金属铝，及其化合物的化学性质，其及通性，和化学方程式
【摘要】鉴于大家对精品学习网十分关注，小编在此为大家搜集整理了此文高三化学教案：铝及其化合物”，供大家参考!
本文题目：高三化学教案：铝及其化合物
第7讲：铝及其化合物
【内容与解析】
本节课要复习的内容是铝作为金属的通性以及它的两个特性，Al2O3、Al(OH)3的两性与Al(OH)3分解的性质。铝的通性就是指的是铝能与非金属单质、酸、盐溶液反应。铝的特性中是铝能与NaOH反应以及铝能与比它稳定的金属氧化物发生铝热反应。Al2O3、Al(OH)3的两性就是指这两种物质能与酸碱反应生成盐与水。Al(OH)3的热稳定差。加热时能分解。
【教学目标与解析】
1.教学目标
(1).Al2O3、Al(OH)3的两性及Al3+、Al(OH)3、AlO-2间的转化关系。
(2).结合Al(OH)3的制备实验、计算及在生产生活中的应用进行综合考查。
2.目标解析
(1).Al2O3、Al(OH)3的两性及Al3+、Al(OH)3、AlO-2间的转化关系。就是指Al2O3、Al(OH)3既能与酸也能与碱反应生成盐与水，再一个就是氢氧化铝在加热的时候会分解。
(2).结合Al(OH)3的制备实验、计算及在生产生活中的应用进行综合考查。就是指
Al3++3NH3•H2O===Al(OH)3↓+3NH+4 AlO-2+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO-3
【问题诊断分析】
本节的复习学习是高中知识的重要组成部分，本节中难在铝的两性上，再就是铝热反应与镁铝合金的计算问题。其重点是化学方程式与离子方程式的书写。
【复习过程】
一、铝的性质和用途
金属铝呈银白色，硬度小，密度小，熔点较高，和镁类似，铝的主要用途是制造铝合金，铝优良的导电性和密度小，使铝大量用来制作导线。
铝元素位于元素周期表的第三周期第ⅢA族，化学性质比较活泼，在反应中多被氧化为Al3+，如：
铝可以在纯氧中燃烧：4Al+3O2=====点燃2Al2O3铝与盐酸反应：2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
铝溶于NaOH溶液的反应：2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
用镁条引燃铝粉和Fe2O3的混合物：2Al+Fe2O3=====高温2Fe+Al2O3，这一反应也被称作铝热反应。
二、铝的重要化合物
1.氧化铝
氧化铝属于离子化合物，室温下，它是一种白色固体，熔点很高。氧化铝是冶炼铝的原料，也是一种较好的耐火材料。
氧化铝属于典型的两性氧化物，与酸、强碱都能反应，请写出下列反应的化学方程式：
氧化铝溶于盐酸：Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O。
氧化铝与烧碱溶液反应：Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O。
电解熔融的氧化铝：2Al2O3=====电解4Al+3O2↑。
2.氢氧化铝
可溶性铝盐和氨水反应可制得Al(OH)3，它是一种难溶于水的白色胶状物质，具有较强的吸附能力。Al(OH)3受热易分解，是一种典型的两性氢氧化物。Al3++3OH-Al(OH)3H++AlO-2+H2O
Al(OH)3与盐酸反应：Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
Al(OH)3与NaOH溶液反应：Al(OH)3+OH-===AlO-2+2H2O
Al(OH)3受热分解的化学方程式：2Al(OH)3=====△Al2O3+3H2O。
3.明矾：KAl(SO4)2•12H2O
明矾易溶于水，完全电离：KAl(SO4)2===K++Al3++2SO2-4，其水溶液因Al3+水解而显酸性。
三、Al3+、Al(OH)3、AlO-2间的转化关系
据下图写出下列转化的离子方程式：
(1)Al3+―→Al(OH)3 ①Al3++3NH3•H2O===Al(OH)3↓+3NH+4
②Al3++3AlO-2+6H2O===4Al(OH)3↓③Al3++3OH-===Al(OH)3↓。
(2)Al(OH)3―→Al3+ Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O。
(3)Al3+―→AlO-2 Al3++4OH-===AlO-2+2H2O。
(4)AlO-2―→Al3+ AlO-2+4H+===Al3++2H2O。
(5)AlO-2―→Al(OH)3
①NaAlO2溶液中通少量CO2：2AlO-2+CO2+3H2O===2Al(OH)3↓+CO2-3。
NaAlO2溶液中通入足量CO2：AlO-2+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO-3
②3AlO-2+Al3++6H2O===4Al(OH)3↓③AlO-2+H++H2O===Al(OH)3↓。
(6)Al(OH)3―→AlO-2
Al(OH)3+OH-===AlO-2+2H2O。
网络构建
铝及其重要化合物的转化关系
热点1铝的性质
1.位置和结构
在元素周期表中的第三周期、ⅢA族，原子结构示意图为：
