3.2.2 鋁和鋁合金 課件 高一上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第一冊(cè)

第二節(jié)金屬材料3.2.2

鋁和鋁合金第三章鐵金屬材料學(xué)習(xí)目標(biāo)1、認(rèn)識(shí)鋁合金的組成、性能與應(yīng)用的聯(lián)系，掌握鋁及其氧化鋁的性質(zhì)1、鋁是地殼中含量較高的金屬元素，在金屬活動(dòng)性中，鋁比鐵更活潑，但為什么生活中總感覺鐵制品比鋁制品更容易生銹，鋁制品不易生銹?鋁被氧化后在表明生成一層致密的氧化層，阻止鋁繼續(xù)被氧化，因此鋁具有良好的抗腐蝕性。而鐵被氧化后，在表面形成疏松多孔的鐵銹，能吸收水分和二氧化碳以及氧氣，加速內(nèi)部鐵的持續(xù)氧化鋁鍋鐵鍋思考一、鋁和鋁合金(1)存在鋁是地殼中含量最多的金屬元素，在自然界以化合態(tài)形式存在1、鋁單質(zhì)鋁具有金屬的一般物理性質(zhì)，是銀白色固體、密度小、質(zhì)軟、熔點(diǎn)較低、具有良好的導(dǎo)電(僅次于金銀銅)性、導(dǎo)熱性和延展性銀白色金屬(2)鋁的物理性質(zhì)飛機(jī)外殼“亞洲第一環(huán)”直徑為5米的鋁合金特大環(huán)神七的鋁制“外衣”①鋁的原子結(jié)構(gòu)示意圖:易失電子，具有較強(qiáng)的還原性）(3)鋁的化學(xué)性質(zhì)②金屬活動(dòng)順序:KCaNaMgZnFeSnPbHCuHg…AlAl是金屬性較強(qiáng)具有較強(qiáng)的還原性，化學(xué)性質(zhì)活潑的金屬③和非金屬單質(zhì)反應(yīng)(以O(shè)2為例)a.鋁是一種活潑金屬，在常溫下就能與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，表面生成一層致密的氧化鋁薄膜并牢固地覆蓋在鋁表面，防止鋁進(jìn)一步被氧化，因此鋁在空氣中表現(xiàn)出良好的抗腐蝕性4Al+3O2

=

2Al2O3b、加熱時(shí)，鋁粉可在空氣中燃燒，放出大量熱，化學(xué)方程式：4Al+3O2

=

2Al2O3?【現(xiàn)象】鋁箔熔化，表面失去光澤，熔化的鋁并不滴落，好象有一層膜(氧化鋁薄膜)兜著鐵與氧氣反應(yīng)生成的鐵銹比較疏松，不能阻止內(nèi)部的鐵與氧氣的進(jìn)一步反應(yīng)，所以鐵會(huì)因生銹而報(bào)廢；鋁和氧氣反應(yīng)表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，這層膜能防止內(nèi)部金屬進(jìn)一步被氧化，故鋁制品在空氣中能穩(wěn)定存在。思考2、常溫下，鐵和鋁都能與氧氣反應(yīng)，為什么鐵會(huì)因生銹報(bào)廢，而鋁制品卻能穩(wěn)定存在？【注意】①活潑的金屬在空氣中易與氧氣反應(yīng)，生有一層致密氧化物(膜)，從而保護(hù)內(nèi)層金屬不被繼續(xù)氧化，如鎂和鋁等。而有的氧化膜疏松，不能保護(hù)內(nèi)層金屬，如鐵和鈉等。②鐵在高溫下形成致密保護(hù)膜，俗稱“烤藍(lán)”;鐵或鋁遇到濃H2SO4或濃HNO3時(shí)，迅速反應(yīng)生成致密氧化膜，稱為鈍化。④和酸反應(yīng)【實(shí)驗(yàn)3-4】在一支試管，加入5mL鹽酸，再向試管中放入一小塊鋁片。觀察現(xiàn)象。過一段時(shí)間后，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，你觀察到什么現(xiàn)象？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象方程式實(shí)驗(yàn)結(jié)論

鋁片逐漸溶解，慢慢的有無色氣泡冒出；將點(diǎn)燃的木條放在試管口有爆鳴聲Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2OAl＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑為什么不馬上產(chǎn)生氣泡？Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑鋁表面的氧化膜(Al2O3)和鋁均能與鹽酸發(fā)生反應(yīng)思考3、為什么鋁鍋不能存放堿性溶液的？【實(shí)驗(yàn)3-5】在兩支試管中分別加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支試管中放入一小塊鋁片，向另一支試管中放入用砂紙仔細(xì)打磨過(除去表面的氧化膜)的一小塊鋁片。觀察現(xiàn)象。過一段時(shí)間后，將點(diǎn)燃的木條分別放在兩支試管口，你觀察到什么現(xiàn)象？⑤和強(qiáng)堿反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象方程式實(shí)驗(yàn)結(jié)論試管①中一開始無氣泡產(chǎn)生，一段時(shí)間后，鋁片溶解，有無色氣泡冒出。試管②中鋁片溶解，立即產(chǎn)生無色氣泡，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，都有爆鳴聲。Al2O3＋2NaOH＋3H2O=2Na[Al(OH)4](Al2O3＋2OH-＋3H2O=2[Al(OH)4]-)(四羥基合鋁酸鈉)(2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4]-＋3H2↑)2Al＋2NaOH＋6H2O=

