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第四章 第二节 铝 金属材料


第四章 第二节 铝 【课标要求】

金属材料

1、 了解铝的还原性、氧化铝和氢氧化铝的两性,使学生认识到铝及其重要化合物在化学性质 上与其他常见金属及其化合物的不同,能列举铝合金材料在生产和生活中的重要应用。 2、 通过对不锈钢不易锈蚀原理的认识,使学生进一步体会金属与金属材料间的密切关系。 3、 了解金、银、铜的主要性质以及它们作为材料

在工业生产和高科技领域的应用。

【教材内容展现】
1、 金属铝的物理和化学性质(铝热反应实验及方程式)及铝合金的广泛用途。 2、 氧化铝和氢氧化铝的两性(实验探究、方程式)及用途。 3、 铜及其化合物的性质,介绍常见的金属材料。

【教学建议】
1、 铝是一种常见的金属,铝元素也是一种常见的元素,因此铝及其含铝化合物的物理化学性 质的学习应多与日常生活相联系,让学生充分体会性质决定用途这一基本原理。由于已经 学习过金属钠和铁的性质,所以可以让学生通过对比学习铝的性质,在课前预习区设置相 关对比内容,从而使第一课时的内容重点突出,效率提高。 2、 铝及含铝化合物在高中化学中最有特点的就是它的两性,因此此部分是第二课时的重点和 难点,也是本节内容的重点。在教学中建议多用实验引导和验证的方法让学生得出结论。 作为新授课图像问题不作要求。 3、常见的金属材料可以让学生阅读材料自学,教师简单介绍完成,可以鼓励学生课下进一步了 解。此部分的重点是铜及其化合物的转化,要将新知和旧知进行整合。 【教学方法】 立足初中所学知识及学生已掌握的有关概念和理论,按单质、氧化物、氢氧化物、盐的知 识生长顺序来组织学习材料,运用推理、假设及实验探究验证的分析问题方法来学习物质的性 质。

【学案设计】 第一课时
【学习目标】 1、了解铝的物理性质和还原性, 2、掌握铝在化学性质上与其他常见金属及其化合物不同。 3、能列举铝合金材料在生活和生产中的重要应用。

【课前预习区】
1 [复习旧知]填写以下表格的空白部分:
1

Na 与 O2 与 Cl2 与 H2O 与盐酸 与 NaOH 溶液 与 CuSO4 溶液 Al 、Fe 遇到冷的浓硫酸、浓硝酸会发生 2[预习新知] 合金: 铝合金的用途有:

Al

Fe

【课堂互动区】
【试一试】说出你身边的常见铝制品,并想一想可能用到了金属铝哪些方面的性质?

【归纳整理】 一、铝的性质 1、铝的物理性质: 铝是一种_____色金属,有_____光泽,密度较_____,仅为钢的 1/3 左右;熔点较_____;硬 度 较 _____ , ; 具 有 良 好 的 _____ 、 _____ 性 。 金 属 铝 放 置 在 空 气 中 , 表 面 易 形 成 一 层 ,阻止金属继续被氧化。 【思考】通过填写【课前预习区】表格,对比金属钠和铁,预测铝作为一种金属,它可能具有 哪些性质?

【归纳整理】根据金属单质的反应规律,铝可以发生下列反应: ①与其它非金属单质(O2 、Cl2)反应___________________________________ ②与酸(盐酸、稀硫酸)的反应______________________________________ ③与某些盐(硫酸铜溶液)的反应_________________________________ 2.铝的化学性质 【演示实验 1】铝箔在氧气中燃烧 (1)与氧气等非金属反应 现象:铝箔在氧气中剧烈燃烧,发出耀眼的_______,生成_______固体。 方程式:_______________________________________________。 应用:制__________、__________、__________。 思考:集气瓶的底部要放一些水(或细沙) ,其作用是什么?
2

【拓展】铝除了能与氧气直接化合外,还能与氯气、硫等非金属直接化合。反应方程式 为 、 。

【联想质疑】在生活中,我们经常看到人们使用铝和其他的一些物质,采用简单的装置焊接钢 轨,你知道是什么原理吗? 【演示实验 2】模拟焊接钢轨——铝热反应 (2)与某些氧化物反应——铝热反应和铝热剂 现象:_______________________________________________ 方程式:_______________________________________________ 应用:_______________________________________________ 思考:哪些金属氧化物可以与铝粉发生类似的反应? _________________ 应用: ①__________②__________ (3)与酸反应 A. 与非氧化性酸(盐酸和稀硫酸)的反应: 离子方程式为_____________________ 【拓展】在生产生活中,人们常常看到用铝槽车来运送浓硫酸浓硝酸,是因为什么原因呢? B. 与强氧化性酸反应: Al + HNO3(稀)——___________________________________ 铝在常温时,在浓硫酸、浓硝酸中发生________现象。 【演示实验 3】铝的特性——与碱反应 (4)与烧碱等碱反应 现象:________________________________________ 方程式:________________________________________ 离子方程式:________________________________________ 反应的实质:________________________________________ 【总结铝的性质】铝的还原性 1、与非金属单质: 2、与金属氧化物: 3、与酸: 4、与碱: 5、与盐:

