1、1课时铝及铝合金学习目标核心素养建构1.了解铝的还原性，认识铝在化学性质上与其他常见金属的相似与不同。2.能学会运用实验分类的方法来研究物质的性质。3.能说出合金的特性和用途。知 识 梳 理一、铝的性质1.铝是一种较软的银白色金属固体，具有较强的韧性、延展性、良好的导电和导热性。2.铝与氧气的反应：在常温下能很快被氧化，形成致密的氧化膜，具有一定的抗腐蚀性。3.铝与盐酸、NaOH溶液的反应实验操作实验现象试管中有气泡产生，铝片溶解；点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声试管中有气泡产生，铝片溶解；点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声有关化学方程式化学方程式：2Al6HCl=2AlCl33H2离子方程式：
2、2Al6H=2Al33H2化学方程式：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2离子方程式：2Al2OH2H2O=2AlO3H24.钝化常温下，铝遇浓H2SO4、浓HNO3发生钝化，原因是：在表面形成一层致密的氧化膜，阻止内部金属进一步发生反应。5.铝热反应铝热反应是指工业上用铝粉来还原一些金属氧化物，得到金属单质的一类反应。反应原理：利用了铝的还原性和反应放出的热量。铝热剂：铝粉和金属氧化物的混合物。铝与氧化铁的反应：2AlFe2O32FeAl2O3。用途：冶炼难熔金属、野外焊接钢轨等。【自主思考】1.铝能否可以与稀硫酸反应，若能，写出其反应的离子方程式。提示铝的活动性比氢强，可以置换硫
3、酸中的氢。2Al6H=2Al33H22.有同学认为：“常温下，铝在浓硝酸、浓硫酸中钝化，所以没有发生反应”，你同意他的观点吗？提示不同意。钝化是在金属表面反应生成一层致密的氧化物保护膜，保护膜会阻碍反应的继续进行，所以钝化时发生了化学反应。3.如何除去镁粉中混有少量的铝粉？写出有关的化学方程式。提示将混合物加入足量NaOH溶液中，充分反应后过滤，洗涤烘干即为纯镁粉。反应方程式：2NaOH2Al2H2O=2NaAlO23H2二、铝合金1.合金合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。2.铝合金金属铝中加入其他元素如铜、镁、硅、锌、锂等，即形成各种性能优良的铝合金
4、。(1)性质特征铝合金具有密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉等特点，并且表面易形成致密的氧化物保护膜而具有一定的抗腐蚀能力。(2)用途铝合金主要用于建筑业、容器和包装业、交通运输以及电子行业，如汽车车轮的骨架、硬盘盒等。另外，还广泛用于制造飞机构件。【自主思考】4.初中曾学过有关合金的一些知识，你还记得什么是合金吗？合金有哪些优良的性质？你知道合金在生活中有哪些用途吗？举出一些例子。提示初中提到的合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属制得具有金属特征的金属材料。不同的合金具有不同的性能，与钢铁相比，主要表现在机械强度、韧性、硬度、可塑性、耐腐蚀性等方面。例如，不锈钢抗腐蚀
5、性好，用来做医疗器械、炊具等；硬铝强度和硬度好，用来制门窗，也用于制火箭、飞机、轮船等；青铜强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀，用于制机器零件，等等。5.有同学认为“合金是金属的混合物，合金的性质是各种金属性质的总和”，这句话对吗？提示不对；合金的性质并不是各成分金属性质的总和；一般说来，合金的性能优于纯金属，合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低，硬度比它的各成分金属的大。效 果 自 测1.将一块未经打磨的铝片插入硫酸铜溶液中，铝表面未观察到有红色物质析出，原因是()A.铝不与硫酸铜溶液反应B.铝表面有一层氧化膜C.铝没有铜活泼D.反应生成了无色物质解析铝易与氧气反应，铝表面形成一层氧化膜(Al2
6、O3)，Al2O3不与硫酸铜溶液反应。答案B2.写出下列反应的化学方程式，并指出氧化剂和还原剂。如不能发生反应，请说明原因。(1)铝跟四氧化三铁： ； 。(2)铝跟氧化铜： ； 。(3)铝跟氧化镁： 。答案(1)3Fe3O48Al9Fe4Al2O3氧化剂 还原剂(2)3CuO2Al3CuAl2O3氧化剂还原剂(3)Mg比Al活泼，Al不能把Mg从MgO中置换出来探究一、铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应的比较【探究讨论】1.等量的铝分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量有什么关系？提示等量的铝与足量的盐酸、NaOH溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为31。2.等