2.化学性质
(1)跟非金属反应
常温下被O2氧化，生成致密氧化物保护膜。在纯氧或高温下剧烈燃烧，发出白光。
4Al+3O2 2Al2O3 2Al+3S Al2S3(制备Al2S3的方法)
(2)跟水反应困难
(3)跟酸反应：常温下在浓H2SO4、浓HNO3中发生钝化。与非氧化性酸反应产生H2，
如2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑。
(4)跟强碱溶液反应：
可简写为：2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑。
(5)跟某些氧化物反应——铝热反应
2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3
此反应放出大量的热，用于冶炼高熔点的金属或焊接金属。
3.铝与酸或碱反应生成H2的量的关系[来源:Ks5u.com]
铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理：2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比：VHClH2VNaOHH2=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：VHClH2VNaOHH2=1：3。
(3)一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠反应若产生氢气的体积比为13
①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足。 ②铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。
【例1】 将5.4 g Al投入200.0 mL 2.0 mol/L的某溶液中有氢气产生，充分反应后有金属剩余，该溶液可能为()
A.HNO3溶液 B.Ba(OH)2溶液 C.H2SO4溶液 D.HCl溶液
[解析] n(溶质)=0.2 L×2.0 mol/L=0.4 mol。设酸为n元酸，若充分反应，有H2放出后金属有剩余，则
5.4 g27 g/mol×3>0.4 mol•n 解得n<1.5，即n=1。由于Al与HNO3作用不放出H2，故若为酸，则为盐酸若为碱，则由2Al+2OH-+2H2O===2AlO-2+3H2↑知，0.4 mol OH-需0.4 mol Al，Al不可能剩余。
综上分析，正确答案为D。
变式1 甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol•L-1的盐酸和氢氧化钠溶液，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.1.6 g
解析：根据铝与盐酸和铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式判断。若在含等物质的量的HCl和NaOH溶液中加入足量的铝粉，则产生的氢气体积比为1：3若在含足量的HCl和NaOH溶液中分别加入等量的铝粉，则产生的氢气体积比为1：1。而题中实际为1：2，说明铝粉的量相对盐酸是过量的，而对NaOH是不足的。与前者反应的铝粉是2.7 g，而与后者反应的铝粉应为5.4 g，故选A。
热点2铝的重要化合物
1.氧化铝(典型的两性氧化物)
(1)物理性质：白色难溶固体，可做耐火材料。
(2)化学性质：
Al2O3+6H+===2Al3++3H2O Al2O3+2OH-===2AlO-2+H2O
2.氢氧化铝(典型的两性氢氧化物)
(1)物理性质：不溶于水的白色胶状物质，Al(OH)3胶体能凝聚水中悬浮物，吸附色素。
(2)化学性质：
Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O Al(OH)3+OH-===AlO-2+2H2O 2Al(OH)3 =====△ Al2O3+3H2O
(3)制备：
因Al2O3不能与水化合，故不能用Al2O3直接制取Al(OH)3
①用铝盐(Al3+)制取Al(OH)3
加入氨水至沉淀完全，一般不用NaOH等强碱。Al3++3NH3•H2O===Al(OH)3↓+3NH+4
②用铝屑、烧碱、稀H2SO4制取Al(OH)3
法一：Al Al3+ Al(OH)3法二： Al AlO-2 Al(OH)3
每制取1 mol Al(OH)3，方法一耗H+和OH-各3 mol方法二耗H+和OH-各1 mol方法三耗H+和OH-各3/4 mol。故方法三最节省原料。
3.硫酸铝钾
(1)硫酸铝钾由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成，电离时能产生两种阳离子。
(2)明矾可作净水剂 。
(3)硫酸铝钾具有Al3+、SO2-4的性质。
4.“铝三角”及其应用
(1)“铝三角”是指Al3+、Al(OH)3、AlO-2相互转化的三角关系(右图所示)。
(2)应用
①制取Al(OH)3
Al3++3NH3•H2O===Al(OH)3↓+3NH+4 AlO-2+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO-3
