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1、2022-2023版高中化學 專題3 從礦物到基礎(chǔ)材料 第一單元 從鋁土礦到鋁合金 第1課時學案 蘇教版必修1學習目標定位1.根據(jù)鋁的原子結(jié)構(gòu)，會分析鋁具有較強的還原性，知道鋁能與非金屬、酸、堿反應。2.認識鋁在化學性質(zhì)上與其他常見金屬的相似與不同。3.了解鋁及其合金的性能及應用。一、鋁的性質(zhì)1物理性質(zhì)鋁是銀白色的金屬，密度較小，有較強的韌性和延展性，熔點較低，硬度較小，有良好的導電、導熱性。2化學性質(zhì)(1)鋁與O2反應鋁是非?；顫姷慕饘?，極易與氧氣反應，其化學方程式是4Al3O2=2Al2O3。但生活中許多鋁制品卻很耐腐蝕，這是因為常溫下鋁在空氣中極易與氧氣反應，表面生成致密的氧化鋁薄膜并牢

2、固地覆蓋在鋁表面，能阻止氧氣等與鋁進一步反應，因而鋁具有很強的抗腐蝕性。如果將鋁絲加強熱后插入到純氧中會觀察到鋁絲劇烈燃燒，并產(chǎn)生耀眼的白光，最后得到白色塊狀固體。反應的化學方程式是4Al3O22Al2O3。(2)鋁與酸、堿的反應將兩小塊用砂紙打磨過的鋁條分別放入兩支潔凈的試管中，再向試管中分別加入濃硝酸、濃硫酸，觀察鋁片能否溶解？有無氣體產(chǎn)生？答案鋁片不溶解，無氣體產(chǎn)生。在兩支試管中分別加入5 mL鹽酸和5 mL NaOH溶液，再分別放入一小片鋁片，觀察到的現(xiàn)象是鋁片逐漸溶解，有氣泡產(chǎn)生；用手小心觸摸試管外壁有熱感(反應放熱)；一段時間后，將點燃的木條分別放在試管口部，發(fā)生的現(xiàn)象是產(chǎn)生爆鳴聲

3、。由此可說明反應過程中有H2產(chǎn)生。由以上實驗可知，鋁既能與鹽酸反應，又能與氫氧化鈉溶液反應，二者均生成氫氣。a鋁與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式是2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。b鋁與鹽酸反應的離子方程式是2Al6H=2Al33H2。(3)鋁熱反應如下圖所示，用兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀，套在一起。使四周都有四層。把內(nèi)層紙漏斗取出，在底部剪一個小孔，用水潤濕，再跟另一紙漏斗套在一起，架在鐵圈上，下面放置盛沙的蒸發(fā)皿。把5 g炒干的氧化鐵粉末和2 g鋁粉混合均勻，放在紙漏斗中，上面加上少量氯酸鉀并在混合物中間插一根鎂條，用小木條點燃鎂條，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。通過以上實驗信息，回答下列

4、問題：寫出該反應的化學方程式：_；并指出：_是氧化劑，_是還原劑，該反應稱為_。選出該實驗的實驗現(xiàn)象(將字母填寫在橫線上)：_。a鎂條劇烈燃燒b放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒，火星四射c紙漏斗的下部被燒穿d熔落物能夠被磁鐵吸引如何用簡單的方法證明生成物為金屬鐵？答案Fe2O32AlAl2O32FeFe2O3Al鋁熱反應abcd用磁鐵吸引生成物，如磁鐵上有黑色物質(zhì)被吸附，則證明生成物中有金屬鐵。鋁的性質(zhì)1除O2外，Cl2、S、Br2、I2等許多非金屬單質(zhì)也能在一定條件下與Al反應。2在冷的濃硫酸、濃硝酸中鋁的表面會迅速生成一層致密的氧化膜而停止反應，我們把這種現(xiàn)象稱為鋁的鈍化。因此，濃硝酸、濃硫

