.铝和铝合金的崛起

1、 世界上有数百万计的老人患老年性痴呆症，许多科学家经过研究发现，这与患者大脑中铝含量过高有关。“两口合一金打一化学元素猜一猜：世纪病铝铝 的 性 质8.2 铝和铝合金的崛起 铝在自然界里以化合态存在，广泛分布于岩石、泥土和动植物体内，是地壳里含量最多的金属元素7.73%，仅次于氧、硅。氧 48.60%硅 26.30%铝铁7.73%4.75%一、铝和铝合金1铝的存在铝是地壳里含量最多的金属元素，并有许多优良的性能和广泛的用途，为什么铝的应用要比铜和铁晚呢？思 考： 铝较活泼，一般的复原剂都难以把铝从铝的化合物中复原出来。 2铝的冶炼电解法 氧化铝熔点很高2045，很难熔化，用熔化的冰晶石作熔剂，

2、使氧化铝在1000左右溶解在液态的冰晶石里，成为冰晶石和氧化铝的熔融体。 在高温下，阳极产生的氧气会跟碳电极发生反响，生成CO2，所以在电解时要定时补充碳块。2 4 3Al2O3电解冰晶石Al + O2 阳极阴极3、铝的物理性质和用途铝是银白色的轻金属，较软，密度2.7g/cm3，熔点660.4，沸点2467，具有良好的导电性、导热性、延展性和对光的反射性。1银白色光泽2密度较小3导电性好4反射性好5导热性好6延展性好制作涂料、银漆制航空用的合金制高质量反射镜各种热交换器、炊具包装香烟、糖果等作导线、电缆【拓展视野】：铝合金P14Al 3 eAl 3+强复原性4铝的化学性质铝的原子结构 铝容易

3、失去最外层3个电子，成为带3个单位正电荷的铝离子，因此铝的复原性很强。8+1323 为何实验中生成的是“白毛氧化铝，而不是薄膜？2 3 2Al(NO3)3 +3Hg【演示课堂实验】：铝的氧化 Al + O2Al2O3+ Q点燃那常温下能反响吗？1跟非金属反响为什么要用砂皮擦铝条？4 3 2 Al + O2Al2O3氧化膜4 3 2 Al + O2Al2O3 Al+ Hg(NO3)2 白毛常温下4 3 2 AlAl2O3Al2O3Al2O3Al2O3Al2O3高温空气常温空气纯O2点燃Hg(NO3)2浸泡空气，常温浓H2SO4或浓HNO3致密的氧化膜白毛白色粉末巩固的氧化膜 钝化常温白色粉末铝和

4、氧气反响在不同条件下有何不同现象？在点燃或常温下Al都能和O2发生反响。Al + Cl2Al + SAlCl3Al2S323223点燃铝也能与硫、卤素等起反响。 + H22与水反响Al + H2O Al(OH)3为什么可以用铝锅烧水呢？想一想2623铝能与沸水反响，带氧化膜的铝不与水反响。 3与酸反响 Al + H+ Al3+ + H2a. 非氧化性酸 HCl、稀H2SO4：b. 强氧化性酸：常温钝化，故可用铝制容 器装运浓H2SO4或浓HNO3；加热反响。Al + H2SO4(浓)Al + HNO3(浓) Al2(SO4)3 + SO2+ H2OAl(NO3)3 + NO2+ H2O 2 6

5、 3 66 3 3为什么可以用铝制容器盛放浓硝酸、浓硫酸？加热条件下反响吗？能产生氢气吗？ 2 6 2 3动 动 手铝 片 NaOH溶液2 2 2 2 32Al + 2NaOH + 6H2O 2NaAlO2 + 3H2+ 4H2O6e4与强碱溶液反响 Al + NaOH + H2O NaAlO2 + H2(生成偏铝酸盐和H2) 铝制容器不能用来盛放烧碱溶液。2Al + 6H2O 2Al(OH)3+3H2Al(OH)3+ NaOHNaAlO2+2H2O反应实质想一想洗铝锅时能用钢丝球吗？铝锅能否长期存放酸性和碱性食品？意注无论与水、酸、还是强碱反响，2Al 3H2；与NaOH反响过程中，Al表达

