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2019-2020年高考化學(xué) 第二節(jié) 幾種重要的金屬化合物 第2課時教案 三維目標(biāo) 知識與技能 1.掌握Al2O3、Al(OH)3的兩性。 2.掌握Al(OH)3的制備方法。 3.通過實驗和計算的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動手能力及分析、解決問題的能力。 過程與方法 1.通過演示實驗和學(xué)生實驗相結(jié)合的方法，使學(xué)生理解、掌握Al2O3和Al(OH)3的兩性及Al(OH)3的制備方法。 2.結(jié)合演示實驗使學(xué)生理解Al(OH)3生成及溶解的有關(guān)圖象，并能靈活分析解決一般的計算問題。 3.通過啟發(fā)、誘導(dǎo)和實驗探究，突破教學(xué)難點。 情感、態(tài)度與價值觀 1.通過Al2O3、Al(OH)3、明礬性質(zhì)和用途的教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情，樹立為社會、為人類的進步而努力學(xué)習(xí)的責(zé)任感。 2.通過Al2O3、Al(OH)3的兩性說明元素性質(zhì)的遞變性，對學(xué)生進行辯證唯物主義教育。 3.結(jié)合Al(OH)3生成和溶解的圖象及相關(guān)計算，培養(yǎng)學(xué)生思維能力和綜合分析能力。 教學(xué)重點 Al2O3、Al(OH)3的兩性、Al(OH)3生成和溶解的圖象及計算。 教學(xué)難點 Al(OH)3生成和溶解的圖象及相關(guān)計算。 教具準(zhǔn)備 0.5 molL-1 Al2(SO4)2溶液、2 molL-1 鹽酸、2 molL-1 NaOH溶液、氨水、試管、膠頭滴管、鋁條 教學(xué)過程 師：共同回顧鈉的重要化合物的性質(zhì)（主要是Na2O2和NaHCO3） 生：Na2O2和水反應(yīng)生成NaOH和O2；Na2O2和CO2反應(yīng)生成Na2CO3和O2；NaHCO3受熱分解或者與NaOH反應(yīng)可以轉(zhuǎn)化為Na2CO3;向Na2CO3溶液中通CO2可以生成NaHCO3。 師：通過鈉和鋁在周期表中的位置及鈉和鋁單質(zhì)的性質(zhì)，分析鈉和鋁的金屬活動性強弱并舉出事實根據(jù)。 生：鈉比鋁活動性強；鈉與冷水劇烈反應(yīng)，鋁與水不能直接反應(yīng)可以說明。 過渡： 鈉和鋁同屬第三周期元素，本課時我們來共同學(xué)習(xí)鋁的重要化合物。 [板書]（二）鋁的重要化合物 1.氧化鋁 講述：氧化鋁是鋁元素在地殼中的具體存在形式，鋁元素是地殼中含量最多的金屬元素，鋁元素只能以化合態(tài)存在于自然界中。 （1）Al2O3的物理性質(zhì) 難溶于水，熔點很高，是比較好的耐火材料，也是工業(yè)煉鋁的原料。 （2）Al2O3的化學(xué)性質(zhì) 演示：將鋁條分別插入鹽酸中和NaOH溶液中仔細觀察反應(yīng)現(xiàn)象。 師：哪位同學(xué)可以描述一下有關(guān)實驗現(xiàn)象？ 生：鋁條分別插入兩溶液中并不立即產(chǎn)生氣泡，都是過一會兒才有氣體生成。 師：大家思考為什么要過一會兒才看到氣泡呢？ 生：因為鋁表面存在一層致密的Al2O3薄膜，只有Al2O3薄膜被反應(yīng)掉以后，才會看到氣泡。 [板書]Al2O3+6HCl====2AlCl3+3H2O Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O 指名板演兩反應(yīng)的離子方程式 Al2O3+6H+====2Al3++3H2O Al2O3+2OH-====2+H2O 師：［設(shè)疑］什么是酸性氧化物？什么是堿性氧化物？Al2O3是酸性氧化物還是堿性氧化物？ 生：只能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物為酸性氧化物;只能與酸反應(yīng)生成鹽和水的氧化物為堿性氧化物;Al2O3既是酸性氧化物，又是堿性氧化物。 ［講述］該同學(xué)說法不妥，既能與酸反應(yīng)生成鹽和水又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物叫兩性氧化物。Al2O3是一種典型的兩性氧化物。 ［板書］兩性氧化物： ［板書］2.氫氧化鋁 ①Al(OH)3的實驗室制備 ［演示］實驗37向Al2(SO4)3溶液中滴加氨水，引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象。 ［板書］Al2(SO4)3+6NH3H2O====2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4 ［指名板演離子方程式］Al3++3NH3H2O====Al(OH)3↓+3NH+4 ［指導(dǎo)觀察］ 生成的Al(OH)3是一種白色絮狀沉淀；繼續(xù)加氨水，沉淀不溶解。 講述：Al(OH)3能凝聚水中的懸浮物，并能吸附色素。 ［板書］ ②Al(OH)3的化學(xué)性質(zhì) ［演示］ 實驗3-8 將［實驗3-7］制得的Al(OH)3沉淀分裝在兩支試管里，分別加入鹽酸和NaOH溶液，邊加邊振蕩，觀察現(xiàn)象。 ［實驗現(xiàn)象］Al(OH)3沉淀中加鹽酸或NaOH溶液，沉淀都溶解。 [板書] Al(OH)3+3HCl====AlCl3+3H2O Al(OH)3+NaOH====NaAlO2+ 2H2O 指導(dǎo)學(xué)生寫出反應(yīng)的離子方程式：Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O; Al(OH)3+OH-====+2H2O 師：大家思考，實驗室制Al(OH)3為什么用氨水而不用NaOH溶液？ 生：Al(OH)3能溶于NaOH溶液。 思考：什么是兩性氫氧化物？ 生：既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氫氧化物為兩性氫氧化物。 師：Al(OH)3對熱也不穩(wěn)定，受熱能分解為氧化鋁和水。 [板書]2Al(OH)3Al2O3+3H2O ［探索］鋁鹽和偏鋁酸鹽與酸堿溶液反應(yīng)的圖象。 （1）AlCl3和NaOH反應(yīng) [演示]向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至過量?，F(xiàn)象為：先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀又逐漸溶解。反應(yīng)方程式：AlCl3+3NaOH====Al(OH)3↓+3NaCl，Al(OH)3+NaOH====NaAlO2+2H2O,離子方程式為：Al3++3OH－====Al(OH)3↓，Al(OH)3+OH－====+2H2O,圖象如下圖（1）。 [演示]向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至過量。 現(xiàn)象為：開始無沉淀，過一會出現(xiàn)白色沉淀且不溶解。反應(yīng)方程式為：AlCl3+4NaOH====NaAlO2+3NaCl+2H2O,3NaAlO2+AlCl3+6H2O====4Al(OH)3↓+3NaCl，離子方程式為：Al3++4OH－====+2H2O,3+Al3++6H2O====4Al(OH)3↓。圖象如下圖（2）。 （2）NaAlO2和HCl [演示]向NaAlO2溶液中滴加鹽酸溶液至過量，現(xiàn)象為：先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀逐漸溶解。反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaAlO2+HCl+H2O====NaCl+Al(OH)3↓，Al(OH)3+3HCl====AlCl3+ 3H2O，離子方程式為:+H++H2O====Al(OH)3↓，Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O，圖象如下圖（3）。 [演示]向鹽酸溶液中滴加NaAlO2溶液至過量，現(xiàn)象為：開始無沉淀，過一會出現(xiàn)白色沉淀且不溶解。