5、酸可貯存在鋁制容器中，亦可用鋁槽車運輸。3鋁與酸、堿溶液反應的比較還原劑均為Al,1 mol Al失去電子數(shù)目均為3 mol，與酸反應產(chǎn)物為Al3，與堿溶液反應產(chǎn)物為AlO。相同質(zhì)量的鋁分別與足量鹽酸溶液和氫氧化鈉溶液完全反應后，在相同條件下產(chǎn)生氫氣的體積比是11。產(chǎn)生相同量的H2，所需HCl和NaOH的物質(zhì)的量之比為31。4鋁粉和某些金屬氧化物(如Fe3O4、CuO、MnO2、Cr2O3、V2O5等)組成的混合物叫鋁熱劑，在高溫下發(fā)生鋁熱反應，可用來冶煉難熔的相對較不活潑的金屬(如V、Cr、Mn)、焊接鋼軌等。【例1】下列有關(guān)鋁的敘述中正確的是()A鋁在常溫下不能與O2反應B鋁既能溶于強酸，

6、又能溶于強堿C鋁與氧化鎂組成的混合物稱為鋁熱劑D鋁片放入濃H2SO4中，無明顯現(xiàn)象，說明二者未發(fā)生反應答案B解析鋁為活潑金屬，常溫下能與O2反應生成致密氧化物薄膜，A項錯誤；鋁既能與強酸反應，又能與強堿反應，B項正確；鎂比較活潑，鋁不能置換出鎂，C項錯誤；鋁常溫下在濃H2SO4中鈍化，在鋁表面形成致密氧化膜，發(fā)生了化學反應，D項錯誤。易錯提醒鋁熱反應冶煉的是難熔金屬且金屬性比鋁弱，故鋁與比其不活潑的金屬氧化物組成的混合物才叫鋁熱劑?！纠?】甲、乙兩燒杯中各盛有100 mL 3 molL1的鹽酸和氫氧化鈉溶液，向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉，反應結(jié)束后測得生成的氣體體積比為V甲V乙12，則加入鋁

7、粉的質(zhì)量為()A5.4 g B3.6 g C2.7 g D1.8 g答案A解析Al和鹽酸的反應式為2Al6HCl=2AlCl33H2；Al與NaOH溶液的反應式為2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。若Al均完全反應，則產(chǎn)生的H2體積比為11，實際產(chǎn)生H2的體積比為12，即NaOH溶液中產(chǎn)生的H2多，說明消耗的Al多，即甲中Al過量。由n(HCl)0.3 mol，可知甲中產(chǎn)生0.15 mol H2，那么乙中產(chǎn)生0.3 mol H2，消耗0.2 mol OH，OH還剩余0.1 mol，則Al沒有剩余，則投入的Al為0.2 mol，其質(zhì)量為5.4 g。方法點撥計算鋁的質(zhì)量分三步：先由酸中

8、的n(H)計算產(chǎn)生的n(H2)酸，再由酸、堿中產(chǎn)生的H2的體積比計算堿中產(chǎn)生的n(H2)堿，最后由n(H2)堿計算n(Al)和m(Al)。二、鋁合金及其應用1金屬鋁與其他金屬(或非金屬)熔合形成鋁合金。鋁合金具有密度小，強度高，塑性好等優(yōu)點。2鋁及鋁合金其優(yōu)良的物理性質(zhì)決定其重要用途，請把以下左欄列舉的鋁的重要用途與右欄列舉的有關(guān)鋁的性質(zhì)用線連起來：1.組成(1)合金中一定有金屬元素，也可能含有非金屬元素。(2)合金一般是混合物，沒有固定的熔點。2性質(zhì)(1)合金的熔點一般比成分金屬的低。(2)合金的硬度、密度、強度以及其他一些機械性能要優(yōu)于成分金屬。(3)合金具有金屬特性，如導熱、導電性。(4

