3.2.2 金属材料 第二、三课时 课件 2024-2025学年高一化学人教版（2019）必修第一册

第二节 金属材料 第三章 铁 金属材料 吃吃喝喝，星辰大海 1 四、铝和铝合金 四、铝和铝合金 1.铝合金 (1)形成:向铝中加入少量合金元素,如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等,可制成铝合金。 (2)硬铝合金 ①组成:含Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7%。 ②性能:密度 、强度 、具有较强的 能力。 ③用途:制造飞机和宇宙飞船。 小 高 抗腐蚀 （1）单质铝的物理性质： 铝是 金属光泽的金属 和 的良导体，有良好的延展性 密度较 （2.7g·cm-3） 熔点较 （660.4 ℃） 沸点：2494 ℃ 银白色 热 电 小 低 2.铝 铝的物理性质 铝在历史上曾非常稀有，因而也极其贵重。100多年前，为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的奖杯——铝杯，赠送给门捷列夫。法国皇帝拿破仑三世为了显示自己的尊贵，用铝做了一顶头盔，成为轰动一时的新闻。每逢盛大国宴，别人都用银制餐具，而他独自使用一套铝制餐具。 四、铝和铝合金 四、铝和铝合金 Al Al3+ 容易失去3e- Al是活泼金属，具有较强的还原性 Q:铝是地壳中含量最多的金属元素，为什么直到19世纪，人们才开始使用铝制品呢？ 金属铝太活泼，其化合物难以被还原。在自然界中铝元素以化合态的形式存在。 四、铝和铝合金 （2）单质铝的化学性质： (1)铝与氧气的反应 ①铝粉可以在空气中燃烧,发出耀眼的白光生成氧化铝。 ②常温下铝在空气中极易与氧气反应,表面生成一层致密的氧化铝薄膜,能阻止氧气与铝进一步反应。 4Al + 3O2 2Al2O3 点燃 4Al + 3O2 2Al2O3 放视频 金属生锈，实际上都是被空气中的氧气氧化了。铁器生锈后生成氧化铁Fe2O3·nH2O，但由于氧化铁是疏松的，氧气可以继续乘隙进入。但是铝却不然，铝很容易与氧气化合成三氧化二铝Al2O3， 　　或简称氧化铝。这层氧化铝紧紧地贴在铝的表面，可以防止里头的铝继续与氧气化合 四、铝和铝合金 Q1:铁在空气中容易生锈，为什么铝不容易生锈呢? Q2:铝制品在使用过程中有什么注意事项呢? 金属生锈，实际上都是被空气中的氧气氧化了。铁生锈后生成的氧化铁是一种疏松多孔的物质，能使水分和氧气透过，不断向里层渗透，加速了铁的锈蚀。 而铝容易和空气中的氧气反应生成Al2O3,这层致密的氧化铝紧紧贴在铝的表面，可以防止内部的铝和氧气进一步反应，因此铝不易生锈。 避免长期盛装酸、碱溶液 实验操作 ① 实验现象 反应方程式 实验结论 A开始无明显变化，一段时间后冒出气泡； B立即冒出气泡; Al2O3 +6HCl ＝ 2AlCl3 + 3H2O 2Al+6HCl ＝ 2AlCl3+3H2↑ 铝表面的Al2O3可溶于盐酸； Al可与酸反应生成氢气。 (2)铝、氧化铝与强酸的反应——P82[实验3-4] ②将点燃的木条放在试管口 两木条均燃烧地更旺盛。 稀盐酸 四、铝和铝合金 Q3:铝槽车为何能运输浓硫酸？ 铝在冷的浓硫酸、浓硝酸作用下，会发生钝化作用，即在金属表面形成致密的氧化膜，阻碍内部金属进一步反应，从而起到保护金属的作用。 钝化反应是化学反应吗？ 是 (3)铝、氧化铝与强碱溶液的反应——P82[实验3-5] 实验操作 ① 实验现象 反应方程式 实验结论 A开始无明显变化，一段时间后冒出气泡;B立即冒出气泡; ②将点燃的木条放在试管口 从氧化还原 金属生锈，实际上都是被空气中的氧气氧化了。三氧化二铝Al2O3， 　　或简称氧化铝。这层氧化铝紧紧地贴在铝的表面，可以防止里头的铝继续与氧气化合 Q1:铝和氢氧化钠溶液反应生成的气体是什么呢? (3)铝、氧化铝与强碱溶液的反应——P82[实验3-5] 提示：从氧化还原反应的角度分析 Al + NaOH H2↑ ↑ ↑ 金属生锈，实际上都是被空气中的氧气氧化了。三氧化二铝Al2O3， 　　或简称氧化铝。这层氧化铝紧紧地贴在铝的表面，可以防止里头的铝继续与氧气化合 Q3:已知Al2O3和NaOH溶液反应的一种产物也是四羟基合铝酸钠Na[Al(OH)4] ，请写出Al2O3和NaOH溶液反应的化学方程式和离子方程式。 Al2O3 + 2NaOH + 3H2O＝ 2 Na[Al(OH)4] Q2:已知Al和NaOH溶液反应的一种产物是四羟基合铝酸钠Na[Al(OH)4]，请写出铝和氢氧化钠溶液反应的化学方程式和离子方程式。 