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2019-2020年魯科版高中化學(xué)必修1第4章材料家族中的元素 第2節(jié) 鋁 金屬材料第1課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)2 【教學(xué)目標(biāo)】 1.使學(xué)生了解常見金屬的代表物——鋁的還原性；了解氧化鋁和氫氧化鋁的兩性，認(rèn)識鋁及其重要化合物在化學(xué)性質(zhì)上與其他常見金屬及其化合物的不同，并能列舉鋁合金材料在生產(chǎn)生活中的重要應(yīng)用。 2.通過對不銹鋼不易銹蝕原理的認(rèn)識，使學(xué)生進(jìn)一步體會金屬性質(zhì)與金屬材料的密切關(guān)系。 3.使學(xué)生了解金、銀、銅的主要性質(zhì)以及它們作為材料在工業(yè)生產(chǎn)和高科技領(lǐng)域的應(yīng)用。 4.初步了解合金的概念。 【教學(xué)過程】 在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的110多種元素中，大約有4/5是金屬。金屬在社會發(fā)展進(jìn)程中，起著非常重要的作用。如：青銅時(shí)代、鐵器時(shí)代在歷史上都留下光輝的一頁。鋼鐵是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，即使在新材料層出不窮的今天，金屬仍然有它不可取代的地位。我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常接觸到各種各樣的金屬，因此，了解金屬的性質(zhì)是非常有必要的。 一、鋁和鋁合金 1. 展示金屬鋁條、鋁粉樣品，讓學(xué)生觀察其顏色、狀態(tài)，并閱讀教材，了解鋁的物理性質(zhì) 想一想你在日常生活中見到過哪些鋁制品？ 【投影展示】 顏色：銀白色；狀態(tài)：固態(tài)；密度：較?。粚?dǎo)電性：良好；導(dǎo)熱性：良好；延展性：良好；熔點(diǎn)：較低（660.4℃）。 二、 鋁單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì) 1.與非金屬的反應(yīng) 【演示實(shí)驗(yàn)】鋁和氧氣的反應(yīng) （1）將鋁箔在空氣中用酒精燈點(diǎn)燃 （2）將鋁粉灑向酒精燈火焰 （3）將鋁箔放入純氧中點(diǎn)燃 【引導(dǎo)】加熱打磨后的鋁片，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象不同。說明氧化鋁薄膜對鋁的保護(hù)作用。鋁粉在酒精燈上的燃燒，發(fā)現(xiàn)改變實(shí)驗(yàn)條件會改變實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。鋁易與氧結(jié)合，鋁還能奪去金屬氧化物中的氧。 2. 鋁很容易與氧氣反應(yīng)，為什么生活中有很多鋁制品？ 鋁制品表面可形成一層致密的氧化物薄膜，具有抗腐蝕性。 3. 鋁不但可以與氧氣反應(yīng)，還能與其它非金屬單質(zhì)反應(yīng)。（如Cl2等） 2Al+3Cl22AlCl3 4. 與某些金屬氧化物反應(yīng) 【演示實(shí)驗(yàn)】鋁熱反應(yīng) 【追問】該現(xiàn)象說明什么？ 【設(shè)問】該反應(yīng)成為鋁熱反應(yīng)，鋁熱反應(yīng)在實(shí)際生產(chǎn)中有什么應(yīng)用？ （1）制備某些高熔點(diǎn)金屬單質(zhì) 4Al+3MnO2 2Al2O3+3Mn 2Al+Cr2O3 Al2O3+2Cr （2）焊接鋼軌 2Al+ Fe2O3 Al2O3+ 2Fe 5. 與酸反應(yīng) 2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑ 【思考】鋁還能與哪些酸發(fā)生類似的反應(yīng)？ 【強(qiáng)調(diào)】鋁在濃硫酸、濃硝酸中常溫下象鐵一樣鈍化，生成一層至密的氧化膜 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】鋁表面有氣泡產(chǎn)生；鋁片逐漸溶解；試管壁發(fā)熱；反應(yīng)一開始比較慢，后來逐漸加快 【討論】稀硫酸、醋酸等，所以鋁鍋不能用來盛食醋。 6. 鋁與NaOH溶液反應(yīng) 2Al+2NaOH+2H2O=2Na[Al(OH)4]+ 3H2↑ 【說明】鋁是一種兩性金屬 【總結(jié)】通過上述學(xué)習(xí)，我們知道鋁既能與強(qiáng)酸溶液反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，即鋁既具有金屬性，又具有非金屬性，是一種兩性金屬。但從氧化還原觀點(diǎn)分析鋁具有還原性。 三、 Al2O3 1.物理性質(zhì)和用途 不溶于水的白色固體，硬度大（滾珠軸承），熔點(diǎn)高（剛玉坩堝），硬度大、僅次于金剛石 1、 2. 化學(xué)性質(zhì) 【實(shí)驗(yàn)】取少量氧化鋁于兩支試管中，分別滴加水、鹽酸和氫氧化鈉溶液，觀察氧化鋁是否溶解。 氧化鋁與酸、堿反應(yīng)的方程式 Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Al2O3+6H+=2Al3++3H2O Al2O3＋2NaOH+3H2O＝2Na[Al(OH) 4] Al2O3＋2OH-+3H2O＝2 [Al(OH) 4] – 【提問】什么是堿性氧化物?什么是酸性氧化物？ 【思考】氧化鋁屬于哪類氧化物？ 【結(jié)論】兩性氧化物：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。 