9、)合金中各成分金屬的化學性質(zhì)不變?！纠?】京滬高鐵是世界上一次性建成的最長高速鐵路。高鐵車廂大部分采用鋁合金材料制造，這是因為鋁合金()A比純鋁熔點高B具有比較活潑的化學性質(zhì)C各種成分在自然界中含量豐富，容易獲取D質(zhì)量輕，強度大，抗腐蝕能力比較強答案D解析A項，鋁合金的熔點比純鋁低，錯誤；B項，作為制造車廂的材料鋁合金抗腐蝕能力較強，即化學性質(zhì)比較穩(wěn)定，錯誤；C項，鋁的含量較豐富，但卻不容易獲取，制取金屬鋁需消耗很多能量，錯誤；D項正確。鋁及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系1鋁合金因堅硬、輕巧、美觀、潔凈、易于加工而成為新型建筑材料，主要用于制作窗框、卷簾門、防護欄等。下列與這些用途無關(guān)的性質(zhì)是()A不

10、易生銹 B導電性好C密度小 D強度高答案B2下列有關(guān)金屬鋁的敘述正確的是()A鋁在常溫下不能與氧氣反應B鋁不能與氯氣反應C鋁能置換出Fe、Cr、Mn等金屬，是因為鋁的還原性強且鋁轉(zhuǎn)化為氧化鋁時放出大量的熱D鋁槽車能貯存濃硫酸、濃鹽酸，鋁合金是制造門窗、汽車、飛機的重要材料答案C解析鋁在常溫下能與O2反應(表面生成氧化膜)，A項錯誤；鋁與氯氣能反應，B項錯誤；鋁與FexOy、Cr2O3、MnO2等發(fā)生鋁熱反應，C項正確；鋁槽車不能貯存濃鹽酸，D項錯誤。3足量下列物質(zhì)與相同質(zhì)量的鋁反應，放出氫氣且消耗溶質(zhì)物質(zhì)的量最少的是()A氫氧化鈉溶液 B稀硫酸C鹽酸 D濃硝酸答案A解析本題考查金屬鋁的性質(zhì)，意

11、在考查學生運用元素化合物知識的能力。根據(jù)關(guān)系式：2Al2NaOH,2Al3H2SO4,2Al6HCl，A項正確，B、C項錯誤；濃硝酸會使Al發(fā)生鈍化，不會放出氫氣。4用鋁熱法還原下列化合物，制得金屬各1 mol時，消耗鋁的量最少的是()AMnO2 BWO3CCo3O4 DCr2O3答案C解析比較生成1 mol金屬時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目即可得出答案。由“MnO2Mn(降4價)、WO3W(降6價)、Co3O4Co(降價)、Cr2O3Cr(降3價)”可知，生成1 mol金屬時，Co的化合價降低最少即得電子數(shù)最少，因而消耗的Al最少(耗Al量由多到少的順序是BADC)。5在鋁制易拉罐中收集滿CO2氣體，然后

12、在其中倒入10 mL濃NaOH溶液，并迅速用膠帶將易拉罐口封住，能夠觀察到的實驗現(xiàn)象是易拉罐突然變癟了，可經(jīng)過一段時間之后，又可以觀察到的現(xiàn)象是_。試解釋易拉罐變癟的原因：_；并解釋后一現(xiàn)象的原因：_。寫出反應過程中的兩個離子方程式：_、_。答案易拉罐又鼓起來易拉罐中的CO2與濃NaOH反應，致使易拉罐內(nèi)氣壓降低，從而使易拉罐被大氣壓壓癟NaOH溶液與易拉罐(Al)反應產(chǎn)生H2，隨著易拉罐內(nèi)H2的量增多，易拉罐內(nèi)氣壓增大CO22OH=COH2O2Al2OH2H2O=2AlO3H2解析易拉罐的材質(zhì)是鋁，本題應從CO2、鋁與NaOH的反應入手分析，結(jié)合氣體壓強變化，從而得出結(jié)論。對點訓練題組一鋁的

