鋁及其化合物 課堂

1、金屬材料在許多領(lǐng)域一直被廣泛應(yīng)用金屬材料在許多領(lǐng)域一直被廣泛應(yīng)用青銅時(shí)代青銅時(shí)代鐵器時(shí)代鐵器時(shí)代鋁合金鋁合金含量：含量：OSi Al Fe CaNa鋁是地殼中含量鋁是地殼中含量最多最多的金屬的金屬2 83+13鋁的原子結(jié)構(gòu)示意圖鋁的原子結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)性質(zhì)決定決定化學(xué)性質(zhì)比較活潑，化學(xué)性質(zhì)比較活潑，表現(xiàn)還原性表現(xiàn)還原性,在反應(yīng)中多被氧化為在反應(yīng)中多被氧化為Al3+鋁的原子結(jié)構(gòu)鋁的原子結(jié)構(gòu) 鋁呈鋁呈 色，硬度色，硬度 ，密度，密度 ，熔點(diǎn)熔點(diǎn) ，和鎂類似，和鎂類似， 主要用途是主要用途是 ， 鋁優(yōu)良的導(dǎo)電性和密度小，用鋁優(yōu)良的導(dǎo)電性和密度小，用來來 。(一一)物理性質(zhì)物理性質(zhì)銀白銀白小小小小較高較

2、高制造鋁合金制造鋁合金制作導(dǎo)線制作導(dǎo)線鋁是一種活潑金屬,但鋁制品為何能在空氣中穩(wěn)定存在? 用坩堝夾住一小塊鋁箔（箔厚約用坩堝夾住一小塊鋁箔（箔厚約0.1mm），）， 在酒精燈上加熱至熔化，輕輕晃動。在酒精燈上加熱至熔化，輕輕晃動。仔細(xì)觀察?？捎^察到什么現(xiàn)象？仔細(xì)觀察。可觀察到什么現(xiàn)象？為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象？為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象？再取一塊鋁箔，用砂紙仔細(xì)打磨（或再取一塊鋁箔，用砂紙仔細(xì)打磨（或 在酸中處理后，用水洗凈），除去表面的在酸中處理后，用水洗凈），除去表面的氧化膜，再加熱至熔化。氧化膜，再加熱至熔化。又有什么現(xiàn)象呢？又有什么現(xiàn)象呢？ 1 1、與非金屬單質(zhì)、與非金屬單質(zhì)4Al + 3O2

3、= 2Al2O32Al + 3Cl2 = 2AlCl32Al + 3S = Al2S3鈉和鋁與氧氣、水反應(yīng)情況的比較：鈉和鋁與氧氣、水反應(yīng)情況的比較：金屬鈉金屬鈉金屬鋁金屬鋁與氧氣反應(yīng)與氧氣反應(yīng)情況情況與水反應(yīng)情與水反應(yīng)情況況與酸反應(yīng)情與酸反應(yīng)情況況1、常溫反應(yīng)生成氧、常溫反應(yīng)生成氧化鈉化鈉2、加熱時(shí)劇烈反應(yīng)、加熱時(shí)劇烈反應(yīng)生成過氧化鈉生成過氧化鈉1、常溫被氧化生成致、常溫被氧化生成致密的氧化膜密的氧化膜(不容易銹蝕不容易銹蝕)2、加熱內(nèi)部熔化，不、加熱內(nèi)部熔化，不脫落脫落（氧化鋁熔點(diǎn)高）（氧化鋁熔點(diǎn)高）常溫時(shí)就能與水劇烈常溫時(shí)就能與水劇烈反應(yīng)反應(yīng)常溫時(shí)與水不反應(yīng)，常溫時(shí)與水不反應(yīng)，在沸水中也

