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不仅铝粉和氧化铁粉末的混合物称为铝热剂,这个反应称为铝热反应,而且和其它某些金属氧化物的混合物也叫铝热剂,反应也是铝热反应。
铝与Fe3O4、FeO、V2O5、Cr2O3、MnO2等发生铝热反应。
第二点:
铝热反应在生产上的两个重要应用
1、用铝做还原剂冶炼高熔点的难熔金属。
如与V2O5、Cr2O3、MnO2、WO3等反应冶炼钒、铬、锰、钨等这些熔点很高的难熔金属。
2、焊接钢轨(课本P113图4-2-4)。
这种焊接优点不用电源,设备简易,焊接速度快。
用这种焊接方法适合于野外作业,在建设铁道的无缝线路上有着重要的意义。
此外,还可用于定向爆破,在地基的钢筋混凝土处安放铝热剂,引燃后产生的温度高达2500-3500℃,使钢筋熔断,楼体倒塌。
(3)铝与酸的反应
与非氧化性酸(盐酸、稀硫酸)反应,有氢气生成。
离子方程式:
与氧化性酸(硝酸,浓硫酸)反应,无氢气生成。
A、Al、Fe遇冷的浓硫酸、浓硝酸会,但加热可反应。
B、Al与稀硝酸反应:
Al+HNO3(稀)——
(4)铝与氢氧化钠溶液的反应:
化学方程式
该反应中的还原剂为,氧化剂为。
电子转移数目为。
离子方程式
思考1:
(1)铝能否和醋酸、氨水反应?
(2)家庭中能否用食醋除去铝壶和暖瓶中的水垢?
为什么?
【练习3】不能用于除去铜粉中混有的铝粉的试剂是()
A、稀硝酸B、CuSO4溶液C、NaOH溶液D、稀盐酸
二、氧化铝
1、物理性质及存在:
白色固体,不溶于水,熔点高,良好的耐火材料。
自然界中纯净的Al2O3为无色晶体,俗称刚玉,硬度仅次于金刚石,可作人造宝石。
2、化学性质:
氧化铝具有两性,既与强酸反应也与强碱反应,属于两性氧化物。
分别写出氧化铝和盐酸、NaOH溶液反应的离子方程式:
与盐酸
与NaOH溶液
【练习4】将表面已完全钝化的铝条,插入下列溶液中,不会发生反应的是()
A、稀HNO3B、稀HClC、硝酸铜D、氢氧化钠
思考2:
(1)从物质的类别来看,Al2O3属于什么样的氧化物?
(2)判断正误并举例说明
①能与酸反应的氧化物一定是碱性氧化物②碱性氧化物一定是金属氧化物
③不能与酸反应的氧化物一定能跟碱反应④非金属氧化物一定是酸性氧化物
⑤既能与酸反应又能与碱反应的氧化物一定为两性氧化物⑥酸性氧化物均可与碱反应
⑦氧化物与水的反应都是化合反应⑧酸性氧化物一定是非金属氧化物
三、氢氧化铝
1、物理性质和用途:
Al(OH)3是几乎不溶于水的白色胶状固体,具有吸附性,既能凝聚水中悬浮物,又能吸附色素,因此Al(OH)3可作净水剂和色素吸附剂。
(1)受热易分解:
反应方程式
(2)Al(OH)3的两性:
既与强酸反应又与强碱反应,具有不同于一般氢氧化物的性质。
与盐酸反应的化学方程式:
与NaOH反应的化学方程式:
问题:
氢氧化铝能和氨水、碳酸反应吗?
