2019年高中化學(xué) 專題2 物質(zhì)性質(zhì)的研究 課題一 鋁及其化合物的性質(zhì)教學(xué)案 蘇教版選修6(考試專用)

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1、 課題一 鋁及其化合物的性質(zhì) 【學(xué)考報(bào)告】 知識(shí)條目 加試要求 ①鋁片(條)燃燒的方法 ②鋁表面氧化膜的作用 b b 1．鋁的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) (1)結(jié)構(gòu)和存在 鋁位于元素周期表第?3?周期ⅢA?族，原子結(jié)構(gòu)示意圖為 僅次于硅。自然界中的鋁全部以化合態(tài)存在。 (2)化學(xué)性質(zhì)  。鋁元素在地殼中含量豐富， 寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：

2、 ① 點(diǎn)燃 ②2Al＋3Cl2=====2AlCl3 ③ 4 ④2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)?]＋3H2↑ 高溫 ⑤2Al＋Fe2O3=====Al2O3＋2Fe(鋁熱反應(yīng)) (3)制備 通電 冰晶石 2Al2O3(熔融)?=====4Al＋3O2↑ -?1?- 2．鋁的化合物的性質(zhì) (1)氧化鋁 ①物理性質(zhì)：白色固體，難溶于水，有很高的熔點(diǎn)。 ②化學(xué)性質(zhì) (2)氫氧化鋁 ①物理性質(zhì) 白色膠狀不

3、溶于水的固體，有較強(qiáng)的吸附性。 ②化學(xué)性質(zhì) Ⅰ. Ⅱ.Al(OH)3?的電離 寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式： 3 4 a．Al(OH)3＋3H＋===Al?＋＋3H2O； b．Al(OH)3＋OH－===Al(OH)－； △ c．2Al(OH)3=====Al2O3＋3H2O。 ③制備 3 4 Ⅰ.向鋁鹽中加入氨水，離子方程式為?Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)?↓＋3NH＋。 4 3 3 4 3 Ⅱ.Na[Al(OH)4]溶液中通入足量?

4、CO2，離子方程式為?Al(OH)－＋CO2===Al(OH)?↓＋HCO－。 Ⅲ.Na[Al(OH)4]溶液與?AlCl3?溶液混合：離子方程式為?3Al(OH)－＋Al3＋===4Al(OH)?↓。 (3)常見的鋁鹽 ①硫酸鋁鉀是由兩種不同的金屬離子和一種酸根離子組成的復(fù)鹽。 ②明礬的化學(xué)式為?KAl(SO4)2·12H2O，它是無色晶體，可溶于水，水溶液 pH<7(填“<”、 “>”或“＝”)。明礬可以凈水。其凈水的原理是?Al3＋＋3H2O Al(OH)3?膠體吸附水中懸浮雜質(zhì)形成沉淀而凈水。 Al(OH)3(膠體)＋3H＋，

5、 -?2?- 點(diǎn)撥一、鋁的實(shí)驗(yàn)探究現(xiàn)象及解釋 實(shí)驗(yàn)探 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 究項(xiàng)目 將鋁片剪成長(zhǎng)?5～8?cm，寬?0.2～ 0.3?cm?的鋁條，繞成螺旋狀，一 端纏繞一根火柴，用坩堝鉗夾住  現(xiàn)象及解釋 1.寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：4Al＋ 點(diǎn)燃 3O2=====2Al2O3 鋁能與氧 氣反應(yīng) 鋁表面氧 化膜的實(shí) 驗(yàn)探究  鋁條

6、另一端，點(diǎn)燃鋁條上的火柴， 待火柴快燃燒完時(shí)，將鋁條伸入 裝有?O2?的集氣瓶中(瓶?jī)?nèi)盛少量 水)，觀察現(xiàn)象 1.取?3?片鋁片，將其中兩片鋁片 用砂紙擦去表面的氧化膜 2.將一片擦去氧化膜的鋁片放入 20?mL?0.5?mol·L－1?的?CuSO4?溶液 中，觀察鋁片表面現(xiàn)象及其他可 能發(fā)生的現(xiàn)象 3.將一片未擦去氧化膜的鋁片放 入?20?mL?0.5?mol·L－1?的?CuSO4 溶液中，觀察鋁片表面現(xiàn)象 4.取上一步中的鋁片，用水沖洗 后，放

