高三化学选修铝及其化合物.doc

扬中市第二高级中学教学案 高三年级化学备课组 备课时间：2012.9.6
课题
课题： 专题三 铝及其化合物
班级

所需课时

授课时间

三维目标
知识与技能
1、 了解铝及其重要化合物的主要性质和重要应用。
2、 了解铝及其重要化合物在生产和生活中的重要应用。
过程与方法
通过这样一个复习流程让学生在以后的复习中能得出复习一般元素的学习方法。
情感、态度、价值观
培养学生的观察能力和思维能力
教学重点
了解铝及其重要化合物的主要性质和重要应用。
教学难点
Al(OH)3、Al3+、AlO2-间的转化，能解决有关计算问题。
教学方法
讨论法和读书指导法
教学过程设计
教学内容（含预习、新授、课堂训练、作业等）
方法、思路和技巧
1、铝
（1）原子结构
铝的原子结构简图为       ，电子式：          ，在元素周期表中的位置：     周期，     族。
（2）物理性质
____色，有_____光泽，熔点_____，硬度____，具有金属的通性．
思考与交流：镁在密度、熔点、沸点、硬度上均_________铝．
（3）铝的化学性质（写出反应的化学方程式或离子方程式。并联系现象。）
①与非金属单质反应
②与水反应
③与非氧化性酸反应
思考与交流：能够在浓HNO3、浓H2SO4中发生钝化的金属有_________　
④与强碱反应
铝与强碱溶液反应的实质：

(感悟高考)1．（08年广东）相同质量的下列物质分别与等浓度的
NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是
A．Al B．Al(OH)3 C．Al Cl3 D．Al2O3

⑤与某些氧化物反应
思考与交流：铝热剂的组成______________，目的________ ___，引发铝热反应的操作是 。
[例题1]足量铝粉分别与等体积pH=12的氢氧化钠溶液和pH=2的某酸溶液反应，放出氢气的体积分别为V1、V2，则在相同状况下，V1与V2的关系可能为 ( )
A. V1< V2 B. V1=3 V2 C. V1> V2 D.上述三种情况都可能
[例题2]有关Al与NaOH溶液的反应的说法中，正确的是
A.铝是还原剂，其氧化产物是Al(OH)3
B.NaOH是氧化剂，其还原产物是H2
C.铝是还原剂，H2O和NaOH都是氧化剂
D.H2O是氧化剂，Al被氧化
（4）制取：
(感悟高考)2．（12年江苏20）铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。
（1） 镁铝合金(Mg17Al12 )是一种潜在的贮氢材料，可在氩气保护下，将一定化学计量比的Mg、Al 单质在一定温度下熔炼获得。该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为Mg17Al122+17H2=17MgH2+12Al。得到的混合物
Y(17MgH2 +12Al)在一定条件下可释放出氢气。
①熔炼制备镁铝合金(Mg17Al12)时通入氩气的
目的是 。
②在6. 0 mol·L-1 HCl 溶液中，混合物Y 能
完全释放出H2。1 mol Mg17 Al12 完全吸氢后得
到的混合物Y 与上述盐酸完全反应，释放出H2
的物质的量为 。
③在0. 5 mol·L-1 NaOH 和1. 0 mol·L-1 MgCl2
溶液中，混合物Y 均只能部分放出氢气，反应后
残留固体物质的X－射线衍射谱图如图8 所示
(X－射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，
不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。
在上述NaOH 溶液中，混合物Y 中产生氢气的
主要物质是 (填化学式)。
(3)铝电池性能优越，Al-AgO 电池可用作水下动力
电源，其原理如图9所示。该电池反应的化学方程式为 。

2、铝的氧化物和氢氧化物
（1）物理性质：Al2O3：_____________________　
Al(OH)3　____色_______状沉淀，具有_____________性能。
（2）化学性质：（用离子方程式表示）

