3.1.2 铝的性质及应用 课件.ppt

1、第一单元 从铝土矿到铝合金,第二课时 铝的性质及应用,1掌握铝的主要性质及应用。 2了解氢氧化铝的主要性质。 3了解明矾及其净水原理。 4认识化学知识与生活间密切联系，提高学习化学的兴趣。,一、铝 1铝的物理性质 (1)通性： 色固体、有金属光泽、有很好的 性和 性。 (2)特性：硬度较小，密度小。,银白,延展,导电,导热,2铝的化学性质 铝的原子结构示意图为 ，易失去最外层的3个电子形成稳定的Al3，故Al有较强的还原性，是一种活泼的金属元素。 ()与非金属单质反应 (1)与氧气反应 常温下被空气中的氧气氧化，表面生成一层 ，失去金属光泽。点燃或加热时发生反应：4Al3O2 。 金属铝可以在

2、氧气中燃烧，该反应放出大量热和耀眼的白光，因而铝可用于制造燃烧弹、信号弹、火箭推进剂等；在空气中加热不能燃烧而只能保持红热。 (2)与氯气、硫等其他非金属反应 2Al3Cl2 ,4Al6S 。,致密的氧化膜,2Al2O3,2AlCl3,2Al2S3,()与酸碱的反应 实验步骤：将几小块用砂纸打磨过的铝条分别放入四支洁净的试管中，再向试管中分别加入浓硝酸、浓硫酸、6 molL1盐酸、6 molL1氢氧化钠溶液各3 mL，观察实验现象。,气泡,溶解,气泡,溶解,2AlCl33H2,2NaAlO23H2,(1)与酸反应 与 (盐酸、稀硫酸)反应，有氢气生成：2Al6H= 。 与氧化性 (硝酸、浓硫酸

3、)反应，无氢气生Al4HNO3 (稀)=Al(NO3)3NO2H2O。 Al遇冷的浓硫酸、浓硝酸会 ，因此可用铝制容器大量盛放、运输浓硫酸、浓硝酸。,非氧化性酸,2Al33H2,酸,钝化,(2)与强碱反应 铝与强碱溶液反应的原理的解释：氧化还原反应(或置换反应)：复分解反应：Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O 总反应式：将上述、中的反应相加，2再整理可得：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(氧化还原反应)。 反应中的数量关系： a等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比b足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为,11。,()与盐

4、反应：2Al3Hg2=2Al33Hg。 ()铝热反应 (1)定义 利用铝的 和铝转化为氧化铝时能 大量热的性质，工业上常用铝粉来还原一些 ，这类反应被称为 。,还原性,放出,金属氧化物,铝热反应,(2)应用 焊接铁轨：将铝粉与氧化铁的混合物点燃，由于反应放出大量的热，置换出的铁以熔融态形式流出。让熔融的铁流入铁轨的裂缝，冷却后就将铁轨牢牢地黏结在一起。反应的化学方程式为2AlFe2O3 。 冶炼金属：铝与难熔金属氧化物(如MnO2、Fe2O3、V2O5等)组成铝热剂，通过铝热反应可以冶炼难熔金属。如10Al3V2O5 5Al2O36V。,FAl2O32e,利用铝热反应能否置换出Mg、Ca金属单

5、质？ 【提示】 不能。铝虽然是活泼金属，但是不如Mg、Ca的还原性强。,二、氢氧化铝 1物理性质溶于水的 色 体，在溶液中形成 色 沉淀。 2化学性质 既可以与酸反应又可以与碱反应生成盐和水的氢氧化物称为两性氢氧化物。 (1)两性：Al(OH)3是典型的 氢氧化物。 Al(OH)33H= ，Al(OH)3OH= 。 (2)不稳定性： 。 (3)实验室制法：铝盐溶液与氨水反应。 离子方程式： 。 3用途 Al(OH)3能凝聚水中悬浮物，又能吸附有 ，可以用做 剂。,不,白,固,白,胶状,两性,Al33H2O,AlO22H2O,受热易分解：,2Al(OH)3,Al2O33H2O,Al33NH3H2