7、入盛有?3?mL?6.0?mol·L－1 NaOH?溶液的試管中，1～2?min?后 取出鋁片，洗凈，放入?20?mL?0.5 2．將鋁片放到酒精燈火焰上，鋁難 以燃燒，試分析原因： (1)氧氣的濃度較??；(2)反應(yīng)物的接 觸面積小 破壞鋁表面氧化膜的方法有：①用砂 紙擦；②用?NaOH?溶液浸泡；③用稀 酸浸泡 現(xiàn)象：①鋁表面有紫紅色物質(zhì)沉積； ②產(chǎn)生氣泡，并逐漸加快，鋁片上下 翻滾；③繼而產(chǎn)生藍(lán)色沉淀；④混合 液溫度升高。請(qǐng)用相關(guān)方程式解釋上 述現(xiàn)象。 3 ①2Al＋3Cu2＋===2Al?＋＋3

8、Cu 3 ②2Al＋6H＋===2Al?＋＋3H2↑ ③Cu2＋＋2H2O??Cu(OH)2＋2H＋ 現(xiàn)象：無明顯現(xiàn)象 解釋：氧化膜的存在阻礙了鋁與鹽溶 液的反應(yīng) 現(xiàn)象：現(xiàn)象同步驟?2 解釋：鋁片表面的氧化膜被破壞 -?3?- mol·L－1?硫酸銅溶液中 5.將另一擦去氧化膜的鋁片放入 盛有?3?mL?濃硝酸的試管中，觀察 現(xiàn)象：無明顯現(xiàn)象 現(xiàn)象。1?min?后取出鋁片，用水洗 解釋：鋁在濃硝酸中鈍化，表面生成 凈，再放入?20?mL?0.5?mol·L－1

9、CuSO4?溶液的試管中 1.取兩支試管，分別加入?1?mL?1.0 mol·L－1?AlCl3?溶液 2.在一支試管中逐滴加入?6.0 一層致密的氧化物保護(hù)膜 現(xiàn)象：先生成白色沉淀，后溶解 mol·L－1?NaOH?溶液，邊滴加邊振 離子反應(yīng)方程式：Al3＋＋4OH－ 鋁配合物 的生成  蕩試管，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 3.在另一支試管中滴加?2?mL?10% NH4F?溶液，再滴加?1?mL?3.0?mol·L  4 ===Al(OH)－ 現(xiàn)象：無明顯現(xiàn)象

10、 －1 氨水，邊滴加邊振蕩試管，觀察 6 解釋：生成了?AlF3－，溶液中無?Al3＋ 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 1.向?250?mL?燒杯中加入?120?mL 比室溫高?10～20?℃的水，分批加 入明礬晶體，用玻璃棒攪拌，至 現(xiàn)象：燒杯中有白色晶體析出 晶體不再溶解為止。待溶液自然 原因：飽和溶液在冷卻時(shí)析出晶體 培養(yǎng)明礬 晶體 冷卻到比室溫高?3～5?℃時(shí)，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

11、用細(xì)線輕輕系好 3.把步驟?1?中配制的明礬溶液倒 現(xiàn)象：取出小晶體，發(fā)現(xiàn)晶體變大 入另一只燒杯中，注意不要將已 原因：飽和溶液在冷卻時(shí)成為過飽和 結(jié)晶出來的明礬倒出，再向溶液 溶液，有溶質(zhì)在小晶體上結(jié)晶 中加入適量明礬，加熱使其成為 -?4?- 比室溫高?10～20?℃的飽和溶液。 待溶液開始自然冷卻時(shí)，將小晶 體懸掛在燒杯的中央，用硬紙板 蓋好燒杯，靜置過夜 現(xiàn)象：晶體逐漸長(zhǎng)大 4.每天把用細(xì)線系著的明礬晶體 原因：不斷有明礬晶體析出，并在小 取出，重復(fù)步驟?3?的操作 晶體上

12、結(jié)晶 點(diǎn)撥二、鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn) 1．基本原理 (1)基本原理： 鋁是較活潑的金屬，在一定條件下能與某些金屬氧化物反應(yīng)，將其中的金屬置換出來。 (2)鋁熱反應(yīng)： ①鋁熱劑：鋁粉與金屬氧化物(如?Fe2O3、Cr2O3、V2O5?等)組成的混合物。 ②鋁熱反應(yīng)：鋁熱劑在高溫條件下的反應(yīng)。 ③鋁熱法：鋁熱劑發(fā)生鋁熱反應(yīng)制備金屬的方法。 ④鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用： A．焊接鋼軌；B.冶煉難熔金屬(如?Fe、Cr、V、Mn?等)。 2．實(shí)驗(yàn)記錄與結(jié)論 (1)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備： 將兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀，在其中一只紙漏斗的底部剪一個(gè)小孔，用水

