高中化学第四章元素与材料世界第2节铝金属材料第1课时学案鲁科版必修1

第1课时 铝与铝合金
活中的重要应用
1．铝在自然界中的存在
铝在地壳中的含量仅次于______和______，自然界中的铝全部以________态形式存在。

2．铝的物理性质
铝是一种________色金属，熔点______（660.4 ℃），沸点________（2 467 ℃），密度
较______（2.7 g·cm －3
），有很好的延展性和导电性（导电性仅次于________、________和________）。

3．化学性质
4．铝合金及其制品 （1）合金
①概念：合金是指两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。

②性能：一般来说，合金的性能优于纯金属，合金的熔点比它的各成分金属熔点都低，硬度比它的各成分金属大。

但合金的性质并不是各成分金属性质的总和。

（2）铝合金
①形成：铝中加入其他元素（如铜、镁、硅、锌、锂等）熔合而形成铝合金。

②性能：密度小、强度高、塑性好、易于成型、抗腐蚀等。

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。

③用途：建筑、包装、交通运输及电子行业。

另外，还广泛用于制造飞机构件。

预习交流
铝是较活泼的金属，易被氧化，为什么铝在空气中又具有抗腐蚀的性能？ 答案：1．氧 硅 化合
2．银白 低 高 小 银 铜 金
3．4Al ＋3O 2=====点燃2Al 2O 3 2Al ＋Fe 2O 3=====高温
2Fe ＋Al
2O 3 2Al ＋2NaOH ＋6H 2O===2Na[Al （OH ）4]＋3H 2↑ Fe ＋2HCl===FeCl 2＋H 2↑ Fe ＋H 2SO 4===FeSO 4＋H 2↑
预习交流：答案：常温下，铝能被空气中的O 2氧化，表面生成一层致密的氧化物薄膜，阻止了内部的金属继续跟氧气反应，所以铝具有抗腐蚀性。

一、铝与氧气的反应
脱脂棉蘸上一些铝粉点燃后放入氧气中：
1．表面未打磨的铝箔在空气中加热时的现象说明了什么？
2．表面打磨的铝箔在空气中加热时的现象与未打磨的铝箔直接加热时的现象相同吗？为什么？
3．你能想出一个让铝在空气中燃烧的方法吗？
铝在常温下就能与空气中的氧气发生反应，生成一层致密的氧化膜。

铝制品表面的氧化膜，起着保护内部金属的作用，所以活泼的铝在空气中稳定存在，有很强的抗腐蚀性。

二、铝热反应
铝热反应的实验装置
1
．引发铝热反应的操作是什么？
2．镁条、氯酸钾在铝热反应中起什么作用？镁条、氯酸钾是铝热剂吗？ 3．铝热反应的条件是什么？ 4．铝和氧化镁是否反应？ 5．铝热反应的用途？
1.铝热剂是指铝粉与难熔金属氧化物的总称；镁条和KClO 3是引发剂，不是铝热剂。

2．铝热反应可用来冶炼难熔的金属和焊接钢轨，但不能用来冶炼比铝活泼的金属。

三、铝与酸、碱的反应
快速反应放出____________，点燃的木条放在
试管口时__________
6HCl===2AlCl 2NaOH ＋
O===2Na[Al （OH ）____，据此可区别铝和其他金属
铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应时，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的盐酸和氢氧化钠的物质的量之比为（ ）。

A ．1∶1 B．2∶1 C ．3∶1 D．1∶3
计算规律
（1）金属与酸的反应均为氧化还原反应，且金属失去电子的物质的量等于酸得到电子的物质的量。

（2）1 mol a 价的活泼金属与足量的非氧化性酸反应时，可生成a
2
mol 的H 2。

（3）等量的铝分别与足量的酸、碱溶液反应时，生成H 2的量相等，消耗H ＋和OH －
的物质的量之比为3∶1。

（4）足量的铝分别和等物质的量的H ＋、OH －
反应时，消耗铝的物质的量之比和产生H 2
的物质的量之比都为1∶3。

答案：活动与探究1：发红卷缩 熔化不滴落 发红卷缩 熔化不滴落 铝粉在氧气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体，集气瓶内温度明显升高
思考与交流：1.答案：铝表面的氧化膜Al 2O 3的熔点很高（比铝的高很多），包在铝的外面，使液态铝不能滴落，也不燃烧。

