2011—2012学年化学鲁科版必修1同步教学案：第4章 材料家族中的元素：4.2 铝 金属材料
文档属性
| 名称 | 2011—2012学年化学鲁科版必修1同步教学案：第4章 材料家族中的元素：4.2 铝 金属材料 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 230.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2011-08-30 13:39:13 | ||
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文档简介
第2节 铝 金属材料
第1课时 铝 铝合金
一、铝
1．铝的物理性质
铝为____色金属，熔点为________，沸点为________，密度为______________，仅为钢的1/3左右，导电性仅次于____、____和____。
2．铝的化学性质
(1)铝与非金属反应
铝是一种活泼金属，它很容易跟氧气发生反应。
下，铝被空气中的氧气氧化，在表面生成一层__________薄膜，阻止内部的金属继续跟氧气发生反应。因此，铝在常温下，具有______性。
根据课本【实验1】观察到的现象：铝粉在氧气中剧烈______，发出耀眼的______，生成__________，集气瓶的温度______。请写出化学方程式：____________；
这个反应放出____________和____________，因此，铝可用于制造________、________、火箭推进剂等。
(2)铝跟酸反应
铝跟稀盐酸、稀硫酸等非氧化性酸反应，放出______；
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
铝遇稀硝酸等强氧化性酸反应不生成H2；常温下，铝遇冷的浓硫酸、浓硝酸发生______现象。
(3)铝与氢氧化钠溶液反应
写出铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式，并给含铝元素的产物命名。
________________________________________________________________________。
(4)铝还能跟某些金属氧化物反应
【铝热反应实验】
Ⅰ.观察到的现象：_______________________________________________________。
Ⅱ.反应原理
化学方程式：___________________________________________________________
在这个反应中，还原剂是______、氧化剂是________。这个反应称为铝热反应。________和__________的混合物称为铝热剂。
二、铝合金及其制品
1．合金是________________________________________________________。其特点是：硬度一般比它的各成分金属的大；多数合金的熔点一般比它的各成分金属的低；合金的化学性质与成分金属____________；物理、化学和机械性能______各成分金属。
2．铝合金及其制品
(1)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。
(2)性能：密度______、强度____、塑性____、易于成型、____________、________等特点。
知识点1 铝与非金属的反应
1．下列关于金属性质的叙述中正确的是( )
A．钠与氧气反应时，产物是由O2的用量决定的
B．铝箔在空气中受热可以熔化且会发生剧烈燃烧
C．金属与非金属发生反应时，被氧化的一定是金属
D．铁丝不论在空气中还是纯氧中都不会燃烧
警示 钠与氧气反应生成Na2O还是Na2O2，与反应条件有关，而与氧气的用量无关。
知识点2 铝与NaOH溶液反应
2．有关Al与NaOH溶液反应的说法中，正确的是( )
A．Al是还原剂，NaOH及H2O均是氧化剂
B．还原产物是H2，且由H2O还原所得的H2与由NaOH还原所得的H2物质的量之比为2∶1
C．此反应说明铝具有两性，铝的活泼性比只具有金属性的金属弱
D．此反应中，只有H2O是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂
知识点3 铝与酸的反应
3．下列反应的离子方程式书写正确的是( )
A．钠和冷水反应：Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑
B．金属铝溶于NaOH溶液：Al＋2OH－＋2H2O===[Al(OH)4]－＋H2↑
C．金属铝溶于盐酸中：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
D．铁与稀硫酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑
练基础落实
1．小明家收藏了一张清末的铝制佛像，至今保存完好。其未被锈蚀的主要原因是( )
A．铝不易发生化学反应
B．铝的氧化物易发生还原反应
C．铝不易被氧化
D．铝易被氧化，但氧化铝膜具有保护内部铝的作用
2．除去镁粉中的少量铝粉，可选用的试剂是( )
A．硫酸 B．氨水
C．盐酸 D．氢氧化钠溶液
3．下列有关厨房铝制品的使用中，你认为合理的是( )
A．盛放食醋
B．烧煮开水
C．用金属丝擦洗表面的污垢
D．用碱水洗涤
4．等量镁铝合金粉末分别投入到下列四种过量物质的溶液中，充分反应，放出H2最多的是( )
A．NaOH溶液 B．H2SO4溶液
C．蔗糖溶液 D．NaCl溶液
5．Mg、Al、Fe三种金属分别与同浓度、同体积的稀盐酸反应时，放出H2的质量相等，则下列说法中正确的是( )
A．三种金属的物质的量相等
B．三种金属均过量
C．三种金属的质量相等
D．盐酸均过量
练方法技巧
6．医疗上颇为流行的“理疗特效热”，就是利用铁缓慢氧化放出均匀、稳定的热使患处保持温热状态。若56 g铁粉完全氧化成Fe2O3，需消耗氧气的质量为( )
A．24 g B．32 g
C．21 g D．16 g
7．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．1∶1 B．2∶1
C．3∶1 D．1∶3
规律 金属与酸的反应规律：
(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 mol的H2。
练综合拓展
8．向一个铝制易拉罐中充满CO2，然后往罐内注入足量的浓NaOH溶液，立即用胶布密封罐口，不多会儿听到易拉罐“咔咔”作响，发现易拉罐变瘪，再过一会儿又鼓起来。
