鲁科版高中化学必修一课件421铝与铝合金ppt.pptx
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1、1.1.(1 1)铝的化学性质活泼,但生活中用铝制作的用品却非)铝的化学性质活泼,但生活中用铝制作的用品却非常耐腐蚀,为什么?常耐腐蚀,为什么?提示:提示:铝的化学性质活泼,在空气中容易与氧气生成一层铝的化学性质活泼,在空气中容易与氧气生成一层结构致密的氧化物薄膜,从而阻止了进一步的反应,另外,结构致密的氧化物薄膜,从而阻止了进一步的反应,另外,铝更多的是做成铝合金制品,通过改变金属内部结构,使铝更多的是做成铝合金制品,通过改变金属内部结构,使其抗腐蚀性更强。其抗腐蚀性更强。(2 2)铝制炊具的表面常因油烟而变暗,能否用钢丝球将其)铝制炊具的表面常因油烟而变暗,能否用钢丝球将其表面擦亮?表面擦
2、亮?提示:提示:不能。这样会将表面的氧化膜破坏,内层的铝会被不能。这样会将表面的氧化膜破坏,内层的铝会被腐蚀,缩短铝制炊具的使用寿命。腐蚀,缩短铝制炊具的使用寿命。2.2.(1 1)只有铝与氧化铁才可以组成铝热剂吗?)只有铝与氧化铁才可以组成铝热剂吗?提示:提示:不是。除铝与氧化铁之外,铝与不是。除铝与氧化铁之外,铝与FeFe3 3O O4 4、V V2 2O O5 5、WOWO3 3等等高温下稳定的金属氧化物都能构成铝热剂,可以发生铝热高温下稳定的金属氧化物都能构成铝热剂,可以发生铝热反应。反应。(2 2)铝热剂为什么可以用于焊接钢轨?除此之外铝热反应)铝热剂为什么可以用于焊接钢轨?除此之外
3、铝热反应还有哪些重要应用?还有哪些重要应用?提示:提示:铝热反应能够放出大量的热,可以使生成的铁熔化,铝热反应能够放出大量的热,可以使生成的铁熔化,且不需要电源,焊接速度快、设备简易,所以可以用于焊且不需要电源,焊接速度快、设备简易,所以可以用于焊接钢轨。由于铝热反应放热多,可以使置换出的金属单质接钢轨。由于铝热反应放热多,可以使置换出的金属单质熔化,因此还可应用于冶炼难熔金属。熔化,因此还可应用于冶炼难熔金属。3.3.实验室若用铝与盐酸、氢氧化钠分别反应来制取氢气,实验室若用铝与盐酸、氢氧化钠分别反应来制取氢气,试剂的用量与氢气生成的多少有何关系?试剂的用量与氢气生成的多少有何关系?提示:提
4、示:铝与盐酸反应的离子方程式为:铝与盐酸反应的离子方程式为:2Al 2Al 6H 6H+=2Al=2Al3+3+3H3H2 2与氢氧化钠反应的离子方程式为:与氢氧化钠反应的离子方程式为:2Al2Al2OH2OH-6H6H2 2O=2O=2Al(OH)Al(OH)4 4-3H3H2 2由此可知:若用等量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠反应,由此可知:若用等量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠反应,生成氢气一样多;若用足量的铝与等物质的量的盐酸、氢生成氢气一样多;若用足量的铝与等物质的量的盐酸、氢氧化钠反应,生成氢气的体积比为氧化钠反应,生成氢气的体积比为1313。例例1 1 现有一含少量铁、硅的铝合金,取等质
5、量的两份样品,现有一含少量铁、硅的铝合金,取等质量的两份样品,分别投入足量的盐酸和稀氢氧化钠溶液中,放出等量的氢分别投入足量的盐酸和稀氢氧化钠溶液中,放出等量的氢气,则该合金中铁与硅的关系正确的是气,则该合金中铁与硅的关系正确的是物质的量之比为物质的量之比为2121物质的量之比为物质的量之比为3131质量之比为质量之比为2121质量之比为质量之比为4141A A B B C C D D只有只有【规范解答】【规范解答】选选C C。将等质量的合金分别投入足量盐酸和稀。将等质量的合金分别投入足量盐酸和稀氢氧化钠溶液中时,铝与盐酸和氢氧化钠反应生成的氢气氢氧化钠溶液中时,铝与盐酸和氢氧化钠反应生成的氢