2．答案：相同，打去氧化膜的铝箔在空气中表面又很快生成新的Al 2O 3薄膜，包在铝的外面，使液态铝不滴落，也不燃烧。

3．答案：将铝箔制成铝粉，撒在酒精灯火焰上，便可观察到铝的燃烧。

活动与探究2：剧烈燃烧，放出大量的热，产生大量的烟，纸漏斗下部被烧穿，有红热
的液体落入沙中，冷却后变为黑色固体 2Al ＋Fe 2O 3=====高温
2Fe ＋Al 2O 3
思考与交流：1.答案：用燃着的木条引燃镁条，通过镁条燃烧放出的热量引发铝热反应。

2．答案：起引发剂的作用；镁条和氯酸钾不是铝热剂，铝热剂指的是铝粉和难熔金属氧化物的混合物。

3．答案：铝热反应需要在高温条件下进行。

4．答案：因为镁的还原性比铝的强，所以铝和氧化镁不能发生反应。

5．答案：①焊接钢轨；②冶炼钒、铬、锰、钨等难熔金属；③用于钢筋混凝土的定向爆破。

活动与探究3：气体 逐渐溶解 发出爆鸣声 酸溶液 碱溶液 H 2
思考与交流：C 解析：根据铝与盐酸以及铝与NaOH 溶液反应的化学方程式：2Al ＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2↑，2Al ＋2NaOH ＋6H 2O===2Na[Al （OH ）4]＋3H 2↑，可直接得到答案：n （HCl ）∶n （NaOH ）＝3∶1。

1．用坩埚钳夹住一片刚刚用盐酸处理过的铝箔，在酒精灯上加热至熔化，可观察到熔化的铝并不滴落。

对此现象解释不正确的是（ ）。

A ．铝在空气中能很快形成氧化膜
B ．氧化膜的熔点比铝高
C ．氧化膜与盐酸不反应
D ．外焰温度未达到氧化膜的熔点
2．把铝粉和氧化铁粉配成铝热剂，分为两等份，一份在高温下恰好完全反应后，再与足量盐酸反应，另一份直接放入足量的烧碱溶液中充分反应，前后两种情况下生成的气体质量之比是（ ）。

A ．3∶2 B．2∶3 C ．1∶1 D．28∶9
3．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，放出的氢气在同温同压下的体积之比为（ ）。

A ．1∶1 B．1∶6 C ．2∶3 D．3∶2
4．某无色溶液中放入铝片后有氢气产生，则下列离子在该溶液中肯定可以大量存在的是（ ）。

A ．Na ＋
B ．Mg 2＋
C ．OH －
D ．HCO －
3
5．为确定某铝热剂（含氧化铁和铝）的组成，分别进行下列实验： （1）若取a g 样品，向其中加入足量的NaOH 溶液，测得生成的气体（标准状况，下同）体积为b L 。

反应的化学方程式是________________。

样品中铝的质量是________g 。

（2）若取a g 样品将其加高温，恰好完全反应，该反应的化学方程式是________________。

氧化铁与铝的质量之比是________。

（3）待（2）中反应产物冷却后，加入足量盐酸，测得生成的气体体积为c L ，该气体与（1）中所得气体的体积之比c ∶b ＝________。

答案：1．C 解析：氧化膜的主要成分是Al 2O 3，它可以与盐酸反应。

2．B 解析：根据化学方程式Fe 2O 3＋2Al 2 mol =====高温
2Fe 2 mol ＋Al 2O 3，2Al 2 mol
＋2NaOH ＋6H 2O===2Na[Al （OH ）4]＋3H 2↑3 mol ，Fe 2 mol ＋2HCl===FeCl 2＋H 2↑2 mol
，可知选项B 正确。

3．A 解析：由得失电子守恒，可知等量的铝参加反应生成H 2的量相同。

4．A 解析：与铝反应产生H 2的溶液可能是酸溶液，OH －、HCO －
3不能存在；也可能是碱
溶液，Mg 2＋
不能大量存在。

5．答案：（1）2Al ＋2NaOH ＋6H 2O===2Na[Al （OH ）4]＋3H 2↑ 9b
11.2
（2）2Al ＋Fe 2O 3=====高温
Al 2O 3＋2Fe 80∶27 （3）2∶3 解析：（1）样品中的氧化铁不与NaOH 溶液反应，而铝能与NaOH 溶液反应： 2Al ＋2NaOH ＋6H 2O===2Na[Al （OH ）4]＋3H 2↑
54 g 67.2 L m （Al ） b L m （Al ）＝54 g×b L/67.2 L ＝9b /11.2 g
（2）发生的反应为2Al ＋Fe 2O 3=====高温
Al 2O 3＋2Fe ，由化学方程式容易看出氧化铁与铝的质量之比为80∶27。

（3）从铝热反应的化学方程式可以看出，铝与铁的物质的量是相等的，但在与酸的反应中，铝的价态升高到＋3价，铁的价态升高到＋2价，因此，c ∶b ＝2∶3。