《鋁及其化合物的性質(zhì)》

1. 鋁 元 素 的 原 子 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖Al 容易失3e結(jié)論:鋁有較強的還原性。Al3鋁 在 周 期 表 中 的 位 置 ？ 與 非 金 屬 單 質(zhì) 的 反 應(yīng) ： O2、 Cl2、 S等4Al + 3O2 = 2Al2O3 與 酸 的 反 應(yīng) 2Al + 6H Cl = 2AlCl3 + 3H 2實 質(zhì) ： Al H + H 2e- 鈍 化 ：要 點 ： 常 溫 下鋁濃 H NO 3、 濃 H 2SO4 2. 鋁 的 化 學(xué) 性 質(zhì) 與 強 堿 溶 液 的 反 應(yīng)2Al+6H 2O= 2Al(OH )3+3H 22Al+2NaOH +6H 2O =2NaAlO2+ 4H 2O +3H 26e-Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2 與 不 活 潑 金 屬 的 可 溶 性 鹽 的 反 應(yīng) ：2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu 與 金 屬 氧 化 物 的 反 應(yīng) ： 鋁 熱 反 應(yīng)2Al + Fe2O3 = 2Fe + Al2O3高 溫 氧 化 鋁 的 化 學(xué) 性 質(zhì) OH2NaAlO 2NaOHOAl 2232 兩 性 氧 化 物O3H2AlCl 6H ClOAl 2332 3.氧 化 鋁 和 氫 氧 化 鋁 的 兩 性兩 性 氧 化 物 ： 與 堿 反 應(yīng) 生 成 鹽 和 水 ， 與 酸 反 應(yīng) 生成 鹽 和 水 的 氧 化 物 。 氫 氧 化 鋁 的 化 學(xué) 性 質(zhì)（ 1） 兩 性 氫 氧 化 物 ： 與 堿 反 應(yīng) 生 成 鹽 和 水 ， 與酸 反 應(yīng) 生 成 鹽 和 水 的 氫 氧 化 物 。 O2HNaAlO NaOHAl(OH ) 223 O3H AlCl3H ClAl(OH ) 233 酸 式 電 離 堿 式 電 離H +AlO2- +H 2O Al(OH )3 Al3+3OH -3NaAlO2 +AlCl3 +6H 2O=4Al(OH )3+3NaCl（ 2） 受 熱 分 解 O3HO Al 2Al(OH ) 2323 4.可 溶 性 鋁 鹽 的 性 質(zhì)AlCl3、 KAl(SO4)212H2O 實 驗 一 、 鋁 與 氧 氣 反 應(yīng) 的 實 驗 探 究 1. 2Al+3/2O2=Al2O3 rG0= - 1582kJ/mol Mg+1/2O2=MgO rG0= - 569.4kJ/mol 3Fe+2O2=Fe3O4 rG0= - 1015kJ/mol2. 在 金 屬 活 動 順 序 表 中 ,金 屬 活 動 性 : MgAlFe 從 rG0(0)數(shù) 值看 ,” 鋁 與 氧 氣 ” 這 個 自發(fā) 反 應(yīng) 最 容 易 發(fā) 生 . 但 實 際 上 鋁 在 氧 氣 中 燃 燒 實 驗最 不 容 易 成 功 . 這 是 為 什 么 呢 ? 第 一 : 鋁 是 活 潑 金 屬 ， 在 空 氣 中 能 與 氧 氣 生 成一 種 致 密 的 氧 化 鋁 保 護 層 ， 使 氧 氣 不 能 繼 續(xù) 與 鋁發(fā) 生 反 應(yīng) ， 不 采 取 任 何 擦 除 氧 化 鋁 保 護 層 措 施 而直 接 進 行 點 火 ， 是 難 于 燃 燒 的 。 氧 化 鎂 薄 膜 和 氧 化 鐵 薄 膜 可 能 都 不 如 氧 化 鋁 薄膜 更 致 密 ,不 能 阻 止 金 屬 與 氧 氣 的 接 觸 ,因 此 金 屬 鎂和 金 屬 鐵 更 容 易 在 氧 氣 中 燃 燒 . 