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新
教
材
金屬材料
第二節
第2課時 鋁和鋁合金
Al2O3
Al(OH)3
KAl(SO4)2·12H2O
AlCl3
Na[Al(OH)4]
Al
話題：鋁是地殼中含量最多的金屬元素，但100多年前，鋁卻是比金更貴重的金屬。曾經出現拿破侖三世大宴賓客時，客人使用金制或銀制餐具，而他自己使用鋁制餐具。
鋁是一種較活潑的金屬，但20世紀鋁合金成為僅次于鐵的金屬材料。
為何往昔貴勝黃金，今朝廣泛應用？
一、鋁
Al
→鋁是地殼中含量最多的金屬元素，自然界中的鋁全部以化合態存在。
物理性質：銀白色有金屬光澤的固體。
主要成分：Al2O3
還有少量SiO2，Fe2O3等雜質）
鋁土礦
1.結構、存在、物理性質及用途
有良好的延展性、導電性和傳熱性等。
熔點較低(660.4℃)，密度較小，質地柔軟。
根據金屬活動性順序表，鋁比鐵活潑，
但鋁為什么卻不像鐵那樣容易被空氣腐蝕？
交流與討論
→鋁是一種活潑金屬，常溫下會被空氣中O2氧化,生成一層致密的氧化物保護膜，阻止內部金屬不再被氧化。
4Al + 3O2 = 2Al2O3
實驗探究：1.用坩堝鉗夾住一小塊鋁，在酒精燈上加熱至熔化，輕輕晃動，仔細觀察，你看到了什么現象？為什么會有這種現象？
現 象：
2、鋁的化學性質
(1)鋁與氧氣反應
鋁具有較強的還原性!!!
實驗探究：1.用坩堝鉗夾住一小塊鋁，在酒精燈上加熱至熔化，輕輕晃動，仔細觀察，你看到了什么現象？為什么會有這種現象？
現 象：
鋁箔熔化，失去光澤，熔化的鋁并不滴落；
好像有一層膜兜著。
思考：是什么因素造成了鋁箔在空氣中不能燃燒？
→鋁箔表面有一層致密的氧化物保護膜，保護了內層鋁不被氧化，所以不能燃燒。
熔點：
Al：660℃
Al2O3：2050℃
如果將鋁箔表面打磨，破壞其氧化膜，結果又將如何？
2、鋁的化學性質
(1)鋁與氧氣反應
鋁具有較強的還原性!!!
2. 再取一塊鋁箔，用砂紙仔細打磨，除去表面的保護膜，
再加熱至熔化。又有什么現象呢？
打磨過的鋁箔在空氣中很快又生成了新的氧化膜，有效保護了內層金屬，從而不能燃燒。
現 象：
鋁箔熔化，失去光澤，熔化的鋁并不滴落；
好像有一層膜兜著。
原 因：
4Al + 3O2 = 2Al2O3
那么鋁是不是真得就不能燃燒呢？
若要觀察鋁的燃燒可以采取哪些措施？
鋁箔純氧氣中燃燒
設疑
4Al + 3O2 == 2Al2O3
鋁粉在空氣中燃燒
4Al +3O2 2Al2O3
點燃
2Al + 3Cl2 2AlCl3
點燃
鋁還可以與其他非金屬反應
2Al + 3S == Al2S3
△
(制備Al2S3的方法)
2、鋁的化學性質
(1)鋁與氧氣反應
鋁具有較強的還原性!!!
