山東科技版化學必修1 第四章 第2節(jié) 鋁、金屬材料（學案）

1、.年 級高一學 科化學版 本山東科技版內(nèi)容標題第4章 第2節(jié) 鋁 金屬材料【本講教育信息】一. 教學內(nèi)容： 第4章 第2節(jié) 鋁 金屬材料二. 教學目的1、掌握鋁及其化合物的性質(zhì)，理解鋁合金材料的用處2、理解金屬性質(zhì)和金屬材料之間的親密關(guān)系3、理解金、銀、銅的主要性質(zhì)以及應(yīng)用三. 教學重點、難點鋁及其化合物的性質(zhì)四. 知識分析一鋁和鋁合金1、鋁1物理性質(zhì)：鋁是硬度較小的銀白色金屬鋁最重要的性質(zhì)是質(zhì)輕，密度為2.7g/cm，具有一定的耐磨性鋁有很好的延展性和導(dǎo)電性鋁熔點低666.4，沸點高2467鋁能與多種金屬形成高強度的合金，有些合金的強度還可以與銅媲美2化學性質(zhì)與氧氣的反響常溫下，鋁被空氣中的

2、氧氣氧化，外表生成一層致密的氧化物薄膜，失去金屬光澤。 假設(shè)點燃時：那么 4Al 3O2 2Al2O3 利用此反響，鋁可用于制造燃燒彈、信號彈、火箭推進劑等問題探究：a. 英阿馬島戰(zhàn)爭中英方的一艘現(xiàn)代化驅(qū)逐艦甲板上大量使用鋁被阿方導(dǎo)彈擊中后，燃起滔天大火，無法撲滅，導(dǎo)致艦艇漂浮，你知道這是怎么回事嗎？b. 你能利用分類方法預(yù)測鋁與Cl2 ，S非金屬單質(zhì)的反響嗎？假設(shè)能反響請寫出反響方程式。解答：a. 鋁在高溫下發(fā)生了燃燒，生成氧化鋁。b. 2Al 3Cl2 2AlCl34Al 3S 2Al2S3 與酸的反響a. 與非氧化酸鹽酸.稀硫酸反響，有氫氣生成。離子方程式： 2Al 6H 2Al3 3H

3、2 b. 與氧化酸硝酸，濃硫酸反響，無氫氣生成。Al 4HNO3 稀 AlNO33 NO 2H2O注意：Al遇冷的濃硫酸、濃硝酸會鈍化，但加熱可反響。與堿的反響2Al 2NaOH 6H2O 2NaAlOH4 3H2 鋁為復(fù)原劑，水為氧化劑離子方程式： 2Al 2OH 6H2O 2AlOH4 3H2 與金屬氧化物的反響鋁熱反響2Al Fe2O3 2Fe Al2O3該反響稱為鋁熱反響，鋁粉和氧化鐵粉末的混合物稱為鋁熱劑。利用鋁熱反響可焊接鋼軌大截面的鋼材部件等。鋁和氧化鐵在高溫下發(fā)生的反響不僅可用于焊接鋼軌，還可用于定向爆破定向爆破是指在地基的鋼筋混處安放鋁熱劑，引燃后產(chǎn)生的溫度高達2500350

4、0，使鋼筋熔斷，樓體倒塌。鋁不僅可與氧化鐵發(fā)生鋁熱反響，用其他金屬氧化物如V2O5、Cr2O3、MnO2等代替氧化鐵也可發(fā)生鋁熱反響。鋁熱反響還可用于冶煉釩、錳等金屬。2、鋁合金1合金：合金是指兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。一般來說，合金的性能優(yōu)于純金屬，合金的熔點比它的各成分金屬熔點都低，硬度比它的各成分金屬大。但合金的性質(zhì)并不是各成分金屬性質(zhì)的總和。2鋁合金金屬鋁中參加其他元素如銅、鎂、硅、鋅、鋰等，即形成各種性能優(yōu)良的鋁合金。性質(zhì)特征鋁合金具有密度小、強度高、塑性好、易于成形、制造工藝簡單、本錢低廉等特點，并且外表易形成致密的氧化物保護膜而具有一定的抗腐