6、O,=Al(OH)3,3NH4,有机色素,净水,三、硫酸铝钾 1复盐：由两种或两种以上阳离子和一种阴离子组成的盐。 2硫酸铝钾 十二水合硫酸铝钾俗名 ，化学式： ，能溶于水，它的水溶液的电离方程式为，在水中能生成 ，可吸附杂质使水澄清，故可作净水剂。,明矾,KAl(SO4)212H2O,Al(OH)3胶体,KAl(SO4)2=,KAl3,2SO42,已学过的物质中既能与盐酸，又能与NaOH溶液反应的有哪些？ 学生交流 【提示】 有Al、Al2O3、Al(OH)3、NaHCO3、(NH4)2CO3等。,铝制餐具为何不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性或咸的食物？ 师生交流 【提示】 酸、碱和盐均可

7、直接侵蚀铝的保护膜以及铝制品本身，所以铝制餐具不宜用来蒸煮或长期存放酸性、碱性或含盐的食物。,铝制容器可否盛放浓硫酸或浓硝酸？ 学生交流 【提示】 常温下，铝遇浓硝酸、浓硫酸时会在表面生成致密的氧化膜而发生钝化，从而阻止内部金属进一步发生反应，因此浓硝酸、浓硫酸可贮存在铝制容器中，亦可用铝槽车运输。,铝与氢氧化钠溶液反应的原理是什么？ 师生互动 【提示】 铝与强碱溶液反应的原理的解释 氧化还原反应(或置换反应)：复分解反应：Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O(第二节学习) 总反应式：将上述、中的反应相加，2再整理可得：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(氧化还原反应)。

8、Al(OH)3是两性氢氧化物，在强碱溶液中，Al表面生成的Al(OH)3立即与强碱溶液反应而溶解，这样，铝就不断与水反应，生成的Al(OH)3再与强碱反应，并且反应放热，因此反应速率会越来越快。,铝与酸或碱反应均能产生氢气，它们产生氢气的情况如何？ 学生交流 【提示】 分析依据：2Al6HCl=2AlCl33H2 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2,甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 molL1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成的气体体积比为甲乙12，则加入铝粉的质量为_。 【思路指引】 解答本题要从以下两方面考虑： (1)等量的铝粉分别与足

9、量的盐酸和NaOH溶液反应放出H2的关系。 (2)足量的铝粉分别与盐酸和NaOH溶液反应放出H2的关系。,【解析】 解答本题的关键是由题给条件判断出哪种物质完全反应以找出计量关系。等质量的铝粉分别与足量的HCl和NaOH溶液反应，放出H2的体积关系为甲乙11，因2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，故等物质的量的HCl和NaOH分别与足量的铝粉反应，放出H2的体积关系为甲乙13。现产生H2的体积比甲乙12，说明铝粉的量对盐酸来说是过量的，对NaOH来说是不足的，据上述两方程式可求得：与盐酸反应的铝粉是2.7 g，与NaOH反应的铝粉是5.4 g，所

10、以投入铝粉的质量为5.4 g。 【答案】 5.4 g,由Al与盐酸、氢氧化钠反应原理可推知：当一定量的铝在盐酸中有剩余，而在NaOH溶液中不足时，产生氢气的体积比应存在下列关系： 。,1,1.有关Al与NaOH溶液反应的说法正确的是( ) AAl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NaOH还原所得的H2物质的量之比为21 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，只有水是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂 【解析】 Al与NaOH溶液反应产生H2的实质是：2Al6H2O=2Al(OH)33H2，NaOHAl(OH)

