4.2铝铜金属材料
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1 / 16 第二节 铝 铜 金属材料 复合材料 考纲点击 1．了解铝及其重要化合物的主要性质和应用。2．铝及其重要化合物与其他常见无机物知识的综合应用。 3．了解金属铜及其重要化合物的主要性质及其应用。4．了解合金的概念及重要应用。 5．了解金属材料和复合材料。
一、铝 1．铝的结构和存在 铝位于元素周期表__________族，原子结构示意图为__________。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于____。自然界中的铝全部以____态存在。 2．金属铝的物理性质 色有金属光泽的固体，有良好的______、______和传热性等，密度较小，质地柔软。 3．金属铝的化学性质 (1)与非金属反应 现象 化学方程式
与O2 常温 表面形成致密的氧化膜(保护铝)，失去光泽，铝具有抗腐蚀性 4Al＋3O2=====点燃2Al2O3 ΔH＜0
加热
与Cl2 剧烈反应，冒____ 2Al＋3Cl2=====点燃2AlCl3
与S 加热反应，生成白色固体 2Al＋3S=====△Al2S3
(2)与某些金属氧化物反应：金属铝在高温下可与Fe2O3反应____________________________，现象是有耀眼的白光，并有______生成(典型的置换反应，铝热反应)。 (3)与酸反应：与盐酸反应的离子方程式：____________________。铝在冷的浓硫酸、浓硝酸中发生____(发生化学反应)，不是不反应，因生成了致密的氧化膜。但在加热条件下，则能继续反应。 (4)与某些盐溶液反应：与Hg(NO3)2溶液反应的化学方程式为2Al＋3Hg(NO3)2===2Al(NO3)3＋3Hg。 (5)与强碱溶液反应：离子方程式为______________________________。 特别提示：(1)铝箔在空气中用酒精灯加热，熔化但不燃烧，是因为铝箔在空气中加热表面被氧化为一层致密的氧化物薄膜，从而
阻止了铝与氧气的反应。将铝粉撒向酒精灯火焰，铝粉燃烧，发出耀眼的火星，是因为铝粉与空气的接触面增大，使反应更加剧烈。铝箔能在纯氧中剧烈燃烧，是因氧气浓度大，反应速率快。 (2)铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑。从化学方
程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H2的实质都是Al――→失3e－Al3＋，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。 ①等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比为VHCl(H2)VNaOH(H2)＝1∶1。 ②足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)VNaOH(H2)＝1∶3。 ③一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为13≤VHCl(H2)VNaOH(H2)≤11，则必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。解题时应充分利用上述过量关系。 (3)加入铝能产生氢气的溶液，说明此溶液含有大量的H＋或OH－，酸溶液中不能含有NO－3、[Al(OH)4]－，溶液中如果有NO－3，溶液中的H＋、NO－3与铝反应不产生氢气；碱溶液中不能含有Al3＋、NH＋4，但可含有[Al(OH)4]－。 即时训练1(1)同量的Al分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应放出H2的物质的量之比为______。 (2)同浓度同体积的盐酸和NaOH溶液与足量的Al充分反应，放出H2的质量之比为______。 二、铝的重要化合物 1．氧化铝 (1)物理性质：通常为____固体，____溶于水，有很高的____(作耐火坩埚、耐火管和耐高温的实验仪器等)，宝石的主要成分是氧化铝。 (2)化学性质 2 / 16
特别提示：两性氧化物是既能与强酸反应又能与强碱反应生成盐和水的氧化物。
(3)用途：①耐火材料(Al2O3熔点高)
②冶炼金属铝[工业制备铝：2Al2O3(熔融)=====电解冰晶石4Al＋3O2↑] 2．氢氧化铝 (1)物理性质：白色絮状不溶于水的固体，有较强的吸附性。 (2)化学性质：
特别提示：两性氢氧化物是既能与强酸又能与强碱反应生成盐和水的氢氧化物。因它是中学化学中唯一学过的两性氢氧化物，特
别是与碱的反应，更应引起重视。 Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O，Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4] (3)氢氧化铝的两性电离： 酸式电离：Al(OH)3＋H2OH＋＋[Al(OH)4]－ 碱式电离：Al(OH)3Al3＋＋3OH－ (4)实验室制取Al(OH)3 ①用可溶性________和过量____反应 Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4 ②四羟基合铝酸盐溶液中通足量CO2 [Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO－3 ③用可溶性铝盐溶液与四羟基合铝酸盐溶液反应 Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓ (5)治疗胃酸过多：因其碱性不强，不会对胃壁产生强刺激作用，但可与胃酸(盐酸)反应，不能用强碱如NaOH。 (6)①明矾净水原理：因溶液中的铝离子发生水解，生成Al(OH)3胶体，吸附水中的杂质，它可以和水中悬浮物形成不溶物沉降下来，故明矾可用作净水剂。 ②明矾：化学式KAl(SO4)2·12H2O(十二水合硫酸铝钾)，无色晶体，易溶于水。 3．离子共存问题 Al3＋与HS－、S2－、[Al(OH)4]－、HCO－3、CO2－3因水解程度很大而不能大量共存；[Al(OH)4]－与NH＋4、Al3＋、Fe3
