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
6061铝材和7005铝材的辨别方式如下：
1、7系列铝合金主要以锌为主要合金，成分比例达到6％。6系列铝合金主要以镁和硅为主要合金，总成分比例较低。
2、论强度的话7005较强，但只是稍微强一点，从表中可以看出来，yield strength（让铝材永久弯曲变形的力度）只比6061强一点。
3、但论整体来讲，6061是较好的材料。由于7005含其他金属比例高，所以焊接，处理都比较困难，尤其是7075（后两个数字代表含合金比例）它的比例更高，所以一般是不能用作车架的材料。相比之下，6061由于含其他金属比例较低，因此可以通过异型，各种处理来增加它的强度和减低它的风阻，甚至可以做到3次抽管来减低重量。
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。
两者的区别是铝合金属于铝材。
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。
氧化铝在1808年在实验室利用电解还原为铝材，于1884年即被作为建筑材料使用在美国华盛顿纪念碑尖顶上至今；铝材加入各种金属元素合成的铝合金材料已被建筑工业广泛应用在各环节上。
1908年美国铝业公司发明电工铝合金1050，并制成钢芯铝绞线，开创高压远程输电先锋。
1915年美国铝业公司发明2017合金，1933年发明2024合金，使铝在航空器中的应用得以迅速扩大。 1933年美国铝业公司发明6061合金，随即创造了挤压机淬火工艺，显著扩大了挤压型材应用范围。
1943年美国铝业公司发明了6063合金及7075合金，开创了高强度铝合金的新纪元。
1965年美国铝业公司又发明了A356铸造铝合金，这是经典铸造铝合金。
随着对铝合金材料方面的研究深入，高强铝合金(2000、7000系列)以其优异的综合性能在商用飞机上的使用量已经达到其结构质量的80%以上，因此得到全球航空工业界的普遍重视。铝合金开始逐渐应用于生活、军事、科技方面。
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。
1、铝材制品分类： 轧延材 、 铸造材、非热处理型合金、 纯铝合金 (1××× 系列) 、铝铜合金 (2×××系列) 、铝锰合金 (3×××系列)、铝硅合金(4×××系列) 、铝镁合金(5××× 系列) 、 铝镁硅合金 (6×××系列)、 铝锌镁合金 (7×××系列)、铝与其他元素合金（8×××系列)。
2、铝材加工工艺分类：铸造材、 热处理型合金、非热处理型合金 。
3、铝材加工制品分类：
轧延制品：片材(Sheet)、板材(Plate)、卷片材(Coil)、带材。
挤型制品：管材、实心棒材、型材(Profiles)。
铸造制品：铸件。
铝材重量计算公式大全：
方铝棒重量（公斤）=0.0000027×边宽×边宽×长度
方紫铜棒重量（公斤）=0.0000089×边宽×边宽×长度
方黄铜棒重量（公斤）=0.0000085×边宽×边宽×长度
铝花纹板：每平方米重量=2.96*厚度
铝管重量（公斤）=0.00000879×壁厚×（外径-壁厚）×长度
铝板重量（公斤）=0.0000027×厚×宽×长度
参考资料
百度百科：https://baike.baidu.com/item/铝材/2190617?fr=aladdin
铝是天然的。
铝合金是指铝和一些其他金属混合的一种合金。
铝（金属元素）
银白色轻金属。有延展性。商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝粉在空气中加热能猛烈燃烧，并发出眩目的白色火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液，难溶于水。相对密度2.70。熔点660℃。沸点2327℃。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素。航空、建筑、汽车三大重要工业的发展，要求材料特性具有铝及其合金的独特性质，这就大大有利于这种新金属铝的生产和应用。 应用极为广泛。
2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，铝生产在一类致癌物清单中。
铝合金
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。
