3.2.2 铝及其化合物 课件 2024-2025学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

第三章 铁 金属材料 容山中学 化学科组 第二节 金属材料 第2课时 铝与计算 主讲人：郭 静 目 录 CONTENTS 1 2 铝和氧化铝 物质的量在化学方程式计算中的应用 新课导入 铝是非常活泼，可生活中我们却可见到很多铝制品，这是为什么？ 铝表面会与空气中氧气生成一层致密的氧化铝薄膜，保护内部金属。 铝制电线 易拉罐 铝制餐具 铝合金门窗 任务一 铝及其氧化物 颜色 状态 硬度 密度 熔点 沸点 金属性质 银白色，金属光泽 固体 较小 2.7g/cm3 660℃ 2467℃ 良好的导电性、导热性、延展性 一、铝的物理性质 金属的通性 任务一 铝及其氧化物 原子结构 物质类别 铝的 性质 易失去3个电子 Al Al3+ 还原性 ①与非金属的反应： ②与盐酸的反应： ③与硫酸铜溶液的反应： 4Al+3O2 = Al2O3 2Al +3 Cu2+ = 3Cu+2Al3+ 2Al + 6H+ = 2Al3++3H2↑ 二、铝的化学性质 任务一 铝及其氧化物 进一步探究铝的性质 铝制餐具为何不易用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食品？ 说明书内容如下：使用压力锅后，要及时清洗干净，以免残留的食物尤其是酸碱性物质腐蚀锅体。清洗时不能用钢丝球等磨损性大的东西擦洗。 任务一 铝及其氧化物 P82 【实验3-4】探究铝与稀盐酸反应 在一支试管中加入5mL盐酸，再向试管中放入一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，你观察到什么现象? 任务一 铝及其氧化物 实验操作 实验现象 实验结论 刚开始没有气泡，一段时间后，铝片逐渐溶解，有气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有__________声 爆鸣 铝和铝表面的氧化膜（氧化铝）都能与酸反应 【实验3-4】　铝片与盐酸的反应 二、铝的化学性质 Al2O3＋6H＋==2Al3＋＋3H2O　2Al＋6H＋==2Al3＋＋3H2↑ 任务一 铝及其氧化物 P82 【实验3-5】探究铝与氢氧化钠反应 在两支试管中分别加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支试管中放入一小块铝片，向另一支试管中放入用砂纸仔细打磨过(除去表面的氧化膜)的一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口。你观察到什么现象? 任务一 铝及其氧化物 【实验3-5】　铝片与氢氧化钠溶液的反应 实验操作 实验现象 实验结论 铝和铝表面的氧化膜（氧化铝）都能与碱反应。 放入打磨过铝片的试管中立即产生气泡；而放入未打磨的铝片的试管中开始没有气泡，一段时间后才产生气泡。将燃着的木条分别放在两支试管口，均发出爆鸣声（说明均有H2生成）。 2Al＋2NaOH+6H2O = 2Na[Al(OH)4]+3H2↑ Al2O3＋2NaOH+3H2O = 2Na[Al(OH)4] 四羟基合铝酸钠 Al2O3＋2OH-＋3H2O = 2[Al(OH)4]- 2Al+2OH- ＋6H2O= 2[Al(OH)4]- ＋3H2↑ 二、铝的化学性质 任务一 铝及其氧化物 二、铝的化学性质 4.铝与碱反应 1.铝与非金属单质反应 4Al + 3O2 == 2Al2O3 4Al + 3O2 == 2Al2O3 点燃 2Al + 3Cl2 == 2AlCl3 点燃 2Al + 3S== Al2S3 △ 2.铝与酸反应 2Al+6H+ == 2Al3++3H2↑ 3.铁与盐反应 2Al+3Cu2+ == 3Cu+2Al3+ 2Al～3H2 铝在冷的浓硫酸、浓硝酸中会钝化 2Al+2OH- ＋6H2O= 2[Al(OH)4]- ＋3H2↑ 任务一 铝及其氧化物 相同质量的两份铝，分别放入足量的盐酸和氢氧化钠溶液中，生成的氢气在同温同压下体积比为 。 1:1 微点拨 2Al～3H2 等质量的铝与足量盐酸或氢氧化钠溶液反应生成氢气的量相同 2Al～2OH-～3H2 2Al～6H+～3H2 过量的铝与盐酸和氢氧化钠溶液反应生成氢气的量相同时 消耗盐酸和氢氧化钠溶液的物质的量之比为 。 3:1 学习评价 2、向某溶液中加入铝粉能放出H2，下列各组离子一定不能在该溶液中大量共存的是(　　 ) A. Na+、Fe3+、SO42-、Cl- B. Ba2+、Mg2+、HCO3-、NO3- C. Na+、K+、NO3-、CO32- D. K+、NO3-、Na+、SO42- 1、如何除去镁粉中的铝粉? _________________________________________________________________ 将样品加入足量的NaOH溶液，然后过滤、洗涤、干燥。 B 活泼的金属在空气中易与氧气反应，生成一层氧化物。有的氧化膜疏松，如铁和钠等。有的氧化物致密，可以保护内层金属不被继续氧化，如镁和铝等。 