2021-2022高中化学讲义：第4章 第2节 课时1铝与铝合金

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGE16-版权所有@高考资源网学必求其心得，业必贵于专精第2节铝金属材料课时1铝与铝合金目标与素养:1。掌握Al的金属通性,与强碱溶液的反应.（宏观辨识)2.掌握Al2O3、Al（OH）3的两性。(变化观念)3。了解铝合金的性质及应用.（社会责任）一、铝与铝合金1．存在：铝在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位。2．物理性质：银白色固体，质软，密度小，导电性仅次于金、银和铜。3．化学性质微点拨:（1）单质铝只有还原性，其还原性与其失电子数目多少无关。(2）铝热剂指Al与比铝不活泼金属的氧化物形成的混合物。4．铝合金及其制品（1)形成：在铝中加入其他元素（如铜、镁、硅、锌、锂等）熔合而形成铝合金。(2）性能：密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉等。（3)用途:建筑、包装、交通运输及电子行业.微点拨:（1）合金比成分金属的硬度大，熔点低。（2)合金属于混合物，一定含有金属可能含有非金属.二、铝的重要化合物1．氧化铝（1）物理性质氧化铝是不溶于水的白色固体。（2)化学性质为什么铝制炊具不宜长时间盛放酸、碱性食物？【提示】因为铝制品表面有一层致密的氧化膜，该氧化膜为两性氧化物,既能与酸反应,又能与碱反应，用铝制炊具盛放酸或碱性食物，会破坏该氧化膜，使铝具受到进一步腐蚀。2．氢氧化铝（1)物理性质氢氧化铝是不溶于水的白色胶状固体。（2)化学性质（3）制备可以通过铝盐溶液与碱反应制得，如AlCl3溶液与氨水反应的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al（＋，4）。（4)用途Al(OH）3胶体既能够凝聚水中的悬浮物，又能吸附色素，可用于水的净化。1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”)(1）铝在自然界中只以化合态形式存在. (）（2）合金比成分金属具有优良的性能。 （）（3)铝热反应常用于焊接钢轨。 (）(4）氧化铝能与氢氧化钠反应生成氢氧化铝。 （）(5）氢氧化铝能与所有的碱溶液反应。 （）［答案]（1）√（2）√(3）√（4)×（5)×2．除去镁粉中的少量铝粉，可选用的试剂是（)A．稀盐酸 B．稀硝酸C．NaOH溶液 D．氯化钠溶液[答案］C3．既能与盐酸反应,又能和氢氧化钾溶液反应且属于两性化合物的是(）A．MgO B．Al2O3C．Mg（HCO3）2 D．KAl(SO4）2[答案]B铝的化学性质1.铝的特性（1)铝是较活泼的金属，常温下可与空气中的氧气形成致密的氧化膜，因而具有较好的耐腐蚀性。(2）铝在常温下，遇到浓硫酸、浓硝酸会发生钝化。(3)铝与某些金属氧化物在高温下发生铝热反应放出大量的热,会使生成的金属熔化。(4）铝可以与强碱溶液反应生成氢气,反应的实质是铝置换水中的氢.2．金属铝与酸、碱反应生成H2的量的关系(1）反应原理2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑；2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4］－＋3H2↑.(2）量的关系定量关系eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2Al～6H＋～3H2，2Al~2OH－～3H2）)①等量的铝分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，产生H2的量相等,此时消耗HCl与NaOH的物质的量之比为3∶1。②足量的铝与等物质的量的盐酸和NaOH溶液反应，产生H2的物质的量之比为1∶3，此时消耗铝的物质的量之比也为1∶3。③等量的铝分别和等量的盐酸和NaOH溶液反应，若eq\f(1，3）<eq\f(nHClH2，nNaOHH2）<1,则必定:a.铝与盐酸反应时，铝过量，而盐酸不足;b.铝与NaOH溶液反应时，铝不足，而NaOH过量.