Al2O3
Al(OH)3
与盐酸反应

与氢氧化钠反应

解释氢氧化铝的两性：_______________________________________
思考与交流：如何从铝土矿(含Fe2O3、Al2O3、SiO2)中获得纯净的Al2O3?供选用的试剂有：盐酸、CO2、氢氧化钠、氨水．注意每种试剂不能重复使用．

AlO2-
Al3+
Al（OH）3
3、铝盐（Al3+）和偏铝酸盐（AlO2- ）
（1）二者强烈水解：含Al3+的溶液呈酸性
[如明矾的化学式_______________　
其水溶液呈酸性的原因（离子方程式）
_____________________ _________]，
含AlO2-的溶液呈碱性。
（2）Al3+、Al(OH)3、AlO2-的相互之间如何转化？

4、Al(OH)3　的制备：
[例题3]实验室中有甲、乙、丙3位学生在做制备氢氧化铝实验。3位学生桌上都放有同样药品：231g浓度为70%的硫酸，含杂质苛性钾20%的烧碱140g及足量的铝屑。最后甲、乙、丙3位学生分别制得W1g，W2g，W3g。由于制备方法不同，故得氢氧化铝质量为W2＜W1＜W3。
（1）制得W1g氢氧化铝的学生所用方法的离子方程式为：
__________________ _________________________。
（2）制得W2g氢氧化铝的学生所得Al(OH)3的物质的量为：
___ mol。 （3）W3为____________g。
【小结】铝及其重要化合物的转化关系

【当堂巩固】
1．在常温下，下列可以盛放在铁制容器中的物质是　　　　　　　　　　
A．浓H2SO4 B．稀HNO3 C．盐酸 D．CuSO4溶液
2．下列用途主要体现铝的物理性质的是
①家用铝锅 ②盛浓硝酸的容器 ③制导线④焊接钢轨 ⑤包装铝箔 ⑥炼钢的脱氧剂 ⑦做防锈油漆 ⑧做合金用作飞机制造业材料 ⑨工业做热交换器
A．①②③④⑤⑥ B．①②⑥⑦⑧⑨
C．①③⑤⑦⑧⑨ D．②③④⑥⑦⑧
3．某些化学试剂可用于净水。水处理中使用的一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为[Al2(OH)nClm· yH2O]x，式中m等于
A．3－n B．6－n C．6+n D．3+n
4．下列物质在一定条件下，既能和某些金属、非金属单质反应，又能跟某些金属氧化物、非金属氧化物反应的是　
A．NO B．Al C．NaOH溶液 D．CuSO4溶液
5．向下列溶液中通入过量CO2有沉淀生成的是
A．NaAlO2溶液 B．Ca(OH)2饱和溶液
C．CaCl2溶液 D．漂白粉溶液
6．下列离子方程式不正确的是
A．AlCl3溶液中加入过量的NaOH溶液
Al3++4OH-==AlO+2H2O
B．AlCl3溶液中加入过量的氨水
Al3++3NH3·H2O==Al (OH)3↓+3NH
C．往Al(OH)3加入氨水
Al(OH)3+NH3·H2O==NH+AlO+2H2O
D．往NaAlO2溶液中通入过量的CO2
AlO+2H2O+CO2==Al(OH)3↓+HCO

