铝的主要性质
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金属材料之铝的详细介绍概述铝是一种常见的轻金属材料,其化学符号为Al,原子序数为13。
铝具有低密度、良好的导电性和热传导性,是工业中广泛应用的材料之一。
本文将详细介绍铝的物理性质、化学性质、制备方法以及常见应用领域。
物理性质1.密度:铝的密度为2.7 g/cm³,相对于其他金属来说较轻。
2.熔点:铝的熔点较低,约为660°C。
3.熔化热:铝的熔化热为397.8 kJ/mol,这意味着在熔化过程中需要吸收大量的热能。
4.导电性:铝具有良好的电导性能,是一种优秀的导电材料。
1.耐腐蚀性:铝在大部分常见的化学物质中具有良好的耐腐蚀性,但在强碱性溶液和酸性物质中会发生反应。
2.氧化性:铝与氧气反应会形成致密的氧化铝层,这层氧化物能够有效地保护铝材料不被进一步氧化。
3.反应性:铝在高温下可以与非金属元素发生化学反应,如与氮气形成氮化铝。
制备方法1.熔炼法:通过熔炉将铝矿石与化合物还原剂一同加热,使铝矿石中的氧气与还原剂发生反应,最终得到纯铝。
2.电解法:将铝矿石熔融于钠铝氟化物(Na3AlF6)的熔体中,通过电解的方式从中提取纯铝。
1.包装材料:铝材料具有良好的屏蔽性能,常常用于食品包装、制药包装等行业。
2.建筑领域:铝合金是一种轻便且耐候性良好的材料,常用于建筑结构、门窗、幕墙等方面。
3.汽车工业:铝具有良好的强度、刚性和耐腐蚀性,常用于汽车的车身、发动机零部件等。
4.航空航天工业:铝是一种轻金属,适合用于航空器和航天器的结构材料,可以减轻重量,提高载荷能力。
综上所述,铝是一种常见的金属材料,具有低密度、良好的导电性和热传导性等物理性质,以及优良的耐腐蚀性和化学反应性。
铝的制备方法包括熔炼法和电解法。
铝在包装材料、建筑领域、汽车工业和航空航天工业等多个领域都有广泛的应用。
铝的知识点总结高中1. 铝的发现历史铝的发现可以追溯到1812年,一位丹麦化学家汉斯·克里斯蒂安·厄歇德发现了铝。
当时,铝是一种非常昂贵的金属,被认为比黄金更宝贵。
直到1886年,法国化学家查尔斯·马丁和美国发明家保罗·赫鲁输的使用了电解法成功地生产出了纯铝,才使铝的生产成为可能。
2. 铝的物理性质铝是一种银白色、柔软、轻质、有延展性和导热性的金属。
它的熔点为660.37°C,沸点为2467°C,密度为2.7g/cm³。
铝具有良好的导电性和导热性,是一种很好的热传导材料。
3. 铝的化学性质铝是一种活泼的金属,能与氧、氮、硫等元素直接发生化学反应。
在空气中,铝会形成一层致密的氧化膜,保护其不被进一步氧化。
此外,铝还能与酸、碱等发生化学反应。
铝的氧化物具有很强的还原性,可以被还原为金属铝。
4. 铝的结晶结构铝的晶体结构为面心立方结构,每个原子都与其周围的12个原子相邻。
这种结构使得铝具有良好的延展性和强度,能够用于制造一系列的形状复杂的产品。
5. 铝的生产工艺工业上通常通过两种主要方法来生产铝:铝的电解法和铝的熔炼法。
铝的电解法是指将氧化铝溶解在氟化铝熔剂中,经电解制取纯铝。
而铝的熔炼法是指将氧化铝和还原剂(如木炭)一起放入电炉中进行还原反应制得铝金属。
6. 铝的应用铝是一种非常重要的金属,广泛应用于工业和日常生活中。
在建筑领域,铝被用于制造门窗、天花板、墙板等建筑材料。
在汽车制造领域,铝被用于制造车身、发动机零部件等。
在食品包装领域,铝被用于制造易拉罐、食品包装盒等。
此外,铝还被用于制造航空器、火箭、铁路车辆等。
7. 铝合金铝合金是指将铝与其他金属元素合金化得到的材料。
铝合金具有较高的强度、良好的耐腐蚀性和良好的导热性,因而被广泛用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。
常见的铝合金包括铝硅合金、铝镁合金、铝铜合金等。
8. 铝的环境影响铝的生产和使用在一定程度上会对环境产生影响。
铝是一种轻金属,化学符号为Al,原子序数:13。
铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅,居第三位,是地壳中含量最丰富的金属元素,其蕴藏量在金属中居第2位。
在金属品种中,仅次于钢铁,为第二大类金属。
铝的性质及用途1.铝的性质工业上广泛使用的纯铝具有以下性质。
⑴熔点低熔点与纯度有关,99.996%的铝其熔点为660.37℃,99.97%的铝为659.8℃,熔炼、铸造、加工比较容易。
⑵密度小密度与温度和纯度有关,室温下纯度为99.996%铝的密度为2698.9kg/m3,而纯度为99.75%的铝的密度为2703kg/m3,约为铁的密度的35%,可制造轻结构,有“会飞金属”之称。
⑶可强化纯铝强度不高,冷加工硬化能使强度提高一倍以上,当然塑性变低。
可通过添加各种元素合金化(变成铝合金),使其强度提高,塑性下降不太大。
有的铝合金还可通过热处理进一步强化,其比强度可与优质合金钢媲美。
⑷塑性好,易加工可轧成薄板和箔,拉成管材和细丝,挤成各种型材,锻造成各种零件,可高速进行车、铣、镗、刨等机械加工,无低温脆性。
⑸抗腐蚀铝表面上极易生成致密而牢固的氧化铝(AL2O3)薄膜,而且被破坏后会立即生成,保护铝不被腐蚀。
因此,铝可在大气、普通水,多数酸和有机物中使用。
⑹导热、导电性好铝的导热、导电性仅次于金、银和铜。
