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大单元教学课件
新人教版 化学
必修第一册
第五单元
铁 金属材料
A
金属材料
第5课时 在用途广泛的铝合金中体会铝及其化合物的性质
学习目标和核心素养
1、通过实验探究铝的性质，知道铝既能与强酸溶液反应又能与强碱溶液反应。
2、通过实验探究氧化铝的性质，知道两性氧化物的概念，进一步强化性质决定用途的化学观念。
3、通过铝合金材料的学习，强化结构决定性质、性质决定用途的化学观念。
4、能基于物质的量认识化学变化，运用物质的量及相关物理量根据化学方程式进行简单计算。
教学目标
学习目标和核心素养
核心素养
(1)、创设问题情景，培养学生提出问题、分析问题以及通过实验解决问题的能力；
(2)、在化学学习中增强亲身实践的意识，保持不断探索的兴趣，学会认识物质、了解物质的一般方法。
(3)、通过教学的问题性，创设探究情景，增加学生主动求知的精神；
请你回忆！
制造飞机的材料中为什么大量使用铝合金而不用纯铝？
铝合金
纯铝，强度不够，为了确保飞机的机身材质能够抵抗得住高速飞行时的阻力压强，又要兼顾减轻机体重量，所以选用了高强度的铝合金。
科学史话
在19世纪以前，铝被认为是一种稀罕的贵金属，价格比黄金还要贵。历史上，法国皇帝拿破仑三世为了显示自己的尊贵，用铝做了一顶头盔，成为轰动一时的新闻。每逢盛大国宴，别人都用银制餐具，而他独自使用一套铝制餐具。
铝的化学性质比较活泼，为什么我们通常看见铁生锈而没有看到铝生锈？
铝锅
铁锅
铝被氧化后在表明生成一层致密的氧化层，阻止铝继续被氧化，因此铝具有良好的抗腐蚀性。而铁被氧化后，在表面形成疏松多孔的铁锈，能吸收水分和二氧化碳以及氧气，加速内部铁的持续氧化。
原子结构
物质类别
铝的
性质
01 铝的性质
铝的物理性质
颜色 状态 硬度 密度 熔点 沸点 金属性质
银白色，金属光泽 固体 较小 2.7g/cm3 660℃ 2467℃ 良好的导电性、导热性、延展性
常温下，在空气中铝与氧气反应，其表面生成一层致密氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化。
4Al+3O2 2Al2O3
氧化铝薄膜
(Al2O3)
化学方程式
致密的氧化膜
氧化铝膜和氧化铁膜的微观形态
氧化铝膜
氧化铁膜
进一步探究铝的性质
铝制餐具为何不易用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食品？
说明书内容如下：使用压力锅后，要及时清洗干净，以免残留的食物尤其是酸碱性物质腐蚀锅体。清洗时不能用钢丝球等磨损性大的东西擦洗
在一支试管中加入5mL盐酸，再向试管中放入一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，你观察到什么现象
实验探究铝与稀盐酸反应
实验探究铝与稀盐酸反应
实验现象 开始不太明显，铝片_________ ， 有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有_______
化学方程式
离子方程式
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
逐渐溶解
爆鸣声
实验探究铝与氢氧化钠反应
在两支试管中分别加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支试管中放入一小块铝片，向另一支试管中放入用砂纸仔细打磨过(除去表面的氧化膜)的一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口。你观察到什么现象
实验探究铝与氢氧化钠反应
实验探究铝与氢氧化钠反应
实验现象 试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片______，有无色气泡冒出，试管②中铝片溶解，立即产生无色气泡，将点燃的木条放在试管口，都有_______
化学方程式
离子方程式
溶解
爆鸣声
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑
分析实验现象，进一步认识铝制品的化学性质。
铝片与盐酸反应
铝片与氢氧化钠溶液反应
