第4章 第2节 第1课时 铝与铝合金

第2节铝金属材料第1课时铝与铝合金1.掌握Al的金属通性，与强碱溶液的反应。

重点2.掌握Al2O3、Al OH3的两性。

重点3.了解铝合金的性质及应用。

铝[基础·初探]1．存在：铝在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位。

2．物理性质：银白色固体，质软，密度小，导电性仅次于金、银和铜。

3．化学性质4．铝合金及其制品(1)形成：在铝中加入其他元素(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、制造工艺简单、成本低廉等。

(3)用途：建筑、包装、交通运输及电子行业。

[探究·升华][思考探究]铝是一种较活泼金属，铝或铝合金是否需要使用保护措施？【提示】不需要。

铝与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化物薄膜，从而保护内部金属。

[认知升华]铝与强酸或强碱溶液反应放出氢气的有关计算1．反应原理铝和强酸溶液反应：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑铝和强碱溶液反应：2Al ＋2OH －＋6H 2O===2[Al(OH)4]－＋3H 2↑ 2．计算规律(1)等量的铝分别与足量的酸、碱溶液反应时，生成氢气的物质的量相等，消耗的H ＋和OH －的物质的量之比为 3∶1。

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

(3)等量的Al 与含等量H ＋、OH －的强酸、强碱反应，若产生H 2物质的量之比为13<n H ＋H 2n OH －H 2<11，则必定是与酸反应时，Al 过量，H ＋不足，与碱反应时，Al 不足，OH －过量。

[题组·冲关]1．属于铝热反应的是( ) A ．Al ＋HCl B ．Al ＋H 2SO 4 C ．Al ＋MgOD ．Al ＋WO 3【解析】 铝热剂是由铝粉和活动性比Al 弱的金属氧化物组成的混合物。

【答案】 D2．某溶液与Al 反应能放出H 2，下列离子在该溶液中一定能大量共存的是 ( )【导学号：81962032】A ．NH ＋4、Fe 2＋、NO －3、SO 2－4B ．Na ＋、K ＋、Cl －、SO 2－4 C ．Mg 2＋、H ＋、Cl －、NO －3D ．K ＋、Ca 2＋、HCO －3、Cl －【解析】 与Al 反应放出H 2的溶液既可能是酸溶液，也可能是碱溶液，NH ＋4、Fe 2＋、Mg 2＋、H ＋在碱性条件下不能大量共存，Fe 2＋、NO －3在酸性条件下发生氧化还原反应，也不能大量共存，A 、C 错误；HCO －3在酸性、碱性条件都不能大量共存，D 错误。

【答案】 B3．把等质量的铝粉分别投入等浓度、等体积的稀H 2SO 4和NaOH 溶液中，则：(1)写出反应的离子方程式______________________________________，________________________________________________________。

(2)若铝粉过量，则产生H2的物质的量之比为________。

(3)若铝粉在两溶液中均完全溶解，则产生H2的物质的量之比为________。

(4)若产生H2的物质的量之比为5∶6，则铝粉在________溶液中完全溶解。

【解析】(1)Al与稀H2SO4和NaOH溶液的化学反应为2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，离子反应为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑。

(2)Al过量，H2SO4、NaOH均完全反应，2 mol H2SO4反应生成2 mol H2,2 mol NaOH反应生成3 mol H2，因此H2物质的量之比为2∶3。

(3)Al完全溶解，等质量的Al产生等量H2，则H2物质的量之比为1∶1。

(4)产生H2的物质的量之比为5∶6，则Al在NaOH溶液中完全溶解，在H2SO4中过量。

【答案】(1)2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑(2)2∶3(3)1∶1(4)NaOH教材整理1 氧化铝(Al 2O 3)——两性氧化物 1．物理性质氧化铝是不溶于水的白色固体。

2．化学性质教材整理2 氢氧化铝[Al(OH)3]——两性氢氧化物 1．物理性质氢氧化铝是不溶于水的白色胶状固体。

2．化学性质3．制备可以通过铝盐溶液与碱反应制得，如AlCl 3溶液与氨水反应的离子方程式为Al 3＋＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH ＋4。

4．用途Al(OH)3胶体能够凝聚水中的悬浮物，又能吸附色素，可用于水的净化。

[探究·升华][思考探究]取一定量由等物质的量组成的Al 2O 3、Fe 2O 3的混合物，全部溶于100 mL 稀硫酸中。

向反应后的溶液中加入10 mol·L－1的NaOH溶液，产生沉淀的量与所加NaOH溶液的体积关系如图所示。

问题思考：(1)计算b的数值。

(2)计算a的数值。

(3)计算原硫酸的物质的量浓度。

【提示】(1)NaOH溶液为62 mL～72 mL时，沉淀部分溶解，溶解的沉淀为Al(OH)3。

根据反应：Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]，则n[Al(OH)3]＝n(NaOH)＝10 mol·L－1×(0.072 L－0.062 L)＝0.1 mol，n(Al3＋)＝0.1 mol。