6、气相等,铁仅与盐酸反应生成氢气,反应方程式是相等,铁仅与盐酸反应生成氢气,反应方程式是Fe+2HClFe+2HCl=FeCl=FeCl2 2+H+H2 2,硅仅与氢氧化钠反应生成氢气,反应方,硅仅与氢氧化钠反应生成氢气,反应方程式是程式是Si+2NaOH+HSi+2NaOH+H2 2O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2。由于放出等量的。由于放出等量的氢气,因此铁与硅的物质的量之比应为氢气,因此铁与硅的物质的量之比应为2121,质量之比为,质量之比为4141,故选,故选C C。1.1.铝的一些特性铝的一些特性(1 1)铝是较活泼的金属,常温下可与空气中的氧气形成致)铝是较活
7、泼的金属,常温下可与空气中的氧气形成致密的氧化膜,因而具有较好的耐腐蚀性。密的氧化膜,因而具有较好的耐腐蚀性。(2 2)铝在常温下,遇到浓硫酸、浓硝酸会发生钝化。)铝在常温下,遇到浓硫酸、浓硝酸会发生钝化。(3 3)铝与某些金属氧化物在高温下发生铝热反应放出大量)铝与某些金属氧化物在高温下发生铝热反应放出大量的热,会使生成的金属熔化。的热,会使生成的金属熔化。(4 4)铝可以与强碱溶液反应生成氢气,反应的实质是铝置)铝可以与强碱溶液反应生成氢气,反应的实质是铝置换水中的氢。换水中的氢。2.2.合金的组成及应用合金的组成及应用(1 1)合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)合金是指两种或
8、两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。熔合而成的具有金属特性的物质。(2 2)合金通常具有比成分金属更优良的物理化学性能和机)合金通常具有比成分金属更优良的物理化学性能和机械加工性能。如熔点更低、硬度更大、耐腐蚀等。械加工性能。如熔点更低、硬度更大、耐腐蚀等。(3 3)常见的合金有铝合金、铁合金、镁合金等。)常见的合金有铝合金、铁合金、镁合金等。1.1.为什么铝制炊具不宜长时间盛放酸、碱性食物?为什么铝制炊具不宜长时间盛放酸、碱性食物?提示:提示:因为铝制品表面有一层致密的氧化膜,该氧化膜为因为铝制品表面有一层致密的氧化膜,该氧化膜为两性氧化物,既能与酸反应,又能与碱反
9、应,用铝制炊具两性氧化物,既能与酸反应,又能与碱反应,用铝制炊具盛放酸或碱性食物,会破坏该氧化膜,使铝制炊具受到进盛放酸或碱性食物,会破坏该氧化膜,使铝制炊具受到进一步腐蚀。一步腐蚀。2 2若采用可溶性铝盐与碱反应制取若采用可溶性铝盐与碱反应制取Al(OH)Al(OH)3 3,氨水与,氨水与NaOHNaOH溶溶液哪个更合适?液哪个更合适?提示:提示:由于由于Al(OH)Al(OH)3 3可以溶于过量强碱,所以实验室制取可以溶于过量强碱,所以实验室制取Al(OH)Al(OH)3 3通常采用可溶性铝盐与氨水反应。通常采用可溶性铝盐与氨水反应。3.3.若采用四羟基合铝酸盐与酸反应制取若采用四羟基合铝
10、酸盐与酸反应制取Al(OH)Al(OH)3 3沉淀,用何沉淀,用何种酸更为恰当?种酸更为恰当?提示:提示:由于由于Al(OH)Al(OH)3 3能够溶于过量强酸,所以实验室制取能够溶于过量强酸,所以实验室制取Al(OH)Al(OH)3 3可以采用四羟基合铝酸盐溶液中通入足量二氧化碳可以采用四羟基合铝酸盐溶液中通入足量二氧化碳气体。气体。例例2 2 将一定质量的镁铝合金投入将一定质量的镁铝合金投入100 mL100 mL一定物质的量浓度一定物质的量浓度的盐酸中的盐酸中,合金完全溶解合金完全溶解,向所得溶液中加入向所得溶液中加入5 mol/L 5 mol/L 的的NaOHNaOH溶液到过量溶液到过
11、量,生成的沉淀与加入的生成的沉淀与加入的NaOHNaOH溶液的体积关系溶液的体积关系如图如图:求求:(1):(1)原合金中原合金中MgMg、AlAl的质量各是多少的质量各是多少?(2)(2)盐酸的物质的量浓度是多少盐酸的物质的量浓度是多少?【规范解答】【规范解答】由图像可知,由图像可知,11.6 g11.6 g是是MgMg(OHOH)2 2的质量,的质量,(19.4-11.619.4-11.6)g=7.8 g g=7.8 g是是AlAl(OHOH)3 3的质量,的质量,V V(NaOHNaOH)从)从0 020 mL20 mL时用于中和过量盐酸,因而无沉淀生成;时用于中和过量盐酸,因而无沉淀生
