第4章材料家族中的元素 第2節(jié) 鋁 金屬材料第1課時【教學目標】知識與技能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生活中的重要應用。初步了解合金的概念。過程與方法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。情感態(tài)度與價值觀使學生了解金、銀、銅的主要性質以及它們作為材料在工業(yè)生產和高科技領域的應用?！窘虒W過程】一、知識框架鋁單質 氧化鋁、氫氧化鋁鋁 和 鋁制品金屬 和 金屬材料黑色金屬材料 有色金屬材料不銹鋼 金、銀、銅及其它 有色金屬材料特殊一般一般特殊特殊二、鋁與鋁合金鈉、鎂、鐵性質的相似性(1)物理性質：都是銀白色，有金屬的光澤，都能導電，都能傳熱，都有良好的延展性。(2)化學性質：都能與非金屬單質(如氧氣、氯氣等)反應；都能與酸反應；都能與某些鹽溶液(如：cuso4溶液)反應。1鋁想一想你在日常生活中見到過哪些鋁制品？ 【投影展示】 (1)物理性質：硬度較小，銀白色質輕，密度為2.7g/cm，具有一定的耐磨性，有很好的延展性和導電性，熔點低(666.4)，沸點高(2467)。(2)化學性質與非金屬反應a 與氧氣反應：常溫下，鋁被空氣中的氧氣氧化，表面生成一層致密的氧化物薄膜，失去金屬光澤。點燃時，金屬鋁可以在氧氣中燃燒：4al 3o2 2al2o3 說明：該反應放出大量熱和耀眼的白光，因而鋁可用于制造燃燒彈、信號彈、火箭推進劑等?！局R鏈接】英阿馬島戰(zhàn)爭中英方的一艘現(xiàn)代化驅逐艦被阿方導彈擊中后，燃起滔天大火，無法撲滅，導致艦艇沉沒，這是怎么回事呢？原來，驅逐艦夾板上大量使用鋁，鋁在高溫下發(fā)生了燃燒，生成氧化鋁。b. 與氯氣、硫等非金屬反應2al3cl2 2alcl34al3s 2al2s3與酸的反應a. 與非氧化酸(鹽酸、稀硫酸)反應，有氫氣生成：b. 2al6h2al33h2。c. 與氧化酸(硝酸，濃硫酸)反應，無氫氣生成： d. al4hno3 (稀)al(no3)3no2h2o注意：al遇冷的濃硫酸、濃硝酸會鈍化，但加熱可反應。與堿的反應化學方程式：2al2naoh6h2o2naal(oh)43h2離子方程式： 2al2oh6h2o2al(oh)43h2【領悟整合】鋁和強堿溶液反應，不是鋁直接和堿反應，而是鋁先和強堿溶液中的水反應生成氫氧化鋁，然后氫氧化鋁再和強堿反應生成四羥基合鋁酸鹽。如鋁和氫氧化鈉溶液反應分兩步進行：2al+6h2o2al(oh)3+3h2；al(oh)3+naohnaal(oh)4。因此，在此反應中，鋁為還原劑，水為氧化劑。與金屬氧化物的反應(鋁熱反應)金屬鋁在高溫下可與fe2o3反應：2alfe2o32feal2o3說明：a該反應稱為鋁熱反應，鋁粉和氧化鐵粉末的混合物稱為鋁熱劑。利用鋁熱反應可焊接鋼軌大截面的鋼材部件等。b鋁和氧化鐵在高溫下發(fā)生的反應不僅可用于焊接鋼軌，還可用于定向爆破定向爆破是指在地基的鋼筋混處安放鋁熱劑，引燃后產生的溫度高達25003500，使鋼筋熔斷，樓體倒塌。c鋁不僅可與氧化鐵發(fā)生鋁熱反應，用其他金屬氧化物如v2o5、cr2o3、mno2等代替氧化鐵也可發(fā)生鋁熱反應。鋁熱反應還可用于冶煉釩、錳等金屬?！绢I悟整合】在以上四種反應中，鋁的化合價均由0價升高到3價，被氧化，做還原劑?？梢钥闯?，鋁具有較強的還原性，是一種較為活潑的金屬。