【2012优化方案 精品课件】苏教版 化学 选修6专题2课题1　铝及其化合物的性质（共67张PPT）

(共67张PPT)
课题1　铝及其化合物的性质
学习目标
1.通过实验的方法进一步认识铝、氧化铝、氢氧化铝、可溶性铝盐的重要化学性质。
2.学会铝燃烧实验的方法；能用实验的方法证明铝表面氧化膜的保护作用。
3.通过探究铝及其化合物的性质，掌握研究物质性质的基本方法和程序，学会有目的地观察和分析实验现象。
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
探究整合应用
课题1
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__周期____族，其原子结构示意图为_____。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
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。
3
ⅢA
还原性
铝在空气中或在冷的浓硫酸、浓硝酸中都能生成一层结构致密的_______薄膜。这一层薄膜能使金属铝与其周围的介质(空气、水等)隔绝，起到保护金属铝的作用。但是，当有_______存在时，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。
氧化物
氯离子
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
氧化铝和氢氧化铝都是_____化合物，它们既能与强酸溶液反应，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：_________________________________________________________；氧化铝和氢氧化铝分别与强碱反应的离子方程式是：____________________
__________________________________________。
两性
Al3＋＋3H2O Al(OH)3＋3H＋
配合物
复盐
发出耀眼的白光，有少量白烟
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____________________________________。化学反应的离子方程式：__________________________。
(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___________。
铝片表面析出一层海绵状的暗红色物质
2Al＋3Cu2＋===3Cu＋2Al3＋
无明显现象
(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 CuSO4溶液的试管中，观察到的现象是________________________________________。
(5)将另一块擦去氧化膜的铝片放入盛有3 mL浓硝酸的试管中，观察到的现象是_____________。1 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，观察到的现象是____________。
铝片表面产生大量无色气泡
铝片表面很快出现一层海绵状的暗红色物质
无明显现象
无明显现象
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。
先有白色沉淀生成，后沉淀溶解生成无色溶液
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。
(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。
自主体验
1．(2011年镇江高二检测)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。使铝盐全部沉淀的方法是使沉淀剂适当过量，因为氢氧化铝既能溶于强酸，又能溶于强碱，所以不能用强酸或强碱来制备，只能用铝盐与过量氨水来制备。
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。考查MgO和Al2O3的性质差异。因Al2O3为两性氧化物，可与强碱反应，而氧化镁不与强碱反应，因此加入过量NaOH溶液即可除去MgO中的Al2O3。也可依其余三项均与MgO反应而直接排除。
3．向下列各物质的水溶液中滴加稀硫酸和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。A项中BaCl2只与稀硫酸产生白色沉淀；C项中Na2CO3与稀硫酸只生成气体，不产生沉淀；D项中KOH与稀硫酸反应不生成沉淀。
课堂互动讲练
铝单质的性质
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”)。
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]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。
[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。
【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
互动探究
请参照探究一、探究二另设计一实验方案，测定该合金中的镁的质量分数。
【提示】　利用Al(OH)3可溶于强碱，Mg(OH)2不溶于强碱的性质可设计实验，称量溶液中未与碱反应产生的沉淀的质量求出镁的质量分数。
变式训练1　某铝合金中含有元素镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题：
(1)称取样品a g，称量时应该使用的主要仪器的名称是________。
(2)将样品溶解于足量的稀盐酸中，过滤。滤液中主要含有______________，滤渣中含有____________，溶解、过滤用到的玻璃仪器是________________________________________________________________________。
(3)滤液中加过量氢氧化钠溶液，过滤并洗涤滤渣。有关的离子方程式是________________________
___________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)步骤(3)的滤液中通入足量二氧化碳气体，过滤并洗涤滤渣。有关的离子方程式是______________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)步骤(4)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次，烘干并灼烧至恒重，冷却后称量，其质量为b g，有关的化学方程式是
________________________________________________________________________，
原样品中铝的质量分数是________。
(6)若步骤(3)中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果偏________(填“高”、“低”或“不影响”，下同)；若步骤(5)中滤渣没有洗涤，则实验结果偏________；若滤渣灼烧不充分，则实验结果偏________。
铝的重要化合物
(2011年厦门高二检测)已知铜氨溶液中存在如下平衡：[Cu(NH3)4]2＋ Cu2＋＋4NH3。某混合液含有Ag＋、Fe3＋和Al3＋，可用下列流程图加以分离和鉴定：
例2
(1)写出滤液A中主要的阳离子的化学式：________________________________________________________________________。
