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)

課題一鋁及其化合物的性質(zhì)【學(xué)考報(bào)告】知識(shí)條目加試要求鋁片(條)燃燒的方法鋁表面氧化膜的作用bb1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A 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：點(diǎn)燃2Al3Cl2=2AlCl342Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH) 3H2高溫2AlFe2O3=Al2O32Fe(鋁熱反應(yīng))(3)制備通電冰晶石2Al2O3(熔融) =4Al3O2- 1 -2鋁的化合物的性質(zhì)(1)氧化鋁物理性質(zhì)：白色固體，難溶于水，有很高的熔點(diǎn)?；瘜W(xué)性質(zhì)(2)氫氧化鋁物理性質(zhì)白色膠狀不溶于水的固體，有較強(qiáng)的吸附性?；瘜W(xué)性質(zhì).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：34aAl(OH)33H=Al 3H2O；bAl(OH)3OH=Al(OH)；c2Al(OH)3=Al2O33H2O。制備34.向鋁鹽中加入氨水，離子方程式為 Al33NH3·H2O=Al(OH) 3NH。43343.NaAl(OH)4溶液中通入足量 CO2，離子方程式為 Al(OH)CO2=Al(OH) HCO。.NaAl(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。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 Al33H2OAl(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，- 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 58 cm，寬 0.20.3 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.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·L1 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·L1 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，放入盛有 3 mL 6.0 mol·L1NaOH 溶液的試管中，12 min 后取出鋁片，洗凈，放入 20 mL 0.52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：用砂紙擦；用 NaOH 溶液浸泡；用稀酸浸泡現(xiàn)象：鋁表面有紫紅色物質(zhì)沉積；產(chǎn)生氣泡，并逐漸加快，鋁片上下翻滾；繼而產(chǎn)生藍(lán)色沉淀；混合液溫度升高。請用相關(guān)方程式解釋上述現(xiàn)象。32Al3Cu2=2Al 3Cu32Al6H=2Al 3H2Cu22H2O  Cu(OH)22H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·L1 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·L1CuSO4 溶液的試管中1.取兩支試管，分別加入 1 mL 1.0mol·L1 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·L1 NaOH 溶液，邊滴加邊振離子反應(yīng)方程式：Al34OH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·L4=Al(OH)現(xiàn)象：無明顯現(xiàn)象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 1020 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 35 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 1020 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)：鋁熱劑：鋁粉與金屬氧化物(如 Fe2O3、Cr2O3、V2O5 等)組成的混合物。鋁熱反應(yīng)：鋁熱劑在高溫條件下的反應(yīng)。鋁熱法：鋁熱劑發(fā)生鋁熱反應(yīng)制備金屬的方法。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。高溫該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 2AlFe2O3=2FeAl2O3。(4)注意事項(xiàng)：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，- 5 -使伸入混合物內(nèi)部的鎂條繼續(xù)燃燒。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(hào))4A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)A鋁電極負(fù)極電解質(zhì)NaOH負(fù)極反應(yīng)2Al6e8OH正極反應(yīng)6H2O6e=4=2Al(OH)6OH3H2- 6 -B負(fù)極稀鹽酸322Al6e=2Al        6H6e=3H C正極濃硝酸2Mg2e=Mg 32NO4H2e=2NO 2H2O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，該反應(yīng)放熱，升高溫度反應(yīng)加快，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 2Al6H=2Al 3H2，也3有 2Al3Cu2=2Al 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：22CuO2H2OCO2=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 2AlCl36H2O=2Al(OH)33H23Cl2；持續(xù)電解，電解水，陰極：2H2O2e=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。332答案(1)2Al  6H  =2Al   3H2( 或 2Al  3Cu2  =2Al   3Cu)2Cu  O2  H2O CO2=Cu (OH)2CO33(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 -