鋁及其化合物的性質(zhì)

鋁1.鋁元素的原子結(jié)構(gòu)特征：鋁位于元素周期表中第三周期ⅢA族，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為。鋁原子最外電子層上的3個電子在化學反應中很容易失去。2.鋁單質(zhì)的化學性質(zhì)：鋁是活潑性較強的金屬，表現(xiàn)出較強的還原性。在一定條件下，金屬鋁能與非金屬單質(zhì)、不活潑金屬的可溶性鹽、酸、堿等發(fā)生反應。3.氧化鋁和氫氧化鋁的兩性：氧化鋁和氫氧化鋁都是兩性化合物，它們既能與強酸溶液反應，又能與強堿溶液反應。(1)氧化鋁分別與強酸、強堿反應的離子方程式為①Al2O3+6H+====2Al3++3H2O②Al2O3+2OH-+3H2O====2Al(OH)(2)氫氧化鋁分別與強酸、強堿反應的離子方程式為①Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O②Al(OH)3+OH－====Al(OH)

4.可溶性鋁鹽的性質(zhì)：(1)水解可溶性鋁鹽(如AlCl3、明礬等)能發(fā)生水解，離子方程式為Al3++3H2OAl(OH)3+3H+。(2)形成配合物鋁能形成多種配合物，如Al(OH)、AlF63-等。(3)形成復鹽。鋁還能形成復鹽，如明礬晶體[KAl(SO4)2·12H2O]等。

【實驗用品】儀器：集氣瓶、毛玻璃、燒杯、試管、酒精燈、坩堝鉗、鑷子、玻璃棒、剪刀、火柴、砂紙、溫度計、硬紙板、細線、鐵架臺。試劑：鋁箔或鋁片、氧氣、KAl(SO4)2·12H2O、0.5mol·L-1AlCl3溶液、3.0mol·L-1NaOH溶液、0.5mol·L-1CuSO4溶液、3.0mol·L-1NH3·H2O溶液、濃硝酸、飽和NaF溶液。實驗方案設計現(xiàn)象、解釋及問題將鋁片剪成長5～8cm，寬0.2～0.3cm的鋁條，繞成螺旋狀，一端繞緊一根火柴，實驗時，用坩堝鉗夾住鋁條另一端，點燃鋁條上的火柴，待火柴快燃燒完時，將鋁條伸入裝有O2的集氣瓶中(瓶內(nèi)盛有少量水)，觀察現(xiàn)象(1)寫出反應的化學方程式：

。(2)將鋁片放到酒精燈火焰上，鋁片難以燃燒，試分析原因①______________，②____________________點燃4Al+3O2====2Al2O3氧氣的濃度低反應物的接觸面積小【實驗過程】1.鋁與氧氣反應：2.鋁表面氧化膜的保護作用：實驗方案設計現(xiàn)象、解釋及問題(1)取3片鋁片，將其中兩片鋁片用砂紙擦去表面的氧化膜破壞鋁表面氧化膜的方法有①_________，②________________，③_____________用砂紙擦用NaOH溶液浸泡用稀鹽酸浸泡實驗方案設計現(xiàn)象、解釋及問題(2)將一片擦去氧化膜的鋁片放入20mL0.5mol·L-1的CuSO4溶液中，觀察鋁片表面的現(xiàn)象及其他可能發(fā)生的現(xiàn)象現(xiàn)象：①鋁表面有紫紅色物質(zhì)沉積；②產(chǎn)生氣泡，并逐漸加快，鋁片上下翻滾；③繼而產(chǎn)生藍色沉淀；④混合液溫度升高，溶液中出現(xiàn)黑色物質(zhì)。請用相關方程式解釋上述現(xiàn)象。①___________________________②______________________________③___________________________④________________________△2Al+3Cu2+==2Al3++3CuCu2++2H2OCu(OH)2+2H+2Al+6H+==2Al3++3H2↑Cu(OH)2===CuO+H2O實驗方案設計現(xiàn)象、解釋及問題(3)將一片未擦去氧化膜的鋁片放入20mL0.5mol·L-1的CuSO4溶液中，觀察鋁片表面的現(xiàn)象現(xiàn)象：___________在空氣中鋁表面易生成一層致密、穩(wěn)定的氧化膜，阻礙了鋁與CuSO4的反應無明顯現(xiàn)象實驗方案設計現(xiàn)象、解釋及問題(4)取步驟(3)中的鋁片，用水沖洗后，放入盛有3mL6.0mol·L-1NaOH溶液的試管中，觀察鋁片表面的現(xiàn)象。1～2min后取出鋁片，洗凈，放入20mL0.5mol·L-1硫酸銅溶液中，觀察鋁片表面的現(xiàn)象現(xiàn)象：取出后放入硫酸銅溶液中的鋁片表面又變_____解釋：________________________紅色鋁片表面的氧化膜被破壞實驗方案設計現(xiàn)象、解釋及問題(5)將另一片擦去氧化膜的鋁片放入盛有3mL濃硝酸的試管中，觀察現(xiàn)象。1min后取出鋁片，用水洗凈，再放入盛有20mL0.5mol·L-1CuSO4溶液的試管中，觀察鋁片表面的現(xiàn)象現(xiàn)象：___________解釋：__________________________________無明顯現(xiàn)象鋁表面生成一層致密的氧化物保護膜【合作探究】1.為什么可以用鋁質(zhì)槽車裝運濃硝酸？提示：因為常溫下鋁遇濃硝酸發(fā)生“鈍化”，鋁表面形成致密的氧化物薄膜，阻止了內(nèi)部鋁與濃硝酸的進一步反應。2.鋁條與O2反應時，集氣瓶內(nèi)為什么要事先盛有少量水或鋪少量細沙？提示：反應放出大量的熱，生成的固體溫度很高，集氣瓶底部盛有少量水或者細沙起到隔熱作用，防止集氣瓶炸裂。3.家中的鋁鍋能否用金屬材料制成的清潔球摩擦清洗？為什么？提示：不能。因為鋁鍋的表面有一層致密的氧化膜，能保護鋁鍋不被腐蝕。若用清潔球摩擦清洗，容易破壞氧化物薄膜，使內(nèi)層金屬被腐蝕?！咀兪接柧殹夸X是一種重要的金屬。某學生設計了一些實驗驗證鋁具有的化學性質(zhì)。(1)該同學查元素周期表，發(fā)現(xiàn)鋁在元素周期表中的位置是_________________。(2)該同學查閱資料發(fā)現(xiàn)鋁可與金屬氧化物發(fā)生反應而用于金屬的冶煉。生產(chǎn)中曾用鋁熱反應焊接鋼軌，則鋁與氧化鐵反應的現(xiàn)象是_________________；該反應的化學方程式是_______________。(3)該同學將鋁放入氫氧化鈉溶液中，發(fā)現(xiàn)有氣泡冒出，說明鋁與氫氧化鈉反