高二 铝和铝合金

铝的历史1855年巴黎世博会展出了铝制品引起轰动拿破仑三世特意定制了一顶铝冠以彰显其身份1886年霍尔发明了电解法炼铝他第一次制备的小铝球至今珍藏在美国铝业公司内地壳含量(7.7%)最多的金属元素.(OSiAlFeCaNaKMg)存在:化合态长石铝土矿Al2O3(Fe2O3SiO2)明矾KAl(SO4)2•12H2O………...铝单质较难制备:电解法（C、H2等都无法还原）氧48.60%硅26.30%铝7.73%铁4.75%钙3.45%钠2.74%钾2.47%镁2.00%氢0.76%其它1.20%19世纪前期，为什么叫铝为“银色的金子”？地壳中含量最多的金属元素，非金属元素和空气中含量最多的元素可组成()A.Al2(SO4)3B.CaCO3C.Al(NO3)3D.Fe(OH)3C2、炼制(电解法)2Al2O34Al＋3O2↑冰晶石熔融一、铝和铝合金1、存在：7.73％存在地壳中，仅次于氧和硅，是地壳中含量最多的金属元素。铝的物理性质text1text2text3text3text3银白色光泽导电性导热性延展性密度小text3硬度大（合金）一、铝的物理性质(1)软,轻金属(2.7g/cm3),熔沸点不算高(2)用途:对光的反射性好制反射镜,太阳能电池材料导电性好导线导热性好炊具,热交换器材料粉末状银白色“银粉”,涂料延展性好0.01mm铝箔(包装香烟)铝合金轻飞机火箭等3.铝的物理性质和用途1、银白色光泽2、密度小3、导电性好4、反射性好5、导热性好6、延展性制作涂料(银粉)作导线、电缆等制高质量反射镜等各种热交换器、炊具等包装香烟、糖果等生活小常识:在日常生活中,人们常使用铝制炊具,但铝制品却不能用来存放酸性和碱性的物质.铝合金4、化学性质：Al－3e→Al3＋结构性质原子结构：决定单质在化学反应中的性质易失电子，表现出较强的还原性铝的原子结构+13283Al3+Al-3e→Al3+类比迁移：请同学们回忆，单质铁有哪些化学性质，写出具体的化学反应方程式与非金属单质（O2、Cl2、S）反应与水反应与酸反应与某些盐溶液反应Al具有金属通性，也能发生类似反应二、铝的化学性质(5大性质)1.与非金属(O2、S、X2等）反应4Al+3O22Al2O3点燃（1）与O2（a）点燃（b）常温生成致密而坚固的氧化膜，抗腐蚀.Al－3e－→Al3+位置:第三周期ⅢA族有关铝表面的氧化膜1、形成机理被空气中的氧气氧化被浓硫酸或浓硝酸氧化2、主要成份以及化学性质Al2O3具有两性3、如何除去？砂除酸除碱除但接触空气立即再生4、如何阻止其再生？碱洗后，硝酸汞再洗5、如何证明其表面致密氧化膜没有再生？(2)“毛刷”实验现象：铝表面长出“白毛”“毛刷”,实为Al2O3(并非Hg)铝条发热——反应放热原因：形成Al-Hg合金，铝与O2不断反应但表面不能形成致密氧化膜.2Al+3Hg(NO3)22Al(NO3)3+3Hg4Al+3O22Al2O3常温原理思考：（1）铝很活泼，为什么通常不易被腐蚀？（2）为什么不能用金属刷擦洗铝锅里的污垢？(3)其它反应：2Al+3SAl2S32Al+3Br22AlBr3Al2S3+6H2O2Al(OH)3+3H2S**Al2S3遇水完全双水解:2.Al和热水反应2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2为什么可以用铝锅,铝壶盛热水?氧化膜的作用注意:除非特别说明,一般的计算忽略铝与水的反应.3.和某些金属氧化物反应2Al+Fe2O32Fe+Al2O3高温(1)现象:剧烈反应,放出大量热(能使温度上升到2000度以上)Al的还原性强(2)铝热剂:铝热反应:Al+Fe2O3(或V2O5,Cr2O3,MnO2等)铝热剂在高温下反应(3)应用:焊接铁轨、冶炼难熔的金属(Fe、V、Cr、Mn等)请写出Al与Fe3O4，MnO2、V2O5、CuO的反应式Al+Fe2O3Fe+Al2O3+Q高温铝热反应铝热剂Cr2O3、V2O5、MnO222铝热反应的用途：冶炼某些难熔的金属铝热反应的应用铝热反应的应用铝热反应用于“定向爆破”，主要是利用铝热反应熔断钢筋使楼房定向倒塌.4.