（3)灵活利用数轴正确分析“量”的关系【典例1】将5.4gAl投入200。0mL2.0mol·L－1的某溶液中有氢气产生，充分反应后有金属剩余。该溶液可能为（）A．HNO3溶液 B．Ba(OH）2溶液C．H2SO4溶液 D．HCl溶液D［Al与HNO3反应不产生H2,A项被排除。n（Al)＝eq\f(5.4g，27g·mol－1）＝0.2mol，B项中n（OH－)＝0。2L×2.0mol·L－1×2＝0.8mol,C项中n（H＋）＝0。8mol，D项中n(H＋）＝0。4mol，由2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4]－＋3H2↑,2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑，可知0。2molAl与0.2molOH－或0。6molH＋恰好完全反应，则B中OH－过量，C中H＋过量，D中Al过量。］（1）将5。4gAl投入200.0mL2。0mol·L－1的Ba(OH)2溶液中，标准状况下产生H2的体积为。（2）将5。4gAl投入200.0mL2.0mol·L－1盐酸中，转移电子数为。[解析］(1）Ba(OH)2过量，以Al为准进行计算:2Al~3H2↑23eq\f（5.4g，27g·mol－1）n（H2)n（H2)＝0。3mol，V(H2)＝6。72L.(2)Al过量，以HCl为准进行计算：HCl~e－110．2L×2。0mol·L－1n（e－）n（e－）＝0。4mol，N(e－)＝0。4NA。[答案]（1）6。72L(2)0.4NA1．镁、铝都是较活泼的金属，下列描述中正确的是(）A．高温下，镁、铝在空气中都有抗腐蚀性B．镁、铝都能跟稀盐酸、稀硫酸、强碱反应C．镁在点燃条件下可以跟二氧化碳起反应，铝在一定条件下可以跟氧化铁发生氧化还原反应D．铝热剂是镁条、铝粉和金属氧化物的混合物C［镁和铝在常温下不容易被腐蚀，高温下很容易与氧气结合发生反应，A错误。镁能跟酸反应，不能跟碱反应，B错误。铝热剂是铝粉和不活泼金属氧化物组成的混合物,D错误。］2．下列物质在一定条件下不能与铝粉发生铝热反应的是(）A．Fe3O4 B．WO3C．CaO D．MnO2C[在一定条件下能与铝粉发生铝热反应的是在金属活动性顺序表中排在铝后面的金属的氧化物。］“铝三角”的转化关系及应用1．Al3＋→Al（OH）3或[Al(OH）4]－。①与弱碱或少量强碱反应生成Al(OH)3Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH）3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)Al3＋＋3OH－=Al（OH）3↓②与过量强碱反应生成［Al（OH)4]－Al3＋＋4OH－=［Al(OH）4]－2．Al（OH）3→Al3＋或［Al(OH）4]－。③与强酸反应生成Al3＋Al（OH）3＋3H＋=Al3＋＋3H2O④与强碱反应生成［Al(OH）4]－Al（OH）3＋OH－=［Al（OH)4]－3．[Al(OH）4]－→Al(OH）3或Al3＋.⑤与弱酸或少量强酸反应生成Al(OH)3[Al(OH）4］－＋CO2（过量)=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－，3）或2［Al（OH）4］－＋CO2（少量)=2Al（OH）3↓＋COeq\o\al（2－,3)＋H2O[Al(OH）4]－＋H＋（少量)=Al(OH）3↓＋H2O⑥与过量强酸反应生成Al3＋[Al（OH）4］－＋4H＋=Al3＋＋4H2O【典例2】向20mL某物质的量浓度的AlCl3溶液中滴入2mol·L－1NaOH溶液时,得到的Al(OH）3沉淀质量与所滴加NaOH溶液的体积（mL）关系如图所示,试回答下列问题：（1）图中A点表示的意义是。（2)图中B点表示的意义是。（3)上述两步反应用总的离子方程式可表示为。(4)假如溶液中有Al(OH)3沉淀0。39g，则此时用去NaOH溶液的体积为。［解析］(1)～（3）由图像可知，随着NaOH溶液的滴入，AlCl3溶液中发生由Al3＋→Al（OH）3→［Al（OH）4]－的转化,故A点表示Al(OH）3沉淀量最多，而B点表示Al（OH）3完全溶解，涉及的离子方程式为Al3＋＋3OH－=Al(OH）3↓、Al(OH）3＋OH－=［Al(OH)4]－。