【课件】铝金属材料

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1、 - 1 -第四章 第二节 铝 金属材料一、铝与铝合金 1、铝金属（1）物理性质：铝是银白色、带有金属光泽的固体，硬度较小、密度较小（2.7g/cm 3） ，具有良好的导电性、导热性和延展性，具有一定的耐磨性。熔点低（666.4） ，沸点高（2467） 。（2）化学性质 与非金属反应a 与氧气反应：常温下，铝很容易被空气中的氧气氧化，在表面生成一层致密的氧化物薄膜，失去金属光泽。涉及的化学方程式：4Al3O 2 点燃 2Al2O3常温下，这个反应不会持续进行，原因是在铝表面生成的氧化物薄膜会阻止内部的铝继续被氧化。点燃时，金属铝可以在氧气中持续燃烧：4Al3O 2 点燃 2Al2O3 【例 1

2、】实验 1：铝箔的燃烧(课本 11页 观察与思考 )（1）实验步骤：用镊子夹住一小团脱脂棉, 蘸上一些铝粉,在酒精灯上点燃,并立即伸入盛有氧气的集气瓶中(瓶底放一些水 ),),观察发生的现象（2）实验现象：铝箔在氧气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体。（3）化学方程式：4Al3O 2 点燃 2Al2O3 （4）用途：铝的燃烧会发出耀眼的白光，并放出大量热，决定了铝可用于制造燃烧弹、信号弹、火箭推进剂等。（5）集气瓶的底部要放一些水（或细沙） ，其作用是防止铝剧烈燃烧生成的物质溅落瓶底,使瓶底炸裂。（6）铝是一种较为活泼的金属，很容易与氧气反应，那么为什么日常生活中随处可见的铝制品可以长时

3、间使用，稳定存在呢？原因是铝制品表面可形成一层致密的氧化物薄膜，具有抗腐蚀性。b. 与氯气、硫等非金属反应： 2Al3Cl 2 点燃 2AlCl3 4Al3S 点燃 2Al2S3与酸的反应与非氧化酸（盐酸、稀硫酸）反应，有氢气生成：2Al+6HCl = 2AlCl3+3H2 2Al+3H2SO4 = Al2(SO4)3+ 3H2离子方程式：2Al6H +2Al 3+3H 2。b. 与氧化性酸（硝酸，浓硫酸）反应，无氢气生成： Al4HNO 3 (稀)A l(NO3)3NO2H 2O 注意：Al 遇冷的浓硫酸、浓硝酸会钝化，但加热可反应。与碱的反应 ，化学方程式：2Al2NaOH6H 2O2Na

4、Al(OH) 43H 2离子方程式： 2Al2OH 6H 2O2Al(OH) 4 3H 2【讲解】Al 直接与水反应，是很难反应的，原因是生成的 Al(OH)3 附在 Al 的表面，会阻止Al 与水继续反应，但若让 Al 与强碱 NaOH 反应，NaOH 能溶解生成的 Al(OH)3，以下两个反应可以持续进行：2Al+6H 2O2Al(OH) 3+3H2；Al(OH)3+NaOHNaAl(OH) 4 。 总反应：2Al2NaOH6H 2O2NaAl(OH) 43H 2结论：铝既能与酸反应，生成盐和氢气；又能与碱反应，生成盐和氢气。中学阶段这样的金属就只有铝。与金属氧化物的反应（铝热反应） -

5、2 -实验 2：铝热反应（参考课本 116 页 观察与思考实验 2）实验步骤：如图所示，搭建实验装置，把三氧化二铁粉末和铝粉混合均匀，放在“纸漏斗”中，上面加少量氯酸钾并在混合物中插一根镁条，用燃着的木条点燃镁条，观察发生的现象。实验现象：可 以 看 到 镁 条 剧 烈 燃 烧 ， 放 出 大 量 的 热 ， 从 而 引 发 氧 化 铁 粉 末 和 铝 粉 在 高 温条 件 下 发 生 剧 烈 的 反 应 ， 放 出 大 量 的 热 ， 同 时 纸 漏 斗 被 烧 穿 ， 有 熔 融 物 落 入 沙 中 ，实验结论：氧 化 铁 粉 末 和 铝 粉 在 高 温 条 件 下 ， 可 以 发 生 铝

