高中化學(xué) 第四章 元素與材料世界 第2節(jié) 鋁金屬材料 第1課時學(xué)案 魯科版必修1.doc

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第1課時　鋁與鋁合金 學(xué)習(xí)目標 重點難點 　　1.了解鋁的物理性質(zhì)及用途，掌握鋁的性質(zhì)； 2．了解鋁合金材料在生產(chǎn)和生活中的重要應(yīng)用 　　1.掌握鋁的化學(xué)性質(zhì)； 2．掌握鋁與酸、堿的反應(yīng) 1．鋁在自然界中的存在 鋁在地殼中的含量僅次于______和______，自然界中的鋁全部以________態(tài)形式存在。 2．鋁的物理性質(zhì) 鋁是一種________色金屬，熔點______（660.4 ℃），沸點________（2 467 ℃），密度較______（2.7 gcm－3），有很好的延展性和導(dǎo)電性（導(dǎo)電性僅次于________、________和________）。 3．化學(xué)性質(zhì) 4．鋁合金及其制品 （1）合金 ①概念：合金是指兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。 ②性能：一般來說，合金的性能優(yōu)于純金屬，合金的熔點比它的各成分金屬熔點都低，硬度比它的各成分金屬大。但合金的性質(zhì)并不是各成分金屬性質(zhì)的總和。 （2）鋁合金 ①形成：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、抗腐蝕等。并且表面易形成致密的氧化物保護膜而具有一定的抗腐蝕能力。 ③用途：建筑、包裝、交通運輸及電子行業(yè)。另外，還廣泛用于制造飛機構(gòu)件。 　預(yù)習(xí)交流 鋁是較活潑的金屬，易被氧化，為什么鋁在空氣中又具有抗腐蝕的性能？ 答案：1．氧　硅　化合 2．銀白　低　高　小　銀　銅　金 3．4Al＋3O22Al2O3　2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3　2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al（OH）4]＋3H2↑　Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑　Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ 預(yù)習(xí)交流：答案：常溫下，鋁能被空氣中的O2氧化，表面生成一層致密的氧化物薄膜，阻止了內(nèi)部的金屬繼續(xù)跟氧氣反應(yīng)，所以鋁具有抗腐蝕性。 在預(yù)習(xí)中還有哪些問題需要你在聽課時加以關(guān)注？請在列表格中做個備忘吧！ 我的學(xué)困點 我的學(xué)疑點 一、鋁與氧氣的反應(yīng) 實驗操作 實驗現(xiàn)象 化學(xué)方程式 鋁箔________，失去光澤，__________ — 鋁箔________，失去光澤，__________ 4Al＋3O2　△2Al2O3 脫脂棉蘸上一些鋁粉 點燃后放入氧氣中： 4Al＋3O2　點燃2Al2O3 1．表面未打磨的鋁箔在空氣中加熱時的現(xiàn)象說明了什么？ 2．表面打磨的鋁箔在空氣中加熱時的現(xiàn)象與未打磨的鋁箔直接加熱時的現(xiàn)象相同嗎？為什么？ 3．你能想出一個讓鋁在空氣中燃燒的方法嗎？ 　 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，有很強的抗腐蝕性。 二、鋁熱反應(yīng) 實驗操作 實驗現(xiàn)象 化學(xué)方程式 鋁熱反應(yīng)的實驗裝置 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？ 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．鋁熱反應(yīng)可用來冶煉難熔的金屬和焊接鋼軌，但不能用來冶煉比鋁活潑的金屬。 三、鋁與酸、堿的反應(yīng) 實驗操作 實驗現(xiàn)象 快速反應(yīng)放出____，鋁片________，點燃的木條放在試管口時__________ 化學(xué)方程式 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al（OH）4]＋3H2↑ 實驗結(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 鋁分別與足量的稀鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)時，當兩個反應(yīng)放出的氣體在相同狀況下體積相等時，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∶1 B．2∶1　C．3∶1 D．1∶3 　 計算規(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）1 mol a價的活潑金屬與足量的非氧化性酸反應(yīng)時，可生成mol的H2。 （3）等量的鋁分別與足量的酸、堿溶液反應(yīng)時，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，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。 答案：活動與探究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，集氣瓶內(nèi)溫度明顯升高 思考與交流：1.答案：鋁表面的氧化膜Al2O3的熔點很高（比鋁的高很多），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。 活動與探究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w　2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 思考與交流：1.答案：用燃著的木條引燃鎂條，通過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行。 4．答案：因為鎂的還原性比鋁的強，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。 活動與探究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。 1．用坩堝鉗夾住一片剛剛用鹽酸處理過的鋁箔，在酒精燈上加熱至熔化，可觀察到熔化的鋁并不滴落。對此現(xiàn)象解釋不正確的是（　?。?。 A．鋁在空氣中能很快形成氧化膜　　B．氧化膜的熔點比鋁高 C．氧化膜與鹽酸不反應(yīng)　　　　　　D．外焰溫度未達到氧化膜的熔點 2．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∶2 B．2∶3　C．1∶1 D．28∶9 3．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∶1 B．1∶6　C．2∶3 D．3∶2 4．某無色溶液中放入鋁片后有氫氣產(chǎn)生，則下列離子在該溶液中肯定可以大量存在的是（　?。?。 A．Na＋ B．Mg2＋　C．OH－ D．HCO 5．為確定某鋁熱劑（含氧化鐵和鋁）的組成，分別進行下列實驗： （1）若取a g樣品，向其中加入足量的NaOH溶液，測得生成的氣體（標準狀況，下同）體積為b L。反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________。樣品中鋁的質(zhì)量是________g。 （2）若取a g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，測得生成的氣體體積為c L，該氣體與（1）中所得氣體的體積之比c∶b＝________。 答案：1．C　解析：氧化膜的主要成分是Al2O3，它可以與鹽酸反應(yīng)。 2．B　解析：根據(jù)化學(xué)方程式Fe2O3＋ ＋Al2O3，＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al（OH）4]＋，＋2HCl===FeCl2＋，可知選項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．A　解析：與鋁反應(yīng)產(chǎn)生H2的溶液可能是酸溶液，OH－、HCO不能存在；也可能是堿溶液，Mg2＋不能大量存在。 5．答案：（1）2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al（OH）4]＋3H2↑　 （2）2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe　80∶27 （3）2∶3 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↑ 54 g　　　　　　　　　　 67.2 L m（Al）　　　　　　　 b L m（Al）＝54 gb L/67.2 L＝9b/11.2 g （2）發(fā)生的反應(yīng)為2Al＋Fe2O3Al2O3＋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，鋁的價態(tài)升高到＋3價，鐵的價態(tài)升高到＋2價，因此，c∶b＝2∶3。 提示：用最精煉的語言把你當堂掌握的核心知識的精華部分和基本技能的要領(lǐng)部分寫下來并進行識記。 知識精華 技能要領(lǐng)