Al3++3AlO-2+6H2O===4Al(OH)3↓
②离子共存问题
a.与Al3+不能大量共存的离子有OH-、S2-、AlO-2、HCO-3、ClO-、CO2-3等。
例如：Al3++3ClO-+3H2O===Al(OH)3↓+3HClO Al3++3HCO-3===Al(OH)3↓+3CO2↑。
b.与AlO-2不能大量共存的离子有H+、NH+4、Al3+、Fe3+、HCO-3、HSO-3等。
例如：AlO-2+NH+4+H2O===Al(OH)3↓+NH3↑ 3AlO-2+Fe3++6H2O===3Al(OH)3↓+Fe(OH)3↓
AlO-2+HCO-3+H2O===Al(OH)3↓+CO2-3。
【例2】 将氯化铝溶液和氢氧化钠溶液等体积混合，得到的沉淀物中含铝元素的质量与溶液中含铝元素的质量相等，则原氯化铝溶液与氢氧化钠溶液的物质的量浓度之比可能是()
①1:3 ②2:3 ③1:4 ④2:7
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
[解析] 沉淀物可以肯定是Al(OH)3，而溶液中的铝元素可能有两种存在形式。
(1)若AlCl3过量，而NaOH的量不足，溶液中的铝元素应是以Al3+形式存在。
AlCl3+3NaOH===Al(OH)3↓+3NaCl
1 mol 3 mol 1 mol
依据题意知溶液中还有1 mol AlCl3，c(AlCl3):c(NaOH)=(1+1):3=2:3。
(2)若AlCl3量不足，NaOH过量时，溶液中的铝元素以AlO-2形式存在。
AlCl3～3NaOH～Al(OH)3
铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的，如铝—锰合金、铝—铜合金、铝—铜—镁系硬铝合金、铝—锌—镁—铜系超硬铝合金。铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能：易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类，各种类均有各自的使用范围，并有各自的代号，以供使用者选用。
铝合金仍然保持了质轻的特点，但机械性能明显提高。铝合金材料的应用有以下三个方面：一是作为受力构件；二是作为门、窗、管、盖、壳等材料；三是作为装饰和绝热材料。利用铝合金阳极氧化处理后可以进行着色的特点，制成各种装饰品。铝合金板材、型材表面可以进行防腐、轧花、涂装、印刷等二次加工，制成各种装饰板材、型材，作为装饰材料。
成本低，而且使用一种加工工艺可以大量生产同样的零部件，这也是他的特点之一。
它的材料特性是轻、容易加工、以及在可耐强度方面不象碳素纤维有一个最大受力范围。这是什么意思呢？也就是说，碳素纤维因为有纤维的特性所以在一定的纤维方向上受力能力很强，但是在在别的方向上的受力就会很差。在制造一个比较大的零部件时可能会使用好几层碳素纤维，在超过受力能力时该零部件就会象酥饼一样变得一层一层的。而铝合金在承受了一定的力量后，会慢慢变形再损坏。
还有就是铝合金容易加工和具有高度的散热性。特别是车辆引擎部分特别适合使用铝合金材料。这里几乎完全是铝合金的一家天下。
此外，铝合金的加工工艺多种多样。通用性较强。
铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。
铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工，力学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。
铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。
铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。
铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金和铝锌合金。
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金。
铝材由铝和其它合金元素制造的制品。通常是先加工成铸造品、锻造品以及箔、板、带、管、棒、型材等后，再经冷弯、锯切、钻孔、拼装、上色等工序而制成。主要金属元素是铝，在加上一些合金元素，提高铝材的性能。
铝材的分类：
（1）按有无合金成分，铝材分为纯铝及铝合金。铝合金按合金系列又分为Al-Mn合金、Al-Cu合金、Al-Si合金和Al-Mg合金等。
（2）按压力加工能力，可分为变形铝和非变形铝（例如：铸铝）。
（3）按能否热处理强化，铝合金又分为非热处理强化铝和热处理强化铝。铝没有同素异构体，纯铝、铝锰合金、铝镁合金等不可能通过热处理相变来提高强度。但是，铝铜和铝镁硅等合金可通过固溶时效析出强化相提高强度，称为可热处理强化铝。不能通过固溶时效析出强化相提高强度的称为不可热处理强化铝。
铝合金的分类：
1系：特点:含铝99.00%以上,导电性有好,耐腐蚀性能好,焊接性能好,强度低,不可热处理强化. 应用范围：高纯铝(含铝量99.9%以上)主要用于科学试验,化学工业及特殊用途.
