铝和铝合金的崛起

2018/1/24,铝和铝合金的崛起,2018/1/24,回忆金属的化学性质,化学性质特点是均易 最外层电子,表现 性， 且 电子的能力越强，则金属性越强。,主要表现：与等反应， 在这些反应中，金属单质均作 剂。,失去,还原,失去,还原,非金属、水、酸、盐,2018/1/24,铝的原子结构特点及在金属活动顺序表中的位置,K Ca Na Mg Zn Fe Sn Pb H Cu Hg ,Al,结论:Al的化学性质活泼,具有较强还原性,2018/1/24, Al在氧气、氯气等非金属反应, Al与酸反应, Al与热水反应, Al与Fe2O3反应,化学性质,Al与NaOH溶液反应,2018/1/24,现象：剧烈反应，放出大量的热,有白烟,【实验1】铝与氯气反应,2018/1/24,【实验2】,剧烈燃烧,放出大量的热和耀眼的白光,现象：,化学方程式：,2018/1/24,常温下，铝能被氧化吗？,用砂皮擦去铝条表面的氧化膜，把铝条插入硝酸汞溶液中。稍后，取出，用滤纸轻轻把表面吸干，在把铝条放在干燥的滤纸上。,2018/1/24,现象：铝条表面慢慢长出像“毛刷”一样整齐的白毛，同时，铝条表面发热。分析：铝-汞合金使铝的表面不能形成致密的氧化膜，氧气不断和铝反应，白毛就是Al2O3 。结论：常温下，铝也可以和氧气反应 4Al+3O22Al2O3,2018/1/24,问题探究,1.铝锅为什么可以用来煮饭？,2.能写出Al和S、Cl2反应的化学方程式吗？,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。,2018/1/24,将长毛的铝去掉白毛后放入热水中，观察现象。现象：铝的表面有气泡产生。结论：2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2请写出铁与水的反应，你能比较出它们的金属活泼性吗？,【实验3】铝和热水的反应,2018/1/24,【实验4】,现象：,镁与NaOH不反应，铝与NaOH反应，有氢气产生。,化学方程式：,2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2,2018/1/24,问题探究,1.为什么铝制餐具不宜蒸煮或长期存放有酸性或碱性的食物？,2.Al与氨水反应能生成H2吗？,Al能与酸或碱起反应,不能! Al与强碱反应才能生成H2,2018/1/24,演示【实验5】,现象：,化学方程式：,发出耀眼的光芒，有熔融物生成,铝热剂,2018/1/24,铝热反应,概念：铝粉和某些金属氧化物反应放出大量的热，使混合物达到很高的温度，生成氧化铝和金属。铝热剂：铝粉和某些金属氧化物（难熔）如Fe2O3、V2O5 、 Cr2O3 、 MnO2等。引燃剂：镁和氯酸钾,2018/1/24,铝热反应的作用,（1）冶炼难熔金属 （2）焊接钢轨 （3）定向爆破,2018/1/24,铝热反应用于焊接钢轨,2018/1/24,铝热反应用于“定向爆破”,2018/1/24,铝的存在：,铝元素在自然界以化合态形式存在,地壳中含量最多的金属元素是 ；,地壳里各种元素的含量图（质量分数）,Al,2018/1/24,铝的原子结构特点及在金属活动顺序表中的位置,K Ca Na Mg Zn Fe Sn Pb H Cu Hg ,Al,结论:Al的化学性质活泼,具有较强还原性,2018/1/24, Al在氧气、氯气等非金属反应, Al与酸反应, Al与热水反应, Al与Fe2O3反应,化学性质,Al与NaOH溶液反应,2018/1/24,铝的用途,结构性质用途,1.制造导线和电缆;(导电性好)2.包装食品和饮料；制造日常用品，如炊具;(延展性、导热性) 3.加入其他元素，制合金(硬铝)，用于飞机、汽车等部件(密度小、合金硬度大)；4.可用铝制容器储运浓硫酸或浓硝酸；5.用来焊接钢轨、冶炼难熔的金属，如：钒、铬、锰等。,2018/1/24,开 心 辞 典,这里有五个问题，你想回答哪一个？,幻灯片 4222,幻灯片 42幻灯片 19幻灯片 193,幻灯片 424,幻灯片 铝的性质1,2,2018/1/24,课 堂 练 习,1.下列关于铝的叙述中，不正确的是:A.铝属于金属单质,不与任何碱反应 B.铝是地壳中含量最多的金属C.在常温下，铝不能与氧气反应 D.铝既能与酸反应，也能与强碱反应,A C,2018/1/24,课 堂 练 习,2.相等质量的两块铝，分别和足量的稀H2SO4和NaOH反应，产生气体在相同条件下的体积比:,A.2：3 B.3:2 C.2:1 D.1:1,D,2018/1/24,课 堂 练 习,3.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,2018/1/24,课 堂 练 习,4.