鋁的性質(zhì)的研究

鋁的性質(zhì)的研究2024/3/23第1頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月

目錄

一.鋁的基本信息二.鋁的發(fā)現(xiàn)三.鋁的制取方法的改變四.鋁及其合金的物理性質(zhì)五.鋁的化學性質(zhì)六.鋁及其合金的用途第2頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月一.鋁的基本信息1.元素名稱:鋁2.元素符號:Al3.元素類型:金屬4.元素原子量（相對原子質(zhì)量）:26.985.原子序數(shù):136.核內(nèi)質(zhì)子數(shù):137.核外電子數(shù):138.核電核數(shù):139.所屬周期:310.所屬族數(shù):IIIA11.元素周期表所在位置:第三周期第IIIA族12.摩爾質(zhì)量:27g/mol13.在自然界中的存在形式:鋁以化合態(tài)的形式存在于各種巖石或礦石里，如長石、云母、鋁土礦等14.鋁在地殼中的含量相高,僅次于硅和氧而居第三位15.最高價氧化物:Al2O3(氧化鋁，也作三氧化二鋁)16.化合價:(1)最高正價:+3價（由其最外層有3電子決定）；

(2)最低價:0（金屬無負價，金屬單質(zhì)均為0價）17.原子半徑:1.82第3頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月二.鋁的發(fā)現(xiàn)與制取在眾多的金屬當中，人們是如何發(fā)現(xiàn)鋁的？1.燃素學說的創(chuàng)立者施塔爾最早發(fā)現(xiàn)明礬（KAl(SO4)2?12H2O）里含有一種與普通金屬不同的物質(zhì)。2.1824年丹麥科學家厄斯泰德最先制得鋁的單質(zhì)。他將氧化鋁與木炭的混合物加強熱至白熾狀態(tài)，再通入氯氣，得到液態(tài)的氯化鋁，然后同鉀汞齊作用制成鋁汞齊，最后隔絕空氣蒸餾除去汞，得到一些灰色金屬粉末。它的顏色和光澤看起來像錫，后來證明他得到的是一些不純凈的鋁。由于他的實驗結果發(fā)表在丹麥一個不著名的刊物上，沒有引起科學界的重視。第4頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月三.鋁的制取方法的改變?nèi)藗儗︿X的制取方法仍在研究，他們有了重大突破。1.韋勒改進鋁單質(zhì)的制取方法。他用熱的碳酸鉀（K2CO3）溶液與沸騰的明礬溶液（KAl(SO4)2?12H2O）作用，用現(xiàn)在離子方程式表示該反應為：3CO32-+2Al3++3H2O==2Al(OH)3↓+3CO2↑，將所得到的氫氧化鋁（Al(OH)3），經(jīng)過洗滌和干燥以后，與木炭、糖、油等混合，調(diào)成糊狀，然后放在密閉的坩堝中加熱，得到了氧化鋁(Al2O3)和木炭的燒結物,將這些燒結物加熱到紅熱的程度，通入干燥的氯氣(Cl2)，就得到了無水氯化鋁（AlCl3）,并用坩堝蓋將反應物蓋住。對坩堝加熱以后，很快就達到白熱的程度。當認為反應已經(jīng)完成，停止加熱，待坩堝冷卻后投進水中，發(fā)現(xiàn)坩堝中的混合物并不與水發(fā)生反應，水溶液也不顯堿性。這說明金屬鉀(K)已反應完全，剩余的銀灰色粉末就是金屬鋁(Al)（注：在當時，科學家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了金屬鉀，鉀會與水劇烈反應，得到堿性液體,主要成分為KOH）。2.1854年，法國化學家改進韋勒的方法，用鈉（Na）做還原劑，成功地制得成塊的金屬鋁，但因當時鈉的制取成本高，純鈉較貴，并未得到推廣第5頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月3.現(xiàn)代鋁的制取（電解熔融氧化鋁）。①溶解:將鋁土礦溶于NaOH溶液Al2O3+2NaOH2Na[Al(OH)4](也作2NaAlO2+H2O)②過濾:除去殘渣氧化鐵、硅鋁酸鈉等③酸化:向濾液中通入過量CO2.NaAlO2+CO2+2H2OAl(OH)3↓+NaHCO3④過濾、灼燒2Al(OH)3Al2O3+3H2O⑤電解:2Al2O3（熔融）4Al+3O2↑加熱通電冰晶石三.