《鋁金屬材料》學(xué)案2

4/15第2節(jié)鋁金屬材料第1課時(shí)鋁與鋁合金課堂合作探究問(wèn)題導(dǎo)學(xué)一、鋁與氧氣的反應(yīng)活動(dòng)與探究1實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式鋁箔________，失去光澤，__________—鋁箔________，失去光澤，__________4Al＋3O2eq\o(=,\s\up7(△))2Al2O3脫脂棉蘸上一些鋁粉點(diǎn)燃后放入氧氣中：4Al＋3O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2Al2O3思考與交流1．表面未打磨的鋁箔在空氣中加熱時(shí)的現(xiàn)象說(shuō)明了什么？2．表面打磨的鋁箔在空氣中加熱時(shí)的現(xiàn)象與未打磨的鋁箔直接加熱時(shí)的現(xiàn)象相同嗎？為什么？3．你能想出一個(gè)讓鋁在空氣中燃燒的方法嗎？【規(guī)律總結(jié)】1．鋁在常溫下就能與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成一層致密的氧化膜。鋁制品表面的氧化膜，起著保護(hù)內(nèi)部金屬的作用，所以活潑的鋁在空氣中穩(wěn)定存在，有很強(qiáng)的抗腐蝕性。2．鋁除了與氧氣直接化合外，還能與氯氣、硫等多種非金屬單質(zhì)直接化合。2Al＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2AlCl32Al＋3Seq\o(=,\s\up7(△))Al2S3二、鋁熱反應(yīng)活動(dòng)與探究2實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置思考與交流1．引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作是什么？2．鎂條、氯酸鉀在鋁熱反應(yīng)中起什么作用？鎂條、氯酸鉀是鋁熱劑嗎？3．鋁熱反應(yīng)的條件是什么？4．鋁和氧化鎂是否反應(yīng)？5．鋁熱反應(yīng)的用途？【規(guī)律總結(jié)】1．鋁熱劑是指鋁粉與難熔金屬氧化物的總稱；鎂條和KClO3是引發(fā)劑，不是鋁熱劑。2．鋁和氧化鐵在高溫下發(fā)生的反應(yīng)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處安放鋁熱劑，引燃后產(chǎn)生的溫度高達(dá)2500～3500℃3．鋁不僅可與氧化鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)，用其他金屬氧化物如V2O5、Cr2O3、MnO2等代替氧化鐵也可發(fā)生鋁熱反應(yīng)。鋁熱反應(yīng)還可用于冶煉釩、錳等金屬。3V2O5＋10Aleq\o(=,\s\up7(高溫))5Al2O3＋6VCr2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高溫))Al2O3＋2Cr三、鋁與酸、堿的反應(yīng)活動(dòng)與探究3實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象快速反應(yīng)放出____，鋁片________，點(diǎn)燃的木條放在試管口時(shí)__________化學(xué)方程式2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋6H2O=2Na[Al(OH)4]＋3H2↑實(shí)驗(yàn)結(jié)論鋁既能與________反應(yīng)，也能與________反應(yīng)，且都放出______，據(jù)此可區(qū)別鋁和其他金屬思考與交流鋁分別與足量的稀鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí)，當(dāng)兩個(gè)反應(yīng)放出的氣體在相同狀況下體積相等時(shí)，反應(yīng)中消耗的鹽酸和氫氧化鈉的物質(zhì)的量之比為()A．1∶1B．2∶1C．3∶1D．1∶3【規(guī)律總結(jié)】計(jì)算規(guī)律(1)金屬與酸的反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng)，且金屬失去電子的物質(zhì)的量等于酸得到電子的物質(zhì)的量。(2)1mola價(jià)的活潑金屬與足量的非氧化性酸反應(yīng)時(shí)，可生成eq\f(a,2)mol的H2。(3)等量的鋁分別與足量的酸、堿溶液反應(yīng)時(shí)，生成H2的量相等，消耗H＋和OH－的物質(zhì)的量之比為3∶1。(4)足量的鋁分別和等物質(zhì)的量的H＋、OH－反應(yīng)時(shí)，消耗鋁的物質(zhì)的量之比和產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量之比都為1∶3。當(dāng)堂檢測(cè)1．鋁在人體中積累可使人慢性中毒，1989年世界衛(wèi)生組織正式將鋁確定為食品污染源之一而加以控制。鋁在下列使用場(chǎng)合須加以控制的是()①制鋁錠②制易拉罐③制電線電纜④制牙膏皮⑤用明礬凈水⑥制炊具⑦用明礬和蘇打作食物膨化劑⑧用氫氧化鋁制藥片治胃?、嶂品冷P油漆A．①②④⑤⑥⑦⑧B．②⑤⑥⑦⑧⑨C．②④⑤⑥⑦⑧D．③④⑤⑥⑦⑧2．