13、潤(rùn)濕，再與 另一個(gè)紙漏斗套在一起，有孔的紙漏斗置于內(nèi)層(使紙漏斗每邊都有?4?層)，架在鐵架臺(tái)的鐵 圈上，其下方放置盛有細(xì)沙的蒸發(fā)皿或鐵盤。 (2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng)反應(yīng)被引發(fā)后，反應(yīng)劇烈進(jìn)行，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光和美麗的 焰火；從漏斗底部流出火紅的液滴，在坩堝內(nèi)的沙中冷卻為黑色固體，該固體可被磁鐵吸 引。 (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：鋁在高溫下能將氧化鐵中的鐵置換出來，并放出大量的熱。 高溫 該反應(yīng)的化學(xué)方程式為?2Al＋Fe2O3=====2Fe＋Al2O3。 (4)注意事項(xiàng)： ①該實(shí)驗(yàn)中鎂條的作用是通過其燃燒放出的熱量引發(fā)鋁熱反應(yīng)；氯酸鉀的作

14、用是作氧化劑， -?5?- 使伸入混合物內(nèi)部的鎂條繼續(xù)燃燒。 ②因鋁熱反應(yīng)非常劇烈，操作時(shí)應(yīng)注意防止?fàn)C傷，最好帶上石棉手套和防護(hù)眼罩，并移開附 近的易燃物。 [典例剖析] 某學(xué)校研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究鋁等金屬的性質(zhì)：將一小片久置鋁片投入濃氯化銅溶液 中，鋁表面很快出現(xiàn)一層海綿狀暗紅色物質(zhì)，接下來鋁片上產(chǎn)生大量氣泡，觸摸容器知溶液 溫度迅速上升，收集氣體，檢驗(yàn)其具有可燃性。若用同樣的鋁片投入同濃度的硫酸銅溶液 中，在短時(shí)間內(nèi)鋁片無明顯變化。 (1)鋁與氯化銅溶液能迅速反應(yīng)，而與同濃度的硫酸銅溶液在短時(shí)間內(nèi)不反應(yīng)的原因

15、可能是 ________。(填序號(hào)) 4 A．鋁與?Cl－反應(yīng)，鋁與?SO2－不反應(yīng) B．氯化銅溶液酸性比同濃度的硫酸銅溶液酸性強(qiáng) C．硫酸銅水解生成硫酸使鋁鈍化 D．氯離子能破壞氧化鋁表面薄膜，而硫酸根離子不能 E．生成氯化鋁溶于水，而生成硫酸鋁不溶于水 (2)鋁片表面出現(xiàn)的暗紅色物質(zhì)是____________________________。 (3)放出的氣體是?________，請(qǐng)從有關(guān)物質(zhì)的濃度、能量、是否有電化學(xué)作用等分析開始階 段產(chǎn)生氣體的速率不斷加快的原因是____________________ __________

16、____________________________________________________。 (4)某同學(xué)通過一定的實(shí)驗(yàn)操作，也能使鋁片與硫酸銅溶液反應(yīng)加快，他采取的措施可能是 ____________________________________。 A．用砂紙擦去鋁片表面的氧化膜后投入硫酸銅溶液中 B．把鋁片投入熱氫氧化鈉溶液中一段時(shí)間后，取出洗滌，再投入硫酸銅溶液中 C．向硫酸銅溶液中滴加氫氧化鈉溶液，再投入鋁片 D．在鋁片上捆上幾枚銅釘后投入同濃度的硫酸銅溶液中 (5)除去氧化鋁的鋁片與鎂片為電極，在?X?電解質(zhì)溶液中構(gòu)成原電池，

17、列表如下： 選項(xiàng) A 鋁電極 負(fù)極 電解質(zhì) NaOH 負(fù)極反應(yīng) 2Al－6e－＋8OH－ 正極反應(yīng) 6H2O＋6e－=== 4 ===2Al(OH)－ 6OH－＋3H2↑ -?6?- B 負(fù)極 稀鹽酸 3 2 2Al－6e－===2Al?＋???????6H＋＋6e－===3H?↑ C  正極  濃硝酸  2 Mg－2e－===Mg?＋ 3 2NO－＋4H＋＋2e－ ===2NO?↑＋2H2O