2、鋁合金(1)合金：合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質。一般來說，合金的性能優(yōu)于純金屬，合金的熔點比它的各成分金屬熔點都低，硬度比它的各成分金屬大。但合金的性質并不是各成分金屬性質的總和。(2)鋁合金金屬鋁中加入其他元素如銅、鎂、硅、鋅、鋰等，即形成各種性能優(yōu)良的鋁合金。性質特征鋁合金具有密度小、強度高、塑性好、易于成形、制造工藝簡單、成本低廉等特點，并且表面易形成致密的氧化物保護膜而具有一定的抗腐蝕能力。用途鋁合金主要用于建筑業(yè)、容器和包裝業(yè)、交通運輸及電子行業(yè)，如汽車車輪的骨架，硬盤抽取盒等。另外，還廣泛用于制造飛機構件。三、 鋁的重要化合物1氧化鋁(1)存在：自然界中純凈的al2o3為無色晶體，俗稱剛玉，硬度僅次于金剛石，可作人造寶石。(2)物理性質：白色固體，不溶于水，熔點高。說明：由于al2o3熔點高，難分解，因而可做良好的耐火材料。(3)化學性質與酸反應： al2o3 6hcl 2alcl3 3h2o(al2o3 6h 2al3 3h2o)與堿反應：al2o32naoh3h2o2naal(oh)4(al2o32oh3h2o2al(oh)4)說明：氧化鋁具有不同于一般氧化物的性質，既與強酸反應也與強堿反應，屬于兩性氧化物。思考：(1)鋁是一種較為活潑的金屬，為什么生活中的鋁制品卻比較穩(wěn)定呢？(2)將未打磨的鋁片投入盛有氫氧化鈉溶液的試管中，觀察到開始并無氣泡，一段時間后才有氣體產生，為什么？提示：(1)鋁表面形成一層致密的氧化物保護膜，將空氣與鋁隔開。(2)開始是鋁表面的氧化鋁與堿液反應，不生成氣體，當表面的氧化鋁溶解完，才發(fā)生鋁與堿液反應，生成氫氣。2氫氧化鋁(1)物理性質：al(oh)3是幾乎不溶于水的白色膠狀固體，具有吸附性。(2)化學性質與酸反應：al(oh)3 3hclalcl3 3h2o(al(oh)3 3h+al3+3h2o)與堿反應：al(oh)3naohnaal(oh)4(al(oh)3ohal(oh)4)說明：al(oh)3與al2o3一樣，既與酸反應又與堿反應，具有兩性，屬于兩性氫氧化物。受熱易分解：大部分難溶性的氫氧化物在受熱時可以分解生成相應的氧化物和水，al(oh)3也不例外。2al(oh)3 al2o33h2o(3)al(oh)3的制?。轰X鹽與堿反應：用鋁鹽與可溶性弱堿氨水反應制al(oh)3：al3+3nh3h2oal(oh)33nh4+說明：制取al(oh)3也可用鋁鹽與強堿作用，但應嚴格控制加入堿的量，因為強堿過量會使制得的al(oh)3轉化為四羥基合鋁酸鹽：al(oh)3ohal(oh)4。所以，實驗室一般不采用這種方法制al(oh)3。四羥基合鋁酸鹽與酸反應：一般用向偏鋁酸鹽溶液中通入co2的方法制取al(oh)3。當co2不足或適量時：2al(oh)4co22al(oh)3co32h2o；co2過量時：al(oh)4co2al(oh)3hco3。說明：一般不用強酸，因為強酸的量控制不當會使制得的al(oh)3溶解： al(oh)4h+al(oh)3h2o；al(oh)33h+al3+3h2o(4)al(oh)3的用途：由于al(oh)3具有吸附性，既能凝聚水中懸浮物，又能吸附色素，因此al(oh)3可作凈水劑和色素吸附劑?！韭?lián)想發(fā)散】明礬凈水原理明礬(kal(so4)212h2o)溶于水發(fā)生下列反應： kal(so4)2k+al3+2so42；al3+3h2o 2al(oh)3(膠體)3h+。