5、蝕才能。用處鋁合金主要用于建筑業(yè)、容器和包裝業(yè)、交通運輸及電子行業(yè)，如汽車車輪的骨架，硬盤抽取盒等。另外，還廣泛用于制造飛機構(gòu)件。3、氧化鋁1物理性質(zhì)：白色固體，不溶于水，熔點高，良好的耐火材料。自然界中純潔的Al2O3 為無色晶體，俗稱剛玉，硬度僅次于金剛石，可作人造寶石。2化學性質(zhì)既與強酸反響也與強堿反響，具有不同于一般氧化物的性質(zhì)，屬于兩性氧化物?；瘜W方程式：Al2O3 6HCl 2AlCl3 3H2OAl2O3 2NaOH 3H2O 2NaAlOH4離子方程式：Al2O3 6H 2Al3 3H2OAl2O3 2OH 3H2O 2AlOH4問題探究：將未打磨的鋁片投入盛有氫氧化鈉溶液的試

6、管中，觀察到開場并無氣泡，一段時間后才有氣體產(chǎn)生，這是怎么回事？解答：開場是鋁外表的氧化鋁與堿液反響，不生成氣體，當外表的氧化鋁溶解完，才發(fā)生鋁與堿液反響，生成氫氣。特別提醒：兩性氧化物是物質(zhì)類別，氧化物可分為酸性氧化物、堿性氧化物、兩性氧化物、不成鹽氧化物CO、NO、過氧化物Na2O2等。金屬氧化物不一定是堿性氧化物。如 Al2O3 為金屬氧化物，卻是兩性氧化物。4、氫氧化鋁1物理性質(zhì)和用處AlOH3 是幾乎不溶于水的白色膠狀固體，具有吸附性，既能凝聚水中懸浮物，又能吸附色素，因此AlOH3 可作凈水劑和色素吸附劑。2化學性質(zhì)實驗內(nèi)容：氨水與Al2SO43溶液反響，產(chǎn)生白色沉淀且沉淀不溶于氨

7、水，生成的沉淀能分別溶于鹽酸和氫氧化鈉溶液，溶液逐漸變?yōu)槌吻濉嶒灲Y(jié)論：Al2SO436NH3·H2O2AlOH33NH42SO4AlOH3 3HClAlCl3 3H2OAlOH3 NaOH NaAlOH4受熱易分解2AlOH3 Al2O3 3H2OAlOH3的兩性屬于兩性氫氧化物，既與酸反響又與堿反響，具有不同于一般氫氧化物的性質(zhì)。化學方程式：AlOH3 3HClAlCl3 3H2OAlOH3 NaOH NaAlOH4離子方程式：AlOH33H Al3 3H2OAlOH3 OH AlOH4二金屬和金屬材料1、金屬 金屬通性1金屬的分類冶金工業(yè)黑色金屬：Fe、Cr、Mn黑色金屬的顏色

8、不一定是黑色，如純潔的鐵、鉻的顏色是銀白色有色金屬：除Fe、Cr、Mn以外的所有金屬按密度輕金屬：密度4.5g/cm3如鈉、鎂、鋁重金屬：密度4.5g/cm3如鐵、銅、W按自然界中的含量常見金屬：如鐵4.75% 鋁7.7% 鈣3.45%等稀有金屬：如鋯、鈮、鉬等2金屬的通性大多數(shù)金屬在常溫下是固體大多數(shù)金屬大呈銀白色，具有金屬光澤大多數(shù)金屬具有延展性，是電和熱的良導(dǎo)體大多數(shù)金屬可以與氧氣.氯氣等非金屬單質(zhì)以及酸等物質(zhì)發(fā)生反響，在反響中金屬原子失去電子。補充金屬之最：在生活消費中使用最廣泛的金屬是鐵一般是鐵與碳的合金地殼中含量最多的金屬元素是鋁Al自然界中最活潑的金屬是銫Cs最穩(wěn)定的金屬單質(zhì)是金

