铝及其化合物课堂剖析

1、金属材料在许多领域一直被广泛应用金属材料在许多领域一直被广泛应用青铜时代青铜时代铁器时代铁器时代铝合金铝合金含量：含量：OSi Al Fe CaNa铝是地壳中含量铝是地壳中含量最多最多的金属的金属2 83+13铝的原子结构示意图铝的原子结构示意图结构性质决定决定化学性质比较活泼，化学性质比较活泼，表现还原性表现还原性,在反应中多被氧化为在反应中多被氧化为Al3+铝的原子结构铝的原子结构 铝呈铝呈 色，硬度色，硬度 ，密度，密度 ，熔点熔点 ，和镁类似，和镁类似， 主要用途是主要用途是 ， 铝优良的导电性和密度小，用铝优良的导电性和密度小，用来来 。(一一)物理性质物理性质银白银白小小小小较高较

2、高制造铝合金制造铝合金制作导线制作导线铝是一种活泼金属,但铝制品为何能在空气中稳定存在? 用坩埚夹住一小块铝箔（箔厚约用坩埚夹住一小块铝箔（箔厚约0.1mm），）， 在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动。在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动。仔细观察。可观察到什么现象？仔细观察。可观察到什么现象？为什么会产生这种现象？为什么会产生这种现象？再取一块铝箔，用砂纸仔细打磨（或再取一块铝箔，用砂纸仔细打磨（或 在酸中处理后，用水洗净），除去表面的在酸中处理后，用水洗净），除去表面的氧化膜，再加热至熔化。氧化膜，再加热至熔化。又有什么现象呢？又有什么现象呢？ 1 1、与非金属单质、与非金属单质4Al + 3O2

3、= 2Al2O32Al + 3Cl2 = 2AlCl32Al + 3S = Al2S3钠和铝与氧气、水反应情况的比较：钠和铝与氧气、水反应情况的比较：金属钠金属钠金属铝金属铝与氧气反应与氧气反应情况情况与水反应情与水反应情况况与酸反应情与酸反应情况况1、常温反应生成氧、常温反应生成氧化钠化钠2、加热时剧烈反应、加热时剧烈反应生成过氧化钠生成过氧化钠1、常温被氧化生成致、常温被氧化生成致密的氧化膜密的氧化膜(不容易锈蚀不容易锈蚀)2、加热内部熔化，不、加热内部熔化，不脱落脱落（氧化铝熔点高）（氧化铝熔点高）常温时就能与水剧烈常温时就能与水剧烈反应反应常温时与水不反应，常温时与水不反应，在沸水中也

4、几乎无在沸水中也几乎无明显现象明显现象剧烈反应，比剧烈反应，比与水反应剧烈与水反应剧烈表面打磨后表面打磨后能剧烈反应能剧烈反应镁与水反应镁与水反应什么情况？什么情况？2 2、与酸、与酸(1)(1)与与稀稀盐酸、稀盐酸、稀H H2 2SOSO4 4反应：反应：2Al6H = 2Al33H2 (2)常温下，遇常温下，遇冷的冷的浓浓H2SO4、浓浓HNO3 (强氧化性强氧化性)发生发生钝化钝化铝与冷水几乎不反应，与沸水反应及其微弱铝与冷水几乎不反应，与沸水反应及其微弱（是反应）（是反应）铝与稀硝酸反应不放出氢气。铝与稀硝酸反应不放出氢气。 在在Al和和NaOH溶液的反应中，氧化剂是哪种物质？溶液的反

5、应中，氧化剂是哪种物质？这一反应的本质是怎样的？这一反应的本质是怎样的？这一反应的本质是：这一反应的本质是： 2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2 2Al(OH)3+2NaOH=2NaAlO2+4H2O 反应反应不易进行的原因是：不易进行的原因是： a.Al的金属性相对较弱；的金属性相对较弱； b.产生的产生的Al(OH)3不溶于水，覆盖在金属表面而阻止不溶于水，覆盖在金属表面而阻止反应的进行。反应的进行。 由反应由反应可知可知Al(OH)3能溶于能溶于NaOH溶液中，能促使反溶液中，能促使反应应向右进行，所以向右进行，所以Al能与能与NaOH溶液反应，将溶液反应，将与与相相加可得总反应