6、 热 反 应 ， 放 出 大 量 热 ， 生 成 熔融 物 铁 和 氧 化 铝 。化 学 方 程 式 ： 2AlFe 2O3 高温 2FeAl 2O3实验中各物质的作用：引燃剂镁条、氯酸钾（镁条在氯酸钾的作用下，可以在空气中持续燃烧，同 时 放 出 足 够的 热 量 ， 从 而 引 发 氧 化 铁 和 铝 粉 的 反 应 。 ）铝 热 剂 氧 化 铁 粉 末 和 铝 粉 （ 在 高 温 条 件 下 可 以 完 成 铝 热 反 应 的 反 应 物 ， 我 们 称 之 为铝 热 剂 ）【 例 2】 进行铝热反应的实验时，引发铝热反应开始的操作是点燃镁条。铝热反应的实验现象：镁条燃烧时发出耀眼的光芒

7、，引发铝热反应进行，放出大量热的同时，有熔融物生成。 化 学 方 程 式 ： 2AlFe 2O3 高温 2FeAl 2O3从四大基本反应类型来看，上述反应属于 反应，从氧化还原反应的角度分析，该反应 （填“是”或“不是” ）氧化还原反应；如果是， 是氧化剂， 是还原剂， 是氧化产物， 是还原产物。 实验中各物质的作用：镁条、氯酸钾引燃剂；氧 化 铁 粉 末 和 铝 粉 铝 热 剂 。还有哪些金属氧化物可以与铝粉发生铝热反应呢?答：铝不仅可与氧化铁发生铝热反应，用其他金属氧化物如 Cr2O3、MnO 2 、V 2O5 等代替氧化铁也可以与铝粉组成铝热剂，完成铝热反应。化学方程式为：4Al+3Mn

8、O 2=2Al2O3+3Mn 2Al+Cr2O3=Al2O3+2Cr 铝热反应的应用：铝 热 反 应 可 以 生 成 熔 融 物 ， 决 定 了 铝 热 反 应 可 以 用 于 焊 接 钢 轨 。另外铝热反应还常用于冶炼难熔金属如 V、Cr、Mn 等；2、铝合金（1）合金：合金是指两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。一般来说，合金的性能优于纯金属，合金的熔点比它的各成分金属熔点都低，硬度比它的各成分金属大。但合金的性质并不是各成分金属性质的总和。（2）铝合金金属铝中加入其他元素如铜、镁、硅、锌、锂等，即形成各种性能优良的铝合金。性质特征铝合金具有密度小、强度高、

9、塑性好、易于成形、制造工艺简单、成本低廉等特点，并且表面易形成致密的氧化物保护膜而具有一定的抗腐蚀能力。用途铝合金主要用于建筑业、容器和包装业、交通运输及电子行业，如汽车车轮的骨架，硬盘抽取盒等。另外，还广泛用于制造飞机构件。二、铝的重要化合物1氧化铝 - 3 -（1）存在：自然界中纯净的 Al2O3 为无色晶体，俗称刚玉，硬度仅次于金刚石，可作人造宝石。把含少量铬元素的刚玉称为红宝石；含少量的铁和钛元素的刚玉称为蓝宝石。（2）物理性质：白色固体，不溶于水，熔点高。说明：由于 Al2O3 熔点高，难分解，因而可做良好的耐火材料。（3）化学性质电解熔融的氧化铝，氧化铝会发生分解反应，利用这个反应

10、可以制备单质铝。 2Al2O3（熔融）通 电 2Al + 3 O2 与酸反应： Al2O3 6HCl 2AlCl3 3H 2O（Al 2O3 6H + 2Al3+ 3H 2O）与碱反应：Al 2O32NaOH3H 2O2NaAl(OH) 4（Al 2O32OH 3H 2O2Al(OH) 4 ）说明：氧化铝具有不同于一般氧化物的性质，既与强酸反应也与强碱反应，属于两性氧化物。【例 3】将未打磨的铝片投入到盐酸溶液中，实验现象：刚开始并无气泡，一段时间后才有气体产生，原因是铝表面的氧化铝与盐酸反应时，不生成气体，化学方程式为：Al 2O3+6HCl = 2AlCl3+3H2O；离子方程式为： Al

