《铝金属材料》学案2

4/15第2节铝金属材料第1课时铝与铝合金课堂合作探究问题导学一、铝与氧气的反应活动与探究1实验操作实验现象化学方程式铝箔________，失去光泽，__________—铝箔________，失去光泽，__________4Al＋3O2eq\o(=,\s\up7(△))2Al2O3脱脂棉蘸上一些铝粉点燃后放入氧气中：4Al＋3O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2Al2O3思考与交流1．表面未打磨的铝箔在空气中加热时的现象说明了什么？2．表面打磨的铝箔在空气中加热时的现象与未打磨的铝箔直接加热时的现象相同吗？为什么？3．你能想出一个让铝在空气中燃烧的方法吗？【规律总结】1．铝在常温下就能与空气中的氧气发生反应，生成一层致密的氧化膜。铝制品表面的氧化膜，起着保护内部金属的作用，所以活泼的铝在空气中稳定存在，有很强的抗腐蚀性。2．铝除了与氧气直接化合外，还能与氯气、硫等多种非金属单质直接化合。2Al＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2AlCl32Al＋3Seq\o(=,\s\up7(△))Al2S3二、铝热反应活动与探究2实验操作实验现象化学方程式铝热反应的实验装置思考与交流1．引发铝热反应的操作是什么？2．镁条、氯酸钾在铝热反应中起什么作用？镁条、氯酸钾是铝热剂吗？3．铝热反应的条件是什么？4．铝和氧化镁是否反应？5．铝热反应的用途？【规律总结】1．铝热剂是指铝粉与难熔金属氧化物的总称；镁条和KClO3是引发剂，不是铝热剂。2．铝和氧化铁在高温下发生的反应不仅可用于焊接钢轨，还可用于定向爆破。定向爆破是指在地基的钢筋处安放铝热剂，引燃后产生的温度高达2500～3500℃3．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。铝热反应还可用于冶炼钒、锰等金属。3V2O5＋10Aleq\o(=,\s\up7(高温))5Al2O3＋6VCr2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高温))Al2O3＋2Cr三、铝与酸、碱的反应活动与探究3实验操作实验现象快速反应放出____，铝片________，点燃的木条放在试管口时__________化学方程式2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋6H2O=2Na[Al(OH)4]＋3H2↑实验结论铝既能与________反应，也能与________反应，且都放出______，据此可区别铝和其他金属思考与交流铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应时，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的盐酸和氢氧化钠的物质的量之比为()A．1∶1B．2∶1C．3∶1D．1∶3【规律总结】计算规律(1)金属与酸的反应均为氧化还原反应，且金属失去电子的物质的量等于酸得到电子的物质的量。(2)1mola价的活泼金属与足量的非氧化性酸反应时，可生成eq\f(a,2)mol的H2。(3)等量的铝分别与足量的酸、碱溶液反应时，生成H2的量相等，消耗H＋和OH－的物质的量之比为3∶1。(4)足量的铝分别和等物质的量的H＋、OH－反应时，消耗铝的物质的量之比和产生H2的物质的量之比都为1∶3。当堂检测1．铝在人体中积累可使人慢性中毒，1989年世界卫生组织正式将铝确定为食品污染源之一而加以控制。铝在下列使用场合须加以控制的是()①制铝锭②制易拉罐③制电线电缆④制牙膏皮⑤用明矾净水⑥制炊具⑦用明矾和苏打作食物膨化剂⑧用氢氧化铝制药片治胃病⑨制防锈油漆A．①②④⑤⑥⑦⑧B．②⑤⑥⑦⑧⑨C．②④⑤⑥⑦⑧D．③④⑤⑥⑦⑧2．把铝粉和氧化铁粉配成铝热剂，分为两等份，一份在高温下恰好完全反应后，再与足量盐酸反应，另一份直接放入足量的烧碱溶液中充分反应，前后两种情况下生成的气体质量之比是()A．3∶2B．2∶3C．1∶1D．28∶93．相同质量的两份铝，分别放入足量的盐酸和氢氧化钠溶液中，放出的氢气在同温同压下的体积之比为()A．1∶1B．1∶6C．2∶3D．3∶24．若在加入铝粉能放出氢气的溶液中，分别加入下列各组离子，一定能大量共存的是()A．NHeq\o\al(＋,4)、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3)、K＋B．Na＋、Ba2＋、Ca2＋、HCOeq\o\al(－,3)C．Mg2＋、NOeq\o\al(－,3)、K＋、Cl－D．K＋、Cl－、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)5．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样品将其加高温，恰好完全反应，该反应的化学方程式是________________。氧化铁与铝的质量之比是________。(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)中所得气体的体积之比c∶b＝________。