4、幾乎無在沸水中也幾乎無明顯現(xiàn)象明顯現(xiàn)象劇烈反應(yīng)，比劇烈反應(yīng)，比與水反應(yīng)劇烈與水反應(yīng)劇烈表面打磨后表面打磨后能劇烈反應(yīng)能劇烈反應(yīng)鎂與水反應(yīng)鎂與水反應(yīng)什么情況？什么情況？2 2、與酸、與酸(1)(1)與與稀稀鹽酸、稀鹽酸、稀H H2 2SOSO4 4反應(yīng)：反應(yīng)：2Al6H = 2Al33H2 (2)常溫下，遇常溫下，遇冷的冷的濃濃H2SO4、濃濃HNO3 (強(qiáng)氧化性強(qiáng)氧化性)發(fā)生發(fā)生鈍化鈍化鋁與冷水幾乎不反應(yīng)，與沸水反應(yīng)及其微弱鋁與冷水幾乎不反應(yīng)，與沸水反應(yīng)及其微弱（是反應(yīng)）（是反應(yīng)）鋁與稀硝酸反應(yīng)不放出氫氣。鋁與稀硝酸反應(yīng)不放出氫氣。 在在Al和和NaOH溶液的反應(yīng)中，氧化劑是哪種物質(zhì)？溶液的反

5、應(yīng)中，氧化劑是哪種物質(zhì)？這一反應(yīng)的本質(zhì)是怎樣的？這一反應(yīng)的本質(zhì)是怎樣的？這一反應(yīng)的本質(zhì)是：這一反應(yīng)的本質(zhì)是： 2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2 2Al(OH)3+2NaOH=2NaAlO2+4H2O 反應(yīng)反應(yīng)不易進(jìn)行的原因是：不易進(jìn)行的原因是： a.Al的金屬性相對較弱；的金屬性相對較弱； b.產(chǎn)生的產(chǎn)生的Al(OH)3不溶于水，覆蓋在金屬表面而阻止不溶于水，覆蓋在金屬表面而阻止反應(yīng)的進(jìn)行。反應(yīng)的進(jìn)行。 由反應(yīng)由反應(yīng)可知可知Al(OH)3能溶于能溶于NaOH溶液中，能促使反溶液中，能促使反應(yīng)應(yīng)向右進(jìn)行，所以向右進(jìn)行，所以Al能與能與NaOH溶液反應(yīng)，將溶液反應(yīng)，將與與相相加可得總反應(yīng)

6、：加可得總反應(yīng)： 可簡寫為可簡寫為2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2, 氧化劑為水氧化劑為水，不是，不是NaOH。3、與強(qiáng)堿、與強(qiáng)堿NaOH溶液溶液2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H22Al+2OH-+2H2O = 2AlO2- +3H2反應(yīng)的實(shí)質(zhì)反應(yīng)的實(shí)質(zhì): :2Al + 6H2O = 2Al(OH)3+3H2Al(OH)3+NaOH = NaAlO2+2H2O2Al+2NaOH+6H2O =2NaAlO2+ 4H2O +3H26e-NaOH只是作為堿性介質(zhì)只是作為堿性介質(zhì)總結(jié)：總結(jié)：Al既能既能與酸與酸反應(yīng)又能反應(yīng)又能與強(qiáng)堿與強(qiáng)堿反應(yīng)反應(yīng) 4 4、與鹽溶液

7、、與鹽溶液2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu 某些金屬氧化物粉末與鋁粉混某些金屬氧化物粉末與鋁粉混合后在較高溫度下發(fā)生劇烈反應(yīng)合后在較高溫度下發(fā)生劇烈反應(yīng)生成生成Al2O3和其它金屬并放出大量和其它金屬并放出大量熱的反應(yīng)叫熱的反應(yīng)叫鋁熱反應(yīng)鋁熱反應(yīng)鋁熱反應(yīng)鋁熱反應(yīng) 1.1.將兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀，在其中一只將兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀，在其中一只紙漏斗的底部剪一個(gè)小孔，用水潤濕，再與另一個(gè)紙漏斗的底部剪一個(gè)小孔，用水潤濕，再與另一個(gè)紙漏斗套在一起，有孔紙漏斗置于內(nèi)層（使紙漏斗紙漏斗套在一起，有孔紙漏斗置于內(nèi)層（使紙漏斗每邊都有每邊都有4 4層），架在鐵架臺的鐵圈上，其下

