實驗化學鋁及其化合物的性質第1頁/共66頁課題1鋁及其化合物的性質第2頁/共66頁課前自主學案自主學習一、實驗原理1．鋁元素的原子結構特征鋁位于元素周期表中第__周期____族，其原子結構示意圖為_____。鋁原子最外電子層上的3個電子在化學反應中容易失去。2．鋁的化學性質鋁是活潑性較強的金屬，表現(xiàn)出較強的________。在一定條件下，金屬鋁能與非金屬單質、酸、堿、不活潑金屬的可溶性鹽等發(fā)生反應。3ⅢA還原性第3頁/共66頁鋁在空氣中或在冷的濃硫酸、濃硝酸中都能生成一層結構致密的_______薄膜。這一層薄膜能使金屬鋁與其周圍的介質(空氣、水等)隔絕，起到保護金屬鋁的作用。但是，當有_______存在時，鋁表面的氧化膜易被破壞，因此鋁制容器不能用來腌制咸菜。氧化物氯離子第4頁/共66頁思考感悟1．為什么可以用鋁質槽車裝運濃硝酸？【提示】因為常溫下鋁遇濃HNO3發(fā)生“鈍化”，鋁表面形成致密的氧化物薄膜，阻止了內部鋁與濃HNO3的進一步反應。第5頁/共66頁3．氧化鋁和氫氧化鋁的兩性氧化鋁和氫氧化鋁都是_____化合物，它們既能與強酸溶液反應，又能與強堿溶液反應。氧化鋁和氫氧化鋁分別與強酸反應的離子方程式是：_________________________________________________________；氧化鋁和氫氧化鋁分別與強堿反應的離子方程式是：______________________________________________________________。兩性AlO2-

＋2H2O

相當于Al(OH)4-

第6頁/共66頁Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋配合物復鹽第7頁/共66頁發(fā)出耀眼的白光，有少量白煙第8頁/共66頁思考感悟2．鋁條與O2反應時，集氣瓶內為什么要事先盛有少量水或鋪少量細沙？【提示】鋁與O2反應放出大量的熱而使鋁條熔化，盛少量水或鋪少量細沙的目的是防止濺落的熔融物炸裂瓶底。第9頁/共66頁2．鋁表面氧化膜的實驗探究(1)取三小塊鋁片，將其中兩塊鋁片分別用砂紙擦去表面的氧化膜。(2)將一塊擦去氧化膜的鋁片放入20mL0.5mol·L－1的CuSO4溶液中，觀察到的現(xiàn)象是____________________________________?；瘜W反應的離子方程式：__________________________。(3)將一塊未擦去氧化膜的鋁片放入20mL0.5mol·L－1的CuSO4溶液中，觀察到的現(xiàn)象是___________。鋁片表面析出一層海綿狀的暗紅色物質2Al＋3Cu2＋===3Cu＋2Al3＋無明顯現(xiàn)象第10頁/共66頁(4)取步驟(3)中的鋁片，用水沖洗后，放入盛有3mL6.0mol·L－1的NaOH溶液的試管中，觀察到的現(xiàn)象是_________________________。1～2min后取出鋁片，洗凈，再放入盛有20mL0.5mol·L－1CuSO4溶液的試管中，觀察到的現(xiàn)象是________________________________________。(5)將另一塊擦去氧化膜的鋁片放入盛有3mL濃硝酸的試管中，觀察到的現(xiàn)象是_____________。1min后取出鋁片，用水洗凈，再放入盛有20mL0.5mol·L－1CuSO4溶液的試管中，觀察到的現(xiàn)象是____________。鋁片表面產生大量無色氣泡鋁片表面很快出現(xiàn)一層海綿狀的暗紅色物質無明顯現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象第11頁/共66頁思考感悟3．家中的鋁鍋能否用金屬材料制成的清潔球摩擦清洗？為什么？【提示】不能。因為鋁鍋的表面有一層致密的氧化膜，能保護鋁鍋不被腐蝕。若用清潔球摩擦清洗，容易破壞氧化物薄膜，使內層金屬被腐蝕。第12頁/共66頁先有白色沉淀生成，后沉淀溶解生成無色溶液第13頁/共66頁4．培養(yǎng)明礬晶體(1)向250mL燒杯中加入120mL比室溫高10～20℃的水，分批加入明礬晶體，用玻璃棒攪拌，至晶體不再溶解為止。待溶液自然冷卻到比室溫高3～5℃，將溶液倒入另一只燒杯中，用硬紙板蓋好，靜置過夜。(2)從燒杯中選取2粒形狀規(guī)則的小晶體作為晶核，將所選的晶核用細線輕輕系好。第14頁/共66頁(3)把步驟(1)中配制的明礬溶液倒入另一只燒杯中，注意不要將已結晶出來的明礬倒出，再向溶液中加入適量明礬，加熱使其成為比室溫高10～20℃的飽和溶液。待溶液開始自然冷卻時，將小晶體懸掛在燒杯的中央，用硬紙板蓋好燒杯，靜置過夜。(4)每天把用細線系著的明礬晶體取出，重復步驟(3)的操作，直到晶體長到一定的大小。第15頁/共66頁自主體驗1．實驗室需要使AlCl3溶液中的Al3＋全部沉淀出來，適宜用的試劑是(

