2021-2022高中化學(xué)講義：第4章 第2節(jié) 課時1鋁與鋁合金

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE16-版權(quán)所有@高考資源網(wǎng)學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第2節(jié)鋁金屬材料課時1鋁與鋁合金目標(biāo)與素養(yǎng):1。掌握Al的金屬通性,與強堿溶液的反應(yīng).（宏觀辨識)2.掌握Al2O3、Al（OH）3的兩性。(變化觀念)3。了解鋁合金的性質(zhì)及應(yīng)用.（社會責(zé)任）一、鋁與鋁合金1．存在：鋁在地殼中的含量僅次于氧和硅，居第三位。2．物理性質(zhì)：銀白色固體，質(zhì)軟，密度小，導(dǎo)電性僅次于金、銀和銅。3．化學(xué)性質(zhì)微點撥:（1）單質(zhì)鋁只有還原性，其還原性與其失電子數(shù)目多少無關(guān)。(2）鋁熱劑指Al與比鋁不活潑金屬的氧化物形成的混合物。4．鋁合金及其制品（1)形成：在鋁中加入其他元素（如銅、鎂、硅、鋅、鋰等）熔合而形成鋁合金。(2）性能：密度小、強度高、塑性好、易于成型、制造工藝簡單、成本低廉等。（3)用途:建筑、包裝、交通運輸及電子行業(yè).微點撥:（1）合金比成分金屬的硬度大，熔點低。（2)合金屬于混合物，一定含有金屬可能含有非金屬.二、鋁的重要化合物1．氧化鋁（1）物理性質(zhì)氧化鋁是不溶于水的白色固體。（2)化學(xué)性質(zhì)為什么鋁制炊具不宜長時間盛放酸、堿性食物？【提示】因為鋁制品表面有一層致密的氧化膜，該氧化膜為兩性氧化物,既能與酸反應(yīng),又能與堿反應(yīng)，用鋁制炊具盛放酸或堿性食物，會破壞該氧化膜，使鋁具受到進一步腐蝕。2．氫氧化鋁（1)物理性質(zhì)氫氧化鋁是不溶于水的白色膠狀固體。（2)化學(xué)性質(zhì)（3）制備可以通過鋁鹽溶液與堿反應(yīng)制得，如AlCl3溶液與氨水反應(yīng)的離子方程式為Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al（＋，4）。（4)用途Al(OH）3膠體既能夠凝聚水中的懸浮物，又能吸附色素，可用于水的凈化。1．判斷正誤（正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1）鋁在自然界中只以化合態(tài)形式存在. (）（2）合金比成分金屬具有優(yōu)良的性能。 （）（3)鋁熱反應(yīng)常用于焊接鋼軌。 (）(4）氧化鋁能與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁。 （）(5）氫氧化鋁能與所有的堿溶液反應(yīng)。 （）［答案]（1）√（2）√(3）√（4)×（5)×2．除去鎂粉中的少量鋁粉，可選用的試劑是（)A．稀鹽酸 B．稀硝酸C．NaOH溶液 D．氯化鈉溶液[答案］C3．既能與鹽酸反應(yīng),又能和氫氧化鉀溶液反應(yīng)且屬于兩性化合物的是(）A．MgO B．Al2O3C．Mg（HCO3）2 D．KAl(SO4）2[答案]B鋁的化學(xué)性質(zhì)1.鋁的特性（1)鋁是較活潑的金屬，常溫下可與空氣中的氧氣形成致密的氧化膜，因而具有較好的耐腐蝕性。(2）鋁在常溫下，遇到濃硫酸、濃硝酸會發(fā)生鈍化。(3)鋁與某些金屬氧化物在高溫下發(fā)生鋁熱反應(yīng)放出大量的熱,會使生成的金屬熔化。(4）鋁可以與強堿溶液反應(yīng)生成氫氣,反應(yīng)的實質(zhì)是鋁置換水中的氫.2．金屬鋁與酸、堿反應(yīng)生成H2的量的關(guān)系(1）反應(yīng)原理2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑；2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4］－＋3H2↑.(2）量的關(guān)系定量關(guān)系eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2Al～6H＋～3H2，2Al~2OH－～3H2）)①等量的鋁分別與足量的鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)，產(chǎn)生H2的量相等,此時消耗HCl與NaOH的物質(zhì)的量之比為3∶1。②足量的鋁與等物質(zhì)的量的鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)，產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量之比為1∶3，此時消耗鋁的物質(zhì)的量之比也為1∶3。