把鋁粉和氧化鐵粉配成鋁熱劑，分為兩等份，一份在高溫下恰好完全反應(yīng)后，再與足量鹽酸反應(yīng)，另一份直接放入足量的燒堿溶液中充分反應(yīng)，前后兩種情況下生成的氣體質(zhì)量之比是()A．3∶2B．2∶3C．1∶1D．28∶93．相同質(zhì)量的兩份鋁，分別放入足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液中，放出的氫氣在同溫同壓下的體積之比為()A．1∶1B．1∶6C．2∶3D．3∶24．若在加入鋁粉能放出氫氣的溶液中，分別加入下列各組離子，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．為確定某鋁熱劑(含氧化鐵和鋁)的組成，分別進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：(1)若取ag樣品，向其中加入足量的NaOH溶液，測(cè)得生成的氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況，下同)體積為bL。反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________。樣品中鋁的質(zhì)量是________g。(2)若取ag樣品將其加高溫，恰好完全反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________。氧化鐵與鋁的質(zhì)量之比是________。(3)待(2)中反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后，加入足量鹽酸，測(cè)得生成的氣體體積為cL，該氣體與(1)中所得氣體的體積之比c∶b＝________。

第2節(jié)鋁金屬材料第2課時(shí)鋁的化合物金屬與金屬材料課堂合作探究問(wèn)題導(dǎo)學(xué)一、Al(OH)3的制備與性質(zhì)探究活動(dòng)與探究1實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象離子方程式實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象離子方程式思考與交流1．實(shí)驗(yàn)室中如何制備Al(OH)3？能用AlCl3溶液和NaOH溶液來(lái)制取Al(OH)3嗎？2．不選用其他試劑能否鑒別AlCl3溶液和NaOH溶液？3．向含有1molAlCl3的AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至過(guò)量，你能寫(xiě)出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式并作出生成沉淀的物質(zhì)的量與加入NaOH的物質(zhì)的量的關(guān)系圖像嗎？【規(guī)律總結(jié)】1．鋁三角(1)Al3＋→Al(OH)3或[Al(OH)4]－。①與弱堿(如氨水)或少量強(qiáng)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(guò)量強(qiáng)堿反應(yīng)生成[Al(OH)4]－Al3＋＋4OH－=[Al(OH)4]－(2)Al(OH)3→Al3＋或[Al(OH)4]－。①與強(qiáng)酸反應(yīng)生成Al3＋Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O②與強(qiáng)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＋。①與弱酸(如碳酸)或少量強(qiáng)酸反應(yīng)生成Al(OH)3[Al(OH)4]－＋CO2(過(guò)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與過(guò)量強(qiáng)酸反應(yīng)生成Al3＋[Al(OH)4]－＋4H＋=Al3＋＋4H2O2．鋁及其化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系中的焦點(diǎn)(1)鋁、氧化鋁分別與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí)都生成四羥基合鋁酸鈉，不能生成氫氧化鋁。(2)可溶性鋁鹽與氨水反應(yīng)時(shí)，無(wú)論氨水是否過(guò)量，都能生成氫氧化鋁。氫氧化鋁不溶于弱堿。(3)氧化鋁不能溶于水，不能用氧化鋁與水化合生成氫氧化鋁。二、金屬的通性活動(dòng)與探究2實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式及離子方程式鎂帶燃燒鎂帶與鹽酸反應(yīng)________________________________________________________________________________________________________________________________________________，________________________________________________________________________________________________________________________________________________鋁絲插入硫酸銅溶液中________________________________________________________________________________________________