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2019-2020年高中化學 第4章 材料家族中的元素 第2節(jié) 鋁金屬材料（第1課時）教學設計2 魯科版必修1 【教學目標】 1.使學生了解常見金屬的代表物——鋁的還原性；了解氧化鋁和氫氧化鋁的兩性，認識鋁及其重要化合物在化學性質上與其他常見金屬及其化合物的不同，并能列舉鋁合金材料在生產(chǎn)生活中的重要應用。 2.通過對不銹鋼不易銹蝕原理的認識，使學生進一步體會金屬性質與金屬材料的密切關系。 3.使學生了解金、銀、銅的主要性質以及它們作為材料在工業(yè)生產(chǎn)和高科技領域的應用。 4.初步了解合金的概念。 【教學過程】 在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的110多種元素中，大約有4/5是金屬。金屬在社會發(fā)展進程中，起著非常重要的作用。如：青銅時代、鐵器時代在歷史上都留下光輝的一頁。鋼鐵是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎，即使在新材料層出不窮的今天，金屬仍然有它不可取代的地位。我們日常生活中經(jīng)常接觸到各種各樣的金屬，因此，了解金屬的性質是非常有必要的。 一、鋁和鋁合金 1. 展示金屬鋁條、鋁粉樣品，讓學生觀察其顏色、狀態(tài)，并閱讀教材，了解鋁的物理性質 想一想你在日常生活中見到過哪些鋁制品？ 【投影展示】 顏色：銀白色；狀態(tài)：固態(tài)；密度：較??；導電性：良好；導熱性：良好；延展性：良好；熔點：較低（660.4℃）。 二、 鋁單質的化學性質 1.與非金屬的反應 【演示實驗】鋁和氧氣的反應 （1）將鋁箔在空氣中用酒精燈點燃 （2）將鋁粉灑向酒精燈火焰 （3）將鋁箔放入純氧中點燃 【引導】加熱打磨后的鋁片，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象不同。說明氧化鋁薄膜對鋁的保護作用。鋁粉在酒精燈上的燃燒，發(fā)現(xiàn)改變實驗條件會改變實驗現(xiàn)象。鋁易與氧結合，鋁還能奪去金屬氧化物中的氧。 2. 鋁很容易與氧氣反應，為什么生活中有很多鋁制品？ 鋁制品表面可形成一層致密的氧化物薄膜，具有抗腐蝕性。 3. 鋁不但可以與氧氣反應，還能與其它非金屬單質反應。（如Cl2等） 2Al+3Cl22AlCl3 4. 與某些金屬氧化物反應 【演示實驗】鋁熱反應 【追問】該現(xiàn)象說明什么？ 【設問】該反應成為鋁熱反應，鋁熱反應在實際生產(chǎn)中有什么應用？ （1）制備某些高熔點金屬單質 4Al+3MnO2 2Al2O3+3Mn 2Al+Cr2O3 Al2O3+2Cr （2）焊接鋼軌 2Al+ Fe2O3 Al2O3+ 2Fe 5. 與酸反應 2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑ 【思考】鋁還能與哪些酸發(fā)生類似的反應？ 【強調】鋁在濃硫酸、濃硝酸中常溫下象鐵一樣鈍化，生成一層至密的氧化膜 實驗現(xiàn)象】鋁表面有氣泡產(chǎn)生；鋁片逐漸溶解；試管壁發(fā)熱；反應一開始比較慢，后來逐漸加快 【討論】稀硫酸、醋酸等，所以鋁鍋不能用來盛食醋。 6. 鋁與NaOH溶液反應 2Al+2NaOH+2H2O=2Na[Al(OH)4]+ 3H2↑ 【說明】鋁是一種兩性金屬 【總結】通過上述學習，我們知道鋁既能與強酸溶液反應，又能與強堿溶液反應，即鋁既具有金屬性，又具有非金屬性，是一種兩性金屬。但從氧化還原觀點分析鋁具有還原性。 三、 Al2O3 1.物理性質和用途 不溶于水的白色固體，硬度大（滾珠軸承），熔點高（剛玉坩堝），硬度大、僅次于金剛石 1、 2. 化學性質 【實驗】取少量氧化鋁于兩支試管中，分別滴加水、鹽酸和氫氧化鈉溶液，觀察氧化鋁是否溶解。 氧化鋁與酸、堿反應的方程式 Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Al2O3+6H+=2Al3++3H2O Al2O3＋2NaOH+3H2O＝2Na[Al(OH) 4] Al2O3＋2OH-+3H2O＝2 [Al(OH) 4] – 【提問】什么是堿性氧化物?什么是酸性氧化物？ 【思考】氧化鋁屬于哪類氧化物？ 【結論】兩性氧化物：既能與酸反應生成鹽和水，又能與堿反應生成鹽和水的氧化物。 四、Al(OH)3 1.物理性質 幾乎不溶于水，白色膠狀，能能聚水中懸浮物，吸附色素 2. 