铝及其化合物的性质.ppt

第三节铝及其化合物 福州环保职专朱雪峰 硼族元素 你在日常生活中见到过哪些铝制品 想一想 铝为活泼金属 为何在生活中用途广泛 工业上怎样冶炼铝 提示 铝制品表面有一层致密的氧化膜 可保护内层金属不被氧化 铝密度小 塑性好 易于加工 可与多种金属形成高强度的合金 故在生活中用途广泛 工业上利用电解氧化铝的方法冶炼铝 1 铝的物理性质 物理性质 用途 飞机 铝导线 铝壶 铝箔包装材料 2 铝的存在 铝占地壳总量7 73 铝是地壳中含量最多的金属 铝主要以铝土矿 主要成分为三氧化二铝 含少量氧化铁 二氧化硅 存在 2 铝的化学性质 1 铝与非金属反应 还原性 表面形成致密的氧化膜 失去光泽 剧烈反应 发光放热 剧烈反应 冒白烟 加热反应 生成白色固体 Al 3e Al3 用途 制燃烧弹 信号弹 火箭推进剂等 思考 集气瓶的底部要放一些水 或细沙 其作用是什么 思考 铝锅为什么可以用来煮饭 常温下铝的表面被氧化 生成一层致密氧化物薄膜 因此铝具有抗腐蚀性 铝与氧气反应的实验现象 铝在氧气中燃烧 放出大量的热 发出耀眼的白光 瓶内有白烟 铝箔熔化 失去光泽 但熔化的铝并不滴落 铝箔加热时与O2发生反应生成氧化膜 使内部的铝被Al2O3包裹着 所以熔化的铝不易滴下 5 铝与氧化铁的反应 还原性 应用 焊接钢轨 冶炼金属 铝热反应 现象 剧烈反应 发出耀眼的光芒 纸漏斗被烧穿 有红热液珠落下 液珠冷却后变为黑色 铝热反应 铝在高温条件下和某金属氧化物发生的反应 铝热剂 铝粉和金属氧化物的混合物 Mg条和KClO3的作用 引燃剂 演示实验 铝热反应A mFe2O3 mAl 3 1研匀 混合均匀B 装入少量镁屑 KClO3混合物C 点燃镁条 引燃 现象 原理 2 铝与酸反应 与盐酸 稀硫酸反应 2Al 3H2SO4 Al2 SO4 3 3H2 2Al 6HCl 2AlCl3 3H2 与强氧化性酸 浓硫酸 浓硝酸 发生钝化 2Al 6H 2Al3 3H2 学生实验1 1 铝片放入试管中 加及稀盐酸 然后逐渐加入氢氧化钠现象 原理 3 与盐溶液反应 根据金属活动性顺序的应用 铝能把排在它后面的金属从它们的盐溶液中置换出来 如 2Al 3CuSO4 3Cu Al2 SO4 3 2Al 3Cu2 3Cu 2Al3 学生实验2 1 铝片放入试管中 加及氢氧化钠溶液 然后逐渐加入盐酸溶液 现象 原理 4 铝与强碱反应 注意事项 金属镁不与碱反应铝只与强碱反应 很难与弱碱反应铝是还原剂 水为氧化剂 应用 铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放具有酸性 碱性的食物 2Al 2NaOH 6H2O 2NaAlO2 3H2 4H2O 还原剂 氧化剂 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 偏铝酸钠溶液显碱性 1 氧化铝 Al2O3 1 物理性质 氧化铝是白色 不溶于水的固体 熔点高 是一种较好的耐火材料 天然产的无色氧化铝晶体叫刚玉 其硬度仅次于金刚石 与酸反应 Al2O3 6HCl 2AlCl3 3H2O Al2O3 6H 2Al3 3H2O 与强碱反应 Al2O3 2NaOH 2NaAlO2 H2O Al2O3 2OH 2AlO2 H2O 2 Al2O3化学性质 3 用途 耐火材料 冶炼铝 其它刚玉 红蓝宝石等 二 几种铝的重要化合物 氧化铝不溶于水 与水不反应 故不能用氧化铝与水反应制取氢氧化铝 铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性 碱性或咸的食物 4 制备 A 工业 从铝土矿提纯B 实验室 4Al 3O22Al2O32Al OH 3Al2O3 3H2O 注意 学生实验3 2mLAlCl3 NaOH 2mLAlCl3 NH3 H2O Al OH 3 HCl Al OH 3 NaOH Al OH 3 NH3 H2O 白色胶状物 难溶于水 能凝聚水中的悬浮物 并能吸附色素 可作净水剂 1 物理性质 3 制备 AlCl3 3NH3 H2O 3NH4Cl Al OH 3 2 氢氧化铝 Al OH 3 两性氢氧化物 2 化学性质 与酸反应 Al OH 3 3HCl AlCl3 3H2O Al OH 3 3H Al3 3H2O 与强碱反应 Al OH 3 NaOH NaAlO2 2H2O Al OH 3 OH AlO2 2H2O 加热分解 Al3 3NH3 H2O 3NH4 Al OH 3 Al OH 3的性质实验 Al OH 3的为什么有两性 白色沉淀 Al OH 3 3H Al3 3H2O Al OH 3 OH AlO2 2H2O 1 Al OH 3有两性 既能与酸反应又能与碱反应 但它不与弱酸 弱碱反应 Al OH 3不溶于H2CO3 不溶于NH3 H2O 而溶于强碱 故宜用可溶性铝盐和NH3 H2O制备Al OH 3 Al OH 3会溶于过量的氢氧化钠溶液 Al OH 3 OH AlO2 2H2O 注意 实验室为何不用可溶性铝盐与NaOH溶液反应制取Al OH 3 金属单质 Al等 两性氧化物 Al2O3等 两性氢氧化物 Al OH 3等 弱酸的铵盐 NH4 2CO3 NH4 2S CH3COONH4等 弱酸的酸式盐 NaHCO3 NaHSO3 KHS等 2 既能与酸反应又能与碱反应的物质有哪些 思考与讨论 1 将盐酸逐滴滴入到NaAlO2溶液中 直至过量 2 NaAlO2溶液逐滴滴入到盐酸中 直至过量 2 NaAlO2溶液逐滴滴入到盐酸中 直至过量 先产生沉淀 振荡后消失 当NaAlO2过量时 产生的沉淀不再消失 4H AlO2 Al3 2H2OAl3 3AlO2 6H2O 4Al OH 3 析解 1 先产生白色絮状沉淀 当HCl过量时沉淀消失 AlO2 H H2O Al OH 3 Al OH 3 3H Al3 3H2O 3 常见铝盐 1 铝盐可与弱碱溶液 如氨水 反应制备Al OH 3 2 明矾 KAl SO4 2 12H2O明矾易溶于水 完全电离 KAl SO4 2 K Al3 2SO42 其水溶液因Al3 水解而显性 离子方程式为 酸 俗称 白矾 钾明矾 明矾 是硫酸钾和硫酸铝的含水复盐 无色透明晶体 有酸味 溶于水 水解时生成氢氧化铝胶状沉淀 用作媒染剂和净化剂 化学工业中用于炼铝和制造钾肥等 硫酸铝钾 复盐是纯净物还是混和物 1 从节约药品的角度思考 你认为哪一种方案好 方案一和方案二共同存在的问题是 2 请用相同的原料设计一个更为节约药品的方案 并写出有关反应的化学方程式 解析 1 设同样制备1molAl OH 3 据所设计方案中的反应计算知 方案一需1molAl 1 5molH2SO4 3molNaOH 方案二需1molAl 0 5molH2SO4 1molNaOH 故方案二比方案一节约药品 但方案一中加入NaOH溶液和方案中二加入H2SO4溶液时 均难以控制加入的量以确保Al元素全部转化为沉淀 2 生成Al OH 3的反应还有 Al3 3AlO2 6H2O 4Al