第一單元　從鋁土礦到鋁合金


　鋁的性質(zhì)與應(yīng)用

[知識(shí)梳理]
1．鋁的結(jié)構(gòu)和存在形式
鋁位于元素周期表第3周期ⅢA族，原子結(jié)構(gòu)示意圖為。鋁元素在地殼中含量豐富，僅次于硅。自然界中的鋁全部以化合態(tài)存在。
2．鋁的物理性質(zhì)及用途
物理
性質(zhì)
狀態(tài)
色澤
密度
熔點(diǎn)
沸點(diǎn)
硬度
導(dǎo)電、導(dǎo)熱性
延展性
固態(tài)
銀白色
2.7 g·cm－3
660.4℃
2 467℃
較軟
很好
良好
用途
純鋁用作導(dǎo)線，鋁合金用于制備汽車(chē)、飛機(jī)、生活用品等
3.鋁的化學(xué)性質(zhì)

①
②2Al＋3Cl22AlCl3
③
鈍化
④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑(用離子方程式表示)；
⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe(鋁熱反應(yīng))。
4．從鋁土礦中提取鋁

圖中步驟①～④的反應(yīng)原理：
①Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O(用化學(xué)方程式表示)；
②NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3；
③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O；
④2Al2O34Al＋3O2↑。
[自我檢測(cè)]
1．(教材改編)日常生活中有一些鋁制炊具，它質(zhì)輕且堅(jiān)固耐用，其中的原因是(　　)
A．鋁很不活潑，不易與其他物質(zhì)反應(yīng)
B．鋁雖然很活潑，但是在高溫下才能反應(yīng)
C．鋁制品表面有一層致密的氧化物薄膜，起保護(hù)作用
D．鋁制品表面鍍有一層銅，可以保護(hù)鋁
解析：選C。鋁盡管很活潑，但由于表面能形成致密的氧化物薄膜，故可用于制作鋁制炊具。
2．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。
(1)鋁與Fe2O3發(fā)生鋁熱反應(yīng)后固體物質(zhì)增重。(　　)
(2)足量鋁分別與含1 mol HCl、1 mol NaOH的溶液反應(yīng)，產(chǎn)生相同量的氫氣。(　　)
(3)工業(yè)上用電解熔融Al2O3的方法冶煉鋁。(　　)
解析：(1)固體質(zhì)量不變；(2)鋁與HCl、NaOH分別發(fā)生反應(yīng)：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，所以產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量之比為1∶3。
答案：(1)×　(2)×　(3)√

(1)Mg、Al在常溫下均易在其表面形成致密的氧化膜。
(2)常溫下，能用鋁制容器盛放濃硫酸、濃硝酸的原因是二者能使鋁發(fā)生“鈍化”，而不是鋁與濃硫酸、濃硝酸不反應(yīng)。
(3)鋁與稀硝酸反應(yīng)時(shí)生成的氣體是NO而不是H2。
(4)用鋁箔包裹的鈉與H2O反應(yīng)時(shí)既考慮Na與H2O的反應(yīng)，又考慮Al與NaOH溶液的反應(yīng)。
(5)鋁熱劑(發(fā)生鋁熱反應(yīng))
鋁熱劑是鋁與金屬氧化物的混合物，鋁熱反應(yīng)本質(zhì)上是金屬之間的置換反應(yīng)，所以要遵循金屬活動(dòng)性順序。例如：CuO與Al能發(fā)生鋁熱反應(yīng)，而Al與MgO的混合物不能發(fā)生鋁熱反應(yīng)。

　(2015·高考山東卷)某化合物由兩種單質(zhì)直接反應(yīng)生成，將其加入Ba(HCO3)2溶液中同時(shí)有氣體和沉淀產(chǎn)生。下列化合物中符合上述條件的是(　　)
A．AlCl3　　　　　　　　 B．Na2O
C．FeCl2 D．SiO2
[解析]　A．鋁和氯氣反應(yīng)生成氯化鋁，氯化鋁和碳酸氫鋇溶液反應(yīng)的離子方程式為Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑。B.氧化鈉加入碳酸氫鋇溶液中只產(chǎn)生碳酸鋇沉淀，沒(méi)有氣體產(chǎn)生。C.鐵和氯氣反應(yīng)生成氯化鐵，不是氯化亞鐵。D.二氧化硅和碳酸氫鋇溶液不反應(yīng)。
[答案]　A

