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大單元教學(xué)課件
新人教版 化學(xué)
必修第一冊(cè)
第五單元
鐵 金屬材料
A
金屬材料
第5課時(shí) 在用途廣泛的鋁合金中體會(huì)鋁及其化合物的性質(zhì)
學(xué)習(xí)目標(biāo)和核心素養(yǎng)
1、通過實(shí)驗(yàn)探究鋁的性質(zhì)，知道鋁既能與強(qiáng)酸溶液反應(yīng)又能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。
2、通過實(shí)驗(yàn)探究氧化鋁的性質(zhì)，知道兩性氧化物的概念，進(jìn)一步強(qiáng)化性質(zhì)決定用途的化學(xué)觀念。
3、通過鋁合金材料的學(xué)習(xí)，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途的化學(xué)觀念。
4、能基于物質(zhì)的量認(rèn)識(shí)化學(xué)變化，運(yùn)用物質(zhì)的量及相關(guān)物理量根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。
教學(xué)目標(biāo)
學(xué)習(xí)目標(biāo)和核心素養(yǎng)
核心素養(yǎng)
(1)、創(chuàng)設(shè)問題情景，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題以及通過實(shí)驗(yàn)解決問題的能力；
(2)、在化學(xué)學(xué)習(xí)中增強(qiáng)親身實(shí)踐的意識(shí)，保持不斷探索的興趣，學(xué)會(huì)認(rèn)識(shí)物質(zhì)、了解物質(zhì)的一般方法。
(3)、通過教學(xué)的問題性，創(chuàng)設(shè)探究情景，增加學(xué)生主動(dòng)求知的精神；
請(qǐng)你回憶！
制造飛機(jī)的材料中為什么大量使用鋁合金而不用純鋁？
鋁合金
純鋁，強(qiáng)度不夠，為了確保飛機(jī)的機(jī)身材質(zhì)能夠抵抗得住高速飛行時(shí)的阻力壓強(qiáng)，又要兼顧減輕機(jī)體重量，所以選用了高強(qiáng)度的鋁合金。
科學(xué)史話
在19世紀(jì)以前，鋁被認(rèn)為是一種稀罕的貴金屬，價(jià)格比黃金還要貴。歷史上，法國(guó)皇帝拿破侖三世為了顯示自己的尊貴，用鋁做了一頂頭盔，成為轟動(dòng)一時(shí)的新聞。每逢盛大國(guó)宴，別人都用銀制餐具，而他獨(dú)自使用一套鋁制餐具。
鋁的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，為什么我們通常看見鐵生銹而沒有看到鋁生銹？
鋁鍋
鐵鍋
鋁被氧化后在表明生成一層致密的氧化層，阻止鋁繼續(xù)被氧化，因此鋁具有良好的抗腐蝕性。而鐵被氧化后，在表面形成疏松多孔的鐵銹，能吸收水分和二氧化碳以及氧氣，加速內(nèi)部鐵的持續(xù)氧化。
原子結(jié)構(gòu)
物質(zhì)類別
鋁的
性質(zhì)
01 鋁的性質(zhì)
鋁的物理性質(zhì)
顏色 狀態(tài) 硬度 密度 熔點(diǎn) 沸點(diǎn) 金屬性質(zhì)
銀白色，金屬光澤 固體 較小 2.7g/cm3 660℃ 2467℃ 良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性
常溫下，在空氣中鋁與氧氣反應(yīng)，其表面生成一層致密氧化鋁薄膜，從而阻止鋁進(jìn)一步氧化。
4Al+3O2 2Al2O3
氧化鋁薄膜
(Al2O3)
化學(xué)方程式
致密的氧化膜
氧化鋁膜和氧化鐵膜的微觀形態(tài)
氧化鋁膜
氧化鐵膜
進(jìn)一步探究鋁的性質(zhì)
鋁制餐具為何不易用來蒸煮或長(zhǎng)時(shí)間存放酸性或堿性食品？
說明書內(nèi)容如下：使用壓力鍋后，要及時(shí)清洗干凈，以免殘留的食物尤其是酸堿性物質(zhì)腐蝕鍋體。清洗時(shí)不能用鋼絲球等磨損性大的東西擦洗
在一支試管中加入5mL鹽酸，再向試管中放入一小塊鋁片。觀察現(xiàn)象。過一段時(shí)間后，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，你觀察到什么現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)探究鋁與稀鹽酸反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)探究鋁與稀鹽酸反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 開始不太明顯，鋁片_________ ， 有無色氣泡冒出，將點(diǎn)燃的木條放在試管口有_______
化學(xué)方程式
離子方程式
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
逐漸溶解
爆鳴聲
實(shí)驗(yàn)探究鋁與氫氧化鈉反應(yīng)
在兩支試管中分別加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支試管中放入一小塊鋁片，向另一支試管中放入用砂紙仔細(xì)打磨過(除去表面的氧化膜)的一小塊鋁片。觀察現(xiàn)象。過一段時(shí)間后，將點(diǎn)燃的木條分別放在兩支試管口。你觀察到什么現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)探究鋁與氫氧化鈉反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)探究鋁與氫氧化鈉反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 試管①中一開始無氣泡產(chǎn)生，一段時(shí)間后，鋁片______，有無色氣泡冒出，試管②中鋁片溶解，立即產(chǎn)生無色氣泡，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，都有_______