2系：特点：:以铜为主要合元素的含铝合金.也会添加锰、镁、铅和铋为了切削性。如：2011合金，在熔练过程中要注意安全防护（会产生有害气体）。2014合金用天航空工业，强度高。2017合金比2014合金强度低一点，但比较容易加工。2014可热处理强化。缺点：晶间腐蚀倾向严重。应用范围：航空工业（2014合金），螺丝（2011合金）和使用温度较高的行业（2017合金）。
3系：特点：以锰为主要合金元素的铝合金，不可热处理强化，耐腐蚀性能好，焊接性能好。塑性好。（接近超铝合金）。缺点：强度低，但可以通过冷加工硬化来加强强度。退火时容易产生粗大晶粒。应用范围：飞机上使用的导油无缝管（3003合金），易拉罐（3004合金）。
4系：以硅为主，不常用。部分4系可热处理强化，但也有部分4系合金不可热处理化。hr
5系：特点：以镁为主。耐耐性能好，焊接性能好，疲劳强度好，不可热处理强化，只能冷加工提高强度。应用范围：割草机的手柄、飞机油箱导管、防弹衣。
6系：特点：以镁和硅为主。Mg2Si为主要强化相，目前应用最广泛的合金。 6063、6061用的最多、其它6082、6160、6125、6262、6060、6005、6463。 6063、6060、6463在6系中强度比较低。 6262、6005、6082、6061在6系中强度比较高。特性：中等强度，耐腐蚀性能好，焊接性能好，工艺性能好（易挤压出成形）氧化着色性能好。应用范围：交能工具（如：汽车行李架、门、窗、车身、散热片、间箱外壳）
7系：特点：以锌为主，但有时也要少量添加了镁、铜。其中超硬铝合金就是含有锌、铅、镁和铜合金接近钢材的硬度。挤压速度较6系合金慢，焊接性能好。7005和7075是7系中最高的档次，可热处理强化。应用范围：航空方面（飞机的承力构件、起落架）、火箭、螺旋桨、航空飞船。
1、密度小：铝的密度为2.7约为铜（8.9）或钢（7.8）的1/3。密度小对于航天航空器、船舶、车辆等交通工具及建筑物饿额轻量化非常有益，同时也可以节省搬动费和加工费，减轻成本，在工业、建筑业民用等各领域的应用越广泛
2、良好的耐腐蚀性、耐候性：铝及铝合金在大气中能够形成一层硬而且致密，具有良好抗腐蚀性能的氧化膜，通过阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂等表面处理，可进一步提高铝材的抗腐蚀性
3.良好的装饰性：铝合金具有良好的可塑性，可加工各种规格、形成的产品，通过表面处理可生成不同性质，不同颜色的膜层，具有良好的装饰性；
4.良好的导热性：铝的导热率很高，在金属中仅次于银、金、铜，是铁的3倍，同等重量的铝是铁的12倍，因此，铝合金是制造散热器、取暖器的良好材料。
1、合金成分不同：铝板是由铝制成的板材，根据合金成分可分为纯铝板、合金铝板、复合铝板和包铝铝板，还可按照尺寸分为常规板、中厚板、厚板和薄板，铝板就是指的纯铝板。铝合金板是以铝为主要原材料，加入铜、镁、锌等金属而成的铝型材。
2、应用领域不同：铝板主要用于家用电器、模具制造、船板等，铝合金板主要用于工业型材，在航空航天、轨道交通、电子电器方面应用广泛。
3、概念不同：铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料。铝板是指用铝锭轧制加工而成的矩形板材。
扩展资料：
铝板使用注意事项：
1、铝板搬运：搬运板材应将板的四边同时抬起，严禁推拉、抽取以免刮伤板面。
2、铝板开槽：用开槽机或锣机开槽时，应使用半圆头式大于90度的铣刀，下刀既不要过深伤及铝板，也不要过浅使折边困难，应留有0.2-0.3MM厚塑料芯材连同铝板一起弯边，以增加强度和韧性，否则在弯边时铝板可能断裂或漆膜爆裂。
3、铝板弯边：弯边时需用力均匀，一次成型，不要反复弯折，否则铝板可能断裂。
4、铝板弧形加工：加工弧形应使用专用弯曲设备加工，徐徐用力，使板材逐步达到所需的曲面，切勿一次弯曲成型。
参考资料来源：百度百科-铝板
参考资料来源：百度百科-铝合金
