化學 二 物質性質的研究 課題1 鋁及其化合物的性質 蘇教版選修6

課題一鋁及其化合物的性質課題一鋁及其化合物的性質【學考報告】【學考報告】知識條目知識條目加試要求加試要求鋁片鋁片(條條)燃燒的方法燃燒的方法鋁表面氧化膜的作用鋁表面氧化膜的作用bb1.鋁的結構與性質鋁的結構與性質(1)結構和存在結構和存在鋁位于元素周期表鋁位于元素周期表_，原子結構示意圖為，原子結構示意圖為_。鋁元素在地殼中含量豐富，僅次于。鋁元素在地殼中含量豐富，僅次于_。自然界中的鋁全部以自然界中的鋁全部以_態(tài)存在。態(tài)存在。第第3周期周期A族族硅硅化合化合(2)化學性質化學性質寫出圖中有關反應的寫出圖中有關反應的化學方程式：化學方程式：_2Al6HCl=2AlCl33H2鈍鈍化化_(3)制備制備_2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2 2.鋁的化合物的性質鋁的化合物的性質(1)氧化鋁氧化鋁物理性質：物理性質：_色固體，色固體，_溶于水，有很高的溶于水，有很高的_?；瘜W性質化學性質白白難難熔點熔點Al2O36HCl=2AlCl33H2OAl2O32NaOH3H2O=2NaAl(OH)4(2)氫氧化鋁氫氧化鋁物理性質物理性質_色膠狀不溶于水的固體，有較強的色膠狀不溶于水的固體，有較強的_性。性?；瘜W性質化學性質.白白吸附吸附.Al(OH)3的電離的電離寫出圖中有關反應的化學方程式或離子方程式：寫出圖中有關反應的化學方程式或離子方程式：a._；b. _；c. _。Al(OH)33H=Al33H2O制備制備.向鋁鹽中加入氨水，離子方程式為向鋁鹽中加入氨水，離子方程式為_。.NaAl(OH)4溶液中通入足量溶液中通入足量CO2，離子方程式為，離子方程式為_ 。. NaAl(OH)4溶液與溶液與AlCl3溶液混合：離子方程式為溶液混合：離子方程式為_。(3)常見的鋁鹽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鹽。復鹽。明礬的化學式為明礬的化學式為_，它是，它是_色晶體，色晶體，_溶于水，水溶液溶于水，水溶液pH_7(填填“”或或“”)。明礬可。明礬可以凈水。其凈水的原理是以凈水。其凈水的原理是_。KAl(SO4)212H2O無無可可Al33H2O Al(OH)3(膠體膠體)3H，Al(OH)3膠體吸附水中懸浮雜質形成沉淀而凈水膠體吸附水中懸浮雜質形成沉淀而凈水 點撥一、鋁的實驗探究現象及解釋點撥一、鋁的實驗探究現象及解釋鋁表鋁表面氧面氧化膜化膜的實的實驗探驗探究究1.取取3片鋁片，將其片鋁片，將其中兩片鋁片用砂紙擦中兩片鋁片用砂紙擦去表面的氧化膜去表面的氧化膜破壞鋁表面氧化膜的方法有：破壞鋁表面氧化膜的方法有：用砂用砂紙擦；紙擦；用用NaOH溶液浸泡；溶液浸泡；用稀用稀酸浸泡酸浸泡2.將一片擦去氧化膜將一片擦去氧化膜的鋁片放入的鋁片放入20 mL 0.5 molL1的的CuSO4溶液中，觀察鋁片表溶液中，觀察鋁片表面現象及其他可能發(fā)面現象及其他可能發(fā)生的現象生的現象現象：現象：鋁表面有紫紅色物質沉積鋁表面有紫紅色物質沉積；產生氣泡，并逐漸加快，鋁片上下產生氣泡，并逐漸加快，鋁片上下翻滾；翻滾；繼而產生藍色沉淀；繼而產生藍色沉淀；混合混合液溫度升高。請用相關方程式解釋上液溫度升高。請用相關方程式解釋上述現象。述現象。