化學(xué)方程式
離子方程式
溶解
爆鳴聲
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑
分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)鋁制品的化學(xué)性質(zhì)。
鋁片與鹽酸反應(yīng)
鋁片與氫氧化鈉溶液反應(yīng)
開始不太明顯，隨后鋁片表面有氣泡產(chǎn)生，氣體遇到明火發(fā)生爆鳴
開始沒有明顯現(xiàn)象，一段時(shí)間后鋁片表面有氣泡產(chǎn)生，氣體遇到明火發(fā)生爆鳴
02 氧化鋁的性質(zhì)
1、鋁表面有某種物質(zhì)，能與鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，但不能產(chǎn)生氣體。
2、表面的物質(zhì)反應(yīng)完全之后，內(nèi)部的鋁能與鹽酸和氫氧化鈉溶液繼續(xù)反應(yīng)生成可燃性氣體。
2. 可燃性氣體是什么？
Al2O3
H2
1、氧化鋁既能與鹽酸也能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。
2、鋁既能與鹽酸，又能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氣。
1. 鋁表面的物質(zhì)是什么？
請(qǐng)你思考！
氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)。
Al2O3 + 6HCl == 2AlCl3+ 3H2O
Al2O3 + 6H+== 2Al3++ 3H2O
與酸反應(yīng)
Al2O3 + 2NaOH == 2NaAlO2+ H2O
與堿反應(yīng)
Al2O3 + 2OH -== 2AlO2-+ H2O
偏鋁酸鈉
偏鋁酸根離子
兩性氧化物：
既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水。
氧化物
酸性氧化物（例如CO2、SO2……）
堿性氧化物（例如CaO、Na2O、Fe2O3、FeO……）
兩性氧化物（例如Al2O3……）
由于Al和Al2O3均能與酸、堿反應(yīng)，因此鋁制餐具不宜用來蒸煮或長(zhǎng)時(shí)間存放酸性或堿性食物。
03 物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用
復(fù)習(xí)回顧1：物質(zhì)的量與其它物理量之間的聯(lián)系
模型建構(gòu)
物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用
2Na　 ＋　 2H2O === 2NaOH ＋ H2↑
2
∶
∶
∶
2
2
1
化學(xué)計(jì)量數(shù)之比：
2 mol
物質(zhì)的量之比：
∶
∶
∶
2 mol
2 mol
1 mol
2 NA
擴(kuò)大NA倍：
∶
∶
∶
2 NA
2 NA
1 NA
∶
∶
∶
擴(kuò)大6.02×1023倍：
2×6.02×1023
2×6.02×1023
2×6.02×1023
1×6.02×1023
根據(jù)上述分析，你可以得出什么結(jié)論？
物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用
化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于其_________之比，等于其__________之比。
粒子數(shù)目
物質(zhì)的量
體積
對(duì)于有氣體參加的反應(yīng)，在同溫同壓下各氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于其_____之比。
結(jié)論
物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用
【例題 】 250 mL2mol/L的硫酸與足量的鐵屑完全反應(yīng)。
計(jì)算: (1)參加反應(yīng)的鐵屑的物質(zhì)的量;
(2)生成的H2的體積 (標(biāo)準(zhǔn)狀況 )。
【解 】參加反應(yīng)的H2SO4的物質(zhì)的量為:0.25L×2mol/L=0.5mol
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
1mol 1mol
n(Fe) mol 0.50mol
n(Fe)＝0.5 mol
答：(1)參加反應(yīng)的鐵屑的物質(zhì)的量為0.5 mol
化學(xué)反應(yīng)各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比
∴V(H2)＝n(H2)·Vm＝0.5 mol×22.4 L·mol－1＝11.2 L
答 生成生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫氣的體積是11.2 L
n(H2)＝0.5 mol
Fe + H2SO4 =FeSO4 + H2↑
1mol 1mol
0.50mol n(H2) mol
【解法一 】
物質(zhì)的量應(yīng)用于化學(xué)方程式計(jì)算的基本步驟
【練習(xí)1】將2.70g Al投入足量的NaOH溶液,求:
(1)參加反應(yīng)的NaOH的物質(zhì)的量 (2)生成H2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)