③等量的鋁分別和等量的鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)，若eq\f(1，3）<eq\f(nHClH2，nNaOHH2）<1,則必定:a.鋁與鹽酸反應(yīng)時，鋁過量，而鹽酸不足;b.鋁與NaOH溶液反應(yīng)時，鋁不足，而NaOH過量.（3)靈活利用數(shù)軸正確分析“量”的關(guān)系【典例1】將5.4gAl投入200。0mL2.0mol·L－1的某溶液中有氫氣產(chǎn)生，充分反應(yīng)后有金屬剩余。該溶液可能為（）A．HNO3溶液 B．Ba(OH）2溶液C．H2SO4溶液 D．HCl溶液D［Al與HNO3反應(yīng)不產(chǎn)生H2,A項被排除。n（Al)＝eq\f(5.4g，27g·mol－1）＝0.2mol，B項中n（OH－)＝0。2L×2.0mol·L－1×2＝0.8mol,C項中n（H＋）＝0。8mol，D項中n(H＋）＝0。4mol，由2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4]－＋3H2↑,2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑，可知0。2molAl與0.2molOH－或0。6molH＋恰好完全反應(yīng)，則B中OH－過量，C中H＋過量，D中Al過量。］（1）將5。4gAl投入200.0mL2。0mol·L－1的Ba(OH)2溶液中，標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生H2的體積為。（2）將5。4gAl投入200.0mL2.0mol·L－1鹽酸中，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為。[解析］(1）Ba(OH)2過量，以Al為準(zhǔn)進行計算:2Al~3H2↑23eq\f（5.4g，27g·mol－1）n（H2)n（H2)＝0。3mol，V(H2)＝6。72L.(2)Al過量，以HCl為準(zhǔn)進行計算：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．鎂、鋁都是較活潑的金屬，下列描述中正確的是(）A．高溫下，鎂、鋁在空氣中都有抗腐蝕性B．鎂、鋁都能跟稀鹽酸、稀硫酸、強堿反應(yīng)C．鎂在點燃條件下可以跟二氧化碳起反應(yīng)，鋁在一定條件下可以跟氧化鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng)D．鋁熱劑是鎂條、鋁粉和金屬氧化物的混合物C［鎂和鋁在常溫下不容易被腐蝕，高溫下很容易與氧氣結(jié)合發(fā)生反應(yīng)，A錯誤。鎂能跟酸反應(yīng)，不能跟堿反應(yīng)，B錯誤。鋁熱劑是鋁粉和不活潑金屬氧化物組成的混合物,D錯誤。］2．下列物質(zhì)在一定條件下不能與鋁粉發(fā)生鋁熱反應(yīng)的是(）A．Fe3O4 B．WO3C．CaO D．MnO2C[在一定條件下能與鋁粉發(fā)生鋁熱反應(yīng)的是在金屬活動性順序表中排在鋁后面的金屬的氧化物。］“鋁三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系及應(yīng)用1．Al3＋→Al（OH）3或[Al(OH）4]－。①與弱堿或少量強堿反應(yīng)生成Al(OH)3Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH）3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)Al3＋＋3OH－=Al（OH）3↓②與過量強堿反應(yīng)生成［Al（OH)4]－Al3＋＋4OH－=［Al(OH）4]－2．Al（OH）3→Al3＋或［Al(OH）4]－。③與強酸反應(yīng)生成Al3＋Al（OH）3＋3H＋=Al3＋＋3H2O④與強堿反應(yīng)生成［Al(OH）4]－Al（OH）3＋OH－=［Al（OH)4]－3．[Al(OH）4]－→Al(OH）3或Al3＋.⑤與弱酸或少量強酸反應(yīng)生成Al(OH)3[Al(OH）4］－＋CO2（過量)=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與過量強酸反應(yīng)生成Al3＋[Al（OH）4］－＋4H＋=Al3＋＋4H2O【典例2】向20mL某物質(zhì)的量濃度的AlCl3溶液中滴入2mol·L－1NaOH溶液時,得到的Al(OH）3沉淀質(zhì)量與所滴加NaOH溶液的體積（mL）關(guān)系如圖所示,試回答下列問題：（1）圖中A點表示的意義是。