8、方放層），架在鐵架臺的鐵圈上，其下方放置盛有細(xì)沙的蒸發(fā)皿或鐵盤。置盛有細(xì)沙的蒸發(fā)皿或鐵盤。 2.2.將將5g5g干燥的氧化鐵粉末、干燥的氧化鐵粉末、2g2g鋁粉均勻混合后放鋁粉均勻混合后放在紙漏斗里，在混合物的上面加少量在紙漏斗里，在混合物的上面加少量氯酸鉀氯酸鉀，再在，再在混合物中間插一根混合物中間插一根鎂條鎂條。點(diǎn)燃鎂條，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。點(diǎn)燃鎂條，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 3.3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)從紙漏斗下端落下的金屬是否為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)從紙漏斗下端落下的金屬是否為鐵。鐵。用鎂燃燒放出的熱量引發(fā)鋁熱反應(yīng)用鎂燃燒放出的熱量引發(fā)鋁熱反應(yīng)鋁熱鋁熱5 5、鋁熱反應(yīng)、鋁熱反應(yīng) 鋁熱反應(yīng)不僅被用于焊接鋼軌，而且還常

9、被用于鋁熱反應(yīng)不僅被用于焊接鋼軌，而且還常被用于冶煉熔點(diǎn)較高的金屬如釩、鉻、錳等。冶煉熔點(diǎn)較高的金屬如釩、鉻、錳等。（1）試從鋁粉跟氧化鐵的反應(yīng)出發(fā)，思考鋁熱反應(yīng)）試從鋁粉跟氧化鐵的反應(yīng)出發(fā)，思考鋁熱反應(yīng)為什么可以應(yīng)用于冶煉這些金屬。為什么可以應(yīng)用于冶煉這些金屬。（2）請配平下列用鋁熱反應(yīng)原理冶煉金屬釩和鈷的）請配平下列用鋁熱反應(yīng)原理冶煉金屬釩和鈷的反應(yīng)的化學(xué)方程式，指出哪些物質(zhì)是還原劑、哪反應(yīng)的化學(xué)方程式，指出哪些物質(zhì)是還原劑、哪些物質(zhì)是氧化劑，并計(jì)算生成些物質(zhì)是氧化劑，并計(jì)算生成1mol各種金屬分別各種金屬分別需要純鋁的質(zhì)量。需要純鋁的質(zhì)量。V2O5+AlAl2O3+V Co3O4+AlA

10、l2O3+Co（3）本質(zhì)）本質(zhì)利用鋁的利用鋁的還原性還原性，將，將難難熔熔金屬從其氧化物金屬從其氧化物中置換出來中置換出來（4）特點(diǎn)）特點(diǎn)高溫，高溫，放出大量的熱放出大量的熱。新生成的金屬。新生成的金屬單質(zhì)呈單質(zhì)呈液液態(tài)，態(tài)，易易與與Al2O3分離分離（5）用途）用途冶煉難熔金屬冶煉難熔金屬焊接鋼軌焊接鋼軌定向爆破定向爆破（三）工業(yè)制法（三）工業(yè)制法2Al2O3（熔融）（熔融）= 4Al + 3O2電解電解 制造電線和電纜制造電線和電纜; ;做各種鋁質(zhì)器皿做各種鋁質(zhì)器皿 鎂鋁合金用于制造汽車、飛機(jī)、火箭；鎂鋁合金用于制造汽車、飛機(jī)、火箭； Al2O3：紅寶石紅寶石、藍(lán)寶石、藍(lán)寶石的主要成分的主

11、要成分 剛玉剛玉的主要成分是的主要成分是AlAl2 2O O3 3 ，其中把含，其中把含少量少量鉻元素鉻元素的的 剛玉剛玉稱為稱為紅寶石紅寶石；含少量的；含少量的鐵和鈦元素鐵和鈦元素的剛玉稱為的剛玉稱為藍(lán)寶石藍(lán)寶石。用耐磨的用耐磨的Al2O3做成的軸承做成的軸承耐高溫氧化鋁耐高溫氧化鋁陶瓷坩堝陶瓷坩堝二、氧化鋁二、氧化鋁（一）物理性質(zhì)（一）物理性質(zhì)白白色固體、色固體、難難溶于水，溶于水，熔熔點(diǎn)很點(diǎn)很高高（20502050）, ,堅(jiān)固，常作堅(jiān)固，常作耐火材料耐火材料。它是哪類化合物？應(yīng)該有什么性質(zhì)？堿性氧化物堿性氧化物Al2O3酸性氧化物酸性氧化物酸性氧化物 堿性氧化物 何去何從?既能與酸反應(yīng)又