6、：加可得总反应： 可简写为可简写为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2, 氧化剂为水氧化剂为水，不是，不是NaOH。3、与强碱、与强碱NaOH溶液溶液2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H22Al+2OH-+2H2O = 2AlO2- +3H2反应的实质反应的实质: :2Al + 6H2O = 2Al(OH)3+3H2Al(OH)3+NaOH = NaAlO2+2H2O2Al+2NaOH+6H2O =2NaAlO2+ 4H2O +3H26e-NaOH只是作为碱性介质只是作为碱性介质总结：总结：Al既能既能与酸与酸反应又能反应又能与强碱与强碱反应反应 4 4、与盐溶液

7、、与盐溶液2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu 某些金属氧化物粉末与铝粉混某些金属氧化物粉末与铝粉混合后在较高温度下发生剧烈反应合后在较高温度下发生剧烈反应生成生成Al2O3和其它金属并放出大量和其它金属并放出大量热的反应叫热的反应叫铝热反应铝热反应铝热反应铝热反应 1.1.将两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，在其中一只将两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，在其中一只纸漏斗的底部剪一个小孔，用水润湿，再与另一个纸漏斗的底部剪一个小孔，用水润湿，再与另一个纸漏斗套在一起，有孔纸漏斗置于内层（使纸漏斗纸漏斗套在一起，有孔纸漏斗置于内层（使纸漏斗每边都有每边都有4 4层），架在铁架台的铁圈上，其下

8、方放层），架在铁架台的铁圈上，其下方放置盛有细沙的蒸发皿或铁盘。置盛有细沙的蒸发皿或铁盘。 2.2.将将5g5g干燥的氧化铁粉末、干燥的氧化铁粉末、2g2g铝粉均匀混合后放铝粉均匀混合后放在纸漏斗里，在混合物的上面加少量在纸漏斗里，在混合物的上面加少量氯酸钾氯酸钾，再在，再在混合物中间插一根混合物中间插一根镁条镁条。点燃镁条，观察实验现象。点燃镁条，观察实验现象。 3.3.设计实验，检验从纸漏斗下端落下的金属是否为设计实验，检验从纸漏斗下端落下的金属是否为铁。铁。用镁燃烧放出的热量引发铝热反应用镁燃烧放出的热量引发铝热反应铝热铝热5 5、铝热反应、铝热反应 铝热反应不仅被用于焊接钢轨，而且还常

9、被用于铝热反应不仅被用于焊接钢轨，而且还常被用于冶炼熔点较高的金属如钒、铬、锰等。冶炼熔点较高的金属如钒、铬、锰等。（1）试从铝粉跟氧化铁的反应出发，思考铝热反应）试从铝粉跟氧化铁的反应出发，思考铝热反应为什么可以应用于冶炼这些金属。为什么可以应用于冶炼这些金属。（2）请配平下列用铝热反应原理冶炼金属钒和钴的）请配平下列用铝热反应原理冶炼金属钒和钴的反应的化学方程式，指出哪些物质是还原剂、哪反应的化学方程式，指出哪些物质是还原剂、哪些物质是氧化剂，并计算生成些物质是氧化剂，并计算生成1mol各种金属分别各种金属分别需要纯铝的质量。需要纯铝的质量。V2O5+AlAl2O3+V Co3O4+AlA

10、l2O3+Co（3）本质）本质利用铝的利用铝的还原性还原性，将，将难难熔熔金属从其氧化物金属从其氧化物中置换出来中置换出来（4）特点）特点高温，高温，放出大量的热放出大量的热。新生成的金属。新生成的金属单质呈单质呈液液态，态，易易与与Al2O3分离分离（5）用途）用途冶炼难熔金属冶炼难熔金属焊接钢轨焊接钢轨定向爆破定向爆破（三）工业制法（三）工业制法2Al2O3（熔融）（熔融）= 4Al + 3O2电解电解 制造电线和电缆制造电线和电缆; ;做各种铝质器皿做各种铝质器皿 镁铝合金用于制造汽车、飞机、火箭；镁铝合金用于制造汽车、飞机、火箭； Al2O3：红宝石红宝石、蓝宝石、蓝宝石的主要成分的主