（4)当NaOH不足时，V(NaOH)＝（0.39g÷78g·mol－1)×3÷2mol·L－1×103mL·L－1＝7.5mL；当NaOH相对过量时，Al3＋全部生成Al(OH）3后，又部分溶解.据A点,n[Al（OH)3]＝0。01mol，溶解0。005molAl(OH）3需加入NaOH溶液的体积为（0。01mol×3＋0。005mol）÷2mol·L－1×103mL·L－1＝17。5mL。[答案]（1）生成Al（OH）3沉淀的最大值（2）Al（OH)3沉淀完全溶解于NaOH溶液生成Na［Al（OH)4］(3）Al3＋＋4OH－=[Al(OH）4］－（4)7.5mL或17。5mL上述例题中：（1)所用AlCl3溶液的物质的量浓度为。（2)若用“氨水”代替“NaOH溶液"，则Al(OH)3沉淀质量与所滴加氨水的体积(mL)关系图像是怎样的?［解析］（1）由A点Al（OH)3质量最大，可知n(AlCl3）＝n［Al(OH）3］＝0.01mol,c(AlCl3）＝eq\f(0。01mol，0.02L）＝0。5mol·L－1。[答案］（1）0。5mol·L－1（2）1．把Ba(OH）2溶液滴入明矾溶液中,若恰好使SOeq\o\al（2－，4）全部转化成BaSO4沉淀，此时铝元素的主要存在形式是（）A．Al3＋ B．Al(OH）3C．［Al（OH）4］－ D．Al3＋和Al（OH)3C［2Ba（OH）2＋KAl（SO4)2=2BaSO4↓＋K［Al（OH)4]。]2．为了使Na［Al（OH）4]溶液中的Al元素完全转化为Al(OH)3沉淀,选取的试剂最好是()A．氨水 B．NaOH溶液C．稀盐酸 D．二氧化碳D［Na[Al(OH）4］不与碱反应，A、B项错误；C项,HCl为强酸，与Na［Al（OH）4]反应可生成Al(OH）3沉淀，但不易控制稀盐酸的用量，若HCl过量,则Al(OH）3将转化为Al3＋,C项错误；D项，Al(OH)3不能溶解在弱酸溶液中，因此在Na［Al(OH）4]溶液中通入过量的二氧化碳即可得到Al（OH）3沉淀，D项正确。]1．镁铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为被广泛应用的新型建筑装潢材料。主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的性质是()A．不易生锈 B．导电性好C．密度较小 D．强度较高B[题目中已指出镁铝合金坚硬（强度较高)、轻巧（密度较小)、洁净(不易生锈)等性质,即可分析判断“导电性好”与上述用途无关。]2．有关铝及其化合物的说法错误的是（)A．用于熔化烧碱的坩埚，可用Al2O3这种材料制成B．铝能在空气中稳定存在是因为其表面覆盖着一层氧化铝薄膜C．氧化铝是一种难熔物质，是一种较好的耐火材料D．氢氧化铝能中和胃酸,可用于制胃药A[Al2O3可与NaOH发生化学反应，故熔化烧碱不能用Al2O3坩埚。］3．为了分离溶液中的Mg2＋和Al3＋，应加入(）A．盐酸、NaCl溶液B．HNO3溶液C．NaOH溶液、盐酸D．水C[加入过量NaOH溶液发生反应：Mg2＋＋2OH－=Mg（OH)2↓,Al3＋＋4OH－=［Al(OH)4］－，过滤后向滤渣和滤液中再分别加入适量盐酸即可达到分离的目的。]4．下列反应的离子方程式书写不正确的是（）A．Al（OH)3沉淀中滴加盐酸：Al(OH）3＋3H＋=Al3＋＋3H2OB．铝粉投入到NaOH溶液中:2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4］－＋3H2↑C．AlCl3溶液中加入足量的氨水：Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓D．氧化铝与盐酸反应：Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2OC［AlCl3和氨水的反应为：Al3＋＋3NH3·H2O=Al（OH）3↓＋3NHeq\o\al(＋，4)。]5．分析下图中各物质的转化关系。已知E是地壳中含量最高的金属元素单质。（1)写出B、D的化学式：B；D。（2)写出离子方程式：C→D；B＋CO2(足）→D。(3）写出化学方程式E→