实验化学铝及其化合物的性质

[探究二]实验方案： 铝镁合金― ― →测定生 成气体的体积
盐酸
实验装置如图，问题讨论： (1) 某同学提出该实验装置不够完善，应在 A 、 B 之间添加一个干燥、除酸雾的装置。你的意见是： ________(填“需要”或“不需要”)。 (2)为使测定结果尽可能精确，实验中应注意的问 题是(写出两点)： ①________________________________________ ________________________________。 ②_________________________________________ _______________________________。
[探究三] Mg、 Al ― ― → MgO 、 Al 2O3 灼烧 (1)
O2
(2)由于空气中的成分 N2、 CO2、H2O 等高 温下也可与金属 Mg 发生下列反应： 3Mg ＋ N2 ===== Mg3N2 ； 2Mg ＋ CO2 ===== 2MgO＋ C；Mg＋2H2O=====Mg(OH)2＋H2。 故产物不再是单纯的 MgO，对测定结果有 影响。
【解析】
[探究一 ]
(1)由题意可知铝的质量分数为 95% ～97% ，加入的 NaOH 溶液应使铝完全溶解，即最多应溶解的铝为 5.4 g×97% ＝5.238 g，据 2Al＋ 2NaOH＋ 6H2O=== － 2Na[Al(OH)4] ＋ 3H2↑可 知 n(NaOH) ＝ 2.0 mol· L
思考感悟
3 ．家中的铝锅能否用金属材料制成的清洁球
摩擦清洗？为什么？
【提示】 不能。因为铝锅的表面有一层致密
的氧化膜，能保护铝锅不被腐蚀。若用清洁球 摩擦清洗，容易破坏氧化物薄膜，使内层金属 被腐蚀。
3．铝配合物的生成 － 取两支试管，分别加入 1 mL 0.5 mol· L 1 AlCl3 溶 液。 －1 (1)在一支试管中逐滴加入 3.0 mol· L NaOH 溶液， 边滴加边振荡试 管，观察到的现象是 先有白色沉淀生成，后沉淀溶解生成无色溶液 。 __________________________________________ (2)在另一支试管中滴加 2 mL 饱和 NaF 溶液，再 －1 滴加 1 mL 3.0 mol· L NH3· H2O 溶液， 边滴加边振 荡试管，无明显实验现象。原因是(用离子方程式 － 3＋ 3－ Al ＋6F ===AlF6 。 表示)___________________
NaOH溶液
例1
实 验 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 是 _________________________________________ 。 实验步骤：(1)称取5.4 g铝镁合金粉末样品，投 入V mL 2.0 mol· L－1 NaOH溶液中，充分反应。 NaOH溶液的体积V≥________。 (2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若 未洗涤固体，测得镁的质量分数将________(填 “偏高”或“偏低”)。
4．可溶性铝盐的性质 可溶性铝盐 (如 AlCl3、明矾等)能发生水解，离子方 3＋＋3H O ＋ Al(OH) ＋ 3H 程 式 为 Al _____________________________ 。生成的 2 3 Al(OH)3 胶体能吸附水中的悬浮杂质，并使之沉降， 从而起到净水的作用。 － 3－ 配合物 ，如 Al(OH)4 、 AlF6 等。 铝能形成多种_________ 复盐 ， 铝还能形成 _______ 如明矾晶体 [KAl(SO4)2· 12H2O] 等。
(2011 年龙岩高二检测 )铝镁合金 已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材 料。某研究性学习小组的三位同学，为测定 某含镁 3%～ 5%的铝镁合金 (不含其他元素 ) 中镁的质量分数，设计下列三种不同实验方 案进行探究。填写下列空白。 [探究一 ]实验方案： 铝镁合金 ― ― → 测定剩 余固体质量