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
【討論與交流】金屬與氧氣反應的規律
常溫下很易被氧化，加熱后劇烈燃燒
常溫下能被氧化，加熱后劇烈反應
加熱時能被氧化
不能被氧化
金屬在反應中容易失去電子被氧化，是還原劑,具有還原性。
除了能被O2氧化，還能跟Cl2、S等活潑非金屬反應。
(2)鋁與某些金屬氧化物反應
2Al + Fe2O3
點燃

→→鋁熱反應
2、鋁的化學性質
(2)鋁與某些金屬氧化物反應
2Al + Fe2O3
點燃

Al2O3 + 2Fe
鋁熱劑
現象:
劇烈反應，放出大量的熱，耀眼光芒。紙漏斗燒穿，有熔融物落入沙中。
（引燃劑）
（助燃劑）
（鋁熱劑）
2、鋁的化學性質
→→鋁熱反應
關于鋁熱反應的幾個問題：
(1)引發該鋁熱反應的操作為 。
(2)若將氧化鐵換成氧化鎂，該反應能否發生 (填“能”或“不能”)，理由是 。
在混合物(鋁熱劑)上加少量KClO3，并插上鎂條，將其點燃
不能
鎂比鋁活潑，鋁不能置換出鎂
(3)鋁熱反應在生產上的應用
①用于野外焊接鋼軌等；
②冶煉鐵、釩、鉻、錳、鎳等難熔的金屬。
3Fe3O4+8Al === 9Fe + 4Al2O3
高溫
其它鋁熱反應
3MnO2+4Al === 3Mn+ 2Al2O3
高溫
Cr2O3+2Al === 2Cr + Al2O3
高溫
3V2O5+10Al === 6V + 5Al2O3
高溫
試寫出鋁分別與Fe3O4、MnO2、Cr2O3、V2O5發生的鋁熱反應
(3)鋁與鹽酸,稀硫酸反應
【實驗3-4】在一支試管中加入5ml鹽酸，再向試管中放入一小塊鋁片，觀察并記錄現象。過一段時間后，將點燃的木條放在試管口，觀察現象。
2、鋁的化學性質
(3)鋁與鹽酸,稀硫酸反應
討論
為什么現實生活中可以用鋁罐車來運輸濃硝酸、濃硫酸？
【實驗3-4】在一支試管中加入5ml鹽酸，再向試管中放入一小塊鋁片，觀察并記錄現象。過一段時間后，將點燃的木條放在試管口，觀察現象。
Al O + 6HCl = 2AlCl + 3H O
反應方程式：
鋁片逐漸溶解，試管中有氣泡產生。
點燃的木條放在試管口時發出爆鳴聲。
實驗現象：
2Al +6HCl = 2AlCl + 3H ↑
離子方程式？
2、鋁的化學性質
鋁在濃硝酸,濃硫酸中發生鈍化
記住：常溫下，Al、Fe遇到濃硫酸、濃硝酸發生鈍化
問題：鋁桶能否盛放氫氧化鈉等堿性溶液？
[實驗3-5] P76
鋁箔與NaOH溶液的反應
(4)鋁與強堿溶液反應
【注意:這是大多數金屬沒有的性質】
2、鋁的化學性質
化學方程式：
※有少量氣泡產生,氣泡逐漸增多。
※試管很熱
※將點燃的木條放在試管口時，都有爆鳴聲。
反應放熱
有氫氣生成
[實驗3-5] P76
鋁與堿反應產生氣體。
鋁箔與NaOH溶液的反應
(4)鋁與強堿溶液反應
【注意:這是大多數金屬沒有的性質】
2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
2Al+2NaOH+2H2O = 2NaAlO2+3H2
偏鋁酸鈉
2Al+2OH-+6H2O = 2[Al(OH)4]- + 3H2
離子方程式：
四羥基合鋁酸根離子
2、鋁的化學性質
四羥基合鋁酸鈉
資料卡片：NaAlO2是以晶體形式存在，將氧化鋁溶于熔融的燒堿即可得到偏鋁酸鈉。四羥基合鋁酸鈉是偏鋁酸鈉在水溶液里面的形態。
反應的實質:分兩步進行(了解）
（1）2Al + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2↑
（2） Al(OH)3+ NaOH Na[Al(OH)4] (待學）
將（1）+（2）×2：
2Al+6H2O+2NaOH = 2Na[Al(OH)4] +3H2↑
失2×3 e－
得6×e－
0 +3
