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讲拨侬听——化学元素故事

舟山市高中化学林雅红名师工作室开发选修课精彩教案选编之一

定海一中王桂香1/24名师点评：铝是人们非常熟悉金属。本教案特点：先从高中学生熟知铝相关知识引入，再从它诞生与发展史开启故事精彩，故事套故事，引人入深；然后话锋一转到铝元素家眷组员，氧化铝、氢氧化铝和铝盐使故事越来越丰富厚重。最终讲述是铝优点（包含未来前景）和缺点，使学生有没有限想象空间和理性认识事物回归。一个故事：图文并茂，信息量大，才有些人听；内涵深刻，回味无穷，才能动听。波澜涟漪，遐思启迪，留给学生。请您观赏。——

林雅红2/24元素故事系列之铝故事

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一、我名字与身份

铝在地壳中含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富金属元素。铝化学符号是Al，在元素周期表中位于IIIA族，原子序数是13，相对原子质量是26.982，相对密度2.70，熔点660℃，沸点2327℃。4/24

二、铝诞生与发展史

在一百多年前，铝曾被列入稀有金属行列，称为“银色金子”，比黄金还要宝贵。

法国皇帝拿破仑三世为了显示阔绰，将他军旗族头上银鹰换成了铝鹰。逢盛大国宴，他拿出珍藏铝质餐具，在宾客面前炫耀一番，好像国宝一样。

发觉元素周期律俄国化学家门捷列夫，曾经接收过英国皇家学会高尚奖赏——一只普普通通铝杯。原来，铝发觉和工业化生产，历史很短，一向被称为“年轻金属”。5/24

普通化学史上，常认为德国维勒是最先发觉铝化学家。1827年，维勒将金属钾和无水氯化铝放在坩锅里一起加热，冷却后投入水中，得到银灰色金属铝粉来。

30年后，法国化学家得维尔用金属钠还原氯化铝，使铝成为工业产品。不过当初金属钠价格高昂，用金属钠生产出来铝比黄金还要贵好几倍。铝依然不能成为普通商品。6/24

当初，有些人讨好得维尔，说得维尔制造铝比维勒强多了，得维尔才是铝发觉者呢。可是，得维尔却不听恭维，十分讨厌拨弄是非。他铸造了一枚铝质纪念章，上面印制了维勒头像和名字，并特意标出“1827”——维勒发觉铝年代，赠给维勒表示敬意。两人成了亲密朋友，在科学史上传为佳话。

21岁美国大学生豪尔决心攻关，使铝生产成本大大降低。在他老师——维勒学生勉励下，于1886年用电解法制铝取得成功。豪尔拿到一批银亮钮扣大小铝球，欣喜若狂，捧着跑进老师房间里报喜。从此，铝变成廉价商品。7/24美国铝企业展柜里，至今还陈列着豪尔制得第一批电解铝粒。在豪尔母校俄柏林大学校园里，耸立着青年大学生豪尔铝铸像，全校师生引认为荣。

几乎同时，大洋彼岸21岁法国青年大学生埃罗也成功地用电解法制得了铝。当他闻讯豪尔成就时，毫不嫉妒，还和豪尔交流试验情况，相互切磋，成为莫逆之交。和得维尔向维勒表示敬意一样，埃罗远涉重洋到美国祝贺豪尔荣获柏琴奖章，又为后人留下佳话。

从奥斯特炼出第一块不太纯净铝，到电解法制铝成功，铝成为普通商品，竟然经历了六十多年时间。这以后，铝价格一落千丈，成为日常使用产量仅仅低于铁第二大金属。8/24

传统镀银穿衣镜，正在被真空镀铝镜代替；铅和锡夹层牙膏袋，已被铝皮牙膏袋代替了；包糖果、卷烟锡纸，早已名不副实，变成了铝箔；那金光闪闪“金纸”——铝做，那银白雪亮银粉油漆——搀是铝粉；甚至姑娘衣衫上那黄澄澄“铜”钮扣，廉价“金银”首饰，织在衣料里金银丝，都是铝做成。现在，我们和铝打交道可不少。衣袋里硬币、钥匙、钢笔帽；餐桌上调羹、饭盒、炒锅；房间里门把手、暖瓶壳、铝制家俱；天地间飞机、汽车、轮船；衣食住行，离开铝简直寸步难行。9/24

