铝及其化合物的性质ppt课件.ppt

专题专题2 2 物质性质的探究物质性质的探究 实验化学实验化学知识回顾知识回顾v请总结你所请总结你所知道知道的的铝铝元素的相关性质元素的相关性质 铝热反应：铝热反应：铝热剂是混和物铝热剂是混和物特点是放出大量的热特点是放出大量的热2Al + Fe2O3 = 2Fe + Al2O3高温高温铝热反应铝热反应用途：常用于焊接铁轨；冶炼难熔金属镁条的作用：用镁燃烧产生的热量引发铝热反应氯酸钾的作用：助燃剂1、铝元素的原子结构示意图Al 容易失容易失3e结论: 铝有较强的还原性。铝有较强的还原性。Al3铝在周期表中的位置？铝在周期表中的位置？、与非金属单质的反应：、与非金属单质的反应：O2、Cl2、S等等4Al + 3O2 = 2Al2O3、与酸的反应、与酸的反应 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2实质：实质：Al H+ H2e- 钝化：钝化：要点：要点：常温下常温下铝铝浓浓HNO3、浓、浓H2SO42、铝的化学性质、与强碱溶液的反应、与强碱溶液的反应2Al+6H2O= 2Al(OH)3+3H22Al+2NaOH+6H2O =2NaAlO2+ 4H2O +3H26e-Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2、与不活泼金属的可溶性盐的反应：、与不活泼金属的可溶性盐的反应：2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu、与金属氧化物的反应：铝热反应、与金属氧化物的反应：铝热反应2Al + Fe2O3 = 2Fe + Al2O3高温高温氧化铝的氧化铝的化学性质化学性质OH2NaAlO 2NaOHOAl2232两性氧化物两性氧化物O3H2AlCl 6HClOAl23323、氧化铝和氢氧化铝的两性两性氧化物：与碱反应生成盐和水，与酸反应生两性氧化物：与碱反应生成盐和水，与酸反应生成盐和水的氧化物。成盐和水的氧化物。氢氧化铝的氢氧化铝的化学性质化学性质（1）两性氢氧化物：与碱反应生成盐和水，与）两性氢氧化物：与碱反应生成盐和水，与酸反应生成盐和水的氢氧化物。酸反应生成盐和水的氢氧化物。O2HNaAlO NaOHAl(OH)223O3H AlCl3HClAl(OH)233 酸式电离酸式电离 碱式电离碱式电离H+AlO2- +H2O Al(OH)3 Al3+3OH-3NaAlO2 +AlCl3 +6H2O=4Al(OH)3+3NaCl（2）受热分解）受热分解O3HO Al 2Al(OH)2323AlCl3、KAl(SO4)212H2O等（1）Al3+易水解Al(OH)3胶体能吸附水中的悬浮杂质，并使之沉降，起到净水的作用。（2）Al3+能形成多种配合物，还能形成复盐。铝及其化合物的性质铝及其化合物的性质Al3+AlO2-Al(OH)3足量足量H+足量足量OH-少量少量H+或或CO2或或Al3+等等OH-少量少量OH-或或NH3H2O或或AlO2-H+铝三角铝三角 CB滤液中滤液中通入适量通入适量CO2 消石灰消石灰E（固体）（固体）FA(浊液）浊液）电解电解冰晶石冰晶石铝土矿铝土矿D（沉淀）（沉淀）干燥、煅烧干燥、煅烧 烧碱烧碱 溶液溶液写出写出反应的化学方程式反应的化学方程式练习：练习：工业上用铝土矿（主要成分是工业上用铝土矿（主要成分是Al2O3），生产铝的过程，），生产铝的过程，可用简单示意图如下（图中字母代表有关物质的分子式）可用简单示意图如下（图中字母代表有关物质的分子式） Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O电解电解 2 NaAlO2 +CO2+3H2O = 2Al(OH)3 + Na2CO3 Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + 2 NaOH 2Al(OH)3 = Al2O3 +3 H2O 2Al2O3 = 4Al + 3O2 化学实验方案设计的内容：化学实验方案设计的内容：v1、实验名称；、实验名称；v2、实验目的；、实验目的；v3、实验原理；、实验原理；v4、实验用品（仪器、药品及规格）；、实验用品（仪器、药品及规格）；v5、实验步骤（包括实验仪器的装配和、实验步骤（包括实验仪器的装配和操作）操作） ；v6、实验现象的记录和结果处理；、实验现象的记录和结果处理；v7、问题和讨论问题和讨论。