（2)圖中B點表示的意義是。（3)上述兩步反應(yīng)用總的離子方程式可表示為。(4)假如溶液中有Al(OH)3沉淀0。39g，則此時用去NaOH溶液的體積為。［解析］(1)～（3）由圖像可知，隨著NaOH溶液的滴入，AlCl3溶液中發(fā)生由Al3＋→Al（OH）3→［Al（OH）4]－的轉(zhuǎn)化,故A點表示Al(OH）3沉淀量最多，而B點表示Al（OH）3完全溶解，涉及的離子方程式為Al3＋＋3OH－=Al(OH）3↓、Al(OH）3＋OH－=［Al(OH)4]－。（4)當(dāng)NaOH不足時，V(NaOH)＝（0.39g÷78g·mol－1)×3÷2mol·L－1×103mL·L－1＝7.5mL；當(dāng)NaOH相對過量時，Al3＋全部生成Al(OH）3后，又部分溶解.據(jù)A點,n[Al（OH)3]＝0。01mol，溶解0。005molAl(OH）3需加入NaOH溶液的體積為（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上述例題中：（1)所用AlCl3溶液的物質(zhì)的量濃度為。（2)若用“氨水”代替“NaOH溶液"，則Al(OH)3沉淀質(zhì)量與所滴加氨水的體積(mL)關(guān)系圖像是怎樣的?［解析］（1）由A點Al（OH)3質(zhì)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溶液滴入明礬溶液中,若恰好使SOeq\o\al（2－，4）全部轉(zhuǎn)化成BaSO4沉淀，此時鋁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．為了使Na［Al（OH）4]溶液中的Al元素完全轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀,選取的試劑最好是()A．氨水 B．NaOH溶液C．稀鹽酸 D．二氧化碳D［Na[Al(OH）4］不與堿反應(yīng)，A、B項錯誤；C項,HCl為強酸，與Na［Al（OH）4]反應(yīng)可生成Al(OH）3沉淀，但不易控制稀鹽酸的用量，若HCl過量,則Al(OH）3將轉(zhuǎn)化為Al3＋,C項錯誤；D項，Al(OH)3不能溶解在弱酸溶液中，因此在Na［Al(OH）4]溶液中通入過量的二氧化碳即可得到Al（OH）3沉淀，D項正確。]1．鎂鋁合金因堅硬、輕巧、美觀、潔凈、易于加工而成為被廣泛應(yīng)用的新型建筑裝潢材料。主要用于制作窗框、卷簾門、防護欄等。下列與這些用途無關(guān)的性質(zhì)是()A．不易生銹 B．導(dǎo)電性好C．密度較小 D．強度較高B[題目中已指出鎂鋁合金堅硬（強度較高)、輕巧（密度較小)、潔凈(不易生銹)等性質(zhì),即可分析判斷“導(dǎo)電性好”與上述用途無關(guān)。]2．有關(guān)鋁及其化合物的說法錯誤的是（)A．用于熔化燒堿的坩堝，可用Al2O3這種材料制成B．鋁能在空氣中穩(wěn)定存在是因為其表面覆蓋著一層氧化鋁薄膜C．氧化鋁是一種難熔物質(zhì)，是一種較好的耐火材料D．氫氧化鋁能中和胃酸,可用于制胃藥A[Al2O3可與NaOH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故熔化燒堿不能用Al2O3坩堝。］3．為了分離溶液中的Mg2＋和Al3＋，應(yīng)加入(）A．鹽酸、NaCl溶液B．HNO3溶液C．NaOH溶液、鹽酸D．水C[加入過量NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)：Mg2＋＋2OH－=Mg（OH)2↓,Al3＋＋4OH－=［Al(OH)4］－，過濾后向濾渣和濾液中再分別加入適量鹽酸即可達到分離的目的。]4．下列反應(yīng)的離子方程式書寫不正確的是（）A．Al（OH)3沉淀中滴加鹽酸：Al(OH）3＋3H＋=Al3＋＋3H2OB．鋁粉投入到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．氧化鋁與鹽酸反應(yīng)：Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2OC［AlCl3和氨水的反應(yīng)為：Al3＋＋3NH3·H2O=Al（OH）3↓＋3NHeq\o\al(＋，4)。]5．分析下圖中各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系。已知E是地殼中含量最高的金屬元素單質(zhì)。（1)寫出B、D的化學(xué)式：B；D。（2)寫出離子方程式：C→D；B＋CO2(足）→D。(3）寫出化學(xué)方程式E→