12、能與堿反應(yīng)只生成鹽和水的氧化物.兩性氧化物:Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O； Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2OAl2O3 + 2OH= 2AlO2+ H2O偏鋁酸鈉偏鋁酸鈉偏鋁酸根偏鋁酸根 氧化鋁不溶于水氧化鋁不溶于水, ,與水不反應(yīng)與水不反應(yīng), ,故故不能用不能用氧化鋁與水反應(yīng)氧化鋁與水反應(yīng)制取氫氧化制取氫氧化鋁鋁 鋁制餐具不宜用來鋁制餐具不宜用來蒸煮蒸煮或長時(shí)或長時(shí)間間存放存放酸酸性、性、堿堿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熔點(diǎn)高熔點(diǎn)高) )：

13、耐火坩堝、：耐火坩堝、 耐火管等耐火管等1、冶煉金屬鋁：冶煉金屬鋁： 2Al2Al2 2O O3 3 （熔融）（熔融）= 4Al + 3O= 4Al + 3O2 2 電解電解3、天然的、天然的Al2O3形成名貴飾品形成名貴飾品白色白色膠狀物，膠狀物，難難溶于水，有較強(qiáng)的溶于水，有較強(qiáng)的吸附性吸附性。Al(OH)3看看它的化學(xué)式看看它的化學(xué)式, ,想想它屬于什么類物質(zhì)想想它屬于什么類物質(zhì)? ?Al(OH)Al(OH)3 3 3HCl3HCl AlClAlCl3 3 + 3H+ 3H2 2O O三元堿 Al(OH) 3 Al3+ +3 OH-請驗(yàn)證一下弱酸是否能與其反應(yīng)請驗(yàn)證一下弱酸是否能與其反應(yīng)

14、? ?我們得出的結(jié)論:氫氧化鋁只能溶于強(qiáng)酸氫氧化鋁只能溶于強(qiáng)酸不能溶于較弱酸。不能溶于較弱酸。實(shí)驗(yàn)要求: 弱酸自帶!氫氧化鋁能溶于強(qiáng)堿氫氧化鋁能溶于強(qiáng)堿. Al(OH)3NaOHNaAlO22H2O一元酸氫氧化鋁不能溶于弱堿氫氧化鋁不能溶于弱堿.Al(OH)3 = H+ H2OHAlO2HAlO2 H2O 何去何從?既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)只生成鹽和水的氫氧化物.兩性氫氧化物:酸堿歸納一下:氫氧化鋁為兩性氫氧化物H+H2O Al(OH)3 Al3+ + 3OH-與堿反應(yīng)與酸反應(yīng)酸式電離酸式電離 堿式電離堿式電離（1）與）與酸酸反應(yīng)：反應(yīng)：Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O（2）與與強(qiáng)強(qiáng)堿

15、堿反應(yīng)：反應(yīng)：Al(OH)3+NaOH = NaAlO2+2H2OAl(OH)3+OH- = AlO2-+2H2OO3H AlCl3HClAl(OH)2332Al(OH)3Al2O3+3H2O 1、可吸附水中懸浮物和各種色素，常用作凈水劑、可吸附水中懸浮物和各種色素，常用作凈水劑2、用作藥物，治療胃酸過多、用作藥物，治療胃酸過多( (三三) )實(shí)驗(yàn)室制法：實(shí)驗(yàn)室制法：鋁鹽與氨水鋁鹽與氨水Al2(SO4)3+6NH3H2O=2Al(OH)3+3(NH4)2SO4Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+KAl(SO4)2=K+Al3+2SO42-無色晶體，易溶于水，無色晶體，易溶于水，

