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(共35張PPT)
第三章 鐵 金屬材料
第二節 金屬材料
課時2 鋁和鋁合金
學習目標
通過實驗探究鋁和氧化鋁的性質及轉化，認識兩性氧化物，豐富對金屬多樣性的認識
01
以鋁合金為例，能從元素組成上對合金進行分類，并認識不同類型金屬材料組成、性能與應用的聯系
02
思考：鋁的化學性質比較活潑，為什么我們通常看見鐵生銹而沒有看到鋁生銹？
鋁鍋
鐵鍋
01
鋁和鋁合金
鋁是地殼中含量最多的金屬。鋁性質活潑，鋁和鋁合金制品比較穩定的原因是表面覆蓋著致密的 薄膜，保護內部金屬。
氧化鋁
鋁的物理性質
顏色 狀態 硬度 密度 熔點 沸點 金屬性質
銀白色，金屬光澤 固體 較小 2.7g/cm3 660℃ 2467℃ 良好的導電性、導熱性、延展性
氧化鋁的物理性質
顏色 狀態 硬度 溶解性 熔點
白色 固體 很大 難溶于水 2050℃
鋁是一種活潑金屬，在常溫下就能與空氣中的氧氣發生反應，表面生產一層致密的氧化鋁薄膜。
鋁的化學性質
4Al+3O2 2Al2O3
氧化鋁薄膜
(Al2O3)
化學方程式
思考：鋁的化學性質比較活潑，為什么我們通常看見鐵生銹而沒有看到鋁生銹？
鋁鍋
鐵鍋
鋁被氧化后在表明生成一層致密的氧化層，阻止鋁繼續被氧化，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，加速內部鐵的持續氧化
在一支試管中加入5mL鹽酸，再向試管中放入一小塊鋁片。觀察現象。過一段時間后，將點燃的木條放在試管口，你觀察到什么現象
鋁、氧化鋁的性質——與酸反應
實驗現象
實驗 現象
方程式
鋁片逐漸溶解，有無色氣泡冒出；將點燃的木條放在試管口有爆鳴聲
Al2O3＋6H＋==2Al3＋＋3H2O、2Al＋6H＋==2Al3＋＋3H2↑
Al2O3＋6HCl==2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl==2AlCl3＋3H2↑
鋁、氧化鋁的性質——與堿反應
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打磨過(除去表面的氧化膜)的一小塊鋁片。觀察現象。過一段時間后，將點燃的木條分別放在兩支試管口。你觀察到什么現象
實驗 現象
方程式
試管①中一開始無氣泡產生，一段時間后，鋁片溶解，有無色氣泡冒出。
試管②中鋁片溶解，立即產生無色氣泡，將點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＋2NaOH＋6H2O=== 2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
(2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]-＋3H2↑)
鋁、氧化鋁的性質——總結
鋁表面有某種物質，能與鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，但不能產生氣體；表面的物質反應完全之后，內部的鋁能與鹽酸和氫氧化鈉溶液繼續反應生成可燃性氣體。
鋁既能與稀鹽酸反應又能與NaOH溶液反應，都生成___和氫氣。
氧化鋁既能與稀鹽酸反應又能與NaOH溶液反應，都生成___和水。
鹽
鹽
實驗結論
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]-＋3H2↑
Al2O3＋2OH-＋3H2O===2[Al(OH)4]-
Al(OH)3溶于鹽酸：_________________________________________
Al(OH)3溶于NaOH溶液：____________________________________
Al2O3溶于鹽酸：_____________________________________________
Al2O3溶于NaOH溶液：________________________________________
既能與酸反應生成_______，又能與堿反應生成________的氧化物，如Al2O3
兩性氧化物、兩性氫氧化物
既能與酸反應生成鹽和水，又能與堿反應生成鹽和水的氫氧化物，如Al(OH)3
鹽和水
鹽和水
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]-＋3H2↑
Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O
Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]
兩性氧化物
兩性氫氧化物
例1下列關于除雜試劑的選擇不正確的是(括號中的物質為雜質)
（ ）
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)：Cl2
解析:A．氧化鋁是兩性氧化物，氫氧化鈉和氧化鋁反應得到偏鋁酸鈉，可以除去雜質，A項正確；B．飽和食鹽水可以吸收HCl，可以除去雜質，B項正確；C．碳酸鈉和碳酸氫鈉都會和澄清石灰水反應，不能除去雜質，C項錯誤D．氯氣和氯化亞鐵反應生成氯化鐵，可以除去雜質，D項正確；答案選C。
C
例2下列關于鋁單質的敘述中，正確的是（ ）
A．鋁和NaOH溶液反應：Al＋2OH-＋2H2O=[Al(OH)4]-＋H2↑
B．鋁制品在空氣中有很強的抗腐蝕性是因為鋁的化學性質很穩定
C．不能用鋁制的器皿來盛放酸梅湯或堿水是因為鋁會和酸或堿反應
D．用坩堝鉗夾住一小塊用砂紙仔細打磨過的鋁箔在酒精燈上加熱，
熔化后的液態鋁會滴落下來，是因為金屬鋁的熔點較低
解析:鋁和NaOH溶液反應，生成偏鋁酸鈉和氫氣，其離子方程式為2Al＋2OH-＋6H2O=2[Al(OH)4]-＋3H2↑，A錯誤；鋁制品在空氣中有很強的抗腐蝕性，主要是其表面形成致密的氧化膜，而鋁是較活潑的金屬，其化學性質不穩定，B錯誤；無論是鋁還是其氧化物都能與酸或堿反應，C正確；打磨后的鋁箔在酒精燈上灼燒表面生成Al2O3，高熔點的Al2O3兜住了熔融液態鋁，不會滴落，D錯誤。
C
例3下列物質中，既能與鹽酸反應，又能與NaOH溶液反應的是
( )
①NaHCO3 ②Al ③Al2O3 ④Na2CO3 ⑤(NH4)2SO3
A．①②③⑤ B．②③④
C．①③④⑤ D．①②④
解析:NaHCO3與NaOH溶液反應生成Na2CO3和H2O，與鹽酸反應生成NaCl、H2O和CO2，①正確；Al與NaOH溶液反應生成NaAlO2和H2，與鹽酸反應生成AlCl3和H2，②正確；Al2O3與NaOH溶液反應生成NaAlO2和H2O，與鹽酸反應生成AlCl3和H2O，③正確；Na2CO3與NaOH溶液不發生反應，④錯誤；(NH4)2SO3與NaOH溶液反應生成NH3·H2O和Na2SO3，與鹽酸反應生成NH4Cl、H2O和SO2，⑤正確。
A
02
鋁合金
鋁合金有哪些特點和用途？
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，它們在汽車、船舶、飛機等制造業上以及在日常生活里的用途很廣
Al
強度和硬度較小，不適合制造機械零件等
①熔點為564℃，比純鋁或硅的熔點低，而且它在凝固時收縮率又很小。因而，這種合金適合鑄造。②強度和硬度都比純鋁大，幾乎相當于鋼材，且密度較小
①鋁硅合金（含Si質量分數為13.5％）②硬鋁（含Cu 4％、Mg 0.5％、Mn 0.5％、Si 0.7％）（均為質量分數）
【注意】由于純鋁的硬度和強度都比較小，不適合作為生產生活中的材料使用，生活中使用較多的是具有不同組成和性質的鋁合金。
鋁鍋對人體有害嗎
鋁不是人體必需的元素，而鋁鍋對人體有無危害，主要取決于鋁鍋的使用方式以及使用頻率。通常情況下，在蒸煮料理時使用鋁鍋，基本上對于人體并無危害。但長期使用鋁鍋可能造成鋁元素在體內潴留，當累積到一定程度后，對人體具有一定程度的危害，可能引起機體缺鈣、過早衰老、消化功能紊亂、貧血、肝腎損傷等一系列負面影響。
例 下列關于鋁及鋁合金的敘述中，不正確的是（ ）
A．鋁是地殼中含量最多的金屬元素
B．在自然界中，既存在游離態，又存在化合態的鋁
C．生活中鋁制品通常是鋁合金制造的，其表面有致密的氧化膜，起
保護內部金屬的作用
D．純鋁硬度和強度小，硬鋁(含Cu、Mg、Mn、Si等)密度小、強度高，
是制造航天設備的理想材料
解析:鋁是地殼中含量最多的金屬元素，A正確；Al是活潑金屬，在自然界中以化合態形式存在，B錯誤；鋁化學性質活潑，表面容易生成一層致密的氧化物保護膜，對內部金屬起到保護作用，使得鋁制品在空氣中有很強的抗腐蝕性，C正確；純鋁硬度和強度小，硬鋁密度小、強度高，是制造航天設備的理想材料，D正確。
B
03
課堂總結
鋁和鋁合金
鋁
鋁合金
存在
物理性質
化學性質
硬鋁
鋁、氧化鋁的性質——與酸反應
鋁、氧化鋁的性質——與堿反應
04
課堂檢測