第2节铝金属材料第2课时铝的化合物金属与金属材料课堂合作探究问题导学一、Al(OH)3的制备与性质探究活动与探究1实验操作实验现象离子方程式实验操作实验现象离子方程式思考与交流1．实验室中如何制备Al(OH)3？能用AlCl3溶液和NaOH溶液来制取Al(OH)3吗？2．不选用其他试剂能否鉴别AlCl3溶液和NaOH溶液？3．向含有1molAlCl3的AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量，你能写出发生反应的离子方程式并作出生成沉淀的物质的量与加入NaOH的物质的量的关系图像吗？【规律总结】1．铝三角(1)Al3＋→Al(OH)3或[Al(OH)4]－。①与弱碱(如氨水)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]－。①与强酸反应生成Al3＋Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O②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＋。①与弱酸(如碳酸)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↓＋H2O②与过量强酸反应生成Al3＋[Al(OH)4]－＋4H＋=Al3＋＋4H2O2．铝及其化合物转化关系中的焦点(1)铝、氧化铝分别与氢氧化钠溶液反应时都生成四羟基合铝酸钠，不能生成氢氧化铝。(2)可溶性铝盐与氨水反应时，无论氨水是否过量，都能生成氢氧化铝。氢氧化铝不溶于弱碱。(3)氧化铝不能溶于水，不能用氧化铝与水化合生成氢氧化铝。二、金属的通性活动与探究2实验操作实验现象化学方程式及离子方程式镁带燃烧镁带与盐酸反应________________________________________________________________________________________________________________________________________________，________________________________________________________________________________________________________________________________________________铝丝插入硫酸铜溶液中________________________________________________________________________________________________________________________________________________，________________________________________________________________________________________________________________________________________________铜丝与硝酸银溶液反应________________________________________________________________________________________________________________________________________________，________________________________________________________________________________________________________________________________________________思考与交流1．所有的金属都能和酸反应放出H2吗？2．所有的金属单质都能和硝酸发生反应吗？3．把Na放入CuSO4溶液中，能置换出Cu单质吗？【规律总结】金属的通性和特性1．2．3．几种金属的特性(1)铝能与NaOH溶液反应；(2)常温下，铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸发生“钝化”现象。当堂检测1．下列变化不可能通过一步实验直接完成的是()A．Al(OH)3→Al2O3B．Al2O3→Al(OH)3C．Al→Al3＋D．Al3＋→Al(OH)32．下列各组反应中能得到Al(OH)3的是()A．Al2O3加到热水中B．向Na[Al(OH)4]溶液中加入过量盐酸C．将Na投入到Na[Al(OH)4]溶液中D．在AlCl3溶液中滴几滴NaOH溶液3．实验室用AlCl3制取Al(OH)3，最合适的试剂是()A．NaOHB．H2SO4C．NH3·H2OD．4．现有AlCl3和MgSO4混合溶液，向其中不断加入NaOH溶液，得到沉淀的量与加入NaOH溶液的体积如图所示。原溶液中Cl－与SOeq\o\al(2－,4)的物质的量之比为()A．1∶3B．2∶3C．6∶1D．3∶15．铜在自然界存在于多种矿石中，如：矿石名称黄铜矿斑铜矿辉铜矿孔雀石主要成分CuFeS2Cu5FeS4Cu2SCuCO3·Cu(OH)2请回答下列问题：(1)上表所列铜化合物中，铜的质量分数最高的是__________。(2)工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应：2Cu2O＋Cu2Seq\o(=,\s\up7(高温))6Cu＋SO2↑，反应的氧化剂是__________。(3)SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是____________；处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1种酸和1种盐的名称______________。

参考答案：第一课时课堂·合作探究【问题导学】活动与探究1：发红卷缩熔化不滴落发红卷缩熔化不滴落铝粉在氧气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体，集气瓶内温度明显升高思考与交流：1．答案：铝表面的氧化膜Al2O3的熔点很高(比铝的熔点高很多)，包在铝的外面，使液态铝不能滴落，也不燃烧。2．答案：相同，打去氧化膜的铝箔在空气中表面又很快生成新的Al2O3薄膜，包在铝的外面，使液态铝不滴落，也不燃烧。3．答案：将铝箔制成铝粉，撒在酒精灯火焰上，便可观察到铝的燃烧。活动与探究2：剧烈燃烧，放出大量的热，产生大量的烟，纸漏斗下部被烧穿，有红热的液体落入沙中，冷却后变为黑色固体2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3思考与交流：1．答案：用燃着的木条引燃镁条，通过镁条燃烧放出的热量引发铝热反应。2．答案：起引发剂的作用；镁条和氯酸钾不是铝热剂，铝热剂指的是铝粉和难熔金属氧化物的混合物。