9、Au最硬的金屬單質(zhì)是鉻Cr熔點最高的金屬單質(zhì)是鎢3413W熔點最低的金屬單質(zhì)是汞39Hg延展性最好的是金Au導(dǎo)電性能最好的是銀Ag密度最大的是鋨22.57g/cm32、鋼鐵鋼鐵種類其它元素含量性能生鐵含碳量24.3%硬度大，但較脆且不易機械加工普通鋼含碳量0.03%2%，增加了鐵錳等元素改善了鐵的性能，但易銹蝕不銹鋼在普通鋼根底上，參加鉻鎳等元素，含鉻在12以上在空氣中能保持金屬光澤，且有不生銹的特性不銹鋼防銹的原因：鉻元素的參加，能使鋼材外表形成致密且鞏固的氧化膜，防止內(nèi)部鐵與外界物質(zhì)接觸。鎳元素的參加，使不銹鋼在酸堿鹽的水溶液中也能具有很好的化學穩(wěn)定性和耐腐蝕性。3、銅及其化合物 1銅及其

10、化合物的顏色銅是硬度較小的紫紅色金屬，具有良好的延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性2銅的化學性質(zhì)與非金屬單質(zhì)反響2CuO2 2CuO 2 CuS Cu2S CuCl2 CuCl2與酸反響a. 與非氧化性酸稀鹽酸、稀硫酸不反響。b. 與氧化性酸反響Cu 2H2SO4濃 CuSO4 SO2 2H2OCu 4HNO3 濃 CuNO32 2NO2 2H2O3Cu 8HNO3 稀 3CuNO32 2 NO 4H2O與鹽溶液反響Cu2FeCl3 CuCl2 2FeCl2銅在枯燥空氣中性質(zhì)穩(wěn)定，但在潮濕空氣中會被腐蝕，在其外表逐漸形成一層綠色的銅銹。2Cu O2 H2O CO2 Cu2OH2CO33銅的化合物的化學性質(zhì)

11、 氧化銅a. 氧化銅有金屬氧化物的性質(zhì)，例如：CuO2HCl CuCl2 H2O b. 氧化銅具有氧化性，可與某些復(fù)原劑反響。例如：H2 CuO Cu H2OC 2CuO 2Cu CO2 c. 氧化銅在高溫下可發(fā)生分解反響：4CuO 2Cu2O O2 實驗內(nèi)容實驗現(xiàn)象結(jié)論產(chǎn)物推測用酒精燈加熱裝在試管中的CuO，搜集生成的氣體黑色固體變?yōu)榧t色固體，搜集的氣體可使帶火星的木條復(fù)燃4CuOCu2OO2高溫條件反響CuO發(fā)生分解反響，紅色固體為Cu2O，氣體可使帶火星的木條復(fù)燃硫酸銅CuSO4 晶體與無水CuSO4 之間可以互相轉(zhuǎn)化CuSO4·5H2O CuSO4 5H2O CuSO4 5H

12、2O CuSO4·5H2O實驗內(nèi)容實驗現(xiàn)象結(jié)論CuSO4·5H2O CuSO4 向飽和的CuSO4 溶液中漸漸滴入濃硫酸，靜置液體分為兩層，上層藍色，下層無色，有白色固體析出濃硫酸具有吸水性，可使飽和的CuSO4 溶液析出白色CuSO4 固體CuSO4 CuSO4·5H2O向無水CuSO4 中通入水蒸氣白色粉末變?yōu)樗{色晶體CuSO45H2O CuSO4·5H2O4銅的主要用處 銅在電氣和電子工業(yè)中主要用于制造電線、通訊電纜等。這方面應(yīng)用占銅的工業(yè)總用量的一半左右，半導(dǎo)體器件中的硅芯片上用銅代替鋁線；建筑業(yè)上用銅制造水管及其它排水設(shè)施，具有獨特的殺菌功能，