2Al3Cu2=2Al33Cu2Al6H=2Al33H2Cu22H2O Cu(OH)22H鋁表鋁表面氧面氧化膜化膜的實的實驗探驗探究究3.將一片未擦去氧化膜的鋁片放將一片未擦去氧化膜的鋁片放入入20 mL 0.5 molL1的的CuSO4溶液中，觀溶液中，觀察鋁片表面現象察鋁片表面現象現象：無明顯現象現象：無明顯現象解釋：氧化膜的存在解釋：氧化膜的存在阻礙了鋁與鹽溶液的阻礙了鋁與鹽溶液的反應反應4.取上一步中的鋁片，用水沖洗后，放入取上一步中的鋁片，用水沖洗后，放入盛有盛有3 mL 6.0 molL1 NaOH溶液的試管溶液的試管中，中，12 min后取出鋁片，洗凈，放入后取出鋁片，洗凈，放入20 mL 0.5 molL1硫酸銅溶液中硫酸銅溶液中現象：現象同步驟現象：現象同步驟2解釋：鋁片表面的氧解釋：鋁片表面的氧化膜被破壞化膜被破壞5.將另一擦去氧化膜的鋁片放入盛將另一擦去氧化膜的鋁片放入盛有有3 mL濃硝酸的試管中，觀察現象濃硝酸的試管中，觀察現象。1 min后取出鋁片，用水洗凈，再放后取出鋁片，用水洗凈，再放入入20 mL 0.5 molL1 CuSO4溶液的試管中溶液的試管中現象：無明顯現象現象：無明顯現象解釋：鋁在濃硝酸中解釋：鋁在濃硝酸中鈍化，表面生成一層鈍化，表面生成一層致密的氧化物保護膜致密的氧化物保護膜培養(yǎng)培養(yǎng)明礬明礬晶體晶體1.向向250 mL燒杯中加入燒杯中加入120 mL比室比室溫高溫高1020 的水，分批加入明礬的水，分批加入明礬晶體，用玻璃棒攪拌，至晶體不再晶體，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溶解為止。待溶液自然冷卻到比室溫高溫高35 時，將溶液倒入另一只時，將溶液倒入另一只燒杯中，用硬紙板蓋好，靜置過夜燒杯中，用硬紙板蓋好，靜置過夜現象：燒杯中有白色現象：燒杯中有白色晶體析出晶體析出原因：飽和溶液在冷原因：飽和溶液在冷卻時析出晶體卻時析出晶體2.從燒杯中選取從燒杯中選取2粒形狀規(guī)則的小晶粒形狀規(guī)則的小晶體作為晶核，將所選的晶核用細線體作為晶核，將所選的晶核用細線輕輕系好輕輕系好 培養(yǎng)培養(yǎng)明礬明礬晶體晶體3.把步驟把步驟1中配制的明礬溶液倒中配制的明礬溶液倒入另一只燒杯中，注意不要將入另一只燒杯中，注意不要將已結晶出來的明礬倒出，再向已結晶出來的明礬倒出，再向溶液中加入適量明礬，加熱使溶液中加入適量明礬，加熱使其成為比室溫高其成為比室溫高1020 的飽的飽和溶液。待溶液開始自然冷卻和溶液。待溶液開始自然冷卻時，將小晶體懸掛在燒杯的中時，將小晶體懸掛在燒杯的中央，用硬紙板蓋好燒杯，靜置央，用硬紙板蓋好燒杯，靜置過夜過夜現象：取出小晶體，發(fā)現現象：取出小晶體，發(fā)現晶體變大晶體變大原因：飽和溶液在冷卻時原因：飽和溶液在冷卻時成為過飽和溶液，有溶質成為過飽和溶液，有溶質在小晶體上結晶在小晶體上結晶4.每天把用細線系著的明礬晶體每天把用細線系著的明礬晶體取出，重復步驟取出，重復步驟3的操作的操作現象：晶體逐漸長大現象：晶體逐漸長大原因：不斷有明礬晶體析原因：不斷有明礬晶體析出，并在小晶體上結晶出，并在小晶體上結晶點撥二、鋁熱反應實驗點撥二、鋁熱反應實驗1.基本原理基本原理(1)基本原理：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，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，將其中的金屬置換出來。