作业布置
内容

难易程度

约需时间

教后感

专题三 铝及其化合物习题
1．氮氧化铝(AlON)属原子晶体，是一种超强透明材料，下列描述错误的是
A．AlON和石英的化学键类型相同 B．AlON和石英晶体类型相同
C．AlON和Al2O3的化学键类型不同 D．AlON和Al2O3晶体类型相同
2．四种化合物①NaHCO3，②Al(OH)3，③(NH4)2S，④NH2CH2-COOH，⑤Al中，跟盐酸和氢氧化钠溶液都能反应的是
A.只有②④ B.只有①②③⑤ C.只有①②③④ D．全部
3．下列各组物质的稀溶液相互反应，无论是前者滴入后者，还是后者滴入前者，反应现象都相同的是
A.NaHSO4和Ba(OH)2 B.AlCl3和NaOH
C.NaAlO2和H2SO4 D.Ba(HCO3)2和Ba(OH)2
4．我国最近报道的高温超导体材料中，铊（TI）是其成分之一，已知铊与铝是同族元素，关于铊的性质判断中，可能错误的是
A．铊是银白色金属 B．TI(OH)3与Al(OH)3一样，是两性氢氧化物
C．能形成+3价的化合物 D．与稀HNO3作用生成硝酸盐
5.下列离子方程式表达正确的是
A.SO2通入次氯酸钠溶液中：SO2+ClO一+H2OSO32―+Cl－+2H＋
B.用KI、稀硫酸及淀粉检验碘盐中IO3-：IO3-+5I―+6H＋3I2+3H2O
C.浓氨水滴入氯化铝溶液：Al3++4NH3H2OAlO2―+4NH4＋+2H2O
D.用两根铜棒电解盐酸：2H＋+2Cl－H2↑+Cl2↑
6、将5.4g Al 投入到200.0mL 2.0mol·L－1的某溶液中有氢气产生，充分反应后有金属剩余。该溶液可能为
A．HNO3溶液 B．Ba(OH)2溶液 C．H2SO4溶液 D．HCl溶液
7. 以下各组均有三种溶液，这三种溶液中所含溶质的物质的量均相等，将它们充分混和后，不会产生沉淀的是
A.AlCl3、Ba(OH)2、HCl B.BaCl2、Na2CO3、H2SO4
C.MgCl2、NaOH、HNO3 D.NaAlO2、NaOH、H2SO4
8．下列各组离子在指定条件下一定能大量共存的是
A．加入铝粉能产生氢气的溶液中：NH4＋、 Fe2+、SO42－、NO3－
B．滴加甲基橙变红的溶液中：Cu2+、A13+、SO42－、NO3－
C．常温下，c(H+)/c(OH-)=10-12的溶液中：Na＋、CO32－、NO3－、AlO2－
D．在含有大量 Fe3＋的溶液中：NH4+、Na＋、S2－、Br－
9.Al、Fe、Cu都是重要的金属元素。下列说法正确的是
A.三者对应的氧化物均为碱性氧化物
B.三者的单质放置在空气中均只生成氧化物
C.制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法
D.电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液是阴极上依次析出Cu、Fe、Al
10.铝是一种重要的金属。
(1)铝在元素周期表中的位置是_______ _。
(2)生产中曾用铝热反应焊接钢轨，铝与氧化铁发生反应的化学方程式为
_____________ _。
(3)铝与NaOH溶液反应的离子方程式为：________ __________________；

同温同压下，在浓度和体积均为100 mL 2 mol/L的盐酸及NaOH溶液中各加入等质量的Al，产生气体的体积比为5:6，则所加Al的质量为________。
(4)以上述所得AlCl3溶液为原料制取无水AlCl3，先制得AlCl3·6H2O晶体，主要操作包括_____________________ _______，在干燥的HCl气流中加热AlCl3·6H2O晶体，能进一步制取无水AlCl3，其原因是(结合离子方程式简要说明)___________________
_ 。
11．阅读材料，回答下列问题．
材料：近年来，科技人员研究得到一种新型材料——泡沫铝．它是把发泡剂加到熔融铝合金中制成的，其优点是硬度高，密度小(约为0.16～0.5 g/cm3)，比木材还轻，可浮于水面，又有很大刚性，且隔音、保温，是一种良好的建筑材料和轻质材料，近几年可大批量投放市场．
(1)下列关于泡沫铝的说法错误的是________．
A．泡沫铝即是铝单质泡沫 B．泡沫铝是一种合金
C．泡沫铝是一种优质的建筑材料和轻质材料 D．泡沫铝可用于飞机制造
(2)铝制成铝箔作食品包装，是利用它的哪一性质________．
A．金属光泽　　　　B．延展性 C．导电性 D．导热性
(3)铝在空气中会被氧化生成一层致密的氧化膜(氧化物)而对铝起保护作用，但这层氧化膜(氧化物)遇到强酸或强碱都会溶解，请写出：
与盐酸反应的离子方程式：________________________ ______________________
与氢氧化钠溶液反应的离子方程式：______________________________ _______
12．由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。工艺流程如下：