11、2O36H +2Al 3+3H 2。当表面的氧化铝溶解完，才发生铝与盐酸的反应，生成氢气。化学方程式为：2Al+6HCl = = 2AlCl3+3H2。离子方程式为：2Al6H +2Al 3+3H 2。将未打磨的铝片投入到 NaOH 溶液中，实验现象：刚开始并无气泡，一段时间后才有气体产生，原因是铝表面的氧化铝与 NaOH 反应时，不生成气体，化学方程式为：Al2O32NaOH 3H 2O2NaAl(OH) 4；离子方程式为： Al2O32OH 3H 2O2Al(OH) 4 。当表面的氧化铝溶解完，才发生铝与 NaOH 的反应，生成氢气。化学方程式为：2Al2NaOH6H 2O2NaAl(OH

12、) 43H 2。离子方程式为： 2Al2OH 6H 2O2Al(OH)4 3H 22氢氧化铝（1）物理性质：A l(OH)3 是几乎不溶于水的白色胶状固体，具有吸附性。（2）化学性质与酸反应：Al(OH) 3 3HClAlCl 3 3H 2O（Al(OH) 3 3H +Al 3+3H 2O）与碱反应：Al(OH) 3NaOHNaAl(OH) 4（Al(OH) 3OH Al(OH) 4 ）说明：Al(OH) 3 与 Al2O3 一样，既与酸反应又与碱反应，具有两性，属于两性氢氧化物。受热易分解：大部分难溶性的氢氧化物在受热时可以分解生成相应的氧化物和水，Al(OH)3 也不例外。 2Al(OH)

13、3Al2O33H 2O（3）Al(OH) 3 的用途：由于 Al(OH)3 具有吸附性，既能凝聚水中悬浮物，又能吸附色素，因此 Al(OH)3 可作净水剂和色素吸附剂。【讲解】明矾净水原理明矾（KAl(SO 4)212H2O）溶于水发生反应，生成 Al(OH)3（胶体），Al(OH) 3 胶体中的胶粒有强吸附作用可以吸附水中悬浮的杂质，达到净化水的目的。3、氯化铝和四羟基合铝酸钠【例 4】写出下列化学方程式，并改写成离子方程式，最后指出完成了哪些物质之间的转化。（1） 氯化铝的性质氯化铝与强碱（NaOH）溶液反应：少量强碱：AlCl 33NaOHAl(OH) 33NaCl离子方程式：Al 3+

14、3OH Al(OH) 3完成转化关系（1）过量强碱： AlCl3 3NaOHAl(OH) 33NaCl （Al 3+3OH Al(OH) 3）完成转化关系（1）Al(OH)3NaOHNaAl(OH) 4 （Al(OH) 3OH Al(OH) 4 ） - 4 -完成转化关系（2）总反应：AlCl 34NaOHNaAl(OH) 4 3NaCl （Al 3+4OH Al(OH) 4 ）总反应完成了转化关系（5）与弱碱（氨水）溶液反应： AlCl33NH 3H2OAl(OH) 33NH 4Cl离子方程式：Al 3+3NH 3H2OAl(OH) 33NH 4+加入的弱碱再多，也只能完成转化关系（1）（2）四羟基合铝酸钠的性质四羟基合铝酸钠与强酸（HCl）发生反应：少量强酸：NaAl(OH) 4HClNaClAl(OH) 3H 2O离子方程式：Al(OH) 4 H +Al(OH) 3H 2O）完成转化关系（3） 过量强酸： NaAl(OH)4 HCl NaCl Al(OH) 3H 2O （Al(OH) 4 H +Al(OH)3H 2O）完成转化关系（3）Al(OH)3 3HClAlCl 3 3H 2O （Al(OH) 3 3H +Al 3+3H 2O）完成转化关系（4）总反应：NaAl(OH) 4 4HClNaCl AlCl 3 4H 2O （Al(OH) 4 4H +Al 3+4H