3

【巩固训练】 1、用铝热法还原下列物质,制得金属各 1 摩尔,消耗铝最少的是( ) A.MnO2 B.FeO C.Cr2O3 D.V2O5 2、铝与下列物质反应时不能放出氢气的是( ) A.稀硫酸 B.稀硝酸 C.浓烧碱溶液 D.热的浓硫酸 3、两份相同质量的铝粉,第一份与足量的氢氧化钠溶液反应,第二份和足量的 盐酸反应。则产生的气体物质的量( ) A.相等 B. 大于 C. 小于 D.无法确定 4、向一个铝制易拉罐充满 CO2 后,再往罐内注入足量的 20%NaOH 溶液,立即用胶布严封罐 口,不多会儿就会听到罐内“卡、卡”作响,发现易拉罐变瘪,再过一会儿易拉罐又鼓涨起来, 解释上述变化的实现现象。 ①易拉罐开始变瘪的原因是 , 其化学方程式为 。 ②易拉罐后来又鼓涨起来的原因是 , 其离子方程式为 。 二、铝合金 指导学生阅读教材 P119 页内容。 【问题组】 1、什么是合金? 2、铝合金的主要用途有哪些? 3、铝合金为什么比铝单质应用更广泛? 【归纳整理】 铝合金的特点: 铝合金的用途:

第 2 课时
【学习目标】 1、能说出氧化铝和氢氧化铝的主要物理性质; 2、知道氢氧化铝的实验室制备原理和操作; 3、认识氧化铝和氢氧化铝的两性,掌握它们分别与盐酸和氢氧化钠溶液反应的化学方程 式和离子方程式; 4、了解铝的化合物应用。 5、提高获取信息和加工信息的能力;体验实验探究的乐趣,激发学习兴趣。 重点:氧化铝和氢氧化铝的两性性质,Al(OH)3 的制备。 难点:两性氧化物和两性氢氧化物与碱反应的理解。 【课前预习区】
4

1、知识回顾:以硫酸、氢氧化钠、氧化钠、三氧化硫为例,复习酸、碱、碱性氧化物、酸性氧 化物的通性,并写出有关反应方程式

2、根据 Al2O3、Al(OH)3 的组成,推测其可能具有的性质?

3.你认为实验室可以用什么方法来制备 Al(OH)3?说出你的理由。

【课堂互动区】 二、 铝的重要化合物 【问题组】 (1)为什么钠需要保存在煤油里,而铝可以直接放置在空气中? (2)我们知道铝能与沸水反应,可是为什么铝锅可以用来煮水? (3)在加热铝箔时,为什么熔化的铝箔不滴落? (4)红宝石、蓝宝石的硬度大,其组成成分是什么? 【归纳整理】 氧化铝的物理性质 : 氧化铝的用途

探究一:对氧化铝化学性质的探究 1、Na2O 是碱性氧化物,Al2O3 呢? 2、实验设计与验证 实验目的 与盐酸反应 与 NaOH 溶液反应
5

现象

反应离子方程式

结论

两性氧化物是指 【 思考与交流】(1)铝制餐具可用来蒸煮或长期存放酸性或碱性的食物吗?为什么?

探究二:对 Al(OH)3 的制备及性质的探究 1、验证 Al(OH)3 的性质 现象 HCl NaOH 加热 两性氢氧化物: [思考]根据大多数难溶氢氧化物的性质,推测 Al(OH)3 受热是否易分解?若分解,写出方程式 反应离子方程式 结论

【思考】 (1)胃舒平(复方氢氧化铝片)的主要成分是氢氧化铝,它能缓解因胃酸过多而出现胃痛, 你知道为什么吗? (2)Al(OH)3 为什么可以用来净水? 2、Al(OH)3 制备的试剂选择(据物质转化规律,请选择合适药品设计实验并完成下表) 药品 1 2 氨水、 NaOH、 现象 离子反应方程式

【思考与交流】 (1)上述实验中,有些同学用了相同的试剂,但描述的实验现象却不同,原因何在?

(2)制备 Al(OH)3 最好选用何种试剂?为什么?