13、性質(zhì)和用途1下列關(guān)于鋁的敘述不正確的是()A鋁是地殼中含量最多的元素B在常溫下，鋁能與NaOH溶液反應C鋁是一種比較活潑的金屬D在化學反應中，鋁容易失去電子，是還原劑答案A解析A項錯誤，地殼中含量最多的元素是氧，含量最多的金屬元素是鋁；B項正確，鋁在常溫下就能與NaOH溶液反應；鋁排在金屬活動性順序表的第5位，是比較活潑的金屬，所以在反應中易失去電子，作還原劑，C項和D項是正確的。2在工業(yè)上，鋁常用于冶煉難熔金屬，這一用途主要是由于鋁()A具有強還原性，反應中放出大量的熱B高溫時在空氣中能燃燒C具有良好導熱性D反應后生成熔點更高的氧化鋁答案A3除去鎂粉中混有的少量鋁粉，可選用的試劑是()A稀鹽

14、酸 B稀硫酸C氫氧化鈉溶液 D氨水答案C解析Mg、Al都是較活潑的金屬，與鹽酸、稀硫酸均能發(fā)生反應，但與氨水都不反應，Al能與NaOH溶液反應，而Mg不能，故可用NaOH溶液除去Mg中含有的Al雜質(zhì)。4若在加入鋁粉能放出氫氣的溶液中，分別加入下列各組離子，一定能大量共存的是()ANH、SO、CO、K BNa、Ba2、Ca2、HCOCMg2、NO、K、Cl DK、Cl、Na、SO答案D解析鋁既能與酸反應放出氫氣，又能與強堿反應放出氫氣，則加入鋁粉能放出氫氣的溶液中可能含H，也可能含OH。分別加入各組離子，一定能大量共存，是指各組離子應與H和OH都能大量共存。A項，NH與OH生成NH3H2O，CO

15、與H生成CO2；B項，HCO與H、OH都能發(fā)生反應；C項，Mg2與OH不能大量共存；D項，各離子與H和OH都不發(fā)生反應，符合要求。題組二鋁合金的性質(zhì)與用途5下列有關(guān)合金的敘述正確的是()A合金的密度比其各成分金屬小B合金的抗腐蝕性能都很好C合金的導電性能比其各成分金屬強D多數(shù)合金比其各成分金屬熔點低，硬度大答案D解析合金與其各成分金屬相比，某些性能增強，某些性能減弱。多數(shù)合金的熔點比其各成分金屬低。6鋁合金在日常生活、航空航天和汽車制造等方面均有廣泛用途。下列關(guān)于鋁的說法正確的是()A鋁的表面容易形成致密的氧化膜，抗腐蝕性能好B常溫下不與任何酸、堿反應C鋁元素在地殼中的含量高，儲量豐富，僅次于

16、鐵D工業(yè)上通常用鈉與鋁鹽溶液反應來制備鋁答案A解析鋁既能和強酸反應，又能和強堿反應，B項錯誤；鋁元素在地殼中的含量高于鐵，C項錯誤；鈉不能從鋁鹽溶液中置換出鋁單質(zhì)，D項錯誤。題組三與鋁有關(guān)的計算7用鋁箔包裝0.1 mol金屬鈉，用針扎出一些小孔，放入水中，完全反應后，用排水集氣法收集產(chǎn)生的氣體，則收集到的氣體為(標準狀況)()AO2和H2的混合氣體 B1.12 L H2C大于1.12 L H2 D小于1.12 L氣體答案C解析Na與水反應放出H2，并且生成NaOH，鋁箔能與NaOH溶液反應，也生成H2，故最后收集到的氣體是這兩部分H2的總和。2Na2H2O=2NaOHH20.1 mol 0.1