开始不太明显，随后铝片表面有气泡产生，气体遇到明火发生爆鸣
开始没有明显现象，一段时间后铝片表面有气泡产生，气体遇到明火发生爆鸣
02 氧化铝的性质
1、铝表面有某种物质，能与盐酸和氢氧化钠溶液反应，但不能产生气体。
2、表面的物质反应完全之后，内部的铝能与盐酸和氢氧化钠溶液继续反应生成可燃性气体。
2. 可燃性气体是什么？
Al2O3
H2
1、氧化铝既能与盐酸也能与氢氧化钠溶液反应。
2、铝既能与盐酸，又能与氢氧化钠溶液反应生成氢气。
1. 铝表面的物质是什么？
请你思考！
氧化铝的化学性质既能与酸反应，又能与碱反应。
Al2O3 + 6HCl == 2AlCl3+ 3H2O
Al2O3 + 6H+== 2Al3++ 3H2O
与酸反应
Al2O3 + 2NaOH == 2NaAlO2+ H2O
与碱反应
Al2O3 + 2OH -== 2AlO2-+ H2O
偏铝酸钠
偏铝酸根离子
两性氧化物：
既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水。
氧化物
酸性氧化物（例如CO2、SO2……）
碱性氧化物（例如CaO、Na2O、Fe2O3、FeO……）
两性氧化物（例如Al2O3……）
由于Al和Al2O3均能与酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。
03 物质的量在化学方程式计算中的应用
复习回顾1：物质的量与其它物理量之间的联系
模型建构
物质的量在化学方程式计算中的应用
2Na　 ＋　 2H2O === 2NaOH ＋ H2↑
2
∶
∶
∶
2
2
1
化学计量数之比：
2 mol
物质的量之比：
∶
∶
∶
2 mol
2 mol
1 mol
2 NA
扩大NA倍：
∶
∶
∶
2 NA
2 NA
1 NA
∶
∶
∶
扩大6.02×1023倍：
2×6.02×1023
2×6.02×1023
2×6.02×1023
1×6.02×1023
根据上述分析，你可以得出什么结论？
物质的量在化学方程式计算中的应用
化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其_________之比，等于其__________之比。
粒子数目
物质的量
体积
对于有气体参加的反应，在同温同压下各气体的化学计量数之比等于其_____之比。
结论
物质的量在化学方程式计算中的应用
【例题 】 250 mL2mol/L的硫酸与足量的铁屑完全反应。
计算: (1)参加反应的铁屑的物质的量;
(2)生成的H2的体积 (标准状况 )。
【解 】参加反应的H2SO4的物质的量为:0.25L×2mol/L=0.5mol
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
1mol 1mol
n(Fe) mol 0.50mol
n(Fe)＝0.5 mol
答：(1)参加反应的铁屑的物质的量为0.5 mol
化学反应各物质的物质的量之比等于化学计量数之比
∴V(H2)＝n(H2)·Vm＝0.5 mol×22.4 L·mol－1＝11.2 L
答 生成生成标准状况下氢气的体积是11.2 L
n(H2)＝0.5 mol
Fe + H2SO4 =FeSO4 + H2↑
1mol 1mol
0.50mol n(H2) mol
【解法一 】
物质的量应用于化学方程式计算的基本步骤
【练习1】将2.70g Al投入足量的NaOH溶液,求:
(1)参加反应的NaOH的物质的量 (2)生成H2的体积(标准状况下)
2Al + 2NaOH + 2H2O == 2NaAlO2 + 3H2↑
2×27g
2.7g
2mol
n(NaOH)
3×22.4L
V(H2)
得n(NaOH)=0.1mol
得V(H2)=3.36L
答:(1)参加反应的NaOH的物质的量为0.1mol
(2)生成H2的体积(标准状况下) 为3.36L
化学计算中的常用方法
关系式法——解答连续反应类型计算题的捷径
当已知量和未知量之间是靠多个反应来联系时，只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系，即“关系式”。
例,把一定量的CO还原Fe2O3生成的CO2通入到澄清石灰水中，得10 g沉淀，那么参加反应的CO的质量是 g。