11、要成分 刚玉刚玉的主要成分是的主要成分是AlAl2 2O O3 3 ，其中把含，其中把含少量少量铬元素铬元素的的 刚玉刚玉称为称为红宝石红宝石；含少量的；含少量的铁和钛元素铁和钛元素的刚玉称为的刚玉称为蓝宝石蓝宝石。用耐磨的用耐磨的Al2O3做成的轴承做成的轴承耐高温氧化铝耐高温氧化铝陶瓷坩埚陶瓷坩埚二、氧化铝二、氧化铝（一）物理性质（一）物理性质白白色固体、色固体、难难溶于水，溶于水，熔熔点很点很高高（20502050）, ,坚固，常作坚固，常作耐火材料耐火材料。它是哪类化合物？应该有什么性质？碱性氧化物碱性氧化物Al2O3酸性氧化物酸性氧化物酸性氧化物 碱性氧化物 何去何从?既能与酸反应又

12、能与碱反应只生成盐和水的氧化物.两性氧化物:Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O； Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2OAl2O3 + 2OH= 2AlO2+ H2O偏铝酸钠偏铝酸钠偏铝酸根偏铝酸根 氧化铝不溶于水氧化铝不溶于水, ,与水不反应与水不反应, ,故故不能用不能用氧化铝与水反应氧化铝与水反应制取氢氧化制取氢氧化铝铝 铝制餐具不宜用来铝制餐具不宜用来蒸煮蒸煮或长时或长时间间存放存放酸酸性、性、碱碱性或性或咸咸的食物的食物2、耐火材料耐火材料(Al(Al2 2O O3 3熔点高熔点高) )：

13、耐火坩埚、：耐火坩埚、 耐火管等耐火管等1、冶炼金属铝：冶炼金属铝： 2Al2Al2 2O O3 3 （熔融）（熔融）= 4Al + 3O= 4Al + 3O2 2 电解电解3、天然的、天然的Al2O3形成名贵饰品形成名贵饰品白色白色胶状物，胶状物，难难溶于水，有较强的溶于水，有较强的吸附性吸附性。Al(OH)3看看它的化学式看看它的化学式, ,想想它属于什么类物质想想它属于什么类物质? ?Al(OH)Al(OH)3 3 3HCl3HCl AlClAlCl3 3 + 3H+ 3H2 2O O三元碱 Al(OH) 3 Al3+ +3 OH-请验证一下弱酸是否能与其反应请验证一下弱酸是否能与其反应

14、? ?我们得出的结论:氢氧化铝只能溶于强酸氢氧化铝只能溶于强酸不能溶于较弱酸。不能溶于较弱酸。实验要求: 弱酸自带!氢氧化铝能溶于强碱氢氧化铝能溶于强碱. Al(OH)3NaOHNaAlO22H2O一元酸氢氧化铝不能溶于弱碱氢氧化铝不能溶于弱碱.Al(OH)3 = H+ H2OHAlO2HAlO2 H2O 何去何从?既能与酸反应又能与碱反应只生成盐和水的氢氧化物.两性氢氧化物:酸碱归纳一下:氢氧化铝为两性氢氧化物H+H2O Al(OH)3 Al3+ + 3OH-与碱反应与酸反应酸式电离酸式电离 碱式电离碱式电离（1）与）与酸酸反应：反应：Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O（2）与与强强碱

15、碱反应：反应：Al(OH)3+NaOH = NaAlO2+2H2OAl(OH)3+OH- = AlO2-+2H2OO3H AlCl3HClAl(OH)2332Al(OH)3Al2O3+3H2O 1、可吸附水中悬浮物和各种色素，常用作净水剂、可吸附水中悬浮物和各种色素，常用作净水剂2、用作药物，治疗胃酸过多、用作药物，治疗胃酸过多( (三三) )实验室制法：实验室制法：铝盐与氨水铝盐与氨水Al2(SO4)3+6NH3H2O=2Al(OH)3+3(NH4)2SO4Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+KAl(SO4)2=K+Al3+2SO42-无色晶体，易溶于水，无色晶体，易溶于水，

16、可用作净水剂。可用作净水剂。明矾溶于水，明矾溶于水，AlAl3+3+发生水解反应，生成发生水解反应，生成Al(OH)Al(OH)3 3胶体，具有吸附性。胶体，具有吸附性。 Al(OH)3胶体可以和悬浮于水胶体可以和悬浮于水中的泥沙形成絮状不溶物沉降下来，使水澄清，做净中的泥沙形成絮状不溶物沉降下来，使水澄清，做净水剂水剂由由两种（或以上）两种（或以上）的金属离子（或铵根）和的金属离子（或铵根）和一种一种酸根离子组成的盐酸根离子组成的盐四、铝盐四、铝盐(Al(Al3+3+):):KAl(SO4)212H2O，（1）与酸反应）与酸反应:HCl +AlO2 +H2O=Al(OH)3+NaCl少量少量