2Na[Al(OH)4]＋3H2↑(四羥基合鋁酸根)Al2O3和鋁均能與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)2Al＋6H２O=2Al(OH)3＋3H2↑Al(OH)3＋NaOH=

Na[Al(OH)4]★鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)本質(zhì)的分析氧化劑：H2O還原劑：Al2Al＋2NaOH＋6H2O=

2Na[Al(OH)4]＋3H2↑⑥鋁、氧化鋁的性質(zhì)總結(jié)鋁表面有某種物質(zhì)，能與鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，但不能產(chǎn)生氣體；表面的物質(zhì)反應(yīng)完全之后，內(nèi)部的鋁能與鹽酸和氫氧化鈉溶液繼續(xù)反應(yīng)生成可燃性氣體。鋁既能與稀鹽酸反應(yīng)又能與NaOH溶液反應(yīng)，都生成___和氫氣。氧化鋁既能與稀鹽酸反應(yīng)又能與NaOH溶液反應(yīng)，都生成___和水。鹽鹽Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4]-＋3H2↑Al2O3＋2OH-＋3H2O=2[Al(OH)4]-既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氫氧化物，叫做兩性氫氧化物，如Al(OH)3、Be(OH)2、Zn(OH)2、Cr(OH)3等像Al2O3這類既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，叫做兩性氧化物，如Al2O3、BeO、Cr2O3、ZnO等4、為什么鋁制餐具不適宜用來蒸煮或長時(shí)間盛放酸性、堿性食物？由于鋁和氧化鋁均能跟酸、堿反應(yīng)，因此鋁制餐具不宜用來蒸煮或長期存放酸性、堿性食物。5、向集滿CO2的鋁制易拉罐中加入過量NaOH濃溶液，立即封閉罐口，易拉罐漸漸凹癟；再過一段時(shí)間，罐壁又重新凸起。上述實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)生的離子反應(yīng)有_______________________________________________________________________________________________________________________。①CO2＋2OH－=CO32-＋H2O、②Al2O3＋2OH－＋3H2O=2[Al(OH)4]－③2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4]－＋3H2↑思考6、鋁鍋對(duì)人體有害嗎?鋁不是人體必需的元素，而鋁鍋對(duì)人體有無危害，主要取決于鋁鍋的使用方式以及使用頻率。通常情況下，在蒸煮料理時(shí)使用鋁鍋，基本上對(duì)于人體并無危害。但長期使用鋁鍋可能造成鋁元素在體內(nèi)滯留，當(dāng)累積到一定程度后，對(duì)人體具有一定程度的危害，可能引起機(jī)體缺鈣、過早衰老、消化功能紊亂、貧血、肝腎損傷等一系列負(fù)面影響。思考【幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào)】①鋁制品耐用是因?yàn)楸砻嬗兄旅艿难趸X保護(hù)膜，Al2O3是兩性氧化物，既可以與酸反應(yīng)又可以與堿反應(yīng)，所以鋁制品不宜盛放顯酸性或堿性的物質(zhì)②含氯化鈉的物質(zhì)不能用鋁制品盛放。這是因?yàn)殇X制品表面雖然有致密的氧化膜保護(hù)層，但若遇到氯化鈉溶液，其中的氯離子會(huì)破壞氧化膜的結(jié)構(gòu)，加速鋁制品的腐蝕。因此，鋁制品不宜用來長時(shí)間盛放咸菜等腌制食品⑦鋁與酸、堿液反應(yīng)生成H2的量的關(guān)系鋁反應(yīng)完，酸堿有剩鋁有剩，酸堿反應(yīng)完鋁和酸反應(yīng)，鋁有剩酸反應(yīng)完，鋁和堿反應(yīng)，鋁反應(yīng)完，堿有剩1、稱取兩份鋁粉，第一份加入足量的濃NaOH溶液，第二份加入足量的鹽酸，如果放出等體積的氣體(在同溫、同壓下)，則兩份鋁粉的質(zhì)量之比為(

)A.1∶2 B.1∶3C.3∶2 D.1∶12、甲、乙兩燒杯中各盛有100mL3mol·L－1的鹽酸和氫氧化鈉溶液，向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉，反應(yīng)結(jié)束后測(cè)得生成的氣體體積比為1∶2，則加入的鋁粉質(zhì)量為(

)A.5.4g B.3.6gC.2.7gD.1.8gD【練一練】A三、新型合金近年來，為滿足某些尖端技術(shù)發(fā)展的需要，人們又設(shè)計(jì)和