)A．NaOH溶液

B．Ba(OH)2溶液C．硫酸D．氨水解析：選D。第16頁/共66頁2．除去MgO中的Al2O3可選用的試劑是(

)A．NaOH溶液B．硝酸C．濃硫酸D．稀鹽酸解析：選A。第17頁/共66頁3．向下列各物質的水溶液中滴加稀硫酸或MgCl2溶液時，均有白色沉淀產生的是(

)A．BaCl2B．Ba(OH)2C．Na2CO3D．KOH解析：選B。第18頁/共66頁課堂互動講練要點一鋁單質的性質第19頁/共66頁第20頁/共66頁例1第21頁/共66頁實驗中發(fā)生反應的化學方程式是_________________________________________。實驗步驟：(1)稱取5.4g鋁鎂合金粉末樣品，投入VmL2.0mol·L－1NaOH溶液中，充分反應。NaOH溶液的體積V≥________。(2)過濾、洗滌、干燥、稱量固體。該步驟中若未洗滌固體，測得鎂的質量分數(shù)將________(填“偏高”或“偏低”)。第22頁/共66頁第23頁/共66頁實驗裝置如圖，問題討論：(1)某同學提出該實驗裝置不夠完善，應在A、B之間添加一個干燥、除酸霧的裝置。你的意見是：________(填“需要”或“不需要”)。(2)為使測定結果盡可能精確，實驗中應注意的問題是(寫出兩點)：①________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________。第24頁/共66頁[探究三]實驗方案：稱量5.4g鋁鎂合金粉末，放在如圖所示裝置的惰性電熱板上，通電使其充分灼燒。第25頁/共66頁問題討論：(1)欲計算Mg的質量分數(shù)，該實驗中還需測定的數(shù)據(jù)是________。(2)若用空氣代替O2進行實驗，對測定結果是否有影響？________(填“是”或“否”)?！舅悸伏c撥】解答本題要注意以下兩點：(1)鎂只具有較強的金屬性而鋁及其部分化合物具有兩性。(2)量氣管的正確使用。第26頁/共66頁第27頁/共66頁[探究二](1)因揮發(fā)出的HCl可溶于水，而在量氣管左端H2與量氣管中的水會接觸，故不需要添加干燥、除酸霧裝置。(2)涉及到氣體的實驗裝置氣密性應良好；量氣管讀數(shù)時應在室溫下并且量氣管兩端液面應相平使被測氣體壓強等于外界大氣壓，而且視線應與凹液面相切。第28頁/共66頁第29頁/共66頁第30頁/共66頁【答案】