OH 3 因而可按下图 将1molAl分成两部分去做 将所得溶液合并 只需1molAl 0 375molH2SO4 0 75molNaOH 且Al元素全部进入沉淀 答案 1 方案二较好 方案一在加入NaOH溶液和方案二在加入H2SO4溶液时 均难以控制加入的量 以确保Al元素全部转化为沉淀 2 实验方案 将Al按1 3分成两份 第一份与适量硫酸溶液反应 第二份与适量NaOH溶液反应 然后将所得溶液混合即可 有关反应的化学方程式为 2Al 3H2SO4 Al2 SO4 3 3H2 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 Al2 SO4 3 6NaAlO2 12H2O 8Al OH 3 3Na2SO4 评述 方案三的明显优点是易于定量控制 节省原料 产率高等 这是在巧妙合理利用了Al及其化合物化学性质的情景下设计出来的 考查了学生对铝及其化合物的相互转化 性质掌握和巧妙迁移应用的能力 1 铝及其化合物转化关系图 CO2或H H2O Al3 Al OH 3 3OH 或NH3 H2O AlO2 2 OH 5 3H 3 4OH 6 4H 7 双水解 2 铝三角 2 Al OH 3 OH AlO2 2H2O Al3 3OH Al OH 3 3 Al3 4OH AlO2 2H2O 4 AlO2 H H2O Al OH 3 6 AlO2 4H Al3 2H2O 5 Al OH 3 3H Al3 3H2O 7 Al3 3AlO2 6H2O 4Al OH 3 讨论以上反应物的量与产物的关系 AlO2 H Al OH 3 Al3 4OH AlO2 Al3 3OH Al OH 3 AlO2 4H Al3 铝土矿 以三水合氧化铝 一水合氧化铝石等铝的氧化物为主 并包含高岭石 蛋白石 针铁矿等而成的混合物 常含镓 成分变化很大 常成豆状 块状 多孔状 或土状产出 是炼铝的最重要原料 也是提炼分散元素镓的主要来源 课外阅读 自然界中的化学 氧化铝的天然存在形式 铝土矿由氧化铝的水合物和少量的氧化铁和二氧化硅杂质组成 刚玉氧化铝的天然晶体 硬度大仅次于金刚石 金刚砂 SiC 蓝宝石 红宝石是刚玉的一种 刚玉 刚玉的化学成分为氧化铝 晶体常呈桶状 柱状 因含钛而呈蓝色 蓝色透明的刚玉叫蓝宝石 红宝石 含微量铬而呈不同色调红色的刚玉宝石 属高档宝石 以透明且呈微带紫色色调的鲜红色品种最为名贵 用焰熔法制备的合成红宝石除用作装饰品外 还广泛地用作精密仪器 钟表中的轴承和激光材料 绿宝石 除祖母绿和海蓝宝石外其他各种颜色绿柱石类宝石的统称 品种有金色绿宝石 玫瑰绿宝石 紫色绿宝石 暗褐色绿宝石等 蓝宝石 含铁和铊的刚玉宝石 属高档宝石 以微带紫的鲜蓝色品种最为名贵 用作个人装饰品 用焰熔法制得的各色合成蓝宝石较为常见 闪耀着六射星光的天然蓝宝石 亚洲之星 重330克拉 缅甸产 世界著名珍宝 现藏于美国华盛顿斯密森博物馆 宝石展示 闪耀着六射星光的天然红宝石 罗斯利夫斯 重138 7克拉 斯里兰卡产 世界著名珍宝 现藏于美国华盛顿斯密森博物馆 宝石展示 天然宝石 天然宝石 英帝国王冠 镶有4粒红宝石 11粒祖母绿 16粒宝石蓝 227粒珍珠和超过2800粒大大小小的钻石 人造宝石 机械表中的 钻 精美的氧化铝陶瓷制品 生活中的化学 通常的净水剂 明矾 KAl SO4 2 12H2O 净水原理 铝离子在溶液中可以与水发生微弱的反应 生成有很大表面积的氢氧化铝 可以吸附水中的悬浮杂质而形成沉淀 胃不痛了 多亏了胃舒平 胃