室温下电工铝的等体积电导率可达62%IACS,若按单位质量导电能力计算,其导电能力为铜的2倍。
其热导率(0~100℃)为22.609W/(m·K),电阻率(20℃)为26.7nΩ·m,电阻温度系数为0.1(nΩ·m)·K-1 另外,还有无磁性、反射性强、有吸音性、耐核辐射和美观等特性。
2.铝的用途(消费结构)由于铝有很多独特的优点,因此用途广泛。
中国铝的消费量增加速度居世界首位(见图1),消费结构变化也大,建筑行业占30%左右,交通运输占约15%,机械行业占不到9%,包装(包括易拉罐)占约8.5%,电器与电力占不到8%等。
铝的物理性质和化学性质铝制品是我们生活中经常用到的金属物品,铝这种物质一般为银白色且具有延展性。
那么铝的物理性质和化学性质有哪些呢?。
今天小编在这给大家整理了铝的物理性质和化学性质,接下来随着小编一起来看看吧!铝的化学性质铝是活泼金属,在干燥空气中铝的表面立即形成厚约50埃(1埃=0.1纳米)的致密氧化膜,使铝不会进一步氧化并能耐水;但铝的粉末与空气混合则极易燃烧;熔融的铝能与水猛烈相应的金属;铝是两性的,极易溶于强碱,也能溶于稀酸。
与酸反应2Al +6HCl ==== 2AlCl3+ 3H2↑2Al + 3H2SO4(稀)==== Al2(SO4)3+ 3H2↑Al+6HNO3(浓)=Δ=Al(NO3)3+ 3NO2↑+3H2OAl + 4HNO3(稀)==== Al(NO3)3+ NO↑+ 2H2O8Al + 30HNO3(较稀)====8Al(NO3)3+ 3N2O↑+ 15H2O8Al+30HNO3(稀)=8Al(NO3)3+3NH4NO3+9H2O6CH3COOH+2Al=2(CH3COO)3Al+3H?↑与碱反应2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4+3H2↑(也有文献写为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑)与非金属反应4Al+3O2====2Al2O3(点燃)2Al+3Cl2====2AlCl3 (点燃)2Al+3S====Al2S3 (加热)铝热反应2Al + Fe2O3==点燃== Al2O3+2Fe(铝热反应)8Al + 3Fe3O4==高温== 4Al2O3+9Fe与水反应根据铝的还原性可推断铝可以与水反应,但实验发现,铝与沸水几乎没有反应现象,不过铝在加热条件下就可以与水蒸汽发生明显反应,但反应一开始就与水中的氧气生成致密氧化膜阻止反应进一步进行。
铝的物理性质铝为银白色轻金属。
有延展性。
商品常制成柱状、棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。
在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。
《高中化学铝的知识点全解析》铝,作为高中化学中的重要元素之一,在化学学习中占据着重要的地位。
它具有丰富的化学性质和广泛的应用,让我们一同深入探索铝的世界。
一、铝的物理性质铝是一种银白色的金属,具有良好的导电性、导热性和延展性。
它的密度较小,约为 2.7g/cm³,是一种轻金属。
铝的熔点相对较低,为660℃,沸点为2327℃。
在常温下,铝的表面会形成一层致密的氧化膜,保护内部的金属不被进一步氧化。
二、铝的化学性质1. 与非金属单质的反应(1)与氧气反应:在常温下,铝表面的氧化膜能阻止铝进一步与氧气反应。
但在点燃或加热的条件下,铝能与氧气剧烈反应,生成氧化铝。
4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃。
(2)与氯气反应:2Al + 3Cl₂ = 2AlCl₃,反应剧烈,产生白色的氯化铝固体。
2. 与酸的反应(1)与非氧化性酸反应:铝与稀盐酸、稀硫酸等非氧化性酸反应,生成铝盐和氢气。
2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑。
(2)与氧化性酸反应:常温下,铝在浓硫酸、浓硝酸中会发生钝化现象,即在表面形成一层致密的氧化膜,阻止反应的进一步进行。
但在加热条件下,铝能与浓硫酸、浓硝酸反应。
3. 与碱的反应铝既能与酸反应,又能与碱反应。
2Al + 2NaOH + 2H₂O =2NaAlO₂ + 3H₂↑。
在这个反应中,铝先与水反应生成氢氧化铝和氢气,氢氧化铝再与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠。
4. 铝热反应铝粉和某些金属氧化物(如氧化铁、四氧化三铁等)在高温下发生剧烈反应,生成氧化铝和相应的金属单质,同时放出大量的热。
例如:2Al + Fe₂O₃ = Al₂O₃ + 2Fe。
铝热反应可用于焊接铁轨、冶炼难熔金属等。
三、铝的化合物1. 氧化铝(Al₂O₃)(1)物理性质:白色固体,难溶于水,熔点高,是一种良好的耐火材料。
(2)化学性质:①两性氧化物:既能与酸反应生成盐和水,又能与碱反应生成盐和水。
Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O,Al₂O₃ + 2NaOH =2NaAlO₂ + H₂O。