+1 0
2 2 2
此反應中，還原劑是 ，氧化劑是 。
鋁
水
1.等物質的量的Al 分別與足量鹽酸、NaOH溶液反應，放出H2的量？
2.等物質的量的鹽酸和NaOH溶液分別與足量Al反應，放出H2的量？
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
2Al+2NaOH+6H2O = 2Na[Al(OH)4] +3H2
2 3
2 3
2Al —— 3H2↑
1:1
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
2Al+2NaOH+6H2O = 2Na[Al(OH)4] +3H2
6 3
2 3
6
9
1:3
思考與討論:
（5）鋁與鹽反應
鋁桶能否用于盛放硫酸銅溶液
2Al +3Hg(NO3)2 2Al(NO3)3 +3Hg
2Al+3CuSO4 Al2(SO4)3+3Cu
毛刷實驗
2、鋁的化學性質
金屬氧化物Fe2O3
鋁熱反應
Al
非金屬單質
O2
Cl2
S
酸
鹽酸、稀硫酸
濃硝酸、濃硫酸
常溫
鹽：CuSO4溶液
特性:強堿溶液
NaOH溶液
2Al + 3Cu2+ = 2Al3+ + 3Cu
歸納總結：鋁的化學性質
2Al+2OH-+6H2O = 2[Al(OH)4]- + 3H2
(1)物理性質：白色固體，難溶于水，有很高的熔點
氧化鋁
Al2O3
2050℃
常作耐火材料
離子化合物
氧化鋁的天然產物俗稱剛玉
含少量鉻元素的剛玉稱為紅寶石
含少量的鐵和鈦等元素的剛玉稱為藍寶石
(耐火坩堝、耐火管、耐高溫的實驗儀器等)
藍寶石
(主要成分Al2O3)
紅寶石
(主要成分Al2O3)
氧化鋁坩堝
(2)化學性質
寫出反應的離子方程式
②電解熔融Al2O3制Al:
2Al2O3(熔融)====4Al＋3O2↑
電解
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O= 2Na[Al(OH)4]
Al2O3＋6H+ = 2Al3+＋3H2O
Al2O3＋2OH- + 3H2O = 2[Al(OH)4]-
冰晶石
MgO
白色難溶于水的離子化合物，高熔點，可作耐火材料
屬于堿性氧化物
MgO + 2H+ = Mg2+ + H2O
對比：
物性：
化性：
氧化鋁
Al2O3
記住：MgO、Al2O3熔點都很高，不易熔化，通常用作耐火材料
①兩性氧化物
鋁的用途：
① 純鋁用作導線；②鋁合金用于制造汽車、飛機、生活用品等。
良好的導電性，僅次于銀、銅 ----用作導線
鋁的密度小(2.7g/cm－3) ----飛機制造(硬鋁)，會飛的金屬
良好的導熱性 ----鋁制炊具
良好的延展性 ----用作包裝
鋁合金——目前用途廣泛的合金之一
鋁合金的性質及用途：
鋁合金具有密度小、強度高、塑性好、易于成型、制造工藝簡單、成本低廉等特點。主要用于建筑業、容器制造、交通運輸及電子行業。
鋁合金制成的箱子
鎂鋁合金制成筆記本電腦外殼、門窗等。
制造飛機的材料中大量使用鋁合金
鋁被稱為“會飛”的金屬，
現代飛機有70%是鋁和鋁合金制造的！
【思考】鋁制餐具不宜長期存放酸、堿性食物原因是什么？
Al和Al2O3均易與酸、堿反應。
世界衛生組織提出人體每天的攝鋁量不應超過每千克體重1毫克，一般情況下，一個人每天攝取的鋁量絕不會超過這個量，但是，經常喝鋁鹽凈化過的水，吃含鋁鹽的食物，如油條、粉絲、涼粉、油餅、易拉罐裝的軟飲料等，或是經常食用鋁制炊具炒出的飯萊，都會使人的攝鋁量增加，從而影響腦細胞功能，導致記憶力下降，思維能力遲鈍。
鋁與人體健康
1.下列用途或說法主要體現鋁的物理性質的是
①家用鋁鍋　②鋁具有還原性　③制導線　④鋁鍋不能長期貯存堿液　⑤制包裝鋁箔　⑥做防銹油漆　⑦制成合金作制造飛機的材料
A．①②③④ B．②⑤⑥⑦