3、氢氧化铝的实验室制备:
Al2(SO4)3溶液与过量反应,离子方程式:
【练习5】
(双选)甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同物质的量浓度的氨水和NaOH溶液,各加入10mL0.1mol·
L-1AlCl3溶液,两烧杯中都有沉淀生成。
下列判断正确的是()
A.甲中沉淀一定比乙中的多B.甲中沉淀可能比乙中的多
C.甲中沉淀一定比乙中的少D.甲中和乙中的沉淀可能一样多
四、重要的铝盐和偏铝酸盐:
有氯化铝、硫酸铝、明矾等铝盐和偏铝酸钠等。
1、明矾:
化学式,其水溶液的酸碱性为,原因(用离子方程式表示)。
可用它来做净水剂,原理是
。
2、
(1)向一定量铝盐(如硫酸铝)溶液中逐滴加氢氧化钠溶液直至过量,现象为
,对应的离子反应方程式为:
、
(2)向一定量铝盐(如硫酸铝)溶液中逐滴加氨水至过量,现象为
,反应的离子方程式为
3、
(1)向一定量偏铝酸钠溶液中逐滴加盐酸至过量,现象为,对应的离子反应方程式为:
、。
(2)向一定量偏铝酸钠溶液中逐渐通CO2至过量,现象为,反应的离子方程式为
五、铝合金
1、合金:
是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合成的具有金属特性的物质。
2、合金的优点:
可以保持甚至强化单一金属的长处,克服其不足,所以合金的性能一般优于纯金属。
一般来说,合金的熔点比它的各成分金属熔点都,硬度比它的各成分金属。
但合金的性质并不是各成分金属性质的总和。
3、铝合金:
金属铝与铜、镁、硅、锌、锂等可形成各种性能优良的铝合金。
铝合金具有密度小、强度高、塑性好、易于成形、制造工艺简单、成本低廉等特点,并且表面易形成致密的氧化物保护膜而具有一定的抗腐蚀能力。
4铝合金用途:
铝合金主要用于建筑业、容器和包装业、交通运输及电子行业,如汽车车轮的骨架,硬盘抽取盒等。
另外,还广泛用于制造飞机构件。
【练习6】镁铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料,主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。
下列与这些用途无关的性质是()
A、不易生锈
B、导电性好
C、密度小
D、强度高
【预习检测】
1.下列关于铝的叙述中,不正确的是( )
A.铝是地壳里含量最多的金属元素B.在常温下,铝不能与氧气反应
C.铝是一种比较活泼的金属D.在化学反应中,铝容易失去电子,是还原剂
2、.用铝热法还原下列物质,制得金属各1摩尔,消耗铝最少的是()
A.MnO2B.FeOC.Cr2O3D.V2O5
3、为了除去铁粉中的少量铝粉,可以选取下列哪种溶液( )
A.浓盐酸B.浓硝酸C.浓硫酸D.浓氢氧化钠溶液
4、下列物质中既能与氢氧化钠溶液反应,又能与盐酸反应的盐是()
A.(NH4)2CO3B.Al(OH)3C.NaHSO4D.Mg(NO3)2
5、下列离子方程式书写正确的是()
A、硫酸铝中加入过量氨水:
Al3++3OH-Al(OH)3↓
B、氢氧化铝跟盐酸反应:
Al(OH)3+3H+Al3++3H2O
C、硫酸铜与氢氧化钡溶液反应:
Ba2++SO42-BaSO4↓
D、四羟基合铝酸钠溶液与过量稀硝酸反应:
[Al(OH)]4-+H+=Al(OH)3↓+H2O
班级:
姓名:
【重点探究】
【探究1】关于铝与碱溶液和与酸溶液反应产生氢气的量的关系的探究:
分析铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应,分别找出铝与H+、OH—、H2以及转移电子数的关系式。
【例1】两份相同质量的铝粉,第一份与足量的氢氧化钠溶液反应,第二份和足量的盐酸反应。
则产生的气体物质的量()
A.相等B.大于C.小于D.无法确定
【例2】等体积、等物质的量浓度的氢氧化钠溶液和盐酸中,分别加入过量的铝粉,则产生气体的物质的量之比是()
A.1:
1B.1:
3C.3:
1D.无法确定
【思考】归纳总结中学化学中:
常见的既能与强酸反应又能与强碱反应的物质
【探究2】氢氧化铝制备最佳途径选择
【例题3】
(双选)以稀硫酸、NaOH溶液及铝为原料用三种途径制取等量的Al(OH)3
甲:
Al→Al2(SO4)3→Al(OH)3乙:
Al→Na[Al(OH)4]→Al(OH)3
丙:
Al→Al2(SO4)3
Al(OH)3
Al→Na[Al(OH)4]
有关叙述正确的是()
A.三者消耗的原料一样多B.甲消耗的原料最多
C.乙消耗的原料最少D.丙消耗的原料最少
【讨论】由铝、稀硫酸、氢氧化钠溶液制备Al(OH)3的最佳途径。
从节省原料的角度,分析,哪种途径更好。
写出制备过程的流程和反应,进行比较,得出结论。
【探究三】熟练掌握Al3+、Al(OH)3、[Al(OH)4]-三者之间的转化关系
【例4】将10.8克Mg—Al合金投入到6mol·
L-1400ml盐酸中,充分反应后,加入一定量的NaOH溶液,使其中的Mg2+、Al3+完全转化沉淀,则需2mol·
L-1NaOH溶液ml?