(1)易拉罐变瘪的原因是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)易拉罐又鼓起来的原因是______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)有关反应的离子方程式为______________________________________________
____________、______________________________。
9．某学习小组用如图装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。
(1)A中试剂为____________。
(2)实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是____________________。
(3)检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有：①记录C的液面位置；②将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重；③待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C的液面位置；④由A向B中滴加足量试剂；⑤检查气密性，上述操作的顺序是____________(填序号)；记录C的液面位置时，除视线平视外，还应__________。
(4)B中发生反应的化学方程式为______________。
(5)若实验用铝镁合金的质量为a g，测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况)，B中剩余固体的质量为c g，则铝的相对原子质量为________________。
(6)实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得铝的质量分数将________(填“偏大”、“偏小”或“不受影响”)。
第2节 铝 金属材料
第1课时 铝 铝合金
基础落实
一、
1．银白 660.4℃ 2 467℃ 2.7 g·cm－3 银 铜 金
2．(1)常温 致密的氧化物 稳定 燃烧 白光 白色固体 升高 4Al＋3O22Al2O3 大量的热 耀眼的白光 燃烧弹 信号弹 (2)氢气 钝化 (3)2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，四羟基合铝酸钠 (4)Ⅰ.剧烈反应发出耀眼白光，放出大量的热，从纸漏斗中流出火红的液滴 Ⅱ.2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 Al Fe2O3 铝粉 氧化铁粉末
二、
1．两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 不完全相同 优于
2．(2)小 高 好 制造工艺简单 成本低廉
对点训练
1．C [Na与O2的反应产物是由反应条件决定的，常温下生成Na2O，点燃时生成Na2O2，与O2的用量无关，A错误；铝箔在空气中受热可熔化，但由于表面形成熔点很高的Al2O3，故不会燃烧，B错误；铁丝可在纯氧中燃烧生成Fe3O4，D错误；金属与非金属单质反应时，金属只能失电子被氧化，C正确。]
2．D [铝与NaOH溶液反应实质上是分两步进行的，第一步：2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑；第二步：Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]。且事实上Al比Fe、Cu等金属均活泼。故只有D项正确。]
3．C [A、B两项电荷不守恒；D项不符合反应事实，铁与稀硫酸反应只能生成Fe2＋。]
课后作业
练基础落实
1．D [铝是一种活泼的金属，易与空气中的氧气反应，在铝制品表面形成一层致密的氧化铝膜，可保护内部的铝不被继续腐蚀。]
2．D [因为Mg、Al都可以和盐酸、硫酸反应，故A、C不正确；Al只能和强碱溶液反应，不能和弱碱溶液反应，氨水是弱碱，故B不正确。应选D。]
3．B [食醋中含有的醋酸呈酸性，能与铝发生反应而腐蚀；用金属丝擦洗时会破坏铝表面覆盖的氧化铝膜，使铝祼露在外继续被腐蚀；而用碱水洗涤，铝能与碱反应而被腐蚀。]
4．B [镁和铝都能与H2SO4溶液反应放出H2，而与NaOH溶液反应时，只有铝参加反应放出H2，故前者生成H2的量多；C、D项不反应，无H2放出。]
5．B [根据反应的化学方程式：
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
等质量的三种金属与酸反应产生H2的量不等；等物质的量的三种金属与酸反应产生H2的量也不等；若三种金属均过量，则产生的H2的量由盐酸决定。]
练方法技巧
6．A [根据反应方程式
4Fe ＋ 3O2===2Fe2O3
4×56 3×32
56 g m(O2)
则m (O2)＝＝24 g]
7．C [根据铝与盐酸以及铝与NaOH溶液反应的化学方程式：
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
可直接得到答案：n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。]
练综合拓展
8．(1)CO2被吸收，使罐内气体压强减小而被外界大气压压瘪
(2)由于铝与NaOH反应生成H2，气体压强又增大而重新鼓起
(3)2OH－＋CO2===CO＋H2O
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
解析 在易拉罐内充入CO2后加入氢氧化钠溶液，会发生反应：2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，而使罐内气体压强减小，所以在外界大气压的作用下而变瘪；然后过量的NaOH会与易拉罐的成分Al发生化学反应而生成H2，发生的反应是2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，所以易拉罐内压强增大，又会重新鼓起来。
9．(1)NaOH溶液 (2)除去铝镁合金表面的氧化膜 (3)⑤①④③② 使D和C的液面相平 (4)2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ (5) (6)偏小
解析 (1)Mg、Al均可以和酸反应，因此不可以用酸来实验，由于碱可以和Al反应而不和Mg反应，则可以用NaOH与Al反应制得H2，然后用排水法收集H2，以计算Al的量。(2)由于Al表面容易生成氧化膜，因而要用酸处理。(3)整个操作过程及原理是：检查气密性；记录起始液面；加入碱反应；不产生气体后，记录末读数，两者相减即为产生H2的量；最后称得的固体即为Mg的质量。在读数时要注意D、C液面相平，否则气体将受压，造成读数不准。(4)B中发生的是Al与碱的反应；(5)(a－c)即为铝的质量，再除以Al的物质的量即为铝的摩尔质量。而n(Al)可以由产生的H2获得；(6)未洗涤，则造成(a－c)变小，Al的质量分数也偏小。
