第3章 第2节 几种重要的金属化合物 第2课时.doc

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1、1第第 2 课时课时 教学设计教学设计 三维目标三维目标 知识与技能 1.掌握 Al2O3、Al(OH)3的两性。 2.掌握 Al(OH)3的制备方法。 3.通过实验和计算的教学，培养学生的观察能力、动手能力及分析、解决问题的能力。 过程与方法 1.通过演示实验和学生实验相结合的方法，使学生理解、掌握 Al2O3和 Al(OH)3的两性及 Al(OH)3的制备 方法。 2.结合演示实验使学生理解 Al(OH)3生成及溶解的有关图象，并能灵活分析解决一般的计算问题。 3.通过启发、诱导和实验探究，突破教学难点。 情感、态度与价值观 1.通过 Al2O3、Al(OH)3、明矾性质和用途的教学，激发

2、学生学习化学的热情，树立为社会、为人类的进步 而努力学习的责任感。 2.通过 Al2O3、Al(OH)3的两性说明元素性质的递变性，对学生进行辩证唯物主义教育。 3.结合 Al(OH)3生成和溶解的图象及相关计算，培养学生思维能力和综合分析能力。 教学重点教学重点 Al2O3、Al(OH)3的两性、Al(OH)3生成和溶解的图象及计算。 教学难点教学难点 Al(OH)3生成和溶解的图象及相关计算。 教具准备教具准备 0.5 molL-1 Al2(SO4)2溶液、2 molL-1 盐酸、2 molL-1 NaOH 溶液、氨水、试管、胶头滴管、铝条 教学过程教学过程师：共同回顾钠的重要化合物的性质

3、（主要是 Na2O2和 NaHCO3）生：Na2O2和水反应生成 NaOH 和 O2；Na2O2和 CO2反应生成 Na2CO3和 O2；NaHCO3受热分解或者 与 NaOH 反应可以转化为 Na2CO3;向 Na2CO3溶液中通 CO2可以生成 NaHCO3。师：通过钠和铝在周期表中的位置及钠和铝单质的性质，分析钠和铝的金属活动性强弱并举出事实 根据。生：钠比铝活动性强；钠与冷水剧烈反应，铝与水不能直接反应可以说明。 过渡： 钠和铝同属第三周期元素，本课时我们来共同学习铝的重要化合物。 板书（二）铝的重要化合物 1.氧化铝讲述：氧化铝是铝元素在地壳中的具体存在形式，铝元素是地壳中含量最多的

4、金属元素，铝元素只 能以化合态存在于自然界中。 （1）Al2O3的物理性质 难溶于水，熔点很高，是比较好的耐火材料，也是工业炼铝的原料。 （2）Al2O3的化学性质 演示：将铝条分别插入盐酸中和 NaOH 溶液中仔细观察反应现象。师：哪位同学可以描述一下有关实验现象？生：铝条分别插入两溶液中并不立即产生气泡，都是过一会儿才有气体生成。2师：大家思考为什么要过一会儿才看到气泡呢？生：因为铝表面存在一层致密的 Al2O3薄膜，只有 Al2O3薄膜被反应掉以后，才会看到气泡。 板书Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O 指名板演两反应的离子方程式

5、 Al2O3+6H+=2Al3+3H2OAl2O3+2OH-=2 2AlO+H2O师：设疑什么是酸性氧化物？什么是碱性氧化物？Al2O3是酸性氧化物还是碱性氧化物？生：只能与碱反应生成盐和水的氧化物为酸性氧化物;只能与酸反应生成盐和水的氧化物为碱性氧化 物;Al2O3既是酸性氧化物，又是碱性氧化物。 讲述该同学说法不妥，既能与酸反应生成盐和水又能与碱反应生成盐和水的氧化物叫两性氧化物。 Al2O3是一种典型的两性氧化物。 板书两性氧化物： 板书2.氢氧化铝Al(OH)3的实验室制备 演示实验 37 向 Al2(SO4)3溶液中滴加氨水，引导学生观察实验现象。 板书Al2(SO4)3+6NH3H

6、2O=2Al(OH)3+3(NH4)2SO4 指名板演离子方程式Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH+4 指导观察 生成的 Al(OH)3是一种白色絮状沉淀；继续加氨水，沉淀不溶解。 讲述：Al(OH)3能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素。 板书 Al(OH)3的化学性质 演示 实验 3-8 将实验 3-7制得的 Al(OH)3沉淀分装在两支试管里，分别加入盐酸和 NaOH 溶液，边加边振荡，观察 现象。 实验现象Al(OH)3沉淀中加盐酸或 NaOH 溶液，沉淀都溶解。 板书 Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2OAl(OH)3+NaOH=NaAlO2+ 2H2O 指导学生写

