高中化学第4章材料家族中的元素第2节铝金属材料第1课时教学设计2鲁科版必修11 8页

真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 1 第 4 章材料家族中的元素 第 2 节 铝 金属材料第 1 课时 【教学目标】 1.使学生了解常见金属的代表物——铝的还原性；了解氧化铝和氢氧化铝的两性，认 识铝及其重要化合物在化学性质上与其他常见金属及其化合物的不同，并能列举铝合金材料 在生产生活中的重要应用。 2.通过对不锈钢不易锈蚀原理的认识，使学生进一步体会金属性质与金属材料的密切 关系。 3.使学生了解金、银、铜的主要性质以及它们作为材料在工业生产和高科技领域的应 用。 4.初步了解合金的概念。 【教学过程】 在已经发现的 110 多种元素中，大约有 4/5 是金属。金属在社会发展进程中，起着非常 重要的作用。如：青铜时代、铁器时代在历史上都留下光辉的一页。钢铁是工农业生产的基 础，即使在新材料层出不穷的今天，金属仍然有它不可取代的地位。我们日常生活中经常接 触到各种各样的金属，因此，了解金属的性质是非常有必要的。 一、铝和铝合金 1. 展示金属铝条、铝粉样品，让学生观察其颜色、状态，并阅读教材，了解铝的物理性质 想一想你在日常生活中见到过哪些铝制品？ [ 【投影展示】 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 2 颜色：银白色；状态：固态；密度：较小；导电性：良好；导热性：良好；延展性：良好； 熔点：较低（660.4℃）。 二、铝单质的化学性质 1.与非金属的反应 【演示实验】铝和氧气的反应 （1）将铝箔在空气中用酒精灯点燃 （2）将铝粉洒向酒精灯火焰 （3）将铝箔放入纯氧中点燃 【引导】加热打磨后的铝片，发现现象不同。说明氧化铝薄膜对铝的保护作用。铝粉在酒精 灯上的燃烧，发现改变实验条件会改变实验现象。铝易与氧 结合，铝还能夺去金属氧化物 中的氧。 2. 铝很容易与氧气反应，为什么生活中有很多铝制品？ 铝制品表面可形成一层致密的氧化物薄膜，具有抗腐蚀性。 3. 铝不但可以与氧气反应 ，还能与其它非金属单质反应。（如 Cl2 等） 2Al+3Cl2 2AlCl3 4. 与某些金属氧化物反应 【演示实验】铝热反应 【追问】该现象说明什么？ 【设问】该反应成为铝热反应，铝热反应在实际生产中有什么应用？ （1）制备某些高熔点金属单质 4Al+3MnO2 2Al2O3+3Mn 2Al+Cr2O3 Al2O3+2Cr （2）焊接钢轨 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 3 2Al+ Fe2O3 Al2O3+ 2Fe 5. 与酸反应 2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑ 【思考】铝还能与哪些酸发生类似的反应？ 【强调】铝在浓硫酸、浓硝酸中常温下象铁一样钝化，生成一层至密的氧化膜 实验现象】铝表面有气泡产生；铝片逐渐溶解；试管壁发热；反应一开始比较慢，后来逐渐 加快 【讨论】稀硫酸、醋酸等，所以铝锅不能用来盛食醋。 6. 铝与 NaOH 溶液反应 2Al+2NaOH+2H2O=2Na[Al(OH)4]+ 3H2↑ 【说明】铝是一种两性金属 【总结】通过上述学习，我们知道铝既能与强酸溶液反应，又能与强碱溶液反应，即铝既具 有金属性，又具有非金属性，是一种两性金属。但从氧化还原观点分析铝具有还原性。 三、 Al2O3 1.物理性质和用途 不溶于水的白色固体，硬度大（滚珠轴承），熔点高（刚玉坩埚），硬度大、仅次于金刚石 1、 2. 化学性质 【实验】取少量氧化铝于两支试管中，分别滴加水、盐酸和氢氧化钠溶液，观察氧化铝是否 溶解。 氧化铝与酸、碱反应的方程式 Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Al2O3+6H+=2Al3++3H2O Al2O3＋2NaOH+3H2O＝2Na[Al(OH) 4] Al2O3＋2OH-+3H2O＝2 [Al(OH) 4] – 【提问】什么是碱性氧化物?什么是酸性氧化物？ 【思考】氧化铝属于哪类氧化物？ 【结论】两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物。 四、Al(OH)3 1.物理性质 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 4 几乎不溶于水，白色胶状，能能聚水中悬浮物，吸附色素 2. 化学性质 【实验 1】氢氧化铝的性质 1 氯化铝与氨水的反应 2 氢氧化铝与盐酸的反应 3 氢氧化铝与氢氧化钠溶液的反应 实验相关化学反应式： AlCl3+3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4Cl Al(OH)3 + 3HCl =AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] 离子方程式 Al3++3 NH3·H2O = Al(OH)3+3NH4 + Al(OH)3 + 3H+=Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + OH- = [Al(OH)4] – 3. 