2019教育化學(xué)魯科版必修1第4章第2節(jié)鋁金屬材料學(xué)案(1).doc

1、第1頁(yè)互動(dòng)課堂疏導(dǎo)引導(dǎo)一、鋁與鋁合金1. 鋁單質(zhì)的性質(zhì)(1) 鋁單質(zhì)的物理性質(zhì)單質(zhì)鋁為銀白色金屬，熔沸點(diǎn)高，導(dǎo)電性強(qiáng)(僅次于銀、銅、金的導(dǎo)電性)。(2) 鋁單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)1鋁與氧氣的反應(yīng)4AI+3O2=2AI2。3(反應(yīng)中放出大量的熱和耀眼的白光，因此金屬鋁常用于制造燃燒 彈、信號(hào)彈和火箭推進(jìn)劑)。常溫下，金屬鋁被空氣中的氧氣氧化，在其表面產(chǎn)生一層致密的氧化物保護(hù)膜，阻止金屬鋁與氧氣的進(jìn)一步反應(yīng)。2鋁熱反應(yīng)2AI+Fe2O3=AI2O3YFC(鋁粉和某些金屬氧化物組成的混合物為鋁熱劑，鋁熱劑在一定條件下的反應(yīng)稱(chēng)為鋁熱反應(yīng))3鋁與酸的反應(yīng)金屬鋁與鹽酸和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。2AI+6HCI=2AI

2、CI3+3H2?2AI+3H2SO4=AI2( SO4)3+3H2I4鋁與強(qiáng)堿溶液的反應(yīng)2AI+2NaOH+6H2O=2Na : AI (OH)4 +3 出f(該反應(yīng)中的氧化劑為水，還原劑為 金屬鋁)疑難突破鋁和強(qiáng)堿溶液如何反應(yīng)？鋁和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，不是鋁直接和堿反應(yīng)，而是鋁先和強(qiáng)堿溶液中的水反應(yīng)生成 AI(OH)3,然后AI(OH)3再和強(qiáng)堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽。如鋁與NaOH(aq)反應(yīng)分兩步進(jìn)行： +2AI+6H2O2AI(OH)3+3H2IAI(OH)3+NaOH NaAIO2+2H2O案例 1 等體積等物質(zhì)的量濃度的硫酸、氫氧化鈉溶液分別放在甲、乙兩燒杯中，各加等質(zhì)量的鋁，生成氫氣的體積比

3、為5 : 6，則甲、乙兩燒杯中的反應(yīng)情況是()A. 甲、乙中鋁都過(guò)量B. 甲中鋁過(guò)量、乙中堿過(guò)量C. 甲中酸過(guò)量、乙中鋁過(guò)量D. 甲中酸過(guò)量、乙中堿過(guò)量【剖析】 因 1 moI 鋁與酸、堿反應(yīng)時(shí)分別消耗 3 moI 氫離子和 1 moI 氫氧根離子，且甲、 乙兩容器中生成氫氣的體積比為5 : 6，說(shuō)明甲中酸過(guò)量，乙中堿過(guò)量?！敬鸢浮俊窘桀}發(fā)揮】 等物質(zhì)的量的鋁分別與足量的酸或強(qiáng)堿溶液反應(yīng)時(shí)根據(jù)得失電子守恒可知產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量相等。2. 鋁的氧化物和氫氧化物(1) 鋁的氧化物鋁的氧化物是兩性氧化物，熔點(diǎn)高，硬度大，難溶于水，也不與水直接反應(yīng)。兩性氧化物：既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)的氧化物。第2頁(yè)

4、Al2O3+6HCI=AICI3+3H20Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na : Al (OH)4誤區(qū)警示 Al2O3與酸、堿的反應(yīng)Al2O3只能跟強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，不能跟弱酸、弱堿溶液反應(yīng)。疑難突破Al2O3是兩性氧化物，為什么鋁卻能在冷濃硫酸或冷濃硝酸中發(fā)生鈍化？氧化鋁有各種存在的形式，其性質(zhì)不完全相同。鋁在冷濃硫酸或冷濃硝酸中鈍化時(shí)，生成的是致密的氧化鋁薄膜，它既不溶于酸，也不溶于堿，保護(hù)了里面的金屬鋁不再與酸反應(yīng)。 鋁條與Hg( N03)2溶液反應(yīng)后放置在空氣中生成的是疏松的氧化鋁，因此金屬鋁繼續(xù)與氧 氣反應(yīng)。通常實(shí)驗(yàn)室里新制的氧化鋁是兩性化合物，既能溶于強(qiáng)酸又能溶于強(qiáng)堿。(2