1.中國國產大型客機C919機身部分采用第三代新型鋁鋰合金材料。
下列關于鋁鋰合金的認識不正確的是( )
A．鋁鋰合金密度較小，強度較大，硬度大于純鋁，熔點低于鋰單質
B．改變原料的配比，可以制得性能不同的鋁鋰合金
C．鋁鋰合金具有金屬光澤，可導電導熱
D．鋁鋰合金的性質與各成分金屬的性質完全相同
D
【解析】鋁鋰密度較小，其合金密度較小；合金是不同金屬熔合而成的具有金屬特性的物質，改變原料的配比，可以制得性能不同的鋁鋰合金；合金一般比其組分金屬的顏色更鮮艷，可導電；合金的熔點比它的各成分金屬的熔點低，硬度大于其成分金屬，鋁鋰合金的性質與各成分金屬的性質不完全相同。
2.有關Al與NaOH溶液反應的說法中，正確的是（ ）
A．Al是還原劑，NaOH及H2O均是氧化劑
B．還原產物是H2，且由H2O還原所得的H2與NaOH還原所得的H2物質的量之比為2 ： 1
C．反應中1molAl失去3/2mol電子
D．此反應中，只有水是氧化劑，NaOH既不是氧化劑也不是還原劑
D
【解析】鋁與氫氧化鈉溶液發生反應的實質為2Al＋6H2O=2Al(OH)3＋3H2↑、NaOH＋Al(OH)3=Na[Al(OH)4】，據此回答；根據反應實質，Al的化合價升高，Al作還原劑，H2O作氧化劑，NaOH既不是氧化劑也不是還原劑，故A錯誤；根據鋁與氫氧化鈉溶液反應實質，NaOH既不是氧化劑也不是還原劑，氫氣只來自于H2O，故B錯誤；反應Al的化合價由0價→＋3價，因此1molAl參與反應失去3mol電子，故C錯誤；根據上述分析，水是氧化劑，NaOH既不是氧化劑也不是還原劑，故D正確。
3.鋁在人體內積累可使人慢性中毒，1989年世界衛生組織正式將鋁確定為“食品污染源之一”而加以控制。鋁在下列使用場合須加以控制的是A．制鋁錠
B．制電線電纜
C．用明礬和蘇打作食物膨化劑
D．制防銹油漆
【答案】C
解析：A．制鋁錠，不需要控制用量，不會造成食品污染，故A不符合題意；
B．制電線電纜，為人類提供電能輸送，不需要控制用量，故B不符合題意；
C．用明礬和蘇打作食物膨化劑，使用時嚴格控制用量，過多長期積累會在人體內不斷積累而慢性中毒，故C符合題意；
D．制防銹油漆，減緩金屬被腐蝕，不需控制，故D不符合題意。
綜上所述，答案為C。
4.下列關于金屬鋁及其化合物的敘述，正確的是
A．鋁耐腐蝕是因為常溫下金屬鋁不能與氧氣反應
B．鋁合金密度小，硬度大，耐腐蝕，是制造飛機的理想材料
C．相同質量的鋁分別與足量鹽酸和燒堿溶液反應產氫氣的質量比為3∶1
D．鋁表面有氧化膜保護，鋁制器皿可以長時間盛放酸堿性溶液
【答案】B
解析：A. 鋁耐腐蝕是因為常溫下金屬鋁與氧氣反應生成一層致密的氧化鋁薄膜，故A錯誤；
B．鋁合金密度小，硬度大，耐腐蝕，是制造飛機的理想材料，故B正確；
C．鋁與酸反應生成氯化鋁和H2，鋁和燒堿反應生成偏鋁酸鈉和H2，相同質量的鋁分別與足量鹽酸和燒堿溶液反應產氫氣的質量比為1∶1，故C錯誤；
D．氧化鋁是兩性氫氧化物，氧化鋁可以和酸性溶液和堿性溶液反應，故鋁制器皿不可以長時間盛放酸堿性溶液，故D錯誤；
5.將A、B兩份鋁分別放入足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液中，產生的氫氣在標準狀況下的體積相同，則A、B的質量比為
A．1∶1
B．1∶3
C．3∶1
D．2∶3
【答案】A
解析：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑，由方程式可知，等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應生成的氫氣在標準狀況下體積相等，答案選A。
6.下列關于Al2O3的說法正確的是
A．Al2O3可以與酸反應，是堿性氧化物
B．Al2O3加熱分解為鋁和氧氣
C．Al2O3熔點高可以做耐火材料
D．打磨過的鋁條在酒精燈上灼燒會有液體滴落
【答案】C
解析：A．Al2O3既可以與酸反應，也可以與堿反應，是兩性氧化物，描述錯誤，不符題意；
B．Al元素金屬性強，其單質制備無法通過加熱分解獲得，描述錯誤，不符題意；
C．Al2O3屬于離子晶體，熔點高，不可燃，故常做耐火材料，描述正確，符合題意；
D．鋁條表面會形成一層致密氧化膜，Al2O3的熔點高于單質鋁，且Al2O3阻燃，所以鋁熔化后會被Al2O3膜兜住，不會滴落，描述錯誤，不符題意；
綜上，本題選C。
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