四、Al(OH)3 1.物理性質(zhì) 幾乎不溶于水，白色膠狀，能能聚水中懸浮物，吸附色素 2. 化學(xué)性質(zhì) 【實(shí)驗(yàn)1】氫氧化鋁的性質(zhì) ① 氯化鋁與氨水的反應(yīng) ② 氫氧化鋁與鹽酸的反應(yīng) ③ 氫氧化鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng) 實(shí)驗(yàn)相關(guān)化學(xué)反應(yīng)式： AlCl3+3NH3H2O=Al(OH)3↓+3NH4Cl Al(OH)3 + 3HCl =AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] 離子方程式 Al3++3 NH3H2O = Al(OH)3+3NH4+ Al(OH)3 + 3H+=Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + OH- = [Al(OH)4] – 3. 氫氧化鋁的兩性： 氫氧化鋁既能和酸反應(yīng)生成鹽和水，又能和堿反應(yīng)生成鹽和水，是兩性氫氧化物。 【思考】：既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)的物質(zhì)一定是兩性氧化物？試舉例說明 【Al(OH)3的不穩(wěn)定性】 4. 【思考1】：向Al2(SO4)3的溶液中加入NaOH溶液的現(xiàn)象？ 【思考2】：實(shí)驗(yàn)室如何制備Al(OH)3？ 【總結(jié)】制備Al(OH)3的方法： (1)向鋁鹽中加入過量氨水 Al3++3NH3H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ (2)向四羥基合鋁酸鈉溶液中通入過量CO2 [Al(OH)4] –+ CO2= Al(OH)3↓+HCO3- 五、鋁合金及其制品 1、合金：兩種或兩種以上的金屬（或金屬和非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。合金的熔點(diǎn)比其成分金屬的熔點(diǎn)低，硬度大 2、鋁及其合金的用途：建筑業(yè)，容器，包裝業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)以及電子行業(yè) 六、板書設(shè)計(jì) 一、Al2O3 1、物理性質(zhì)和用途：不溶于水的白色固體，硬度大（滾珠軸承），熔點(diǎn)高（剛玉坩堝），硬度大、僅次于金剛石 2、化學(xué)性質(zhì) （1）與酸反應(yīng) Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Al2O3+6H+=2Al3++3H2O （2）與堿反應(yīng) Al2O3＋2NaOH+3H2O＝2Na[Al(OH) 4] Al2O3＋2OH-+3H2O＝2 [Al(OH) 4] - 二、Al(OH)3 1、物理性質(zhì)：幾乎不溶于水，白色膠狀，能能聚水中懸浮物，吸附色素 2、化學(xué)性質(zhì)： （1） 與酸反應(yīng)：Al(OH)3 + 3HCl =AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H+=Al3+ + 3H2O （2） 與堿反應(yīng)：Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] Al(OH)3 + OH- = [Al(OH)4] - （3） Al(OH)3的不穩(wěn)定性： （4） Al(OH)3的制備： Al3++3NH3H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ 七、檢測題 1. 透明的溶液中加入鋁粉能放出氫氣，此溶液中一定能大量共存的離子組是(　　) A．H＋、Cu2＋、Cl－、SO B．HCO、NO、SO、Na＋ C．Cl－、SO、K＋、Na＋ D．Na＋、AlO、SO、Cl－ 2. 下列離子方程式書寫錯(cuò)誤的是(　　) A．AlCl3溶液中加入過量氨水：Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－ B．Al(OH)3溶于NaOH溶液中：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ C．Al(OH)3溶于鹽酸溶液中：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O D．Al2O3粉末溶于NaOH溶液中：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－ 3. ：A 6．一包白色粉末中可能含有Al(NO3)3、KOH、NaCl的一種或多種，某研究性學(xué)習(xí)小組為了探究該白色粉末的組成，依次做了以下實(shí)驗(yàn)： 第一步：將該粉末加水溶解，得到澄清溶液； 第二步：取該澄清溶液少量，逐滴加入鹽酸至過量，先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解； 第三步：取第二步所得溶液少量，滴入AgNO3溶液，有白色沉淀出現(xiàn)。 則下列判斷正確的是(　　) A．該粉末中一定含有Al(NO3)3、KOH、NaCl B．該粉末中一定含Al(NO3)3和KOH，但不能確定是否含有NaCl C．該粉末中一定含有NaCl，但不能確定是否含有Al(NO3)3、KOH D．以上過程不能確定該溶液中含有哪種物質(zhì) 4. (1)用氯化鋁溶液與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí)，當(dāng)Al3＋的物質(zhì)的量與OH－的物質(zhì)的量之比(以下均填物質(zhì)的量之比)為________時(shí)，Al(OH)3沉淀最多；________時(shí)，Al(OH)3恰好全部溶解。 (2)四羥基合鋁酸鈉溶液與鹽酸反應(yīng)時(shí)，[Al(OH)4]－的物質(zhì)的量與H＋的物質(zhì)的量之比為______________時(shí)，Al(OH)3沉淀量最多；________時(shí)，Al(OH)3恰好全部溶解；________或________時(shí)，生成的Al(OH)3的量為最多沉淀量的一半。 5. 已知X是某金屬單質(zhì)，X、A、B、C含同一種元素，可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化： [來源:] (1)寫出下列物質(zhì)的化學(xué)式：X________，A________，B________，C________； (2)寫出以下反應(yīng)的離子方程式： ②____________________________________________________； ④___________________________________________________； ④ ___________________________________________________。 － 6. (1)若用鎂鋁合金的廢料、稀硫酸、稀鹽酸、NaOH溶液制取MgCl2、Al2(SO4)3溶液，首先可將廢料加入到________溶液中，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____________________________； (2)經(jīng)過濾，將難溶物加入到 _中，可得到____ __溶液，反應(yīng)的離子方程式是______________________________________； (3)然后向(1)所得濾液中加入適量的________，反應(yīng)的離子方程式為____________________； 再過濾，將沉淀物加入到________中，可得到__ ______溶液，反應(yīng)的離子方程式是________________________________________。 參考答案 1. 【解析】本題考查的知識點(diǎn)是離子共存問題，離子共存的基本原則是相互間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。與鋁作用產(chǎn)生氫氣的溶液，可以是強(qiáng)堿溶液，也可以是強(qiáng)酸的溶液，即選項(xiàng)離子組必須在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的溶液中都能共存的離子組。而A中H＋不能在強(qiáng)堿條件下存在，B中若是強(qiáng)酸溶液，則不含NO，否則會由于HNO3的存在，產(chǎn)生不了氫氣。D中的AlO不能存在于強(qiáng)酸溶液中。 【答案】C 2. 【解析】AlCl3溶液加入過量氨水，有Al(OH)3沉淀生成，Al(OH)3不溶于氨水。 【答案】A 3. 【解析】由第二步實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象說明第一步所得到澄清溶液中含有[Al(OH)4]－，白色粉末中含有Al(NO3)3和KOH，同時(shí)因?yàn)榈诙綄?shí)驗(yàn)加入鹽酸引入Cl－，致使第三步實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)出的Cl－不能確定是否白色粉末含有，A、C、D不正確，B正確。 【答案】B 4. 【解析】反應(yīng)的離子方程式：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓； Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－； [Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O； [Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O。由此可得到相應(yīng)的答案。 【答案】 (1)1∶3　1∶4　(2)1∶1　1∶4　2∶1　2∶5 5. 【解析】金屬單質(zhì)中只有鋁既可與鹽酸反應(yīng)又可與NaOH溶液反應(yīng)，所以判斷X為Al；依次推測其他物質(zhì)和所發(fā)生的反應(yīng)。 【答案】(1)Al　Al2O3　Na[Al(OH)4]　AlCl3 (2)②2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ ④Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－ ⑤Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4] 6. 【解析】由于鋁可與NaOH溶液反應(yīng)，而鎂不能，因此先用NaOH溶液把兩者分開，然后分別用稀硫酸和稀鹽酸制取Al2(SO4)3、MgCl2。可表示為： 【答案】 (1)NaOH　2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋ 3H2↑　(2)稀鹽酸　MgCl2　Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑ (3)稀硫酸　[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O　稀硫酸　Al2(SO4)3　Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O