al(oh)3膠體中膠粒有吸附水中懸浮雜質的作用，使其質量增大，沉降水底，達到凈化水的目的。四、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。（2）鋁及其合金的用途：鋁飛機構件導線熱交換器和炊具鋁條、鋁箔涂料鋁熱劑醫(yī)療器械建筑業(yè)密度小傳熱性好延展性易導電密度小氧化膜膜鋁熱反應銀白色光澤五、檢測題1. 研究發(fā)現(xiàn)用鋁熱法可從下列氧化物中冶煉出有關金屬，若要得到等物質的量的有關金屬單質，需消耗單質鋁最多的是()amno2bv2o5ccr2o3 dwo32. 鋁、氧化鋁、氫氧化鋁和可溶性鋁鹽分別與過量強堿溶液反應，下列對其生成物的說法中正確的是()a都有h2o生成b都有h2生成c都有al(oh)4生成 d都有al3生成3. 下列變化不可能通過一步實驗直接完成的是()aal(oh)4al3 bal2o3al(oh)3cal3al(oh)4 dalcl3al(oh)3al2o3不能一步轉化為al(oh)3，應需二步，即al2o3al3al(oh)3。4. 兩份鋁屑，第一份與鹽酸反應，第二份與naoh溶液反應，產生氫氣體積比為12，則兩份鋁屑的質量比為()a11b12c13 d215. 下列各組中兩瓶無標簽的無色溶液，不用其他試劑能鑒別出來的一組是() aalcl3和naoh bnahco3和naohcna2so4和bacl2 dagno3和nacl6. (1)在氯化鋁溶液中逐滴加入氫氧化鈉溶液，開始時觀察到的現(xiàn)象是：_，反應的離子方程式是_，繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液至足量，觀察到的現(xiàn)象是_，反應的離子方程式是_，最終得到的溶液是_；(2)在四羥基合鋁酸鈉溶液中逐滴加入鹽酸，開始時觀察到的現(xiàn)象是_，反應的離子方程式是_；繼續(xù)加入鹽酸至足量，觀察到的現(xiàn)象是_；反應的離子方程式是_；最終得到的溶液是_。參考答案1. 【解析】設得到的金屬單質的物質的量為n mol。a.mno2mn，化合價由4變?yōu)?，化合價降低4價，得到n mol金屬錳需要得到4n mol電子；b.v2o5v，化合價變從5變?yōu)?，化合價降低5價，生成n mol v需要得到5n mol電子；c.cr2o3cr，化合價由3變?yōu)?，化合價降低3價，生成n mol cr需要得到3n mol電子；d.wo3w，化合價從6變?yōu)?，化合價降低6價，生成n mol w需要得到6n mol電子；每消耗1 mol鋁能夠提供3 mol電子，根據(jù)電子守恒，得到以上n mol各金屬單質，消耗金屬鋁最多的為d?！敬鸢浮縟2. 【解析】鋁與過量強堿溶液反應沒有水生成；氧化鋁與過量強堿溶液反應沒有h2生成；鋁、可溶性鋁鹽與過量強堿溶液反應都沒有al3生成?！敬鸢浮縞3. 【解析】下列變化不可能通過一步實驗直接完成的是()aal(oh)4al3 bal2o3al(oh)3cal3al(oh)4 dalcl3al(oh)3解析：al2o3不能一步轉化為al(oh)3，應需二步，即al2o3al3al(oh)3?！敬鸢浮縝4. 【解析】根據(jù)鋁分別與鹽酸、naoh溶液反應的化學方程式可知，兩個反應均是鋁做還原劑，h得電子做氧化劑，因此，產生氫氣的體積比為12，則兩份鋁的質量之比為12?！敬鸢竍5. 【解析】alcl3逐滴加入naoh溶液中，開始階段無沉淀，之后生成沉淀，