6、出非金属性；Al不能与弱碱反响，外表的氧化膜只溶于强碱。烧的菜放在铝锅中过夜好吗？此反应叫铝热反应，可产生2000以上的高温。工业上应用这个反应焊接钢轨。 铝除了能与氧化铁反应，还原出铁外，还能与五氧化二钒、氧化铬、二氧化锰等金属氧化物发生类似反应，如： 2AlCr2O3 = 2CrAl2O3 热，并放出大量的热，使被还原的金属在较高的温度下，呈熔融状态并跟形成的炉渣分离，从而获得较纯的金属。 铝热反响：铝粉与某些金属氧化物在较高温度、 熔融状态下进行的氧化复原反响。铝热剂：铝粉与金属氧化物的混合物铝和氧化铁的混合物是最常用的铝热剂铝热剂法：用加热铝粉和金属氧化 物的混合物复原金属的 方法。

7、5与某些金属氧化物的反响5与某些金属氧化物的反响Al + Fe2O3 Fe+ Al2O3+ Q高温 铝热反响 铝热剂Cr2O3、V2O5、MnO222思考：为什么实验中要覆盖一层KClO3？剧烈反响，放出大量的热，发出耀眼的光辉；纸漏斗下部被烧穿，有火红的熔融物落入砂中。现象：用途 冶炼难熔的金属如V、Cr、Mn， 焊接钢材、铁轨京广铁路的焊接现场AlAl2O3Al(OH)3Al3+AlO2Al2O3 (铝热反响小 结O2Fe2O3OH-H+H2O 往一金属铝的易拉罐内充满CO2，然后往罐内注入足量的NaOH溶液，立即用胶布封罐口。经过一段时间后，罐壁内凹而瘪，再过一段时间后，瘪了的罐壁又重新

8、鼓起来。1罐壁内凹而瘪的原因 。 反响的化学方程式是 。) 罐再鼓起的原因是 反响的化学方程式是 。 思考因NaOH溶液能与CO2反响，CO2气体减少，导致压强减小，罐壁被大气压压瘪CO2+2NaOHNa2CO3+H2O过量的NaOH和罐壁铝反响而产生H2使罐内压强增大而将罐壁重新鼓起；2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2 1氧化铝 Al2O3铝土矿(矾土) 1存在主要成分：Al2O3H2O、 Al2O33H2O杂质：少量Fe2O3和SiO2等 刚玉：二、铝的重要化合物天然产的无色氧化铝晶体白色固体，不溶于水，熔点很高2050，天然刚玉几乎是纯的氧化铝，硬度很大，仅次于金刚石和金

9、刚砂。 冶炼铝的原料。 制耐火坩埚、耐火管、耐高温的实验仪器。刚玉常被用作制砂轮、磨石等，做高硬度的工业材料，用于组装激光等光学仪器、精密仪器和手表的轴承 。2物理性质蓝宝石和红宝石是混有少量不同氧化物杂质的刚玉。 3用途：冶炼铝的原料和耐火材料。比较：2Al + 6H+ 2Al3+ + 3H2 2Al + 2OH- + 2H2O 2AlO2- + 3H2 4化学性质 跟酸反响，生成铝盐： 跟碱反响，生成偏铝酸盐： 注：Al2O3不溶于水，不能用它来制备Al(OH)3 。5制备2Al(OH)3 Al2O33H2O煅烧Al2O3 + 6H+ 2Al3+ + 3H2O Al2O3 + 2OH- 2

10、AlO2- + H2O典型的两性氧化物2氢氧化铝 Al(OH)3Al(OH)3是白色固体，难溶于水；在水溶液中生成的Al(OH)3为白色胶状物，具有吸附水中悬浮物和色素的能力。(1)物理性质：【演示实验】：氢氧化铝的弱碱性和弱酸性Al(OH)3既能与酸反响又能与强碱反响， 是典型的两性氢氧化物。2化学性质Al(OH)3 + 3H+ Al3+ + 3H2OAl(OH)3 + OH- AlO2- + 2H2O氢氧化铝呈两性的原因：Al(OH)3酸式电离碱式电离Al3+ 3OH-H2O + AlO2- + H+表现出碱性表现出酸性加酸:H+ + OH-(少量) H2O ，平衡向碱式电离方向移动，因而