16、可用作凈水劑?？捎米鲀羲畡?。明礬溶于水，明礬溶于水，AlAl3+3+發(fā)生水解反應(yīng)，生成發(fā)生水解反應(yīng)，生成Al(OH)Al(OH)3 3膠體，具有吸附性。膠體，具有吸附性。 Al(OH)3膠體可以和懸浮于水膠體可以和懸浮于水中的泥沙形成絮狀不溶物沉降下來，使水澄清，做凈中的泥沙形成絮狀不溶物沉降下來，使水澄清，做凈水劑水劑由由兩種（或以上）兩種（或以上）的金屬離子（或銨根）和的金屬離子（或銨根）和一種一種酸根離子組成的鹽酸根離子組成的鹽四、鋁鹽四、鋁鹽(Al(Al3+3+):):KAl(SO4)212H2O，（1）與酸反應(yīng)）與酸反應(yīng):HCl +AlO2 +H2O=Al(OH)3+NaCl少量少量

17、強(qiáng)酸：強(qiáng)酸：足量足量強(qiáng)酸：強(qiáng)酸：AlO2 + 4HCl = AlCl3+ NaCl + 2H2OH+ + AlO2- + H2O =Al(OH)3AlO2- + 4H+ =Al3+ + 2 H2O (3)鋁鹽與偏鋁酸鹽溶液反應(yīng)鋁鹽與偏鋁酸鹽溶液反應(yīng)2NaAlO2+ CO2（少量）（少量）+3H2O=2Al(OH)3 +Na2CO3正鹽正鹽Al3+3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3AlCl3+3NaAlO2+6H2O=4Al(OH)3+3NaCl（雙水解反應(yīng)）（雙水解反應(yīng)）NaAlO2+ CO2（足量）（足量）+2H2O=Al(OH)3 +NaHCO3酸式鹽酸式鹽2AlO2-+ CO2（少

18、量）（少量）+3H2O=2Al(OH)3 +CO32-AlO2-+ CO2（足量）（足量）+2H2O=Al(OH)3 +HCO3-總結(jié)：總結(jié)：1、既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)的物質(zhì)、既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)的物質(zhì)（1）Al、Al2O3、Al（OH）3（2）弱酸的銨鹽：（）弱酸的銨鹽：（NH4）2CO3、NH4HCO3、 （NH4）2SO3等等（3）弱酸的酸式鹽：）弱酸的酸式鹽：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、常見互滴法鑒別的物質(zhì)、常見互滴法鑒別的物質(zhì)（1） Na2CO3與鹽酸與鹽酸（2） AlCl3與與NaOH溶液溶液往往AlClAlCl3 3溶液逐滴加入溶液逐滴加入NaOHNaOH溶液至過量溶液至過量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溶液至過量溶液至過量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溶液至過量溶液至過量 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總結(jié)：鋁及其總結(jié)：鋁及其重要化合物之間重要化合物之間轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化 練習(xí)練習(xí)：將一定量的將一定量的

22、Mg、Al投入投入100mL一定濃度一定濃度的的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至過量，生成的沉淀的質(zhì)量與至過量，生成的沉淀的質(zhì)量與加入加入NaOH的體積的關(guān)系如圖所示。求：的體積的關(guān)系如圖所示。求： (1)合金中合金中Mg、Al的質(zhì)量的質(zhì)量 (2)原原HCl的的物質(zhì)的量濃度？物質(zhì)的量濃度？20180(s)(mL) 160體驗(yàn)熱身體驗(yàn)熱身1.鋁分別與足量的鹽酸和鋁分別與足量的鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)溶液反應(yīng),當(dāng)放出的當(dāng)放出的H2在同溫在同溫同壓下相等時(shí)同壓下相等時(shí),消耗的鹽酸與消耗的鹽酸與NaOH的物質(zhì)的量之比為的物質(zhì)的量之比為( )A.1 1B.2 1C.3 1D.1 3答案答案:C解析解析:根據(jù)根據(jù)Al與鹽酸和與鹽酸和NaOH