2.8
化学计算中的常用方法
关系式法——解答连续反应类型计算题的捷径
解析　(1)根据化学方程式确定关系：
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
则关系式为3CO～3CO2～3CaCO3
即CO～CaCO3
(2)利用关系式进行计算
CO　～　CaCO3
28 100
m(CO) 10 g
m(CO)＝2.8 g
化学计算中的常用方法
守恒法——质量守恒、电荷守恒、电子守恒
①质量守恒:宏观特征:反应前后元素的质量守恒。
微观守恒:反应前后各元素的原子个数守恒。
例 4.6 g钠在空气中久置，最终得到Na2CO3的质量是 g。
10.6
解析　钠在空气中最终转化为Na2CO3的过程中钠的原子个数不变，可得关系式：
2Na　　～　　Na2CO3
2×23 106
4.6 g m(Na2CO3)
化学计算中的常用方法
②得失电子守恒
氧化还原反应中，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。
例 用1 mol·L－1的Na2SO3溶液30 mL恰好将2×10－2 mol的XO4-还原，已知氧化产物为SO42-，则元素X在还原产物中的化合价为 ___。
＋4
解析　氧化还原反应中得失电子总数相等，设元素X在还原产物中的化合价为x，则有：
1 mol·L－1×0.03 L×(6－4)＝2×10－2 mol×(7－x)，解得x＝＋4。
化学计算中的常用方法
③电荷守恒
ⅰ.电解质溶液中，阴离子所带负电荷总数等于阳离子所带正电荷总数。
ⅱ.离子方程式中，反应物所带电荷总数与生成物所带电荷总数相等且电性相同。
课堂练习、在硫酸钠和硫酸铝的混合溶液中，Al3＋的物质的量浓度为0.2 mol·L－1， SO42－为0.4 mol·L－1，溶液中Na＋的物质的量浓度为(　　)
A．0.1 mol·L－1 　 B．0.2 mol·L－1 C．0.3 mol·L－1 D．0.4 mol·L－1
解析：在任何一个溶液中，阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数，则有3c(Al3＋)＋c(Na＋)＝2c(SO42－)，解得c(Na＋)＝0.2 mol·L－1。
B
化学计算中的常用方法
差量法
根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出所谓“理论差量”，如反应前后的质量差、物质的量差、气体体积差等。该差量的大小与反应物的有关量成正比。差量法就是借助这种比例关系，解决一定量变的计算题。
化学计算中的常用方法
例 把铁棒插入CuSO4溶液，一段时间后取出，铁棒质量增加了4 g，参加反应的Fe的质量为 _。
28 g
解析　Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu　　　　Δm
　 56 g　　　　　　　 64 g　　64 g－56 g＝8 g
　 m(Fe)　　　　　　 　 　　　　　 4 g
化学计算中的常用方法
方程组法——两个已知量求解混合物中两种物质的未知量
一般方程组法用于解决两种物质的混合物计算，一般读题时能找到两个已知量时，均可以利用二元一次方程组进行求算未知量。
例 把1.1 g铁、铝混合物溶于200 mL 5 mol·L－1盐酸中，反应后盐酸的浓度变为4.6 mol·L－1(溶液体积变化忽略不计)。求：
(1)反应中消耗HCl的物质的量。
消耗HCl的物质的量：0.2 L×5 mol·L－1－0.2 L×4.6 mol·L－1＝0.08 mol。
(2)该混合物中铝、铁的物质的量。
答案　设Al、Fe的物质的量分别为x、y。
2Al　　＋　6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2　　　　　6
x　　 　　 3x
解得：x＝0.02 mol，y＝0.01 mol。
即n(Al)＝0.02 mol；n(Fe)＝0.01 mol。
Fe　　＋　2HCl===FeCl2＋H2↑
1　　　　　2
y　　　　　2y
课堂评价
D
课堂评价
C
课堂评价
C

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