加入过量烧碱将使入过量烧碱将使Al3转化为转化为Al(OH)4，因此不能得到因此不能得到Al(OH)3沉淀：沉淀：Al(OH)3OH=Al(OH)4，这样就淘汰这样就淘汰选项选项A和和B。选项。选项C、D两种方案都利用镁不溶于强碱溶液两种方案都利用镁不溶于强碱溶液，而铝溶于强碱溶液的性质而铝溶于强碱溶液的性质，通过通过、步骤经过滤除去杂质步骤经过滤除去杂质镁镁, ,然后利用然后利用Al(OH)4的酸性比碳酸还弱的性质的酸性比碳酸还弱的性质,分别用盐酸分别用盐酸、碳酸、碳酸(CO2和和H2O)把把Al(OH)

12、3沉淀出来；按理沉淀出来；按理, ,两种方案都可两种方案都可行行, ,但盐酸过量时能进一步溶解但盐酸过量时能进一步溶解Al(OH)3：Al(OH)33H=Al33H2O, ,而碳酸是弱酸而碳酸是弱酸, ,过量时不会溶解过量时不会溶解Al(OH)3, ,且且CO2比盐酸经济得多比盐酸经济得多，也就是说也就是说，选项选项C能达到既经济又最大能达到既经济又最大限度地得到产品的目的限度地得到产品的目的，所以是最恰当的组合。，所以是最恰当的组合。2有一粗铝样品中含铁和硅两种杂质，取等质量的样品分别有一粗铝样品中含铁和硅两种杂质，取等质量的样品分别投入足量的盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出等量的氢投入足

13、量的盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出等量的氢气，则该粗铝中铁和硅的关系正确的是气，则该粗铝中铁和硅的关系正确的是()物质的量之比为物质的量之比为21物质的量之比为物质的量之比为31质量之比为质量之比为21质量之比为质量之比为41A BC D只有只有知识点二知识点二 Al3与与OH及及Al(OH)4与与H反应的图像分析反应的图像分析探究释疑探究释疑Al(OH)3沉淀生成与溶解的典型图像沉淀生成与溶解的典型图像操作操作现象现象图像图像可溶性铝盐溶液中逐滴可溶性铝盐溶液中逐滴加加NaOH溶液至过量溶液至过量可溶性铝盐溶液中逐可溶性铝盐溶液中逐滴加氨水至过量滴加氨水至过量立即产生白色沉淀立即产生白色

14、沉淀渐多渐多最多最多渐少渐少消失消失立即产生白色沉淀立即产生白色沉淀渐渐多多最多最多沉淀不消失沉淀不消失离子方离子方程式程式 操作操作现象现象图像图像Al33OH= Al(OH)3；Al(OH)3OH=Al(OH)4四羟基合铝酸盐溶液四羟基合铝酸盐溶液中逐滴加稀盐酸至过量中逐滴加稀盐酸至过量四羟基合铝酸盐溶液四羟基合铝酸盐溶液中缓慢通入中缓慢通入CO2至过量至过量立即产生白色沉淀立即产生白色沉淀渐渐多多最多最多渐少渐少消失消失立即产生白色沉淀立即产生白色沉淀渐渐多多最多最多沉淀不消失沉淀不消失离子离子方程方程式式 操作操作现象现象Al(OH)4H=Al(OH)3H2O；Al(OH)33H=Al

15、33H2O NaOH溶液中逐滴加溶液中逐滴加可溶性铝盐溶液至过量可溶性铝盐溶液至过量盐酸中逐滴加四羟基盐酸中逐滴加四羟基合铝酸盐溶液至过量合铝酸盐溶液至过量无沉淀无沉淀(或有但即溶或有但即溶)出现沉淀出现沉淀渐多渐多最多最多沉淀不消失沉淀不消失无沉淀无沉淀(或有但即溶或有但即溶)出现沉淀出现沉淀渐多渐多最多最多沉淀不消失沉淀不消失图像图像离子离子方程方程式式Al34OH=Al(OH)4；3Al(OH)4Al3=4Al(OH)3Al(OH)44H=Al34H2O；Al33Al(OH)4=4Al(OH)3互动讲练互动讲练 向向20 mL AlCl3溶液中滴入溶液中滴入2 molL1NaOH溶液时，