化學性質 【實驗1】氫氧化鋁的性質 ① 氯化鋁與氨水的反應 ② 氫氧化鋁與鹽酸的反應 ③ 氫氧化鋁與氫氧化鈉溶液的反應 實驗相關化學反應式： AlCl3+3NH3H2O=Al(OH)3↓+3NH4Cl Al(OH)3 + 3HCl =AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] 離子方程式 Al3++3 NH3H2O = Al(OH)3+3NH4+ Al(OH)3 + 3H+=Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + OH- = [Al(OH)4] – 3. 氫氧化鋁的兩性： 氫氧化鋁既能和酸反應生成鹽和水，又能和堿反應生成鹽和水，是兩性氫氧化物。 【思考】：既能與酸反應又能與堿反應的物質一定是兩性氧化物？試舉例說明 【Al(OH)3的不穩(wěn)定性】 4. 【思考1】：向Al2(SO4)3的溶液中加入NaOH溶液的現(xiàn)象？ 【思考2】：實驗室如何制備Al(OH)3？ 【總結】制備Al(OH)3的方法： (1)向鋁鹽中加入過量氨水 Al3++3NH3H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ (2)向四羥基合鋁酸鈉溶液中通入過量CO2 [Al(OH)4] –+ CO2= Al(OH)3↓+HCO3- 五、鋁合金及其制品 1、合金：兩種或兩種以上的金屬（或金屬和非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質。合金的熔點比其成分金屬的熔點低，硬度大 2、鋁及其合金的用途：建筑業(yè)，容器，包裝業(yè)、交通運輸業(yè)以及電子行業(yè) 六、板書設計 一、Al2O3 1、物理性質和用途：不溶于水的白色固體，硬度大（滾珠軸承），熔點高（剛玉坩堝），硬度大、僅次于金剛石 2、化學性質 （1）與酸反應 Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Al2O3+6H+=2Al3++3H2O （2）與堿反應 Al2O3＋2NaOH+3H2O＝2Na[Al(OH) 4] Al2O3＋2OH-+3H2O＝2 [Al(OH) 4] - 二、Al(OH)3 1、物理性質：幾乎不溶于水，白色膠狀，能能聚水中懸浮物，吸附色素 2、化學性質： （1） 與酸反應：Al(OH)3 + 3HCl =AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H+=Al3+ + 3H2O （2） 與堿反應：Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] Al(OH)3 + OH- = [Al(OH)4] - （3） Al(OH)3的不穩(wěn)定性： （4） Al(OH)3的制備： Al3++3NH3H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ 七、檢測題 1. 透明的溶液中加入鋁粉能放出氫氣，此溶液中一定能大量共存的離子組是(　　) A．H＋、Cu2＋、Cl－、SO B．HCO、NO、SO、Na＋ C．Cl－、SO、K＋、Na＋ D．Na＋、AlO、SO、Cl－ 2. 下列離子方程式書寫錯誤的是(　　) A．AlCl3溶液中加入過量氨水：Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－ B．Al(OH)3溶于NaOH溶液中：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ C．Al(OH)3溶于鹽酸溶液中：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O D．Al2O3粉末溶于NaOH溶液中：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－ 3. ：A 6．一包白色粉末中可能含有Al(NO3)3、KOH、NaCl的一種或多種，某研究性學習小組為了探究該白色粉末的組成，依次做了以下實驗： 第一步：將該粉末加水溶解，得到澄清溶液； 第二步：取該澄清溶液少量，逐滴加入鹽酸至過量，先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解； 第三步：取第二步所得溶液少量，滴入AgNO3溶液，有白色沉淀出現(xiàn)。 則下列判斷正確的是(　　) A．該粉末中一定含有Al(NO3)3、KOH、NaCl B．該粉末中一定含Al(NO3)3和KOH，但不能確定是否含有NaCl C．該粉末中一定含有NaCl，但不能確定是否含有Al(NO3)3、KOH D．以上過程不能確定該溶液中含有哪種物質 4. (1)用氯化鋁溶液與氫氧化鈉溶液反應時，當Al3＋的物質的量與OH－的物質的量之比(以下均填物質的量之比)為________時，Al(OH)3沉淀最多；________時，Al(OH)3恰好全部溶解。 (2)四羥基合鋁酸鈉溶液與鹽酸反應時，[Al(OH)4]－的物質的量與H＋的物質的量之比為______________時，Al(OH)3沉淀量最多；________時，Al(OH)3恰好全部溶解；________或________時，生成的Al(OH)3的量為最多沉淀量的一半。 5. 已知X是某金屬單質，X、A、B、C含同一種元素，可發(fā)生如下轉化： (1)寫出下列物質的化學式：X________，A________，B________，C________； (2)寫出以下反應的離子方程式： ②____________________________________________________； ④___________________________________________________； ④ ___________________________________________________。 － 6. (1)若用鎂鋁合金的廢料、稀硫酸、稀鹽酸、NaOH溶液制取MgCl2、Al2(SO4)3溶液，首先可將廢料加入到________溶液中，發(fā)生反應的化學方程式是_____________________________； (2)經(jīng)過濾，將難溶物加入到 _中，可得到____ __溶液，反應的離子方程式是______________________________________； (3)然后向(1)所得濾液中加入適量的________，反應的離子方程式為____________________； 再過濾，將沉淀物加入到________中，可得到__ ______溶液，反應的離子方程式是________________________________________。 參考答案 1. 【解析】本題考查的知識點是離子共存問題，離子共存的基本原則是相互間不發(fā)生化學反應。與鋁作用產(chǎn)生氫氣的溶液，可以是強堿溶液，也可以是強酸的溶液，即選項離子組必須在強酸或強堿的溶液中都能共存的離子組。而A中H＋不能在強堿條件下存在，B中若是強酸溶液，則不含NO，否則會由于HNO3的存在，產(chǎn)生不了氫氣。D中的AlO不能存在于強酸溶液中。 【答案】C 2. 【解析】AlCl3溶液加入過量氨水，有Al(OH)3沉淀生成，Al(OH)3不溶于氨水。 【答案】A 3. 【解析】由第二步實驗的現(xiàn)象說明第一步所得到澄清溶液中含有[Al(OH)4]－，白色粉末中含有Al(NO3)3和KOH，同時因為第二步實驗加入鹽酸引入Cl－，致使第三步實驗檢驗出的Cl－不能確定是否白色粉末含有，A、C、D不正確，B正確。 【答案】B 4. 【解析】反應的離子方程式：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓； Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－； [Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O； [Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O。由此可得到相應的答案。 【答案】 (1)1∶3　1∶4　(2)1∶1　1∶4　2∶1　2∶5 5. 【解析】金屬單質中只有鋁既可與鹽酸反應又可與NaOH溶液反應，所以判斷X為Al；依次推測其他物質和所發(fā)生的反應。 【答案】(1)Al　Al2O3　Na[Al(OH)4]　AlCl3 (2)②2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ ④Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－ ⑤Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4] 6. 【解析】由于鋁可與NaOH溶液反應，而鎂不能，因此先用NaOH溶液把兩者分開，然后分別用稀硫酸和稀鹽酸制取Al2(SO4)3、MgCl2?？杀硎緸椋? 【答案】 (1)NaOH　2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋ 3H2↑　(2)稀鹽酸　MgCl2　Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑ (3)稀硫酸　[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O　稀硫酸　Al2(SO4)3　Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O