氢氧化铝的两性： 氢氧化铝既能和酸反应生成盐和水，又能和碱反应生成盐和水，是两性氢氧化物。 【思考】：既能与酸反应又能与碱反应的物质一定是两性氧化物？试举例说明 【Al(OH)3的不稳定性】 △ 2Al(OH)3 ===Al2O3+3H2O 4. 【思考 1】：向 Al2(SO4)3 的溶液中加入 NaOH 溶液的现象？ 【思考 2】：实验室如何制备 Al(OH)3？ 【总结】制备 Al(OH)3 的方法： (1)向铝盐中加入过量氨水 Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4 + (2)向四羟基合铝酸钠溶液中通入过量CO2 [Al(OH)4] –+ CO2= Al(OH)3↓+HCO3 - 五、铝合金及其制品 1、合金：两种或两种以上的金属（或金属和非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 5 合金的熔点比其成分金属的熔点低，硬度大 2、铝及其合金的用途：建筑业，容器，包装业、交通运输业以及电子行业 六、板书设计 一、Al2O3 1、物理性质和用途：不溶于水的白色固体，硬度大（滚珠轴承），熔点高（刚玉坩埚）， 硬度大、仅次于金刚石 2、化学性质 （1）与酸反应 Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Al2O3+6H+=2Al3++3H2O （2）与碱反应 Al2O3＋2NaOH+3H2O＝2Na[Al(OH) 4] Al2O3＋2OH-+3H2O＝2 [Al(OH) 4] - 二、Al(OH)3 1、物理性质：几乎不溶于水，白色胶状，能能聚水中悬浮物，吸附色素 2、化学性质： （1） 与酸反应：Al(OH)3 + 3HCl =AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H+=Al3+ + 3H2O （2） 与碱反应：Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] Al(OH)3 + OH- = [Al(OH)4] - （3） Al(OH)3 的不稳定性： △ 2Al(OH)3 ===Al2O3+3H2O （4） Al(OH)3 的制备： Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4 + 七、检测题 1. 透明的溶液中加入铝粉能放出氢气，此溶液中一定能大量共存的离子组是( ) A．H＋、Cu2＋、Cl－、SO2－ 4 B．HCO－ 3 、NO－ 3 、SO2－ 4 、Na＋ C．Cl－、SO2－ 4 、K＋、Na＋ D．Na＋、AlO－ 2 、SO2－ 4 、Cl－ 2. 下列离子方程式书写错误的是( ) A．AlCl3 溶液中加入过量氨水：Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－ B．Al(OH)3 溶于 NaOH 溶液中：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ C．Al(OH)3 溶于盐酸溶液中：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 6 D．Al2O3 粉末溶于 NaOH 溶液中：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－ 3. ：A 6．一包白色粉末中可能含有 Al(NO3)3、KOH、NaCl 的一种或多种，某研究性学习小组为了探 究该白色粉末的组成，依次做了以下实验： 第一步：将该粉末加水溶解，得到澄清溶液； 第二步：取该澄清溶液少量，逐滴加入盐酸至过量，先产生白色沉淀，后沉淀溶解； 第三步：取第二步所得溶液少量，滴入 AgNO3 溶液，有白色沉淀出现。 则下列判断正确的是( ) A．该粉末中一定含有 Al(NO3)3、KOH、NaCl B．该粉末中一定含 Al(NO3)3 和 KOH，但不能确定是否含有 NaCl C．该粉末中一定含有 NaCl，但不能确定是否含有 Al(NO3)3、KOH D．以上过程不能确定该溶液中含有哪种物质 4. (1)用氯化铝溶液与氢氧化钠溶液反应时，当 Al3＋的物质的量与 OH－的物质的量之比(以 下均填物质的量之比)为________时，Al(OH)3 沉淀最多；________时，Al(OH)3 恰好全部溶 解。 (2)四羟基合铝酸钠溶液与盐酸反应时，[Al(OH)4]－的物质的量与 H＋的物质的量之比为 ______________时，Al(OH)3 沉淀量最多；________时，Al(OH)3 恰好全部溶解；________或 ________时，生成的 Al(OH)3 的量为最多沉淀量的一半。 