(1)鋁與酸、堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么？氧化劑是什么？
(2)Al既能溶于強(qiáng)酸，又能溶于強(qiáng)堿，所以說(shuō)“Al既有金屬性，又有非金屬性”你認(rèn)為這種說(shuō)法是否恰當(dāng)？為什么？
答案：(1)鋁與酸、堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)都是AlAl3＋，2H＋H2，只不過(guò)堿中的H＋來(lái)源于水的電離。氧化劑分別為酸和水。
(2)不恰當(dāng)。金屬性是指元素的原子失電子的能力，非金屬性是指元素的原子得電子的能力。鋁不論是與酸反應(yīng)還是與堿反應(yīng)，都是失去電子，化合價(jià)升高，均作還原劑，因而鋁具有較強(qiáng)的金屬性。

題組一　鋁的性質(zhì)與應(yīng)用
1．下列關(guān)于鋁的敘述中正確的是(　　)
A．鋁還原性強(qiáng)且親氧性強(qiáng)，所以可通過(guò)鋁熱反應(yīng)冶煉高熔點(diǎn)金屬
B．鋁在空氣中極易銹蝕，所以鋁制品的使用時(shí)間很短
C．鋁能耐稀硫酸腐蝕，所以運(yùn)送稀硫酸可用鋁制槽車(chē)
D．鋁的導(dǎo)電性比銅、銀更強(qiáng)，所以常用以制造電線、電纜
解析：選A。鋁在空氣中形成致密的氧化膜，保護(hù)內(nèi)層鋁不被氧化，B錯(cuò)；鋁能被稀硫酸腐蝕，C錯(cuò)；鋁的導(dǎo)電性不如銅、銀，D錯(cuò)。
2．某同學(xué)對(duì)“鋁熱反應(yīng)”的現(xiàn)象有這樣的描述：“反應(yīng)放出大量的熱，并放出耀眼的光芒”“紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中”。查閱《化學(xué)手冊(cè)》知：Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如下：
物質(zhì)
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3
熔點(diǎn)/℃
660
2 054
1 535
1 462
沸點(diǎn)/℃
2 467
2 980
2 750
—
(1)該同學(xué)推測(cè)，鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物應(yīng)是鐵鋁合金。理由是該反應(yīng)放出的熱量使鐵熔化，而鋁的熔點(diǎn)比鐵低，此時(shí)液態(tài)的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金。你認(rèn)為他的解釋是否合理：________(填“合理”或“不合理”)。
(2)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案，證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁。該實(shí)驗(yàn)所用試劑是__________，反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___________________________。
(3)實(shí)驗(yàn)室溶解該熔融物，下列試劑中最好的是________(填序號(hào))。
A．濃硫酸　　　　　　　　　 B．稀硫酸
C．稀硝酸 D．氫氧化鈉溶液
解析：(1)這種解釋是合理的，它體現(xiàn)了鋁熱反應(yīng)的特點(diǎn)之一——放熱較多，并且結(jié)合了表格中提供的熔點(diǎn)數(shù)據(jù)。
(2)若證明所得塊狀熔融物中含有金屬鋁，只要加入NaOH溶液即可，因?yàn)榻饘黉X與NaOH溶液反應(yīng)放出氫氣，而鐵不與NaOH溶液反應(yīng)，相應(yīng)的離子方程式為2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
(3)鐵鋁熔融物在一定條件下能與濃硫酸或稀硝酸反應(yīng)，但會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，而且消耗酸的量多；熔融物中鐵不能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。鐵和鋁均與稀硫酸反應(yīng)且產(chǎn)物無(wú)污染。
答案：(1)合理　(2)NaOH溶液　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑　(3)B
題組二　鋁與酸、堿反應(yīng)的定量關(guān)系
3．足量下列物質(zhì)與相同質(zhì)量的鋁反應(yīng)，放出氫氣且消耗溶質(zhì)物質(zhì)的量最少的是(　　)
A．氫氧化鈉溶液 B．稀硫酸
C．鹽酸 D．稀硝酸
解析：選A。NaOH溶液、稀硫酸、鹽酸與金屬鋁反應(yīng)時(shí)，存在關(guān)系：2Al～2NaOH，2Al～3H2SO4，2Al～6HCl，因此等物質(zhì)的量的Al與上述物質(zhì)反應(yīng)時(shí)，消耗NaOH的物質(zhì)的量最少。Al與稀硝酸反應(yīng)，生成硝酸鋁、NO和H2O，得不到H2。
4．根據(jù)鋁的特殊性質(zhì)回答下列問(wèn)題：
(1)等質(zhì)量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)，所得H2的體積之比是________。
(2)足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸、氫氧化鈉溶液中，產(chǎn)生H2的體積之比是________。
(3)足量的兩份鋁分別投入到等體積、一定物質(zhì)的量濃度的HCl、NaOH溶液中，二者產(chǎn)生的H2相等，則HCl和NaOH的物質(zhì)的量濃度之比是________。
(4)甲、乙兩燒杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1的鹽酸和NaOH溶液，向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉，反應(yīng)結(jié)束后，測(cè)得生成的氣體體積比為V(甲)∶V(乙)＝1∶2，則加入鋁粉的質(zhì)量為_(kāi)_______。
A．5.4 g B．3.6 g
C．2.7 g D．1.8 g
解析：(1)根據(jù)化學(xué)方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑得Al與H2的關(guān)系式均為2Al～3H2，故只要參加反應(yīng)的Al的量相等，所得H2的量必相等。
(2)因?yàn)樵诜磻?yīng)中Al過(guò)量，產(chǎn)生的H2由HCl和NaOH的量決定。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中的關(guān)系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故當(dāng)HCl、NaOH物質(zhì)的量相等時(shí)，二者產(chǎn)生H2的體積比為1∶3。
(3)因?yàn)殇X足量且產(chǎn)生H2相等，根據(jù)關(guān)系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因?yàn)閮扇芤后w積相等，故物質(zhì)的量濃度之比c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。
(4)其反應(yīng)原理分別為2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑?？梢?jiàn)當(dāng)參加反應(yīng)的HCl和NaOH的物質(zhì)的量一樣多時(shí)，產(chǎn)生H2的體積比是1∶3，而題設(shè)條件體積比為1∶2，說(shuō)明此題投入的鋁粉對(duì)鹽酸來(lái)說(shuō)是過(guò)量的，而對(duì)于NaOH來(lái)說(shuō)是不足的。
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
6 mol 3 mol
0.3 mol 0.15 mol
Al與HCl反應(yīng)生成的H2為0.15 mol，
則Al與NaOH反應(yīng)生成的H2為0.15 mol×2＝0.3 mol。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2×27 g 3 mol
5．4 g 0.3 mol
即投入的鋁粉為5.4 g。
答案：(1)1∶1　(2)1∶3　(3)3∶1　(4)A