5、) 鋁的氫氧化物1制備：實(shí)驗(yàn)室中通常用鋁鹽與弱堿(氨水)反應(yīng)制備氫氧化鋁。氫氧化鋁是難溶于水的白色膠狀物，能夠凝聚水中的懸浮物，又能吸附色素，可用于水的凈化。2兩性氫氧化物：既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)的氫氧化物，氫氧化鋁就是兩性氫氧化物。Al(OH)3+3H+=AI3+3H2AI(OH)3+OH=AI(OH)4-誤區(qū)警示 AI(OH)3與酸、堿的反應(yīng)AI(OH)3只能跟強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，不能跟弱酸、弱堿溶液反應(yīng)。方法點(diǎn)撥鋁及其化合物性質(zhì)的學(xué)習(xí)方法為便于掌握鋁及其化合物的性質(zhì)，可通過(guò)鋁三角”梳理有關(guān)知識(shí)。知識(shí)拓展兩性物質(zhì)兩性物質(zhì)指既能與酸， 又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的化合物，包括 AI2O3、Zn

6、O、AI(OH)3、Zn(OH)2、氨基酸、蛋白質(zhì)等。強(qiáng)堿弱酸鹽(如:NaHCOs、KHS、KHSO3、NaH2PO4等)及弱堿弱酸鹽(如 :CH3COONH4、NH4HS 等)，也既能與強(qiáng)酸反應(yīng)又能與強(qiáng)堿反應(yīng)，但不能將它們 稱(chēng)為兩性物質(zhì)，因?yàn)樗鼈兣c酸或堿作用的生成物不全是鹽和水。AI 能與酸及強(qiáng)堿溶液作用，但不屬于兩性物質(zhì)，也不能說(shuō)它具有兩性。因AI 與堿溶液反應(yīng)的本質(zhì)是 2AI+6H2O=2AI(OH)3+3H2T,AI(OH)3+NaOH=NaAIO2+2H2O，兩式相 加為：2AI+2H2O+2NaOH=2NaAIO2+3H2T0Al 不直接與 NaOH 作用。案例 2 將表面已經(jīng)完全

7、鈍化的鋁條，插入下列溶液中，不會(huì)發(fā)生反應(yīng)的是()A.稀硝酸 B.稀鹽酸C.硝酸銅D.氫氧化鈉【剖析】 因鋁條表面已經(jīng)完全鈍化，也就是鋁的表面全部是氧化鋁，所以根據(jù)氧化鋁 的性質(zhì)可知其既能與酸反應(yīng)又能與堿溶液反應(yīng)。【答案】【借題發(fā)揮】 鋁的氧化物及其氫氧化物的考查還可以和鋁鹽在一起綜合考查，還可以考查鋁三角的相互轉(zhuǎn)化和有關(guān)圖象問(wèn)題等等。3.鋁合金(1)合金：由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的物質(zhì)。合金的硬 度比各組分的硬度大，熔沸點(diǎn)較各組分的熔沸點(diǎn)低等性能。深化升華合金(1)合金的化學(xué)性質(zhì)也與成分金屬不同，因此，合金的性質(zhì)并不是各成分金屬性質(zhì)的第3頁(yè)總和。（2）合金屬于混合物，但

8、不等于一般混合物?？蓮母拍钪忻鞔_兩點(diǎn)：一是熔合，二是 具有金屬特性。（2）鋁合金及其用途鋁合金的密度小、強(qiáng)度高、塑性好、易于成型、制造工藝簡(jiǎn)單、成本低廉。鋁合金主要 應(yīng)用于建筑業(yè)、容器和包裝業(yè)、交通運(yùn)輸及電子行業(yè)。案例 3 鋁鎂合金因堅(jiān)硬、輕巧、美觀(guān)、潔凈、易于加工而成為新型建筑裝潢材料，主要 用于制作窗框、卷閘門(mén)、防護(hù)欄等。下列與這些用途無(wú)關(guān)的性質(zhì)是（）A.不易生銹B.導(dǎo)電性好C.密度小D.強(qiáng)度高【剖析】 根據(jù)題目給定的信息可知做防護(hù)欄主要是利用了它們的強(qiáng)度高，輕巧說(shuō)明合金的密度較小?！敬鸢浮緽【借題發(fā)揮】 有關(guān)合金的考查還可以比較合金的熔沸點(diǎn)、合金的組成成分的確定以及應(yīng)用等等。二、金屬與金