三、铝主要化合物

1、Al2O3：它硬度仅次于金刚石，熔点高、耐酸碱，惯用来制作一些轴承，制造磨料、耐火材料。如刚玉坩埚，可耐1800℃高温。刚玉因为含有不一样杂质而有各种颜色。比如含微量Cr（III）呈红色，称为红宝石；含有Fe（II），Fe（III）或Ti（IV）称为蓝宝石。。自然界存在刚玉即属于

－A12O3和

－Al2O3，铝在地壳中含量相高,仅次于硅和氧而居第三位，主要以铝硅酸盐矿石存在，还有铝土矿和冰晶石.氧化铝为一个白色无定形粉未，它有各种变体，其中最为人们所熟悉是

一A12O3是一个多孔物质，每克内表面积可高达数百平方米，有很高活性，又名活性氧化铝，能吸附水蒸气等许多气体、液体分子，惯用作吸附剂、催化剂载体和干燥剂等，工业上冶炼铝也以此作为原料。

10/242、氢氧化铝：可用来制备铝盐、吸附剂、媒染剂和离子交换剂，也可用作瓷釉、耐火材料、防火布等原料，其凝胶液和千凝胶在医药上用作酸药，有中和胃酸和治疗溃疡作用，用于治疗胃和十二脂肠溃疡病以及胃酸过多症。11/243、明矾历史传说：古时候，在云南省有个苦孩子叫白凡，和爹爹住在一间破草屋里。他们草房外有株很高树。每当夏季，这棵树都会开出黄色小花，花落了，就会长出黑色果实。白凡很喜欢这树，这棵树也以其树荫尽心尽力守护着这破草房，使它免受风吹雨打和日晒。有一天，白凡梦见这棵大树变成英伟王子。他自称诃黎勒，本是来自遥远南方，“我要走了，临走前送你这些东西留念，记住，需要时给你老爹吃。”白凡惊醒，屋前大树不见了，遗下一包大树果实，还有一包无色透明、闪亮晶体。很快，该地发生了流行病，老人都腹泻不止。白凡老爹亦不例外，他把王子留下两包东西煨烧成灰，再细捣细筛成散，用粥调和，喂给老爹吃。老爹腹泻止住了，白凡又将药分给其它老人，治好他们腹泻毛病。从此，用这两种东西制药方法就传开了。人们因而将那包种子称为“诃黎勒”，晶体则称为白矾。12/24十二水硫酸铝钾，又称：明矾、白矾、钾矾、钾铝矾、钾明矾，是含有结晶水硫酸钾和硫酸铝复盐。无色立方晶体，外表常呈八面体，或与立方体、菱形十二面体形成聚形，有时以{111}面附于容器壁上而形似六方板状，属于α型明矾类复盐，有玻璃光泽。密度1.757g/cm3，熔点92.5℃。64.5℃时失去9个分子结晶水，200℃时失去12个分子结晶水，溶于水，不溶于乙醇。明矾性味酸涩，寒，有毒。故有抗菌作用、收敛作用等，可用做中药。明矾还可用于制备铝盐、发酵粉、油漆、鞣料、澄清剂、媒染剂、造纸、防水剂等，还可用于食品添加剂。在我们生活中惯用于净水，和做食用膨胀剂，像炸麻圆、油条里都可能含有。13/24四、铝用途1、铝表面银白闪亮，反射光线能力极强。能够贴在聚光灯、探照灯和太阳能灶反射面上。镀铝反射式天文望远镜是洞察遥远星系巨眼。用镀铝纤维织品做睡袋，野营者好像躺在柔软暖瓶胆里，不怕严寒，睡得香甜。消防队员穿上镀铝石棉防火衣，赴汤蹈火无所惧。高级旅馆窗玻璃上，贴敷一层镀铝塑料薄膜，既可预防玻璃碎裂，又能反射辐射线，夏天拒酷热于室外，寒冬又预防热量辐射外流，实现冬暖夏凉，节约能源。铝膜薄得几乎透明，室内能够透视窗外，而户外却看不见房间内部。14/242、铝导热性也很好。当它接触热源时，传热快，而脱离热源后，铝表面反射热辐射能力就发挥出来了。生活经验可以证实这一点：两把铝壶，都盛满水，悬空架在火焰上方，壶底涂黑那壶水比壶底铮亮要提早约1/3时间煮沸；假如让壶底都触及火焰，煮开水所需时间就一样短了。