5. 已知 X 是某金属单质，X、A、B、C 含同一种元素，可发生如下转化： (1)写出下列物质的化学式：X________，A________，B________，C________； (2)写出以下反应的离子方程式： ②____________________________________________________； ④___________________________________________________； 4 ___________________________________________ ________。 － 6. (1)若用镁铝合金的废料、稀硫酸、稀盐酸、NaOH 溶液制取 MgCl2、Al2(SO4)3 溶液， 首 先 可 将 废 料 加 入 到 ________ 溶 液 中 ， 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 是 _____________________________； (2)经过滤，将难溶物加入到 _中，可得到____ __ 溶液，反应的离子方程式是______________________________________； 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 7 (3) 然 后 向 (1) 所 得 滤 液 中 加 入 适 量 的 ________ ， 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ____________________； 再过滤，将沉淀物加入到________中，可得到__ ______溶液，反应的离子方程 式是________________________________________。 参考答案 1. 【解析】本题考查的知识点是离子共存问题，离子共存的基本原则是相互间不发生化学 反应。与铝作用产生氢气的溶液，可以是强碱溶液，也可以是强酸的溶液，即选项离子组必 须在强酸或强碱的溶液中都能共存的离子组。而 A 中 H＋不能在强碱条件下存在，B 中若是强 酸溶液，则不含 NO－ 3 ，否则会由于 HNO3 的存在，产生不了氢气。D 中的 AlO － 2 不能存在于强 酸溶液中。 【答案】C 2. 【解析】AlCl3 溶液加入过量氨水，有 Al(OH)3 沉淀生成，Al(OH)3 不溶于氨水。 【答案】A 3. 【解析】由第二步实验的现象说明第一步所得到澄清溶液中含有[Al(OH)4]－，白色粉末 中含有 Al(NO3)3 和 KOH，同时因为第二步实验加入盐酸引入 Cl－，致使第三步实验检验出的 Cl－不能确定是否白色粉末含有，A、C、D 不正确，B 正确。 【答案】B 4. 【解析】反应的离子方程式：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓； Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－； [Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O； [Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O。由此可得到相应的答案。 【答案】 (1)1∶3 1 ∶4 (2)1∶1 1∶4 2∶1 2∶5 5. 【解析】金属单质中只有铝既可与盐酸反应又可与 NaOH 溶液反应，所以判断 X 为 Al； 依次推测其他物质和所发生的反应。 【答案】(1)Al Al2O3 Na[Al(OH)4] AlCl3 (2)②2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ ④Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－ ⑤Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4] 6. 【解析】由于铝可与 NaOH 溶液反应，而镁不能，因此先用 NaOH 溶液把两者分开，然后 分别用稀硫酸和稀盐酸制取 Al2(SO4)3、MgCl2。可表示 为： 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 8 【答案】 (1)NaOH 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋ 3H2↑ (2)稀盐酸 MgCl2 Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑ (3)稀硫酸 [Al(OH)4] － ＋H ＋ ===Al(OH)3 ↓＋H2O 稀硫酸 Al2(SO4)3 Al(OH)3 ＋3H ＋ ===Al3＋＋3H2O