將其中的金屬置換出來。(2)鋁熱反應：鋁熱反應：鋁熱劑：鋁粉與金屬氧化物鋁熱劑：鋁粉與金屬氧化物(如如Fe2O3、Cr2O3、V2O5等等)組組成的混合物。成的混合物。鋁熱反應：鋁熱劑在高溫條件下的反應。鋁熱反應：鋁熱劑在高溫條件下的反應。鋁熱法：鋁熱劑發(fā)生鋁熱反應制備金屬的方法。鋁熱法：鋁熱劑發(fā)生鋁熱反應制備金屬的方法。鋁熱反應的應用：鋁熱反應的應用：A.焊接鋼軌；焊接鋼軌；B.冶煉難熔金屬冶煉難熔金屬(如如Fe、Cr、V、Mn等等)。2.實驗記錄與結論實驗記錄與結論(1)實驗準備：實驗準備：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小孔，用水潤濕，再與另一個紙漏斗套在一起，底部剪一個小孔，用水潤濕，再與另一個紙漏斗套在一起，有孔的紙漏斗置于內層有孔的紙漏斗置于內層(使紙漏斗每邊都有使紙漏斗每邊都有4層層)，架在鐵架，架在鐵架臺的鐵圈上，其下方放置盛有細沙的蒸發(fā)皿或鐵盤。臺的鐵圈上，其下方放置盛有細沙的蒸發(fā)皿或鐵盤。(2)實驗現象：當反應被引發(fā)后，反應劇烈進行，放出大量實驗現象：當反應被引發(fā)后，反應劇烈進行，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，在坩堝內的沙中冷卻為黑色固體，該固體可被紅的液滴，在坩堝內的沙中冷卻為黑色固體，該固體可被磁鐵吸引。磁鐵吸引。典例剖析典例剖析某學校研究性學習小組設計實驗探究鋁等金屬的性質：將一某學校研究性學習小組設計實驗探究鋁等金屬的性質：將一小片久置鋁片投入濃氯化銅溶液中，鋁表面很快出現一層海小片久置鋁片投入濃氯化銅溶液中，鋁表面很快出現一層海綿狀暗紅色物質，接下來鋁片上產生大量氣泡，觸摸容器知綿狀暗紅色物質，接下來鋁片上產生大量氣泡，觸摸容器知溶液溫度迅速上升，收集氣體，檢驗其具有可燃性。若用同溶液溫度迅速上升，收集氣體，檢驗其具有可燃性。若用同樣的鋁片投入同濃度的硫酸銅溶液中，在短時間內鋁片無明樣的鋁片投入同濃度的硫酸銅溶液中，在短時間內鋁片無明顯變化。顯變化。(1)鋁與氯化銅溶液能迅速反應，而與同濃度的硫酸銅溶液在短鋁與氯化銅溶液能迅速反應，而與同濃度的硫酸銅溶液在短時間內不反應的原因可能是時間內不反應的原因可能是_。(填序號填序號)A.鋁與鋁與Cl反應，鋁與反應，鋁與 不反應不反應B.氯化銅溶液酸性比同濃度的硫酸銅溶液酸性強氯化銅溶液酸性比同濃度的硫酸銅溶液酸性強C.硫酸銅水解生成硫酸使鋁鈍化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)鋁片表面出現的暗紅色物質是鋁片表面出現的暗紅色物質是_。(3)放出的氣體是放出的氣體是_，請從有關物質的濃度、能量、是否，請從有關物質的濃度、能量、是否有電化學作用等分析開始階段產生氣體的速率不斷加快的原因有電化學作用等分析開始階段產生氣體的速率不斷加快的原因是是_。