（注：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华）
（1）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为①
和② 。
（2）将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有 ；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在 。
（3）在用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为
。
（4）镀铝电解池中，金属铝为 极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4― 和Al2Cl7―形式存在，铝电镀的主要电极反应式为 。
（5）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是
。

（1）铝属于活泼金属，在高温下可置换某些金属或非金属，因此有关反应的方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe、4Al＋3SiO22Al2O3＋3Si。
（2）在高温下，氯气可与氢气、金属钠和铝反应生成HCl、NaCl和AlCl3，由于温度是700℃，所以AlCl3会升化变成气体，因此气泡的主要成分除Cl2外还含有HCl和AlCl3；NaCl熔点为801℃，此时NaCl不会熔化，只能在浮渣中存在，即浮渣中肯定存在NaCl。
（3）尾气经冷凝后分为气体A和B，由框图可知A是氯气和氯化氢的混合气体，B是AlCl3，因此用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O和H++OH－＝H2O。
（4）既然是镀铝，所以铝必需作阳极，由于熔融盐中铝元素和氯元素主要以AlCl4― 和Al2Cl7―形式存在，所以阳极的电极反应式为Al +7 AlCl4――3e－＝4Al2Cl7―。
（5）铝在空气中易形成一层极薄的致密而坚固的氧化膜，它能阻止内部的金属继续被氧化，起到防腐蚀保护作用。
【答案】（1）①2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe ②4Al＋3SiO22Al2O3＋3Si。
（2）H2和AlCl3；NaCl
（3）Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O。
（4）阳极 Al +7 AlCl4――3e－＝4Al2Cl7―。
（5）致密的氧化铝膜能隔绝钢材与空气中的O2、CO2和H2O等接触，使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生。
解析：(1)泡沫铝是把发泡剂加到熔融的铝合金中制成的，故不是铝单质．
(3)Al2O3是两性氧化物，可以与酸、碱反应生成盐和水．
答案：(1)A　(2)B　(3)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O　Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
解析：(3)2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，由上述两个方程式可以看出，当盐酸与NaOH的物质的量相同时，产生H2的体积为1:3，现为5:6>1:3，故加入的Al相对盐酸过量，对NaOH不足。0.2 mol的HCl需Al的质量为×27 g/mol×0.2 mol＝1.8 g，对应5份H2，当H2为6份时，铝的质量为×1.8 g＝2.16 g即为所求。
答案：(1)第3周期ⅢA族(2)2Al＋Fe2O3

高温
Al2O3＋2Fe(3)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑　2.16 g

(4)加热浓缩，冷却结晶，过滤　Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，在干燥的HCl气流中，抑制AlCl3的水解，且带走AlCl3·6H2O晶体受热产生的水蒸气，故能得到AlCl3
【解析】铝对应的氧化物Al2O3属于两性氧化物，A不正确；铝属于活泼金属其表面易被空气中氧气氧化形成一层致密的氧化膜而使铝不易被腐蚀；铁放置在空气可以直接发生化学腐蚀，例如铁与氯气直接反应而被腐蚀；铜放置在空气中会和空气中氧气、二氧化碳和水缓慢的反应生成碱式碳酸铜即铜绿，方程式为2Cu+O2+CO2+H2O==Cu2(OH)2CO3，因此选项B不正确；AlCl3、FeCl3、CuCl2均属于强酸弱碱盐，在溶液中会水解生成相应的氢氧化物和HCl，溶液在加热时会促进水解，同时生成的HCl挥发，进一步促进水解，当溶液蒸干后将最终将得到相应的氢氧化物，所以选项C正确；铝属于活泼的金属元素，在水溶液中Al3+不会放电生成铝单质；Fe3+在水溶液会放电但产物是Fe2+，而不是单质铁；只有Cu2+在阴极上得到电子生成单质铜。所以选项D也不正确。【答案】C
8