高中化学 专题2 物质性质的研究 课题1 海带中碘元素的分离及检验教学案 苏教版选修6.docx

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高中化学专题2物质性质的研究课题1海带中碘元素的分离及检验教学案苏教版选修6

课题1铝及其化合物的性质

[浙江选考·加试要求]

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1．铝片（条）燃烧的方法。

2．铝表面氧化膜的作用。

1．以实验巩固铝的化学性质。

2．以实验巩固可溶性铝盐的化学性质。

3．通过铝及其化合物的学习，培养细致、认真的科学态度。

———————实验要素先知道

1．Al3＋与Al（OH）

的相互转化

Al、Al2O3、Al（OH）3分别与强酸、强碱反应可归纳为

Al（OH）

Al3＋

Al3＋与Al（OH）

相互转化关系可归纳为下列关系式

2．配位键和配合物

（1）配位键：

若甲方具有已配对的孤对电子，乙方具有能量与之相近的空轨道，则成键的两个电子完全由甲方提供，如此所形成的化学键称为配位键。

（2）配合物的组成

———————实验过程详剖析

[器材与原理]

相关器材

集气瓶、毛玻璃、烧杯、试管、酒精灯、坩埚钳、镊子、玻璃棒、剪刀、火柴、砂纸、温度计、硬纸板、细线、铁架台。

相关原理

1．铝的性质

（1）原子结构

铝的原子结构示意图是

。

（2）化学性质

①铝在空气中会产生致密的氧化膜，有很好的抗蚀性。

②铝遇冷的强氧化性浓酸，如浓硫酸或浓硝酸，氧化膜加厚而使铝钝化。

铝具有相当强的还原性，它与氧的化学亲合力也很强。

③因为铝既能与稀硫酸或盐酸发生置换反应，又能与苛性钠溶液反应生成氢气与Al（OH）

，所以铝器不应接触碱或酸，即铝能较好地抗氧而不耐酸、碱。

④铝跟卤素单质反应，生成对应的卤化铝。

如铝粉与碘粉混合后，滴入水作为催化剂，即可发生燃烧。

在高温下还能和硫、氮、碳反应生成Al2S3、AlN和Al4C3。

铝与硫的粉状混合物点燃，可反应生成硫化铝。

这是硫化铝的唯一制法。

⑤铝具有强还原性，氧化物稳定，生成氧化物时会放出大量的热，而使其他金属氧化物还原并熔化。

工业上可用铝冶炼金属Mn、Co、W、Cr等，如Cr2O3＋2Al

2Cr＋Al2O3。

⑥常温下Al和水不反应，若和汞生成铝汞齐，则能将水分解产生氢气，铝和酸、碱反应也能产生氢气。

2．铝的重要化合物

（1）氢氧化铝：

白色固体，在溶液中析出时为胶絮状，难溶于水，是典型的两性氢氧化物。

用电离平衡观点理解其两性时，可用下式表示：

Al（OH）3Al3＋＋3OH－，

Al（OH）3＋H2OAl（OH）

＋H＋。

遇强酸，因中和了OH－而使平衡向生成Al3＋的方向移动；遇强碱，因中和了H＋而使平衡向生成Al（OH）

的方向移动。

实验室可用适量NaOH溶液与铝盐反应制取，但碱稍过量则发生沉淀溶解现象，因此常用稀氨水代替NaOH溶液。

Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

（2）常见的铝盐：

氯化铝、硫酸铝、明矾[KAl（SO4）2·12H2O]是常见的可溶性铝盐。

它们皆水解呈弱酸性：

Al3＋＋3H2OAl（OH）3＋3H＋。

用明矾净化水时，在稀溶液中或有微碱性杂物时，水解成胶体氢氧化铝而携带泥砂沉降：

Al3＋＋3H2OAl（OH）3（胶体）＋3H＋。

[实验与拓展]