7、出反应的离子方程式：Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O;Al(OH)3+OH-= 2AlO+2H2O师：大家思考，实验室制 Al(OH)3为什么用氨水而不用 NaOH 溶液？生：Al(OH)3能溶于 NaOH 溶液。 思考：什么是两性氢氧化物？生：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物为两性氢氧化物。师：Al(OH)3对热也不稳定，受热能分解为氧化铝和水。板书2Al(OH)3Al2O3+3H2O探索铝盐和偏铝酸盐与酸碱溶液反应的图象。 （1）AlCl3和 NaOH 反应 演示向 AlCl3溶液中滴加 NaOH 溶液至过量。现象为：先产生白色沉淀，后沉淀又逐渐溶解。反应方

8、程3式：AlCl3+3NaOH=Al(OH)3+3NaCl，Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,离子方程式为：Al3+3OH=Al(OH)3，Al(OH)3+OH= 2AlO+2H2O,图象如下图（1） 。演示向 NaOH 溶液中滴加 AlCl3溶液至过量。 现象为：开始无沉淀，过一会出现白色沉淀且不溶解。反应方程式为： AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O,3NaAlO2+AlCl3+6H2O=4Al(OH)3+3NaCl，离子方程式为：Al3+4OH= 2AlO+2H2O,3 2AlO+Al3+6H2O=4Al(OH)3。图象如下图（2） 。（2）NaA

9、lO2和 HCl 演示向 NaAlO2溶液中滴加盐酸溶液至过量，现象为：先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解。反应的化学 方程式为：NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3，Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O，离子方程式为: 2AlO+H+H2O=Al(OH)3，Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O，图象如下图（3） 。演示向盐酸溶液中滴加 NaAlO2溶液至过量，现象为：开始无沉淀，过一会出现白色沉淀且不溶解。反 应的方程式为：NaAlO2+4HCl=NaCl+AlCl3+2H2O,3NaAlO2+AlCl3+6H2=O4Al(OH)3+3NaCl，离子方程式为： 2

10、AlO+4H+=Al3+2H2O，3 2AlO+Al3+6H2O=Al(OH)3图象如下图（3） 。思考 1：向 AlCl3溶液中滴加氨水至过量和向 NaAlO2溶液中通入 CO2气体至过量，有何现象？其图象应 该怎样画？ 点拨：向 AlCl3溶液中滴加氨水至过量时溶液中出现沉淀且不消失；向 NaAlO2溶液中通入 CO2至过量， 溶液中出现白色沉淀且不消失。AlCl3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4Cl，NaAlO2+2H2O+CO2=Al(OH)3+NaHCO3。 思考 2：写出往明矾KAl(SO4)2溶液中加入少量氢氧化钡溶液和过量氢氧化钡溶液的离子方程式。分析:2Al3+2

11、43SO+3Ba2+6OH=3BaSO4+2Al(OH)3 2Ba2+4OH+Al3+2 42SO=2BaSO4+ 2AlO+2H2O例题剖析 （例 1）实验室如何从含有少量的 SiO2和 Fe2O3杂质的 Al2O3混合物中提取纯净的 Al2O3? 分析:混合物的三种氧化物中 SiO2为酸性氧化物，Fe2O3为碱性氧化物，Al2O3为两性氧化物。根据它们的4性质差异，除去杂质制取纯净 Al2O3的过程可表示为： 过滤通入过量过滤溶液加入过量过滤加入过量盐酸 溶液沉淀溶液沉淀2)1(23232CONaOH SiOOFeOAl3233 )(OAlOHAlNaHCO为确保混合物中的 Al2O3不损

12、失，关键的操作步骤是（3） ，因此 NaAlO2与酸反应必须使之能完全转化为 Al(OH)3，故反应（3）中以通入过量 CO2为宜，反应式为: 2AlO+2H2O+CO2=Al(OH)3+ 3HCO，Al(OH)3不溶于 H2CO3。若反应中加入的是其他强酸如盐酸，则常由于难于控制盐酸的用量，使溶液中的 2AlO可能因为加入的盐酸不足量而没有完全转化为 Al(OH)3沉淀，或者又由于加入的盐酸过量而使生成的 Al(OH)3部分溶解，其结果都造成混合物中的 Al2O3因实验操作不慎而损失。加 HCl 溶液反 应式表示为： 2AlO+H+H2O=Al(OH)3 Al(OH)3+3H+=Al3+3H