反應(yīng)的方程式為：NaAlO2+4HCl====NaCl+AlCl3+2H2O,3NaAlO2+AlCl3+6H2==== O4Al(OH)3↓+3NaCl，離子方程式為：+4H+====Al3++2H2O，3+Al3++6H2O==== Al(OH)3↓圖象如下圖（3）。 思考1：向AlCl3溶液中滴加氨水至過量和向NaAlO2溶液中通入CO2氣體至過量，有何現(xiàn)象？其圖象應(yīng)該怎樣畫？ 點撥：向AlCl3溶液中滴加氨水至過量時溶液中出現(xiàn)沉淀且不消失；向NaAlO2溶液中通入CO2至過量，溶液中出現(xiàn)白色沉淀且不消失。AlCl3+3NH3H2O====Al(OH)3↓+3NH4Cl，NaAlO2+2H2O+CO2====Al(OH)3↓+NaHCO3。 思考2：寫出往明礬〔KAl(SO4)2〕溶液中加入少量氫氧化鋇溶液和過量氫氧化鋇溶液的離子方程式。 分析:2Al3+++3Ba2++6OH―====3BaSO4↓+2Al(OH)3↓ 2Ba2++4OH―+Al3++====2BaSO4↓++2H2O [例題剖析] （例1）實驗室如何從含有少量的SiO2和Fe2O3雜質(zhì)的Al2O3混合物中提取純凈的Al2O3? 分析:混合物的三種氧化物中SiO2為酸性氧化物，F(xiàn)e2O3為堿性氧化物，Al2O3為兩性氧化物。根據(jù)它們的性質(zhì)差異，除去雜質(zhì)制取純凈Al2O3的過程可表示為： 為確保混合物中的Al2O3不損失，關(guān)鍵的操作步驟是（3），因此NaAlO2與酸反應(yīng)必須使之能完全轉(zhuǎn)化為Al(OH)3，故反應(yīng)（3）中以通入過量CO2為宜，反應(yīng)式為:+2H2O+CO2====Al(OH)3↓+，Al(OH)3不溶于H2CO3。若反應(yīng)中加入的是其他強酸如鹽酸，則常由于難于控制鹽酸的用量，使溶液中的可能因為加入的鹽酸不足量而沒有完全轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀，或者又由于加入的鹽酸過量而使生成的Al(OH)3部分溶解，其結(jié)果都造成混合物中的Al2O3因?qū)嶒灢僮鞑簧鞫鴵p失。加HCl溶液反應(yīng)式表示為： +H++H2O====Al(OH)3↓ Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O 通過上述例題的分析應(yīng)明確，由鋁鹽(Al3+)或偏侶酸鹽() 制取Al(OH)3，在實驗中應(yīng)采用向鋁鹽溶液加稍過量氨水或向偏鋁酸鹽溶液中通入過量的CO2的方法。 （例2）準(zhǔn)確稱取b g鋁土礦（含Al2O3、Fe2O3、SiO2）樣品，放入盛有100 mL H2SO4溶液的燒杯中，充分反應(yīng)后過濾，向濾液中加入10 mol L-1 NaOH溶液，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量 m(g)與所加NaOH溶液的體積V(mL )的關(guān)系如右圖所示。 （1）試求H2SO4溶液的物質(zhì)的量濃度。 （2）若b=2.75，求鋁土礦中各成分的質(zhì)量分數(shù)。 （3）b值的范圍是_____________，在這個范圍內(nèi)，b值越大，_____________的含量越少。 教師精講：本題提供了觀察能力和思維能力等考查的很好情景。從題給圖象看出，當(dāng)向濾液中加入NaOH溶液時，開始并無沉淀產(chǎn)生，這告訴我們，首先發(fā)生的反應(yīng)是OH－+H+====H2O，可推出，100 mL H2SO4溶液在與b g鋁土礦反應(yīng)后應(yīng)當(dāng)有剩余，另外，從沉淀產(chǎn)生到沉淀達最大量，發(fā)生的反應(yīng)為： Al3++3OH－====Al(OH)3↓ Fe3++3OH－====Fe(OH)3↓ 而Al3+和Fe3+是H2SO4與Al2O3、Fe2O3反應(yīng)所得，即 Al2O3+6H+====2Al3++3H2O Fe2O3+6H+====2Fe3++3H2O 不難看出關(guān)系式：3H+Al3+3OH－ 3H+Fe3+3OH－，也就是說35 mL 10 molL-1的NaOH溶液完成了對100 mL H2SO4溶液的完全中和。 