[探究一]2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑(1)97

(2)偏高[探究二](1)不需要(2)調整量氣管C的高度，使C中液面與B中液面相平恢復到室溫后再讀數(shù)[讀數(shù)時保證視線與凹液面的最低點相平；檢查裝置的氣密性；合金完全溶解(或加入足量鹽酸)等合理答案][探究三](1)灼燒后固體的質量(2)是第31頁/共66頁互動探究請參照探究一、探究二另設計一實驗方案，測定該合金中的鎂的質量分數(shù)。【提示】利用Al(OH)3可溶于強堿，Mg(OH)2不溶于強堿的性質可設計實驗，稱量溶液中未與堿反應產生的沉淀的質量求出鎂的質量分數(shù)。第32頁/共66頁第33頁/共66頁變式訓練1

某鋁合金中含有元素鎂、銅、硅，為了測定該合金中鋁的含量，設計了如下實驗，請回答有關問題：(1)稱取樣品ag，稱量時應該使用的主要儀器的名稱是________。(2)將樣品溶解于足量的稀鹽酸中，過濾。濾液中主要含有______________，濾渣中含有____________，溶解、過濾用到的玻璃儀器是________________________________________________________________________。第34頁/共66頁(3)濾液中加過量氫氧化鈉溶液，過濾并洗滌濾渣。有關的離子方程式是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)步驟(3)的濾液中通入足量二氧化碳氣體，過濾并洗滌濾渣。有關的離子方程式是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。第35頁/共66頁(5)步驟(4)過濾后的濾渣用蒸餾水洗滌數(shù)次，烘干并灼燒至恒重，冷卻后稱量，其質量為bg，有關的化學方程式是________________________________________________________________________，原樣品中鋁的質量分數(shù)是________。(6)若步驟(3)中加入氫氧化鈉的量不足，則實驗結果偏________(填“高”、“低”或“不影響”，下同)；若步驟(5)中濾渣沒有洗滌，則實驗結果偏________；若濾渣灼燒不充分，則實驗結果偏________。第36頁/共66頁第37頁/共66頁第38頁/共66頁要點二鋁的重要化合物第39頁/共66頁(2011年廈門高二檢測)已知銅氨溶液中存在如下平衡：[Cu(NH3)4]2＋Cu2＋＋4NH3。某混合液含有Ag＋、Fe3＋和Al3＋，可用下列流程圖加以分離和鑒定：例2第40頁/共66頁(1)寫出濾液A中主要的陽離子的化學式：________________________________________________________________________。(2)解釋步驟②中生成沉淀B的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。第41頁/共66頁(3)寫出步驟③中發(fā)生反應的離子方程式：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)溶液G中的金屬陽離子的鑒定方法：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。第42頁/共66頁第43頁/共66頁第44頁/共66頁第45頁/共66頁【易誤警示】本題涉及離子反應、離子鑒別、平衡移動等諸多問題，考查知識面較廣，但問題設置有梯度，第(1)(3)(4)問都比較基礎，第(2)問則有一定難度。首先，銀離子在過量氨水中能形成銀氨絡離子是我們熟悉的知識，在解決第(2)問時，易僅從銀離子與氯離子反應生成氯化銀沉淀來考慮，而忽視了問題的本質是平衡的移動。第46頁/共66頁變式訓練2

A是一種無色透明的晶體，進行如下實驗：①取少量A晶體做焰色反應實驗，透過藍色鈷玻璃觀察，火焰呈紫色。②取少量A晶體溶于水可以得到無色的液體，該溶液使石蕊變紅。③取少量A晶體的溶液加過量氨水，有白色沉淀B生成。④過濾除去③中的B后，在濾液中滴加氯化鋇溶液，有白色沉淀C生成，C不溶于稀鹽酸。第47頁/共66頁⑤取少量B滴加氫氧化鈉溶液，得無色溶液D。⑥取少量B滴加鹽酸，得無色溶液E。⑦將47.4gA晶體在120℃下加熱脫水，剩余物的質量為25.8g。根據(jù)上述實驗現(xiàn)象和結果確定A、B、C、D、E，寫出它們的化學式。A：________________，B：________________，C：________________，D：________________，E：__________________。第48頁/共66頁第49頁/共66頁答案：KAl(SO4)2·12H2O