铝是活泼的金属，为什么铝的抗腐蚀性能比铁强？ 铝锅 铁锅 扫描隧道显微镜下氧化铁和氧化铝的微观结构 疏松的氧化膜 致密的氧化膜 任务一 铝及其氧化物 三、氧化铝 任务一 铝及其氧化物 白色固体，难溶于水，沸点高（2980℃）。 熔点高（2050℃）——用于制造耐火材料、耐火坩埚、耐火管、耐高温的实验仪器。 硬度大——纯净的氧化铝俗称刚玉。 硬度仅次于金刚石 三、氧化铝 任务一 铝及其氧化物 1.氧化铝与酸反应 Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O Al2O3+6H+===2Al3++3H2O 2.氧化铝与碱反应 Al2O3+2NaOH + 3H2O ===2Na[Al(OH)4] Al2O3+2OH- + 3H2O===2[Al(OH)4]- 既能与酸反应生成盐和水，也能与碱反应生成盐和水的氧化物， 叫做两性氧化物。 由于Al和Al2O3均能与酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。 铝在空气中自然形成的氧化膜很薄，在实际使用的过程中，耐磨性和抗腐蚀性还不够强。 对铝制品的表面处理：化学方法。加厚、着色如化学氧化（用铬酸作氧化剂可以使氧化膜产生美丽的颜色）。 三、氧化铝 任务一 铝及其氧化物 学习评价 3、下列关于铝单质的叙述中，正确的是（ ） A．铝和NaOH溶液反应：Al＋2OH-＋2H2O=[Al(OH)4]-＋H2↑ B．铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定 C．不能用铝制的器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应 D．用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热， 熔化后的液态铝会滴落下来，是因为金属铝的熔点较低 C 学习评价 4、向一个铝制易拉罐中充满CO2，然后往罐中注入足量的NaOH溶液，立即用胶布封住罐口，一会儿就听到罐内“咔咔”地响，发现易拉罐变瘪，再过一会儿易拉罐又鼓起了。 （1）易拉罐变瘪的原因是 ，反应的离子方程式是 。 （2）易拉罐又鼓起来的原因是 ， 反应的离子方程式是 、 。 NaOH溶液与CO2气体发生反应，导致易拉罐内压强变小 CO2 + 2OH- = CO32- + H2O Al表面氧化膜溶解后，Al与NaOH溶液反应产生H2，易拉罐内压强又变大 2Al + 2OH- + 2H2O = 2AlO2- + 3H2↑ Al2O3＋2OH－=2AlO2-＋H2O 学习评价 5、中国科学院理化技术研究所与清华大学医学院联合研究出液态金属机器人。铝钠合金(单质钠和单质铝熔合而成)是最常见的液态金属。下列有关说法错误的是（ ） A．自然界中没有游离态的钠和铝 B．为了减缓钠与水的反应，可以用铝箔包裹钠并扎些小孔再放入水中 C．铝钠合金投入足量硫酸铜溶液中，一定有氢氧化铜沉淀生成，不可能生成单质铜 D．若铝钠合金投入水中得无色溶液，则n(Al)≤ n(Na) C 课堂小结 铝 铝的结构、存在、物理性质及用途 铝的化学性质 与氧气反应：4Al+3O2 = Al2O3 与碱反应：2Al +3 Cu2+ = 3Cu+2Al3+ 与酸反应：2Al + 6H+ = 2Al3++3H2↑ 氧化铝 物理性质 用途 化学性质（两性氧化物） Al2O3 + 2NaOH=2NaAlO2 +H2O Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O 任务二 物质的量在化学方程式计算中的应用 复习回顾：物质的量与其它物理量之间的联系 = V Vm = m M n = N NA = cB∙ V 为定值，约等于6.02×1023 mol-1 物质确定则为定值，数值上等于该物质的相对原子(分子)质量 对于气体，标况下为定值，约为22.4L/mol 溶液的体积 任务二 物质的量在化学方程式计算中的应用 【模型建构】物质的量在化学方程式计算中的应用 ①物质是由原子、分子、离子等粒子构成的，物质之间的化学反应也是这些粒 子按一定的数目关系进行的。 1 2 NA 2NA 1 mol 2 mol 32 g 88 g 22.4 L 44.8 L 2CO　＋　O2 2CO2 化学计量数 2 __ __ 扩大NA倍 2NA ____ _____ 物质的量 2 mol _____ _____ 质量 56 g _____ _____ 标况下气体体积 44.8 L ______ ______ 【结论】化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其粒子数目之比，等于其物质的量之比，也等于同温同压下气体的体积之比。 根据化学反应的实质，以金属CO与O2反应为例，思考微观粒子与化学方程式有何关系？可得出什么结论？ 任务二 物质的量在化学方程式计算中的应用 (1) Fe + H2SO4 =FeSO4 + H2↑ 1mol 1mol 【解】参加反应的H2SO4的物质的量为:0.25L×2mol/L=0.5mol n(Fe) 0.50mol 【例题 】 250 mL2mol/L的硫酸与足量的铁屑完全反应。 