【例5】把ag铁铝合金粉末溶于足量盐酸中,加入过量NaOH溶液。
过滤出沉淀,经洗涤、干燥、灼烧,得到红色粉末的质量仍为ag则原合金中铁的质量分数为( )
A.70% B.52.4% C.47.6% D.30%
【探究四】氢氧化铝沉淀的图象:
Al(OH)3沉淀图象,大致可分为以下四类(图中纵坐标为Al(OH)3沉淀量,横坐标为加入试剂的物质的量)。
写出有关离子方程式
1、向AlCl3溶液中加入NaOH溶液
A→B
B→C
2、向盐酸酸化的AlCl3溶液中滴入NaOH溶液
A→B
B→C
3、向NaOH溶液中滴入AlCl3溶液
4、向Na[Al(OH)4]中加入盐酸
A→B
【例6】向20mLAlCl3溶液中滴入2mol/LNaOH溶液时,得到Al(OH)3沉淀质量与所加NaOH溶液体积(mL)关系如下图所示:
(1)图中A点表示的意义是。
(2)图中B点表示的意义是。
(3)上述两步用总的离子方程式可表示为
(4)若溶液中有Al(OH)3沉淀0.39g,则此时用去NaOH溶液的体积为。
【课堂检测】
1.用等质量的金属钠进行下列实验,生成H2最多的是( )
A.将Na放入足量水中 B.用刺小孔的铝箔包好钠,放入足量水中
C.将Na放入足量稀HCl中D.用刺小孔的铝箔包好钠,放人足量AlCl3溶液中
2.把Ba(OH)2溶液滴入明矾溶液中,使SO42-全部转化成BaSO4沉淀,此时铝元素的主要存在形式是()
A.Al3+B.Al(OH)3C.[Al(OH)4]-D.Al3+和Al(OH)3
3.不能用于除去铜粉中混有的铝粉的试剂是()
4、两份相同质量的铝粉,第一份与足量的氢氧化钠溶液反应,第二份和足量的盐酸反应。
5、某无色溶液中,已知含有H+、Mg2+、Al3+等阳离子,逐滴加入NaOH(aq),则消耗NaOH(aq)体积(x轴)和生成沉淀量(y轴)之间的函数关系可用图表示,则下列图中正确的是()
6、(13山东)足量下列物质与相同质量的铝反应,放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是()
A.氢氧化钠溶液B.稀硫酸C.盐酸D.稀硝酸
7、判断下列说法是否正确,正确的划“√”,错误的划“×
”
(1)向Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2
2[Al(OH)4]-+CO2+3H2O===2Al(OH)3↓+CO
( )(2011·
江苏,)
(2)常温下将Al片放入浓硝酸中无明显变化说明Al与浓硝酸不反应()(13广东)
(3)氧化铝溶于NaOH溶液:
Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-( )(2010·
浙江)
(4)金属铝溶于稀硫酸中:
Al+2H+===Al3++H2↑( )(2010·
海南)
(5)向明矾溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液:
Al3++2SO
+2Ba2++4OH-===2BaSO4↓+[Al(OH)4]-( )(2010·
四川理综)
(6)AlCl3溶液中加入过量的浓氨水:
Al3++4NH3·
H2O―→[Al(OH)4]-+4NH
()(2009·
上海)
(7)铝制容器可盛装浓H2SO4( )(2010·
重庆理综)
(8)日用铝制品表面覆盖着氧化膜,对内部金属起保护作用( )(2009·
广东理基)
(9)明矾溶液中滴入Ba(OH)2溶液使SO42-恰好完全沉淀:
2Ba2++3OH-+Al3++2SO42-
2BaSO4↓+Al(OH)3↓()(2013全国大纲版)
【课后拓展学案】
1.(双选)镁、铝都是较活泼的金属,下列描述不正确的是( )
A.镁和铝的单质都能在氧气中剧烈燃烧,并放出耀眼的光芒
B.镁和铝都能跟稀盐酸、稀硫酸、强碱溶液反应
C.镁在加热条件下可以跟二氧化碳反应,铝在一定条件下可以跟氧化铁发生置换反应
D.铝热反应是镁条、铝粉和氧化铁的混合物发生的反应
2.下列关于铝的叙述中,不正确的是( )
3.(双选)下列各组物质的稀溶液相互反应,无论是前者滴入后者,还是后者滴入前者,反应现象都相同( )
A.NaHSO4和Ba(OH)2 B.AlCl3和NaOH
C.Na2CO3和H2SO4 D.Ba(HCO3)2和Ba(OH)2
4、(双选)向稀硫酸中加入铜粉不发生反应。
若再加入某种盐,则铜粉可以逐渐溶解。
符合此条件的盐是()
A.Na2SO4B.KNO3C.ZnSO4D.Fe2(SO4)3