7、量的铝分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，生成H2的量有什么关系？提示二者产生氢气体积比为11。3.足量的铝与等物质的量浓度、等体积的盐酸和NaOH反应，生成H2的量又有什么关系？提示足量的铝与等物质的量的盐酸和NaOH反应，产生H2体积比为13。【点拨提升】1.金属与酸溶液反应的有关计算金属与酸反应分两种情况，一种是金属只与酸反应不与H2O反应，此时产生H2的量取决于金属与酸的相对多少，另一种是金属与酸反应又与H2O反应，如钠，产生H2的量只取决于钠的多少，钠不会有剩余。(1)当金属不足酸过量时，要以金属为标准进行计算，生成H2的体积比即为金属失去的电子数之比，1 mol Na失1 mol
8、e，1 mol Mg、Zn、Fe均失去2 mol e，1 mol Al失去3 mol e。(2)当金属足量酸不足时，对于Na来说，Na的量决定了H2的量；而对于Mg、Al、Zn、Fe等应以酸为标准进行计算，由于酸提供的H一样多，生成H2的量也一样多。(3)Na、Mg、Al与酸的反应产生H2的量比较酸足量(金属完全反应)时：a.钠、镁、铝与产生氢气的物质的量之比分别为21、11、23。b.等物质的量的钠、镁、铝与足量的酸反应时，产生氢气的量之比为123。c.等质量的钠、镁、铝与足量的酸反应时，产生氢气的物质的量之比为。d.钠、镁、铝与足量的酸反应，要使产生氢气的量相同，消耗金属的质量最多的是钠，
9、镁次之，铝最少。三者的物质的量之比为1；质量之比是23129。过量的金属与等量的酸反应时，钠产生氢气的量较多(过量的钠与水反应)，镁和铝产生氢气的量相等，且取决于酸的物质的量。2.铝与酸、碱反应产生H2的量的关系(1)等量的铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为11。(2)足量的铝分别与含等物质的量的HCl和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为13。(3)一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为，则必定是：铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足。铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。【典题例证1】等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙
10、两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为56(相同条件下)，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能是()A.甲、乙中都是铝过量B.甲中铝过量、乙中碱过量C.甲中酸过量，乙中铝过量D.甲中酸过量，乙中碱过量解析(1)2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，若H2SO4、NaOH均过量，V(H2)由n(Al)决定，V(甲)V(乙)11；若H2SO4和NaOH不足，生成V(H2)的量由H2SO4和NaOH的量决定，V(甲)V(乙)23。而事实上V(甲)V(乙)56。故甲中H2SO4不足，乙中铝不足。答案B【学以致用1】甲、乙两个烧杯中分别盛有100 m
11、L 4.0 molL1的盐酸和100 mL 4.0 molL1 NaOH溶液，向两个烧杯中均加入5.4 g铝粉，在相同状况下产生气体的体积比为()A.11 B.23C.32 D.31解析铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式分别是2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，n(HCl)0.4 mol，n(NaOH)0.4 mol，n(Al)0.2 mol，因此，甲烧杯中盐酸不足铝过量，乙烧杯中铝不足氢氧化钠过量，甲烧杯中产生氢气0.2 mol，乙烧杯中产生氢气0.3 mol，故选B。答案B探究二、铝热反应【探究讨论】2AlFe2O32FeAl2O3中还原
12、剂是哪种物质？提示铝作为还原剂。【点拨提升】利用铝的强还原性和铝转化为氧化铝时能放出大量热的性质，工业上常用铝粉来还原一些金属氧化物，这类反应被称为铝热反应。铝不仅可与氧化铁发生铝热反应，用其他金属氧化物，如V2O5、Cr2O3、MnO2等代替氧化铁也可发生铝热反应。2AlFe2O32FeAl2O3(可用于野外金属铁的焊接、切割)4Al3MnO23Mn2Al2O3(可用于冶炼金属锰)2AlCr2O32CrAl2O3(可用于冶炼金属铬)通过铝热反应只能还原得到金属性比铝弱的金属单质，而不能还原得到金属性比铝强的金属单质，如铝和氧化镁不能发生反应。铝热反应属于置换反应，也属于氧化还原反应。反应中氧
13、化剂得电子数目与还原剂失电子数目相等。【典题例证2】用铝热法还原下列化合物，制得金属各1 mol时，消耗铝的量最小的是()A.MnO2 B.WO3C.Co3O4 D.Cr2O3解析根据氧化还原反应中得失电子守恒原则，还原得到1 mol Mn时，需 mol Al；还原得到1 mol W时，需2 mol Al；还原得到1 mol Co时，需 mol Al；还原得到1 mol Cr时，需1 mol Al。答案C【学以致用2】把铝粉和氧化铁粉末配成铝热剂，分成两等份。一份在高温下恰好完全反应后，再与足量的盐酸反应；另一份放入足量的烧碱溶液中充分反应，前后两种情况下生成的气体的质量比是()A.11 B.