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【知识与重整】铝及其重要化合物之间的转化关系:

【课外与思考】 明矾的净水作用 在没有自来水的边远地区,井水、河水或池塘水是生活用水的主要来源。当水比较浑浊时, 人们就向水缸中少量明矾,搅拌,过一段时间,在水缸的底部,会出现很多絮状沉淀物,而水 却变得清澈透明了。 请通过查阅有关资料(或通过互联网)后回答下列问题。 1、明矾的化学式: 2、明矾的净水原理: ; ;

3、现有 200 mL 1 mol/L 明矾溶液,加入一定量 Ba(OH)2 溶液刚好使 Al3+沉淀的离子方程 式为 ;刚好使 Ba2+沉淀的离子方程式为 。

[走进生活] 1、某患者患有胃酸过多症,如果你是医生,你用什么药物治疗?如果该患者有胃溃疡呢? 2、在没有自来水的边远地区,井水、河水或池塘水是生活用水的主要来源。当水比较浑浊时, 人们就向水缸中少量明矾(化学式为 KAl(SO4)212H2O),搅拌,过一段时间,在水缸的底部,会 出现很多絮状沉淀物,而水却变得清澈透明了。你知道真正起净水作用的是什么吗?

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【总结】铝三角~AlO2- 、Al (OH)3 、Al3+三者关系

Al(OH)3
① ②’
3+

② ①’ ③ ③’

Al

AlO2



请写出以上转化的方程式:

【随堂检测】 1、实验室里欲使溶液中的 Al3+完全转化成沉淀,最适宜的试剂是( ) A、氢氧化钠溶液 B、氨水 C、氢氧化钾溶液 D、氢氧化钡 溶液 2、下列试剂能用来分离 Fe3+与 Al3+的是( ) A.NH3.H2O B.NaOH C. (NH4) 2CO3 D.HCl 3、下列物质中既能与盐酸反应,又能与 NaOH 溶液反应的是( ) ①Na2CO3、 ②Al(OH)3、 ③Na HCO3、 ④Al2O3 ⑤ NH4 HCO3 A、①②④ B、②③④⑤ C、②④⑤ D、全部 4、能区别 NaCl.MgCl2.CuCl2.AlCl3.FeCl3.NH4Cl 溶液的一种试剂是( ) A. H2SO4 溶液 B. AgNO3 溶液 C. NaOH 溶液 D. 氨水 5、下列反应的离子方程式书写正确的是( ) + A.钠与水反应:Na + H2O = Na + OH + H2↑
8

B.铝与盐酸反应:2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2↑ C.氢氧化铝与盐酸反应:OH- + H+ = H2O D.氯化铝与氨水反应:Al3+ + 3OH = Al(OH)3↓ 6、某同学将铝片插入氢氧化钠溶液中,开始时没有看到气泡,过了一段时间后,看到有气泡产 生,请用离子方程式解释原因。

【课后巩固区】 1、某无色透明溶液、能与铝作用放出氢气,此溶液中可以大量共存的离子组是( ) 、 A、H+、 Na+、Cl- Ba2+ B、SO42- 、Na+、HCO3-、K+ C、NO3-、OH-、Cl-、Ba2+ D、Cu2+ 、OH-、SO42+、Fe2+ 2、既能与盐酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应生成盐和水的物质是: ( ) A、铝 B、硅 C、氢氧化铝 D、氧化铝 3、除去镁粉中的少量铝粉,可选用的溶液是( ) A、盐酸 B、浓硝酸 C、氨水 D、氢氧化钾溶液 4 、 混 有 铝 的 铁 屑 与 盐 酸 反 应 , 离 子 方 程 式 为 ;再加 入适量的氢氧化钠溶液,反应的离子方程式为 ; 再加入过量的 NaOH 溶液,反应的离子方程式为 5、写出下列离子反应的离子方程式: ①铝丝与稀硫酸反应: ②铝片与氢氧化钠溶液反应: ③氧化铝与足量盐酸反应: ④氧化铝与氢氧化钠溶液反应: ⑤氢氧化铝与足量盐酸反应: ⑥氢氧化铝与氢氧化钠溶液反应



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第 3 课时 【课前预习区】 【温故知新】 【思考】. 回顾钠、镁、铁单质的性质,预测金属铜的性质(以化学方程式表示):

【新知预习】阅读课本119页请回答: 1.金属材料分为哪两类?黑色金属材料包含哪些?有色金属材料包含哪些?黑色金属材料的颜 色一定是黑色的吗?

2.铁的应用经历了怎样的演变过程?生铁、钢铁、不锈钢有何不同?