计算:(1)参加反应的铁屑的物质的量; 1mol 1mol n(Fe) 0.50mol ——— = ——— n(Fe) =0.50mol 任务二 物质的量在化学方程式计算中的应用 【例题 】 250 mL2mol/L的硫酸与足量的铁屑完全反 应。 (2)生成的H2的体积 (标准状况 )。 【解】参加反应的H2SO4的物质的量为:0.25L× 2mol/L=0.5mol (2) Fe + H2SO4 =FeSO4 + H2↑ 1mol 1mol 0.50mol n(H2) n（H2）=0.5mol 标况下，V(H2) = n(H2)·Vm =0.5mol×22.4L/mol =11.2L 解法一：先求出n(H2),再求V(H2)。 1mol 1mol 0.50mol n(H2) ——— = ——— 1mo1 0.50mol (2)Fe + H2SO4 =FeSO4+H2↑ 22.4L V(H2) 解法二： 直接求解V(H2)。 左右可不同 上下须相同 任务二 物质的量在化学方程式计算中的应用 【小结】根据化学方程式进行计算的基本步骤 方法一：守恒法——质量守恒、电荷守恒、电子守恒 化学计算中的常用方法 反应前后元素种类、质量、原子个数不变 还原剂失电子总数＝氧化剂得电子总数 任务二 物质的量在化学方程式计算中的应用 【练1】4.6 g钠在空气中久置，最终得到Na2CO3的质量是 g。 10.6 解：钠在空气中最终转化为Na2CO3的过程中钠的原子个数不变，可得关系式： 2Na　　～　　Na2CO3 2×23 106 4.6 g m(Na2CO3) 任务二 物质的量在化学方程式计算中的应用 任务二 物质的量在化学方程式计算中的应用 方法二：差量法——质量差值法、体积差值法 根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出所谓的“理论差量”， Δm Δn ΔV 如反应前后的质量差、物质的量差、气体体积差等， 该差量与反应物的有关量成正比。 差量法就是借助这种比例关系求解的方法。 任务二 物质的量在化学方程式计算中的应用 【练2】把铁棒插入CuSO4溶液，一段时间后取出，铁棒质量增加了4 g，参加反应的Fe的质量为 。 28 g 解：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu　　　　 　 56 g　　　　　　　 64 g　　 　 　　　　　　 　 　　　　　 Δm 64 g－56 g＝8 g 4 g m(Fe) 任务二 物质的量在化学方程式计算中的应用 方法三：关系式法——解答连续反应类型计算题的捷径 当已知量和未知量之间是靠多个反应来联系时，只需 直接确定已知量和未知量之间的比例关系，即“关系式”。 任务二 物质的量在化学方程式计算中的应用 【练3】用足量的CO还原Fe2O3，将所生成的气体通入足量澄清石灰水中，得到的沉淀为60 g，则Fe2O3的质量是( ) A．16 g B．32 g C．64 g D．80 g B 3CO2＋3Ca(OH)2=3CaCO3↓＋3H2O 则关系式为：3CO～3CO2～3CaCO3 n(CaCO3)=60 g÷100 g/mol=0.6 mol 根据比例式可得：n(CO) ＝0.6 mol 3 3 n(CO) n(CaCO3) 根据方程式得到关系式：3CO ~ Fe2O3 3 1 n(CO) 根据比例式可得：n(Fe2O3)＝0.2 mol m(Fe2O3)=0.2 mol×160 g/mol=32 g n(Fe2O3) 任务二 物质的量在化学方程式计算中的应用 方法四：方程组法——两个已知量求解混合物中两种物质的未知量 一般方程组法用于解决两种物质的混合物计算，一般读题时能找到两个已知量时，均可以利用二元一次方程组进行求算未知量。 任务二 物质的量在化学方程式计算中的应用 【练4】把5.1g 镁铝合金的粉末放入过量的盐酸中，得到5.6LH2（标准状况）。 试计算：（1）该合金中铝和镁的物质的量之比；（2）该合金中铝的质量分数。 解： 设合金中镁的物质的量为x，铝的物质的量为y。 M(Mg)= 24 g/mol M(Al)= 27g/mol x·24 g/mol +y·24g/mol= 5.1g Mg +2HCl=MgCl 2 + H2↑ 2Al +6HCl=2AlCl 3 +3H2↑ n(H2)=5.6L÷22.4L/mol＝0.25mol x + y = 0.25mol 解得：x＝y＝0.1mol m(Mg)= 0.1mol×24 g/mol＝2.4g m(Al)= 0.1mol×27 g/mol＝2.7g n(Al):n(Mg)=1:1 课堂小结 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.58(gap_fixed:False) Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.58(gap_fixed:False) 则＝，m(Fe)＝28 g $$