11、Al(OH)3沉淀溶解，生成铝盐。加碱: OH- + H+(少量) H2O ，平衡向酸式电离方向移动，因而Al(OH)3沉淀溶解，生成偏铝酸盐。3制备： 思考：用什么方法制取氢氧化铝？Al3+3NH3H2O Al(OH)3 3NH4+A. 以AlCl3为原料B. 以NaAlO2为原料2AlO2-CO23H2O2Al(OH)3CO32-2Al(OH)3 Al2O3 3H2O注：与强酸、强碱才反响，与较弱的酸和弱碱不反响 受热分解：Al3+ + 3OH - Al(OH)3 AlO2- + H+ + H2O Al(OH)3好好会溶于过量强碱会溶于过量强酸小结：AlH+OH-、H2OAl2O3H+OH

12、-Al3+ + H2OAlO2- + H2OAl(OH)3H+OH-Al3+ + H2OAlO2- + H2OAl3+ + H2AlO2- + H24用途： 1. 制Al2O3 、药物胃舒平2. 吸附剂或离子交换剂3. 制防水织物、玻璃器具，纸张填料。 1铝盐溶液中滴加强碱溶液 Al(OH)3 + OH- AlO2- + 2H2O Al3+ + 3OH- Al(OH)3 Al3+ + 4OH- AlO2- + 2H2O适量NaOH:过量NaOH:总反响式:沉淀消失产生白色沉淀VNaOHnAl(OH)3 Al3+Al(OH)3参加适量NaOH或参加NH3H2O 参加NaOH Al3+和OH-不能

13、大量共存，Al3+和H+能大量共存。结论AlO2-3铝盐和偏铝酸盐31NaAlO2 + HCl + H2O2偏铝酸盐溶液中滴加强酸 AlO2- + H+ + H2O Al(OH)3 滴加适量强酸，生成Al(OH)3沉淀； 滴加过量强酸，沉淀消失； Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2OAl(OH)3+ NaClAl(OH)3 + 3H+ Al3+ + 3H2O沉淀最大量时， n(NaAlO2)n(HCl) = 11沉淀完全消失时， nAl(OH)3n(HCl) = 13VHClnAl(OH)313 向偏铝酸盐溶液中通入CO2，有何现象？通入CO2 :2NaAlO2 + CO2

14、+ 3H2O 2Al(OH)3+ Na2CO3假设CO2过量:NaAlO2 + CO2 + 2H2O Al(OH)3+ NaHCO3 AlO2-Al(OH)3Al3+参加适量HCl或通入CO2 参加HCl AlO2-和H+不能大量共存，AlO2-和OH-能大量共存。结论产生白色沉淀NaAlO2 + 4HCl AlO2- + 4H+ Al3+ + 2H2O总反响式:AlCl3 + NaCl + 2H2OAl(OH)3 H+3 3Al3+ H2O3强碱溶液中滴加铝盐开始局部出现白色沉淀，振荡，沉淀立即消失；后来沉淀不消失；当滴加AlCl3到一定量时，出现沉淀最多，且不变。Al3+ + 4OH -

15、AlO2- + 2H2O过量NaOH中生成NaAlO2 :AlO2- H2OAl(OH)3 OH -23AlO2- Al3+ 6H2O 4Al(OH)3 现象：分析：NaAlO2 溶液中参加AlCl3 ，发生双水解，生成Al(OH)3沉淀混合后：3Al3+ 3AlO2- Al3+ 4Al(OH)3VAlCl3nAl(OH)3开始无沉淀产生沉淀314强酸溶液中滴加偏铝酸盐开始局部出现白色沉淀，振荡，沉淀立即消失；后来沉淀不消失；当滴加NaAlO2到一定量时，出现沉淀最多，且不变。AlO2- + 4H+ Al3+ + 2H2O过量HCl中生成AlCl3 :Al3+ 3AlO2- 6H2O 4Al(

16、OH)3 现象：分析：AlCl3 溶液中参加NaAlO2 ，发生双水解，生成Al(OH)3沉淀AlO2- Al3+ 3AlO2- 4Al(OH)3VNaAlO2 nAl(OH)3开始无沉淀后产生沉淀13向AlCl3溶液中逐滴参加NaOH 向NaOH溶液中逐滴参加AlCl3 向NaAlO2溶液中逐滴参加HCl向HCl溶液中逐滴参加NaAlO2VHClnAl(OH)3VNaOHnAl(OH)3nAl(OH)3VAlCl3VNaAlO2 nAl(OH)3铝盐中参加饱和Na2CO3、NaHCO3溶液，有何现象？Al3+ + 3HCO3- Al(OH)3+ 3CO2 2Al3+ 3CO3 2- 3H2O