12、成;2020160 mL160 mL时用于沉淀时用于沉淀MgMg2+2+,Al,Al3+3+;160;160180 mL180 mL时用于将时用于将AlAl(OHOH)3 3沉淀溶解。沉淀溶解。(1 1)n(Mg)=nn(Mg)=nMgMg(OHOH)2 2=11.6 g/58 gmol=11.6 g/58 gmol-1-1=0.2 mol0.2 mol则则m(Mg)=0.2 mol24 gmolm(Mg)=0.2 mol24 gmol-1-1=4.8 g=4.8 gn(Al)=nn(Al)=nAlAl(OHOH)3 3=7.8 g/78 gmol=7.8 g/78 gmol-1-1=0.1
13、mol=0.1 mol则则m(Al)=0.1 mol27 gmolm(Al)=0.1 mol27 gmol-1-1=2.7 g=2.7 g(2)(2)由图像可知,当由图像可知,当V V(NaOHNaOH)=160 mL=160 mL时,溶液为时,溶液为NaClNaCl溶液,溶液,根据物质守恒,根据物质守恒,n(Cln(Cl-)=n(Na)=n(Na+)=n)=n(NaOHNaOH)=5 mol/L=5 mol/L0.16 L=0.8 mol,n0.16 L=0.8 mol,n(HClHCl)=n(Cl=n(Cl-)=0.8)=0.8 mol,cmol,c(HClHCl)=0.8 mol/0.1
14、 L=8 mol/L=0.8 mol/0.1 L=8 mol/L答案:答案:(1 1)MgMg、AlAl的质量分别是的质量分别是4.8 g4.8 g和和2.7 g2.7 g。(2 2)盐酸的物质的量浓度是)盐酸的物质的量浓度是8 mol/L8 mol/L。1.1.不能用强碱和铝盐溶液反应制不能用强碱和铝盐溶液反应制Al(OH)Al(OH)3 3,也不能用强酸和四也不能用强酸和四羟基合铝酸盐溶液反应制备羟基合铝酸盐溶液反应制备Al(OH)Al(OH)3 3,因因Al(OH)Al(OH)3 3既溶于强酸既溶于强酸又溶于强碱又溶于强碱,反应物的用量不易控制。反应物的用量不易控制。2.2.既能和盐酸反
15、应,又能和氢氧化钠反应的物质,除了既能和盐酸反应,又能和氢氧化钠反应的物质,除了AlAl、AlAl2 2O O3 3、Al(OH)Al(OH)3 3,还有还有NaHCONaHCO3 3、NaHSONaHSO3 3、(NH(NH4 4)2 2COCO3 3、(NH(NH4 4)2 2S S、NHNH4 4HCOHCO3 3等物质。等物质。铝盐与强碱、四羟基合铝酸盐与强酸的反应图像铝盐与强碱、四羟基合铝酸盐与强酸的反应图像AlAl3+3+、AlAl(OHOH)3 3、AlAl(OHOH)4 4-之间的相互转化与反应物之间的相互转化与反应物的用量和相互滴加的顺序都有关系。试探究以下两个过程的用量和相
16、互滴加的顺序都有关系。试探究以下两个过程中的有关问题中的有关问题:探究探究:1.1.向可溶性铝盐溶液中滴加强碱向可溶性铝盐溶液中滴加强碱(1)(1)滴加过程中会发生什么反应?有什么现象?滴加过程中会发生什么反应?有什么现象?(2)(2)尝试在坐标系中描述生成的沉淀的量与滴加的尝试在坐标系中描述生成的沉淀的量与滴加的NaOHNaOH溶液溶液的体积之间的关系。的体积之间的关系。提示:提示:(1 1)现象:立即产生白色沉淀)现象:立即产生白色沉淀渐多渐多最多最多渐少渐少消失消失离子反应:离子反应:AlAl3+3+3OH+3OH-=Al=Al(OHOH)3 3AlAl(OHOH)3 3+OH+OH-=
17、AlAl(OHOH)4 4-(2 2)图像)图像2.2.向四羟基合铝酸盐溶液中滴加强酸向四羟基合铝酸盐溶液中滴加强酸(1)(1)滴加过程中会发生什么反应?有什么现象?滴加过程中会发生什么反应?有什么现象?(2)(2)尝试在坐标系中描述生成的沉淀的量与滴加的盐酸的体尝试在坐标系中描述生成的沉淀的量与滴加的盐酸的体积之间的关系。积之间的关系。提示:提示:(1 1)现象:立即产生白色沉淀)现象:立即产生白色沉淀渐多渐多最多最多渐少渐少消失消失离子反应:离子反应:AlAl(OHOH)4 4-+H+H+=Al=Al(OHOH)3 3+H+H2 2O OAlAl(OHOH)3 3+3H+3H+=Al=Al