实验流程

1．铝与氧气反应的实验探究

教材实验要求

注意事项

改进意见

（1）将铝片剪成长5～8cm，宽0.2～0.3cm的铝条，绕成螺旋状，一端绕紧一根火柴

①铝片要薄，使用前用细砂纸轻轻打磨掉氧化膜

②铝片包火柴时要留有空隙，不能包紧

可用香烟盒或纸制电容器上的铝箔

（2）坩埚钳夹住铝条另一端，点燃铝条上的火柴，待火柴快要燃烧完时，将铝条伸入装有O2的集气瓶中（瓶内盛少量水），观察现象

①当铝片卷住的火柴燃烧最旺时放入集气瓶

②氧气要纯，必须用排水法收集O2

火柴也可改用镁条

2．铝表面氧化膜的实验探究

教材实验要求

注意事项和改进意见

（1）取3片铝片，将其中两片铝片用砂纸擦去表面的氧化膜

①可适当提高CuSO4的浓度以加快反应速率

②用少量H2SO4酸化CuSO4溶液可以使生成的铜更致密、美观

③NaOH除去铝表面的氧化膜的时间必须保持1～2min，不能因为铝片已经和碱剧烈反应就缩短反应时间

（2）将一片擦去氧化膜的铝片放入20mL0.5mol·L－1CuSO4溶液中，观察铝片表面现象

（3）将一片未擦去氧化膜的铝片放入20mL0.5mol·L－1CuSO4溶液中，观察铝片表面现象

（4）取步骤3中的铝片，用水冲洗后，放入盛有3mL6.0mol·L－1NaOH溶液的试管中，观察铝表面的现象。

1～2min后取出铝片，洗净，再放入盛有20mL0.5mol·L－1CuSO4溶液中，观察铝片表面现象

（5）将另一片擦去氧化膜的铝片放入盛有3mL浓硝酸的试管中，观察现象。

1min后取出铝片，用水洗净，再放入盛有20mL0.5mol·L－1CuSO4溶液的试管中，观察铝片表面的现象

3．培养明矾晶体

教材实验要求

注意事项

改进意见

（1）向250mL烧杯中加入120mL比室温高10～20℃的水，分批加入明矾晶体，用玻璃棒搅拌，至晶体不再溶解为止。

待溶液冷却到比室温高3～5℃时，将溶液倒入另一只烧杯中，用硬纸板盖好，静置过夜

冷却速度对晶体的形状有影响：

迅速冷却产生的晶体很小，呈雪花状（类似于浊液），缓慢冷却呈颗粒状，得到直径0.5cm的八面体颗粒

在高于室温10～20℃的饱和硫酸铜溶液中放置一根铜丝，冷却后，铜丝表面有大簇晶体生成。

除掉多余晶体，留一粒较好的晶体作晶核

（2）从烧杯中选取2粒形状规则的小晶体作晶核，将选取的晶核用细线轻轻系好

使用铜丝的效果很好

（3）把步骤1中配制的明矾溶液倒入另一烧杯中，再向溶液中加适量明矾，加热配成比室温高10～20℃的饱和溶液，待溶液开始自然冷却时，将小晶体悬挂在烧杯中央，用硬纸板盖好烧杯，静置过夜

①必须保证溶液是饱和的

②结晶速度要慢。

若溶液浓度大，温度高，迅速冷却可以得到一大簇晶体，但颗粒较小

（4）每天把用细线系着的明矾晶体取出，重复步骤3的操作，直到晶体长到一定的大小

对点集训

1．下列有关厨房铝制品的使用中，你认为合理的是（　　）

A．盛放食醋　　　　　　　B．烧煮开水

C．用金属丝擦表面的污垢D．用碱水洗涤

解析：

选B　铝既能与酸反应也能与强碱反应，氧化铝也是既能与酸反应，又能与强碱反应，所以不能用来盛放食醋，不能用碱水洗涤，不能用金属丝擦表面的污垢，以防表面的氧化铝薄膜被破坏。

因能形成较致密的氧化铝保护薄膜，用于烧煮开水是合理的。

2．在明矾的检验中，下列操作错误的是（　　）

A．取少量明矾固体配成稀溶液

B．取少量明矾溶液置于2支试管中，分别滴加NaOH溶液（至过量）和酸性BaCl2溶液，观察现象

C．用铂丝蘸取明矾溶液在酒精灯上灼烧，直接观察焰色

D．取少量明矾固体置于干燥试管中加热，观察试管内壁现象

解析：

选C　鉴别明矾中的钾元素，可用焰色反应，但应透过蓝色钴玻璃观察，以排除钠的干扰。

3．某化学兴趣小组用回收的镁铝合金制取氢气。

现有10.8g镁铝合金，下列说法正确的是（　　）

A．常温下与足量18mol·L－1H2SO4溶液反应，最多可放出0.6molH2

B．常温下与足量2mol·L－1HNO3溶液反应，最少可放出0.45molH2

C．常温下与足量2mol·L－1H2SO4溶液反应，放出H2的物质的量在0.45～0.6mol之间

D．常温下与足量2mol·L－1NaOH溶液反应，放出H2的物质的量在0.45～0.6mol之间

解析：

选C　A、B中的浓硫酸、硝酸均为氧化性酸，不能与镁铝合金中的镁铝反应产生氢气，A、B项错误；NaOH溶液只能与铝反应生成氢气，氢气的物质的量小于0.45mol，D项错误；若10.8g全为镁，与稀硫酸反应放出H2：

