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

1、第1頁互動課堂疏導引導一、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，熔沸點高，導電性強(僅次于銀、銅、金的導電性)。(2) 鋁單質(zhì)的化學性質(zhì)1鋁與氧氣的反應4AI+3O2=2AI2。3(反應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、信號彈和火箭推進劑)。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膜，阻止金屬鋁與氧氣的進一步反應。2鋁熱反應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稱為鋁熱反應)3鋁與酸的反應金屬鋁與鹽酸和稀硫酸反應產(chǎn)生氫氣。2AI+6HCI=2AI

2、CI3+3H2?2AI+3H2SO4=AI2( SO4)3+3H2I4鋁與強堿溶液的反應2AI+2NaOH+6H2O=2Na : AI (OH)4 +3 出f(該反應中的氧化劑為水，還原劑為 金屬鋁)疑難突破鋁和強堿溶液如何反應？鋁和強堿溶液反應，不是鋁直接和堿反應，而是鋁先和強堿溶液中的水反應生成 AI(OH)3,然后AI(OH)3再和強堿反應生成偏鋁酸鹽。如鋁與NaOH(aq)反應分兩步進行： +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、乙兩燒杯中的反應情況是()A. 甲、乙中鋁都過量B. 甲中鋁過量、乙中堿過量C. 甲中酸過量、乙中鋁過量D. 甲中酸過量、乙中堿過量【剖析】 因 1 moI 鋁與酸、堿反應時分別消耗 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，說明甲中酸過量，乙中堿過量。【答案】【借題發(fā)揮】 等物質(zhì)的量的鋁分別與足量的酸或強堿溶液反應時根據(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，熔點高，硬度大，難溶于水，也不與水直接反應。兩性氧化物：既能與酸反應又能與堿反應的氧化物。第2頁

4、Al2O3+6HCI=AICI3+3H20Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na : Al (OH)4誤區(qū)警示 Al2O3與酸、堿的反應Al2O3只能跟強酸、強堿溶液反應，不能跟弱酸、弱堿溶液反應。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，生成的是致密的氧化鋁薄膜，它既不溶于酸，也不溶于堿，保護了里面的金屬鋁不再與酸反應。 鋁條與Hg( N03)2溶液反應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。通常實驗室里新制的氧化鋁是兩性化合物，既能溶于強酸又能溶于強堿。(2

5、) 鋁的氫氧化物1制備：實驗室中通常用鋁鹽與弱堿(氨水)反應制備氫氧化鋁。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：既能與酸反應又能與堿反應的氫氧化物，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AI(OH)3只能跟強酸、強堿溶液反應，不能跟弱酸、弱堿溶液反應。方法點撥鋁及其化合物性質(zhì)的學習方法為便于掌握鋁及其化合物的性質(zhì)，可通過鋁三角”梳理有關知識。知識拓展兩性物質(zhì)兩性物質(zhì)指既能與酸， 又能與堿反應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)，也既能與強酸反應又能與強堿反應，但不能將它們 稱為兩性物質(zhì)，因為它們與酸或堿作用的生成物不全是鹽和水。AI 能與酸及強堿溶液作用，但不屬于兩性物質(zhì)，也不能說它具有兩性。因AI 與堿溶液反應的本質(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，不會發(fā)生反應的是()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又能與堿溶液反應。【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化和有關圖象問題等等。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，熔沸點較各組分的熔沸點低等性能。深化升華合金(1)合金的化學性質(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頁總和。（2）合金屬于混合物，但

8、不等于一般混合物。可從概念中明確兩點：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、強度高、塑性好、易于成型、制造工藝簡單、成本低廉。鋁合金主要 應用于建筑業(yè)、容器和包裝業(yè)、交通運輸及電子行業(yè)。案例 3 鋁鎂合金因堅硬、輕巧、美觀、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、防護欄等。下列與這些用途無關的性質(zhì)是（）A.不易生銹B.導電性好C.密度小D.強度高【剖析】 根據(jù)題目給定的信息可知做防護欄主要是利用了它們的強度高，輕巧說明合金的密度較小?！敬鸢浮緽【借題發(fā)揮】 有關合金的考查還可以比較合金的熔沸點、合金的組成成分的確定以及應用等等。二、金屬與金

9、屬材料1. 重要的黑色金屬材料 一一鋼鐵（1）演變過程：鐵 一一普通鋼一一不銹鋼（2）不銹鋼是在普通鋼的基礎上，加入鉻、鎳等多種元素煉成的鋼材。2. 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、導電性和導熱性。（2）銅單質(zhì)的性質(zhì)1與非金屬單質(zhì)的反應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2CU+O2+H2O+CO2=CU2（0H）2CO33與酸的反應由于金屬銅位于金屬活動順序表氫元素之后，所以銅單質(zhì)很難與酸

