高中化學(xué) 4.2《鋁 金屬材料》素材 魯科版必修1

1、第2節(jié) 鋁 金屬材料1 鋁與鋁合金1鋁（1）物理性質(zhì)：硬度較小，銀白色質(zhì)輕，密度為2.7g/cm，具有一定的耐磨性，有很好的延展性和導(dǎo)電性，熔點(diǎn)低（666.4），沸點(diǎn)高（2467）。（2）化學(xué)性質(zhì)與非金屬反應(yīng)a 與氧氣反應(yīng)：常溫下，鋁被空氣中的氧氣氧化，表面生成一層致密的氧化物薄膜，失去金屬光澤。點(diǎn)燃時(shí)，金屬鋁可以在氧氣中燃燒：4Al 3O2 2Al2O3 說明：該反應(yīng)放出大量熱和耀眼的白光，因而鋁可用于制造燃燒彈、信號彈、火箭推進(jìn)劑等。b. 與氯氣、硫等非金屬反應(yīng)2Al3Cl2 2AlCl34Al3S 2Al2S3與酸的反應(yīng)a. 與非氧化酸（鹽酸、稀硫酸）反應(yīng)，有氫氣生成：2Al6H2Al3

2、3H2。b. 與氧化酸（硝酸，濃硫酸）反應(yīng)，無氫氣生成： Al4HNO3 (稀)Al(NO3)3NO2H2O注意：Al遇冷的濃硫酸、濃硝酸會鈍化，但加熱可反應(yīng)。與堿的反應(yīng)化學(xué)方程式：2Al2NaOH6H2O2NaAl(OH)43H2離子方程式： 2Al2OH6H2O2Al(OH)43H2與金屬氧化物的反應(yīng)（鋁熱反應(yīng)）金屬鋁在高溫下可與Fe2O3反應(yīng)：2AlFe2O32FeAl2O3說明：a該反應(yīng)稱為鋁熱反應(yīng)，鋁粉和氧化鐵粉末的混合物稱為鋁熱劑。利用鋁熱反應(yīng)可焊接鋼軌大截面的鋼材部件等。b鋁和氧化鐵在高溫下發(fā)生的反應(yīng)不僅可用于焊接鋼軌，還可用于定向爆破定向爆破是指在地基的鋼筋混處安放鋁熱劑，引燃

3、后產(chǎn)生的溫度高達(dá)25003500，使鋼筋熔斷，樓體倒塌。c鋁不僅可與氧化鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)，用其他金屬氧化物如V2O5、Cr2O3、MnO2等代替氧化鐵也可發(fā)生鋁熱反應(yīng)。鋁熱反應(yīng)還可用于冶煉釩、錳等金屬。2、鋁合金（1）合金：合金是指兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。一般來說，合金的性能優(yōu)于純金屬，合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬熔點(diǎn)都低，硬度比它的各成分金屬大。但合金的性質(zhì)并不是各成分金屬性質(zhì)的總和。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m（2）鋁合金金屬鋁中加入其他元素如銅、鎂、硅、鋅、鋰等，即形成各種性能優(yōu)良的鋁合金。性質(zhì)特征鋁合金具有密度小、強(qiáng)度高、塑性好、易于成

4、形、制造工藝簡單、成本低廉等特點(diǎn)，并且表面易形成致密的氧化物保護(hù)膜而具有一定的抗腐蝕能力。用途鋁合金主要用于建筑業(yè)、容器和包裝業(yè)、交通運(yùn)輸及電子行業(yè)，如汽車車輪的骨架，硬盤抽取盒等。另外，還廣泛用于制造飛機(jī)構(gòu)件。2 鋁的重要化合物1氧化鋁（1）存在：自然界中純凈的Al2O3為無色晶體，俗稱剛玉，硬度僅次于金剛石，可作人造寶石。（2）物理性質(zhì)：白色固體，不溶于水，熔點(diǎn)高。說明：由于Al2O3熔點(diǎn)高，難分解，因而可做良好的耐火材料。（3）化學(xué)性質(zhì)與酸反應(yīng)： Al2O3 6HCl 2AlCl3 3H2O（Al2O3 6H 2Al3 3H2O）與堿反應(yīng)：Al2O32NaOH3H2O2NaAl(OH)4

5、（Al2O32OH3H2O2Al(OH)4）說明：氧化鋁具有不同于一般氧化物的性質(zhì)，既與強(qiáng)酸反應(yīng)也與強(qiáng)堿反應(yīng)，屬于兩性氧化物。2氫氧化鋁（1）物理性質(zhì)：Al(OH)3是幾乎不溶于水的白色膠狀固體，具有吸附性。（2）化學(xué)性質(zhì)w.w.w.k.s.5.u.c.o.m（2）鋁合金與酸反應(yīng)：Al(OH)3 3HClAlCl3 3H2O（Al(OH)3 3H+Al3+3H2O）與堿反應(yīng)：Al(OH)3NaOHNaAl(OH)4（Al(OH)3OHAl(OH)4）說明：Al(OH)3與Al2O3一樣，既與酸反應(yīng)又與堿反應(yīng)，具有兩性，屬于兩性氫氧化物。受熱易分解：大部分難溶性的氫氧化物在受熱時(shí)可以分解生成相應(yīng)

