(浙江專用)2022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

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1、(浙江專用)2022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  【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。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))

2、 (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++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH。

3、 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)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++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

4、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(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?jī)?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?。?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

5、.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 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。 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 mol·L-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

6、水沖洗后,放入盛有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 mol·L-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 mol·L-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 mol·L-1 AlCl3溶液 2.在一支試管中逐滴加入6.0 mol·L

7、-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 mol·L-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

8、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(zhǎng)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

9、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(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

10、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

11、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(hào)) 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)

12、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____________________ ______________________________________________________________。 (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

13、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

14、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

15、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 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)

16、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______________________________________

17、_ _______________________________________________________________。 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)

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