________________________________________________，________________________________________________________________________________________________________________________________________________銅絲與硝酸銀溶液反應(yīng)________________________________________________________________________________________________________________________________________________，________________________________________________________________________________________________________________________________________________思考與交流1．所有的金屬都能和酸反應(yīng)放出H2嗎？2．所有的金屬單質(zhì)都能和硝酸發(fā)生反應(yīng)嗎？3．把Na放入CuSO4溶液中，能置換出Cu單質(zhì)嗎？【規(guī)律總結(jié)】金屬的通性和特性1．2．3．幾種金屬的特性(1)鋁能與NaOH溶液反應(yīng)；(2)常溫下，鋁、鐵遇濃硫酸、濃硝酸發(fā)生“鈍化”現(xiàn)象。當(dāng)堂檢測(cè)1．下列變化不可能通過(guò)一步實(shí)驗(yàn)直接完成的是()A．Al(OH)3→Al2O3B．Al2O3→Al(OH)3C．Al→Al3＋D．Al3＋→Al(OH)32．下列各組反應(yīng)中能得到Al(OH)3的是()A．Al2O3加到熱水中B．向Na[Al(OH)4]溶液中加入過(guò)量鹽酸C．將Na投入到Na[Al(OH)4]溶液中D．在AlCl3溶液中滴幾滴NaOH溶液3．實(shí)驗(yàn)室用AlCl3制取Al(OH)3，最合適的試劑是()A．NaOHB．H2SO4C．NH3·H2OD．4．現(xiàn)有AlCl3和MgSO4混合溶液，向其中不斷加入NaOH溶液，得到沉淀的量與加入NaOH溶液的體積如圖所示。原溶液中Cl－與SOeq\o\al(2－,4)的物質(zhì)的量之比為()A．1∶3B．2∶3C．6∶1D．3∶15．銅在自然界存在于多種礦石中，如：礦石名稱黃銅礦斑銅礦輝銅礦孔雀石主要成分CuFeS2Cu5FeS4Cu2SCuCO3·Cu(OH)2請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)上表所列銅化合物中，銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的是__________。(2)工業(yè)上以黃銅礦為原料，采用火法熔煉工藝生產(chǎn)銅。該工藝的中間過(guò)程會(huì)發(fā)生反應(yīng)：2Cu2O＋Cu2Seq\o(=,\s\up7(高溫))6Cu＋SO2↑，反應(yīng)的氧化劑是__________。(3)SO2尾氣直接排放到大氣中造成環(huán)境污染的后果是____________；處理該尾氣可得到有價(jià)值的化學(xué)品，寫(xiě)出其中1種酸和1種鹽的名稱______________。

參考答案：第一課時(shí)課堂·合作探究【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】活動(dòng)與探究1：發(fā)紅卷縮熔化不滴落發(fā)紅卷縮熔化不滴落鋁粉在氧氣中劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成白色固體，集氣瓶?jī)?nèi)溫度明顯升高思考與交流：1．答案：鋁表面的氧化膜Al2O3的熔點(diǎn)很高(比鋁的熔點(diǎn)高很多)，包在鋁的外面，使液態(tài)鋁不能滴落，也不燃燒。2．答案：相同，打去氧化膜的鋁箔在空氣中表面又很快生成新的Al2O3薄膜，包在鋁的外面，使液態(tài)鋁不滴落，也不燃燒。3．答案：將鋁箔制成鋁粉，撒在酒精燈火焰上，便可觀察到鋁的燃燒?；顒?dòng)與探究2：劇烈燃燒，放出大量的熱，產(chǎn)生大量的煙，紙漏斗下部被燒穿，有紅熱的液體落入沙中，冷卻后變?yōu)楹谏腆w2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋Al2O3思考與交流：1．答案：用燃著的木條引燃鎂條，通過(guò)鎂條燃燒放出的熱量引發(fā)鋁熱反應(yīng)。2．答案：起引發(fā)劑的作用；鎂條和氯酸鉀不是鋁熱劑，鋁熱劑指的是鋁粉和難熔金屬氧化物的混合物。3．答案：鋁熱反應(yīng)需要在高溫條件下進(jìn)行。4．答案：因?yàn)殒V的還原性比鋁的強(qiáng)，所以鋁和氧化鎂不能發(fā)生反應(yīng)。5．答案：①焊接鋼軌；②冶煉釩、鉻、錳、鎢等難熔金屬；③用于鋼筋混凝土的定向爆破?；顒?dòng)與探究3：氣體逐漸溶解發(fā)出爆鳴聲酸溶液堿溶液H2思考與交流：C解析：根據(jù)鋁與鹽酸以及鋁與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)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。【當(dāng)堂檢測(cè)】1．C解析：鋁是一種非常重要的金屬，有極為廣泛的用途。