高中化学 第四章 元素与材料世界 4.2 铝 金属材料素材 鲁科版必修1.doc

第2节 铝 金属材料1 铝与铝合金1铝（1）物理性质：硬度较小，银白色质轻，密度为2.7g/cm，具有一定的耐磨性，有很好的延展性和导电性，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，铝被空气中的氧气氧化，表面生成一层致密的氧化物薄膜，失去金属光泽。点燃时，金属铝可以在氧气中燃烧：4al 3o2 2al2o3 说明：该反应放出大量热和耀眼的白光，因而铝可用于制造燃烧弹、信号弹、火箭推进剂等。b. 与氯气、硫等非金属反应2al3cl2 2alcl34al3s 2al2s3与酸的反应a. 与非氧化酸（盐酸、稀硫酸）反应，有氢气生成：2al6h2al33h2。b. 与氧化酸（硝酸，浓硫酸）反应，无氢气生成： al4hno3 (稀)al(no3)3no2h2o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：2al2naoh6h2o2naal(oh)43h2离子方程式： 2al2oh6h2o2al(oh)43h2与金属氧化物的反应（铝热反应）金属铝在高温下可与fe2o3反应：2alfe2o32feal2o3说明：a该反应称为铝热反应，铝粉和氧化铁粉末的混合物称为铝热剂。利用铝热反应可焊接钢轨大截面的钢材部件等。b铝和氧化铁在高温下发生的反应不仅可用于焊接钢轨，还可用于定向爆破定向爆破是指在地基的钢筋混处安放铝热剂，引燃后产生的温度高达25003500，使钢筋熔断，楼体倒塌。c铝不仅可与氧化铁发生铝热反应，用其他金属氧化物如v2o5、cr2o3、mno2等代替氧化铁也可发生铝热反应。铝热反应还可用于冶炼钒、锰等金属。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、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。2 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。（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）化学性质与酸反应： al2o3 6hcl 2alcl3 3h2o（al2o3 6h 2al3 3h2o）与碱反应：al2o32naoh3h2o2naal(oh)4（al2o32oh3h2o2al(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。2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（2）铝合金与酸反应：al(oh)3 3hclalcl3 3h2o（al(oh)3 3h+al3+3h2o）与碱反应：al(oh)3naohnaal(oh)4（al(oh)3ohal(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)3 al2o33h2o（3）al(oh)3的制取：铝盐与碱反应：用铝盐与可溶性弱碱氨水反应制al(oh)3：al3+3nh3h2oal(oh)33nh4+说明：制取al(oh)3也可用铝盐与强碱作用，但应严格控制加入碱的量，因为强碱过量会使制得的al(oh)3转化为四羟基合铝酸盐：al(oh)3ohal(oh)4。所以，实验室一般不采用这种方法制al(oh)3。四羟基合铝酸盐与酸反应：一般用向偏铝酸盐溶液中通入co2的方法制取al(oh)3。当co2不足或适量时：2al(oh)4co22al(oh)3co32h2o；co2过量时：al(oh)4co2al(oh)3hco3。说明：一般不用强酸，因为强酸的量控制不当会使制得的al(oh)3溶解： al(oh)4h+al(oh)3h2o；al(oh)33h+al3+3h2o（4）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。3 金属与金属材料1金属的分类（1）冶金工业黑色金属：fe、cr、mn（黑色金属的颜色不一定是黑色，如纯净的铁、铬的颜色是银白色）有色金属：除fe、cr、mn以外的所有金属（2）按密度轻金属：密度4.5g/cm3（如钠、镁、铝）重金属：密度4.5g/cm3（如铁、铜、w）（2）铝合金（3）按自然界中的含量常见金属：如铁（4.75%） 铝（7.7%） 钙（3.45%）等稀有金属：如锆、铌、钼等2金属的通性：有金属光泽、有延展性，是电和热的良导体，具有还原性。4钢铁（1）生铁：含碳量24.3%，硬度大，但较脆且不易机械加工。（2）普通钢：含碳量0.03%2%，增加了铁锰等元素，改善了铁的性能，但易锈蚀。（3）不锈钢：在普通钢基础上，加入铬镍等元素，含铬在一般在12以上，在空气中能保持金属光泽，且有不生锈的特性。说明：由于铬元素的加入，能使钢材表面形成致密且坚固的氧化膜，防止内部铁与外界物质接触。镍元素的加入，使不锈钢在酸碱盐的水溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。5金、银、铜等金属材料（1）物理性质 特性：金是黄色金属；银是白色金属；铜是紫红色金属。 共性：硬度较小，熔点较高，密度较大，具有金属光泽、良好的延展性、导电性和导热性。（2）化学性质：金、银、铜都属于不活泼金属，相对而言，其活泼程度依次增强。 金：金是最稳定的金属之一，在高温下也不能与氧气反应，不能被硝酸等强氧化性酸氧化。但金能溶解在王水中。 银：银虽然不能与盐酸、稀硫酸反应，但却能溶解在硝酸等强氧化性酸中：ag2hno3 (浓)agno3no2h2o；3ag4hno3 (稀)3agno3no2h2o 铜：a 与非金属单质反应： 2cuo2 2cuo；2 cus cu2s；cucl2cucl2b 与酸反应：与银相似，铜不能与盐酸、稀硫酸反应，但却能溶解在硝酸等强氧化性酸中：cu2h2so4(浓) cuso4so22h2ocu4hno3 (浓)cu(no3)2 2no22h2o3cu8hno3 (稀) 3cu(no3)2 2 no 4h2oc 与盐溶液反应： cu2fecl3cucl22fecl2d 铜的锈蚀：铜在干燥空气中性质稳定，但在潮湿空气中会被腐蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈：2cuo2h2oco2 cu2(oh)2co36铜的常见化合物（1）颜色、溶解性：cuo黑色、难溶；cu2o红色、难溶；cu2s黑色、难溶；cuso4白色、易溶；cuso45h2o蓝色、易溶；cu2(oh)2co3绿色、难溶；cu(oh)2蓝色、难溶。（2）化学性质氧化铜a. 氧化铜有金属氧化物的性质，例如： cuo2hclcucl2h2o b. 氧化铜具有弱氧化性，可与某些还原剂反