2019-2020年高三化學(xué)《第7講 鋁及其化合物》教學(xué)設(shè)計.doc
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2019-2020年高三化學(xué)《第7講 鋁及其化合物》教學(xué)設(shè)計 【內(nèi)容與解析】 本節(jié)課要復(fù)習(xí)的內(nèi)容是鋁作為金屬的通性以及它的兩個特性，Al2O3、Al（OH）3的兩性與Al（OH）3分解的性質(zhì)。鋁的通性就是指的是鋁能與非金屬單質(zhì)、酸、鹽溶液反應(yīng)。鋁的特性中是鋁能與NaOH反應(yīng)以及鋁能與比它穩(wěn)定的金屬氧化物發(fā)生鋁熱反應(yīng)。Al2O3、Al（OH）3的兩性就是指這兩種物質(zhì)能與酸堿反應(yīng)生成鹽與水。Al（OH）3的熱穩(wěn)定差。加熱時能分解。 【教學(xué)目標(biāo)與解析】 1．教學(xué)目標(biāo) （1）.Al2O3、Al(OH)3的兩性及Al3＋、Al(OH)3、AlO間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。 （2）．結(jié)合Al(OH)3的制備實(shí)驗(yàn)、計算及在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用進(jìn)行綜合考查。 2．目標(biāo)解析 （1）.Al2O3、Al(OH)3的兩性及Al3＋、Al(OH)3、AlO間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。就是指Al2O3、Al(OH)3既能與酸也能與堿反應(yīng)生成鹽與水，再一個就是氫氧化鋁在加熱的時候會分解。 （2）．結(jié)合Al(OH)3的制備實(shí)驗(yàn)、計算及在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用進(jìn)行綜合考查。就是指 Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO 【問題診斷分析】 本節(jié)的復(fù)習(xí)學(xué)習(xí)是高中知識的重要組成部分，本節(jié)中難在鋁的兩性上，再就是鋁熱反應(yīng)與鎂鋁合金的計算問題。其重點(diǎn)是化學(xué)方程式與離子方程式的書寫。 【復(fù)習(xí)過程】 一、鋁的性質(zhì)和用途 金屬鋁呈銀白色，硬度小，密度小，熔點(diǎn)較高，和鎂類似，鋁的主要用途是制造鋁合金，鋁優(yōu)良的導(dǎo)電性和密度小，使鋁大量用來制作導(dǎo)線。 鋁元素位于元素周期表的第三周期第ⅢA族，化學(xué)性質(zhì)比較活潑，在反應(yīng)中多被氧化為Al3＋，如： 鋁可以在純氧中燃燒：4Al＋3O22Al2O3；鋁與鹽酸反應(yīng)：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑； 鋁溶于NaOH溶液的反應(yīng)：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑； 用鎂條引燃鋁粉和Fe2O3的混合物：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，這一反應(yīng)也被稱作鋁熱反應(yīng)。 二、鋁的重要化合物 1．氧化鋁 氧化鋁屬于離子化合物，室溫下，它是一種白色固體，熔點(diǎn)很高。氧化鋁是冶煉鋁的原料，也是一種較好的耐火材料。 氧化鋁屬于典型的兩性氧化物，與酸、強(qiáng)堿都能反應(yīng)，請寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式： 氧化鋁溶于鹽酸：Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O。 氧化鋁與燒堿溶液反應(yīng)：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。 電解熔融的氧化鋁：2Al2O34Al＋3O2↑。 2．氫氧化鋁 可溶性鋁鹽和氨水反應(yīng)可制得Al(OH)3，它是一種難溶于水的白色膠狀物質(zhì)，具有較強(qiáng)的吸附能力。Al(OH)3受熱易分解，是一種典型的兩性氫氧化物。Al3＋＋3OH－Al(OH)3H＋＋AlO＋H2O； Al(OH)3與鹽酸反應(yīng)：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O； Al(OH)3與NaOH溶液反應(yīng)：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O； Al(OH)3受熱分解的化學(xué)方程式：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。 3．明礬：KAl(SO4)212H2O 明礬易溶于水，完全電離：KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO，其水溶液因Al3＋水解而顯酸性。 三、Al3＋、Al(OH)3、AlO間的轉(zhuǎn)化關(guān)系 據(jù)下圖寫出下列轉(zhuǎn)化的離子方程式： (1)Al3＋―→Al(OH)3 ①Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH； ②Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓； ③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓。 (2)Al(OH)3―→Al3＋ Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。 (3)Al3＋―→AlO Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。 (4)AlO―→Al3＋ AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O。 (5)AlO―→Al(OH)3 ①NaAlO2溶液中通少量CO2：2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO。 NaAlO2溶液中通入足量CO2：AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO ②3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓；③AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓。 (6)Al(OH)3―→AlO Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 鋁及其重要化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系 熱點(diǎn)1鋁的性質(zhì) 1.位置和結(jié)構(gòu) 在元素周期表中的第三周期、ⅢA族，原子結(jié)構(gòu)示意圖為： 2．化學(xué)性質(zhì) (1)跟非金屬反應(yīng) 常溫下被O2氧化，生成致密氧化物保護(hù)膜。在純氧或高溫下劇烈燃燒，發(fā)出白光。 4Al＋3O2 點(diǎn)燃 2Al2O3 2Al＋3S △ Al2S3(制備Al2S3的方法) (2)跟水反應(yīng)困難 (3)跟酸反應(yīng)：常溫下在濃H2SO4、濃HNO3中發(fā)生鈍化。與非氧化性酸反應(yīng)產(chǎn)生H2， 如2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑。 (4)跟強(qiáng)堿溶液反應(yīng)： 可簡寫為：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。 (5)跟某些氧化物反應(yīng)——鋁熱反應(yīng) 2Al＋Fe2O3 高溫 2Fe＋Al2O3 此反應(yīng)放出大量的熱，用于冶煉高熔點(diǎn)的金屬或焊接金屬。 3．鋁與酸或堿反應(yīng)生成H2的量的關(guān)系 鋁分別與鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)的原理：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ (1)等量鋁分別與足量鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的體積比：＝1：1。 (2)足量的鋁分別與等物質(zhì)的量的鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的體積比為：＝1：3。 (3)一定量的鋁分別和一定量的鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)若產(chǎn)生氫氣的體積比為<<，則必定是： ①鋁與鹽酸反應(yīng)時，鋁過量而鹽酸不足。 ②鋁與氫氧化鈉反應(yīng)時，鋁不足而氫氧化鈉過量。 【例1】 將5.4 g Al投入200.0 mL 2.0 mol/L的某溶液中有氫氣產(chǎn)生，充分反應(yīng)后有金屬剩余，該溶液可能為( ) A．HNO3溶液 B．Ba(OH)2溶液 C．H2SO4溶液 D．HCl溶液 [解析] n(溶質(zhì))＝0.2 L2.0 mol/L＝0.4 mol。設(shè)酸為n元酸，若充分反應(yīng)，有H2放出后金屬有剩余，則 3>0.4 moln 解得n<1.5，即n＝1。由于Al與HNO3作用不放出H2，故若為酸，則為鹽酸；若為堿，則由2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑知，0.4 mol OH－需0.4 mol Al，Al不可能剩余。 綜上分析，正確答案為D。 變式1 甲、乙兩燒杯中各盛有100 mL 3 molL－1的鹽酸和氫氧化鈉溶液，向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉，反應(yīng)結(jié)束后測得生成的氣體體積比為1：2，則加入鋁粉的質(zhì)量為( ) A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.6 g 解析：根據(jù)鋁與鹽酸和鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式判斷。若在含等物質(zhì)的量的HCl和NaOH溶液中加入足量的鋁粉，則產(chǎn)生的氫氣體積比為1：3；若在含足量的HCl和NaOH溶液中分別加入等量的鋁粉，則產(chǎn)生的氫氣體積比為1：1。而題中實(shí)際為1：2，說明鋁粉的量相對鹽酸是過量的，而對NaOH是不足的。與前者反應(yīng)的鋁粉是2.7 g，而與后者反應(yīng)的鋁粉應(yīng)為5.4 g，故選A。 熱點(diǎn)2鋁的重要化合物 1.氧化鋁(典型的兩性氧化物) (1)物理性質(zhì)：白色難溶固體，可做耐火材料。 (2)化學(xué)性質(zhì)： Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O 2．氫氧化鋁(典型的兩性氫氧化物) (1)物理性質(zhì)：不溶于水的白色膠狀物質(zhì)，Al(OH)3膠體能凝聚水中懸浮物，吸附色素。 (2)化學(xué)性質(zhì)： Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O 2Al(OH)3 Al2O3＋3H2O (3)制備： 因Al2O3不能與水化合，故不能用Al2O3直接制取Al(OH)3 ①用鋁鹽(Al3＋)制取Al(OH)3 加入氨水至沉淀完全，一般不用NaOH等強(qiáng)堿。Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH ②用鋁屑、燒堿、稀H2SO4制取Al(OH)3 法一：Al +H2SO4 Al3＋ +NAOH Al(OH)3； 法二：Al NAOH AlO H2SO4 Al(OH)3； 每制取1 mol Al(OH)3，方法一耗H＋和OH－各3 mol；方法二耗H＋和OH－各1 mol；方法三耗H＋和OH－各3/4 mol。