鋁 在 氧 氣 中 燃 燒 實 驗 不 容 易 成 功 原 因 第 二 :氧 氣 的 濃 度 偏 低 或 氧 氣 的 量 不 足 而 導(dǎo) 致燃 燒 現(xiàn) 象 不 明 顯 。 (1)是 集 氣 瓶 中 收 集 到 氧 氣 的 濃 度 偏 低 或 太 少 ,不 能 引 起 鋁 與 氧 氣 的 充 分 反 應(yīng) ; (2)是 繞 有 火 柴 的 鋁 箔 ,若 過 早 伸 入 集 氣 瓶 中 ,火柴 燃 燒 會 消 耗 大 量 的 氧 氣 ,致 使 氧 氣 濃 度 降 低 而 導(dǎo)致 實 驗 失 敗 ; 鋁 在 氧 氣 中 燃 燒 實 驗 不 容 易 成 功 原 因 第 三 :鋁 箔 與 氧 氣 的 接 觸 面 積 太 少 . (1)鋁 片 要 薄 、 最 好 纏 繞 成 螺 旋 狀鋁 在 氧 氣 中 燃 燒 實 驗 不 容 易 成 功 原 因 實 驗 一 的 注 意 事 項 : 集 氣 瓶 中 氧 氣 濃 度 要 盡 可 能 大 ,最 好 采 用 排 水集 氣 法 收 集 氧 氣 . 選 擇 容 積 較 大 的 集 氣 瓶 作 為 反 應(yīng) 器 .(體 積 與 鋁質(zhì) 量 關(guān) 系 ) 鋁 箔 以 螺 旋 狀 繞 緊 一 根 火 柴 .待 火 柴 燒 到 2/3以后 ， 火 焰 能 “ 包 圍 ” 鋁 條 時 ， 再 迅 速 將 鋁 條 伸進 集 氣 瓶 中 ； 鋁 條 不 能 太 早 或 太 遲 伸 入 集 氣 瓶 ； 可 以 用 H2O2溶 液 與 MnO2粉 末 混 合 直 接 在 集 氣瓶 中 制 O2。 (一 定 要 氧 氣 純 度 足 夠 大 才 開 始 實 驗 ) 2.鋁 表 面 氧 化 膜 的 實 驗 研 究如 何 設(shè) 計 實 驗 證 明 鋁 表 面 存 在 氧 化 膜 ？藥 品 ： 鋁 片 、 硫 酸 銅 溶 液 、 砂 紙書 本 P21實 驗 實 驗 1： 將 一 塊 未 擦 去 氧 化 膜 的 鋁 片 放 入20ml 0.5mol/L 的 CuSO4溶 液 中 ， 觀 察 現(xiàn)象 。 如 何 除 去 鋁 片 表 面 的 氧 化 膜 ？方 法 1、 用 砂 紙 除 去 氧 化 膜將 一 片 擦 去 氧 化 膜 的 鋁 片 放 入 20mL0.5mol/L的 CuSO4溶 液 中 ， 觀 察 鋁 片 表 面 現(xiàn) 象 現(xiàn) 象 ： 出 現(xiàn) 一 層 海 綿 狀 暗 紅 色 物 質(zhì) ， 產(chǎn)生 氣 泡 ， 溶 液 溫 度 升 高2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2 如 何 除 去 鋁 片 表 面 的 氧 化 膜 ？方 法 2.用 NaOH溶 液 除 去 氧 化 膜 的 鋁 片 ， 用 水沖 洗 后 ， 放 入 盛 有 3mL6.0mol/LNaOH溶 液的 試 管 中 ， 觀 察 鋁 表 面 的 現(xiàn) 象 。 1 2min后取 出 鋁 片 ， 洗 凈 ， 再 放 入 20mL0.5mol/L的硫 酸 銅 溶 液 中 ， 觀 察 鋁 片 表 面 現(xiàn) 象 方 法 3： Cl- 可 除 去 氧 化 膜現(xiàn) 象 ： A試 管 中 有 紅 色 的 銅 生 成 B試 管 無 現(xiàn) 象 生 活 提 示 ： 鋁 制 容 器 不 能 長 時 間 盛 放 酸 性 、 堿 性 食 物 、也 不 能 長 期 盛 放 氯 化 鈉 。 一 方 面 保 護 容 器 不被 腐 蝕 。 另 外 防 止 鋁 離 子 進 入 人 體 對 人 造 成傷 害 。 人 體 若 蓄 積 鋁 過 多 ， 則 會 對 腦 組 織 及智 力 發(fā) 展 產(chǎn) 生 危 害 。 如 何 增 強 鋁 片 表 面 的 氧 化 膜 的 保 護 作 用 ？方 法 ： 鈍 化 將 另 一 擦 去 氧 化 膜 的 鋁 片 放 入 盛 有 3mL濃 硝 酸 的 試 管 中 ， 觀 察 現(xiàn) 象 。 