9、屬材料1. 重要的黑色金屬材料 一一鋼鐵（1）演變過(guò)程：鐵 一一普通鋼一一不銹鋼（2）不銹鋼是在普通鋼的基礎(chǔ)上，加入鉻、鎳等多種元素?zé)挸傻匿摬摹?. 幾種重要的有色金屬材料 金、銀、銅（1）物理性質(zhì)金是質(zhì)地柔軟的黃色金屬，銀是具有金屬光澤、 質(zhì)地柔軟的銀白色金屬，銅是硬度較小的紫紅色金屬。它們都具有良好的延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。（2）銅單質(zhì)的性質(zhì)1與非金屬單質(zhì)的反應(yīng)2CU+O2=2CUO（黑色固體）2CU+S=CU2S9 黑色固體）Cu+CI2=CuCI22銅在空氣中的反應(yīng)2CU+O2+H2O+CO2=CU2（0H）2CO33與酸的反應(yīng)由于金屬銅位于金屬活動(dòng)順序表氫元素之后，所以銅單質(zhì)很難與酸

10、發(fā)生置換反應(yīng)，但可以與氧化性的酸反應(yīng)。CU+2H2SO4（濃）=CuS04+SO2T+2H03Cu+8HNO3（?。?3Cu（N03）2+2NOf+4H2）CU+4HNO3（濃）=CU（NO3）2+2NO2T+2H0（3）銅的化合物4CUO-2CU2O（紅色）+02?CUSO45 出 0- CuS04+5H2f（4）用途金及其合金主要用于電子工業(yè)和航空、航天工業(yè)；銀在有機(jī)合成、能源開(kāi)發(fā)和材料制造第4頁(yè)方面的應(yīng)用日益受到重視；銅主要用于制造電線(xiàn)和通訊電纜等等。（5）新的金屬材料做核燃料的鈾（U）,镅在煙霧探測(cè)器中作煙霧監(jiān)測(cè)材料，被譽(yù)為“21 世紀(jì)的金屬”第5頁(yè)鈦等等。案例 4 在 FeC%、CU

11、CI2混合溶液中，加入一定量的鐵屑，反應(yīng)完全后將固體濾出，下列說(shuō)法中正確的是（）向 FeCl3、CuCI2混合溶液中加入一定量的鐵屑，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)為2FeCh+Fe=3FeCI2, CuCI2+Fe=FeCI2+Cu，若剩余的固體為銅，則反應(yīng)后的溶液中含 有的陽(yáng)離子一定有 Fe2+，一定不含 Fe3+，但不一定含有 Cu2+；若剩余的固體為鐵和銅的混合 物，則反應(yīng)后的溶液中的陽(yáng)離子只有Fe2+?！敬鸢浮俊窘桀}發(fā)揮】 一般來(lái)講同一種還原劑（或氧化劑）與多種氧化劑（或還原劑）反應(yīng)時(shí)，通常是先與氧化性（或還原性）強(qiáng)的物質(zhì)反應(yīng)。活學(xué)巧用1鋁的金屬活動(dòng)性排在金屬活動(dòng)性順序表“ H 的前面，可為什么用金屬鋁

12、制成的水壺卻能燒開(kāi)水？【思路解析】 鋁的活動(dòng)性確實(shí)較強(qiáng)，鋁可以與沸水發(fā)生置換反應(yīng)，放出氫氣，用鋁加工而成的水壺也確實(shí)能燒開(kāi)水，此時(shí)鋁不與沸水反應(yīng)的原因是鋁的表面產(chǎn)生了保護(hù)層一一致密的氧化膜，這種氧化膜阻止了沸水進(jìn)一步與鋁的反應(yīng)。2屬于鋁熱反應(yīng)的是（）A.AI+HCIB.AI+H2SO4C.AI+MgOD.AI+WO3【思路解析】 鋁熱劑是由鋁單質(zhì)和過(guò)渡性元素的氧化物組成的混合物?！敬鸢浮緿3若將鋁粉分別加入下列溶液中，能放出氫氣，且可能大量共存的是（）A.H、Ba2、CI - NO3-B.NH4、CO3NO, NaC.NO3 K、AI(OH)4 OH_D.Na、Ba2、Mg2、HCO【思路解析