3.金是质地柔软的 色金属,银是具有金属光泽、质地柔软的 色金属,铜是硬度较小的 色金属。 它们都具有良好的延展性, 导电性和导热性。 延展性最好的 , 导电性最好的是 导 热性更好的是 铀(U)用做 ,镍在 ;特别是被 誉为 —钛(Ti) ,应用前景更为广阔。钛是一种活泼金属,但因其表面 容易形成致密的氧化物保护膜使它不易跟其他物质反应, 而具有一定的 。 除此之外, 它还具有 , , , 等优点。 金属钛具有优越的性能且储量大,可以应用于造 、 、 、 、

、 、 、 、 等。例如,在电影胶片的制作中,需要使用多种强 酸,强碱等试剂,如果使用 ,设备可以长时间的连续运转。再如,钛可以制成“ ”。 在骨头损坏的地方,用钛片与钛螺丝钉修补,过了几个月,骨头就会生长在钛片的小孔里与螺 丝钉上,新的肌肉纤维会包在钛的薄片上。钛骨骼宛如真正的骨骼与血肉相连,起到支撑和加 固作用。所以,钛被认为是一种“ ”。

【课堂互动区】 阅读课本 119 页内容,学生自行整理完成一下内容: 一、金属与金属材料
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(一)金属的分类 ①冶金工业 黑色金属:Fe、Cr、Mn(黑色金属的颜色不一定是黑色,如纯净的铁、铬的颜色是银白色) 有色金属:除 Fe、Cr、Mn 以外的所有金属。 如 Au_____色.Ag_____色.Cu_____色. ②按密度 轻金属:密度﹤4.5g/cm3(如钠、镁、铝等) 重金属:密度﹥4.5g/cm3(如铁、铜、汞等) (二)钢铁 钢铁种类 生铁 普通钢 不锈钢 其它元素含量 含碳量 2%-4.3% 含碳量 0.03%-2%,增加了铁锰等元素 在普通钢基础上,加入铬镍等元素,含 铬在 12%以上 性能 硬度大,但较脆且 不易机械加工 改善了铁的性能, 但易锈蚀 在空气中能保持金 属光泽,且有不生 锈的特性

不锈钢防锈的原因:_________________________

(三) 、金、银、钛等金属材料 1.金、银、铜、钛的物理特性:

2. 铀、镍、钛的重要用途:

【师生探究】 (四) 、铜及其化合物的性质 【实物展示】铜片、铜粉、
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【归纳】1、铜的物理性质: 【思考】从金属的通性预测分析铜可能具有的化学性质有哪些? 2、铜的化学性质 (1)与非金属单质反应。举例:写出与 O2、S、Cl2 反应的方程式



(2)与酸的反应 a. 与非氧化性酸(稀盐酸、稀硫酸) b. 与氧化性酸反应 铜和浓硫酸的反应方程式 铜与稀硝酸的反应离子方程式 铜与浓硝酸的反应离子方程式 【思考】比较铜在空气中直接加热与铜久置于潮湿空气中的反应产物是否相同? (3)在潮湿空气中反应 (4)与盐溶液反应 Cu+FeCl3 = 。

Cu +AgNO3=

【整理与归纳】通过你对铜的性质的认识,总结规律: Cu Cu(I)

Cu(Ⅱ) 3、铜的化合物 (1) 【资料在线】 :铜及其化合物的颜色

物质 Cu CuO Cu2S

颜色 紫红色 黑色 黑色

物质 CuSO4 CuSO4.5H2O Cu2(OH)2CO3 Cu(OH)2

颜色 白色 蓝色 绿色 蓝色
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Cu2O 红色

(2)氧化铜:请写出氧化铜在高温下分解的反应方程式 (3)铜盐 【展示】无水硫酸铜粉末和硫酸铜晶体 【问题】 1.CuSO4 与 CuSO4·5H2O 的如何相互转化,这一性质在化学实验中的用途是什么? 2. Cu2(OH)2CO3 可以写成 Cu(OH)2·CuCO3 的形式,请问 Cu2(OH)2CO3 加热分解的产物是什么? 写出反应的化学方程式。提示:难溶性的碱和难溶性的碳酸盐受热均分解。

【阅读课本 123 页总结】 (五)金属的通性 ①大多数金属在常温下是固体 ②大多数金属大多呈_____色,具有金属光泽 ③大多数金属具有_____性,是___.____的良导体 ④大多数金属可以与氧气 . 氯气等非金属单质以及酸等物质发生反应,在反应中金属原子 _______电子,做________剂。

【课堂练习】 下列 4 组物质均有一种物质的类别与其它三种不同 A.CaO、Na2O、CO2、CuO C.O2、Fe、Cu、Zn B.H2、C、P、Cu D.HCl、H2O、H2SO4、HNO3

①以上四组物质中类别不同的物质依次是(填化学式) A ______;B __;C ;D 。

②这四种物质相互作用可生成一种新物质的化学方程式为 写出这种物质分解的化学方程式 写出这种物质和盐酸反应的离子方程式

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