17、 mol 0.05 mol2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H20.1 mol 0.1 mol 0.15 mol若鋁箔足量，共生成H2：V(H2)22.4 Lmol1(0.050.15) mol4.48 L若鋁箔不足，收集氫氣體積的范圍為112 LV(H2)4.48 L。8鋁分別與足量的稀鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，當兩個反應放出的氣體在相同狀況下體積相等時，反應中消耗的HCl和NaOH物質(zhì)的量之比為()A11 B21 C31 D13答案C解析金屬鋁無論是與酸還是與堿反應，鋁與氫氣的關(guān)系式均為2Al3H2，利用此特點可以很方便地進行有關(guān)的計算。2Al6HCl=2AlCl33H22Al2Na

18、OH2H2O=2NaAlO23H2根據(jù)以上兩個化學方程式可知，放出等量氣體時消耗HCl和NaOH的物質(zhì)的量之比為31。9等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸、氫氧化鈉溶液分別放在甲、乙兩燒杯中，各加等質(zhì)量的鋁，生成氫氣的體積比為34。則甲、乙兩燒杯中的反應情況可能是()A甲、乙中都是鋁過量B甲中鋁過量，乙中堿過量C甲中酸過量，乙中鋁過量D甲、乙中都是鋁不足答案B解析若Al與鹽酸和NaOH溶液反應消耗Al的質(zhì)量相同，則反應放出H2的體積相等。實際放出H2的體積比為34，證明鹽酸消耗鋁少，而NaOH溶液消耗鋁多；由反應2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2可知：

19、由于鹽酸和NaOH的物質(zhì)的量相等，鋁與鹽酸反應，鋁過量，鋁與NaOH溶液反應，鋁不足。10把鋁粉和Fe3O4粉末配成鋁熱劑并分成兩等份，第一份在高溫下恰好完全反應，然后將生成物與足量鹽酸充分反應，第二份直接加入足量的氫氧化鈉溶液使之充分反應，前后兩種情況下生成的氣體在相同狀況下的體積比是()A38 B83 C34 D43答案C解析鋁熱劑分成兩等份后，第一份在高溫下恰好完全反應，8Al3Fe3O49Fe4Al2O3，然后將生成物與足量鹽酸充分反應，只有Fe與鹽酸反應產(chǎn)生氣體，F(xiàn)e2HCl=FeCl2H2，即關(guān)系式為8Al9Fe9H2；第二份直接加入足量的NaOH溶液使之充分反應，發(fā)生反應為2Al

20、2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，則8Al12H2，則前后兩種情況下生成的氣體在相同狀況下的體積比為91234。綜合強化11鋁熱反應原理可以應用在生產(chǎn)上，如用于焊接鋼軌等，實驗室鋁熱反應的實驗裝置如圖所示。(1)該實驗步驟如下：用兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀，套在一起，使四周都是四層。把內(nèi)層漏斗取出，在底部剪一個孔，用水潤濕，再跟另一個漏斗套在一起，架在鐵圈上，下面放置盛沙的_(填儀器名稱)。把5 g炒干的氧化鐵粉末和2 g鋁粉混合均勻，放在漏斗中，上面加少量氯酸鉀，并在混合物中間插一根鎂條，用小木條點燃鎂條，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。(2)圖中漏斗的材質(zhì)是_(填“玻璃”或“紙”)。(3)鎂條的

21、作用是_。(4)實驗現(xiàn)象有：_；_；_。(5)待熔融物冷卻后，除去外層熔渣，仔細觀察，可以發(fā)現(xiàn)落下的是_珠。(6)寫出該反應的化學方程式：_；在冶金工業(yè)上也常用這一反應原理來冶煉_(填字母)。A不活潑金屬 B較活潑金屬C稀有金屬 D高熔點金屬答案(1)蒸發(fā)皿(2)紙(3)利用鎂條燃燒放出的熱量促使氧化鐵和鋁發(fā)生劇烈反應(4)鎂條劇烈燃燒反應劇烈，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的光芒紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落下(5)鐵(6)2AlFe2O3Al2O32FeD解析本題主要考查鋁熱反應，解答本題必須熟練掌握演示實驗內(nèi)容，抓住反應實質(zhì)，了解該反應在實際中的應用。12. A、B、C、D、E五種物質(zhì)均含有某種

