高中化学课件-铝和铝合金的崛起

第二节铝和铝合金的崛起第一课时,第八章走进精彩纷呈的金属世界,一、铝和铝合金,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,（一）在国宴上，拿破仑三世使用一套珍藏的铝制餐具，而大臣们使用的是银制餐具。（二）门捷列夫创建了元素周期表，受到英国皇家学会的表彰，奖品是一只铝制奖杯。,“铝的趣史”,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）中进行电解,终于看到小球状的铝聚集在阴极上。,电解铝方法的发明,电解法制铝,冰晶石（Na3AlF6）做助熔剂，大大降低了Al2O3的熔点,想一想,列举你所熟悉的铝制品，思考它们分别利用了铝的哪些物理性质？,导热性,导电性,延展性,密度小,火箭的铝合金材料,“嫦娥一号”上首次使用的铝锂合金,月球车上泡沫铝防护服,西南铝业集团,1、铝的物理性质,银白色轻金属，良好的延展性和导电导热性。密度2.7g/cm3，熔点660.4，沸点2467。,科学探究,思考:为何熔化的铝不会滴下来?,（1）铝与氧气的反应,4Al+3O22Al2O3,用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动，仔细观察，你看到了什么现象？为什么会有这种现象？再取一块铝箔，用砂纸仔细打磨，除去表面的保护膜，在加热至熔化。又有什么现象呢？,2、铝的化学性质,资料知识：,氧化铝的熔点是2050高于铝的熔点(660)。,原因：致密、熔点高的氧化铝包在铝的外面。所以熔点低的铝融化后不会滴下来。,铝表面容易形成致密的氧化物，可以隔绝铝与空气的接触,阻止内部铝被氧化。,资料卡片,铝的氧化膜,在空气中，铝的表面容易生成一层很稳定的氧化膜，但天然形成的氧化膜很薄，耐磨性和抗蚀性还不够。为了使铝制品适应于不同的用途，可以采用化学方法对铝的表面进行处理，如增加膜的厚度，改变膜的结构和强度，对氧化膜进行着色等。例如，化学氧化（用铬酸作氧化剂）可以使氧化膜产生美丽的颜色；用电化学氧化的方法，可以生成坚硬的氧化膜，还可以用染料使其着色。市场上的铝制品就有不少是经过这样处理的。氧化膜使得性质活泼的金属铝成为一种应用广泛的金属材料。,“毛刷”现象的实验制作：取一根铝条用砂纸将薄膜破坏掉，然后用沾有Hg(NO3)2溶液的棉球擦一下，再用滤纸擦干。观察铝条表面变化情况：用滤纸擦干后的铝条表面迅速长出了许多疏松的白毛，铝条变成“毛刷”，轻抖白毛飘落。“白毛”成分是Al2O3。Hg(NO3)2与Al条发生置换反应，生成的Hg阻止在Al条表面生成致密的氧化铝薄膜。此实验证明：室温下铝很容易跟空气中的氧气发生氧化还原反应：4Al+3O2=2Al2O3，Al具有强还原性。我们在使用铝制品时要注意保护氧化膜。,4Al+3O22Al2O3思考：(1)铝是一种金属性很强的金属，加热时甚至可以与水反应，为什么可用铝制的锅、壶煮饭、烧水？(2)有人为了清洗铝锅，用“钢丝球”擦拭，这样做好吗？为什么？铝表面形成致密的氧化膜Al2O3，是耐火材料,a铝跟水不继续反应,在常温下，在浓硫酸或浓硝酸里铝的表面被钝化，生成坚固的氧化膜，可阻止反应的继续进行。钝化：常温；铁与铝；浓硫酸和浓硝酸；先反应，后停止。,b铝跟酸的反应,2Al+6H+2Al3+3H2,（2）铝分别与酸、碱的反应,因此，浓硫酸或浓硝酸可以用铝制的容器装运，用铁罐贮存。,铝锅中水垢如何除去？（醋酸、稀强酸、浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸）,反应实质：,铝是还原剂，水是氧化剂。