(4)某同學通過一定的實驗操作，也能使鋁片與硫酸銅溶液反應某同學通過一定的實驗操作，也能使鋁片與硫酸銅溶液反應加快，他采取的措施可能是加快，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間后，取出洗滌，再投把鋁片投入熱氫氧化鈉溶液中一段時間后，取出洗滌，再投入硫酸銅溶液中入硫酸銅溶液中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，在除去氧化鋁的鋁片與鎂片為電極，在X電解質溶液中構成原電解質溶液中構成原電池，列表如下：電池，列表如下：其中正確的是其中正確的是_(填序號填序號)，由此推知，金屬作電極不僅，由此推知，金屬作電極不僅與本身性質相關，而且與與本身性質相關，而且與_有關。有關。解析解析(1)同濃度的氯化銅溶液和硫酸銅溶液，陽離子相同，陰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，前者能與鋁反應而后者不能，說明是陰離子的影響。離子不同，前者能與鋁反應而后者不能，說明是陰離子的影響。在硫酸銅溶液與鋁片反應的試管里加入少量氯化銅溶液，若反在硫酸銅溶液與鋁片反應的試管里加入少量氯化銅溶液，若反應加快了，說明上述推斷正確。應加快了，說明上述推斷正確。(2)由暗紅色可判斷是銅單質。由暗紅色可判斷是銅單質。(3)產生大量氣泡，溫度迅速上升，氣體具有可燃性，可知鋁與產生大量氣泡，溫度迅速上升，氣體具有可燃性，可知鋁與H反應生成反應生成H2。(4)由由(1)中選項中選項D可知，使鋁能與銅反應的關鍵可知，使鋁能與銅反應的關鍵是去除氧化膜。是去除氧化膜。(5)在堿性溶液中，鋁的活動性強于鎂，鋁作負在堿性溶液中，鋁的活動性強于鎂，鋁作負極。在酸性溶液中，鎂的活動性強于鋁，鎂作負極。由于鋁與極。在酸性溶液中，鎂的活動性強于鋁，鎂作負極。由于鋁與濃硝酸鈍化，在濃硝酸中，鎂作負極。濃硝酸鈍化，在濃硝酸中，鎂作負極。答案答案(1)D(2)Cu(3)H2隨著反應進行生成鋁離子濃度增大，水解程度增大，隨著反應進行生成鋁離子濃度增大，水解程度增大，產生產生H的濃度增大，的濃度增大，該反應放熱，升高溫度反應加快，該反應放熱，升高溫度反應加快，銅與鋁構成原電池，加快鋁溶解銅與鋁構成原電池，加快鋁溶解(4)A、B(5)A電解質性質電解質性質跟蹤訓練跟蹤訓練某課外小組對一些金屬單質和化合物的性質進行探究。某課外小組對一些金屬單質和化合物的性質進行探究。下表為下表為“鋁與氯化銅溶液反應鋁與氯化銅溶液反應”實驗報告的一部分：實驗報告的一部分：實驗步驟實驗步驟實驗現象實驗現象將打磨過的鋁片將打磨過的鋁片(過量過量)放入一放入一定濃度的定濃度的CuCl2溶液中溶液中產生氣泡，析出疏松的紅色固體，產生氣泡，析出疏松的紅色固體，溶液逐漸變?yōu)闊o色溶液逐漸變?yōu)闊o色反應結束后分離出溶液備用反應結束后分離出溶液備用 紅色固體用蒸餾水洗滌后，紅色固體用蒸餾水洗滌后，置于潮濕空氣中置于潮濕空氣中一段時間后固體由紅色變?yōu)橐欢螘r間后固體由紅色變?yōu)榫G色綠色設其主要成分為設其主要成分為Cu2(OH)2CO3(1)按反應類型各寫出一個實驗中發(fā)生反應的化學方程式按反應類型各寫出一個實驗中發(fā)生反應的化學方程式(是離子是離子反應的只寫離子方程式反應的只寫離子方程式)置換反應置換反應_；化合反應化合反應_。(2)用石墨作電極，電解上述實驗分離出的溶液，兩極產生氣泡。用石墨作電極，電解上述實驗分離出的溶液，兩極產生氣泡。持續(xù)電解，在陰極附近的溶液中還可以觀察到的現象是持續(xù)電解，在陰極附近的溶液中還可以觀察到的現象是_。解釋此現象的離子方程式是解釋此現象的離子方程式是_。