与酸的反应2Al+6H+2Al3++3H2常温下，浓硫酸、浓硝酸使铝钝化(1)Al与非氧化性酸产生H2(2)Al与氧化性酸不产生H2a.钝化b.加热2Al+6H2SO4(浓)Al2(SO4)3+3SO2+6H2O(HNO3,浓H2SO4)2Al+6HCl→2AlCl3+3H2↑5.铝与强碱的反应2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O氧化剂:2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2(1)原理:(1)+(2)*2总反应2Al+2NaOH+6H2O2NaAlO2+3H2+4H2O6e(2)电子转移水(而非NaOH)。(1)(2)注意:Al与弱碱不反应,(4).思考:加入Al能放出H2的溶液的酸碱性?(3).离子方程式:2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2强酸或强碱性.如NH3•H2O铝作为典型两性金属元素的代表（6）与强碱反应:2Al＋2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2↑演示实验Ⅴ：铝与强碱溶液反应铝的化学性质现象有大量气泡出现,铝片逐渐溶解.思考:Al与NaOH如何反应的?反应的实质是怎样的?作用：2Al2O3(熔融)4Al+3O2电解Na3AlF6冰晶石Na3AlF6：助熔剂,降低Al2O3熔点.(2045ºC1000ºC)三.铝的制备:2Al+6H2O2Al(OH)3＋3H2↑Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑总反应方程式等物质的量的铝分别与足量的盐酸、硫酸、氢氧化钠反应产生的气体谁多？等物质的量盐酸、硫酸、氢氧化钠的分别与足量的铝反应产生的气体谁多？2、铝具有较强的抗腐蚀性，主要因为：A、铝不活泼B、具有两性C、铝与氧气在常温下不反应D、铝表面在常温下能形成一层致密的氧化物薄膜D下列各组物质中，前一种与后二种物质反应后不能产生同一种气体的是:A、Al、NaOH溶液、盐酸B、H2O、Na2O2、NaC、NaHCO3、NaHSO4溶液、盐酸B要除去铝锅垢,可选用的试剂是()(A)醋酸(B)浓硝酸(C)NaOH溶液(D)Na2CO3溶液B等量的钠进行下列实验,生成H2最多的是()A.钠投入水中B.钠投入稀硫酸中C.钠投入稀盐酸中D.钠用铝箔包好并刺些小孔,再放入水中DAl溶于NaOH溶液中,有1molAl完全反应时,氧化剂是多少摩尔?2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O3mol氧化还原复分解某无色透明溶液是由H+、Ba2+、OH-、SO32-、Cl-、CO32-、NO3-中的若干离子组合而成，它能与Al反应放出氢气。（1）该溶液若存在H+，还可能存在____________________________（1）该溶液若存在OH-，还可能存在____________________________Ba2+、Cl-Ba2+、Cl-、NO3-注意：铝与同时含H+和NO3-的溶液不产生H2。4、下列各组物质中，前一种与后二种物质反应后不能产生同一种气体的是:A.Al、NaOH溶液、盐酸B.(NH4)2S、NaOH溶液、盐酸C.H2O、Na2O2、F2D.NaHCO3、NaHSO4溶液、盐酸5.铝具有较强的抗腐蚀性，主要因为：A.铝不活泼B.具有两性C.铝与氧气在常温下不反应D.铝表面在常温下能形成一层致密的氧化物薄膜DB铝元素具有两性AlMgSiBGaAlAl2O3Al(OH)3Al3+AlO2Al2O3(铝热反应）铝的化合物氧化铝天然存在的α型氧化铝晶体叫做刚玉，硬度仅次于金刚石和金刚砂(SiC)。人工高温烧结的氧化铝叫做人造刚玉，可耐1800℃，常用作高温耐火材料，如制造反应管和坩埚等，也用于制造绝缘体和砂轮。