高中化学必修一讲义：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含答案

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 ＋ 3O2=====2Al 2O3。
(3) 铝与酸的反应
①与盐酸、稀 H 2SO4 反应
离子方程式：
2Al
＋
6H
＋
===2Al
3＋
＋
3H
2↑。
②常温下，遇浓硝酸、浓 H2SO4 时，在表面生成致密的氧化膜而发生钝化。
一定量的铝分别与不足量的盐酸和过量的氢氧化钠溶液反应
产生 H 2 的体积关系 V HCl H 2 ＝ 1∶ 1 V NaOH H 2 V HCl H 2 ＝1 VNaOH H 2 3 1 V HCl H 2 3<VNaOH H 2 <1
1．称取两份铝粉，第一份加入足量的 氢气的体积相等 (同温同压 )。
Al 2O3 属于两性氧化物而不是碱性氧化物。
2． 氢氧化铝Hale Waihona Puke Baidu
(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) 3
①化学方程式为 AlCl 3＋ 3NH 3·H 2O===Al(OH) 3↓＋ 3NH 4Cl 。
②离子方程式为
浓硝酸
无明显现象
铝遇浓硝酸发生钝化
浓硫酸
无明显现象
铝遇浓硫酸发生钝化
盐酸 氢氧化 钠溶液
铝片逐渐溶解，有气泡产生 铝片逐渐溶解，有气泡产生
2Al ＋ 6HCl===2AlCl 3＋ 3H 2↑ 2Al ＋ 2NaOH ＋ 2H 2O===2NaAlO 2＋
3H 2↑
(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
(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． Cr 2O3
C． MgO
D． MnO 2
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
1．铝是一种既可以与酸反应又可以与碱溶液反应产生
H 2 的金属。
2． Al 2O3 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
Al 2O 3＋ 6H ＋===2Al 3＋＋ 3H 2O、
Al
2O 3＋
2OH
－===2AlO
－ 2
＋H
2O 。
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 ＋===Al 3＋ ＋ 3H 2O、
(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 H 2CO 3)、弱碱 ( 如 NH 3·H 2O)。
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 NaAlO 2。
①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；
②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。
铝热反应 铝及其合金的应用
1． 铝热反应实验探究
实验 装置
实验 现象
实验 结论 化学 方程式
(1) 镁条剧烈燃烧 (2) 氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应 (3) 反应放出大量的热，并发出耀眼的白光 (4) 纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
＋3NaCl 。 NaOH 过量时产物是 NaAlO 2，反应的化学方程式为 AlCl 3＋ 4NaOH===NaAlO 2
＋3NaCl ＋ 2H 2O。 3．向 NaAlO 2 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 NaAlO 2 ＋ HCl ＋
引发 操作 反应 特点 应用
在铝热剂上放 KClO 3，插入镁条并将镁条点燃
在高温下进行，迅速反应并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态且易 与 Al 2O 3 分离 冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如 V、 Cr 、 Mn 等；焊接钢轨等
[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。
④ NaAlO 2 溶液与 CO 2 反应的化学方程式： NaHCO 3。
NaAlO 2 ＋ CO 2＋ 2H 2O===Al(OH) 3↓＋
(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 ]
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
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[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 Al 2O 3 和 Al(OH) 3 的性质。
在高温下，铝与 Fe2O 3 发生反应，放出大量的热
高温 2Al ＋ Fe2O3=====
Al 2O 3＋ 2Fe
2.铝热反应
含义
铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应
原理
Al 作还原剂，金属氧化物作氧化剂，用铝将金属氧化物中的金属置换出来
铝热剂
铝粉和某些金属氧化物 (Fe 3O4、 Cr 2O3、 V 2O5 等 )组成的混合物
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
3＋
OH
－
===AlO
－
2
＋
3H 2O
2H 2O
既可以与酸反应，又可以与碱反应生成盐和水的氢氧化物
②不稳定性： Al(OH) 3 受热分解，化学方程式为
△
2Al(OH) 3=====Al 2O3＋ 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(SO 4)2·12H 2 O。
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 AlCl 3 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 AlCl 3＋ 3NaOH===Al(OH) 3↓
H2 的
体积比为
1∶3，而今产生
H 2 的体积比：
1 VHCl H 2
3
< V
NaOH
H2 <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 ] 一定量的铝分别和含等物质的量溶质的盐酸和氢氧化钠溶液反应，
若产生氢气的体积比为
1 VHCl H 2 3< VNaOH H 2 <1 ，则必定是：
铝的氧化物与氢氧化物
1． 氧化铝
(1) 化学性质 ①与 H 2SO4 反应的化学方程式： Al 2O3＋ 3H 2SO4===Al 2(SO4)3＋ 3H 2O 。 ②与 NaOH 反应的化学方程式： Al 2O3＋ 2NaOH===2NaAlO 2＋ H 2O。 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。
试管中白色沉淀溶解
反应的化学方程式及离子方 程式
两性氢氧化物
化学方程式：
化学方程式：
Al(OH) 3 ＋ 3HCl===AlCl 3 ＋ Al(OH) 3 ＋ NaOH===NaAlO 2
3H 2O
＋ 2H 2O
离子方程式： Al(OH) 3 ＋ 3H ＋ ===Al 3 ＋ ＋
离子方程式：
Al(OH)
NaOH 溶液反应， 两者生成氢气的量有什么关系？
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↑
Al(OH)
3＋
OH
－
===AlO
－ 2
＋
2H
2O
。
铝的性质
1． 物理性质 颜色
银白色
状态 固体
熔点 较低
密度 较小
导电导热性 良好
延展性 良好
2． 化学性质 铝原子结构示意图 价升高，表现出还原性。
为，在化学反应中容易失去最外层上的
3 个电子，化合
(1) 铝的性质实验 与铝反
应的物质
实验现象
结论或化学方程式
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
活泼。
Mg 比 Al
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 2O3(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。
H 2O===Al(OH) 3↓ ＋ NaCl ；盐酸过量时产物是 AlCl 3，反应的化学方程式为
NaAlO 2 ＋
(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 提示： 产生 H 2 的物质的量相等。
NaOH 溶液，第二份加入足量的盐酸，若放出的
则两份铝粉的质量比为 ( )
A． 1∶ 2
B． 1∶ 3
C． 3∶ 2
D． 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
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：
实验操作
与酸反应 向盛有 Al(OH) 3沉淀的试管
中加入盐酸
与碱反应 向盛有 Al(OH) 3 沉淀的试管
中加入氢氧化钠溶液
现象
试管中白色沉淀溶解
2Al ＋ 2OH
－＋ 2H
2O===2AlO
－
2
＋
3H
2
↑
2．量的关系
＋
2Al ～ 6H ～ 3H 2 (1) 定量关系 2Al ～ 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： 反应物的量
等量的铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应
足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应