,酸、碱、盐等可直接腐蚀铝制品，铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放具有酸性、碱性或咸味的食物。,c铝跟碱的反应,钠、铝、铁与氧气和水反应的比较,金属铝与Fe2O3的实验探究,现象：反应非常剧烈,放出大量的热,并发出耀眼的光芒,纸漏斗的下部有熔融物掉入沙中,在沙中很快变成了黑色,经检验此物可以被磁铁所吸引,Fe2O3+Al,4、铝热反应,铝热反应：某些金属氧化物与金属铝在高温下发生氧化还原反应，生成Al2O3和新的金属单质，并且放出大量的热,铝热剂：某些金属氧化物和铝的混合物,热还原法常用的还原剂:焦炭、CO、H2、某些活泼金属（如Al等）,用途：用于冶炼某些熔点高，硬度大的金属,3106V+5A12O3,第二节铝和铝合金的崛起第二课时,第八章走进精彩纷呈的金属世界,二、氧化铝,思考：哪些金属氧化物能与水反应生成相应的碱？哪些金属氧化物不能与水反应生成相应的碱？你发现有何规律吗？,K2O、CaO、BaO、Na2O能与水反应生成相应的碱，MgO、Al2O3、Fe2O3、CuO等不能与水反应生成相应的碱,规律：可溶或微溶的强碱对应的氧化物可与水反应，难溶的弱碱对应的氧化物不与水反应。,“学与问”：钠表面的氧化物和铝的氧化膜都是金属氧化物，它们的外观形态和性质相同吗？对内层金属的保护作用一样吗？,Na2O、Al2O3都是白色固体，但附在银白色的金属钠或铝上均显暗灰色。化学性质不同：（1）Na2O疏松，对内层金属不起保护作用，而在空气中Al表面的Al2O3是致密的薄层，对内层铝有很好的保护作用。（2）Na2O能溶于水生成NaOH，Na2O能与酸反应。Al2O3不溶于水，与水不反应。Al2O3既能与酸反应，又能与强碱反应。,两性氧化物,结论：1、大多数金属氧化物只与酸反应生成相应的盐和水，而与碱不反应。它们是碱性氧化物。2、Al2O3既能与酸反应，又能与碱反应。,Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2OAl2O3+6H+2Al3+3H2OAl2O3+2NaOH2NaAlO2+H2OAl2O3+2OH-2AlO2-+H2O,Al2O3+HCl-,Al2O3+NaOH-,2、金属氧化物一定是碱性氧化物吗？碱性氧化物一定是金属氧化物吗？,金属氧化物不一定是碱性氧化物（如Al2O3是两性氧化物，Mn2O7是酸性氧化物）,碱性氧化物一定是金属氧化物。,红棕色,黑色,白色,不反应,不反应,不反应,难溶,难溶,难溶,难溶,与水反应,与水反应,如何鉴别Na2O、MgO、Al2O3、FeO、CuO、Fe2O3六种固体粉末？,巩固与练习：1、,Na2O、MgO、Al2O3、FeO、CuO、Fe2O3,Na2O、MgO、Al2O3,FeO、CuO,Fe2O3,Na2O,MgO、Al2O3,FeO,CuO,MgO,Al2O3,(观察),(水),(NaOH),(HClaq、观察),浅绿色,蓝绿色,不溶,溶,红宝石、蓝宝石、刚玉的主要成分是什么？,1氧化铝（Al2O3）,白色难熔的物质，是冶炼金属铝的原料；耐火材料。可以用来制造耐火坩埚、耐火管和耐高温的实验仪器等。,三、Al(OH)3的性质：,1、物理性质,氢氧化铝是几乎不溶于水的白色固体，在水溶液中新生成的氢氧化铝呈胶状。能凝聚水中悬浮物，又有吸附色素的性能。,2、化学性质,Al(OH)3的两性:,Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2OAl(OH)3+OH-AlO2-+2H2O,Al(OH)3+3HClAlCl3+3H2OAl(OH)3+3H+Al3+3H2O,两性氢氧化物：既能跟酸反应生成盐和水，又能跟碱反应生成盐和水的氢氧化物。