10、發(fā)生置換反應，但可以與氧化性的酸反應。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)；銀在有機合成、能源開發(fā)和材料制造第4頁方面的應用日益受到重視；銅主要用于制造電線和通訊電纜等等。（5）新的金屬材料做核燃料的鈾（U）,镅在煙霧探測器中作煙霧監(jiān)測材料，被譽為“21 世紀的金屬”第5頁鈦等等。案例 4 在 FeC%、CU

11、CI2混合溶液中，加入一定量的鐵屑，反應完全后將固體濾出，下列說法中正確的是（）向 FeCl3、CuCI2混合溶液中加入一定量的鐵屑，對應的反應為2FeCh+Fe=3FeCI2, CuCI2+Fe=FeCI2+Cu，若剩余的固體為銅，則反應后的溶液中含 有的陽離子一定有 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，則反應后的溶液中的陽離子只有Fe2+?！敬鸢浮俊窘桀}發(fā)揮】 一般來講同一種還原劑（或氧化劑）與多種氧化劑（或還原劑）反應時，通常是先與氧化性（或還原性）強的物質(zhì)反應。活學巧用1鋁的金屬活動性排在金屬活動性順序表“ H 的前面，可為什么用金屬鋁

12、制成的水壺卻能燒開水？【思路解析】 鋁的活動性確實較強，鋁可以與沸水發(fā)生置換反應，放出氫氣，用鋁加工而成的水壺也確實能燒開水，此時鋁不與沸水反應的原因是鋁的表面產(chǎn)生了保護層一一致密的氧化膜，這種氧化膜阻止了沸水進一步與鋁的反應。2屬于鋁熱反應的是（）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、】 溶液中加入鋁粉時能夠產(chǎn)生氫氣，說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。【答案】C4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頁制鋁錠 制易拉罐 制電線電纜 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)的都應加以限制?！敬鸢浮?:5.2003 年 2 月 1 日，美國哥倫比亞號航天飛機在返回地面的途中墜毀，舉世震驚，盡管科學家在探索太空的過程中遇到了挫折， 但這決不會阻止人類對太空科學探究的步伐。該航天飛機用鋁粉和高氯酸銨(NH4CIO4)的混合物作固體燃料，點燃時，鋁粉氧化放熱引發(fā)高氯酸反應，其熱化學方程式可表示為：

15、2NH4CIO4=N2? +Qf+2Of +4HO; H0 下列對此反應的敘述中錯誤的是()A上述反應瞬間產(chǎn)生大量高溫氣體推動飛機飛行B. 在反應中高氯酸銨只起氧化劑作用C. 反應從能量變化上說，主要是化學能轉變?yōu)闊崮芎蛣幽蹹. 上述反應屬于分解反應【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實驗室中，要使 AICI3溶液中的 AI3+全部沉淀出來，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，若只允許通過四步反應來完成，依次寫出反應的化學方程式：【思路解析】 根據(jù)題目的要求可知首先可以將鋁轉化為偏鋁酸鹽，進行過濾，向濾渣中加入鹽酸得到氯化鎂，向濾液中滴加硫酸至最大值，過濾再向濾渣中加入硫酸?！敬鸢浮?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，對試樣進行檢測，有如下的實驗現(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，加至過量時沉淀消失。(1 )原混合物中一定含有的物質(zhì)是 _(寫化學式，下同)。(2)原混合物中一定不含有的物質(zhì)是 _ ?！舅悸方馕觥?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頁說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； 同時說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】 當向混合溶液中加入過量的 KI 時，F(xiàn)eC%和 KI 發(fā)生氧化還原反應產(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，同時碘單質(zhì)與硫離子發(fā)生氧 化還原反應而產(chǎn)生硫單質(zhì)?！敬鸢浮緿10下列溶液中通入過量二氧化碳，一定沒有白色沉淀產(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CO2過量時，則最終為可溶性的碳酸氫鈣；NaAIO2溶液和 Na2SiO3溶液中通入 CO2，無論 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。【答案】A11. 鋁粉投入某無色澄清溶液里產(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】 能與鋁反應產(chǎn)生氫氣的溶液有兩種：強堿性溶液和無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+在水溶液中呈藍色。【答案】B12. 不銹鋼通常不與酸、堿、鹽反應，是下列哪種元素加入的結果()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膜，防止內(nèi)部的Fe 與外界物質(zhì)接觸；Ni 是防腐蝕第8頁元素，使不銹鋼在多種酸、堿、鹽溶液中也能具有很好的化