第2课时 铝的重要化合物 金属材料
一、氧化铝
1．物理性质
色态 溶解性 熔点 硬度
2.化学性质
Al2O3是______氧化物，与______或______溶液都能反应生成盐和水。
(1)与强酸反应的离子方程式：___________________________________________。
(2)与强碱反应的离子方程式：_____________________________________________。
3．用途
(1)冶炼金属____的原料；
(2)良好的______材料。
二、氢氧化铝
1．Al(OH)3的制备与性质探究
实验操作 实验现象 化学方程式及离子方程式
2.Al(OH)3的两性
既能跟____溶液起反应，又能跟____溶液起反应，是一种______氢氧化物。
3．Al(OH)3的用途
利用Al(OH)3的______来中和过多的胃酸。
4．Al(OH)3的不稳定性： _________________________________________________。
三、金属与金属材料
1．重要的黑色金属材料——钢铁
(1)黑色金属材料通常包括____、____、____以及它们的合金。
(2)不锈钢是在________的基础上，加入____、____等多种元素炼成的钢材。具有不生锈的特性。
2．几种有色金属材料——金、银、铜
金、银、铜的性质比较
金是质地______的____色金属，银是具有金属光泽，质地______的______色金属，铜是硬度______的____色金属。它们都具有良好的______性、______性和______性。
3．铜及其化合物的化学性质
(1)铜
Cu—
(2)铜的化合物
①氧化铜
氧化铜在高温条件下分解：_______________________________________________。
②硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)
俗名______或______，受热分解的化学方程式为：____________________________。
知识点1 Al2O3
1．下列说法正确的是( )
A．金属氧化物都能与水反应生成碱
B．非金属氧化物都能与水反应生成酸
C．氧化铝既能与酸反应又能与氨水反应
D．氧化铝坩埚不能用于熔融烧碱
2．已知4 g由氧化镁和另一种金属氧化物组成的混合物中含有氧元素1.8 g，则另一种金属氧化物是( )
A．CuO B．CaO C．Fe2O3 D．Al2O3
知识点2 Al(OH)3的性质
3．下列物质中，既能溶于盐酸溶液又能溶于NaOH溶液的氧化物是( )
A．MgO B．Al2O3 C．Fe2O3 D．Al(OH)3
4．下列各组反应中能得到Al(OH)3的是( )
A．Al2O3加到热水中
B．向Na[Al(OH)4]溶液中加入过量盐酸
C．将Na投入到Na[Al(OH)4]溶液中
D．在AlCl3溶液中滴几滴NaOH溶液
知识点3 金属冶炼的方法
5．我国古代曾用火烧孔雀石和焦炭混合物的方法炼铜。孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，其冶炼方法是( )
A．焦炭还原法 B．湿法炼铜
C．铝热还原法 D．电解冶炼法
知识点4 几种有色金属材料 金、银、铜
6．铜在自然界存在于多种矿石中，如：
矿石名称 黄铜矿 斑铜矿 辉铜矿 孔雀石
主要成分 CuFeS2 Cu5FeS4 Cu2S CuCO3·Cu(OH)2
请回答下列问题：
(1)上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是______________。
(2)工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应：2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑，反应的氧化剂是__________。
(3)SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是______________；处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1种酸和1种盐的名称__________。
练基础落实
1．下列说法中，正确的是( )
A．铁是人类在生产、生活中最早使用的金属
B．金、银、铜是应用最广泛的金属材料
C．钛被誉为“21世纪金属”，应用前景很广阔
D．铜是导电性、导热性最好的有色金属
2．对Al2O3的分类中，正确的是( )
A．酸性氧化物 B．碱性氧化物
C．两性氧化物 D．不成盐氧化物
3．把4.6 g钠投入100 mL 0.1 mol·L－1 AlCl3溶液中，待其充分反应后(水的蒸发不计)，下列叙述中错误的是( )
A．Cl－浓度不变
B．溶液仍有浑浊
C．溶液中几乎不存在Al3＋
D．溶液中存在最多的是Na＋
4．下列化学反应的离子方程式错误的是( )
A．Al(OH)3与盐酸反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
B．Al2O3溶于过量NaOH溶液：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
C．铁溶于稀H2SO4中：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
D．Al(OH)3溶于NaOH溶液：Al(OH)3＋3OH－===[Al(OH)4]－
5．为较简便地将溶液中的Mg2＋和Al3＋分离应加( )
A．盐酸 B．HNO3
C．NaOH溶液 D．水
练方法技巧
6．有200 mL MgCl2和AlCl3的混合溶液，其中 [Mg2＋]为0.2 mol·L－1，[Cl－]为1.3 mol·L－1。使Mg2＋全部转化为沉淀分离出来，至少需加4 mol·L－1 NaOH溶液的体积为( )
A．40 mL B．72 mL
C．80 mL D．128 mL
规律 电荷守恒法在溶液中的应用：溶液中所有阳离子所带正电荷总数等于所有阴离子所带负电荷总数。
练综合拓展
7．阅读图中的图示，回答问题：
(1)图中所说的“碱”指的是______________________________________________。
(2)用离子方程式表示图丁中的化学反应原理：_______________________________