從加入35 mL NaOH溶液到加入45 mL NaOH溶液，完成的是Al(OH)3+OH－====+2H2O，所以圖示沉淀量減少直至Al(OH)3完全溶解。若提供b的具體數(shù)據(jù)，則樣品中各物質(zhì)的質(zhì)量可得。 關(guān)于b值范圍的討論，實質(zhì)上是關(guān)于在完成b g鋁土礦樣品中Al2O3和Fe2O3之后，過量H2SO4的討論。在b g樣品中，Al2O3的物質(zhì)的量為0.050 mol 已成事實，溶解0.050 mol Al2O3需H2SO40.150 mol 。知100 mL H2SO4溶液中H2SO4的物質(zhì)的量為0.175 mol。 （1）假設(shè)b g鋁土礦中沒有Fe2O3，則H2SO4過量0.175 mol －0.150 mol =0.025 mol ，則中和0.025 mol H2SO4需10 mol L-1 NaOH溶液5 mL 。但事實上b g鋁土礦中有Fe2O3，故b＜5。 （2）假設(shè)b g鋁土礦中沒有SiO2，則Fe2O3的物質(zhì)的量為（b g－0.05 mol 102 g mol-1 ）160 gmol-1 ≈0.005 6 mol 。溶解該Fe2O3還需H2SO4 0.005 6 mol 3≈0.017 mol 。這樣，尚剩余H2SO4的物質(zhì)的量為： 0.175 mol －0.150 mol －0.017 mol ≈0.008 mol 。中和剩余0.008 mol H2SO4需10 mol L-1的NaOH溶液1.60 mL ，但事實上b g鋁土礦中有SiO2，故b＞1.60。 答案：（1）1.75 mol L-1 （2）w(Al2O3)=85%, w(Fe2O3)＝10%,w(SiO2)=5% （3）1.60＜b＜5 Fe2O3 ［課堂小結(jié)］ 鋁及其化合物的知識在歷年高考試題中出現(xiàn)較多，如在離子共存、離子方程式、物質(zhì)的鑒別與推斷題等題中大量出現(xiàn)；此外，一些定量計算，實驗以及在日常、生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用也常出現(xiàn)。解這類題的關(guān)鍵是鋁元素的兩性，即Al、Al2O3、Al(OH)3均既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)。 板書設(shè)計 （二）鋁的重要化合物 1.氧化鋁 Al2O3+6HCl====2AlCl3+3H2O Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O 兩性氧化物： 2.氫氧化鋁 ①制備：Al2（SO4）3+6NH3H2O2Al（OH）3↓+3（NH4）2SO4 ②性質(zhì)：Al（OH）3+3HCl====AlCl3+3H2O Al（OH）3+NaOH====NaAlO2+2H2O 兩性氫氧化物： 2Al（OH）3Al2O3+3H2O 活動與探究 今用鋁、稀硫酸和氫氧化鈉溶液為原料，在實驗室制備一定量的氫氧化鋁?？煞謩e采用如下化學(xué)方程式所表示的兩種方法： ①2Al + 3H2SO4====Al2(SO4)3+3H2↑ Al2(SO4)3+6NaOH====2Al(OH)3↓+3Na2SO4 ②2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑ 2NaAlO2+H2SO4+2H2O====2Al(OH)3↓+Na2SO4 上述哪一種方法比較節(jié)約試劑？ 參考答案：第②種方法比較節(jié)約試劑。 隨堂練習(xí) 1.已知Ba［Al(OH)4］2可溶于水。如右圖表示的是向Al2(SO4)3溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液時，生成沉淀的物質(zhì)的量y與加入Ba(OH)2的物質(zhì)的量x的關(guān)系。