13、】 溶液中加入鋁粉時(shí)能夠產(chǎn)生氫氣，說(shuō)明該溶液中可能存在大量的氫離子或氫 氧根離子。A 中不能產(chǎn)生氫氣；B 中不能大量共存；C 中在堿性條件下可以大量存在?！敬鸢浮緾4鋁在人體中積累可使人慢慢中毒，1989 年世界衛(wèi)生組織正式將鋁確定為食品污染源之一并加以控制。鋁在下列場(chǎng)合使用必須加以控制的是（）A.若濾出的固體中只有銅，則溶液中一定含有的陽(yáng)離子是B.若濾出的固體中含有鐵和銅，則溶液中一定含有的陽(yáng)離子是Fe3+C.若濾出的固體中只有銅, 則溶液中一定含有的陽(yáng)離子是FeD.若濾出的固體中只有銅,小2+Cu則溶液中一定含有的陽(yáng)離子是Fe2+，一定不含 Cu2+Fe2+，一定不含 Cu2+和Fe2+，

14、可能含有Cu2+和Fe3+和 Fe2+，一定不含【剖析】第6頁(yè)制鋁錠 制易拉罐 制電線(xiàn)電纜 制牙膏皮 用明磯凈水 制炊具 用明 磯和小蘇打做食品膨化劑用氫氧化鋁AI（OH）3制成藥片制胃病制防銹油漆A. B. C. D. 【思路解析】 根據(jù)題目給定的信息可知只要是能夠攝入人體內(nèi)的都應(yīng)加以限制。【答案】(:5.2003 年 2 月 1 日，美國(guó)哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)在返回地面的途中墜毀，舉世震驚，盡管科學(xué)家在探索太空的過(guò)程中遇到了挫折， 但這決不會(huì)阻止人類(lèi)對(duì)太空科學(xué)探究的步伐。該航天飛機(jī)用鋁粉和高氯酸銨(NH4CIO4)的混合物作固體燃料，點(diǎn)燃時(shí)，鋁粉氧化放熱引發(fā)高氯酸反應(yīng)，其熱化學(xué)方程式可表示為：

15、2NH4CIO4=N2? +Qf+2Of +4HO; H0 下列對(duì)此反應(yīng)的敘述中錯(cuò)誤的是()A上述反應(yīng)瞬間產(chǎn)生大量高溫氣體推動(dòng)飛機(jī)飛行B. 在反應(yīng)中高氯酸銨只起氧化劑作用C. 反應(yīng)從能量變化上說(shuō)，主要是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎蛣?dòng)能D. 上述反應(yīng)屬于分解反應(yīng)【思路解析】 根據(jù)題目給定的信息可知高氯酸銨既作氧化劑又作還原劑?！敬鸢浮緽6實(shí)驗(yàn)室中，要使 AICI3溶液中的 AI3+全部沉淀出來(lái)，適宜用的試劑是()A.NaOH 溶液B.Ba(OH)2溶液C.鹽酸D.氨水【思路解析】 根據(jù)鋁離子及氫氧化鋁的性質(zhì)可知欲使鋁離子完全沉淀可以選用氨水?！敬鸢浮緿7用鎂鋁合金的廢料、稀硫酸、稀鹽酸、氫氧化鈉溶液制取M

16、gCl2溶液和 AI2(SO4)3溶液，若只允許通過(guò)四步反應(yīng)來(lái)完成，依次寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式：【思路解析】 根據(jù)題目的要求可知首先可以將鋁轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鹽，進(jìn)行過(guò)濾，向?yàn)V渣中加入鹽酸得到氯化鎂，向?yàn)V液中滴加硫酸至最大值，過(guò)濾再向?yàn)V渣中加入硫酸。【答案】(1) 2AI+2NaOH+6H2O=2NaAI(OH)4+3H2!(2) Mg+2HCI=MgCI2+H2I(3) 2NaAI(OH)彳+H2SO4=Na2SO4+2AI(OH)3J+2H0(4) 2AI(OH)3+3H2SO4=AI2(SO4)3+6H08某白色固體混合物可能含有硫酸氫鈉、 氯化鋇、 氯化鎂、 氯化鈉、 碳酸氫鈉、 四羥基合鋁