________________________________________________________________________。
(3)患胃溃疡病人不能服用含小苏打的药片来中和胃酸，而服用胃舒平[其中含Al(OH)3]，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
相应的离子方程式为_____________________________________________________。
8．已知X是某金属单质，X、A、B、C含同一种元素，可发生如下转化：
(1)写出下列物质的化学式：X________________，A__________，B__________，C__________。
(2)写出以下反应的离子方程式：
②________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________。第2课时 铝的重要化合物 金属材料
基础落实
一、
1．白色粉末 不溶于水 高 大
2．两性 强酸 强碱
(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O (2)Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
3．(1)铝 (2)耐火
二、
1．有白色沉淀生成 Al2(SO4)3＋6NH3·H2O===2Al(OH)3↓＋3(NH4)2SO4 Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH 沉淀溶解 Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 沉淀溶解 Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4] Al(OH)3＋OH－===Na[Al(OH)4]
2．酸 碱 两性
3．碱性
4．2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
三、
1．(1)铁 铬 锰 (2)普通钢 铬 镍
2．柔软 黄 柔软 银白 较小 紫红 延展 导电 导热
3．(1)2Cu＋O22CuO 2Cu＋SCu2S 2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3
(2)①4CuO2Cu2O＋O2↑ ②蓝矾 胆矾 CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O↑
对点训练
1．D [多数金属氧化物和非金属氧化物不溶于水，如CuO、Al2O3、CO等，Al2O3是两性氧化物，能与强酸和强碱反应。]
2．D [若4 g全是MgO，则氧元素的质量为1.6 g<1.8 g，则另一氧化物(4 g)中所含氧元素的质量必大于1.8 g，若把金属氧化物的化学式转换写成MO形式，则要求M的相对原子质量小于24，A、B当然排除：Fe2O3―→FeO ×56＝37.3>24，Al2O3―→AlO 27×＝18<24，所以只有D项符合题意。]
3．B [符合要求的应是两性氧化物——Al2O3；Al(OH)3为两性的氢氧化物。]
4．D [Al2O3与水不反应，Na[Al(OH)4]溶液中加过量盐酸可发生Na[Al(OH)4]＋HCl===Al(OH)3↓＋NaCl＋H2O，Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O；Na与水反应生成NaOH，而NaOH与Na[Al(OH)4]不反应；D项中NaOH不足，只能发生AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl。]
5．A [孔雀石受热发生分解反应[实为Cu(OH)2，CuCO3的分解反应]：Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。由CuO炼铜，可用焦炭还原法：C＋2CuO2Cu＋CO2↑；虽然也可用铝热还原法，但既浪费能源(高温)，又浪费铝，经济效益差；况且我国古代既没有Al，也没有掌握冶炼Al的技术，故C项不选；我国古代没有电，故不可能用电解冶炼法；Cu2(OH)2CO3和CuO都不溶于水，没有强酸，也不可能采用湿法炼铜。]
6．(1)Cu2S (2)Cu2O，Cu2S (3)形成酸雨 硫酸，硫酸铵
解析 (1)上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量为：CuFeS2：34.8%；Cu5FeS4：63.5%；Cu2S：80%；CuCO3·Cu(OH)2：57.6%。(2)Cu2O，Cu2S的Cu由＋1价被还原为0价，作氧化剂；Cu2S的S由－2价被氧化为＋4价，作还原剂。(3)SO2尾气排放到空气中会形成酸雨，处理该尾气一般为循环制备硫酸，利用Ca(OH)2或氨水吸收可得到(NH4)2SO4等有价值的化学品。
课后作业
练基础落实
1．C
2．C [Al2O3既能与强碱反应生成四羟基合铝酸盐和水，又能与强酸反应生成铝盐和水，属于两性氧化物。]
3．B [4.6 g钠与水反应生成0.2 mol NaOH，而溶液中含有0.01 mol Al3＋和0.03 mol Cl－，NaOH的物质的量大于4倍的Al3＋的物质的量，故Al3＋完全转化为[Al(OH)4]－，溶液澄清。]
4．D [书写离子方程式时，氧化物、难溶物不能改写，强酸、强碱应改写，故A、B、C项正确；D项中不遵守原子守恒和电荷守恒。]
5．C
练方法技巧
6．C [欲使Mg2＋全部转化成沉淀从溶液中分离出来，应向溶液中加入过量的NaOH溶液，使Mg2＋、Al3＋沉淀后，再使Al(OH)3恰好溶解，此时溶液中溶质是NaCl和Na[Al(OH)4]。对原溶液设[Al3＋]＝x，据电荷守恒：3x＋2[Mg2＋]＝[Cl－]，即3x＋2×0.2 mol·L－1＝1.3 mol·L－1，x＝0.3 mol·L－1。对于反应后的溶液，据电荷守恒：n(Na＋)＝n([Al(OH)4]－)＋n(Cl－)，据原子守恒：n([Al(OH)4]－)＝n(Al3＋)，则n(NaOH)＝n(Na＋)＝n([Al(OH)4]－)＋n(Cl－)＝0.3 mol·L－1×0.2 L＋1.3 mol·L－1×0.2 L＝0.32 mol。NaOH溶液的体积为：＝0.08 L＝80 mL。]
练综合拓展
7．(1)Na2CO3或碳酸钠 (2)2H＋＋CO===H2O＋CO2↑ (3)因NaHCO3与盐酸反应会生成CO2，可能会造成胃穿孔，胃舒平的主要成分Al(OH)3也能和HCl反应且无气体生成 H＋＋HCO===CO2↑＋H2O、Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