下列有關(guān)敘述正確的是（ ） A.a~b時沉淀的物質(zhì)的量：Al(OH)3比BaSO4多 B.c~d時溶液中離子的物質(zhì)的量：［Al(OH)4］-比Ba2+多 C.a~d時沉淀的物質(zhì)的量：BaSO4可能小于Al(OH)3 D.d~e時溶液中離子的物質(zhì)的量：Ba2+可能等于OH- 答案:BD 2.在AlCl3溶液中逐滴加入過量的氨水至溶液呈堿性，下列圖中，能表示該反應(yīng)產(chǎn)生的沉淀質(zhì)量W與加入氨水的體積V關(guān)系正確的是( ) 答案:C 3.（xx山東臨沂模擬，2）將鋁和過氧化鈉混合溶于足量的水中，得到澄清溶液，同時產(chǎn)生3.5 g氣體，向所得溶液中加入200 mL 3.5 molL-1的鹽酸，先有沉淀出現(xiàn)，隨后沉淀恰好溶解，則Al和Na2O2的物質(zhì)的量之比為( ) A.1∶2 B.1∶4 C.11∶2 D.2∶11 答案:A 4.向100 mL 0.25 molL-1的AlCl3溶液中加入金屬鈉完全反應(yīng)，恰好生成只含NaCl和Na［Al(OH)4］的澄清溶液，則加入金屬鈉的質(zhì)量是( ) A.3.45 g B.2.3 g C.1.15 g D.0.575 g 答案:B 5.向20 mL某物質(zhì)的量濃度AlCl3溶液中滴入2 molL-1 NaOH溶液時，得到Al(OH)3沉淀質(zhì)量與所滴加NaOH溶液的體積（mL）關(guān)系如右圖所示，試回答下列問題： （1）圖中A點表示的意義是___________________________。 （2）圖中B點所示的意義是___________________________。 （3）上述兩步反應(yīng)用總的離子方程式可表示為___________________________。 （4）假若溶液中有Al(OH)3沉淀0.39 g，則此時用去NaOH溶液的體積為_________________。 答案:(1)加入NaOH溶液15 mL時，沉淀達到最多，質(zhì)量為0.78 g。 （2）當(dāng)NaOH溶液達到20 mL時，生成的沉淀恰好全部溶解。 （3）Al3++4OH-====+2H2O (4)7.5 mL或17.5 mL 6.物質(zhì)的分離和提純有多種方法。物質(zhì)分離、提純方案的設(shè)計在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位。 (1)工業(yè)上冶煉鋁的原料是鋁土礦(主要成分是Al2O3，雜質(zhì)為Fe2O3、SiO2等)。某研究小組設(shè)計的提純Al2O3的方案如下： （1）寫出X、Y的化學(xué)式：X______________，Y______________。 （2）通入過量CO2時反應(yīng)的離子方程式為____________________________。 答案:(1)HCl NaOH (2)+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+ 7.(xx山東臨沂模擬，20)現(xiàn)有甲、乙兩瓶無色溶液，已知它們是AlCl3和NaOH溶液?，F(xiàn)做如下實驗： (1)取400 mL甲溶液與120 mL乙溶液反應(yīng)產(chǎn)生1.56 g沉淀； (2)若取120 mL甲溶液與440 mL乙溶液反應(yīng)，也產(chǎn)生1.56 g沉淀； (3)若取120 mL甲溶液與400 mL乙溶液反應(yīng)產(chǎn)生3.12 g沉淀。 由此可知甲是______________溶液，乙是______________溶液，甲溶液的物質(zhì)的量濃度是______________，乙溶液的物質(zhì)的量濃度是______________。 答案:AlCl3 NaOH 0.500 molL-1 0.500 molL-1 8.將1 mol L-1 AlCl3溶液100 mL 加入過量氨水中，可得到Al(OH)3沉淀多少克？若取上述AlCl3溶液100 mL 加入到100 mL 某焰色反應(yīng)為黃色的X物質(zhì)的溶液中，恰好完全反應(yīng)，得Al(OH)3沉淀31.2 g，請判斷X為何物質(zhì)，溶液的物質(zhì)的量濃度為多少？ 答案:7.8 g;X為NaAlO2,3molL-1