所以人们经常用铝来做炊具。15/243、铝也善于导电。铝单位面积导电能力是铜60％，而铝比铜轻盈得多，所以，相同重量铝导线和铜导线比较，铝导线要比铜导线导电能力强。高压输电线以铝代铜后，电缆重量大大减轻，节约了不少铁塔、电杆。电机改用铝线绕制，节约大量宝贵铜。16/244、铝粉在燃烧时发出巨大热量和刺眼白光。火箭燃料、烈性炸药、铝焊接剂和节日焰火都少不了它。将铝粉拌和在油漆里涂刷铁器，不但银光闪闪，还大大增强防腐蚀能力。因为铝化学性质活泼，在外来腐蚀侵袭时，铝粉挺身而出，牺牲自己，保护他人。铝粉就是我们通常说“银粉”。17/245、在纯铝里搀进少许镁、锰、铜等，冶炼出铝合金非常坚硬。铝合金做炊具经久耐用，抗腐蚀。它又是制造飞机、汽车材料，能够大大减轻自重，提升速度。据统计，美国因为推广铝制汽车而减轻自重节约能量，相当于当年美国生产铝所需全部电力。硬铝合金用来制造舰艇，抗海水侵蚀，不受磁性水雷攻击。铝合金在建筑上还是轻盈坚牢栋梁材料。像海绵一样泡沫铝，轻盈、隔音、保温、强度高，是新型建筑材料。18/246、在能源担心今天，铝作为贮存能源“银行”倍受青睐。富裕电力无法贮存，能够用来炼铝。炼一千克铝耗电十七八度。铝锭又不锈蚀，能长期存放。由铝锭加工成各种制品，耗能不多。回收铝所需能量只有炼铝5％，是回收钢铁1/8，而且回收起来极少损耗。所以，国外大量采取铝质包装箱、周转箱。连汽水瓶、罐头盒都是铝膜制软罐头。建筑行业脚手架也是铝质。这一切都为了便于回收，节约能源。19/247、活化铝能够快速和水起化学改变，放出大量氢气。氢气是洁净汽车燃料。在国外，已经开始用活化铝代替汽油作汽车燃料。20/24五、铝缺点1、铝盐可能造成人记忆力丧失。澳大利亚一个私营研究团体说：广泛使用铝盐净化水可能造成脑损伤，造成严重记忆力丧失，这是早老性痴呆症特有症状。研究人员对老鼠试验表明，混在饮水中微量铝进入老鼠脑中并在那里逐步积累，给它们喝一杯经铝盐处理过水后，它们脑中含铝量就到达可测量水平。世界卫生组织提出人体天天摄铝量不应超出每千克体重1毫克，普通情况下，一个人天天摄取铝量绝不会超出这个量，不过，经常喝铝盐净化过水，吃含铝盐食物，如油条、粉丝、凉粉、油饼、易位罐装软饮料等，或是经常食用铝制炊具炒出饭莱，都会使人摄铝量增加，从而影响脑细胞功效，造成记忆力下降，思维能力迟钝。21/242、铝熔点低，铝锅空烧轻易穿孔，铁锅就没有这个危险。铝壳军舰经不住炮火攻击，大火往往使船身熔化。英国在马岛战争中损失巡洋舰和运输舰，就是完全用铝取代了船只钢铁外壳造成。22/24思索题1．人类第一次取得金属铝是在1825年，由丹麦化学家用无水AlCl3与钾作用制得。当初因为价格非常昂贵，称为“银色金子”。直到19世纪后期创造了电解法制铝，才使铝价格大大下降，使铝成为当今广泛应用一个金属材料。以下关于铝叙述，不正确是()

A．铝是地壳中含量最多金属元素B．在常温下，铝不能与NaOH溶液反应

C．铝是一个比较活泼金属D．在化学反应中，铝轻易失去电子，是还原剂2．人胃液是一个强酸性液体，pH在0.9～1.5之间，氢氧化铝是一个治疗胃酸过多胃药主要成份。当前这种胃药已不惯用，原因主要是()

A．长久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．