18、 其中正確的是?________(填序號(hào)?)?，由此推知，金屬作電極不僅與本身性質(zhì)相關(guān)，而且與 ________有關(guān)。 解析 (1)同濃度的氯化銅溶液和硫酸銅溶液，陽離子相同，陰離子不同，前者能與鋁反應(yīng) 而后者不能，說明是陰離子的影響。在硫酸銅溶液與鋁片反應(yīng)的試管里加入少量氯化銅溶 液，若反應(yīng)加快了，說明上述推斷正確。?(2)由暗紅色可判斷是銅單質(zhì)。?(3)產(chǎn)生大量氣泡， 溫度迅速上升，氣體具有可燃性，可知鋁與?H＋反應(yīng)生成?H2。(4)由(1)中選項(xiàng)?D?可知，使鋁能 與銅反應(yīng)的關(guān)鍵是去除氧化膜。?(5)在堿性溶液中，鋁的活動(dòng)性強(qiáng)于鎂，鋁作負(fù)極。在酸

19、性 溶液中，鎂的活動(dòng)性強(qiáng)于鋁，鎂作負(fù)極。由于鋁與濃硝酸鈍化，在濃硝酸中，鎂作負(fù)極。 答案 (1)D (2)Cu (3)H2 ①隨著反應(yīng)進(jìn)行生成鋁離子濃度增大，水解程度增大，產(chǎn)生?H＋ 的濃度增大，②該反應(yīng)放熱，升高溫度反應(yīng)加快，③銅與鋁構(gòu)成原電池，加快鋁溶解 (4)A、B (5)A 電解質(zhì)性質(zhì) [跟蹤訓(xùn)練] 某課外小組對(duì)一些金屬單質(zhì)和化合物的性質(zhì)進(jìn)行探究。 下表為“鋁與氯化銅溶液反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)報(bào)告的一部分： 實(shí)驗(yàn)步驟 將打磨過的鋁片(過量)放入一定濃度 的?CuCl2?溶液中 反應(yīng)結(jié)束后分離出溶液備用 紅色固體用蒸餾水

20、洗滌后，置于潮濕 空氣中 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 產(chǎn)生氣泡，析出疏松的紅色固體，溶液 逐漸變?yōu)闊o色 一段時(shí)間后固體由紅色變?yōu)榫G色[設(shè)其 主要成分為?Cu2(OH)2CO3] (1)按反應(yīng)類型各寫出一個(gè)實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式(是離子反應(yīng)的只寫離子方程式) 置換反應(yīng)___________________________________________________； 化合反應(yīng)___________________________________________________。 (2)用石墨作電極，電解上述實(shí)驗(yàn)分離出的溶液，兩極

21、產(chǎn)生氣泡。持續(xù)電解，在陰極附近的 溶液中還可以觀察到的現(xiàn)象是___________________________。 解釋此現(xiàn)象的離子方程式是_______________________________________ -?7?- _______________________________________________________________。 3 解析 (1)由?CuCl2?溶液中?Cu2＋的水解使溶液呈酸性，所以會(huì)有?2Al＋6H＋===2Al?＋＋3H2↑，也 3 有?2Al＋3Cu2＋===2Al?＋＋3C

22、u；單質(zhì)銅在潮濕空氣中由紅色變?yōu)榫G色，化學(xué)方程式可寫成： 2 2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu?(OH)2CO3。 電解 2 (2)用石墨作電極，電解?AlCl3?溶液，電解的化學(xué)方程式為?2AlCl3＋6H2O=====2Al(OH)3↓＋ 3H2↑＋3Cl2↑；持續(xù)電解，電解水，陰極：2H2O＋2e－===H?↑＋2OH－從而使陰極區(qū)?OH－濃度增 大，所以會(huì)看到有白色沉淀生成，后沉淀逐漸溶解至消失。 3 3 2 答案 (1)2Al?＋?6H?＋?===2Al?＋?＋?3H2↑(?或?2Al?＋?3Cu2?＋?===2Al?＋?＋?3Cu) 2Cu?＋?O2?＋?H2O?＋ CO2===Cu?(OH)2CO3 3 (2)?生?成?白?色?沉?淀?，?后沉?淀?逐?漸?溶?解?至?消?失 Al3?＋?＋?3OH?－?===Al(OH)?↓，?Al(OH)3?＋?OH?－ 4 ===Al(OH)－ -?8?-