11、3=NaAlO22H2O， 总反应为：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。 【答案】 D,二、Al(OH)3,什么是两性氢氧化物？Al(OH)3是如何电离的？ 师生互动 【提示】 (1)像Al(OH)3这样，既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物是两性氢氧化物。 (2)Al(OH)3可在不同条件下发生酸式和碱式电离： HAlO2H2O 酸式 Al(OH)3 Al33OH,碱式,制备Al(OH)3时为什么用氨水而不用NaOH溶液？ 学生交流 【提示】 以铝盐为原料制备Al(OH)3，通常用氨水而不用NaOH溶液，因为过量的氨水不能溶解Al(OH)3，而过量的NaOH可溶解Al(

12、OH)3使反应物的量不易控制。,在AlCl3溶液里逐滴加入NaOH溶液至过量，产生什么现象？写出有关的离子方程式；所得溶液取少许，再逐滴加入稀盐酸至过量，又有何现象？写出相应的离子反应方程式。 学生交流 【提示】 先有白色胶状沉淀生成，后沉淀不断溶解至全部消失。有关反应的离子方程式为：Al33OH=Al(OH)3， Al(OH)3OH=AlO22H2O。 溶液中逐渐产生白色胶状沉淀，然后沉淀不断溶解至完全消失。有关反应的离子方程式为：OHH=H2O， AlO2HH2O=Al(OH)3， Al(OH)33H=Al33H2O。,铝盐和强碱溶液反应生成Al(OH)3沉淀的量有几种情况？如何进行计算？

13、 师生互动,【提示】 Al3与OH反应生成Al(OH)3沉淀的定量计算规律可溶性铝盐与强碱溶液混合时，二者相对量的大小要影响产物的生成： 强碱不足量时：Al33OH=Al(OH)3 强碱足量时：Al(OH)3OH=AlO22H2O 综合上述两式可得：Al34OH=AlO22H2O,设Al3、OH的物质的量分别为n(Al3)、n(OH)，最终生成Al(OH)3的质量为mAl(OH)3，借助数轴讨论如图所示：,a当n(OH-)/n(Al3+)3时，OH-全部反应，Al3+剩余，反应按式进行，mAl(OH)3=26n(OH-)。 b当n(OH-)/n(Al3+)4时，Al3+全部反应，OH-剩余，反

14、应按式进行，mAl(OH)3=0。 c当3n(OH-)/n(Al3+)4时，按反应和式进行，mAl(OH)3=4n(Al3+)-n(OH-)78。,向50 mL 1 molL1的Al2(SO4)3溶液中加入100 mL KOH溶液，充分反应得到3.9 g沉淀，则KOH溶液的物质的量浓度可能是( ) A1 molL1 B3 molL1 C1.5 molL1 D3.5 molL1 【思路指引】 本题可用两种方法求解： 方法一：根据Al3和Al(OH)3沉淀的量的关系，计算KOH的浓度，要分别考虑KOH不足和KOH过量两种情况。 方法二：利用图象法，根据题意画出Al3与KOH反应生成沉淀的图象，分析

15、求解。,【解析】 首先写出有关反应的化学方程式，根据所给的数据找出已知量和未知量的关系。 方法一：根据Al3的物质的量与沉淀Al(OH)3的物质的量比较可推测KOH的两种情况：加入氢氧化钾不足量时，n(KOH)3nAl(OH)33 0.15 mol，c(KOH) 1.5 molL1。当KOH过量时，n(KOH)4n(Al3)nAl(OH)30.4 mol0.05 mol0.35 mol，c(KOH) 3.5 molL1。,方法二：用图象法求解，如图所示，当生成沉淀0.05 mol时，需KOH 0.15 mol；需KOH 0.35 mol。,【答案】 CD,2.A、B、C、D、E五种化合物，均含

16、有常见元素，它们的转化关系如图所示，其中A为澄清溶液，C为难溶的白色固体，E则易溶于水，若取A溶液灼烧，焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。,(1)写出化学式：A_，C_，D_，E_。 (2)写出下列反应的离子方程式。 AB_， FE_。,【解析】 题目应以B物质作为突破口：,【答案】 (1)KAlO2 Al2O3 AlCl3 NaAlO2 (2)AlO2CO22H2O=Al(OH)3HCO3 2Al2OH2H2O=2AlO23H2,一、“铝三角”及其之间的相互转化,1Al3+ Al(OH)3 (1)可溶性铝盐与少量NaOH溶液反应： Al3+3OH-(少量)=Al(OH)3 (2)可溶性铝盐