10.8g÷24g·mol－1＝0.45mol，若10.8g全为铝，与稀硫酸反应放出H2：

10.8g÷27g·mol－1×1.5＝0.6mol，即放出氢气量的范围为0.45～0.6mol。

4．铝矾石（主要成分是Al2O3，还含有少量杂质SiO2、Fe2O3）是工业上用于炼铝的主要矿物之一，由铝矾石制取金属铝的工艺流程图如下：

请回答下列有关问题：

（1）下列有关铝矾石以及用铝矾石炼铝的说法中，不正确的是________。

A．铝矾石中只含有金属氧化物

B．铝矾石与河沙含有相同的成分

C．铝矾石炼铝需要消耗电能

D．铝矾石炼铝的过程中不涉及置换反应

（2）原料A的名称是________，步骤①用到的主要玻璃仪器有________。

（3）滤液Ⅰ中要加入稍过量的原料B，原料B的化学式是________，步骤②反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。

（4）在步骤③中________（填“能”或“不能”）用盐酸代替CO2，原因是__________________________________________________________________。

解析：

（1）铝矾石中含有的SiO2是非金属氧化物，A项错误；河沙的主要成分为SiO2，B项正确；电解法炼铝，必须消耗电能，C项正确；铝矾石炼铝的过程中涉及复分解反应、分解反应等，不涉及置换反应，D项正确。

（2）原料A溶解矿石，可利用强酸，分离出不溶物SiO2，步骤①为过滤操作，使用的玻璃仪器有：

烧杯、玻璃棒、漏斗等。

（3）步骤②中可加入强碱，沉淀出Fe3＋，使Al3＋转化为Al（OH）

留在溶液里，通入CO2发生反应：

CO2＋Al（OH）

===Al（OH）3↓＋HCO

；过滤得Al（OH）3沉淀，加热生成氧化铝，电解熔融的氧化铝得到铝。

（4）Al（OH）3能溶于盐酸，所以不能用盐酸代替CO2气体。

答案：

（1）A

（2）盐酸（或硫酸）　烧杯、玻璃棒、漏斗

（3）NaOH　H＋＋OH－===H2O、Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓、Al3＋＋4OH－===Al（OH）

（4）不能　因为过量的盐酸会将Na[Al（OH）4]转化成AlCl3而得不到Al（OH）3沉淀

拓展实验

铝热反应

1．实验操作

（1）将两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起，使四周都有四层。

把内层漏斗取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一纸漏斗套在一起，架在铁圈上（如图），下面放置盛沙的蒸发皿。

把5g炒干的氧化铁粉末和2g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条，观察发生的现象。

（2）通过实验看到，镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。

反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒。

同时还可以看到，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。

待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是铁珠。

这个反应叫做铝热反应，反应生成Al2O3和Fe。

2．相关问题

粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。

进行如下实验：

①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；

②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol·L－1盐酸中，得溶液C；

③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12L（标况）气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；

④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。

请填空：

（1）①中引发铝热反应的实验操作是________________________________________，产物中的单质B是______。

（2）②中所发生的各反应的化学方程式是_____________________________________。

（3）③中所发生的各反应的离子方程式是______________________________________。

（4）若溶液D的体积仍视为0.15L，则该溶液中c（Mg2＋）为________________，c（Fe2＋）为_________________________________________________。

解析：

由铝热反应原理推知①中B为单质铁；由③中放出1.12L（标况）气体，固体B有剩余及④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色，推知②中盐酸过量；③中的反应为一部分铁与盐酸反应，一部分铁与氯化铁反应，反应后溶液中的溶质为氯化镁和氯化亚铁。

利用题目给出的数据容易求出c（Mg2＋），再根据Cl－求出c（Fe2＋）。

在20gA中，n（MgO）＝n（Fe2O3）＝20/（40＋160）＝0.1（mol）。

0．1molFe2O3发生铝热反应时可以生成0.2molFe（铁元素守恒）。

在②中，n（HCl）＝0.15×6.0＝0.9（mol），发生以下两个反应共消耗0.8molHCl。

Fe2O3　＋　6HCl　===　2FeCl3　＋　3H2O

0．1mol0.6mol0.2mol

MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O

0．1mol0.2mol0.1mol

发生以上两个反应后剩余的HCl为0.9mol－0.8mol＝0.1mol，即C溶液中含有0.2molFeCl3、0.1molMgCl2和0.1molHCl。

在③中，将0.2molFe加到C溶液后，会发生两个反应，因为氧化性Fe3＋＞H＋，所以加入的单质铁首先与Fe3＋发生归中反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，然后再与HCl发生置换反应Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。