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)參加反應(yīng)的NaOH的物質(zhì)的量為0.1mol
(2)生成H2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下) 為3.36L
化學(xué)計(jì)算中的常用方法
關(guān)系式法——解答連續(xù)反應(yīng)類型計(jì)算題的捷徑
當(dāng)已知量和未知量之間是靠多個(gè)反應(yīng)來聯(lián)系時(shí)，只需直接確定已知量和未知量之間的比例關(guān)系，即“關(guān)系式”。
例,把一定量的CO還原Fe2O3生成的CO2通入到澄清石灰水中，得10 g沉淀，那么參加反應(yīng)的CO的質(zhì)量是 g。
2.8
化學(xué)計(jì)算中的常用方法
關(guān)系式法——解答連續(xù)反應(yīng)類型計(jì)算題的捷徑
解析　(1)根據(jù)化學(xué)方程式確定關(guān)系：
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
則關(guān)系式為3CO～3CO2～3CaCO3
即CO～CaCO3
(2)利用關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算
CO　～　CaCO3
28 100
m(CO) 10 g
m(CO)＝2.8 g
化學(xué)計(jì)算中的常用方法
守恒法——質(zhì)量守恒、電荷守恒、電子守恒
①質(zhì)量守恒:宏觀特征:反應(yīng)前后元素的質(zhì)量守恒。
微觀守恒:反應(yīng)前后各元素的原子個(gè)數(shù)守恒。
例 4.6 g鈉在空氣中久置，最終得到Na2CO3的質(zhì)量是 g。
10.6
解析　鈉在空氣中最終轉(zhuǎn)化為Na2CO3的過程中鈉的原子個(gè)數(shù)不變，可得關(guān)系式：
2Na　　～　　Na2CO3
2×23 106
4.6 g m(Na2CO3)
化學(xué)計(jì)算中的常用方法
②得失電子守恒
氧化還原反應(yīng)中，氧化劑得電子總數(shù)等于還原劑失電子總數(shù)。
例 用1 mol·L－1的Na2SO3溶液30 mL恰好將2×10－2 mol的XO4-還原，已知氧化產(chǎn)物為SO42-，則元素X在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為 ___。
＋4
解析　氧化還原反應(yīng)中得失電子總數(shù)相等，設(shè)元素X在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為x，則有：
1 mol·L－1×0.03 L×(6－4)＝2×10－2 mol×(7－x)，解得x＝＋4。
化學(xué)計(jì)算中的常用方法
③電荷守恒
ⅰ.電解質(zhì)溶液中，陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)等于陽離子所帶正電荷總數(shù)。
ⅱ.離子方程式中，反應(yīng)物所帶電荷總數(shù)與生成物所帶電荷總數(shù)相等且電性相同。
課堂練習(xí)、在硫酸鈉和硫酸鋁的混合溶液中，Al3＋的物質(zhì)的量濃度為0.2 mol·L－1， SO42－為0.4 mol·L－1，溶液中Na＋的物質(zhì)的量濃度為(　　)
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：在任何一個(gè)溶液中，陽離子所帶的正電荷總數(shù)等于陰離子所帶的負(fù)電荷總數(shù)，則有3c(Al3＋)＋c(Na＋)＝2c(SO42－)，解得c(Na＋)＝0.2 mol·L－1。
B
化學(xué)計(jì)算中的常用方法
差量法
根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的有關(guān)物理量發(fā)生的變化，找出所謂“理論差量”，如反應(yīng)前后的質(zhì)量差、物質(zhì)的量差、氣體體積差等。該差量的大小與反應(yīng)物的有關(guān)量成正比。差量法就是借助這種比例關(guān)系，解決一定量變的計(jì)算題。
化學(xué)計(jì)算中的常用方法
例 把鐵棒插入CuSO4溶液，一段時(shí)間后取出，鐵棒質(zhì)量增加了4 g，參加反應(yīng)的Fe的質(zhì)量為 _。
28 g
解析　Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu　　　　Δm
　 56 g　　　　　　　 64 g　　64 g－56 g＝8 g
　 m(Fe)　　　　　　 　 　　　　　 4 g
化學(xué)計(jì)算中的常用方法
方程組法——兩個(gè)已知量求解混合物中兩種物質(zhì)的未知量
一般方程組法用于解決兩種物質(zhì)的混合物計(jì)算，一般讀題時(shí)能找到兩個(gè)已知量時(shí)，均可以利用二元一次方程組進(jìn)行求算未知量。
例 把1.1 g鐵、鋁混合物溶于200 mL 5 mol·L－1鹽酸中，反應(yīng)后鹽酸的濃度變?yōu)?.6 mol·L－1(溶液體積變化忽略不計(jì))。求：
(1)反應(yīng)中消耗HCl的物質(zhì)的量。
消耗HCl的物質(zhì)的量：0.2 L×5 mol·L－1－0.2 L×4.6 mol·L－1＝0.08 mol。
(2)該混合物中鋁、鐵的物質(zhì)的量。
答案　設(shè)Al、Fe的物質(zhì)的量分別為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
課堂評(píng)價(jià)
D
課堂評(píng)價(jià)
C
課堂評(píng)價(jià)
C

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