17、与氨水反应： Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+,2Al(OH)3 Al3+ Al(OH)3溶于强酸溶液： Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O 3Al3+ AlO2- 可溶性铝盐与过量的强碱反应： Al3+4OH-(过量)=AlO2-+2H2O 4AlO2- Al3+ 偏铝酸盐溶液与足量的盐酸反应： AlO2-+4H+=Al3+2H2O,5AlO2- Al(OH)3 (1)偏铝酸钠溶液中加入少量盐酸： AlO2-+H+(少量)+H2O=Al(OH)3 (2)偏铝酸钠溶液中通入CO2： 2AlO2-+CO2(少量)+3H2O=2Al(OH)3+CO32- AlO2-+CO2

18、(过量)+2H2O=Al(OH)3+HCO3- 6Al(OH)3 AlO2- Al(OH)3溶于强碱溶液： Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,二、关于Al(OH)3图象的实验探究1AlCl3溶液与NaOH溶液,2.NaAlO2溶液与HCl溶液,三、净水剂及其作用原理明矾和氯化铁晶体都是常用的净水剂，其原理都是金属离子(Al3、Fe3)在水中发生化学反应生成胶体溶液，胶体粒子吸附水中的悬浮物共同沉淀而使水净化。Al3、Fe3与水发生化学反应的离子方程式为 Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H Fe33H2OFe(OH)3(胶体)3H,1除去镁粉中的少量铝粉，可选用的溶液是( )A

19、盐酸 B浓硝酸C氨水 D氢氧化钾溶液 【解析】 Mg和Al都是活泼金属，都能跟盐酸反应生成H2，A不符合。Al在浓硝酸中钝化，不能除去，且Mg与浓硝酸反应，B也不合要求。氨水与Mg、Al都不反应，不能选用。KOH溶液只溶解Al，不溶解Mg，符合要求。 【答案】 D,2将一定量的镁铝合金放入一定量的盐酸中， 合金恰好全部溶解，向所得溶液中滴加一定浓 度的NaOH溶液，加入的NaOH溶液的体积(V)与沉淀质量(m)的关系如图所示。下面说法正确的是( ),AA点的沉淀是Mg(OH)2、Al(OH)3 BB点的沉淀是Mg(OH)2、Al(OH)3 CA点的沉淀是Al(OH)3 DB点的沉淀是Mg(OH

20、)2,【解析】 A点产生最大沉淀量。Mg22OH=Mg(OH)2，Al33OH=Al(OH)3，之后再加入NaOH溶液，Al(OH)3溶解，Al(OH)3OH=AlO22H2O，至B点时Al(OH)3溶解完全，只剩下Mg(OH)2。 【答案】 AD,3A、B、C是单质，其中A是金属，各种物质间的转化关系如图：,根据图示转化关系回答： (1)写出下列物质的化学式。 A_，B_，乙_，丁_。 (2)写出下列变化的化学方程式。 A与NaOH溶液反应的化学方程式_ 。 甲与NaOH溶液反应的离子方程式_。,(3)将一定量的A加入到NaOH溶液中，产生的C在标准状况下的体积为3.36 L，则消耗的A的物质的量为_，转移电子的物质的量为_。,【解析】 常见金属单质中能与NaOH溶液反应产生气体的只有Al，所以A是Al，乙是NaAlO2，C是H2，甲是Al的化合物，可和NaOH溶液反应产生NaAlO2，可能是Al2O3，则丙是H2O，B即是O2。根据NaAlO2CO22H2O=NaHCO3Al(OH)3得丁是Al(OH)3。 【答案】 (1)Al O2 NaAlO2 Al(OH)3 (2)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 Al2O32OH=2AlO2H2O (3)0.1 mol 0.3 mol,