8．(1)Al Al2O3 Na[Al(OH)4] AlCl3
(2)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
解析 根据各物质的转化关系，结合能与强碱反应的金属单质只有铝，即X为铝。则B为Na[Al(OH)4]，A为Al2O3，C为AlCl3。
第1课时 铝 铝合金
一、铝
1．铝的物理性质
铝为____色金属，熔点为________，沸点为________，密度为______________，仅为钢的1/3左右，导电性仅次于____、____和____。
2．铝的化学性质
(1)铝与非金属反应
铝是一种活泼金属，它很容易跟氧气发生反应。
下，铝被空气中的氧气氧化，在表面生成一层__________薄膜，阻止内部的金属继续跟氧气发生反应。因此，铝在常温下，具有______性。
根据课本【实验1】观察到的现象：铝粉在氧气中剧烈______，发出耀眼的______，生成__________，集气瓶的温度______。请写出化学方程式：____________；
这个反应放出____________和____________，因此，铝可用于制造________、________、火箭推进剂等。
(2)铝跟酸反应
铝跟稀盐酸、稀硫酸等非氧化性酸反应，放出______；
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
铝遇稀硝酸等强氧化性酸反应不生成H2；常温下，铝遇冷的浓硫酸、浓硝酸发生______现象。
(3)铝与氢氧化钠溶液反应
写出铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式，并给含铝元素的产物命名。
________________________________________________________________________。
(4)铝还能跟某些金属氧化物反应
【铝热反应实验】
Ⅰ.观察到的现象：_______________________________________________________。
Ⅱ.反应原理
化学方程式：___________________________________________________________
在这个反应中，还原剂是______、氧化剂是________。这个反应称为铝热反应。________和__________的混合物称为铝热剂。
二、铝合金及其制品
1．合金是________________________________________________________。其特点是：硬度一般比它的各成分金属的大；多数合金的熔点一般比它的各成分金属的低；合金的化学性质与成分金属____________；物理、化学和机械性能______各成分金属。
2．铝合金及其制品
(1)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。
(2)性能：密度______、强度____、塑性____、易于成型、____________、________等特点。
知识点1 铝与非金属的反应
1．下列关于金属性质的叙述中正确的是( )
A．钠与氧气反应时，产物是由O2的用量决定的
B．铝箔在空气中受热可以熔化且会发生剧烈燃烧
C．金属与非金属发生反应时，被氧化的一定是金属
D．铁丝不论在空气中还是纯氧中都不会燃烧
警示 钠与氧气反应生成Na2O还是Na2O2，与反应条件有关，而与氧气的用量无关。
知识点2 铝与NaOH溶液反应
2．有关Al与NaOH溶液反应的说法中，正确的是( )
A．Al是还原剂，NaOH及H2O均是氧化剂
B．还原产物是H2，且由H2O还原所得的H2与由NaOH还原所得的H2物质的量之比为2∶1
C．此反应说明铝具有两性，铝的活泼性比只具有金属性的金属弱
D．此反应中，只有H2O是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂
知识点3 铝与酸的反应
3．下列反应的离子方程式书写正确的是( )
A．钠和冷水反应：Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑
B．金属铝溶于NaOH溶液：Al＋2OH－＋2H2O===[Al(OH)4]－＋H2↑
C．金属铝溶于盐酸中：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
D．铁与稀硫酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑
练基础落实
1．小明家收藏了一张清末的铝制佛像，至今保存完好。其未被锈蚀的主要原因是( )
A．铝不易发生化学反应
B．铝的氧化物易发生还原反应
C．铝不易被氧化
D．铝易被氧化，但氧化铝膜具有保护内部铝的作用
2．除去镁粉中的少量铝粉，可选用的试剂是( )
A．硫酸 B．氨水
C．盐酸 D．氢氧化钠溶液
3．下列有关厨房铝制品的使用中，你认为合理的是( )
A．盛放食醋
B．烧煮开水
C．用金属丝擦洗表面的污垢
D．用碱水洗涤
4．等量镁铝合金粉末分别投入到下列四种过量物质的溶液中，充分反应，放出H2最多的是( )
A．NaOH溶液 B．H2SO4溶液
C．蔗糖溶液 D．NaCl溶液
5．Mg、Al、Fe三种金属分别与同浓度、同体积的稀盐酸反应时，放出H2的质量相等，则下列说法中正确的是( )
A．三种金属的物质的量相等
B．三种金属均过量
C．三种金属的质量相等
D．盐酸均过量
练方法技巧
6．医疗上颇为流行的“理疗特效热”，就是利用铁缓慢氧化放出均匀、稳定的热使患处保持温热状态。若56 g铁粉完全氧化成Fe2O3，需消耗氧气的质量为( )
A．24 g B．32 g
C．21 g D．16 g
7．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．1∶1 B．2∶1
C．3∶1 D．1∶3
规律 金属与酸的反应规律：
(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 mol的H2。
练综合拓展
8．向一个铝制易拉罐中充满CO2，然后往罐内注入足量的浓NaOH溶液，立即用胶布密封罐口，不多会儿听到易拉罐“咔咔”作响，发现易拉罐变瘪，再过一会儿又鼓起来。
(1)易拉罐变瘪的原因是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)易拉罐又鼓起来的原因是______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)有关反应的离子方程式为______________________________________________