18、3+3+3H+3H2 2O O(2 2)图像)图像1.1.镁、铝都是较活泼的金属,下列描述正确的是镁、铝都是较活泼的金属,下列描述正确的是()()A.A.镁和铝的单质都能在空气中剧烈燃烧,并放出耀眼的光镁和铝的单质都能在空气中剧烈燃烧,并放出耀眼的光芒芒B.B.镁和铝能和稀盐酸、强碱反应生成氢气镁和铝能和稀盐酸、强碱反应生成氢气C.C.用镁、铝制造的合金质轻坚固,但是不耐腐蚀用镁、铝制造的合金质轻坚固,但是不耐腐蚀D.D.铝热反应可以放出大量的热,可以使生成的金属熔化铝热反应可以放出大量的热,可以使生成的金属熔化【解析】【解析】选选D D。镁可以在空气中剧烈燃烧,铝粉可以在纯氧。镁可以在空气中
19、剧烈燃烧,铝粉可以在纯氧中剧烈燃烧,中剧烈燃烧,A A错;铝既可以与酸反应也可以与强碱反应,错;铝既可以与酸反应也可以与强碱反应,但是镁只能与酸反应而不能与碱反应,但是镁只能与酸反应而不能与碱反应,B B错;错;镁铝合金质镁铝合金质轻坚固,由于表面形成结构致密的氧化膜,有较好的耐腐轻坚固,由于表面形成结构致密的氧化膜,有较好的耐腐蚀性能,蚀性能,C C错。错。2.2.(20112011荆州高一检测)用坩埚钳夹住一小块刚用盐酸荆州高一检测)用坩埚钳夹住一小块刚用盐酸处理过的铝箔,在酒精灯上加热至熔化,发现熔化的铝箔处理过的铝箔,在酒精灯上加热至熔化,发现熔化的铝箔不滴落。下列关于上述实验中有关问
20、题的解释不正确的是不滴落。下列关于上述实验中有关问题的解释不正确的是()()A A铝在空气中能很快形成氧化膜铝在空气中能很快形成氧化膜B B铝箔失去金属光泽,氧化铝包裹着金属铝铝箔失去金属光泽,氧化铝包裹着金属铝C C氧化铝的熔点比铝高氧化铝的熔点比铝高D D氧化铝与盐酸不反应氧化铝与盐酸不反应【解析】【解析】选选D D。铝箔表面的氧化铝是两性氧化物,可以溶于。铝箔表面的氧化铝是两性氧化物,可以溶于强酸、强碱,因此强酸、强碱,因此D D错误。错误。3.3.(20112011洛阳高一检测)下列物质中,不能与氢氧化钠洛阳高一检测)下列物质中,不能与氢氧化钠溶液和盐酸都反应的化合物是溶液和盐酸都反应
21、的化合物是()()A A(NHNH4 4)2 2COCO3 3 B BAl(OH)Al(OH)3 3C CNaHCONaHCO3 3 D DMg(NOMg(NO3 3)2 2【解析】【解析】选选D D。既能与氢氧化钠溶液反应,又能与盐酸反应。既能与氢氧化钠溶液反应,又能与盐酸反应的物质有两性化合物的物质有两性化合物Al(OH)Al(OH)3 3、有弱酸的酸式盐如有弱酸的酸式盐如 NaHCO NaHCO3 3、弱酸的铵盐如(弱酸的铵盐如(NHNH4 4)2 2COCO3 3等。选项中的等。选项中的D D只能与氢氧化钠溶只能与氢氧化钠溶液反应。液反应。4.4.浓度均为浓度均为0.1 molL0.1
22、 molL-1-1的三种溶液等体积混合,充分反应的三种溶液等体积混合,充分反应后没有沉淀的一组溶液是后没有沉淀的一组溶液是()()A ABaClBaCl2 2NaOH NaHCONaOH NaHCO3 3B BNaHCONaHCO3 3 CaCl CaCl2 2HClHClC CAlClAlCl3 3 MgCl MgCl2 2NaOHNaOHD DBaBa(OHOH)2 2 CaCl CaCl2 2 H H2 2SOSO4 4【解析】【解析】选选B B。A A项,发生项,发生BaBa2+2+OH+OH-+HCO+HCO3 3-=BaCO=BaCO3 3+H+H2 2O O的反应;的反应;B B
23、项中发生项中发生HCOHCO3 3-+H+H+=CO=CO2 2+H+H2 2O O的反应;的反应;C C项中项中NaOHNaOH不足,发生不足,发生AlAl3+3+3OH+3OH-=Al=Al(OHOH)3 3,MgMg2+2+2OH2OH-=Mg=Mg(OHOH)2 2的反应;的反应;D D项中发生项中发生BaBa2+2+SO+SO4 42-2-=BaSOBaSO4 4的反应。没有沉淀生成的是的反应。没有沉淀生成的是B B项。项。5.5.下列各图中,横坐标为某溶液中加入的某物质的量,纵下列各图中,横坐标为某溶液中加入的某物质的量,纵坐标为生成沉淀的量,从坐标为生成沉淀的量,从A AE E中
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