高温 高温 高温
【 答 案 】 [ 探 究 一 ]2Al ＋ 2NaOH ＋ 6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ (1)97 (2)偏高 [探究二](1)不需要 (2)调整量气管C的高度，使C中液面与B中液面 相平 恢复到室温后再读数[读数时保证视线与 凹液面的最低点相平；检查装置的气密性；合 金完全溶解(或加入足量盐酸)等合理答案] [探究三](1)灼烧后固体的质量 (2)是
4．培养明矾晶体 (1)向250 mL烧杯中加入120 mL比室温高10～ 20 ℃的水，分批加入明矾晶体，用玻璃棒搅拌， 至晶体不再溶解为止。待溶液自然冷却到比室 温高3～5 ℃，将溶液倒入另一只烧杯中，用硬 纸板盖好，静置过夜。 (2)从烧杯中选取2粒形状规则的小晶体作为晶 核，将所选的晶核用细线轻轻系好。
[探究三]实验方案：称量5.4 g铝镁合金粉末， 放在如图所示装置的惰性电热板上，通电 使其充分灼烧。
问题讨论： (1)欲计算Mg的质量分数，该实验中还需测定的 数据是________。 (2) 若用空气代替 O2 进行实验，对测定结果是否 有影响？________(填“是”或“否”)。 【思路点拨】 解答本题要注意以下两点： (1) 镁只具有较强的金属性而铝及其部分化合物 具有两性。 (2)量气管的正确使用。
1
× V mL× 10
－3
5.238 g L· mL ＝ 即 V＝ 97 mL。 － 1， 27 g· mol
－1
(2)若未洗涤固体镁，则溶质会有附着使镁的质量增 大，质量分数增大。
[探究二]
(1)因挥发出的 HCl可溶于水，而在量气管左端 H2与量气管中的水会接触，故不需要添加干燥、 除酸雾装置。 (2)涉及到气体的实验装置气密性应良好；量气 管读数时应在室温下并且量气管两端液面应相 平使被测气体压强等于外界大气压，而且视线 应与凹液面相切。
(4) 取步骤 (3) 中的铝片，用水冲洗后，放入盛有 3 mL 6.0 mol· L－ 1 的 NaOH溶液的试管中，观察到 铝片表面产生大量无色气泡 的现象是 _________________________。1～2 min 后取出铝片，洗净，再放入盛有20 mL 0.5 mol· L － 1 CuSO 溶 液 的 试 管 中 ， 观 察 到 的 现 象 是 4 铝片表面很快出现一层海绵状的暗红色物质 。 ________________________________________ (5)将另一块擦去氧化膜的铝片放入盛有3 mL浓硝 无明显现象 。1 酸的试管中，观察到的现象是_____________ min后取出铝片，用水洗净，再放入盛有20 mL 0.5 mol· L－1CuSO4溶液的试管中，观察到的现象 无明显现象 。 是____________
课堂互动讲练
要点一
铝单质的性质
由原子结构可知，铝易失电子，是活泼性较强 的金属，表现出较强的还原性。 1．与 O2 的反应 (1)在空气中放置， Al 表面能生成氧化物保护膜， 失去金属光泽。 (2)去膜后， Al 可在纯氧中燃烧： 4Al＋ 3O2===== 2Al2O3(发出耀眼的白光) 2．与盐溶液的反应 ＋ ＋ 2Al＋ 3Cu2 ===2Al3 ＋ 3Cu
Al2O3 ＋ 2OH ＋ 碱反应的离子方程式是：____________________ 3H2O===2Al(OH)4 、Al(OH)3＋OH ===Al(OH)4。 __________________________________________
－ห้องสมุดไป่ตู้－ － －
3＋
AlO2- ＋2H2O 相当于 Al(OH)4-
课题1 铝及其化合物的性质
课前自主学案
自主学习 一、实验原理 1．铝元素的原子结构特征 铝位于元素周期表中第 __ ____ A 族，其原子结 3 周期Ⅲ 构示意图为_____。铝原子最外电子层上的3 个 电 子在化学反应中容易失去。 2．铝的化学性质 还原性 。 铝是活泼性较强的金属，表现出较强的________ 在一定条件下，金属铝能与非金属单质、酸、碱、 不活泼金属的可溶性盐等发生反应。
