3.2.2 铝和铝合金 课件 高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

第二节金属材料3.2.2

铝和铝合金第三章铁金属材料学习目标1、认识铝合金的组成、性能与应用的联系，掌握铝及其氧化铝的性质1、铝是地壳中含量较高的金属元素，在金属活动性中，铝比铁更活泼，但为什么生活中总感觉铁制品比铝制品更容易生锈，铝制品不易生锈?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铝锅铁锅思考一、铝和铝合金(1)存在铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界以化合态形式存在1、铝单质铝具有金属的一般物理性质，是银白色固体、密度小、质软、熔点较低、具有良好的导电(仅次于金银铜)性、导热性和延展性银白色金属(2)铝的物理性质飞机外壳“亚洲第一环”直径为5米的铝合金特大环神七的铝制“外衣”①铝的原子结构示意图:易失电子，具有较强的还原性）(3)铝的化学性质②金属活动顺序:KCaNaMgZnFeSnPbHCuHg…AlAl是金属性较强具有较强的还原性，化学性质活泼的金属③和非金属单质反应(以O2为例)a.铝是一种活泼金属，在常温下就能与空气中的氧气发生反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜并牢固地覆盖在铝表面，防止铝进一步被氧化，因此铝在空气中表现出良好的抗腐蚀性4Al+3O2

=

2Al2O3b、加热时，铝粉可在空气中燃烧，放出大量热，化学方程式：4Al+3O2

=

2Al2O3∆【现象】铝箔熔化，表面失去光泽，熔化的铝并不滴落，好象有一层膜(氧化铝薄膜)兜着铁与氧气反应生成的铁锈比较疏松，不能阻止内部的铁与氧气的进一步反应，所以铁会因生锈而报废；铝和氧气反应表面生成一层致密的氧化铝薄膜，这层膜能防止内部金属进一步被氧化，故铝制品在空气中能稳定存在。思考2、常温下，铁和铝都能与氧气反应，为什么铁会因生锈报废，而铝制品却能稳定存在？【注意】①活泼的金属在空气中易与氧气反应，生有一层致密氧化物(膜)，从而保护内层金属不被继续氧化，如镁和铝等。而有的氧化膜疏松，不能保护内层金属，如铁和钠等。②铁在高温下形成致密保护膜，俗称“烤蓝”;铁或铝遇到浓H2SO4或浓HNO3时，迅速反应生成致密氧化膜，称为钝化。④和酸反应【实验3-4】在一支试管，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？实验现象方程式实验结论

铝片逐渐溶解，慢慢的有无色气泡冒出；将点燃的木条放在试管口有爆鸣声Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2OAl＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑为什么不马上产生气泡？Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑铝表面的氧化膜(Al2O3)和铝均能与盐酸发生反应思考3、为什么铝锅不能存放碱性溶液的？【实验3-5】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？⑤和强碱反应实验现象方程式实验结论试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片溶解，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，都有爆鸣声。Al2O3＋2NaOH＋3H2O=2Na[Al(OH)4](Al2O3＋2OH-＋3H2O=2[Al(OH)4]-)(四羟基合铝酸钠)(2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4]-＋3H2↑)2Al＋2NaOH＋6H2O=

2Na[Al(OH)4]＋3H2↑(四羟基合铝酸根)Al2O3和铝均能与NaOH溶液发生反应2Al＋6H２O=2Al(OH)3＋3H2↑Al(OH)3＋NaOH=

Na[Al(OH)4]★铝与氢氧化钠溶液反应本质的分析氧化剂：H2O还原剂：Al2Al＋2NaOH＋6H2O=

2Na[Al(OH)4]＋3H2↑⑥铝、氧化铝的性质总结铝表面有某种物质，能与盐酸和氢氧化钠溶液反应，但不能产生气体；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。铝既能与稀盐酸反应又能与NaOH溶液反应，都生成___和氢气。氧化铝既能与稀盐酸反应又能与NaOH溶液反应，都生成___和水。盐盐Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4]-＋3H2↑Al2O3＋2OH-＋3H2O=2[Al(OH)4]-既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物，叫做两性氢氧化物，如Al(OH)3、Be(OH)2、Zn(OH)2、Cr(OH)3等像Al2O3这类既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物，叫做两性氧化物，如Al2O3、BeO、Cr2O3、ZnO等4、为什么铝制餐具不适宜用来蒸煮或长时间盛放酸性、碱性食物？由于铝和氧化铝均能跟酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长期存放酸性、碱性食物。5、向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中发生的离子反应有_______________________________________________________________________________________________________________________。①CO2＋2OH－=CO32-＋H2O、②Al2O3＋2OH－＋3H2O=2[Al(OH)4]－③2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4]－＋3H2↑思考6、铝锅对人体有害吗?铝不是人体必需的元素，而铝锅对人体有无危害，主要取决于铝锅的使用方式以及使用频率。通常情况下，在蒸煮料理时使用铝锅，基本上对于人体并无危害。但长期使用铝锅可能造成铝元素在体内滞留，当累积到一定程度后，对人体具有一定程度的危害，可能引起机体缺钙、过早衰老、消化功能紊乱、贫血、肝肾损伤等一系列负面影响。思考【几点强调】①铝制品耐用是因为表面有致密的氧化铝保护膜，Al2O3是两性氧化物，既可以与酸反应又可以与碱反应，所以铝制品不宜盛放显酸性或碱性的物质②含氯化钠的物质不能用铝制品盛放。这是因为铝制品表面虽然有致密的氧化膜保护层，但若遇到氯化钠溶液，其中的氯离子会破坏氧化膜的结构，加速铝制品的腐蚀。因此，铝制品不宜用来长时间盛放咸菜等腌制食品⑦铝与酸、碱液反应生成H2的量的关系铝反应完，酸碱有剩铝有剩，酸碱反应完铝和酸反应，铝有剩酸反应完，铝和碱反应，铝反应完，碱有剩1、称取两份铝粉，第一份加入足量的浓NaOH溶液，第二份加入足量的盐酸，如果放出等体积的气体(在同温、同压下)，则两份铝粉的质量之比为(