17、酸鈉 NaAI(OH)4中的一種或幾種，對(duì)試樣進(jìn)行檢測(cè)，有如下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：取少量該固 體物質(zhì)，加水溶解，最終得到澄清溶液，沒(méi)有沉淀和氣體生成；向所得澄清溶液中滴加 NaOH 溶液，有白色沉淀生成，加至過(guò)量時(shí)沉淀消失。(1 )原混合物中一定含有的物質(zhì)是 _(寫(xiě)化學(xué)式，下同)。(2)原混合物中一定不含有的物質(zhì)是 _ 。【思路解析】 由于所得溶液為澄清溶液，而向所得溶液中加入 NaOH 先產(chǎn)生沉淀，后消失,第7頁(yè)說(shuō)明所得溶液中含有鋁離子， 而不含鎂離子，所以原固體中含有硫酸氫鈉和四羥基合鋁酸鈉； 同時(shí)說(shuō)明原固體中一定不含氯化鋇和碳酸氫鈉?！敬鸢浮?1) NaHSO4、NaAI(OH)4(2) BaC

18、、MgC、NaHCOs9在 AICI3和 FeCb 混合溶液中，先加入過(guò)量的 KI 溶液，再加入足量的NazS 溶液，所得到的沉淀物是()A. Fe(OH)3、AI(OH)3B. AI(OH)3、I2C. Fe2S3、I2D. FeS、S、AI(OH)3【思路解析】 當(dāng)向混合溶液中加入過(guò)量的 KI 時(shí)，F(xiàn)eC%和 KI 發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生亞鐵 離子和碘單質(zhì)，再加入 NazS 將產(chǎn)生 FeS 沉淀和 AI(OH)3沉淀，同時(shí)碘單質(zhì)與硫離子發(fā)生氧 化還原反應(yīng)而產(chǎn)生硫單質(zhì)。【答案】D10下列溶液中通入過(guò)量二氧化碳，一定沒(méi)有白色沉淀產(chǎn)生的是()A. Ca(OH)2B. NaAIO2C. Na2SiO

19、3D. 飽和 Na2CO3【思路解析】 少量 CO2通入石灰水中，有碳酸鈣白色沉淀產(chǎn)生，當(dāng)CO2過(guò)量時(shí)，則最終為可溶性的碳酸氫鈣；NaAIO2溶液和 Na2SiO3溶液中通入 CO2，無(wú)論 CO2多少，前者生成的 是 AI(OH)3沉淀，后者生成的是硅酸沉淀；在一定溫度下，碳酸鈉的溶解度大于碳酸氫鈉， 通入 CO2后生成了溶解度更小的碳酸氫鈉沉淀?！敬鸢浮緼11. 鋁粉投入某無(wú)色澄清溶液里產(chǎn)生H2，則下列離子組合正確的是()A.H、Mg2、AI3、NO 2B.Na、SO4一、Cl KC.OH - Al3、Cl - NOfD.K、Cu、Cl - SO2【思路解析】 能與鋁反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的溶液有兩種：強(qiáng)堿性溶液和無(wú)氧化性的酸的酸性溶液。A 中和NO在 H+存在的條件下具有氧化性，得不到氫氣；B 中無(wú)論是酸性溶液還是堿性溶液，四種離子均能共存；C 中 OH-和 AI3+本身就不能共存；D 中 Cu2+在水溶液中呈藍(lán)色。【答案】B12. 不銹鋼通常不與酸、堿、鹽反應(yīng)，是下列哪種元素加入的結(jié)果()AMBTC.AuDTt【思路解析】 不銹鋼中添加的元素主要是 Ni 和 Cr，C、D 被排除。Cr 是防氧化元素一一 使不銹鋼表面形成一層致密的氧化物保護(hù)膜，防止內(nèi)部的Fe 與外界物質(zhì)接觸；Ni 是防腐蝕第8頁(yè)元素，使不銹鋼在多種酸、堿、鹽溶液中也能具有很好的化