鋁的制取方法的改變第6頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月四.鋁及其合金物理性質(zhì)性質(zhì)決定用途，從下面的物理性質(zhì)中你可以得出鋁怎樣的用途？1.鋁是銀白色輕金屬，較軟，密度2.702g/cm3，熔點660.37℃，沸點2467℃。2.鋁對光的反射性能良好，反射紫外線比銀還強，鋁越純，它的反射能力越好3.純鋁的導電性很好，僅次于銀、銅。4.鋁有良好的延展性，能夠抽成細絲，軋制成各種鋁制品。5.鋁有良好的導熱性。6.純鋁較軟，當鋁中加入一定量的銅、鎂、錳等金屬，強度可以大大提高，幾乎相當于鋼材，且密度較小，不易銹蝕。7.當溫度降到-196℃時，有的鋼脆如玻璃，而有些鋁合金的強度和韌性反而有所提高，是便宜而輕巧的低溫材料。第7頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月五.鋁的化學性質(zhì)從鋁的化學性質(zhì)中，你又可以得出鋁怎樣的用途？1.和氧氣反應:4Al+3O22Al2O33.和較不活潑金屬氧化物反應（鋁熱反應）:3Fe3O4+8Al==9Fe+4Al2O34.和鹽溶液反應:2Al+3CuCl22AlCl3+3Cu5.和酸反應：(1)鹽酸和稀硫酸可跟鋁發(fā)生置換反應:2Al+6HCl==AlCl3+3H2↑；2Al+3H2SO4(稀)Al2(SO4)3+3H2↑(2)在常溫下濃硫酸和濃硝酸可使鋁鈍化6.和強堿溶液反應:2Al+2H2O+2NaOH3H2↑+2NaAlO2(鋁在金屬中最特別的性質(zhì)，鋁是兩性金屬)第8頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月7.Al2O3與酸反應:Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O8.Al2O3與強堿反應:Al2O3+2NaOH2Na[Al(OH)4](也作2NaAlO2+H2O)(Al2O3是兩性氧化物)9.Al(OH)3與酸反應:Al(OH)3+3HClAlCl3+3H2O10.Al(OH)3與強堿反應:Al(OH)3+NaOH2Na[Al(OH)4](2NaAlO2+H2O)(Al(OH)3是兩性氫氧化物)鋁在金屬中最與眾不同的性質(zhì)，就是鋁的單質(zhì)、氫氧化物以及氧化物不僅能與酸溶液反應，也能與強堿溶液反應。第9頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月六.鋁及其合金的用途在介紹完鋁的性質(zhì)后，你能總結出鋁的性質(zhì)嗎？1.鋁的導電性僅次于銀、銅，雖然它的導電率只有銅的2/3，但密度只有銅的1/3，所以輸送同量的電，鋁線的質(zhì)量只有銅線的一半鋁表面的氧化膜不僅有耐腐蝕的能力，而且有一定的絕緣性，所以鋁在電器制造工業(yè)、電線電纜工業(yè)和無線電工業(yè)中有廣泛的用途。2.鋁是熱的良導體，它的導熱能力比鐵大3倍，工業(yè)上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和炊具等。3.鋁有較好的延展性（它的延展性僅次于金和銀），在100℃～150時可制成薄于0.01mm的鋁箔，這些鋁箔廣泛用于包裝香煙、糖果。等，還可制成鋁絲、鋁條，并能軋制各種鋁制品。4.鋁的表面因有致密的氧化物保護膜，不易受到腐蝕，常被用來制造化學反應器，醫(yī)療器械，冷凍裝置，石油和天然氣管道等。第10頁，課件共11頁，創(chuàng)作于2023年2月5.鋁粉具有銀白色光澤（一般金屬在粉末狀時的顏色多為黑色），常用來做涂料，俗稱銀粉、銀漆以保護鐵制品不被腐蝕，而且美觀。6.鋁板對光的反射性能也很好，鋁越純，其反射能力越好，因此常用來制造高質(zhì)量的反射鏡，如太陽灶反射鏡等。7.鋁可以發(fā)生鋁熱反應，可從一些不活潑金屬氧化物中制取金屬單質(zhì)。8.鋁具有吸音性能，音響效果也較好，所以廣播室、現(xiàn)代化大型建筑室內(nèi)的天花板等也常用鋁。9.鋁的密度很小