3．答案：铝热反应需要在高温条件下进行。4．答案：因为镁的还原性比铝的强，所以铝和氧化镁不能发生反应。5．答案：①焊接钢轨；②冶炼钒、铬、锰、钨等难熔金属；③用于钢筋混凝土的定向爆破。活动与探究3：气体逐渐溶解发出爆鸣声酸溶液碱溶液H2思考与交流：C解析：根据铝与盐酸以及铝与NaOH溶液反应的化学方程式：2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋6H2O=2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，可直接得到答案：n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。【当堂检测】1．C解析：铝是一种非常重要的金属，有极为广泛的用途。上述9项都属于铝的用途，其中一部分与食品有关，如制易拉罐、用明矾净水、制炊具、用明矾和苏打作食物膨化剂等，还有制牙膏皮、用氢氧化铝制药片治胃病等都可以直接进入人体而危害人体健康，应严格控制。2．B解析：根据化学方程式Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高温))eq\o(2Fe,\s\do4(2mol))＋Al2O3，eq\o(2Al,\s\do4(2mol))＋2NaOH＋6H2O=2Na[Al(OH)4]＋eq\o(3H2↑,\s\do4(3mol))，eq\o(Fe,\s\do4(2mol))＋2HCl=FeCl2＋eq\o(H2↑,\s\do4(2mol))，可知选项B正确。3．A解析：由得失电子守恒，可知等量的铝参加反应生成H2的量相同。4．D解析：铝与酸、强碱反应均放出氢气，则加入铝粉能放出氢气的溶液中可能含H＋，也可能含OH－。分别加入各组离子，一定能大量共存，是指各组离子应与H＋或OH－都能共存。A项中，NHeq\o\al(＋,4)与OH－生成NH3·H2O，COeq\o\al(2－,3)与H＋生成H2CO3；B项中，HCOeq\o\al(－,3)与H＋、OH－都能发生反应；C项中，Mg2＋与OH－不能共存，并且NOeq\o\al(－,3)与H＋共存时形成HNO3，与铝粉反应不产生H2；D项中，各离子与H＋或OH－都不发生反应，符合要求。5．解析：(1)样品中的氧化铁不与NaOH溶液反应，而铝能与NaOH溶液反应：2Al＋2NaOH＋6H2O=2Na[Al(OH)4]＋3H2↑54g67.2Lm(Al)bLm(Al)＝54g×bL/67.2L＝9b/11.2g(2)发生的反应为2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))Al2O3＋2Fe，由化学方程式容易看出氧化铁与铝的质量之比为80∶27。(3)从铝热反应的化学方程式可以看出，铝与铁的物质的量是相等的，但在与酸的反应中，铝的价态升高到＋3价，铁的价态升高到＋2价，因此，c∶b＝2∶3。答案：(1)2Al＋2NaOH＋6H2O=2Na[Al(OH)4]＋3H2↑eq\f(9b,11.2)(2)2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))Al2O3＋2Fe80∶27(3)2∶3第二课时课堂·合作探究【问题导学】活动与探究1：生成白色胶状沉淀Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)白色沉淀溶解Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O白色沉淀溶解出现白色胶状沉淀Al(OH)3＋OH－=[Al(OH)4]－[Al(OH)4]－＋CO2=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)思考与交流：1．答案：制备Al(OH)3的方法有：(1)可溶性铝盐与氨水反应制取Al(OH)3，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)；(2)向含有[Al(OH)4]－的溶液中通入足量的CO2制取Al(OH)3，离子方程式为[Al(OH)4]－＋CO2=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)。因为Al(OH)3可以溶于NaOH溶液，所以一般不用AlCl3溶液和NaOH溶液反应来制取Al(OH)3。2．答案：能，将一种溶液滴加到另一种溶液中，若先出现白色沉淀，后沉淀溶解，则滴加的是NaOH溶液，另一种溶液是AlCl3溶液；若开始时无沉淀生成，后生成沉淀，则滴加的是AlCl3溶液，另一种溶液是NaOH溶液。3．答案：向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH至过量发生的反应依次为：Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓Al(OH)3＋OH－=[Al(OH)4]－生成Al(OH)3沉淀的量与加入NaOH的量的关系图像如下：活动与探究2：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体2Mg＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO反应剧烈，有大量的气体产生，放出大量的热，镁带逐渐溶解Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑铝的表面覆盖一层红色固体，溶液的蓝色逐渐变浅2Al＋3CuSO4=Al2(SO4)3＋3Cu2Al＋3Cu2＋=2Al3＋＋3Cu铜丝表面析出一层银白色的固体Cu＋2AgNO3=Cu(NO3)2＋2AgCu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag思考与交流：1．答案：不是；金属活动性顺序中氢前的金属可以与稀盐酸或稀硫酸反应放出H2，金属不能是氢后的金属，酸不能是浓硫酸和硝酸。2．答