（浙江專用）2018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.doc

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課題一　鋁及其化合物的性質(zhì) 　【學(xué)考報(bào)告】 知識條目 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。鋁元素在地殼中含量豐富，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) 寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式： ① ②2Al＋3Cl22AlCl3 ③ ④2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ ⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe(鋁熱反應(yīng)) (3)制備 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 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： a．Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O； b．Al(OH)3＋OH－===Al(OH)； c．2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。 ③制備 Ⅰ.向鋁鹽中加入氨水，離子方程式為Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH。 Ⅱ.Na[Al(OH)4]溶液中通入足量CO2，離子方程式為Al(OH)＋CO2===Al(OH)3↓＋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↓。 (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)212H2O，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＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋，Al(OH)3膠體吸附水中懸浮雜質(zhì)形成沉淀而凈水。 點(diǎn)撥一、鋁的實(shí)驗(yàn)探究現(xiàn)象及解釋 實(shí)驗(yàn)探 究項(xiàng)目 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 現(xiàn)象及解釋 鋁能與氧氣反應(yīng) 將鋁片剪成長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，用坩堝鉗夾住鋁條另一端，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(瓶內(nèi)盛少量水)，觀察現(xiàn)象 1.寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：4Al＋3O22Al2O3 2．將鋁片放到酒精燈火焰上，鋁難以燃燒，試分析原因： (1)氧氣的濃度較小；(2)反應(yīng)物的接觸面積小 鋁表面氧化膜的實(shí)驗(yàn)探究 1.取3片鋁片，將其中兩片鋁片用砂紙擦去表面的氧化膜 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 2.將一片擦去氧化膜的鋁片放入20 mL 0.5 molL－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 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。請用相關(guān)方程式解釋上述現(xiàn)象。 ①2Al＋3Cu2＋===2Al3＋＋3Cu ②2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ ③Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋ 3.將一片未擦去氧化膜的鋁片放入20 mL 0.5 molL－1的CuSO4溶液中，觀察鋁片表面現(xiàn)象 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) 4.取上一步中的鋁片，用水沖洗后，放入盛有3 mL 6.0 molL－1 NaOH溶液的試管中，1～2 min后取出鋁片，洗凈，放入20 mL 0.5 molL－1硫酸銅溶液中 現(xiàn)象：現(xiàn)象同步驟2 解釋：鋁片表面的氧化膜被破壞 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。1 min后取出鋁片，用水洗凈，再放入20 mL 0.5 molL－1 CuSO4溶液的試管中 現(xiàn)象：無明顯現(xiàn)象 解釋：鋁在濃硝酸中鈍化，表面生成一層致密的氧化物保護(hù)膜 鋁配合物的生成 1.取兩支試管，分別加入1 mL 1.0 molL－1 AlCl3溶液 2.在一支試管中逐滴加入6.0 molL－1 NaOH溶液，邊滴加邊振蕩試管，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 現(xiàn)象：先生成白色沉淀，后溶解 離子反應(yīng)方程式：Al3＋＋4OH－===Al(OH) 3.在另一支試管中滴加2 mL 10% NH4F溶液，再滴加1 mL 3.0 molL－1氨水，邊滴加邊振蕩試管，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 現(xiàn)象：無明顯現(xiàn)象 解釋：生成了AlF，溶液中無Al3＋ 培養(yǎng)明礬晶體 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，至晶體不再溶解為止。待溶液自然冷卻到比室溫高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 現(xiàn)象：燒杯中有白色晶體析出 原因：飽和溶液在冷卻時(shí)析出晶體 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(xì)線輕輕系好 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(jié)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(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：取出小晶體，發(fā)現(xiàn)晶體變大 原因：飽和溶液在冷卻時(shí)成為過飽和溶液，有溶質(zhì)在小晶體上結(jié)晶 4.每天把用細(xì)線系著的明礬晶體取出，重復(fù)步驟3的操作 現(xiàn)象：晶體逐漸長大 原因：不斷有明礬晶體析出，并在小晶體上結(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，用水潤濕，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。 該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al＋Fe2O32Fe＋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)；氯酸鉀的作用是作氧化劑，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)的原因可能是________。(填序號) A．鋁與Cl－反應(yīng)，鋁與SO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____________________ ______________________________________________________________。 (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，列表如下： 選項(xiàng) 鋁電極 電解質(zhì) 負(fù)極反應(yīng) 正極反應(yīng) A 負(fù)極 NaOH 2Al－6e－＋8OH－===2Al(OH) 6H2O＋6e－=== 6OH－＋3H2↑ B 負(fù)極 稀鹽酸 2Al－6e－===2Al3＋ 6H＋＋6e－===3H2↑ C 正極 濃硝酸 Mg－2e－===Mg2＋ 2NO＋4H＋＋2e－===2NO2↑＋2H2O 其中正確的是________(填序號)，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 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 將打磨過的鋁片(過量)放入一定濃度的CuCl2溶液中 產(chǎn)生氣泡，析出疏松的紅色固體，溶液逐漸變?yōu)闊o色 反應(yīng)結(jié)束后分離出溶液備用 紅色固體用蒸餾水洗滌后，置于潮濕空氣中 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_______________________________________ _______________________________________________________________。 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＋===2Al3＋＋3H2↑，也有2Al＋3Cu2＋===2Al3＋＋3Cu；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：2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3。 (2)用石墨作電極，電解AlCl3溶液，電解的化學(xué)方程式為2AlCl3＋6H2O2Al(OH)3↓＋3H2↑＋3Cl2↑；持續(xù)電解，電解水，陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋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。 答案　(1)2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑(或2Al＋3Cu2＋===2Al3＋＋3Cu)　2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3 (2)生成白色沉淀，后沉淀逐漸溶解至消失　Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===Al(OH)