14、23 C.32 D.289解析把铝粉和Fe2O3粉末配成铝热剂，分成两等份。一份在高温下恰好完全反应生成Fe与Al2O3，由得失电子守恒可知，n(Fe)n(Al)，再将生成物与足量的稀盐酸反应，Fe与HCl反应生成FeCl2与H2，由得失电子守恒可知，n(H2)n(Fe)，所以n(H2)n(Al)；将另一份直接加入足量的NaOH溶液中使之充分反应，Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2与H2，由得失电子守恒可知，2n(H2)3n(Al)，所以n(H2)n(Al)，故两种情况下生成气体的物质的量之比为n(H2)n(H2)n(Al)n(Al)23，故选B。答案B1.利用铝热反应可以焊接钢轨，下列说
15、法正确的是()A.铝作还原剂B.工业上可用铝热反应的方法提取镁C.铝既是氧化剂，又是还原剂D.在铝热反应中，铝的还原性弱于被置换出来的金属的还原性解析在铝热反应中，Al失去电子被氧化，作还原剂，故A项正确，C项错误；铝的还原性弱于镁，无法通过铝热反应的方法提取镁，工业上通常采用电解熔融氯化镁的方法获得镁，故B项错误；在铝热反应中，被置换出来的金属的还原性弱于Al，故D项错误。答案A2.(双选)下列关于铝与氢氧化钠溶液反应的说法错误的是()A.铝失去电子，作氧化剂B.产生的气体是氢气C.NaOH与H2O作氧化剂D.溶液中铝元素的存在形式是AlO解析反应中铝失去电子，铝元素由0价升高到3价，故铝是
16、还原剂，A项错误；铝与氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2和H2，B项正确；在铝与氢氧化钠溶液的反应中，水作氧化剂，C项错误；溶液中铝元素以AlO的形式存在，D项正确。答案AC3.某无色透明溶液可以与铝反应产生氢气，下列离子组中，在其中可能大量共存的是()A.OH、NO、Ba2、Cl B.H、Mg2、Ba2、NOC.H、SO、Al3、Cu2 D.Na、K、MnO、Cl解析B项，H和NO存在下不可能生成H2；C项，Cu2为蓝色；D项，MnO为紫色，故选A。答案A4.铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的HCl和NaOH物质的量之比为()A.3
17、1 B.21C.11 D.13解析由反应方程式：2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，可知生成相同体积氢气时，消耗HCl、NaOH物质的量之比为31。答案A5.向一个铝制易拉罐中充满CO2，然后往罐内注入足量的浓NaOH溶液，立即用胶布密封罐口，不多会儿听到易拉罐“咔咔”作响，发现易拉罐变瘪，再过一会儿又鼓起来。(1)易拉罐变瘪的原因是 。(2)易拉罐又鼓起来的原因是 。(3)有关反应的离子方程式为 、 。解析在易拉罐内充入CO2后加入氢氧化钠溶液，会发生反应：2NaOHCO2=Na2CO3H2O，而使罐内气体压强减小，所以在外界大气压的作用下变瘪；然后过量的NaOH会与易拉罐的成分Al发生化学反应而生成H2，发生的反应是：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，所以易拉罐内压强增大，又会重新鼓起来。答案(1)CO2被吸收，使罐内气体压强减小而被外界大气压压瘪(2)由于铝与NaOH反应生成H2，气体压强又增大而重新鼓起(3)2OHCO2= COH2O2Al2OH2H2O=2AlO3H2