用高纯氧化铝和少量着色物质，混合，经高温熔融可制得人造宝石，常在钟表和一些精密仪器中用作轴承。纯净的氧化铝是白色无定形粉末，俗称矾土，熔点2050℃、沸点2980℃，不溶于水，铝土矿是铝在自然界存在的主要矿物。一.氧化铝(Al2O3)(1)白色，难溶于水，熔点很高，典型的两性氧化物。(Al2O3、ZnO)α型氧化铝晶体Al2O3+6H+2Al3++3H2OAl2O3+2OH-2AlO2-+H2O(4)两性:(2)刚玉:含氧化铬含铁、钛氧化物红宝石蓝宝石Al2O3不溶于弱酸弱碱.(5)注意:(3)用途:耐火材料，耐磨材料偏铝酸根红宝石（Al2O3）蓝宝石（Al2O3）H2S与浓硫酸,NaOH均能反应,是否具有两性?NaHCO3是否具有两性?(6)两性:既能与H+反应,又能与OH-反应,生成盐和水.√思考：你可以用哪些方法制取氢氧化铝？二、氢氧化铝氢氧化铝的制备和性质探究2)向氯化铝溶液中逐滴滴加氨水离子反应方程式实验现象实验内容先产生沉淀后溶解产生沉淀1)向氯化铝溶液中逐滴滴加氢氧化钠溶液向(2)的试管中滴加盐酸（或吹入CO2)沉淀溶解(不溶）Al(OH)3+OH¯AlO2+2H2OAl(OH)3+3H+Al3++3H2OAl3++3OH-Al(OH)3Al3++3NH3·H2OAl(OH)3+3NH4+Al(OH)3的性质不溶于水的白色胶状物，典型的两性氢氧化物。1.两性:Al(OH)3+3H+Al3++3H2OAl(OH)3+OH-AlO2-+2H2O(1)Al3+存在于酸性环境,而AlO2-存在于碱性环境.(即:Al3+与AlO2-不能共存.)Al3++3NH3•H2OAl(OH)3+3NH4+(3)制备Al(OH)3(4)但:Al2O3+H2O不反应(氨水过量无妨)(2)Al(OH)3不溶于弱碱和弱酸(如氨水)(如H2CO3)(4)Al(OH)3具有两性的原因:H++AlO2-+H2OAl3++3OH-Al(OH)3酸式电离碱式电离加入酸,平衡右移加入碱,平衡左移Al3+AlO2-2.热稳定性2Al(OH)3Al2O3+3H2O(制备Al2O3)能与强酸和强碱反应:Al、Al2O3、Al(OH)33.用途胃舒平：Al(OH)3（与弱酸弱碱不反应）5Al3+Al(OH)3AlO2-12346写出离子方程式:三.Al3+的检验:加强碱白色沉淀继续加碱沉淀消失Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2OAl3++3OH-Al(OH)32.关于铝土矿(主要成分为Al2O3)中Fe2O3和SiO2的除去:(提示:SiO2不溶于强酸,但溶于强碱.SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O)铝土矿HCl过滤SiO2FeCl3、AlCl3NaOH(过量)过滤Fe(OH)3NaAlO2----CO2(足量）过滤Al(OH)3Al2O3加热NaHCO3332223322323322332NaHCOOHAlO2HCONaAlO3NaClOHFe3NaOHFeClO2H3NaClNaAlO4NaOHAlClO3H2FeCl6HClOFeO3H2AlCl6HClOAl2Al(OH)3Al2O3+3H2O铝土矿HCl(过量)过滤Fe2O3NaAlO2、Na2SiO3NaOH(过量)过滤H2SiO3AlCl3-----NH3(足量）过滤Al(OH)3Al2O3加热NH4ClCl3NHOHAlOH3NHAlClSiOH2NaCl2HClSiONaO2HAlClNaCl4HClNaAlOOHSiONa2NaOHSiOOH2NaAlO2NaOHOAl43233323223223222232·2Al(OH)3Al2O3+3H2O写出KAl(SO4)2溶液中分别与（1）BaCl2（2）NaOH（3）Ba(OH)2反应的离子方程式。实验1：向含1molAlCl3的溶液中,逐渐加入NaOH溶液,生成沉淀的物质的量n(Al