13、2O通过上述例题的分析应明确，由铝盐(Al3+)或偏侣酸盐( 2AlO) 制取 Al(OH)3，在实验中应采用向铝盐溶液加稍过量氨水或向偏铝酸盐溶液中通入过量的 CO2的方法。 （例 2）准确称取 b g 铝土矿（含 Al2O3、Fe2O3、SiO2）样品，放入盛有 100 mL H2SO4溶液的烧杯中，充 分反应后过滤，向滤液中加入 10 mol L-1 NaOH 溶液，产生沉淀的质量 m(g)与所加 NaOH 溶液的体积 V(mL )的关系如右图所示。（1）试求 H2SO4溶液的物质的量浓度。 （2）若 b=2.75，求铝土矿中各成分的质量分数。 （3）b 值的范围是_，在这个范围内，b

14、值越大，_的含量越少。 教师精讲：本题提供了观察能力和思维能力等考查的很好情景。从题给图象看出，当向滤液中加入 NaOH 溶液时，开始并无沉淀产生，这告诉我们，首先发生的反应是 OH+H+=H2O，可推出，100 mL H2SO4溶液在与b g 铝土矿反应后应当有剩余，另外，从沉淀产生到沉淀达最大量，发生的反应为： Al3+3OH=Al(OH)3 Fe3+3OH=Fe(OH)3 而 Al3+和 Fe3+是 H2SO4与 Al2O3、Fe2O3反应所得，即 Al2O3+6H+=2Al3+3H2O Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O5不难看出关系式：3H+Al3+3OH 3H+Fe3+3OH，

15、也就是说 35 mL 10 molL-1 的 NaOH 溶液完成了对 100 mL H2SO4溶液的完全中和。从加入 35 mL NaOH 溶液到加入 45 mL NaOH 溶液，完成的是 Al(OH)3+OH= 2AlO+2H2O，所以图示沉淀量减少直至 Al(OH)3完全溶解。若提供 b 的具体数据，则样品中各物质的质量可得。 关于 b 值范围的讨论，实质上是关于在完成 b g 铝土矿样品中 Al2O3和 Fe2O3之后，过量 H2SO4的讨论。 在 b g 样品中，Al2O3的物质的量为 0.050 mol 已成事实，溶解 0.050 mol Al2O3需 H2SO40.150 mol

16、。知 100 mL H2SO4溶液中 H2SO4的物质的量为 0.175 mol。 （1）假设 b g 铝土矿中没有 Fe2O3，则 H2SO4过量 0.175 mol 0.150 mol =0.025 mol ，则中和 0.025 mol H2SO4需 10 mol L-1 NaOH 溶液 5 mL 。但事实上 b g 铝土矿中有 Fe2O3，故 b5。 （2）假设 b g 铝土矿中没有 SiO2，则 Fe2O3的物质的量为（b g0.05 mol 102 g mol-1 ）160 gmol-1 0.005 6 mol 。溶解该 Fe2O3还需 H2SO4 0.005 6 mol 30.01

17、7 mol 。这样，尚剩余 H2SO4的物质的量为：0.175 mol 0.150 mol 0.017 mol 0.008 mol 。中和剩余 0.008 mol H2SO4需 10 mol L-1的 NaOH 溶液 1.60 mL ，但事实上 b g 铝土矿中有 SiO2，故 b1.60。 答案：答案：（1）1.75 mol L-1 （2）w(Al2O3)=85%, w(Fe2O3)10%,w(SiO2)=5% （3）1.60b5 Fe2O3 课堂小结铝及其化合物的知识在历年高考试题中出现较多，如在离子共存、离子方程式、物质的鉴别与推断 题等题中大量出现；此外，一些定量计算，实验以及在日常、

18、生活、生产中的应用也常出现。解这类题 的关键是铝元素的两性，即 Al、Al2O3、Al(OH)3均既能与酸反应，又能与碱反应。 板书设计板书设计 （二）铝的重要化合物 1.氧化铝 Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O 两性氧化物： 2.氢氧化铝制备：Al2（SO4）3+6NH3H2O2Al（OH）3+3（NH4）2SO4 性质：Al（OH）3+3HCl=AlCl3+3H2O Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O 两性氢氧化物：2Al（OH）3 Al2O3+3H2O活动与探究活动与探究今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，在实验室