5、甲乙两烧杯中各盛有300mL1mol/L盐酸和氢氧化钠,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后测得生成的气体体积比为甲:
乙=1:
2,则加入铝粉质量为()
A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g
6、为了除去铁粉中的少量铝粉,可以选取下列哪种溶液( )
7、相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应,至体系中均无固体物质,消耗碱量最多的是()
A.AlB.Al(OH)3C.AlCl3D.Al2O3
8、.用铝热法还原下列物质,制得金属各1摩尔,消耗铝最少的是()
9、将等物质的量的镁和铝相混合,取等质量的该混合物四份,分别加到足量的下列溶液中,充分反应后,放出氢气最多的是( )
A.3mol·
L-1HCl B.4mol·
L-1HNO3 C.8mol·
L-1NaOHD.18mol·
L-1H2SO4
10.两份铝屑,第一份与盐酸反应,第二份与NaOH溶液反应,产生氢气体积比为1∶2,则两份铝屑的质量比为( )
A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.2∶1
11.铝能提炼难熔金属和制成铝热剂,是因为铝( )
A.密度小,熔点较低B.具有还原性,且生成氧化铝时放出大量热
C.在空气中燃烧,发出耀眼白光D.是金属
12(双选)、向20mL2mol·
L-1AlCl3溶液中加入30mLNaOH溶液,得沉淀0.78g。
则NaOH溶液的物质的量浓度为()
A.5mol·
L-1B.4mol·
L-1C.1mol·
L-1D.2mol·
L-1
13、在硝酸铝和硝酸镁的混合溶液中,逐滴加入稀氢氧化钠溶液,直至过量。
下列表示氢氧化钠加入量(X)与溶液中沉淀物的量(Y)的关系示意图中正确的是()
YYYY
A、B、C、D
14、将X气体(或溶液)慢慢通入(或加入)一定量的Y溶液中,产生沉淀的量与加入X的物质的量(mol)的关系如图所示,符合右图情况的是()
A.X为NaOH溶液,Y为AlCl3溶液
B.X为CO2,Y为Ca(OH)2溶液
C.X为NH3,Y为Al2(SO4)3溶液
D.X为HCl,Y为Na[Al(OH)4]溶液
15、镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应,产生气体的体积(V)与时间(t)关系如右图。
反应中镁和铝的()
A.物质的量之比为3:
2B.质量之比为3:
2
C.摩尔质量之比为2:
3D.反应速率之比为2:
3
16、将5.1g镁铝合金投入到500mL2mol·
L-l的盐酸中,金属完全溶解后,再加入4mol·
L-1的NaOH溶液,若要使得到的沉淀量为最大值,应加入NaOH溶液的体积为( )
A.560mL B.500mL C.425mL D.250mL
17、(双选)(2010上海)甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同pH的氨水和NaOH溶液,各加入10mL0.1mol·
18.表示下列变化的化学用语中,正确的是
A.碳酸氢钠溶液与少量澄清石灰水反应的离子方程式:
HCO3−+Ca2++OH−=CaCO3↓+H2O
B.氯化铵与氢氧化钠两种浓溶液混合加热:
OH−+NH4+
H2O+NH3↑
C.AlCl3溶液中滴加氨水:
Al3++3OH−=Al(OH)3↓
D.向NaAlO2溶液中通入少量CO2制Al(OH)3:
AlO2−+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3−
19.将20.8g两种金属的混合物投入足量的盐酸中,反应完全后得到标准状况下氢气11.2L,该混合物的组成可能是
A.钙和锌 B.镁和铜 C.铝和镁 D.锌和铁
20.将一定质量的镁、铝合金投入100mL一定浓度的HCl溶液中,合金完全溶解,向所得溶液中滴加5mol/L的NaOH溶液,生成沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积关系入图。
沉淀的质量(g)
19.4
――――――――――
--------------------------------------
020160180V(NaOH)/ml
求:
(1)所用盐酸的物质的量浓度为多少?