____________、______________________________。
9．某学习小组用如图装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。
(1)A中试剂为____________。
(2)实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是____________________。
(3)检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有：①记录C的液面位置；②将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重；③待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C的液面位置；④由A向B中滴加足量试剂；⑤检查气密性，上述操作的顺序是____________(填序号)；记录C的液面位置时，除视线平视外，还应__________。
(4)B中发生反应的化学方程式为______________。
(5)若实验用铝镁合金的质量为a g，测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况)，B中剩余固体的质量为c g，则铝的相对原子质量为________________。
(6)实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得铝的质量分数将________(填“偏大”、“偏小”或“不受影响”)。
第2节 铝 金属材料
第1课时 铝 铝合金
基础落实
一、
1．银白 660.4℃ 2 467℃ 2.7 g·cm－3 银 铜 金
2．(1)常温 致密的氧化物 稳定 燃烧 白光 白色固体 升高 4Al＋3O22Al2O3 大量的热 耀眼的白光 燃烧弹 信号弹 (2)氢气 钝化 (3)2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，四羟基合铝酸钠 (4)Ⅰ.剧烈反应发出耀眼白光，放出大量的热，从纸漏斗中流出火红的液滴 Ⅱ.2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 Al Fe2O3 铝粉 氧化铁粉末
二、
1．两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 不完全相同 优于
2．(2)小 高 好 制造工艺简单 成本低廉
对点训练
1．C [Na与O2的反应产物是由反应条件决定的，常温下生成Na2O，点燃时生成Na2O2，与O2的用量无关，A错误；铝箔在空气中受热可熔化，但由于表面形成熔点很高的Al2O3，故不会燃烧，B错误；铁丝可在纯氧中燃烧生成Fe3O4，D错误；金属与非金属单质反应时，金属只能失电子被氧化，C正确。]
2．D [铝与NaOH溶液反应实质上是分两步进行的，第一步：2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑；第二步：Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]。且事实上Al比Fe、Cu等金属均活泼。故只有D项正确。]
3．C [A、B两项电荷不守恒；D项不符合反应事实，铁与稀硫酸反应只能生成Fe2＋。]
课后作业
练基础落实
1．D [铝是一种活泼的金属，易与空气中的氧气反应，在铝制品表面形成一层致密的氧化铝膜，可保护内部的铝不被继续腐蚀。]
2．D [因为Mg、Al都可以和盐酸、硫酸反应，故A、C不正确；Al只能和强碱溶液反应，不能和弱碱溶液反应，氨水是弱碱，故B不正确。应选D。]
3．B [食醋中含有的醋酸呈酸性，能与铝发生反应而腐蚀；用金属丝擦洗时会破坏铝表面覆盖的氧化铝膜，使铝祼露在外继续被腐蚀；而用碱水洗涤，铝能与碱反应而被腐蚀。]
4．B [镁和铝都能与H2SO4溶液反应放出H2，而与NaOH溶液反应时，只有铝参加反应放出H2，故前者生成H2的量多；C、D项不反应，无H2放出。]
5．B [根据反应的化学方程式：
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
等质量的三种金属与酸反应产生H2的量不等；等物质的量的三种金属与酸反应产生H2的量也不等；若三种金属均过量，则产生的H2的量由盐酸决定。]
练方法技巧
6．A [根据反应方程式
4Fe ＋ 3O2===2Fe2O3
4×56 3×32
56 g m(O2)
则m (O2)＝＝24 g]
7．C [根据铝与盐酸以及铝与NaOH溶液反应的化学方程式：
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
可直接得到答案：n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。]
练综合拓展
8．(1)CO2被吸收，使罐内气体压强减小而被外界大气压压瘪
(2)由于铝与NaOH反应生成H2，气体压强又增大而重新鼓起
(3)2OH－＋CO2===CO＋H2O
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
解析 在易拉罐内充入CO2后加入氢氧化钠溶液，会发生反应：2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，而使罐内气体压强减小，所以在外界大气压的作用下而变瘪；然后过量的NaOH会与易拉罐的成分Al发生化学反应而生成H2，发生的反应是2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，所以易拉罐内压强增大，又会重新鼓起来。
9．(1)NaOH溶液 (2)除去铝镁合金表面的氧化膜 (3)⑤①④③② 使D和C的液面相平 (4)2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ (5) (6)偏小
解析 (1)Mg、Al均可以和酸反应，因此不可以用酸来实验，由于碱可以和Al反应而不和Mg反应，则可以用NaOH与Al反应制得H2，然后用排水法收集H2，以计算Al的量。(2)由于Al表面容易生成氧化膜，因而要用酸处理。(3)整个操作过程及原理是：检查气密性；记录起始液面；加入碱反应；不产生气体后，记录末读数，两者相减即为产生H2的量；最后称得的固体即为Mg的质量。在读数时要注意D、C液面相平，否则气体将受压，造成读数不准。(4)B中发生的是Al与碱的反应；(5)(a－c)即为铝的质量，再除以Al的物质的量即为铝的摩尔质量。而n(Al)可以由产生的H2获得；(6)未洗涤，则造成(a－c)变小，Al的质量分数也偏小。
第2课时 铝的重要化合物 金属材料