铝的性质和主要用途一、铝的主要性质纯度为99.99%的金属铝的主要物理性质是:密度(20℃)2.7g/cm3熔点660.1℃沸点2520℃平均比热(0-100℃)917J/(kg·K)熔化热10.47kJ/mol汽化热291.4(估算值)kJ/mol热导率(O~100℃)238W/(m·K)电阻率(20℃)2.67μΩ·cm铝的密度小,仅为水的2.7倍;铝的比强度(强度与重量之比)高,某些高强度铝合金的机械强度超过了结构钢;铝没有磁性,铝在低温下(-198℃)也不变脆,仍具有较好的机械性能;铝可以轧成薄板和箔,拉成细丝,挤压成各种复杂形状的型材,其延展性能很好;铝在空气中能与氧迅速化合,生成一层致密而坚硬的氧化铝薄膜,厚度为0.005~0.02微米,成为铝的天然保护层,阻止铝继续被氧化,因而具有好的抗蚀性能,还可以用阳极氧化或电镀的方法,在铝材和铝制品的表面生成彩色鲜艳的氧化膜;铝的导电、导热性好,导电率相当于国际标准退火铜的64.94%,铝的导电能力超过这两如果就相同的重量而言,约为银的一半,种金属;铝的导热性几乎比铁的导热率大3倍;铝的反光性能很强,反射紫外线比银还强,铝在碰击时不产生火花。
铝对氧的亲和力大,铝可以用作炼钢的脱氧剂和一些高熔点金属氧化物(如MnO2、Cr2O3)的还原剂。
铝与氮、硫和卤族元素在高温下发生反应生成如AIN、Al2S3、AlCl3之类的化合物,这些化合物(除AIN外)和铝在真空中加热到1000℃以上时,生成相应的低价铝化合物,这些低价化合物在低温下发生歧化反应,分解为金属铝及其化合物。
铝是两性元素,它与大多数稀酸可缓慢地反应,能迅速溶解于浓盐酸中。
但浓硝酸使铝钝化,铝与苛性碱溶液发生强烈反应,迅速溶解生成铝酸根离子。
二、铝的主要用途铝由于具有优良的物理性能,所以铝在国民经济各部门和国防工业中得到了广泛的应用。
铝作为轻型结构材料,重量轻,强度大,陆、海、空各种运载工具,特别是飞机、导弹、火箭、人造卫星等,均使用大量的铝,一架超音速飞机的用铝量占其自身重量的70%,一枚导弹用铝量占其总重量的10%以上。
铝及其化合物(一)铝的性质1、物理性质:银白色金属,质较软,但比镁要硬,熔点比镁高。
有良好的导电、导热性和延展性。
2、化学性质:铝是较活泼的金属①通常与氧气易反应,生成致密的氧化物起保护作用。
4Al + 3O2 == 2Al2O3。
同时也容易与Cl2、S等非金属单质反应。
②与酸反应:强氧化性酸,如浓硫酸和浓硝酸在常温下,使铝发生钝化现象;加热时,能反应,但无氢气放出;非强氧化性酸反应时放出氢气。
(2Al+6H+=2Al3++3H2↑)③与强碱溶液反应:2Al + 2NaOH + 2H2O == 2NaAlO2 + 3H2↑(2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ )④与某些盐溶液反应:如能置换出CuSO4、AgNO3等溶液中的金属。
⑤铝热反应:铝与某些金属氧化物的反应(如V、Cr、Mn、Fe的氧化物)叫做铝热反应2Al + Fe2O3高温Al2O3 + 2FeAl 和Fe2O3的混合物叫做铝热剂,利用铝热反应焊接钢轨。
(二)氧化铝(Al2O3)白色固体,熔点高(2054℃),沸点2980℃,常作为耐火材料;是两性氧化物。
我们常见到的宝石的主要成分是氧化铝。
有各种不同颜色的原因是在宝石中含有一些金属氧化物的表现,如红宝石因含有少量的铬元素而显红色,蓝宝石因含有少量的铁和钛元素而显蓝色。
工业生产中的矿石刚玉主要成分是α-氧化铝,硬度仅次于金刚石,用途广泛。
两性氧化物:既能与强酸反应又能与强碱反应生成盐和水的氧化物Al2O3 + 6HCl == 2AlCl3 + 3H2O ,Al2O3 + 2NaOH == 2NaAlO2 + H2OAl2O3是工业冶炼铝的原料,由于氧化铝的熔点高,电解时,难熔化,因此铝的冶炼直到1886年美国科学家霍尔发现在氧化铝中加入冰晶石(Na3AlF6 ),使氧化铝的熔点降至1000度左右,通电铝的冶炼才快速发展起来,铝及其合金才被广泛的应用。
2Al2O3 4Al + 3O2↑(三)氢氧化铝(Al(OH)3)白色难溶于水的胶状沉淀,是两性氢氧化物。
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铝的主要性质:
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•物理性质:
•铝是银白色,具有金属光泽的固体,硬度较小,具有良好的导电性、导热性和延展性。
•化学性质:
•活泼金属,具有较强的还原性;常温下铝在浓硫酸和浓硝酸中发生钝化;既可以与酸反应又可以与碱反应。
•(1)与氧气反应:(纯氧中发出耀眼的白光)
•(2)与Cl2、S 、N2反应:
•(Al2S3在溶液中完全双水解)
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•(AlN与水反应生成Al(OH)3和NH3↑)
•(3)与水反应:
•(4)与酸反应:
•(5)与碱的反应:
•(6)铝热反应:2Al+Fe2O3=(高温)=Al2O3+2Fe
•铝的用途
•纯铝制作导线,铝合金用于制造飞机、汽车、生活用品等。
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铝的特殊性质:
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铝既能与酸反应,也能与强碱反应。