22、常見金屬元素，它們的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示，其中B為白色難溶固體，E易溶于水。(1)寫出下列物質(zhì)的化學式：A_、B_、C_、D_。(2)寫出下列反應的化學方程式：BC_。BD_。(3)寫出下列反應的離子方程式：AD_。CD_。答案(1)Al(OH)3Al2O3AlAlCl3(2)2Al2O34Al3O2Al2O36HCl=2AlCl33H2O(3)Al(OH)33H=Al33H2O2Al6H=2Al33H2解析13.某學習小組用下圖所示裝置測定鋁鎂合金中鋁的質(zhì)量分數(shù)和鋁的相對原子質(zhì)量。(1)A中試劑為_。(2)實驗前，先將鋁鎂合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是_。(3)將藥品和水裝入各儀器中，連接好裝

23、置后，需進行的操作還有記錄C的液面位置；將B中剩余固體過濾、洗滌、干燥、稱重；待B中不再有氣體產(chǎn)生并恢復至室溫后，記錄C的液面位置；由A向B中滴加足量試劑；檢查氣密性。上述操作的順序是_(填序號)；記錄C的液面位置時，除視線平視外，還應_。(4)B中發(fā)生反應的化學方程式為_。(5)若實驗用的鋁鎂合金的質(zhì)量為a g，測得氫氣體積為b mL(已換算為標準狀況)，B中剩余固體的質(zhì)量為c g，則鋁的相對原子質(zhì)量為_。(6)實驗過程中，若未洗滌過濾所得的不溶物，則測得鋁的質(zhì)量分數(shù)將_(填“偏大”“偏小”或“不受影響”)。答案(1)NaOH溶液(2)除去鋁鎂合金表面的氧化膜(3)使D和C中的液面相平(4)

24、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(5)(6)偏小解析(1)鋁鎂合金中二者都與酸反應，但鋁與堿反應而鎂不與堿反應，所以A中的試劑應選擇NaOH溶液。(2)實驗之前，將合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是除去合金表面的氧化物保護膜。(3)實驗裝置包括反應裝置和排液量氣裝置，注意氣密性檢查應該在裝藥品之前。(5)鋁的相對原子質(zhì)量可利用產(chǎn)生的氫氣求解，M。(6)如果在實驗過程中未洗滌固體，則殘留物質(zhì)量偏大，鋁的質(zhì)量偏小，則測得鋁的質(zhì)量分數(shù)偏小。14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

25、 L。反應的離子方程式是_；樣品中鋁的質(zhì)量為_g。(2)另取a g樣品將其點燃，恰好完全反應，該反應的化學方程式是2AlFe2O32FeAl2O3，氧化鐵與鋁的質(zhì)量比是_。(3)待(2)中反應產(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)中所得氣體的體積比cb_。答案(1)2Al2OH2H2O=2AlO3H2(2)8027(3)23解析(1)鋁熱劑中的鋁與NaOH反應，鋁與氫氣的關(guān)系式為2Al3H2(227)g (322.4)Lm(Al) b L所以：m(Al) g g。(2)根據(jù)反應：2AlFe2O32FeAl2O3，氧化鐵與鋁的質(zhì)量比為m(Fe2O3)m(Al)160548027。(3)在鋁熱反應后的生成物中加入足量鹽酸，Al2O3、Fe均與鹽酸發(fā)生反應，但只有鹽酸與Fe反應時才放出氣體。Fe2HCl=FeCl2H2，要知道放出多少氣體，必須知道鐵的質(zhì)量或Fe2O3的質(zhì)量，但題目要求的是Al與NaOH溶液、Fe與鹽酸產(chǎn)生H2體積比，只要知道鋁熱劑中Al與Fe的物質(zhì)的量之比即可求出。2AlFe2O32Fe 3H2 2H2b c故cb23。