16、得溶液时，得到到Al(OH)3沉淀质量沉淀质量(g)与所滴加与所滴加NaOH溶液的体积溶液的体积(mL)的关的关系如图所示：系如图所示：(1)图中图中A点表示的意义是点表示的意义是_。(2)图中图中B点表示的意义是点表示的意义是_。(3)上述两步用总的离子反应方程式可表示为上述两步用总的离子反应方程式可表示为_。(4)假如溶液中生成了假如溶液中生成了0.39 g沉淀，则此时用去沉淀，则此时用去NaOH溶液的体溶液的体积是积是_。表示加入表示加入NaOH溶液产生的最大沉淀量溶液产生的最大沉淀量表示滴入表示滴入NaOH使沉淀恰好完全溶解使沉淀恰好完全溶解Al34OH=Al(OH)47.5 mL或或

17、17.5 mL解析解析把把NaOH滴入滴入AlCl3中中，先生成先生成Al(OH)3沉淀沉淀，最大值最大值为为A点；然后再加点；然后再加NaOH，沉淀逐渐溶解沉淀逐渐溶解，至至B点时沉淀溶解点时沉淀溶解完全；总反应的离子方程式为完全；总反应的离子方程式为Al34OH=Al(OH)4。当有当有0.39 g沉淀生成时沉淀生成时，AlCl3过量过量，Al3部分生成部分生成Al(OH)3，反应为反应为Al33OH=Al(OH)3，可知消耗可知消耗NaOH为为7.5 mL，NaOH过量过量，用去用去NaOH 17.5 mL。借题发挥借题发挥(1)既能与强酸反应既能与强酸反应，又能与强碱反应的物质又能与强

18、碱反应的物质某些单质：某些单质：Al、Zn、S、Si。两性氧化物：两性氧化物：Al2O3、ZnO等。等。两性氢氧化物：两性氢氧化物：Al(OH)3、Zn(OH)2等。等。弱酸的铵盐：弱酸的铵盐：(NH4)2S、(NH4)2CO3等。等。多元弱酸的酸式盐：多元弱酸的酸式盐：NaHCO3、NaHS、NaH2PO4等。等。某些酸：某些酸：H2S。(2)Al(OH)3的实验室制法的实验室制法(3)当溶液中有多种离子时要考虑离子之间的反应顺序当溶液中有多种离子时要考虑离子之间的反应顺序，如向如向含有含有H、NH、Mg2、Al3的混合溶液中逐滴加入的混合溶液中逐滴加入NaOH溶溶液液，先与先与H反应反应，

19、再与再与Mg2、Al3反应生成沉淀反应生成沉淀，再与，再与NH反应反应，最后再溶解最后再溶解Al(OH)3沉淀。沉淀。变式训练变式训练3在硝酸铝和硝酸镁的混合溶液中逐滴加入稀氢氧化钠溶液在硝酸铝和硝酸镁的混合溶液中逐滴加入稀氢氧化钠溶液直到过量。下列表示氢氧化钠加入量直到过量。下列表示氢氧化钠加入量(x)与溶液中沉淀的物质与溶液中沉淀的物质的量的量(y)的关系示意图正确的是的关系示意图正确的是()解析：发生的反应依次为解析：发生的反应依次为Mg22OH=Mg(OH)2、Al33OH=Al(OH)3、Al(OH)3OH=Al(OH)4，显然只有显然只有C项符合题意。项符合题意。C4将等体积的将等

20、体积的AlCl3溶液和溶液和NaOH溶液混合后，沉淀物中铝元溶液混合后，沉淀物中铝元素的质量与溶液中含有的铝元素的质量相等，则素的质量与溶液中含有的铝元素的质量相等，则AlCl3溶液与溶液与NaOH溶液的物质的量浓度之比为溶液的物质的量浓度之比为()13231427A BC D解析：选解析：选D。沉淀物中的铝元素的存在形式为。沉淀物中的铝元素的存在形式为Al(OH)3，溶液溶液中铝元素的存在形式为中铝元素的存在形式为Al3或或Al(OH)4。所以一种可能是。所以一种可能是nAl(OH)3n(Al3)，设各为设各为1 mol。则：。则：Al33OH=Al(OH)31 mol3 mol 1 mol