实验一、铝与氧气反应的实验探究实验一、铝与氧气反应的实验探究 1、2Al+3/2O2=Al2O3 rG0=-1582kJ/mol Mg+1/2O2=MgO rG0=-569.4kJ/mol 3Fe+2O2=Fe3O4 rG0=-1015kJ/mol2、在金属活动顺序表中、在金属活动顺序表中,金属金属活动性活动性:MgAlFe 从从r rG G0 0(0)(0)数值看数值看, ,”铝与氧气铝与氧气”这这个自发反应最容易发生个自发反应最容易发生. .但实际上铝在氧气中燃烧实验最不但实际上铝在氧气中燃烧实验最不容易成功容易成功. . 这是为什么呢这是为什么呢? ? 第一第一:铝是活泼金属，在空气中能与氧气生成铝是活泼金属，在空气中能与氧气生成一种一种致密的氧化铝保护层致密的氧化铝保护层，使氧气不能继续与铝，使氧气不能继续与铝发生反应，不采取任何擦除氧化铝保护层措施而发生反应，不采取任何擦除氧化铝保护层措施而直接进行点火，必定是铝难于燃烧。直接进行点火，必定是铝难于燃烧。 氧化镁薄膜和氧化铁薄膜可能都不如氧化铝薄氧化镁薄膜和氧化铁薄膜可能都不如氧化铝薄膜更致密膜更致密,不能阻止金属与氧气的接触不能阻止金属与氧气的接触,因此金属镁因此金属镁和金属铁更容易在氧气中燃烧和金属铁更容易在氧气中燃烧. 铝在氧气中燃烧实验不容易成功原因铝在氧气中燃烧实验不容易成功原因 第二第二:氧气的浓度偏低或氧气的量不足而导致氧气的浓度偏低或氧气的量不足而导致燃烧现象不明显。燃烧现象不明显。 (1)是集气瓶中收集到氧气的浓度偏低是集气瓶中收集到氧气的浓度偏低,不能引不能引起铝与氧气的充分反应起铝与氧气的充分反应; (2)是绕有火柴的铝箔是绕有火柴的铝箔,若过早伸入集气瓶中若过早伸入集气瓶中,火火柴燃烧会消耗大量的氧气柴燃烧会消耗大量的氧气,致使氧气浓度降低而导致使氧气浓度降低而导致实验失败致实验失败; (3)是集气瓶容积小而导致氧气量不足或者铝是集气瓶容积小而导致氧气量不足或者铝箔太多反应不充分箔太多反应不充分.铝在氧气中燃烧实验不容易成功原因铝在氧气中燃烧实验不容易成功原因 第三第三:铝箔与氧气的接触面积太少铝箔与氧气的接触面积太少. (1)是没有掌握好铝箔的厚度，过厚的铝箔在一是没有掌握好铝箔的厚度，过厚的铝箔在一定程度上减少了单质铝与氧气的接触定程度上减少了单质铝与氧气的接触 。 (2)是铝箔与火柴梗的缠绕方式不正确导致实验是铝箔与火柴梗的缠绕方式不正确导致实验难以成功。难以成功。A图铝箔与氧气接触面积小图铝箔与氧气接触面积小,另外火柴另外火柴不能充分燃烧不能充分燃烧,不能达到铝的着火点不能达到铝的着火点,难以引发铝箔难以引发铝箔燃烧燃烧.B图和图和C图正确图正确.铝在氧气中燃烧实验不容易成功原因铝在氧气中燃烧实验不容易成功原因ABC实验一的注意事项实验一的注意事项:集气瓶中氧气浓度要尽可能大集气瓶中氧气浓度要尽可能大选择容积较大的集气瓶作为反应器选择容积较大的集气瓶作为反应器.(体积与铝体积与铝质量关系质量关系)铝箔以螺旋状绕紧一根火柴铝箔以螺旋状绕紧一根火柴.待火柴烧到待火柴烧到2/3以以后，火焰能后，火焰能“包围包围” 铝条时，再迅速将铝条伸铝条时，再迅速将铝条伸进集气瓶中；铝条不能太早或太迟伸入集气瓶；进集气瓶中；铝条不能太早或太迟伸入集气瓶；可以用可以用H2O2溶液与溶液与MnO2粉末混合直接在集气粉末混合直接在集气瓶中制瓶中制O2。(一定要氧气纯度足够大才开始实验一定要氧气纯度足够大才开始实验) 铝表面氧化膜的实验研究铝表面氧化膜的实验研究阅读书本阅读书本P21 实验实验 ，并思考下列问题：，并思考下列问题： 分别有何实验现象？分别有何实验现象？ 如何除去铝片表面氧化膜？如何除去铝片表面氧化膜？ 铝片表面氧化膜如何形成？铝片表面氧化膜如何形成？如何除去铝片表面的氧化膜？方法方法1 1、用砂纸除去氧化膜、用砂纸除去氧化膜将一片擦去氧化膜的铝片放入20mL0.5mol/L的CuSO4溶液中，观察铝片表面现象 出现一层海绵状暗红色物质，产生气泡，既而产生蓝色沉淀，溶液温度升高，产生气泡速度明显加快2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu如何除去铝片表面的氧化膜？方法方法2 2、用、用NaOHNaOH溶液除去氧化膜溶液除去氧化膜铝片，用水冲洗后，放入盛有3mL6.0mol/LNaOH溶液的试管中，观察铝表面的现象。