上述9項(xiàng)都屬于鋁的用途，其中一部分與食品有關(guān)，如制易拉罐、用明礬凈水、制炊具、用明礬和蘇打作食物膨化劑等，還有制牙膏皮、用氫氧化鋁制藥片治胃病等都可以直接進(jìn)入人體而危害人體健康，應(yīng)嚴(yán)格控制。2．B解析：根據(jù)化學(xué)方程式Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高溫))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))，可知選項(xiàng)B正確。3．A解析：由得失電子守恒，可知等量的鋁參加反應(yīng)生成H2的量相同。4．D解析：鋁與酸、強(qiáng)堿反應(yīng)均放出氫氣，則加入鋁粉能放出氫氣的溶液中可能含H＋，也可能含OH－。分別加入各組離子，一定能大量共存，是指各組離子應(yīng)與H＋或OH－都能共存。A項(xiàng)中，NHeq\o\al(＋,4)與OH－生成NH3·H2O，COeq\o\al(2－,3)與H＋生成H2CO3；B項(xiàng)中，HCOeq\o\al(－,3)與H＋、OH－都能發(fā)生反應(yīng)；C項(xiàng)中，Mg2＋與OH－不能共存，并且NOeq\o\al(－,3)與H＋共存時(shí)形成HNO3，與鋁粉反應(yīng)不產(chǎn)生H2；D項(xiàng)中，各離子與H＋或OH－都不發(fā)生反應(yīng)，符合要求。5．解析：(1)樣品中的氧化鐵不與NaOH溶液反應(yīng)，而鋁能與NaOH溶液反應(yīng)：2Al＋2NaOH＋6H2O=2Na[Al(OH)4]＋3H2↑54g67.2Lm(Al)bLm(Al)＝54g×bL/67.2L＝9b/11.2g(2)發(fā)生的反應(yīng)為2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))Al2O3＋2Fe，由化學(xué)方程式容易看出氧化鐵與鋁的質(zhì)量之比為80∶27。(3)從鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式可以看出，鋁與鐵的物質(zhì)的量是相等的，但在與酸的反應(yīng)中，鋁的價(jià)態(tài)升高到＋3價(jià)，鐵的價(jià)態(tài)升高到＋2價(jià)，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(高溫))Al2O3＋2Fe80∶27(3)2∶3第二課時(shí)課堂·合作探究【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】活動(dòng)與探究1：生成白色膠狀沉淀Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)白色沉淀溶解Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O白色沉淀溶解出現(xiàn)白色膠狀沉淀Al(OH)3＋OH－=[Al(OH)4]－[Al(OH)4]－＋CO2=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)思考與交流：1．答案：制備Al(OH)3的方法有：(1)可溶性鋁鹽與氨水反應(yīng)制取Al(OH)3，離子方程式為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，離子方程式為[Al(OH)4]－＋CO2=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)。因?yàn)锳l(OH)3可以溶于NaOH溶液，所以一般不用AlCl3溶液和NaOH溶液反應(yīng)來(lái)制取Al(OH)3。2．答案：能，將一種溶液滴加到另一種溶液中，若先出現(xiàn)白色沉淀，后沉淀溶解，則滴加的是NaOH溶液，另一種溶液是AlCl3溶液；若開(kāi)始時(shí)無(wú)沉淀生成，后生成沉淀，則滴加的是AlCl3溶液，另一種溶液是NaOH溶液。3．答案：向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH至過(guò)量發(fā)生的反應(yīng)依次為：Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓Al(OH)3＋OH－=[Al(OH)4]－生成Al(OH)3沉淀的量與加入NaOH的量的關(guān)系圖像如下：活動(dòng)與探究2：劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，放出大量的熱，生成白色固體2Mg＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2MgO反應(yīng)劇烈，有大量的氣體產(chǎn)生，放出大量的熱，鎂帶逐漸溶解Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑鋁的表面覆蓋一層紅色固體，溶液的藍(lán)色逐漸變淺2Al＋3CuSO4=Al2(SO4)3＋3Cu2Al＋3Cu2＋=2Al3＋＋3Cu銅絲表面析出一層銀白色的固體Cu＋2AgNO3=Cu(NO3)2＋2AgCu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag思考與交流：1．答案：不是；金屬活動(dòng)性順序中氫前的金屬可以與稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)放出H2，金屬不能是氫后的金屬，酸不能是濃硫酸和硝酸。2．答