2019年高中化学 专题2 物质性质的研究 课题一 铝及其化合物的性质教学案 苏教版选修6.doc

- 1 -课题一课题一 铝及其化合物的性质铝及其化合物的性质【学考报告】知识条目加试要求铝片(条)燃烧的方法铝表面氧化膜的作用bb1铝的结构与性质(1)结构和存在铝位于元素周期表第 3 周期A 族，原子结构示意图为。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于硅。自然界中的铝全部以化合态存在。(2)化学性质写出图中有关反应的化学方程式：2Al3Cl22AlCl3=点燃2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H22AlFe2O3Al2O32Fe(铝热反应)=高温(3)制备2Al2O3(熔融)4Al3O2=通电冰晶石- 2 -2铝的化合物的性质(1)氧化铝物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。化学性质(2)氢氧化铝物理性质白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。化学性质.Al(OH)3的电离写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：aAl(OH)33H=Al33H2O；bAl(OH)3OH=Al(OH)； 4c2Al(OH)3Al2O33H2O。=制备.向铝盐中加入氨水，离子方程式为 Al33NH3·H2O=Al(OH)33NH。 4.NaAl(OH)4溶液中通入足量 CO2，离子方程式为 Al(OH)CO2=Al(OH)3HCO。 4 3.NaAl(OH)4溶液与 AlCl3溶液混合：离子方程式为 3Al(OH)Al3=4Al(OH)3。 4(3)常见的铝盐硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。明矾的化学式为 KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液 pH”或“”)。明矾可以净水。其净水的原理是 Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H，Al(OH)3胶体吸附水中悬浮杂质形成沉淀而净水。- 3 -点拨一、铝的实验探究现象及解释实验探究项目实验方案设计现象及解释铝能与氧气反应将铝片剪成长 58 cm，宽0.20.3 cm 的铝条，绕成螺旋状，一端缠绕一根火柴，用坩埚钳夹住铝条另一端，点燃铝条上的火柴，待火柴快燃烧完时，将铝条伸入装有 O2的集气瓶中(瓶内盛少量水)，观察现象1.写出反应的化学方程式：4Al3O22Al2O3=点燃2将铝片放到酒精灯火焰上，铝难以燃烧，试分析原因：(1)氧气的浓度较小；(2)反应物的接触面积小1.取 3 片铝片，将其中两片铝片用砂纸擦去表面的氧化膜破坏铝表面氧化膜的方法有：用砂纸擦；用 NaOH 溶液浸泡；用稀酸浸泡2.将一片擦去氧化膜的铝片放入20 mL 0.5 mol·L1的 CuSO4溶液中，观察铝片表面现象及其他可能发生的现象现象：铝表面有紫红色物质沉积；产生气泡，并逐渐加快，铝片上下翻滚；继而产生蓝色沉淀；混合液温度升高。请用相关方程式解释上述现象。2Al3Cu2=2Al33Cu2Al6H=2Al33H2Cu22H2OCu(OH)22H3.将一片未擦去氧化膜的铝片放入 20 mL 0.5 mol·L1的 CuSO4溶液中，观察铝片表面现象现象：无明显现象解释：氧化膜的存在阻碍了铝与盐溶液的反应铝表面氧化膜的实验探究4.取上一步中的铝片，用水冲洗后，放入盛有 3 mL 6.0 mol·L1 NaOH 溶液的试管中，12 min 后取出铝片，洗净，放现象：现象同步骤 2解释：铝片表面的氧化膜被破坏- 4 -入 20 mL 0.5 mol·L1硫酸铜溶液中5.将另一擦去氧化膜的铝片放入盛有 3 mL 浓硝酸的试管中，观察现象。1 min 后取出铝片，用水洗净，再放入 20 mL 0.5 mol·L1 CuSO4溶液的试管中现象：无明显现象解释：铝在浓硝酸中钝化，表面生成一层致密的氧化物保护膜1.取两支试管，分别加入 1 mL 1.0 mol·L1 AlCl3溶液2.在一支试管中逐滴加入 6.0 mol·L1 NaOH 溶液，边滴加边振荡试管，观察实验现象现象：先生成白色沉淀，后溶解离子反应方程式：Al34OH=Al(OH) 4铝配合物的生成 3.在另一支试管中滴加 2 mL 10% NH4F 溶液，再滴加 1 mL 3.0 mol·L1氨水，边滴加边振荡试管，观察实验现象现象：无明显现象解释：生成了 AlF，溶液中无36Al31.向 250 mL 烧杯中加入 120 mL比室温高 1020 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 35 时，将溶液倒入另一只烧杯中，用硬纸板盖好，静置过夜现象：烧杯中有白色晶体析出原因：饱和溶液在冷却时析出晶体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培养明矾晶体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，再向溶液现象：取出小晶体，发现晶体变大原因：饱和溶液在冷却时成为过饱和溶液，有溶质在小晶体上结晶- 5 -中加入适量明矾，加热使其成为比室温高 1020 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 的操作现象：晶体逐渐长大原因：不断有明矾晶体析出，并在小晶体上结晶点拨二、铝热反应实验1基本原理(1)基本原理：铝是较活泼的金属，在一定条件下能与某些金属氧化物反应，将其中的金属置换出来。