在加入铝粉能放出H2的溶液中，一定能大量 共存的离子组是：,A.K+、Na+、CO32-、SO42- B.NH4+、Na+、Cl-、NO3-C.K+、Na+、Cl-、SO42- D.K+、HCO3-、Cl- 、SO42-,C,2018/1/24,5.将一个用金属铝做的易拉罐内充满CO2，然后往罐内注入足量的NaOH溶液，立即用胶布密封罐口。经过一段时间后，罐壁内凹而瘪，再过一段时间后，瘪了的罐壁重新鼓起来（用化学方程式表示）。（1）罐壁内凹而瘪的原因是_；（2）罐再鼓起的原因是_。,课 堂 练 习,2018/1/24,铝的重要化合物,红宝石（Al2O3）,蓝宝石（Al2O3）,明矾晶体KAl(SO4)212H2O,2018/1/24,铝的重要化合物,1、氧化铝（Al2O3） (1)物理性质：白色固体、熔点高、不溶于水，不与水化合。(2)化学性质：与酸反应： Al2O33H2SO4Al2(SO4)33H2O与碱反应：Al2O32NaOH2NaAlO2H2O,2018/1/24,2、氢氧化铝（ Al(OH)3 ）,（1）物理性质：白色胶状物质，不溶于水，有强的吸附性。,2018/1/24,（2）化学性质：不稳定性：受热易分解。2Al(OH)3 Al2O32H2O这是工业上制取纯净氧化铝的方法。,2018/1/24,碱性： Al(OH)33HCl AlCl33H2O酸性：Al(OH)3NaOH NaAlO2H2O氢氧化铝既能跟酸反应生成盐和水，又能跟碱反应生成盐和水，所以氢氧化铝是两性氢氧化物。,2018/1/24,注意：(1)氢氧化铝作为碱时是三元碱；作为酸时是一元酸（HAlO3）。(2)氢氧化铝与酸碱反应时，弱酸弱碱是不能把氢氧化铝溶解的。,H+AlO2-+H2O Al(OH)3 Al3+3OH-,2018/1/24,小结,Al2O3: 两性氧化物.,Al(OH)3:两性氢氧化物,Al(OH)3溶于强酸和强碱中，不能和弱碱 (如氨水)反应,不能和弱酸 (如碳酸)反应。,2018/1/24,氢氧化铝（Al(OH)3）的两性,AlO2 Al(OH)3 Al3写出以上相互转换的离子方程式。,2018/1/24,Al3+,Al(OH)3,AlO2-,2018/1/24,注意：,Al(OH)3不溶于弱酸（H2CO3）弱碱（氨水）Al3与以下离子不能大量共存：OH、CO32、HCO3、SO32、S2、AlO2（直接反应或发生双水解）AlO2与以下离子不能大量共存：H、HCO3、NH4、Al3、Mg2（直接反应或发生双水解）,2018/1/24,二、从铝土矿中提炼铝,溶解,铝土矿,NaOH溶液,过滤,残渣,二氧化碳,酸化,过滤,滤液,灼烧,H2O,电解,铝,铝土矿：主要成分为Al2O3还有少量的Fe2O3 等杂质,?,2018/1/24,问题一：,预测Al2O3作为金属氧化物可能具有怎样的化学性质？,Fe2O3是金属氧化物，具有怎样的化学性质？,实验验证：,预测：,结论：,回忆：,Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,Al2O3 可能与酸反应,向装有Al2O3的试管（1号）中加入一定量的稀盐酸。,Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O,2018/1/24,用NaOH溶液溶解铝土矿中什么物质？,问题二：,实验验证：,预测：,结论：,可能溶解了Al2O3,向装有Al2O3的试管（2号）中加入NaOH,向装有Fe2O3的试管（3号）中加入NaOH,Fe2O3不与NaOH反应,Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,偏铝酸钠,2018/1/24,问题三：,NaOH溶解铝土矿后，滤液中的主要成分是什么？残渣是什么？,滤液：过量的NaOH、NaAlO2,残渣：Fe2O3等杂质,2018/1/24,问题四：,把滤液酸化的目的是什么？,两试管都有白色沉淀生成。,把滤液酸化的作用是中和过量的NaOH溶液并和NaAlO2反应产生沉淀,实验：,现象：,结论：,向4号试管中加入NaAlO2溶液，再滴加盐酸,向5号试管中加入NaAlO2溶液，再通入CO2,Al(OH)3,2018/1/24,问题五：,为什么工艺流程中不是用盐酸来酸化，而是通足量的CO2酸化？,实验：,现象：,加稀盐酸的试管中沉淀溶解,通CO2的试管中沉淀不溶解,结论：,Al(OH)3可以溶于强酸，但不能溶于H2CO3等弱酸。,NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3,向4号试管中继续滴加稀盐酸至过量。,向5号试管中继续通入CO2气体至过量。,2018/1/24,问题六：,过滤后的白色固体是什么？,经灼烧后得到了什么物质？写出有关的化学方程式。,Al(OH)3,2018/1/24,1886年，美国化学家霍尔通过不断摸索, 把氧化铝熔化在熔融的冰晶石（Na3AlF6