13、抑制細菌生長。4、金、銀、鈦等金屬材料1金金是質(zhì)地柔軟的黃色金屬，性質(zhì)不活潑。金及其合金在電子工業(yè)的用量占工業(yè)用量的90以上。在航空航天工業(yè)中，金在制造飛機和航天器有關(guān)部件所用的材料也占有重要地位。2銀銀也是質(zhì)地柔軟、有金屬光澤，性質(zhì)不活潑。銀在有機合成、能源開發(fā)、材料制造等方面的應(yīng)用越來越被重視。3鈦、鈾、镅鈦Ti “21世紀的金屬性能優(yōu)儲量大，用于制造飛機、導(dǎo)彈、宇宙飛船、艦艇、化工設(shè)備、紡織機械、人造衛(wèi)星、醫(yī)療器械、“人造骨骼等。鈾U 做核電廠反響堆的核燃料。镅Am 用作煙霧探測器中的煙霧監(jiān)測材料?！镜湫屠}】例1. 兩份鋁粉，第一份和足量的NaOH溶液反響，第二份與足量HCl反響。如在

14、一樣條件下放出等體積的氣體，那么兩份鋁粉的質(zhì)量比為_。答案： 1：1解析： Al 分別與NaOH、HCl反響的方程式如下：2Al 2NaOH 6H2O 3H2 2NaAlOH42Al 6HCl 2AlCl3 3H2 由化學方程式可知，只要在酸堿足量的情況下，生成H2 的多少決定于參加反響的鋁的多少。生成一樣物質(zhì)量的H2 ，消耗掉鋁的質(zhì)量比一樣。點評： 鋁的化學性質(zhì)不同于鎂，其既能與酸反響又能與堿反響，皆產(chǎn)生H2 .例2. 以下關(guān)于金屬元素特征的表達正確的選項是 A. 金屬元素的原子只有復(fù)原性，離子只有氧化性B. 金屬元素在化合物中一定顯正價 C. 金屬元素在不同化合物中化合價均不同D. 金屬單

15、質(zhì)在常溫下均是固體答案： B 解析： A中金屬原子具有復(fù)原性，陽離子Fe2 是中間價態(tài)，既有氧化性又有復(fù)原性，再如Sn2 ；C 項中不同金屬可以有一樣化合價，如Ca2，F(xiàn)e2 ；D項汞為液體。點評：此題考察金屬的概念和通性，平時一定注意相關(guān)根底知識的積累例3. 以下說法錯誤的選項是 A. 玻璃鋼是以玻璃纖維作為增強體、合成樹脂做基體的復(fù)合材料B. 飛機機身的復(fù)合材料大多是以金屬為增強體、纖維為基體的復(fù)合材料C. 制造網(wǎng)球拍用的復(fù)合材料是在合成樹脂的基體中參加了碳纖維做增強體D. 航天飛機機身使用的隔熱陶瓷瓦是由纖維和陶瓷復(fù)合而成的材料制成的答案： B 解析：飛機機身的復(fù)合材料大多是以纖維為增強

16、體，金屬為基體的復(fù)合材料 ，而B項中將基體與增強體給顛倒了。點評：對復(fù)合材料的考察，一般只限于最根本的常識知識，但相關(guān)概念要弄清楚.例4. 向20mL 1mol/L 的Al2SO43 溶液中參加30 mL KOH 溶液，充分反響得到0.78g沉淀，那么KOH 溶液的物質(zhì)的量的濃度可能是 A. 1mol/L B. 3mol/L C. 5mol/L D. 7mol/L答案：AC 解析：從Al3 的物質(zhì)的量與沉淀AlOH3 的物質(zhì)的量比較推測KOH 的兩種情況：缺乏量時，nKOH 3nAlOH3 ;KOH過量時，nKOH 4nAl3 nAlOH3 。解題過程可分兩步進展。1 求Al3 和AlOH3 沉淀的物質(zhì)的量nAl3 0.02mol×2 0.04mol，