(2)解释步骤②中生成沉淀B的原因：________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)写出步骤③中发生反应的离子方程式：____________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)溶液G中的金属阳离子的鉴定方法：____________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【易误警示】　本题涉及离子反应、离子鉴别、平衡移动等诸多问题，考查知识面较广，但问题设置有梯度，第(1)(3)(4)问都比较基础，第(2)问则有一定难度。首先，银离子在过量氨水中能形成银氨络离子是我们熟悉的知识，在解决第(2)问时，易仅从银离子与氯离子反应生成氯化银沉淀来考虑，而忽视了问题的本质是平衡的移动。
变式训练2　A是一种无色透明的晶体，进行如下实验：
①取少量A晶体做焰色反应实验，透过蓝色钴玻璃观察，火焰呈紫色。
②取少量A晶体溶于水可以得到无色的液体，该溶液使石蕊变红。
③取少量A晶体的溶液加过量氨水，有白色沉淀B生成。
④过滤除去③中的B后，在滤液中滴加氯化钡溶液，有白色沉淀C生成，C不溶于稀盐酸。
⑤取少量B滴加氢氧化钠溶液，得无色溶液D。
⑥取少量B滴加盐酸，得无色溶液E。
⑦将47.4 g A晶体在120 ℃下加热脱水，剩余物的质量为25.8 g。
根据上述实验现象和结果确定A、B、C、D、E，写出它们的化学式。
A：________________，B：________________，
C：________________，D：________________，
E：__________________。
答案：KAl(SO4)2·12H2O　Al(OH)3　BaSO4
Na[Al(OH)4]　AlCl3
探究整合应用
铝热反应
2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)
ΔH＝－852 kJ/mol
1．铝热反应实验中氯酸钾和镁条的作用
铝热反应实验中，氯酸钾和镁条是引燃剂。铝粉和氧化铁的反应需达到一定的温度才能发生，所以点燃镁条，氯酸钾受热分解产生氧气，使镁条更易燃烧，产生高温，引发铝和氧化铁的反应。
2．铝热反应在生产生活中的应用
(1)铝热反应发生时释放出大量的热，可使被置换出来的金属熔融成液体，故可用于野外焊接铁轨。
(2)可用于冶炼某些难熔金属如铬、锰、钒等。
教材中曾对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒。”“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。”又已知，Al、Fe2O3、Al2O3、Fe的熔点、沸点数据如下：
例
物质 Al Fe2O3 Al2O3 Fe
熔点(℃) 660 1462 2054 1535
沸点(℃) 2467 － 2980 2750
(1)某同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。你认为他的推测________。(填“合理”或“不合理”)
(2)设计一个简单的实验方案证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。填写下列表格：
所用试剂
实验操作及现象
有关反应的化学方程式
(3)实验室欲溶解此熔融物，下列试剂中最好的是________(填序号)。
A．浓硫酸 B．稀硫酸
C．稀硝酸 D．NaOH溶液
不选其他三个选项的理由依次是：
________________________________________________________________________。
(4)研究表明，熔融物的成分与铝热剂中的金属铝和氧化铁的用量有关。
编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
熔融物成分(用化学式表示) Fe和
Al2O3 Al、Fe和
Al2O3
加足量盐酸后发生的氧化还原反应(用离子方程式表示) 1.Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2．______________
3．______________ 1.Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2．______________
3．______________ 1.Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2．2Al＋3Fe2＋===2Al3＋＋3Fe
3．______________ 1.__________
2．__________
3．__________
①在表格中填写相应内容(可不填满，也可补充)
②该小组取固体熔融物10.26 g，研碎后置于足量NaOH溶液中充分反应，在反应过程中未见气体产生，过滤、洗净后，剩余固体称重为7.20 g。将剩余固体加入到足量的盐酸中充分反应，收集到标准状况下的气体2016 mL，向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，未见红色。
请通过计算判断：该熔融物的成分是________________________________________________________________________，
对应上述各成分的物质的量之比是________。
【思路点拨】　解答本题要注意以下三点：
(1)根据反应物的量的多少和各物质的熔点分析产物的成分。
(2)根据各物质的性质确定检验产物的方法。
(3)定量分析时要找全化学反应。
【解析】　(1)铝热反应发生时放出大量的热，铁在1535 ℃时熔化，而铝的熔点是660 ℃，故铁熔化时，铝也熔化，因此，生成物中应有熔融的铝。
(2)铝能与强碱(NaOH)溶液反应产生H2，而铁与强碱(NaOH)溶液不反应，故可用强碱(NaOH)溶液来判断熔融物中是否含有铝。
(3)稀硫酸能完全溶解此熔融物，并且不造成环境污染；浓硫酸会使铁、铝钝化；稀硝酸溶解金属时，会产生氮氧化合物而污染环境；NaOH溶液不能溶解铁。
(4)①铝热反应肯定有Al2O3和Fe生成，根据金属铝和氧化铁的用量不同，还可能Al过量或Fe2O3过量。
②
结合题干信息，n(H2)＝0.09 mol，若原固体中不存在Fe2O3，则原固体在加NaOH溶液后剩余物质中仅有单质铁，其质量应为m(Fe)＝56 g·mol－1×0.09 mol＝5.04 g，与题意7.20 g不符，故原固体应为Al2O3、Fe和Fe2O3的混合物，溶于盐酸后，Fe3＋全部被还原。
m(Al2O3)＝10.26 g－7.20 g＝3.06 g
n(Al2O3)＝0.03 mol
7．20 g固体加盐酸后发生的反应为
Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O
n(Fe2O3) 2n(Fe2O3)
Fe ＋2HCl===FeCl2＋H2↑
0.09 mol　　　　　0.09 mol
Fe　＋ 2FeCl3===3FeCl2
n(Fe)　2n(Fe2O3)
【答案】　(1)合理
(2)试剂：NaOH溶液
操作及现象：取适量块状熔融物置于试管中，加入足量NaOH溶液，有气泡产生
化学方程式：2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
(3)B　浓硫酸会使铁、铝钝化；稀硝酸溶解金属时，会产生氮氧化合物而污染环境；NaOH溶液不能溶解铁
(4)①Ⅱ.Fe2O3、Fe和Al2O3　Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
②Al2O3、Fe和Fe2O3　3∶10∶1
知能优化训练
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