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
纯铝比较软，富有延展性，易于塑性成形。如果根据各种不同的用途，要求具有更高的 强度和改善材料的组织和其他各种性能，可以在纯铝中添加各种合金元索，生产出满足各种 性能和用途的铝合金。铝合金可加工成板、带、条、箔、管、棒、型、线、自由锻件和模锻件 等加工材，也可铸造成各种铸件、压铸件等铸造材。加工材和铸造材又可分为可热处理强化 型铝合金材料和不可热处理强化型铝合金材料两大类。
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。
一 学习目标分析
（一） 学习目标确定的依据
必修模块要求 选修模块要求
《课程标准》要求 《模块学习要求》 《课程标准》要求 《模块学习要求》
能列举合金材料的重要应用
1、能列举铝合金材料在生产和生活中的重要应用
2、了解铜合金在工业生产和高科技领域的应用
认识金属与合金在性能上的主要差异，知道生活中常见合金的组成
1、认识金属与合金在性能上的主要差异
2、知道生活中常见合金的组成
（二） 学习目标
1． 知识与技能目标
（1）能列举铁合金材料在生产和生活中的重要应用
（2）了解铜合金在工业生产和高科技领域的应用
2．过程与方法目标
（1）运用合金材料在生活中的应用创设学习情境，引导学生自主学习。
（2）对教材和教师给出的合金信息进行分类归纳概括，引导学生信息加工。
（3）体验科学知识和社会生活的互相影响的过程。
（4）通过完成小论文，体验科学研究和收集整理信息的过程。
3．情感态度与价值观目标
（1）通过多种多样的活动，鼓励学生积极提出问题，培养学生敢于质疑、勇于创新的精神。并通过相互交流、角色扮演的活动，增进感情，培养合作的精神。
（2）通过金属材料在生产、生活中的应用实例，提高学生学习化学知识的热情和求知欲，激发学生的爱国热情和服务社会的责任感和使命感。
二、教学重难点分析
材料发展的历史从生产力的侧面反映了人类社会发展的文明使，鉴于金属材料在一个国家的国民经济中占有举足轻重的位置和日常生活中的广泛应用，所以本节主要学习合金的性能、常见合金的组成和重要用途、如何正确选用金属材料等。此外金属材料自身还在不断发展，传统的钢铁工业在冶炼、浇铸、加工和热处理等方面不断出现新工艺。新型的金属材料如高温合金、形状记忆合金、储氢合金、永磁合金、非晶态合金等相继问世，大大扩展了金属材料的应用范围。所以介绍金属材料面临的挑战，激发学生的社会责任感。
基于以上观点确立教学重点为：
（1）生活中铁合金及铜合金的主要成分及性能定为本节的知识重点；
（2）培养学生的获取和整理信息的能力，提高学生实践能力是教学的重点；
（3）解决怎样调动学生积极参与、自主学习是教学重点
难点为：
调动学生积极参与、自主学习
三、教学内容安排
（一）本节内容在教材中的地位
本节内容是在初中介绍的金属和金属材料的基础上，进一步加深和提高。金属种类选了“钠、铝、铁、铜”，具有代表性：除钠外，其他三种金属都是常见金属，学生有感性的认识，能与日常生活中金属的应用相结合。鉴于金属材料在国民经济中占有重要的`地位和日常生活中的广泛应用，编写一节金属材料的内容，以体现教科书内容的时代性，反应教学与生产、生活实际的联系。
（二）教学内容分析
本节课是人教版化学1第三章第三节教学内容，是金属知识的应用，密切联系生产、生活实际。教学分为两部分：
第一部分：通过实物、图片、录象等展示，让学生对金属材料形成一个初步概念再学习
合金的性能、常见合金的组成和重要用途。
第二部分：再通过金属材料及有关知识的学习，使学生初步认识合理使用金属材料的意
义。
合金以及金属材料的内容学生在初三已有一定知识基础，课标要求也仅为“能列举铁合金材料在生产和生活中的重要应用，了解铜合金在工业生产和高科技领域的应用”故不应过多介绍各种合金材料组成、性质、用途，以致过多使用课堂资源。应该着力开展实践活动（小论文要延伸至课外，做好动员和指导即可），组织好关于选用材料的讨论。这些教学内容充分体现了过程、方法、情感、态度、价值观的教学目标，理应获得相应的重视和教学资源。
(三)学时安排：1课时
四、教学资源建议
（一）利用大量的图片信息和视频材料用途广泛的金属材料的教学中，可展示常见铁和铜金属材料的实物，以增强学生的感性认识；展示多种金属材料的图片或视频，以帮助学生加深对合金等金属材料的认识。
（二）引用大量的生活中的事例
（三）可充分利用相关网站
五、教学方法、学习指导策略
这节课在“知识与技能”上要求不高，教学的重点是如何在课堂教学中以知识为载体落实“过程与方法”实现“情感态度与价值观”。
在教学过程中建议灵活地应用多种学习方式，把教学方式和学习方式有机结合起来，组织多样化的学习活动。
1．独立思考
2．交流讨论
3．展示交流
4．学生小结
六、教学资源建议
（一）上网查阅我国材料科学的发展史
（二）可上网查阅相关资料，就是否应该停止使用铝质饮料罐交流讨论
（三）任选你感兴趣的关于合金的课题进行调查，完成一篇关于合金的小论文。
七、课堂评价建议
对过程和方法、情感态度与价值观目标的达成度，可以通过活动表现评价表的方式进行。
小组成员：
小组分工：
评价的内容 评价细目 结果 备注
A B C
主题选择 1、为什么选择此设计思路？
2、对能否完成好此设计思路是否进行论证？
活动过程评价 1、学生的参与意识
2、分析问题的思路是否清晰？
3、收集资料对所学知识的学习、理解是否有恰当的帮助？
资料收集与整理 1、小组成员能否分工？通过多种手段收集相关资料？
2、能否对收集资料进行有序的分类整理？
3、收集的资料是否充分并能围绕设计思路？
交流与表达 1、能否对所选设计思路作准确、有条理的表达？
2、能否对他人观点做准确、恰当的补充？
3、能否对他人的观点提出合理的质疑并能正确回答他人质疑？
整体评价 1、参与意识
2、合作意识
3、知识的理解和应用
4、交流表达能力
5、查阅和整理资料能力
6、处理现场提问的应变能力
整体表现评价结果
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。
1、密度小
铝及铝合金的密度接近2.7g/,约为铁或铜的1/3。
2、强度高
铝及铝合金的强度高。经过一定程度的冷加工可强化基体强度,部分牌号的铝合金还可以通过热处理进行强化处理。
3、导电导热性好
铝的导电导热性能仅次于银、铜和金。
4、耐蚀性好
铝的表面易自然生产一层致密牢固的AL2O3保护膜，能很好的保护基体不受腐蚀。通过人工阳极氧化和着色，可获得良好铸造性能的铸造铝合金或加工塑性好的变形铝合金。
5、易加工
添加一定的合金元素后，可获得良好铸造性能的铸造铝合金或加工塑性好的变形铝合金。