Al(OH)3

BaSO4Na[Al(OH)4]

AlCl3第50頁/共66頁探究整合應用鋁熱反應2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)ΔH＝－852kJ/mol1．鋁熱反應實驗中氯酸鉀和鎂條的作用鋁熱反應實驗中，氯酸鉀和鎂條是引燃劑。鋁粉和氧化鐵的反應需達到一定的溫度才能發(fā)生，所以點燃鎂條，氯酸鉀受熱分解產生氧氣，使鎂條更易燃燒，產生高溫，引發(fā)鋁和氧化鐵的反應。第51頁/共66頁2．鋁熱反應在生產生活中的應用(1)鋁熱反應發(fā)生時釋放出大量的熱，可使被置換出來的金屬熔融成液體，故可用于野外焊接鐵軌。(2)可用于冶煉某些難熔金屬如鉻、錳、釩等。第52頁/共66頁

教材中曾對“鋁熱反應”的現(xiàn)象有這樣的描述：“反應放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒?！薄凹埪┒返南虏勘粺?，有熔融物落入沙中?！庇忠阎珹l、Fe2O3、Al2O3、Fe的熔點、沸點數(shù)據(jù)如下：例物質AlFe2O3Al2O3Fe熔點(℃)660146220541535沸點(℃)2467－29802750第53頁/共66頁(1)某同學推測，鋁熱反應所得到的熔融物應是鐵鋁合金。你認為他的推測________。(填“合理”或“不合理”)(2)設計一個簡單的實驗方案證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁。填寫下列表格：所用試劑實驗操作及現(xiàn)象有關反應的化學方程式第54頁/共66頁(3)實驗室欲溶解此熔融物，下列試劑中最好的是________(填序號)。A．濃硫酸B．稀硫酸C．稀硝酸D．NaOH溶液不選其他三個選項的理由依次是：________________________________________________________________________。(4)研究表明，熔融物的成分與鋁熱劑中的金屬鋁和氧化鐵的用量有關。第55頁/共66頁編號ⅠⅡⅢⅣ熔融物成分(用化學式表示)Fe和Al2O3Al、Fe和Al2O3加足量鹽酸后發(fā)生的氧化還原反應(用離子方程式表示)1.Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2．______________3．______________1.Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2．______________3．______________1.Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2．2Al＋3Fe2＋===2Al3＋＋3Fe3．______________1.__________2．__________3．__________①在表格中填寫相應內容(可不填滿，也可補充)第56頁/共66頁②該小組取固體熔融物10.26g，研碎后置于足量NaOH溶液中充分反應，在反應過程中未見氣體產生，過濾、洗凈后，剩余固體稱重為7.20g。將剩余固體加入到足量的鹽酸中充分反應，收集到標準狀況下的氣體2016mL，向反應后的溶液中滴加KSCN溶液，未見紅色。請通過計算判斷：該熔融物的成分是________________________________________________________________________，對應上述各成分的物質的量之比是________。第57頁/共66頁【思路點撥】解答本題要注意以下三點：(1)根據(jù)反應物的量的多少和各物質的熔點分析產物的成分。(2)根據(jù)各物質的性質確定檢驗產物的方法。(3)定量分析時要找全化學反應。第58頁/共66頁【解析】(1)鋁熱反應發(fā)生時放出大量的熱，鐵在1535℃時熔化，而鋁的熔點是660℃，故鐵熔化時，鋁也熔化，因此，生成物中應有熔融的鋁。(2)鋁能與強堿(NaOH)溶液反應產生H2，而鐵與強堿(NaOH)溶液不反應，故可用強堿(NaOH)溶液來判斷熔融物中是否含有鋁。(3)稀硫酸能完全溶解此熔融物，并且不造成環(huán)境污染；濃硫酸會使鐵、鋁鈍化；稀硝酸溶解金屬時