(2)合金中铝和镁的质量分别为多少?
21.(11分)实验室有甲、乙两瓶无色溶液,一瓶是稀盐酸,另一瓶是NaAlO2
溶液,为测定甲、乙两瓶溶液的成分及物质的量浓度,进行以下实验:
①向甲溶液中缓慢滴加乙溶液,立即产生沉淀;
而向乙溶液中缓慢滴加甲溶液,开始并无沉淀,一段时间后产生沉淀。
②取40mL乙溶液,向其中缓慢滴入甲溶液20mL,共产生沉淀3.12g。
(1)甲盛装的是
(2)若向甲溶液中缓慢滴加乙溶液至过量,先后发生反应的离子方程式为:
、。
(3)②中沉淀的物质的量为:
__________mol,甲溶液的物质的量浓度为_____
mol/L,乙溶液的物质的量浓度为_
________
mol/L。
22、有一透明溶液,可能含有较大量的NH4+、Mg2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Na+、H+、SO42-、CO32-
中的一种或几种,取此溶液做下列实验:
①取少量溶液加入用盐酸酸化的BaCl2溶液,有白色沉淀生成:
②取少量溶液加入过氧化钠粉末,溶液中有白色沉淀产生并逸出无色无味的气体,加入过氧化钠的物质的量与析出沉淀的物质的量如图所示,推断:
(1)溶液中一定含有的离子是。
(2)溶液中肯定不含有的离子是。
(3)可能含有的离子是。
23、含镁3%-5%的铝镁合金是轮船制造、化工生产、机械制造等行业的重要原材料。
现有一块质量为mg的铝镁合金,欲测定其中镁的质量分数,几位同学设计了不同的实验方案。
方案1:
铝镁合金
测定生成气体在标准状况下的体积(V1L)
方案2:
充分反应后测定剩余固体的质量(w1g)
方案3:
溶液
过滤,测定沉淀的质量(w2g)
(1)某化学实验小组利用右图所示实验装置,按照方案1
进行了实验。
请回答下列问题:
装置中仪器a的名称是_____________
(2)实验装置中有一处明显错误,请指出
_____________________________________
(II)方案2中发生反应的离子方程式为
_____________________________________
(III)方案3“过滤”操作中用到玻璃棒,玻璃棒的作用是_______________
若按方案3进行实验,测得的镁的质量分数为____________
(IV)某同学又设计了与上述方案原理不同的方案4,也测得了镁的质量分数。
请你在括号内填上合适的内容,将该方案补充完整。
方案4:
测定生成气体在标准状况下的体积(V2L)
24、(2011•南京模拟)工业上用铝土矿(主要成分是Al2O3,还有少量的Fe2O3、SiO2)提取冶炼铝的原料氧化铝.工艺流程如下图:
(1)原料A的名称是,
步骤①反应的离子方程式是
(2)滤液1中要加入稍过量原料B,原料B的化学式是,
步骤②涉及反应的离子方程式是:
(3)步骤③的化学方程式是:
(4)如果省去步骤①,即溶解铝土矿是从加入原料B开始,后续操作不变,则会对氧化铝的提取有什么影响
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