17、强酸：强酸：足量足量强酸：强酸：AlO2 + 4HCl = AlCl3+ NaCl + 2H2OH+ + AlO2- + H2O =Al(OH)3AlO2- + 4H+ =Al3+ + 2 H2O (3)铝盐与偏铝酸盐溶液反应铝盐与偏铝酸盐溶液反应2NaAlO2+ CO2（少量）（少量）+3H2O=2Al(OH)3 +Na2CO3正盐正盐Al3+3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3AlCl3+3NaAlO2+6H2O=4Al(OH)3+3NaCl（双水解反应）（双水解反应）NaAlO2+ CO2（足量）（足量）+2H2O=Al(OH)3 +NaHCO3酸式盐酸式盐2AlO2-+ CO2（少

18、量）（少量）+3H2O=2Al(OH)3 +CO32-AlO2-+ CO2（足量）（足量）+2H2O=Al(OH)3 +HCO3-总结：总结：1、既能与强酸反应，又能与强碱反应的物质、既能与强酸反应，又能与强碱反应的物质（1）Al、Al2O3、Al（OH）3（2）弱酸的铵盐：（）弱酸的铵盐：（NH4）2CO3、NH4HCO3、 （NH4）2SO3等等（3）弱酸的酸式盐：）弱酸的酸式盐：NaHCO3、NaHSO3、NaHS等等Al3+Al(OH)3AlO2-少量少量OHOH- -、NHNH3 3 H H2 2OO AlO AlO2 2- -Al3+Al(OH)3AlO2-AlO2-Al(OH)3

19、Al3+4、常见互滴法鉴别的物质、常见互滴法鉴别的物质（1） Na2CO3与盐酸与盐酸（2） AlCl3与与NaOH溶液溶液往往AlClAlCl3 3溶液逐滴加入溶液逐滴加入NaOHNaOH溶液至过量溶液至过量Al3+ + 3OH- = Al(OH)3Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2On n(NaOH)(NaOH)n nAl(OH)Al(OH)3 3 1 12 23 34 41 1往往NaOH溶液中加入溶液中加入AlCl3溶液至过量溶液至过量Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2OAl3+3AlO2-+6H2O=4Al(OH)31 12 23 34 44 4n

20、 nAl(OH)Al(OH)3 3 n n(AlCl(AlCl3 3) )AlO2- + H+ + H2O =Al(OH)3Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O1 12 23 34 41 1n nAl(OH)Al(OH)3 3 n n(HCl)(HCl)n n(NaAlO(NaAlO2 2) )1 12 23 34 44 4n nAl(OH)Al(OH)3 3 AlO2- + 4H+ = Al3+ + 2H2O Al3+3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3 1 12 23 34 41 1n nAl(OH)Al(OH)3 3 n n( ( NHNH3 3. .HH2 2OO

21、 ) )Al3+ +3NH3.H2O = Al(OH)3+3NH4+往往AlAl3+3+、MgMg2+2+各各1mol1mol的混合溶液中加的混合溶液中加NaOHNaOH溶液至过量溶液至过量 n n( (NaOHNaOH) )Al3+ + 3OH- = Al(OH)3 Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2OMg2+ + 2OH- = Mg(OH)2 1 12 23 34 42 2n n 沉淀沉淀 1 16 65 57 7Al3+ AlO2 AlAlAl2O3Al(OH)3Al(OH)3总结：铝及其总结：铝及其重要化合物之间重要化合物之间转化转化 练习练习：将一定量的将一定量的

22、Mg、Al投入投入100mL一定浓度一定浓度的的HCl中，合金全部溶解。向所得溶液中滴加中，合金全部溶解。向所得溶液中滴加5mol/L的的NaOH至过量，生成的沉淀的质量与至过量，生成的沉淀的质量与加入加入NaOH的体积的关系如图所示。求：的体积的关系如图所示。求： (1)合金中合金中Mg、Al的质量的质量 (2)原原HCl的的物质的量浓度？物质的量浓度？20180(s)(mL) 160体验热身体验热身1.铝分别与足量的盐酸和铝分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应溶液反应,当放出的当放出的H2在同温在同温同压下相等时同压下相等时,消耗的盐酸与消耗的盐酸与NaOH的物质的量之比为的物质的量之比为( )A.1 1B.2 1C.3 1D.1 3答案答案:C解析解析:根据根据Al与盐酸和与盐酸和NaOH