一、氧化铝
1．物理性质
色态 溶解性 熔点 硬度
2.化学性质
Al2O3是______氧化物，与______或______溶液都能反应生成盐和水。
(1)与强酸反应的离子方程式：___________________________________________。
(2)与强碱反应的离子方程式：_____________________________________________。
3．用途
(1)冶炼金属____的原料；
(2)良好的______材料。
二、氢氧化铝
1．Al(OH)3的制备与性质探究
实验操作 实验现象 化学方程式及离子方程式
2.Al(OH)3的两性
既能跟____溶液起反应，又能跟____溶液起反应，是一种______氢氧化物。
3．Al(OH)3的用途
利用Al(OH)3的______来中和过多的胃酸。
4．Al(OH)3的不稳定性： _________________________________________________。
三、金属与金属材料
1．重要的黑色金属材料——钢铁
(1)黑色金属材料通常包括____、____、____以及它们的合金。
(2)不锈钢是在________的基础上，加入____、____等多种元素炼成的钢材。具有不生锈的特性。
2．几种有色金属材料——金、银、铜
金、银、铜的性质比较
金是质地______的____色金属，银是具有金属光泽，质地______的______色金属，铜是硬度______的____色金属。它们都具有良好的______性、______性和______性。
3．铜及其化合物的化学性质
(1)铜
Cu—
(2)铜的化合物
①氧化铜
氧化铜在高温条件下分解：_______________________________________________。
②硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)
俗名______或______，受热分解的化学方程式为：____________________________。
知识点1 Al2O3
1．下列说法正确的是( )
A．金属氧化物都能与水反应生成碱
B．非金属氧化物都能与水反应生成酸
C．氧化铝既能与酸反应又能与氨水反应
D．氧化铝坩埚不能用于熔融烧碱
2．已知4 g由氧化镁和另一种金属氧化物组成的混合物中含有氧元素1.8 g，则另一种金属氧化物是( )
A．CuO B．CaO C．Fe2O3 D．Al2O3
知识点2 Al(OH)3的性质
3．下列物质中，既能溶于盐酸溶液又能溶于NaOH溶液的氧化物是( )
A．MgO B．Al2O3 C．Fe2O3 D．Al(OH)3
4．下列各组反应中能得到Al(OH)3的是( )
A．Al2O3加到热水中
B．向Na[Al(OH)4]溶液中加入过量盐酸
C．将Na投入到Na[Al(OH)4]溶液中
D．在AlCl3溶液中滴几滴NaOH溶液
知识点3 金属冶炼的方法
5．我国古代曾用火烧孔雀石和焦炭混合物的方法炼铜。孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，其冶炼方法是( )
A．焦炭还原法 B．湿法炼铜
C．铝热还原法 D．电解冶炼法
知识点4 几种有色金属材料 金、银、铜
6．铜在自然界存在于多种矿石中，如：
矿石名称 黄铜矿 斑铜矿 辉铜矿 孔雀石
主要成分 CuFeS2 Cu5FeS4 Cu2S CuCO3·Cu(OH)2
请回答下列问题：
(1)上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是______________。
(2)工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应：2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑，反应的氧化剂是__________。
(3)SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是______________；处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1种酸和1种盐的名称__________。
练基础落实
1．下列说法中，正确的是( )
A．铁是人类在生产、生活中最早使用的金属
B．金、银、铜是应用最广泛的金属材料
C．钛被誉为“21世纪金属”，应用前景很广阔
D．铜是导电性、导热性最好的有色金属
2．对Al2O3的分类中，正确的是( )
A．酸性氧化物 B．碱性氧化物
C．两性氧化物 D．不成盐氧化物
3．把4.6 g钠投入100 mL 0.1 mol·L－1 AlCl3溶液中，待其充分反应后(水的蒸发不计)，下列叙述中错误的是( )
A．Cl－浓度不变
B．溶液仍有浑浊
C．溶液中几乎不存在Al3＋
D．溶液中存在最多的是Na＋
4．下列化学反应的离子方程式错误的是( )
A．Al(OH)3与盐酸反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
B．Al2O3溶于过量NaOH溶液：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
C．铁溶于稀H2SO4中：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
D．Al(OH)3溶于NaOH溶液：Al(OH)3＋3OH－===[Al(OH)4]－
5．为较简便地将溶液中的Mg2＋和Al3＋分离应加( )
A．盐酸 B．HNO3
C．NaOH溶液 D．水
练方法技巧
6．有200 mL MgCl2和AlCl3的混合溶液，其中 [Mg2＋]为0.2 mol·L－1，[Cl－]为1.3 mol·L－1。使Mg2＋全部转化为沉淀分离出来，至少需加4 mol·L－1 NaOH溶液的体积为( )
A．40 mL B．72 mL
C．80 mL D．128 mL
规律 电荷守恒法在溶液中的应用：溶液中所有阳离子所带正电荷总数等于所有阴离子所带负电荷总数。
练综合拓展
7．阅读图中的图示，回答问题：
(1)图中所说的“碱”指的是______________________________________________。
(2)用离子方程式表示图丁中的化学反应原理：_______________________________
________________________________________________________________________。
(3)患胃溃疡病人不能服用含小苏打的药片来中和胃酸，而服用胃舒平[其中含Al(OH)3]，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
