高中化学三维设计必修一讲义：专题3 第一单元 第一课时 铝及铝合金 铝的氧化物与氢氧化物 Word版含答案

第一单元| 从铝土矿到铝合金第一课时铝及铝合金铝的氧化物与氢氧化物——————————————————————————————————————[课标要求]1．了解铝的原子结构及物理性质。

2．掌握铝的化学性质。

3．了解铝及铝合金的应用。

4．掌握Al2O3和Al(OH)3的性质。

1．铝是一种既可以与酸反应又可以与碱溶液反应产生H2的金属。

2．Al2O3是两性氧化物，其与强酸、强碱溶液反应的离子方程式分别为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O、Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O。

3．Al(OH)3是两性氢氧化物，其与强酸、强碱溶液反应的离子方程式分别为Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O、Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O。

铝的性质1．物理性质2．化学性质铝原子结构示意图为，在化学反应中容易失去最外层上的3个电子，化合价升高，表现出还原性。

(1)铝的性质实验(2)铝与氧气的反应①常温时，与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜并牢固地覆盖在铝表面，防止铝进一步被氧化，因此铝在空气中表现出良好的抗腐蚀性。

②加热时，铝粉可在空气中燃烧，放出大量热，化学方程式为4Al ＋3O 2=====△2Al 2O 3。

(3)铝与酸的反应①与盐酸、稀H 2SO 4反应离子方程式：2Al ＋6H ＋===2Al 3＋＋3H 2↑。

②常温下，遇浓硝酸、浓H 2SO 4时，在表面生成致密的氧化膜而发生钝化。

(4)铝与强碱溶液的反应 与NaOH 溶液反应离子方程式：2Al ＋2OH －＋2H 2O===2AlO －2＋3H 2↑。

[特别提醒]因铝既能与强酸反应，又能与强碱溶液反应，铝制品不能用来蒸煮或长期储存酸性或碱性食物。

1．等质量的铝分别与足量的盐酸和NaOH 溶液反应，两者生成氢气的量有什么关系？ 提示：产生H 2的物质的量相等。

2．足量的铝分别与等浓度、等体积的盐酸和NaOH 溶液反应，生成氢气的量有什么关系？提示：产生H 2的物质的量之比为1∶3。

铝与酸、碱液反应生成H 2的量的关系 1．反应原理⎩⎪⎨⎪⎧2Al ＋6H ＋===2Al 3＋＋3H 2↑2Al ＋2OH －＋2H 2O===2AlO －2＋3H 2↑ 2．量的关系(1)定量关系⎩⎪⎨⎪⎧2Al ～6H ＋～3H 22Al ～2OH －～3H 2 (2)铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应产生氢气体积关系归纳：1．称取两份铝粉，第一份加入足量的NaOH 溶液，第二份加入足量的盐酸，若放出的氢气的体积相等(同温同压)。

则两份铝粉的质量比为( ) A ．1∶2 B ．1∶3 C ．3∶2D ．1∶1解析：选D 因NaOH 溶液和盐酸都是足量的，若铝与两者反应放出氢气的体积相等，则两份铝的质量相等。

2．等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶7，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是( )A ．甲、乙中都是铝过量B ．甲中铝过量，乙中碱过量C ．甲中酸过量，乙中铝过量D ．甲中酸过量，乙中碱过量解析：选B 因为等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H 2的体积比为1∶1，足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H 2的体积比为1∶3，而今产生H 2的体积比：13<V HCl (H 2)V NaOH (H 2)<1，所以反应的情况为：铝过量，盐酸不足；铝不足，氢氧化钠过量。

[方法技巧]铝热反应 铝及其合金的应用1．铝热反应实验探究[特别提醒]铝热反应可用于焊接铁轨，但工业上不用该方法炼铁，因为铝比铁的冶炼成本更高。

3．铝合金(1)组成：铝与其他金属(或非金属)熔合形成合金。

(2)特点：密度小、强度高、塑性好、抗腐蚀。

(3)用途：建筑外墙材料，汽车车轮骨架和飞机构件。

4．铝的用途(1)利用其导电性，制造电线。

(2)利用强的还原性，冶炼熔点高的金属。

1．铝热反应中利用了铝的哪些性质？提示：还原性、反应放出大量的热及铝的熔点低。

2．金属铝可用于还原哪些金属？能否利用铝热反应冶炼镁？提示：能冶炼活动性比铝差的难熔金属。

不能利用铝热反应冶炼镁，原因是Mg 比Al 活泼。

1．铝热反应的特点(1)高温。

(2)剧烈燃烧，放出大量的热。

(3)新生成的液态金属单质易与Al 2O 3(固态)分离。

2．铝热反应实验注意问题(1)镁带要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃。

(2)氧化铁粉末要干燥，铝粉没有被氧化，否则难以反应。

(3)要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从四周溅出。

(4)因为铝热反应是一个放热反应，反应中放出的大量热量能够使铁熔化，所以要垫细沙，这样做的目的一是防止蒸发皿炸裂，二是防止熔融的金属溅出伤人。

(5)实验装置应远离人群和易燃物。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)铝热剂中的氧化剂是铝粉()(2)铝热剂是纯净物()(3)铝热反应是放热反应()(4)通过铝热反应可以在野外焊接钢轨()答案：(1)×(2)×(3)√(4)√2．下列物质不能与铝发生铝热反应的是()A．FeO B．Cr2O3C．MgO D．MnO2解析：选C Mg的活动性强于Al，Al不能和MgO反应置换出Mg。