点燃
3．与 H2O 的反应 去膜后的铝条，与冷水很难反应，与沸水也只有 极微弱的反应。 4．与酸反应 ＋ (1) 与非 氧化性酸 作用，能 产生 H2 ： 2Al ＋ 6H 3＋ ===2Al ＋ 3H2↑。 (2)与氧化性酸 (浓硝酸、 浓硫酸 )作用， 无 H2 产生。 注意：常温下， Al 遇冷的浓 H2SO4、浓 HNO3 会 钝化，但加热可继续反应。 5．与碱反应 － － 2Al＋ 2OH ＋6H2O===2Al(OH)4 ＋ 3H2↑
铝在空气中或在冷的浓硫酸、浓硝酸中都能生
氧化物 薄膜。这一层薄膜能 成一层结构致密的_______
使金属铝与其周围的介质( 空气、水等 ) 隔绝， 氯离子 存 起到保护金属铝的作用。但是，当有_______ 在时，铝表面的氧化膜易被破坏，因此铝制容
器不能用来腌制咸菜。
思考感悟 1．为什么可以用铝质槽车装运浓硝酸？ 【提示】 因为常温下铝遇浓HNO3发生“钝
思考感悟 2 ．铝条与 O2 反应时，集气瓶内为什么要事 先盛有少量水或铺少量细沙？
【提示】
铝与O2反应放出大量的热而使铝
条熔化，盛少量水或铺少量细沙的目的是防
止溅落的熔融物炸裂瓶底。
2．铝表面氧化膜的实验探究 (1) 取三小块铝片，将其中两块铝片分别用砂纸 擦去表面的氧化膜。 (2) 将 一 块 擦 去 氧 化 膜 的 铝 片 放 入 20 mL 0.5 mol· L － 1 的 CuSO4 溶 液 中 ， 观 察 到 的 现 象 是 铝片表面析出一层海绵状的暗红色物质 。化 ____________________________________ 学反应的离子方程式： __________________________ 2Al＋3Cu2＋===3Cu＋2Al3＋ 。 (3)将一块未擦去氧化膜的铝片放入20 mL 0.5 mol· L－1的CuSO4溶液中，观察到的现象是 无明显现象 ___________。
二、实验步骤 1．铝与氧气反应的实验探究 将铝片剪成长 5～8 cm、 宽 0.2～ 0.3 cm 的铝条， 绕成 螺旋状，一端绕紧一根火柴。实验时，用坩埚钳夹紧 铝条的另一端，点燃铝条上的火柴，待火柴快要燃烧 完时，将铝条伸入盛有氧气的集气瓶 (瓶底盛有少量 水 )中， 观察到的现象是发出耀眼的白光，有少量白 _________________________。 点燃 烟 4Al＋3O2=====2Al2O3 。 化学反应方程式为： ______________________
化”，铝表面形成致密的氧化物薄膜，阻止了 内部铝与浓HNO3的进一步反应。
3．氧化铝和氢氧化铝的两性 两性 化合物，它们既能 氧化铝和氢氧化铝都是_____ 与强酸溶液反应，又能与强碱溶液反应。氧化铝 和氢氧化铝分别与强酸反应的离子方程式是： ＋ ＋ 3＋ Al O ＋ 6H ===2Al ＋ 3H O 、 Al(OH) ＋ 3H 2 3 2 3 __________________________________________ _______________ ===Al ＋3H2O ；氧化铝和氢氧化铝分别与强
自主体验
1．实验室需要使AlCl3溶液中的Al3＋全部沉淀 出来，适宜用的试剂是( ) A．NaOH溶液 B．Ba(OH)2溶液 C．硫酸 D．氨水 解析：选D。
2．除去MgO中的Al2O3可选用的试剂是( A．NaOH溶液 B．硝酸 C．浓硫酸 D．稀盐酸 解析：选A。
)
3 ．向下列各物质的水溶液中滴加稀硫酸或 MgCl2溶液时，均有白色沉淀产生的是( ) A．BaCl2 B．Ba(OH)2 C．Na2CO3 D．KOH 解析：选B。
(3) 把步骤 (1) 中配制的明矾溶液倒入另一只烧 杯中，注意不要将已结晶出来的明矾倒出，再 向溶液中加入适量明矾，加热使其成为比室温 高10～20 ℃的饱和溶液。待溶液开始自然冷却 时，将小晶体悬挂在烧杯的中央，用硬纸板盖 好烧杯，静置过夜。 (4)每天把用细线系着的明矾晶体取出，重复步 骤(3)的操作，直到晶体长到一定的大小。