1、第 2 节 铝 金属材料第 1 课时 铝与铝合金第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU目标导航 预习导引 1.了解铝的物理性质及用途,掌握铝的性质;2.了解铝合金材料在生产和生活中的重要应用。1.掌握铝的化学性质;2.掌握铝与酸、碱的反应。第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU目标导航 预习导引 1.铝在自然界中的含量及存在形式铝在地壳中的含量仅次于氧和硅,自然界中的铝全部以化合态形式存在。2.铝的物理性质 颜色状态熔点密度
2、延展性导电性银白色固体660.4 2.7 gcm-3有仅次于 Ag、Cu、Au3.化学性质第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU目标导航 预习导引 4.铝合金及其制品(1)合金概念:合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。性能:一般来说,合金的性能优于纯金属,合金的熔点比它的各成分金属熔点都低,硬度比它的各成分金属大。但合金的性质并不是各成分金属性质的总和。(2)铝合金形成:铝中加入其他元素(如铜、镁、硅、锌、锂等)熔合而形成铝合金。性能:密度小、强度高、塑性好、易于成型、
3、抗腐蚀等。因表面易形成致密的氧化物保护膜而具有一定的抗腐蚀能力。用途:建筑、包装、交通运输及电子行业。另外,还广泛用于制造飞机构件。第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU目标导航 预习导引 预习交流(1)铝是较活泼的金属,易被氧化,为什么铝在空气中又具有抗腐蚀的性能?答案:常温下,铝能被空气中的 O2氧化,表面生成一层致密的氧化物薄膜,阻止了内部的金属继续跟氧气反应,所以铝具有抗腐蚀性。(2)铝热反应属于哪种基本反应类型?该反应中铝表现了氧化性还是还原性?答案:铝热反应属于置换反应,在反应中铝表现了还原性。(
4、3)铝与稀硝酸反应也生成氢气吗?答案:硝酸属于氧化性酸,与铝反应并不产生氢气。第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当堂检测 一、铝与氧气的反应活动与探究 实验操作实验现象化学方程式铝箔发红卷缩,失去光泽,熔化不滴落 第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当堂检测 铝箔发红卷缩,失去光泽,熔化不滴落4Al+3O22Al2O3脱脂棉蘸上一些铝粉点燃后放入氧气中:铝粉在氧气中剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色
5、固体,集气瓶内温度明显升高4Al+3O22Al2O3 第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当堂检测 1.表面未打磨的铝箔在空气中加热时的现象说明了什么?答案:铝表面的氧化膜 Al2O3 的熔点很高(比铝的熔点高很多),包在铝的外面,使液态铝不能滴落,也不燃烧。2.表面打磨的铝箔在空气中加热时的现象与未打磨的铝箔直接加热时的现象相同吗?为什么?答案:相同,打磨掉氧化膜的铝箔在空气中表面又很快生成新的Al2O3 薄膜,包在铝的外面,使液态铝不滴落,也不燃烧。3.你能想出一个让铝在空气中燃烧的方法吗?答
6、案:将铝箔制成铝粉,撒在酒精灯火焰上,便可观察到铝的燃烧。第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当堂检测 迁移与应用例 1 下列化合物可以通过单质间的化合反应而生成的是()Al2O3 Al2S3 AlCl3 FeCl2 CuO CuSA.B.C.D.解析:Al 与 O2、S、Cl2在一定条件下反应分别生成 Al2O3、Al2S3、AlCl3;Fe 与 Cl2反应生成 FeCl3,而不是 FeCl2;Cu 与 O2 反应生成 CuO;Cu与 S 反应生成 Cu2S,故应选 C。答案:C第1课时 铝与铝
7、合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当堂检测 迁移训练 1 下列物质既可以通过单质间的化合反应生成,又可以通过单质与相应酸反应生成的是()A.AlCl3B.CuCl2C.FeCl3D.FeCl2解析:Al 与 Cl2、盐酸反应均生成 AlCl3;Cu 与 Cl2反应生成 CuCl2,Cu与盐酸不反应;Fe与Cl2反应生成FeCl3,与盐酸反应生成FeCl2,故只有A正确。答案:A第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当
8、堂检测(1)铝在常温下就能与空气中的氧气发生反应,形成一层致密的氧化膜。铝制品表面的氧化膜,起着保护内部金属的作用,所以活泼的铝在空气中稳定存在,有很强的抗腐蚀性。(2)铝除了与氧气直接化合外,还能与氯气、硫等多种非金属单质直接化合。2Al+3Cl22AlCl32Al+3SAl2S3第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当堂检测 二、铝热反应活动与探究 实验操作实验现象化学方程式铝热反应的实验装置剧烈燃烧,放出大量的热,产生大量的烟,纸漏斗下部被烧穿,有红热的液体落入沙中,冷却后变为黑色固体2Al+