21、n(Al3) n(OH)1 moln(Al3)1 mol，n(OH)3 mol；所以所以AlCl3溶液与溶液与NaOH溶液的物质的量浓度之比为溶液的物质的量浓度之比为( (1 mol1 mol)3 mol23。另一种可能是另一种可能是nAl(OH)3nAl(OH)4, ,设各为设各为1 mol。则：。则：Al34OH=Al(OH)41 mol4 mol 1 moln1(Al3)n1(OH) 1 moln1(Al3)1 mol，n1(OH)4 mol；Al33OH=Al(OH)31 mol3 mol1 moln2(Al3)n2(OH) 1 moln2(Al3)1 mol，n2(OH)3 mol；

22、n(Al3)n1(Al3)n2(Al3)2 mol，n(OH)n1(OH)n2(OH)7 mol，所以所以AlCl3溶液与溶液与NaOH溶液的物质的量浓度之比为溶液的物质的量浓度之比为 2 27。实验探究实验探究 铝热反应铝热反应实验步骤实验步骤如图所示，将两张圆形纸分别折叠成漏斗如图所示，将两张圆形纸分别折叠成漏斗后套在一起使四周都是四层，把内层后套在一起使四周都是四层，把内层“纸纸漏斗漏斗”取出，在底部剪一个孔，用水润湿，取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一再跟另一“纸漏斗纸漏斗”套在一起，架在铁架套在一起，架在铁架台的铁圈上，下面放置盛有细沙的蒸发皿。把台的铁圈上，下面放置盛有细沙的

23、蒸发皿。把5 g炒干的三氧炒干的三氧化二铁粉末和化二铁粉末和2 g铝粉混合均匀，放在铝粉混合均匀，放在“纸漏斗纸漏斗”中中,上面加入上面加入少量氯酸钾并在混合物中插一根镁条少量氯酸钾并在混合物中插一根镁条,用燃着的木条点燃镁条用燃着的木条点燃镁条,观察发生的现象。观察发生的现象。实验现象实验现象反应放出大量的热，发出耀眼的光芒，生成熔融物，烧穿漏反应放出大量的热，发出耀眼的光芒，生成熔融物，烧穿漏斗，落在蒸发皿中的沙中。斗，落在蒸发皿中的沙中。案例案例铝热反应原理可以应用在生产上铝热反应原理可以应用在生产上,如用于焊接钢轨等。如用于焊接钢轨等。实验室铝热反应的实验装置如图：实验室铝热反应的实验

24、装置如图：(1)该实验步骤如下：用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状该实验步骤如下：用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状,套在套在一起一起,使四周都有四层。把内层漏斗取出，在底部剪一个孔，使四周都有四层。把内层漏斗取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一个漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放用水润湿，再跟另一个漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置盛沙的置盛沙的_。把。把5 g炒干的氧化铁粉末和炒干的氧化铁粉末和2 g铝粉混合均铝粉混合均匀，放在漏斗中，上面加少量氯酸钾，并在混合物中间插一匀，放在漏斗中，上面加少量氯酸钾，并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条。观察发生的现象。根镁条，用小木条点燃镁条。观察发生的现象。蒸发皿蒸发皿(2)图中漏斗的材质是图中漏斗的材质是_(填填“玻璃玻璃”或或“纸纸”)。(3)镁条的作用是镁条的作用是_。(4)实验现象实验现象_；_；_。纸纸利用镁条燃烧放出的热量促使氧化铁和铝发生剧烈反应利用镁条燃烧放出的热量促使氧化铁和铝发生剧烈反应镁条剧烈燃烧镁条剧烈燃烧反应剧烈，放出大量的热，发生耀眼的光芒反应剧烈，放出大量的热，发生耀眼的光芒纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落在沙中纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落在沙中(5)待熔融