高中化学 第4章第2节铝 金属材料同步素材 鲁科版必修1

1 第第 2 2 节铝金属材料节铝金属材料 1 1 铝与铝合金铝与铝合金 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 点燃 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 2Al 3Cl2 点燃 2AlCl34Al 3S 点燃 2Al2S3 与酸的反应 a 与非氧化酸 盐酸 稀硫酸 反应 有氢气生成 2Al 6H 2Al3 3H2 b 与氧化酸 硝酸 浓硫酸 反应 无氢气生成 Al 4HNO3 稀 Al NO3 3 NO 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 Al OH 4 3H2 离子方程式 2Al 2OH 6H2O 2 Al OH 4 3H2 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 2Al Fe2O3 高温 2Fe Al2O3 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 2500 3500 使钢筋熔断 2 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 2 铝的重要化合物铝的重要化合物 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 Al2O3 2NaOH 3H2O 2Na Al OH 4 Al2O3 2OH 3H2O 2 Al 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 3 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 3HCl AlCl3 3H2O Al OH 3 3H Al3 3H2O 与碱反应 Al OH 3 NaOH Na Al OH 4 Al OH 3 OH 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 3 Al2O3 3H2O 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 3NH3 H2O Al OH 3 3NH4 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 3 OH Al 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 2 Al OH 4 CO2 2Al OH 3 CO32 H2O CO2过量时 Al OH 4 CO2 Al OH 3 HCO3 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 4 H Al OH 3 H2O Al OH 3 3H 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 3 金属与金属材料金属与金属材料 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 4 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 钢铁钢铁 1 生铁 含碳量 2 4 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 5 金 银 铜等金属材料 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 Ag 2HNO3 浓 AgNO3 NO2 H2O 3Ag 4HNO3 稀 3AgNO3 NO 2H2O 铜 a 与非金属单质反应 2Cu O2 2CuO 2 Cu S 5 Cu2S Cu Cl2 点燃 CuCl2 b 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 Cu 2H2SO4 浓 CuSO4 SO2 2H2O Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2 NO 4H2O c 与盐溶液反应 Cu 2FeCl3 CuCl2 2FeCl2 d 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 2Cu O2 H2O CO2 Cu2 OH 2CO3 6 6 铜的常见化合物 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 CuSO4 5H2O 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 CuO 2HCl CuCl2 H2O b 氧化铜具有弱氧化性 可与某些还原剂反应 例如 H2