由于混合物中Al2O3、Fe2O3的物质的量相等，则溶于H2SO4后，n(Al3＋)＝n(Fe3＋)＝0.1 mol，加NaOH溶液后最终剩余沉淀为Fe(OH)3，则n[Fe(OH)3]＝0.1 mol，即b＝0.1。

(2)由于n(Al3＋)＝n(Fe3＋)＝0.1 mol，则沉淀Al3＋、Fe3＋消耗NaOH 0.6 mol，体积为60 mL，则a＝62－60＝2。

(3)要计算原H2SO4的浓度可抓住沉淀量最多时的点进行分析，此时Al3＋、Fe3＋恰完全沉淀，溶液为Na2SO4溶液。

则n(SO2－4)＝12n(Na＋)，即n(H2SO4)＝12n(NaOH)＝12×10 mol·L－1×0.062 L＝0.31mol，c(H2SO4)＝0.31 mol0.1 L＝3.1 mol·L－1。

[认知升华]1．铝三角①Al3＋＋3OH－(少量)===Al(OH)3↓②Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4③Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓④Al3＋＋4OH－(足量)===[Al(OH)4]－⑤[Al(OH)4]－＋H＋(少量)===Al(OH)3↓＋H2O⑥2[Al(OH)4]－＋CO2(少量)===2Al(OH)3↓＋CO2－3＋H2O⑦[Al(OH)4]－＋4H＋(足量)===Al3＋＋4H2O⑧Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O⑨Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－2．Al(OH)3的有关图像分析1．把Ba(OH)2溶液滴入明矾溶液中，若恰好使SO2－4全部转化成BaSO4沉淀，此时铝元素的主要存在形式是( )A．Al3＋B．Al(OH)3C．[Al(OH)4]－D．Al3＋和Al(OH)3【解析】明矾为KAl(SO4)2·12H2O，明矾溶液中n(Al3＋)∶n(SO2－4)＝1∶2，当SO2－4完全转化为BaSO4沉淀时，则n(SO2－4)∶n[Ba(OH)2]＝1∶1，此时n(Al3＋)∶n(OH－)＝1∶4，则Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－。

【答案】C2．下列各组物质的稀溶液相互反应，无论是前者滴入后者，还是后者滴入前者，反应现象均相同的是( )【导学号：81962033】A．Fe(OH)3胶体和稀H2SO4B．AlCl3和NaOHC．H2SO4和Na[Al(OH)4]D．Ba(HCO3)2和Ba(OH)2【解析】A项，把稀H2SO4滴入Fe(OH)3胶体中现象为先沉淀后溶解，把Fe(OH)3胶体滴入稀H2SO4中开始得到黄色溶液，现象不同；D项，无论滴加顺序如何，均有BaCO3沉淀生成。

【答案】D3．向20 mL AlCl3溶液中滴入2 mol·L－1 NaOH溶液时，沉淀质量与所滴加NaOH溶液体积(mL)关系如图所示：(1)图中A 点表示的意义是_______________________________________。

(2)图中B 点表示的意义是_____________________________________。

(3)上述两步用总的离子方程式可表示为____________________________ ___________________________________________________________。

(4)假设溶液中有0.39 g Al(OH)3沉淀，则此时用去NaOH 溶液体积为________________。

【解析】 把NaOH 溶液滴入AlCl 3溶液中，先产生Al(OH)3沉淀，其质量最大值为A 点，然后全部消失溶解(B 点)。

其总反应的离子方程式为Al 3＋＋4OH －===[Al(OH)4]－。

当有0.39 g Al(OH)3沉淀生成时有两种情况，①AlCl 3过量，加入NaOH 使Al 3＋部分产生沉淀，通过Al 3＋＋3OH －===Al(OH)3↓可知用去NaOH溶液体积为0.39 g 78 g·mol －1×32 mol ·L －1＝0.0075 L ＝7.5 mL 。

②当NaOH 过量时，Al 3＋全部参加反应生成Al(OH)3沉淀：Al 3＋＋3OH －===Al(OH)3↓，后又部分溶解Al(OH)3＋OH －===[Al(OH)4]－，所以用去NaOH溶液的体积为0.78 g 78 g·mol －1×32 mol·L －1＋0.78 g －0.39 g 78 g·mol －1×12 mol·L －1＝0.0175 L ＝17.5 mL 。

【答案】 (1)滴入NaOH 溶液产生沉淀量最大(2)滴入NaOH溶液，使沉淀恰好完全溶解(3)Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－(4)7.5 mL或17.5 mL。