,为什么Al(OH)3具有两性呢？,两性,两性氢氧化物指其在水溶液中既发生酸性电离，又发生碱性电离：H2O+AlO2-+H+Al(OH)3Al3+3OH-,遇酸主要发生碱性电离，遇碱主要发生酸性电离。,氢氧化铝不溶于弱酸（如H2CO3）弱碱（氨水），溶于强酸强碱。,总结:既能溶于碱，又能溶于酸的物质有哪些？,Al,Al2O3,Al(OH)3,弱酸的酸式盐（如NaHCO3）,弱酸的铵盐（如(NH4)2CO3）,试写出NH4HCO3与NaOH溶液加热反应的离子方程式,Al(OH)3的不稳定性:2Al(OH)3=Al2O3+3H2O,氢氧化铝的用途：氢氧化铝胶体可作净水剂、色素吸附剂、医用胃酸中和剂。,哪些金属氢氧化物热稳定性差？有何规律吗？,难溶的金属氢氧化物热稳定性差，受热易分解。,先出现白色沉淀，后沉淀逐渐溶解。,生成白色胶状沉淀,AlCl3+3NaOHAl(OH)3+3NaClAl3+3OH-Al(OH)3Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2OAl(OH)3+OH-AlO2-+2H2O,AlCl3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4ClAl3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4+,3、探究Al(OH)3的制备,（1）氢氧化铝的制备：a.由Al3+制备：,为什么不用NaOH溶液?,NaOH等强碱能溶解Al(OH)3,结论：实验室中一般用可溶性铝盐与氨水反应制取Al(OH)3,由NaAlO2怎样制取Al(OH)3呢？,b.由AlO2-制取：,可以用盐酸吗？,盐酸等强酸能溶解Al(OH)3,c.由Al3+和AlO2-来制取：,试比较以上三种制备方法,哪种最好?,C,（4）Al3+或AlO2-的共存问题,酸性,碱性,弱酸酸根：OH-、CO32-、HCO3-、AlO2-、ClO-、SO32-、PO43-,H+、NH4+、Fe3+、Al3+、Cu2+,练习：1、下列变化不可能一步实验直接完成的是（）A、Al(OH)3-Al2O3B、Al2O3-Al(OH)3C、Al2O3-AlO2-D、Al(OH)3-Al3+2、有A、B、C、D四种化合物，其中A、B、C、D是铝的化合物。有下列反应：A+NaOHD+H2O;BA+H2O;C+NaOH（适量）B+NaCl;B+NaOH（足量）D+H2OA、B、C、D的化学式分别为：A、B、C、D。,B,Al2O3,Al(OH)3,AlCl3,NaAlO2,Al,Al2O3,Al(OH)3,Al3+,AlO2-,H+,H+,OH-,OH-,CO2,NH3,OH-,OH-,H+,H+,书写以下反应方程式和离子方程式,Al3+4OHAlO2+2H2OAlO2+4H+Al3+2H2OAl3+3AlO2+6H2O4Al(OH)3,（1）OH+Al3+(少量),（2）H+AlO2-(少量),（3）Al3+AlO2：,互滴原理：滴加顺序不同产生现象不同。,（1）NaOH和AlCl3（2）HCl和NaAlO2,不加其它试剂，仅用试管和胶头滴管区别下列溶液：,4、铝盐与碱反应的现象及图像,先产生沉淀，后消失,先无沉淀，后产生沉淀,产生沉淀不消失,5、偏铝酸盐与酸反应的现象及图像,先产生沉淀，后消失,先无沉淀，后产生沉淀,产生沉淀不消失,AlCl3中加NaOH,NaAlO2中加HCl,NaOH中加AlCl3,HCl中加NaAlO2,AlCl3中加氨水_,NaOH、NaAlO2中通CO2_,酸化的AlCl3中加NaOH_,HCl、MgCl2、AlCl3浓度比_,