第四章 第二节 铝

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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Q.7g/cm3),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(666.4C),沸点高(24671)。(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：4A1+3O2点燃2A12O3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：4A1+3O2点燃2A12O3 【例1】实验1：铝箔的燃

2、烧(课本116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，牛成白色固体。(3) 化学方程式：4Al+3O2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 品可以长时间使用，稳定存

3、在呢？原因是铝制品表面可形成一戻致密的氧化物薄膜，具有抗 腐蚀性。b.与氯气、硫等非金属反应：2A1+3C12点燃 2AlCl34A1+3S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：2A1+6HC1 = 2AlCJ+3H2 f2A1+3H2SO4 = A(SO4)3+ 3H2 f离子方程式：2A1+6H+=2A13+3H2 f。b.与氧化性酸(硝酸，浓硫酸)反应，无氢气生成：A1+4HNO3 (稀)=A1(NO3)3 +NO f333+ 2H2O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：2Al+2NaOH+6H2O = 2Na

4、Al(OH)4 + 3H2 f 离子方程式：2A1+2OH-+6H2O = 2A1(OH)4 -+3H2 f【讲解】Al直接与水反应，是很难反应的，原因是生成的A1(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+6H2O = 2Al(OH)3+3H2 $ Al(OH)3+NaOH=Na Al(OH)4。总反应：2Al+2NaOH+6H2O = 2NaAl(OH)4 + 3H2 f 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

5、反应(铝热反应) 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，可以发生铝热反应，放出大量热，生成熔 融物铁和氧化铝。化学方程式：2Al+Fe2O3高温2Fe+Alf3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

6、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，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：2A1+Fe2O3高温 2Fe+Al2O3 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

7、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Cr-O、MnO、V0壬等代替氧化 铁也可以与铝粉组成铝热剂，完成铝热反应。化学方程式为：2Al+Cr2Q3=Al2O32Cr_ 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。（

8、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、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（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A

9、12O3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，利用这个反应可以制备单质铝。2Al2O3 (熔融)通电2A1 + 3 O2 f 与酸反应： Al2O3 +6HC1= 2A1C13 +3H2O (Al2O3 +6H+ = 2A13+ +3H2O) 与碱反应：Al2O3+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4 (Al2O3 + 2OH-+3H2O=2Al(OH)4-)厶 J厶厶 J厶说明：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

10、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：Al20寸+6HC1 = 2A1CL+3HQ：离子方程式为：ALO +6H+=2A13+3H一 f。当表面的氧化铝溶解完，才发牛3 乡 6 2 32铝与盐酸的反应，生成氢气。化学方程式为：2A1+6HC1 = 2AlC?+3H2f。离子方程式为： 2Al + 6H+=2Al3+3H_f。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：Al2O3+2NaOH+ 3H2O = 2NaAl(OH)J；离子方程式为：Alf

11、3+2OH-+3H2O = 2A1(OHJ-。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：2A1+2NaOH+6HQ = 2NaA1(OH)+ 3H2 f。离子方程式为：2A1+2OH-+6H2O = 2A1(OH)J-+3屯 f2. 氢氧化铝(1) 物理性质： Al(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：A1(OH)3 +3HC1=A1C13 +3H2O (A1(OH)3 +3H+=A13+3H2O) 与碱反应：A1(OH)3+NaOH=NaA1(OH)4 (A1(OH)3 + OH-=A1(OH)4-)说明：A1(OH

12、)3与A12O3 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，A1(OH)3也不例外。2A1(OH)3A12O3+3H2O(3) A1(OH)3 的用途：由于A1(OH)3具有吸附性，既能凝聚水中悬浮物，又能吸附色素，因此A1(OH)3可作净水 剂和色素吸附剂。【讲解】明矶净水原理一一明矶(KA1(SO4)212H2O)溶于水发生反应，生成A1(OH)3 (胶体)， A1(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

13、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：AlC13+3NaOH=A1(OH)+3NaC1离子方程式：A13+3OH-=A1(OH)J 完成转化关系(1) 过量强碱：AlCl3+3NaOH=Al(OH)J+3NaCl (A13+3OH-=A1(OH)J)Y 完成转化关系(1) Al(OHL+NaOH=NaAl(OH)(Al(OH)=+OH-= Al(OH)-) 完成转化关系(2)总反应：A1C1 +4NaOH=NaA1(OH)+3NaCl(A13+4OH-= Al(OH).-)总反应完成了转化关系(5)与弱碱(氨水)溶液反应：

14、A1C13+3NHjH”O=A1(OH)+3NH4C1离子方程式：A13+3NHjH_O=A1(OH (+3NH +3 23一4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(HC1)发生反应：少量强酸：NaAl(OH)j+HCl=NaCl+Al(OH)3 (+屯0离子方程式：A1(OH)4-+H+=A1(OH)+H2O)完成转化关系(3)432过量强酸：厂NaAl(OH)+HCl=NaCl +A1(OH (+H_0(Al(OH)-+H+=A1(OH)+H_O)Y完成转化关系(3)AKOHL +3HC1=A1CL +3H O(Al(OH) +3H+=A

15、13+3H O).、 兮32 仔2-完成转化关系(4)总反应：NaAl(OH)J +4HCl=NaCl +A1C, +4氏0(AKOH)-+4H+=A13+4H2O)总反应完成了转化关系(6)与弱酸(HCO,)发生反应：通入CO气体：2NaAl(OH)+g=Nag+2A1(OH)+23242233HQ离子方程式：2A1(OH)J -+CO-=2A1(OH)+CO)2-+h_O42332通入CO2气体再多，也只能完成转化关系(3) 氯化铝与四羟基合铝酸钠溶液反应：AlC13 + 3NaAl(OH)4 =3 NaCl +4A1(OH)3 I 氯化铝、氢氧化铝、四羟基合铝酸钠三者之间的转化关系总结如下图所示。Al (OH)罠(3) 少量(1)少量HCI溶液NaOH 溶(2) NaOH通入 C02氨水(4) HCl(5)过量的NaOH溶液片AICINaAl(OH)43