19、制备一定量的氢氧化铝。可分别采用如下化学方 程式所表示的两种方法：2Al + 3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2 Al2(SO4)3+6NaOH=2Al(OH)3+3Na2SO462Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 2NaAlO2+H2SO4+2H2O=2Al(OH)3+Na2SO4 上述哪一种方法比较节约试剂？ 参考答案：参考答案：第种方法比较节约试剂。 随堂练习随堂练习 1.已知 BaAl(OH)42可溶于水。如右图表示的是向 Al2(SO4)3溶液中逐滴加入 Ba(OH)2溶液时，生成沉 淀的物质的量 y 与加入 Ba(OH)2的物质的量 x 的关系。下列有关叙述

20、正确的是（ ）A.ab 时沉淀的物质的量：Al(OH)3比 BaSO4多 B.cd 时溶液中离子的物质的量：Al(OH)4-比 Ba2+多 C.ad 时沉淀的物质的量：BaSO4可能小于 Al(OH)3 D.de 时溶液中离子的物质的量：Ba2+可能等于 OH- 答案答案:BD 2.在 AlCl3溶液中逐滴加入过量的氨水至溶液呈碱性，下列图中，能表示该反应产生的沉淀质量 W 与加入 氨水的体积 V 关系正确的是( )答案答案:C 3.（2007 山东临沂模拟，2）将铝和过氧化钠混合溶于足量的水中，得到澄清溶液，同时产生 3.5 g 气体， 向所得溶液中加入 200 mL 3.5 molL-1的

21、盐酸，先有沉淀出现，随后沉淀恰好溶解，则 Al 和 Na2O2的物质 的量之比为( )A.12 B.14 C.112 D.211 答案答案:A 4.向 100 mL 0.25 molL-1的 AlCl3溶液中加入金属钠完全反应，恰好生成只含 NaCl 和 NaAl(OH)4的澄 清溶液，则加入金属钠的质量是( ) A.3.45 g B.2.3 g C.1.15 g D.0.575 g 答案答案:B 5.向 20 mL 某物质的量浓度 AlCl3溶液中滴入 2 molL-1 NaOH 溶液时，得到 Al(OH)3沉淀质量与所滴加 NaOH 溶液的体积（mL）关系如右图所示，试回答下列问题：7（1

22、）图中 A 点表示的意义是_。 （2）图中 B 点所示的意义是_。 （3）上述两步反应用总的离子方程式可表示为_。 （4）假若溶液中有 Al(OH)3沉淀 0.39 g，则此时用去 NaOH 溶液的体积为_。 答案答案:(1)加入 NaOH 溶液 15 mL 时，沉淀达到最多，质量为 0.78 g。 （2）当 NaOH 溶液达到 20 mL 时，生成的沉淀恰好全部溶解。（3）Al3+4OH-= 2AlO+2H2O(4)7.5 mL 或 17.5 mL 6.物质的分离和提纯有多种方法。物质分离、提纯方案的设计在科学研究和工业生产中占有十分重要的地 位。 (1)工业上冶炼铝的原料是铝土矿(主要成分

23、是 Al2O3，杂质为 Fe2O3、SiO2等)。某研究小组设计的提纯 Al2O3的方案如下：（1）写出 X、Y 的化学式：X_，Y_。 （2）通入过量 CO2时反应的离子方程式为_。 答案答案:(1)HCl NaOH(2) 2AlO+CO2+2H2O=Al(OH)3+ 3HCO7.(2007 山东临沂模拟，20)现有甲、乙两瓶无色溶液，已知它们是 AlCl3和 NaOH 溶液。现做如下实验： (1)取 400 mL 甲溶液与 120 mL 乙溶液反应产生 1.56 g 沉淀； (2)若取 120 mL 甲溶液与 440 mL 乙溶液反应，也产生 1.56 g 沉淀； (3)若取 120 mL

24、 甲溶液与 400 mL 乙溶液反应产生 3.12 g 沉淀。 由此可知甲是_溶液，乙是_溶液，甲溶液的物质的量浓度是 _，乙溶液的物质的量浓度是_。 答案答案:AlCl3 NaOH 0.500 molL-1 0.500 molL-1 8.将 1 mol L-1 AlCl3溶液 100 mL 加入过量氨水中，可得到 Al(OH)3沉淀多少克？若取上述 AlCl3溶液 100 mL 加入到 100 mL 某焰色反应为黄色的 X 物质的溶液中，恰好完全反应，得 Al(OH)3沉淀 31.2 g， 请判断 X 为何物质，溶液的物质的量浓度为多少？ 答案答案: :7.8 g;X 为 NaAlO2,3molL-1