鋁與酸、堿反應(yīng)的定量關(guān)系
鋁分別與鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)的原理：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
從化學(xué)方程式可以看出Al與酸、堿反應(yīng)時(shí)生成H2的實(shí)質(zhì)都是AlAl3＋，所以無(wú)論與酸還是與堿反應(yīng)，Al與H2的關(guān)系都是2Al～3H2。
若遇到鋁與一定量的酸和堿反應(yīng)的問(wèn)題時(shí)可參考以下思路解決。
(1)等量的鋁分別與足量鹽酸和足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)，產(chǎn)生H2的體積比為＝。
(2)足量鋁分別與等物質(zhì)的量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，產(chǎn)生H2的體積比為＝。
(3)一定量的鋁分別與一定量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，若產(chǎn)生H2的體積比為

英語(yǔ)朗讀寶
相關(guān)資料 更多
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，請(qǐng)掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護(hù)您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng)，可獲得資源免費(fèi)推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)，申請(qǐng) 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高考專(zhuān)區(qū)
歡迎來(lái)到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬(wàn)優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬(wàn)優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬(wàn)教師選擇，專(zhuān)業(yè)更值得信賴(lài)
微信掃碼注冊(cè)
qrcode
二維碼已過(guò)期
刷新

微信掃碼，快速注冊(cè)

手機(jī)號(hào)注冊(cè)
手機(jī)號(hào)碼

手機(jī)號(hào)格式錯(cuò)誤

手機(jī)驗(yàn)證碼 獲取驗(yàn)證碼

手機(jī)驗(yàn)證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個(gè)字符，數(shù)字、字母或符號(hào)

注冊(cè)即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊(cè)協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊(cè)
手機(jī)號(hào)注冊(cè)
微信注冊(cè)

注冊(cè)成功

返回
頂部