＋等也不能大量共存。
4．鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同) (1)AlCl3溶液中滴加NaOH溶液的现象为：先产生白色沉淀，后沉淀溶解。 (2) NaOH溶液中滴加AlCl3溶液的现象为：开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。 5．分离提纯 (1)利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。 (2)利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物。 (3)利用Al(OH)3能与强碱溶液反应，分离Al3＋与其他金属阳离子。 特别提示：两性物质：两性物质指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，包括Al2O3、ZnO、Al(OH)3、Zn(OH)2、氨
基酸、蛋白质等。多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等)及弱碱弱酸盐(如CH3COONH4、NH4HS等)也既能与强酸反应又能与强碱反应，但生成物不完全是盐和水，故它们不属于两性物质。 即时训练2将含氧化膜的铝条放入足量的NaOH溶液中，依次发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。 三、铜及其化合物 1．铜 (1)物理性质：____色金属，具有良好的____性、____性和延展性。 (2)化学性质
反应物质 化学方程式 非金属 O2 ①潮湿的空气 3 / 16
____________________________________ ②在空气中加热______________________(黑色固体) Cl2 S
氧化性酸 浓硫酸 浓硝酸 稀硝酸
盐 AgNO3 FeCl3 (3)铜绿的形成：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3，为了避免青铜器生成铜绿，采用的方法是：①将青铜器保存在干燥的环境中，②不能将青铜器与银质(金属活性差的金属)接触，避免发生电化学腐蚀。 (4)波尔多液消毒：主要应用在农业植物杀菌和公共场合的消毒。其主要成分CuSO4溶液、石灰水，原理是重金属盐能使蛋白质变性。重金属还有Ba、Pb、Hg、Cd、Ag、Au等。 2．氧化铜和氧化亚铜 名称 氧化铜 氧化亚铜 颜色 与酸反应(H＋) Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O 与H2反应 转化关系 3．氢氧化铜 (1)物理性质：____色____溶于水的固体。 (2)化学性质：Cu(OH)2属于____，能与____反应生成盐和水。 4．CuSO4·5H2O
CuSO4·5H2O为____色晶体，俗称____、____。受热易分解转化为白色粉末(无水CuSO4)：CuSO4·5H2O=====△CuSO4
＋5H2O；无水硫酸铜吸水后变蓝：CuSO4＋5H2O===CuSO4·5H2O，常用该反应检验水的存在。
5．铜与浓硫酸反应：铜与浓硫酸在加热的条件下发生反应，不加热不反应；铜与稀硫酸在加热条件下也不反应，但在有氧化剂存在的条件下发生反应，如通入O2(加热)或加入H2O2，对应的化学方程式为：2Cu＋O2＋
2H2SO4=====△2CuSO4＋2H2O，Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O。 6．制备CuSO4方案的选择：方法如下：一是Cu→CuO→CuSO4，二是用铜和浓硫酸的反应。方案的选择主要从绿色化学概念角度进行：一是原料利用率高，节约成本；二是不产生有毒气体，不造成大气污染。与之相同的还有Cu(NO3)2的制备。 7．Cu2＋水解：与Fe3＋结合考查实验除杂；CuCl2溶液的蒸干和含有结晶水时除去结晶水，分别对应的操作是加入盐酸，在HCl气氛中加热。 特别提示：(1)金属活动性顺序中铜属于不能与H＋反应置换出H2的第一种金属。
(2)所谓金属活动性，就是金属单质在溶液中反应时所表现出来的还原性。根据金属单质活动性不同，可将单质分为活泼金属(K、Ca、Na)、中等活泼金属(Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb)、不活泼金属(Cu、Hg、Ag)和稳定金属(Pt、Au)。金属的活泼性不同，决定了在自然界中的存在形态以及与O2、H2O、酸、盐溶液反应的不同。 即时训练3某研究小组用废铜粉制取胆矾，设计了如下几个实验方案：
(1)Cu――→浓硫酸加热CuSO4――→加水稀释硫酸铜溶液――→蒸发结晶CuSO4·5H2O；
(2)Cu――→O2灼烧CuO――→稀硫酸硫酸铜溶液――→蒸发结晶CuSO4·5H2O；
(3) Cu热空气――→稀硫酸硫酸铜溶液――→蒸发结晶CuSO4·5H2O。 对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？ 即时训练4若将铜币、银币和金币分别放到稀硝酸中浸泡，能溶解的是______，不溶解的是______，写出溶解时的化学方程式____________________________________________。 四、合金的概念及其重要应用 1．合金 (1)概念：合金是指______________________熔合而成的具有________的物质)。 (2)性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。 ①熔点：一般比它的各成分金属的____； ②硬度和强度：一般比它的各成分金属的____。