相应的离子方程式为_____________________________________________________。
8．已知X是某金属单质，X、A、B、C含同一种元素，可发生如下转化：
(1)写出下列物质的化学式：X________________，A__________，B__________，C__________。
(2)写出以下反应的离子方程式：
②________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________。第2课时 铝的重要化合物 金属材料
基础落实
一、
1．白色粉末 不溶于水 高 大
2．两性 强酸 强碱
(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O (2)Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
3．(1)铝 (2)耐火
二、
1．有白色沉淀生成 Al2(SO4)3＋6NH3·H2O===2Al(OH)3↓＋3(NH4)2SO4 Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH 沉淀溶解 Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 沉淀溶解 Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4] Al(OH)3＋OH－===Na[Al(OH)4]
2．酸 碱 两性
3．碱性
4．2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
三、
1．(1)铁 铬 锰 (2)普通钢 铬 镍
2．柔软 黄 柔软 银白 较小 紫红 延展 导电 导热
3．(1)2Cu＋O22CuO 2Cu＋SCu2S 2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3
(2)①4CuO2Cu2O＋O2↑ ②蓝矾 胆矾 CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O↑
对点训练
1．D [多数金属氧化物和非金属氧化物不溶于水，如CuO、Al2O3、CO等，Al2O3是两性氧化物，能与强酸和强碱反应。]
2．D [若4 g全是MgO，则氧元素的质量为1.6 g<1.8 g，则另一氧化物(4 g)中所含氧元素的质量必大于1.8 g，若把金属氧化物的化学式转换写成MO形式，则要求M的相对原子质量小于24，A、B当然排除：Fe2O3―→FeO ×56＝37.3>24，Al2O3―→AlO 27×＝18<24，所以只有D项符合题意。]
3．B [符合要求的应是两性氧化物——Al2O3；Al(OH)3为两性的氢氧化物。]
4．D [Al2O3与水不反应，Na[Al(OH)4]溶液中加过量盐酸可发生Na[Al(OH)4]＋HCl===Al(OH)3↓＋NaCl＋H2O，Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O；Na与水反应生成NaOH，而NaOH与Na[Al(OH)4]不反应；D项中NaOH不足，只能发生AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl。]
5．A [孔雀石受热发生分解反应[实为Cu(OH)2，CuCO3的分解反应]：Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。由CuO炼铜，可用焦炭还原法：C＋2CuO2Cu＋CO2↑；虽然也可用铝热还原法，但既浪费能源(高温)，又浪费铝，经济效益差；况且我国古代既没有Al，也没有掌握冶炼Al的技术，故C项不选；我国古代没有电，故不可能用电解冶炼法；Cu2(OH)2CO3和CuO都不溶于水，没有强酸，也不可能采用湿法炼铜。]
6．(1)Cu2S (2)Cu2O，Cu2S (3)形成酸雨 硫酸，硫酸铵
解析 (1)上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量为：CuFeS2：34.8%；Cu5FeS4：63.5%；Cu2S：80%；CuCO3·Cu(OH)2：57.6%。(2)Cu2O，Cu2S的Cu由＋1价被还原为0价，作氧化剂；Cu2S的S由－2价被氧化为＋4价，作还原剂。(3)SO2尾气排放到空气中会形成酸雨，处理该尾气一般为循环制备硫酸，利用Ca(OH)2或氨水吸收可得到(NH4)2SO4等有价值的化学品。
课后作业
练基础落实
1．C
2．C [Al2O3既能与强碱反应生成四羟基合铝酸盐和水，又能与强酸反应生成铝盐和水，属于两性氧化物。]
3．B [4.6 g钠与水反应生成0.2 mol NaOH，而溶液中含有0.01 mol Al3＋和0.03 mol Cl－，NaOH的物质的量大于4倍的Al3＋的物质的量，故Al3＋完全转化为[Al(OH)4]－，溶液澄清。]
4．D [书写离子方程式时，氧化物、难溶物不能改写，强酸、强碱应改写，故A、B、C项正确；D项中不遵守原子守恒和电荷守恒。]
5．C
练方法技巧
6．C [欲使Mg2＋全部转化成沉淀从溶液中分离出来，应向溶液中加入过量的NaOH溶液，使Mg2＋、Al3＋沉淀后，再使Al(OH)3恰好溶解，此时溶液中溶质是NaCl和Na[Al(OH)4]。对原溶液设[Al3＋]＝x，据电荷守恒：3x＋2[Mg2＋]＝[Cl－]，即3x＋2×0.2 mol·L－1＝1.3 mol·L－1，x＝0.3 mol·L－1。对于反应后的溶液，据电荷守恒：n(Na＋)＝n([Al(OH)4]－)＋n(Cl－)，据原子守恒：n([Al(OH)4]－)＝n(Al3＋)，则n(NaOH)＝n(Na＋)＝n([Al(OH)4]－)＋n(Cl－)＝0.3 mol·L－1×0.2 L＋1.3 mol·L－1×0.2 L＝0.32 mol。NaOH溶液的体积为：＝0.08 L＝80 mL。]
练综合拓展
7．(1)Na2CO3或碳酸钠 (2)2H＋＋CO===H2O＋CO2↑ (3)因NaHCO3与盐酸反应会生成CO2，可能会造成胃穿孔，胃舒平的主要成分Al(OH)3也能和HCl反应且无气体生成 H＋＋HCO===CO2↑＋H2O、Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
8．(1)Al Al2O3 Na[Al(OH)4] AlCl3
(2)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
解析 根据各物质的转化关系，结合能与强碱反应的金属单质只有铝，即X为铝。则B为Na[Al(OH)4]，A为Al2O3，C为AlCl3。