12min后取出铝片，洗净，再放入20mL0.5mol/L的硫酸铜溶液中，观察铝片表面现象 如何增强铝片表面的氧化膜的保护作用？如何增强铝片表面的氧化膜的保护作用？方法：将另一擦去氧化膜的铝片放入盛有方法：将另一擦去氧化膜的铝片放入盛有浓硝酸的试管中浓硝酸的试管中 将另一擦去氧化膜的铝片放入盛有将另一擦去氧化膜的铝片放入盛有3mL浓硝酸的试管中，观察现象。浓硝酸的试管中，观察现象。1min后取后取出铝片，用水洗净，再放入出铝片，用水洗净，再放入20mL0.5mol/LCuSO4溶液的试管中，观察铝片表面的现象溶液的试管中，观察铝片表面的现象 实验二实验二:铝表面氧化膜的实验探究铝表面氧化膜的实验探究 第一，硫酸铜溶液的浓度要小，最好不要超第一，硫酸铜溶液的浓度要小，最好不要超过课本规定的过课本规定的0.5mol.L-1。 原因：硫酸铜溶液水解显酸性。若浓度过大时，原因：硫酸铜溶液水解显酸性。若浓度过大时，酸性太强，铝片表面的氧化膜被溶解。酸性太强，铝片表面的氧化膜被溶解。 看似简单但容易失败的是第看似简单但容易失败的是第21页步骤（页步骤（3）：）：将一块将一块未未擦去氧化膜的铝片放入擦去氧化膜的铝片放入20mL0.5mol.L-1CuSO4溶液中，观察铝片表面的现象。溶液中，观察铝片表面的现象。实验二的注意事项实验二的注意事项:CuSOCuSO4 4溶液浓度不要太大。溶液浓度不要太大。（0.5mol.L0.5mol.L-1-1较合适）较合适）。 选择氧化膜完美无损的铝片做实验的步骤（选择氧化膜完美无损的铝片做实验的步骤（3 3）。）。不选择新切开的小铝片。不选择灼烧成的铝片。不选择新切开的小铝片。不选择灼烧成的铝片。 铝片在浓硝酸中钝化的时间一定要足够长久。铝片在浓硝酸中钝化的时间一定要足够长久。因为依据课本第因为依据课本第2121页页“钝化钝化1-2min1-2min后后”的铝片，再放在的铝片，再放在20mL20mL0.5mol.L0.5mol.L-1-1CuSOCuSO4 4溶液中约半小时后，铝片表面有明溶液中约半小时后，铝片表面有明显的溶解现象。显的溶解现象。3、铝配合物的生成1、取两支试管，分别加入、取两支试管，分别加入1mL1.0mol/LAlCl3溶溶液液2、在一只试管中逐滴加入、在一只试管中逐滴加入6.0mol/LNaOH溶液，溶液，边滴加边振荡试管，观察实验现象边滴加边振荡试管，观察实验现象3、在另一试管中滴加、在另一试管中滴加2ml10%NH4F溶液，再滴加溶液，再滴加1mL3.0mol/L氨水，边滴加边振荡试管，观察实氨水，边滴加边振荡试管，观察实验现象。验现象。铝配合物的生成取两支试管，分别加入取两支试管，分别加入1mL1.0mol/LAlCl3溶液；溶液；1在一支试管中逐滴加入在一支试管中逐滴加入6.0mol/LNaOH溶液，溶液，边滴加边振荡试管，观察实验现象。边滴加边振荡试管，观察实验现象。现象：先产生白色沉淀，后沉淀又逐渐消失。现象：先产生白色沉淀，后沉淀又逐渐消失。Al3+3OH-Al(OH)3Al(OH)3 OH- Al(OH)4-（Al(OH)3 OH- AlO2-2H2O）实验前实验前, ,对该实验现象猜测是对该实验现象猜测是: :无明显现象。无明显现象。原因：原因：Al3+6F-=AlF63-，AlCl3+6NH4F=(NH4)3AlF6+3NH4Cl(NH4)3AlF6是铵盐，应该易溶于水。是铵盐，应该易溶于水。形成络离子后，溶液中铝离子浓度很小，再加形成络离子后，溶液中铝离子浓度很小，再加氨水，不会反应生成氨水，不会反应生成Al(OH)3沉淀。沉淀。2在另一试管中滴加在另一试管中滴加2ml10%NH4F溶液，再溶液，再滴加滴加1mL3.0mol/L氨水，边滴加边振荡试管，氨水，边滴加边振荡试管，观察实验现象。观察实验现象。实验四实验四:培养明矾晶体培养明矾晶体实验四的注意事项实验四的注意事项:、配制的明矾溶液一定要饱和，每次把、配制的明矾溶液一定要饱和，每次把母液配成母液配成3040的溶液，有利于晶核的快速的溶液，有利于晶核的快速长大，不至于晶体在室温升高时溶解。否则晶长大，不至于晶体在室温升高时溶解。否则晶核会被溶解。核会被溶解。、选取形状完整的小晶体作为晶核。、选取形状完整的小晶体作为晶核。、溶液饱和度太大产生不规则小晶体附、溶液饱和度太大产生不规则小晶体附在原晶核之上，晶体不透明；饱和度太低，成在原晶核之上，晶体不透明；饱和度太低，成长缓慢或溶解。长缓慢或溶解。