(2)铝热反应：铝热剂：铝粉与金属氧化物(如 Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物。铝热反应：铝热剂在高温条件下的反应。铝热法：铝热剂发生铝热反应制备金属的方法。铝热反应的应用：A焊接钢轨；B.冶炼难熔金属(如 Fe、Cr、V、Mn 等)。2实验记录与结论(1)实验准备：将两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，在其中一只纸漏斗的底部剪一个小孔，用水润湿，再与另一个纸漏斗套在一起，有孔的纸漏斗置于内层(使纸漏斗每边都有 4 层)，架在铁架台的铁圈上，其下方放置盛有细沙的蒸发皿或铁盘。(2)实验现象：当反应被引发后，反应剧烈进行，放出大量的热，发出耀眼的白光和美丽的焰火；从漏斗底部流出火红的液滴，在坩埚内的沙中冷却为黑色固体，该固体可被磁铁吸引。(3)实验结论：铝在高温下能将氧化铁中的铁置换出来，并放出大量的热。该反应的化学方程式为 2AlFe2O32FeAl2O3。=高温(4)注意事项：- 6 -该实验中镁条的作用是通过其燃烧放出的热量引发铝热反应；氯酸钾的作用是作氧化剂，使伸入混合物内部的镁条继续燃烧。因铝热反应非常剧烈，操作时应注意防止烫伤，最好带上石棉手套和防护眼罩，并移开附近的易燃物。典例剖析某学校研究性学习小组设计实验探究铝等金属的性质：将一小片久置铝片投入浓氯化铜溶液中，铝表面很快出现一层海绵状暗红色物质，接下来铝片上产生大量气泡，触摸容器知溶液温度迅速上升，收集气体，检验其具有可燃性。若用同样的铝片投入同浓度的硫酸铜溶液中，在短时间内铝片无明显变化。(1)铝与氯化铜溶液能迅速反应，而与同浓度的硫酸铜溶液在短时间内不反应的原因可能是_。(填序号)A铝与 Cl反应，铝与 SO不反应24B氯化铜溶液酸性比同浓度的硫酸铜溶液酸性强C硫酸铜水解生成硫酸使铝钝化D氯离子能破坏氧化铝表面薄膜，而硫酸根离子不能E生成氯化铝溶于水，而生成硫酸铝不溶于水(2)铝片表面出现的暗红色物质是_。(3)放出的气体是_，请从有关物质的浓度、能量、是否有电化学作用等分析开始阶段产生气体的速率不断加快的原因是_。(4)某同学通过一定的实验操作，也能使铝片与硫酸铜溶液反应加快，他采取的措施可能是_。A用砂纸擦去铝片表面的氧化膜后投入硫酸铜溶液中B把铝片投入热氢氧化钠溶液中一段时间后，取出洗涤，再投入硫酸铜溶液中C向硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液，再投入铝片D在铝片上捆上几枚铜钉后投入同浓度的硫酸铜溶液中(5)除去氧化铝的铝片与镁片为电极，在 X 电解质溶液中构成原电池，列表如下：选项铝电极电解质负极反应正极反应A负极NaOH2Al6e8OH=2Al(6H2O6e=- 7 -OH) 46OH3H2B负极稀盐酸2Al6e=2Al36H6e=3H2C正极浓硝酸Mg2e=Mg22NO4H2e=2N 3O22H2O其中正确的是_(填序号)，由此推知，金属作电极不仅与本身性质相关，而且与_有关。解析 (1)同浓度的氯化铜溶液和硫酸铜溶液，阳离子相同，阴离子不同，前者能与铝反应而后者不能，说明是阴离子的影响。在硫酸铜溶液与铝片反应的试管里加入少量氯化铜溶液，若反应加快了，说明上述推断正确。(2)由暗红色可判断是铜单质。(3)产生大量气泡，温度迅速上升，气体具有可燃性，可知铝与 H反应生成 H2。(4)由(1)中选项 D 可知，使铝能与铜反应的关键是去除氧化膜。(5)在碱性溶液中，铝的活动性强于镁，铝作负极。在酸性溶液中，镁的活动性强于铝，镁作负极。由于铝与浓硝酸钝化，在浓硝酸中，镁作负极。答案 (1)D (2)Cu (3)H2 随着反应进行生成铝离子浓度增大，水解程度增大，产生 H的浓度增大，该反应放热，升高温度反应加快，铜与铝构成原电池，加快铝溶解 (4)A、B (5)A 电解质性质跟踪训练某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行探究。下表为“铝与氯化铜溶液反应”实验报告的一部分：实验步骤实验现象将打磨过的铝片(过量)放入一定浓度的 CuCl2溶液中产生气泡，析出疏松的红色固体，溶液逐渐变为无色反应结束后分离出溶液备用红色固体用蒸馏水洗涤后，置于潮湿空气中一段时间后固体由红色变为绿色设其主要成分为 Cu2(OH)2CO3(1)按反应类型各写出一个实验中发生反应的化学方程式(是离子反应的只写离子方程式)置换反应_；化合反应_。(2)用石墨作电极，电解上述实验分离出的溶液，两极产生气泡。持续电解，在阴极附近的溶液中还可以观察到的现象是_。- 8 -解释此现象的离子方程式是_。解析 (1)由 CuCl2溶液中 Cu2的水解使溶液呈酸性，所以会有 2Al6H=2Al33H2，也有 2Al3Cu2=2Al33Cu；单质铜在潮湿空气中由红色变为绿色，化学方程式可写成：2CuO2H2OCO2=Cu2(OH)2CO3。(2)用石墨作电极，电解 AlCl3溶液，电解的化学方程式为2AlCl36H2O2Al(OH)33H23Cl2；持续电解，电解水，阴极：=电解2H2O2e=H22OH从而使阴极区 OH浓度增大，所以会看到有白色沉淀生成，后沉淀逐渐溶解至消失。答案 (1)2Al6H=2Al33H2(或 2Al3Cu2=2Al33Cu) 2CuO2H2OCO2=Cu2(OH)2CO3(2)生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解至消失 Al33OH=Al(OH)3，Al(OH)3OH=Al(OH) 4