1min后 取出 鋁 片 ， 用 水 洗 凈 ， 再 放 入 20mL0.5mol/LCuSO4溶 液 的 試 管 中 ， 觀 察 鋁 片表 面 的 現(xiàn) 象 無 明 顯 現(xiàn) 象 3. 鋁 配 合 物 的 生 成1.取 兩 支 試 管 ， 分 別 加 入 1mL1.0mol/LAlCl3溶 液2.在 一 只 試 管 中 逐 滴 加 入 6.0mol/LNaOH 溶 液 ， 邊滴 加 邊 振 蕩 試 管 ， 觀 察 實 驗 現(xiàn) 象3.在 另 一 試 管 中 滴 加 2ml 10% NaF溶 液 ， 再 滴 加1mL3.0mol/L氨 水 ， 邊 滴 加 邊 振 蕩 試 管 ， 觀 察 實驗 現(xiàn) 象 。 試 管 2中 無 明 顯 現(xiàn) 象 .原 因 是 : 離 子 方 程 式 :Al3+6F-=AlF63-,溶 液 中鋁 離 子 濃 度 很 小 ， 不 會 與 氨 水 反 應(yīng) 生 成 Al(OH)3沉 淀 。 生 成 的 (NH4)3AlF6也 易 溶 于 水AlCl3+6NH4F =(NH4)3AlF6 + 3NH4Cl試 管 1中 先 生 成 白 色 沉 淀 ， 繼 續(xù) 加 入 NaOH，沉 淀 溶 解 。 請 用 化 學(xué) 方 程 式 解 釋 該 現(xiàn) 象 。 影 響 晶 體 生 成 的 條 件 晶 體 顆 粒 的 大 小 與 結(jié) 晶 條 件 有 關(guān) ， 溶 質(zhì) 的溶 解 度 越 小 ， 或 溶 液 的 濃 度 越 大 ， 或 溶 劑的 蒸 發(fā) 速 度 越 快 ， 或 溶 液 冷 卻 的 越 快 ， 析出 的 晶 體 就 越 小 。 反 之 ， 可 得 到 較 大 的 晶體 。 當(dāng) 溶 液 發(fā) 生 過 飽 和 現(xiàn) 象 時 ， 震 蕩 容 器 ， 用玻 璃 棒 攪 動 或 輕 輕 的 摩 擦 容 器 壁 ， 或 投 入幾 塊 晶 體 （ 晶 種 ） ， 都 可 以 促 使 晶 體 析 出 。 實 驗 四 :培 養(yǎng) 明 礬 晶 體 （ 1） 向 250mL燒 杯 中 加 入 120mL比 室 溫 高 10 20 的 水 ，分 批 加 入 明 礬 晶 體 ， 用 玻 璃 棒 攪 拌 ， 至 晶 體 不 再 溶 解 為 止 。待 溶 液 自 然 冷 卻 到 比 室 溫 高 3 5 時 ， 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 入 另 一 只 燒 杯 中 ，注 意 不 要 將 已 結(jié) 晶 出 來 的 明 礬 倒 出 ， 再 向 溶 液 中 加 入 適 量明 礬 ， 加 熱 使 其 成 為 比 室 溫 高 10 20 的 飽 和 溶 液 。 待 溶液 開 始 自 然 冷 卻 時 ， 將 小 晶 體 懸 掛 在 燒 杯 的 中 央 ， 用 硬 紙板 蓋 好 燒 杯 ， 靜 置 過 夜 。 （ 4） 每 天 把 細(xì) 線 系 著 的 明 礬 晶 體 取 出 ， 重 復(fù) 步 驟 （ 3） 的操 作 ， 直 到 晶 體 長 到 一 定 的 大 小 。 實 驗 四 :培 養(yǎng) 明 礬 晶 體 實 驗 四 的 注 意 事 項 : 配 制 的 明 礬 溶 液 一 定 要 飽 和 ， 每 次 把 母 液配 成 30 40 的 溶 液 ， 有 利 于 晶 核 的 快 速 長 大 ，不 至 于 晶 體 在 室 溫 升 高 時 溶 解 。 否 則 晶 核 會 被 溶解 。 選 取 形 狀 完 整 的 小 晶 體 作 為 晶 核 。 溶 液 飽 和 度 太 大 產(chǎn) 生 不 規(guī) 則 小 晶 體 附 在 原晶 核 之 上 ， 晶 體 不 透 明 ； 飽 和 度 太 低 ， 成 長 緩 慢或 溶 解 。 拓 展 課 題 ： 鋁 熱 反 應(yīng) 課 本 P23-24