)A.1∶2 B.1∶3C.3∶2 D.1∶12、甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·L－1的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成的气体体积比为1∶2，则加入的铝粉质量为(

)A.5.4g B.3.6gC.2.7gD.1.8gD【练一练】A三、新型合金近年来，为满足某些尖端技术发展的需要，人们又设计和

合成了许多新型合金。如：用于贮氢的新型合金Ti­Fe合金和La­Ni合金；钛合金、耐热合金和形状记忆合金等广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。储氢合金记忆合金钛合金耐热合金Al2O3是一种白色难熔的固体,不溶于水，可作耐火材料(熔点2050℃)(天然产物称作刚玉)价值连城的宝石含有杂质的刚玉2、氧化铝(1)物理性质(2)化学性质氧化铝既能与稀盐酸(酸)反应又能与NaOH(强碱)溶液反应，都生成盐和水Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4]-＋3H2↑(3)氧化铝的用途耐火坩埚(不能加热碱性物质)耐火砖轴承①耐(火)热材料②制铝原料：液态Al2O3被电解生成铝和氧气，氧化铝是冶炼铝的主要原料。2Al2O3(熔融)=4Al+3O2↑电解冰晶石【注意】①冶炼铝只能电解熔融的氧化铝，不能有水，冰晶石的作用是作为助熔剂，能够降低氧化铝的熔点，使其在较低的温度下熔化，从而节约能源并提高生产效率②耐火坩埚的成分是氧化铝，不能加热碱性物质③氧化铝跟水不发生反应，不能用氧化铝直接合成氢氧化铝。3、下列关于除杂试剂的选择不正确的是(括号中的物质为杂质)

（

）

A．Fe2O3(Al2O3)：NaOH溶液

B．Cl2(HCl)：饱和食盐水

C．NaHCO3(Na2CO3)：澄清石灰水 D．FeCl3(FeCl2)：Cl24、下列关于铝单质的叙述中，正确的是（

）

A．铝和NaOH溶液反应：Al＋2OH-＋2H2O=[Al(OH)4]-＋H2↑

B．铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定

C．不能用铝制的器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应

D．用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，

熔化后的液态铝会滴落下来，是因为金属铝的熔点较低C【练一练】C5、下列物质中，既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的是(

)

①NaHCO3②Al③Al2O3④Na2CO3⑤(NH4)2SO3

A．①②③⑤

B．②③④C．①③④⑤

D．①②④A【练一练】由于纯铝的硬度和强度都比较小，不适合作为生产生活中的材料使用，生活中使用较多的是具有不同组成和性质的铝合金。4、铝合金成分性能铝铝合金铝是地壳中含量最多的金属元素，铝合金的种类很多，它们在汽车、船舶、飞机等制造业上以及在日常生活里的用途很广Al强度和硬度较小，不适合制造机械零件等①熔点为564℃，比纯铝或硅的熔点低，而且它在凝固时收缩率又很小。因而，这种合金适合铸造。②强度和硬度都比纯铝大，几乎相当于钢材，且密度较小①铝硅合金(含Si质量分数为13.5％)②硬铝(含Cu4％、Mg0.5％、Mn0.5％、Si0.7％)(均为质量分数)1、储氢合金一类能够大量吸收氢气并与氢气结合成金属氢化物的材料。该材料受热又会分解放出氢气，常见的储氢合金是Ti-Fe、La-Ni等。常温、常压吸收H2升温或减压释放H2储氢合金金属氢化物钛合金人造骨骼钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。2、其他新型合金四、用途广泛的稀土元素1、稀土元素①镧系元素(57～71号元素)及钇和钪，共17种元素为稀土元素②我国拥有丰富的稀土资源，现已查明的世界稀土资源中，80%分布在我国，并且品种齐全①稀土金属有着广泛的用途，它既可以单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被称为冶金工业的维生素②稀土金属可用于制造引火合金、永磁材料、超导材料和发光材料等。稀土金属除广泛应用在冶金、石油化工、材料工业、医药及农业领域外，还逐渐深入到许多现代科技领域(2)用途6．合金的应用极大地促进了人类社会的发展。下列不属于合金的