9、Fe2O32Fe+Al2O3 第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当堂检测 1.引发铝热反应的操作是什么?答案:用燃着的木条引燃镁条,通过镁条燃烧放出的热量引发铝热反应。2.镁条、氯酸钾在铝热反应中起什么作用?镁条、氯酸钾是铝热剂吗?答案:起引发剂的作用;镁条和氯酸钾不是铝热剂,铝热剂指的是铝粉和难熔金属氧化物的混合物。第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当堂检测 3.铝热反应的条件是什么?答案:铝热
10、反应需要在高温条件下进行。4.铝和氧化镁是否反应?答案:因为镁的还原性比铝的强,所以铝和氧化镁不能发生反应。5.铝热反应的用途。答案:焊接钢轨;冶炼钒、铬、锰、钨等难熔金属;用于钢筋混凝土的定向爆破。第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当堂检测 迁移与应用例 2 下列物质在一定条件下不能与铝粉发生反应的是()A.Fe3O4B.WO3C.CaOD.MnO2解析:在一定条件下能与铝粉发生反应的是在金属活动性顺序中排在氢后面的难熔金属的氧化物。答案:C第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN Y
11、UXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当堂检测 迁移训练 2 能用铝为原料来冶炼难熔的金属的主要原因是()A.铝的密度小,熔点较低B.铝在空气中燃烧,放出大量的热C.铝在金属活动性顺序中排在较前面D.铝具有还原性,发生氧化还原反应时放出大量的热解析:铝热反应是置换反应,说明铝的还原性比生成物中的金属的还原性强,同时该反应放出大量的热,使生成的金属单质呈熔融态,便于分离。答案:D第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当堂检测(1)铝热剂是指铝粉与难熔金属氧化
12、物的总称;镁条和 KClO3 是引发剂,不是铝热剂。(2)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。3V2O5+10Al5Al2O3+6VCr2O3+2AlAl2O3+2Cr第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当堂检测 三、铝与酸、碱的反应活动与探究 实验操作实验现象快速反应放出气体,铝片逐渐溶解,点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声化学方程式2Al+6HCl2AlCl3+3H22Al+2NaOH+
13、6H2O2NaAl(OH)4+3H2实验结论铝既能与酸溶液反应,也能与碱溶液反应,且都放出 H2,据此可区别铝和其他金属 第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当堂检测 1.铝能与氨水反应吗?答案:不能。铝只能与强碱溶液反应,NH3H2O是弱碱,故不能反应。2.铝与 NaOH 溶液的反应中,氧化剂是哪一种反应物?答案:铝与 NaOH 溶液的反应中,氧化剂为水。3.铝能被浓硫酸、浓硝酸溶解吗?答案:常温下,浓硫酸、浓硝酸能将铝钝化,所以可以用铝制容器储存浓硫酸和浓硝酸。但加热时,Al 可与这两种酸反应
14、而被溶解。4.铝遇到酸一定产生氢气吗?加入铝片产生氢气的溶液一定是酸性溶液吗?答案:均不一定。铝遇到氧化性酸,如浓硫酸、硝酸等,均不产生 H2;铝与强碱溶液反应也产生 H2。第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当堂检测 迁移与应用例 3 铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应时,当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时,反应中消耗的盐酸和氢氧化钠的物质的量之比为()A.11B.21C.31D.13解析:根据铝与盐酸以及铝与 NaOH 溶液反应的化学方程式:2Al+6HCl2AlCl3+3H2,2
15、Al+2NaOH+6H2O2NaAl(OH)4+3H2,可直接得到答案:n(HCl)n(NaOH)=31。答案:C第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当堂检测 迁移训练 3 向某溶液中投入铝片后有大量 H2 放出,则溶液中一定不可能大量存在的离子是()A.Cl-B.H+C.Cu2+D.HCO3-解析:投入铝片放出 H2 的溶液可以是酸性溶液,也可以是强碱溶液。Cl-在酸、碱性溶液中均能大量存在;H+在碱性条件下不能大量存在;Cu2+在碱性条件下不能大量存在;HCO3-在酸性、强碱性条件下均不能大量
16、存在。答案:D第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当堂检测(1)金属与酸的反应均为氧化还原反应,且金属失去电子的物质的量等于酸得到电子的物质的量。(2)1 mol a 价的活泼金属与足量的非氧化性酸反应时,可生成2mol的 H2。(3)等量的铝分别与足量的酸、碱溶液反应时,生成 H2 的量相等,消耗 H+和 OH-的物质的量之比为 31。(4)足量的铝分别和等物质的量的 H+、OH-反应时,消耗铝的物质的量之比和产生 H2 的物质的量之比都为 13。第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN
17、 YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当堂检测 12 3 4 51.铝在人体中积累可使人慢性中毒,1989 年世界卫生组织正式将铝确定为食品污染源之一而加以控制。铝在下列使用场合须加以控制的是()制铝锭 制易拉罐 制电线电缆 制牙膏皮 用明矾净水 制炊具 用明矾和苏打作食物膨化剂 用氢氧化铝制药片治胃病 制防锈油漆A.B.C.D.第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当堂检测 12 3 4 5解析:铝是一种非常重要的金属,有极为广泛的用途。上述 9 项
18、都属于铝的用途,其中一部分与食品有关,如制易拉罐、用明矾净水、制炊具、用明矾和苏打作食物膨化剂等,还有制牙膏皮、用氢氧化铝制药片治胃病等都可以直接进入人体而危害人体健康,应严格控制。答案:C第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU问题导学 当堂检测 1 23 4 52.关于铝与 NaOH 溶液的反应,下列说法中正确的是()A.铝是还原剂,其氧化产物是 Al(OH)3B.NaOH 是氧化剂,其还原产物是 H2C.铝是还原剂,H2O 和 NaOH 都是氧化剂D.H2O 是氧化剂,Al 被氧化解析:Al 与 NaOH
19、 溶液反应的化学方程式为 2Al+2NaOH+6H2O2NaAl(OH)4+3H2,该反应中 Al 作还原剂,被氧化,NaAl(OH)4是氧化产物;H2O 作氧化剂,H2 是还原产物,故 D 正确。答案:D第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU1 2 34 5问题导学 当堂检测 3.相同质量的两份铝,分别放入足量的盐酸和氢氧化钠溶液中,放出的氢气在同温同压下的体积之比为()A.11B.16C.23D.32解析:由得失电子守恒,可知等量的铝参加反应生成 H2 的量相同。答案:A第1课时 铝与铝合金 课前预习导学
20、 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU1 2 3 45问题导学 当堂检测 4.若在加入铝粉能放出氢气的溶液中,分别加入下列各组离子,一定能大量共存的是()A.NH4+、SO42-、CO32-、K+B.Na+、Ba2+、Ca2+、HCO3-C.Mg2+、NO3-、K+、Cl-D.K+、Cl-、Na+、SO42-第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU1 2 3 45问题导学 当堂检测 解析:铝与酸、强碱反应均放出氢气,则加入铝粉能放出氢气的溶液中可能含 H+,也
21、可能含 OH-。分别加入各组离子,一定能大量共存,是指各组离子应与 H+或 OH-都能共存。A 项中,NH4+与 OH-生成 NH3H2O,CO32-与H+生成 H2CO3;B 项中,HCO3-与 H+、OH-都能发生反应;C 项中,Mg2+与OH-不能大量共存,并且 NO3-与 H+共存时形成 HNO3,与铝粉反应不产生H2;D 项中,各离子与 H+或 OH-都不发生反应,符合要求。答案:D第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU1 2 3 4 5问题导学 当堂检测 5.为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成,
22、分别进行下列实验:(1)若取 a g 样品,向其中加入足量的 NaOH 溶液,测得生成的气体(标准状况,下同)体积为 b L。反应的化学方程式是 。样品中铝的质量是 g。(2)若取 a g 样品将其加高温,恰好完全反应,该反应的化学方程式是 。氧化铁与铝的质量之比是 。(3)待(2)中反应产物冷却后,加入足量盐酸,测得生成的气体体积为 c L,该气体与(1)中所得气体的体积之比 cb=。第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU1 2 3 4 5问题导学 当堂检测 解析:(1)样品中的氧化铁不与 NaOH 溶液反
23、应,而铝能与 NaOH 溶液反应:2Al+2NaOH+6H2O2NaAl(OH)4+3H254 g 67.2 Lm(Al)b Lm(Al)=54 gL67.2 L=911.2 g(2)发生的反应为 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,由化学方程式容易看出氧化铁与铝的质量之比为 8027。(3)从铝热反应的化学方程式可以看出,铝与铁的物质的量是相等的,但在与酸的反应中,铝的价态升高到+3 价,铁的价态升高到+2 价,因此,cb=23。第1课时 铝与铝合金 课前预习导学 KEQIAN YUXI DAOXUE课堂合作探究 KETANG HEZUO TANJIU1 2 3 4 5问题导学 当堂检测 答案:(1)2Al+2NaOH+6H2O2NaAl(OH)4+3H2911.2(2)2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe 8027(3)23