2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋（先）

0．2mol0.1mol0.3mol

2H＋　＋　Fe　===　Fe2＋　＋　H2↑（后）

0．1mol0.05mol0.05mol0.05mol

充分反应后最后还剩余0.05molFe粉。

c（Mg2＋）＝0.1mol/0.15L＝0.67mol·L－1，

c（Fe2＋）＝（0.3mol＋0.05mol）/0.15L＝2.3mol·L－1。

答案：

（1）加少量KClO3，插上Mg条并将其点燃　Fe

（2）Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、

MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O

（3）Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋

（4）0.67mol·L－1　2.3mol·L－1

———————课后检测与提能

1．下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是（　　）

A．铝在常温下不能与氧气反应

B．铝不能与氯气反应

C．铝既能溶于酸，又能溶于碱

D．氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应

解析：

选C　铝在常温下迅速被氧气氧化，形成一层致密的氧化膜，保护Al不再被氧化。

在点燃或高温条件下铝能与氯气反应；氧化铝是两性氧化物，与酸、碱均能反应。

2．人的胃液是一种强酸性液体，pH在0.9～1.5之间，氢氧化铝是一种治疗胃酸过多的胃药的主要成分。

目前这种胃药已不常用，原因主要是（　　）

A．长期摄入铝元素不利于人体健康

B．它不能中和胃液

C．它不易溶于胃液

D．它的疗效太差

解析：

选A　铝元素在人体内积累过多会造成老年痴呆症。

3．将表面已完全钝化的铝条，插入下列溶液中，不会发生反应的是（　　）

A．稀硝酸　　　　　　　B．稀盐酸

C．硝酸铜D．氢氧化钠

解析：

选C　铝条完全钝化以后，表面覆盖了一层氧化铝薄膜。

氧化铝是两性氧化物，既能与稀HNO3、稀盐酸反应，也能与NaOH溶液反应，但不能跟Cu（NO3）2溶液反应。

4．铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为（　　）

A．1∶1B．2∶1

C．3∶1D．1∶3

解析：

选C　根据铝与HCl以及铝与NaOH反应的化学方程式2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al（OH）4]＋3H2↑计算，可知，产生相同量的H2，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1。

5．铝是当今广泛应用的一种金属材料。

下列关于铝的叙述，不正确的是（　　）

A．铝是地壳中含量最多的金属元素

B．在常温下，铝不能与NaOH溶液反应

C．铝是一种比较活泼的金属

D．在化学反应中，铝容易失去电子，是还原剂

解析：

选B　地壳中含量最多的金属元素是铝，A项正确；铝在常温下能与NaOH溶液剧烈反应，B项错误；铝在金属活动性顺序表位置靠前，是比较活泼的金属，C项正确；铝比较活泼，在铝参加的各反应中铝一般作还原剂，D项正确。

6．对比和类推是研究物质性质的常用方法。

已知镁和铝都是较活泼的金属，下列描述正确的是（　　）

A．高温下，镁和铝在空气中都有抗腐蚀性

B．镁和铝都能跟稀盐酸、稀硫酸和强碱反应

C．镁在点燃条件下可以跟二氧化碳反应，铝在一定条件下可以跟氧化铁发生氧化还原反应

D．铝遇冷的浓硝酸“钝化”，镁遇冷的浓硝酸也发生“钝化”

解析：

选C　镁在高温下容易燃烧，A项错误；镁不能与强碱反应，B项错误；铝、铁遇冷的浓硫酸、浓硝酸发生“钝化”现象，镁遇冷的浓硫酸、浓硝酸不会发生“钝化”现象，D项错误。

7．Al、Fe、Cu都是重要的金属元素。

下列说法正确的是（　　）

A．三者对应的氧化物均为碱性氧化物

B．三者的单质放置在空气中只生成氧化物

C．制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法

D．电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液是阴极上依次析出Cu、Fe、Al

解析：

选C　A项，Fe、Cu对应的氧化物都是碱性氧化物，而Al对应的氧化物Al2O3属于两性氧化物，错误；B项，Al、Fe放置在空气中生成氧化物Al2O3、Fe2O3，而Cu放置在空气中会生成Cu2（OH）2CO3（铜绿），错误；C项，若蒸干AlCl3、FeCl3、CuCl2溶液会由于盐水解生成氢氧化物和HCl而失败，正确；D项，电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时，阴极上离子的放电顺序为Fe3＋>Cu2＋>H＋，析出的物质只有Cu和H2（Fe3＋生成Fe2＋），错误。