故方法三最節(jié)省原料。 3．硫酸鋁鉀 (1)硫酸鋁鉀由兩種不同的金屬離子和一種酸根離子組成，電離時能產(chǎn)生兩種陽離子。 (2)明礬可作凈水劑 。 (3)硫酸鋁鉀具有Al3＋、SO的性質(zhì)。 4．“鋁三角”及其應(yīng)用 (1)“鋁三角”是指Al3＋、Al(OH)3、AlO相互轉(zhuǎn)化的三角關(guān)系(右圖所示)。 (2)應(yīng)用 ①制取Al(OH)3 Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓ ②離子共存問題 a．與Al3＋不能大量共存的離子有OH－、S2－、AlO、HCO、ClO－、CO等。 例如：Al3＋＋3ClO－＋3H2O===Al(OH)3↓＋3HClO Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑。 b．與AlO不能大量共存的離子有H＋、NH、Al3＋、Fe3＋、HCO、HSO等。 例如：AlO＋NH＋H2O===Al(OH)3↓＋NH3↑ 3AlO＋Fe3＋＋6H2O===3Al(OH)3↓＋Fe(OH)3↓ AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO。 【例2】 將氯化鋁溶液和氫氧化鈉溶液等體積混合，得到的沉淀物中含鋁元素的質(zhì)量與溶液中含鋁元素的質(zhì)量相等，則原氯化鋁溶液與氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度之比可能是( ) ①1:3?、?:3?、?:4?、?:7 A．①② B．①③ C．②③ D．②④ [解析] 沉淀物可以肯定是Al(OH)3，而溶液中的鋁元素可能有兩種存在形式。 (1)若AlCl3過量，而NaOH的量不足，溶液中的鋁元素應(yīng)是以Al3＋形式存在。 AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl 1 mol 3 mol 1 mol 依據(jù)題意知溶液中還有1 mol AlCl3，c(AlCl3):c(NaOH)＝(1＋1):3＝2:3。 (2)若AlCl3量不足，NaOH過量時，溶液中的鋁元素以AlO形式存在。 AlCl3～3NaOH～Al(OH)3 1 mol 3 mol 1 mol 依題意溶解了0.5 mol Al(OH)3，設(shè)此時又消耗了NaOH的物質(zhì)的量為n(NaOH)， Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O 1 1 0．5 mol n(NaOH) n(NaOH)＝0.5 mol， c(AlCl3):c(NaOH)＝1:(3＋0.5)＝2:7。 [答案] D 變式2 鋁是一種重要的金屬。 (1)鋁在元素周期表中的位置是________。 (2)生產(chǎn)中曾用鋁熱反應(yīng)焊接鋼軌，鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________。(3)鋁與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為：__________________________； 同溫同壓下，在濃度和體積均為100 mL 2 mol/L的鹽酸及NaOH溶液中各加入等質(zhì)量的Al，產(chǎn)生氣體的體積比為5:6，則所加Al的質(zhì)量為________。 (4)以上述所得AlCl3溶液為原料制取無水AlCl3，先制得AlCl36H2O晶體，主要操作包括____________________________，在干燥的HCl氣流中加熱AlCl36H2O晶體，能進(jìn)一步制取無水AlCl3，其原因是(結(jié)合離子方程式簡要說明)____________________________________________________________ 解析：(3)2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，由上述兩個方程式可以看出，當(dāng)鹽酸與NaOH的物質(zhì)的量相同時，產(chǎn)生H2的體積為1:3，現(xiàn)為5:6>1:3，故加入的Al相對鹽酸過量，對NaOH不足。0.2 mol的HCl需Al的質(zhì)量為27 g/mol0.2 mol＝1.8 g，對應(yīng)5份H2，當(dāng)H2為6份時，鋁的質(zhì)量為1.8 g＝2.16 g即為所求。 答案：(1)第3周期ⅢA族(2)2Al＋Fe2O3 高溫 Al2O3＋2Fe(3)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ 2.16 g (4)加熱濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾 Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，在干燥的HCl氣流中，抑制AlCl3的水解，且?guī)ё逜lCl36H2O晶體受熱產(chǎn)生的水蒸氣，故能得到AlCl3 熱點(diǎn)3有關(guān)氫氧化鋁沉淀的計算 1.鋁鹽與強(qiáng)堿的反應(yīng)(以AlCl3與NaOH的反應(yīng)為例) 向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液時，發(fā)生的反應(yīng)依次為： Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O 生成的Al(OH)3與加入的NaOH的物質(zhì)的量關(guān)系可用圖象表示為 (1)根據(jù)AlCl3和NaOH的物質(zhì)的量計算生成的Al(OH)3的物質(zhì)的量，結(jié)合反應(yīng)的化學(xué)方程式及圖象可知： ①當(dāng)n(OH－):n(Al3＋)≤3時， n[Al(OH)3]＝n(OH－)。 ②當(dāng)3下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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