6、的氧化物和水，Al(OH)3也不例外。2Al(OH)3 Al2O33H2O（3）Al(OH)3的制?。轰X鹽與堿反應(yīng)：用鋁鹽與可溶性弱堿氨水反應(yīng)制Al(OH)3：Al3+3NH3·H2OAl(OH)33NH4+說明：制取Al(OH)3也可用鋁鹽與強(qiáng)堿作用，但應(yīng)嚴(yán)格控制加入堿的量，因?yàn)閺?qiáng)堿過量會使制得的Al(OH)3轉(zhuǎn)化為四羥基合鋁酸鹽：Al(OH)3OHAl(OH)4。所以，實(shí)驗(yàn)室一般不采用這種方法制Al(OH)3。四羥基合鋁酸鹽與酸反應(yīng)：一般用向偏鋁酸鹽溶液中通入CO2的方法制取Al(OH)3。當(dāng)CO2不足或適量時(shí)：2Al(OH)4CO22Al(OH)3CO32H2O；CO2過量時(shí)：

7、Al(OH)4CO2Al(OH)3HCO3。說明：一般不用強(qiáng)酸，因?yàn)閺?qiáng)酸的量控制不當(dāng)會使制得的Al(OH)3溶解： Al(OH)4H+Al(OH)3H2O；Al(OH)33H+Al3+3H2O（4）Al(OH)3的用途：由于Al(OH)3具有吸附性，既能凝聚水中懸浮物，又能吸附色素，因此Al(OH)3可作凈水劑和色素吸附劑。3 金屬與金屬材料1金屬的分類（1）冶金工業(yè)黑色金屬：Fe、Cr、Mn（黑色金屬的顏色不一定是黑色，如純凈的鐵、鉻的顏色是銀白色）有色金屬：除Fe、Cr、Mn以外的所有金屬（2）按密度輕金屬：密度4.5g/cm3（如鈉、鎂、鋁）重金屬：密度4.5g/cm3（如鐵、銅、W）w

8、.w.w.k.s.5.u.c.o.m（2）鋁合金（3）按自然界中的含量常見金屬：如鐵（4.75%） 鋁（7.7%） 鈣（3.45%）等稀有金屬：如鋯、鈮、鉬等2金屬的通性：有金屬光澤、有延展性，是電和熱的良導(dǎo)體，具有還原性。4鋼鐵（1）生鐵：含碳量24.3%，硬度大，但較脆且不易機(jī)械加工。（2）普通鋼：含碳量0.03%2%，增加了鐵錳等元素，改善了鐵的性能，但易銹蝕。（3）不銹鋼：在普通鋼基礎(chǔ)上，加入鉻鎳等元素，含鉻在一般在12以上，在空氣中能保持金屬光澤，且有不生銹的特性。說明：由于鉻元素的加入，能使鋼材表面形成致密且堅(jiān)固的氧化膜，防止內(nèi)部鐵與外界物質(zhì)接觸。鎳元素的加入，使不銹鋼在酸堿鹽的水

9、溶液中也能具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性。5金、銀、銅等金屬材料（1）物理性質(zhì) 特性：金是黃色金屬；銀是白色金屬；銅是紫紅色金屬。 共性：硬度較小，熔點(diǎn)較高，密度較大，具有金屬光澤、良好的延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。（2）化學(xué)性質(zhì)：金、銀、銅都屬于不活潑金屬，相對而言，其活潑程度依次增強(qiáng)。 金：金是最穩(wěn)定的金屬之一，在高溫下也不能與氧氣反應(yīng)，不能被硝酸等強(qiáng)氧化性酸氧化。但金能溶解在王水中。 銀：銀雖然不能與鹽酸、稀硫酸反應(yīng)，但卻能溶解在硝酸等強(qiáng)氧化性酸中：Ag2HNO3 (濃)AgNO3NO2H2O；3Ag4HNO3 (稀)3AgNO3NO2H2O 銅：a 與非金屬單質(zhì)反應(yīng)： 2CuO2 2CuO

10、；2 CuS Cu2S；CuCl2CuCl2b 與酸反應(yīng)：與銀相似，銅不能與鹽酸、稀硫酸反應(yīng)，但卻能溶解在硝酸等強(qiáng)氧化性酸中：Cu2H2SO4(濃) CuSO4SO22H2OCu4HNO3 (濃)Cu(NO3)2 2NO22H2O3Cu8HNO3 (稀) 3Cu(NO3)2 2 NO 4H2Oc 與鹽溶液反應(yīng)： Cu2FeCl3CuCl22FeCl2d 銅的銹蝕：銅在干燥空氣中性質(zhì)穩(wěn)定，但在潮濕空氣中會被腐蝕，在其表面逐漸形成一層綠色的銅銹：2CuO2H2OCO2 Cu2(OH)2CO36銅的常見化合物（1）顏色、溶解性：CuO黑色、難溶；Cu2O紅色、難溶；Cu2S黑色、難溶；CuSO4白色、易溶；CuSO4·5H2O藍(lán)色、易溶；Cu2(OH)2CO3綠色、難溶；Cu(OH)2藍(lán)色、難溶。（2）化學(xué)性質(zhì)氧化銅a. 氧化銅有金屬氧化物的性質(zhì)，例如： CuO2HClCuCl2H2O b. 氧化銅具有弱氧化性，可與某些還原劑反應(yīng)。例如：H2CuO CuH2