高中化学 第四章 元素与材料世界 第2节 铝金属材料学案 鲁科版必修1-鲁科版高一必修1化学学案VIP专享VIP免费

第2节铝金属材料1．铝(1)铝的物理性质铝是一种银白色金属，硬度小，密度较小(2.7g·cm－3)，熔点低(660.4℃)，沸点较高(2467℃)，具有良好的导电性、导热性和延展性。(2)铝的化学性质铝原子的最外层有3个电子，在化学反应中易失去电子达稳定结构，化合价为＋3价，因而铝的化学性质活泼，是较强的还原剂。①与非金属反应a．与氧气反应在常温下，铝可被空气中的氧气氧化，在其表面形成一层致密的氧化物薄膜，阻止了内部的铝继续与氧气反应，因而，铝制容器往往具有良好的抗腐蚀性。实验探究1：铝粉和氧气的反应。实验步骤：用镊子夹住一小团脱脂棉，蘸上一些铝粉，在酒精灯上点燃，并立即伸入盛有氧气的集气瓶中(瓶底放一些细沙)，观察发生的现象。实验现象：在氧气中剧烈燃烧，同时放出耀眼的白光。实验结论：4Al＋3O2=====2Al2O3金属铝可用于制造燃烧弹、信号弹、火箭推进剂等。b．与氯气、硫等非金属反应2Al＋3Cl2=====2AlCl34Al＋3S=====2Al2S3②铝与某些金属氧化物反应——铝热反应实验探究2：铝热反应实验步骤：如图所示，将两张圆形纸分别折叠成漏斗后套在一起使四周都是四层，把内层“纸漏斗”取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一“纸漏斗”套在一起，架在铁架台的铁圈上，下面放置盛有细沙的蒸发皿。把5g炒干的三氧化二铁粉末和2g铝粉混合均匀，放在“纸漏斗”中，上面加入少量氯酸钾并在混合物中插一根镁条，用燃着的木条点燃镁条，观察发生的现象。实验现象：反应放出大量的热，发出耀眼的光芒，生成熔融物，烧穿漏斗，落在坩埚中的沙中。实验结论和化学方程式：反应中铝粉将三氧化二铁中的铁置换出来。2Al＋Fe2O3=====Al2O3＋2Fe。谈重点剖析铝热反应：a．该反应称为铝热反应，铝粉和氧化铁粉末的混合物称为铝热剂。利用铝热反应可焊接钢轨等钢材部件。b．实验中镁条的作用是通过其燃烧放出的热量引发铝热反应，KClO3的作用是助燃剂。c．铝不仅可与氧化铁发生铝热反应，用其他金属氧化物如V2O5、Cr2O3、MnO2等代替氧化铁也可发生铝热反应。铝热反应还可用于冶炼钒、锰等金属。③铝与酸反应高中阶段，学习过的酸分为非氧化性酸和氧化性酸两类，铝既可以与氧化性酸反应，又可以与非氧化性酸反应。a．铝与非氧化性酸的反应：酸中的氢离子被还原生成氢气。2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑反应的离子方程式为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑b．铝与氧化性酸的反应常温下，铝遇到浓硫酸或浓硝酸，会在表面形成致密的氧化物薄膜而钝化，不会产生氢气。铝与稀硝酸反应：Al＋4HNO3(稀)===Al(NO3)3＋NO↑＋2H2O。④铝与强碱溶液的反应铝与强碱的水溶液反应，生成氢气和盐。Na[Al(OH)4](四羟基合铝酸钠)易溶于水，易电离，其水溶液呈无色。铝单质与强碱溶液的反应实质是分步反应。第一步：铝单质与水的置换：2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑生成的氢氧化铝是一种难溶于水的沉淀，附着在铝单质的表面，阻止了铝单质与水的进一步反应，反应自动停止。第二步：氢氧化铝与强碱溶液的反应：Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4](非氧化还原反应)在反应中，只有第一步是氧化还原反应，铝是还原剂，H2O是氧化剂。析规律Na[Al(OH)4]与配合物金属铝和NaOH溶液反应生成的化合物曾被认为是NaAlO2，但科学研究证明该产物实际上是Na[Al(OH)4]，它属于配位化合物。配位化合物的结构中包含中心体和配位体，例如：Na[Al(OH)4]↑↑中心体配位体配位化合物在医药科学、催化反应等领域有着广泛的应用。【例1－1】等质量的两份Al分别加入0.3L1mol·L－1的盐酸和NaOH溶液中，生成氢气的体积比为1∶2，则加入的Al的质量为()A．2.7gB．5.4gC．8.1gD．10g解析：做此题要注意量的问题，综合分析题中已知条件判断哪种物质过量，然后计算得出结论。已知反应：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑①，2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑②。由生成氢气的体积比为1∶2可知，①②两反应消耗Al的质量之比为1∶2。①中铝过量，盐酸完全反应，0.3molHCl与足量的Al反应生成H2为0.15mol。又知②中NaOH未完全反应，Al完全反应，所以②中生成H2为0.3mol，Al的物质的量为0.2mol，即5.4g。答案：B【例1－2】向一...