C．①③⑤⑦ D．②④⑤⑥
C
2.下列有關廚房中鋁制品的使用，你認為合理的是(　　)
A．盛放食醋　　　　　　　　
B．燒煮開水
C．用金屬絲擦洗表面的污垢
D．用堿水洗滌
B
3、下列關于鋁的敘述中，不正確的是（ ）
A.鋁是地殼中含量最多的金屬元素
B.在常溫下，鋁不能與氧氣發生反應
C.鋁是一種比較活潑的金屬，在空氣中易受腐蝕
D.在化學反應中，鋁容易失去電子，是還原劑
E.鋁箔在空氣中受熱可以熔化，且發生劇烈的燃燒
F.鋁既能與鹽酸反應，又能與NaOH溶液反應，都能置換出H2
B C E
√
√
√
5、某無色溶液中放入鋁片后有氫氣產生，則下列離子在該溶液中一定不能大量存在的是（ ）
A．Na+ B．Mg2+
C．OH- D．HCO3-
D
溶液呈強酸性或強堿性
6. 將等質量的鋁粉分別加入各盛有100 mL3 mol/L的鹽酸和氫氧化鈉溶液甲、乙兩個燒杯中，反應結束后測得生成的氣體體積比甲:乙=1:2,則加入的鋁粉質量為（ ）
A. 5.4g B. 3.6g C. 2.7g D. 1.8g
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
2Al+2NaOH+6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2
0.3 mol
0.3
0.3
0.15
0.45
0.3
NaOH過量
按Al的量進行計算
0.2
A
0.2
Al過量
鹽酸不足
8.用鋁熱法還原下列化合物，制得金屬各1摩爾，消耗鋁最少的是( )
A.MnO2 B.WO3 C. Fe3O4 D.Cr2O3 E.Fe2O3
C
氧化物得e—越少，則消耗鋁越少
MnO2
+4
Mn
得4e-
WO3
+6
W
得6e-
Fe3O4
Fe
Fe2O3
+3
Fe
得3e-
Cr2O3
+6
Cr
得6e-
+
3
8
反應的實質：鋁失e—，氧化物得e—生成金屬單質
3
8
平均得
e-
9.由鋅、鐵、鎂、鋁四種金屬中的兩種組成的混合物10g，與足量的鹽酸反應生成的H2在標準狀況下為11.2L，則混合物中一定含有的金屬是( )
　A、鋅 B、鐵 C、鋁 D、鎂
C
解析：根據反應生成11.2L標況下的H2
反應中轉移1mole—
鋅：
∴金屬混合物10g，需轉移電子1mole—
即平均電子摩爾質量：
1mole—
10g
1mole—
32.5g
鐵
1mole—
28g
鎂:
鋁:
1mole—
12g
1mole—
9g
“平均電子摩爾質量法”
10.金屬鈉與水的反應是中學化學中的一個重要反應。該反應的演示方法分別如圖甲、乙所示：
(1)現按圖甲所示的方法，在室溫時，向盛有飽和NaOH溶液的水槽中，加入一小塊金屬鈉。下列有關描述正確的是______
a.鈉浮在液面上，并四處游動，最后消失
b.鈉熔化成一個光亮的小球
c.恢復到室溫時，NaOH溶液的濃度增大
d.恢復到室溫時，溶液中Na＋數目減少
a b d
√
√
√
水少了,析出了NaOH固體
室溫時,飽和NaOH溶液濃度是不變的
飽和NaOH溶液
10.金屬鈉與水的反應是中學化學中的一個重要反應。該反應的演示方法分別如圖甲、乙所示：
飽和NaOH溶液
(2)按圖乙所示方法來收集產生的氣體，需將鈉包好，再放入水中。取相同質量的鈉按下列兩種情況收集產生的氣體在相同條件下體積的關系是 。
①用鋁箔包住鈉　　②用銅箔包住鈉)
a.二者收集氣體一樣多
b.①收集氣體體積較大
c.②收集氣體體積較大
2Na＋2H2O = 2NaOH＋H2↑
2Al＋2NaOH＋6H2O=2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
√
課堂小結

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