3．下列为铝或铝合金的各种性质：A：导电性，B：导热性，C：还原性，D：铝合金密度小、强度大、机械加工性能好，E：结构紧密、不透光、不透气。

在后面横线上根据相关的性质填写相应的序号。

(1)制造飞机或汽车外壳________。

(2)制造各种日用炊具________。

(3)铝热法冶炼金属________。

(4)制造电线电缆________。

(5)制造包装用的铝箔________。

答案：(1)D(2)B(3)C(4)A(5)E铝的氧化物与氢氧化物1．氧化铝(1)化学性质①与H2SO4反应的化学方程式：Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O。

②与NaOH反应的化学方程式：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。

③两性氧化物：既可以与酸反应又可以与碱反应生成盐和水的氧化物。

④NaAlO2溶液与CO2反应的化学方程式：NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3。

(2)物理性质与用途①硬度高，硬度仅次于金刚石的刚玉，其主要成分为α­氧化铝，红宝石是含少量铬元素的刚玉，蓝宝石是含少量铁和钛元素的刚玉。

②熔点高，常用于制造耐火材料。

③工业上电解熔融氧化铝制取铝。

[特别提醒]Al 2O 3属于两性氧化物而不是碱性氧化物。

2．氢氧化铝 (1)物理性质①颜色状态：白色固体。

②溶解性：难溶于水。

(2)实验室制备常用可溶性铝盐AlCl 3与氨水反应制取Al(OH)3①化学方程式为AlCl 3＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH 4Cl 。

②离子方程式为Al 3＋＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH ＋4。

③现象：生成白色胶状沉淀，氨水过量时，沉淀不溶解。

(3)化学性质 ①氢氧化铝的两性：②不稳定性：Al(OH)3受热分解，化学方程式为2Al(OH)3=====△Al 2O 3＋3H 2O 。

3．明矾的净水作用(1)复盐：由两种或两种以上阳离子和一种阴离子组成的盐。

明矾是一种复盐，其化学式为KAl(SO4)2·12H2O。

(2)明矾的净水原理[特别提醒]Al(OH)3能溶于强酸、强碱溶液，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱(如NH3·H2O)。

1．为什么常用氨水与氯化铝溶液反应制取氢氧化铝，而不用氢氧化钠溶液呢？提示：因为Al(OH)3为两性氢氧化物，Al(OH)3可溶于NaOH溶液中而生成NaAlO2。

但Al(OH)3不溶于氨水中，故常用氨水与氯化铝反应制取氢氧化铝，而不用NaOH溶液。

2．向AlCl3溶液中滴加少量NaOH溶液，产物是什么？NaOH过量又生成什么产物？提示：NaOH少量时产物是Al(OH)3，反应的化学方程式为AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl。

NaOH过量时产物是NaAlO2，反应的化学方程式为AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O。

3．向NaAlO2溶液中滴加少量盐酸，产物是什么？盐酸过量又生成什么产物？提示：盐酸少量时产物是Al(OH)3，反应的化学方程式为NaAlO2＋HCl＋H2O===Al(OH)3↓＋NaCl；盐酸过量时产物是AlCl3，反应的化学方程式为NaAlO2＋4HCl===AlCl3＋NaCl＋2H2O。

1．“铝三角”及其转化关系(1)Al3＋与Al(OH)3的相互转化①Al3＋转化为Al(OH)3：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4；Al3＋＋3OH－(少量)===Al(OH)3↓。

②Al(OH)3转化为Al3＋：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。

(2)Al3＋与AlO－2的相互转化①Al3＋转化为AlO－2：Al3＋＋4OH－(过量)===AlO－2＋2H2O。

②AlO－2转化为Al3＋：AlO－2＋4H＋(过量)===Al3＋＋2H2O。

(3)AlO－2与Al(OH)3的相互转化①AlO－2转化为Al(OH)3：AlO－2＋CO2(过量)＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3；2AlO－2＋CO2(少量)＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO2－3。

AlO－2＋H＋(少量)＋H2O===Al(OH)3↓。

②Al(OH)3转化为AlO－2：Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O。

2．“铝三角”转化关系的应用(1)制取Al(OH)3：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4；AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3。

(2)判断离子共存：Al3＋与OH－、AlO－2、CO2－3、HCO－3等在溶液中不能大量共存；AlO－2与H＋、Al3＋、Fe3＋等在溶液中不能大量共存。

(3)检验与鉴别①用过量的NaOH溶液检验Al3＋的存在。

②用过量的NaOH溶液鉴别Al3＋、Mg2＋。

③采用互滴法鉴别Al3＋与OH－，AlO－2与H＋。

(4)分离与提纯①利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物(如Fe、Al混合物)。

②利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物(如Fe2O3、Al2O3混合物)。

③利用Al(OH)3能与强碱溶液反应，分离Al3＋与其他金属阳离子(如Al3＋与Mg2＋或Fe3＋)。