8．锌和铝都是活泼金属，其氢氧化物既能溶于强酸，又能溶于强碱，但是氢氧化铝不溶于氨水，而氢氧化锌能溶于氨水，生成[Zn（NH3）4]2＋。

回答下列问题：

（1）单质铝溶于氢氧化钠溶液后，溶液中铝元素的存在形式为________（用化学式表示）。

（2）写出锌和氢氧化钠溶液反应的化学方程式

________________________________________________________________________。

（3）下列各组中的两种溶液，用相互滴加的实验方法即可鉴别的是________（填序号）。

①硫酸铝和氢氧化钠；②硫酸铝和氨水；③硫酸锌和氢氧化钠；④硫酸锌和氨水。

（4）写出可溶性铝盐与氨水反应的离子方程式__________________________________。

试解释在实验室不适宜用可溶性锌盐与氨水反应制备氢氧化锌的原因__________________。

解析：

碱性溶液中铝元素的存在形式为Al（OH）

；利用Al与强碱反应，可推导出Zn＋2NaOH＋2H2O===Na2[Zn（OH）4]＋H2↑；利用Al（OH）3和Zn（OH）2性质差异性，可判断①③④滴加顺序不同，现象也不同；而②中不论怎样滴加现象只有一个，即产生白色沉淀；（4）中离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

。

因Zn（OH）2能溶于过量氨水，不易控制氨水的量，故不适宜在实验室用可溶性锌盐与氨水反应制取Zn（OH）2。

答案：

（1）Al（OH）

（2）Zn＋2NaOH＋2H2O===Na2[Zn（OH）4]＋H2↑

（3）①③④

（4）Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

可溶性锌盐与氨水反应产生的Zn（OH）2可溶于过量的氨水中并生成[Zn（NH3）4]2＋，且氨水的用量不易控制

9．某混合物A，含有KAl（SO4）2、Al2O3和Fe2O3，在一定条件下可实现下图所示的物质之间的变化：

据此判断

（1）固体B所含物质的化学式为____________________________________________。

（2）固体E所含物质的化学式为_____________________________________________。

（3）反应①的离子方程式为__________________________________________________。

解析：

根据框图，结合铝及其化合物的相互转化关系分析判断即可。

答案：

（1）Al2O3　

（2）（NH4）2SO4、K2SO4

（3）CO2＋Al（OH）

===Al（OH）3↓＋HCO

10．

（1）人的胃液呈酸性，其中主要是盐酸，胃酸过多会使身体不适形成疾病，常用胃舒平来治疗，胃舒平主要成分为Al（OH）3，试写出服用胃舒平后，胃中发生的反应：

________________________________________________________________________。

沿海渔民也用墨鱼骨（主要成分是CaCO3）治疗胃酸过多，反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

（2）在铝制易拉罐中收集满CO2气体，然后向其中倒入10mL浓NaOH溶液，并迅速用胶带将易拉罐口封住。

过一段时间后，罐壁内凹而瘪。

再过一段时间后，瘪了的罐壁重新鼓起来（假设易拉罐不会被腐蚀烂）。

解释下列变化的实验现象，写出有关化学方程式。

①罐壁内凹而瘪的原因是_______________，反应的化学方程式是________________。

②罐重新鼓起的原因是____________________________________________________，

化学方程式是_______________________________________________________。

（3）铝在人体内积累可使人慢性中毒，1989年世界卫生组织正式将铝定为“食品污染源之一”而加以控制。

铝在下列使用场合须加以控制的是________。

①糖果和食品内包装　②电线电缆　③牙膏皮　④氢氧化铝胶囊（胃舒平，作内服药）　⑤用明矾净水　⑥用明矾和小苏打混合物作食品膨化剂　⑦制造炊具和餐具　⑧制防锈漆

解析：

（1）Al（OH）3和CaCO3都能与胃酸中的盐酸反应，达到治疗胃酸过多的目的。

（2）易拉罐的“凹”与“鼓”是因为罐内压强与外界大气压的压力差的变化而引起的。

因罐内气体的消耗，罐内气压要减小；因罐内有气体生成，罐内气压要增大。

（3）强调“病从口入”，与饮食有关的问题才需要作为污染源加以控制。

答案：

（1）Al（OH）3＋3HCl===AlCl3＋3H2O

CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O

（2）①NaOH溶液消耗了罐内的CO2，使罐内气压小于大气压　CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　②铝与NaOH溶液反应生成