17、 2Al(OH)3+3CO2(5)硫酸铝钾Al(OH)3 H+3 3Al3+ H2OKAl(SO4)2 KAl(SO4)2 K+ + Al3+ + 2SO42-复盐由两种不同的金属离子和一种酸根离子 组成的盐。比较KAl(SO4)2水溶液中离子浓度的大小：SO42-K+Al3+ H+OH-明矾KAl(SO4)212H2O：无色晶体，易溶于水，并 水解呈酸性，常作净水剂。讨论： 与铝盐发生双水解： (6) 偏铝酸盐性质： 溶液水解呈碱性： 与酸反响AlO2- H+ H2O Al(OH)3AlO2- H2OAl(OH)3 OH-2Al3+ 3AlO2- 6H2O 4Al(OH)3 AlO2- 4H

18、+ Al3+ 2H2OAlO2- CO2 2H2O Al(OH)3 HCO3-2AlO2- CO2 3H2O2Al(OH)3 CO32- Al3+ AlO2- H+OH-H+OH-Al(OH)3 使铝盐变成氢氧化铝而不生成偏铝酸盐，应怎样操作？使偏铝酸盐变成氢氧化铝而不生成铝盐，应采取什么措施？滴加弱碱氨水:通入CO2:2AlO2-CO23H2O 2Al(OH)3CO32-CO2过量:AlO2-CO22H2O Al(OH)3HCO3-Al3+ 3NH3 H2OAl(OH)33NH4+7铝盐和偏铝酸盐的相互转变AlO2- + 4H+ Al3+ + 2H2OAl3+ + 4OH - AlO2- +

19、 2H2O过量强酸：过量强碱:4. 铝及其化合物之间的相互转化 Al3+ AlO2- H+OH-CO2或H+NH3 H2O 或OH-Al(OH)3Al2O3AlOH-OH- H+ H+电解O22Al + 6H+ 2Al3+ + 3H2Al2O3 + 6H+ 2Al3+ + 3H2O Al2O3 + 2OH- 2AlO2- + H2OAl(OH)3 + 3H+ Al3+ + 3H2OAl(OH)3 + OH- AlO2- + 2H2O2Al + 2OH- + 2H2O 2AlO2- + 3H2AlO2- + H2OAl(OH)3 OH -2Al(OH)3 + H+3 3Al3+ + H2OAl的

20、两性Al2O3的两性Al(OH)3的两性水解反响Al3+ + 3OH - Al(OH)3 Al3+ + 4OH - AlO2- + 2H2OAl3+3NH3 H2OAl(OH)3+3NH4+AlO2- + H+ + H2O Al(OH)3AlO2- + 4H+ Al3+ + 2H2OAlO2-+CO2 +2H2OAl(OH)3+HCO3-Al(OH)3的生成Al3+ 与AlO2-的转化Al3+3AlO2- 6H2O 4Al(OH)3 溶 液 加 入 物 质 答案编号 饱和石灰水 通入过量的二氧化碳 氯化铝溶液 加入过量的氨水 含少量氢氧化钠的偏铝酸钠溶液 通入过量的二氧化碳 含少量氢氧化钠的偏

21、铝酸钠溶液 逐滴加入稀盐酸至过量 氯化铝溶液 逐滴加入氢氧化钠溶液至过量 氯化镁、氯化铝混合液 逐滴加入氢氧化钠溶液至过量 氢氧化钠溶液 逐滴加入氯化铝溶液至过量下面七个图中，横坐标为某溶液中参加某物质的量，纵坐标为生成沉淀的量。从(A)(G)中选择符合表中各题要求的序号，填入表中。A B C D E F G练习BCDEFAD例1. 有镁、铝混合粉末10.2g，将它溶于500ml，4mol/l 的盐酸里，假设要使沉淀质量到达最大值，那么需参加 2mol/l的氢氧化钠溶液的体积为 A. 1000ml B .500ml C.100ml D.1500ml分析 : Mg + 2 HCl MgCl2 +H2 2Al + 6HCl 2AlCl3+ 3H2MgCl2 + 2NaOH Mg(OH)2 + 2NaClAlCl3 + 3 NaOH Al(OH)3 + 3NaCl依化学方程式，当溶液中只存在NaCl时，沉淀质量达最大值，即 n(NaOH) = n(HCl)时，沉淀质量最大。n(NaOH) = 0.54 = 2(mol)V(NaOH) = 22 = 1(L) = 1000(ml)A练习将5.1g镁、铝合金投入到500ml 2mol/l的盐酸中，