合成了許多新型合金。如：用于貯氫的新型合金Ti-Fe合金和La-Ni合金；鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等廣泛應(yīng)用于航空航天、生物工程和電子工業(yè)等領(lǐng)域。儲(chǔ)氫合金記憶合金鈦合金耐熱合金Al2O3是一種白色難熔的固體,不溶于水，可作耐火材料(熔點(diǎn)2050℃)(天然產(chǎn)物稱作剛玉)價(jià)值連城的寶石含有雜質(zhì)的剛玉2、氧化鋁(1)物理性質(zhì)(2)化學(xué)性質(zhì)氧化鋁既能與稀鹽酸(酸)反應(yīng)又能與NaOH(強(qiáng)堿)溶液反應(yīng)，都生成鹽和水Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4]-＋3H2↑(3)氧化鋁的用途耐火坩堝(不能加熱堿性物質(zhì))耐火磚軸承①耐(火)熱材料②制鋁原料：液態(tài)Al2O3被電解生成鋁和氧氣，氧化鋁是冶煉鋁的主要原料。2Al2O3(熔融)=4Al+3O2↑電解冰晶石【注意】①冶煉鋁只能電解熔融的氧化鋁，不能有水，冰晶石的作用是作為助熔劑，能夠降低氧化鋁的熔點(diǎn)，使其在較低的溫度下熔化，從而節(jié)約能源并提高生產(chǎn)效率②耐火坩堝的成分是氧化鋁，不能加熱堿性物質(zhì)③氧化鋁跟水不發(fā)生反應(yīng)，不能用氧化鋁直接合成氫氧化鋁。3、下列關(guān)于除雜試劑的選擇不正確的是(括號(hào)中的物質(zhì)為雜質(zhì))

（

）

A．Fe2O3(Al2O3)：NaOH溶液

B．Cl2(HCl)：飽和食鹽水

C．NaHCO3(Na2CO3)：澄清石灰水 D．FeCl3(FeCl2)：Cl24、下列關(guān)于鋁單質(zhì)的敘述中，正確的是（

）

A．鋁和NaOH溶液反應(yīng)：Al＋2OH-＋2H2O=[Al(OH)4]-＋H2↑

B．鋁制品在空氣中有很強(qiáng)的抗腐蝕性是因?yàn)殇X的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定

C．不能用鋁制的器皿來盛放酸梅湯或堿水是因?yàn)殇X會(huì)和酸或堿反應(yīng)

D．用坩堝鉗夾住一小塊用砂紙仔細(xì)打磨過的鋁箔在酒精燈上加熱，

熔化后的液態(tài)鋁會(huì)滴落下來，是因?yàn)榻饘黉X的熔點(diǎn)較低C【練一練】C5、下列物質(zhì)中，既能與鹽酸反應(yīng)，又能與NaOH溶液反應(yīng)的是(

)

①NaHCO3②Al③Al2O3④Na2CO3⑤(NH4)2SO3

A．①②③⑤

B．②③④C．①③④⑤

D．①②④A【練一練】由于純鋁的硬度和強(qiáng)度都比較小，不適合作為生產(chǎn)生活中的材料使用，生活中使用較多的是具有不同組成和性質(zhì)的鋁合金。4、鋁合金成分性能鋁鋁合金鋁是地殼中含量最多的金屬元素，鋁合金的種類很多，它們?cè)谄?、船舶、飛機(jī)等制造業(yè)上以及在日常生活里的用途很廣Al強(qiáng)度和硬度較小，不適合制造機(jī)械零件等①熔點(diǎn)為564℃，比純鋁或硅的熔點(diǎn)低，而且它在凝固時(shí)收縮率又很小。因而，這種合金適合鑄造。②強(qiáng)度和硬度都比純鋁大，幾乎相當(dāng)于鋼材，且密度較小①鋁硅合金(含Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.5％)②硬鋁(含Cu4％、Mg0.5％、Mn0.5％、Si0.7％)(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))1、儲(chǔ)氫合金一類能夠大量吸收氫氣并與氫氣結(jié)合成金屬氫化物的材料。該材料受熱又會(huì)分解放出氫氣，常見的儲(chǔ)氫合金是Ti-Fe、La-Ni等。常溫、常壓吸收H2升溫或減壓釋放H2儲(chǔ)氫合金金屬氫化物鈦合金人造骨骼鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等新型合金廣泛應(yīng)用于航空航天、生物工程和電子工業(yè)等領(lǐng)域。2、其他新型合金四、用途廣泛的稀土元素1、稀土元素①鑭系元素(57～71號(hào)元素)及釔和鈧，共17種元素為稀土元素②我國擁有豐富的稀土資源，現(xiàn)已查明的世界稀土資源中，80%分布在我國，并且品種齊全①稀土金屬有著廣泛的用途，它既可以單獨(dú)使用，也可用于生產(chǎn)合金。在合金中加入適量稀土金屬，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被稱為冶金工業(yè)的維生素②稀土金屬可用于制造引火合金、永磁材料、超導(dǎo)材料和發(fā)光材料等。稀土金屬除廣泛應(yīng)用在冶金、石油化工、材料工業(yè)、醫(yī)藥及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域外，還逐漸深入到許多現(xiàn)代科技領(lǐng)域(2)用途6．合金的應(yīng)用極大地促進(jìn)了人類社會(huì)的發(fā)展。下列不屬于合金的