铝与酸反应:铝与浓硫酸在常温下发生钝化,2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑
铝与碱反应:2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑
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铝热反应:
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铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。
此种反应被称为铝热反应。
可简单认为是铝与某些金属氧化物(如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)或非金属氧化物(如SiO2等)在高热条件下发生的反应。
铝热反应常用于冶炼高熔点的金属,并且它是一个放热反应,
其中镁条为引燃剂,氯酸钾为助燃剂。
其装置如下图所示:
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铝热反应配平技巧:
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取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数,即可快速配平,如
8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中,可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12,则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4,然后便可得到Al为8,Fe为9。
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镁铝的化学性质比较:
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单质镁铝
与非金属反2Mg+O2=(点燃)=2MgO 4Al+3O2=(加热)=2Al2O3
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铝热反应配平技巧:
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取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数,即可快速配平,如
8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中,可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12,则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4,底下便可得到Al为8,Fe为9。
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铝与酸、碱反应的计算技巧:
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铝与酸、碱反应的实质都是,,所以根据得失电子守恒可知:,利用此关系可以方便地进行有关计算。
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铝与酸或碱溶液反应生成H2的量的计算:
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Al是我们中学阶段学习的唯一既与H+反应也与OH-反应的金属,它与酸、碱反应既有相同点,也有不同点。
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相同点:Al均被氧化成+3价,所以1molAl不论与H+还是与OH-反应均生成3gH2。
不同点:1molAl与H+反应消耗3molH+,而与OH-反应只消耗1molOH-,所以含有等物质的量的NaOH溶液和HCl溶液分别与足量的铝反应时生成的氢气的物质的量之比为3∶1。
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“铝三角”关系:
Al3++3OH-===Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH-===AlO2-+2H2O
Al3++4OH-===AlO2-+2H2O
AlO2-+2H2O+CO2===Al(OH)3↓+HCO3-
AlO2-+H++H2O===Al(OH)3↓
AlO2-+4H+===Al3++2H2O
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钝化:
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铝、铁在常温下与浓硫酸发生钝化,钝化不是不反应,而是被氧化成一层致密的氧化物薄膜,恰恰说明金属的活泼性。