2Al+2NaOH+6H2O ＝ 2Na[Al(OH)4]+3H2↑ 2Al + 2OH- + 6H2O ＝ 2[Al(OH)4]- + 3H2↑ Al2O3 + 2OH- + 3H2O ＝ 2[Al(OH)4]- (3)铝、氧化铝与强碱溶液的反应——P82[实验3-5] 实验操作 ① 实验现象 反应方程式 实验结论 A开始无明显变化，一段时间后冒出气泡;B立即冒出气泡; 2Al+2NaOH+6H2O＝2 Na[Al(OH)4] +3H2↑ Al2O3 + 2NaOH +3H2O＝ 2 Na[Al(OH)4] 铝表面的Al2O3可溶于NaOH溶液; Al可与强碱溶液反应生成氢气。 四羟基合铝酸钠 ②将点燃的木条放在试管口 两木条均燃烧地更旺盛。 从氧化还原 四、铝和铝合金 Q4:请写出铝与强酸溶液、强碱溶液反应的离子方程式。 Q5:当酸、碱溶液足量时，等质量的铝反应后可得到的氢气质量是否相等？为什么？ 2Al + 6H+＝2Al3+ + 3H2↑ 2Al + 2OH- + 6H2O＝2 [Al(OH)4]- + 3H2↑ （提示：从化合价升降方面思考） 2Al ~ 3H2↑ ①氧化铝与盐酸反应 化学方程式: , 离子方程式: 。 ②氧化铝与NaOH反应 化学方程式: , 离子方程式: 。 Q6:请写出下列方程式。 Al2O3 +6HCl ＝ 2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 6H+ ＝ 2Al3+ + 3H2O Al2O3 + 2NaOH +3H2O＝ 2 Na[Al(OH)4] Al2O3 + 2OH- +3H2O ＝ 2 [Al(OH)4]- 3.氧化铝 两性氧化物:既能与 反应,生成 和 ,又能与 反应,生成 和 的氧化物。 Q7:Al2O3是酸性氧化物，碱性氧化物还是两性氧化物？ 酸 盐 水 碱 氧化铝是两性氧化物。 盐 水 Al2O3 + 2NaOH ＝ 2NaAlO2 + H2O Al2O3 + 6HCl ＝ 2AlCl3 + 3H2O 3.氧化铝 4.氢氧化铝 （1）Al(OH)3的制备： [实验操作] 向试管中加入少量1 mol/L 的AlCl3溶液，然后加入过量的浓氨水。 [实验现象] [离子方程式] Al3+ + 3NH3·H2O ＝ Al(OH)3↓ + 3NH4+ 反应生成白色絮状沉淀 实验操作 实验现象 离子方程式 (2)Al(OH)3与酸、强碱的反应——P109 ②在装有Al(OH)3沉淀的试管中滴加2 mol/L的NaOH溶液，边滴加边振荡 ①在装有Al(OH)3沉淀的试管中滴加2 mol/L的盐酸，边滴加边振荡 白色沉淀溶解，溶液变澄清 白色沉淀溶解，溶液变澄清 Al(OH)3 + 3H+ = Al3++3H2O Al(OH)3+OH- = [Al(OH)4]- 氢氧化铝既可以与 反应又可以与 反应生成盐和水，因此氢氧化铝称之为 。 强酸 强碱 两性氢氧化物 金属生锈，实际上都是被空气中的氧气氧化了。三氧化二铝Al2O3， 　　或简称氧化铝。这层氧化铝紧紧地贴在铝的表面，可以防止里头的铝继续与氧气化合 4.氢氧化铝 氢氧化铝的两性可用以下电离方程式来说明： 　 当Al(OH)3遇碱时反应向 进行，遇酸时反应向 进行。 注意： (1)氢氧化铝作为碱时，是三元碱[Al(OH)3]； 作为酸时，是一元酸。 (2)氢氧化铝不溶于弱酸(如碳酸)、弱碱(如氨水)。 [Al(OH)4]- + H+ Al(OH)3 Al3+ + 3OH- 左 右 +H2O 探究与思考 Q:失去标签的2瓶溶液，分别是AlCl3和NaOH溶液，在不用其他试剂的情况下，怎样鉴别？ 互滴法 先产生白色沉淀，后来沉淀逐渐溶解 开始没有沉淀产生，后来产生白色沉淀 AlCl3溶液 NaOH溶液 NaOH溶液 AlCl3溶液 实验现象： 实验现象： 小结 Al Al2O3 O2 2Al + 6H+＝2Al3+ + 3H2↑ 2Al + 2OH- +6H2O＝2 [Al(OH)4]- + 3H2↑ Al2O3 + 6H+ ＝ 2Al3+ + 3H2O Al2O3 + 2OH- + 3H2O= 2 [Al(OH)4]- Al(OH)3 Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + OH- = [Al(OH)4]- 与酸反应 与碱反应 Al3++3OH- =Al(OH)3↓ Al(OH)3+OH- = [Al(OH)4]- +H2O Al3++4OH- = [Al(OH)4]- Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ 2 [Al(OH)4]- +CO2= 2Al(OH)3↓+CO32- +H2O [Al(OH)4]- +CO2 = Al(OH)3↓+HCO3- [Al(OH)4]- +H+=Al(OH)3↓+H2O Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O [Al(OH)4]- +4H+=Al3++4H2O 少量OH- 过量OH- Al3++3[Al(OH)4]- = 4Al(OH)3↓ 1.Al3+和强碱反应： 2.Al3+和弱碱反应： 3. [Al(OH)4]-和强酸反应： 过量H+ 少量H+ 4. [Al(OH)4]-和弱酸反应： 少量CO2 过量CO2 小结 [Al(OH)4]- Al3+ Al(OH)3 H+ NH3·H2O或OH- OH- H＋或CO2 H＋ OH－ Al H＋ OH－ Al3+、Al(OH)3、[Al(OH)4]-相互转化 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ⑪ (1)向AlCl3溶液中逐滴加入氨水溶液直至过量 现象： 图像： 离子方程式： 立即产生白色沉淀→ 沉淀不消失 Al3++3NH3·H2O =Al(OH)3↓+3NH4+ Al(OH)3不溶于氨水 ※有关Al(OH)3沉淀的图像的分析 n[Al(OH)3]/mol n(NH3·H2O)/mol n 3n O (2)向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量 现象： 图像： 离子方程式： 立即产生白色沉淀→沉淀消失 Al(OH)3溶于强碱 ※有关Al(OH)3沉淀的图像的分析 n[Al(OH)3]/mol n(NaOH)/mol n 3n 4n Al3++3OH- =Al(OH)3↓ Al(OH)3+OH- = [Al(OH)4]- OA段： AB段： O A B (3)向含HCl的AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量 现象： 图像： 离子方程式： 无沉淀→出现沉淀→沉淀消失 Al(OH)3溶于NaOH溶液 ※有关Al(OH)3沉淀的图像的分析 n[Al(OH)3]/mol n(NaOH)/mol n OA段： AB段： Al3++3OH- =Al(OH)3↓ Al(OH)3+OH- = [Al(OH)4]- BC段： H+ + OH- = H2O O A B C n 4n 5n 理解图像的横坐标、纵坐标、起点、拐点、终点、曲线趋势含义 理解每段曲线含义（涉及的反应）、消耗反应物的比例等 图像分析小结 (4)向含H+、Al3+、Mg2+、NH4+溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量 现象： 图像： 离子方程式： 无沉淀→出现沉淀→沉淀部分溶解 ※有关Al(OH)3沉淀的图像的分析 n(沉淀)/mol n(NaOH)/mol 2n O n(H+) ：n(Al3+) ： n(Mg2+) ： n(NH4+) = n n 6n 7n 8n 学习检测 1、在bL c mol·L-1 AlCl3溶液中，加入bL a mol·L-1 的NaOH溶液。 （1）当a≤3c时，生成Al(OH)3沉淀的物质的量是 mol。 （2）当a、b、c满足 条件时，无沉淀生成。 （3）当a、b、c分别满足 条件时，有沉淀生成且溶液中无Al3＋存在，生成Al(OH)3沉淀的物质的量是 。 ab/3 a≥4c 3c≤a＜4c (4bc-ab) mol 2、往100mL1mol/LAlCl3溶液中滴1mol/LNaOH 溶液，得3.9 g沉淀，则加入NaOH溶液的体积可能是（ ） A.150mL 　 B.200mL C.300mL D.350mL AD 学习检测 思考题 Q1:请用双线桥法表示铝和NaOH溶液反应的化学方程式。 2Al+2NaOH+6H2O＝2Na[Al(OH)4]+3H2↑ Q2:甲、乙两烧杯中各盛有3 mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液100 mL，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，则加入铝粉的质量为 （ ） A. 5.4 g B. 3.6 g C. 2.7 g D. 1.8 g A 金属的冶炼方法 物理提取——富集； 湿法冶金 电解法：2NaCl (熔融) == 2Na + Cl2↑ MgCl2 (熔融) == Mg + Cl2↑ 2Al2O3 (熔融) == 4Al + 3O2↑ 热还原法：2Al+Fe2O3 == 2Fe +Al2O3 电解 电解 电解 冰晶石 2Ag2O == 4Ag + O2↑ 高温 热分解法：2HgO == 2Hg + O2↑ $$