化学必修一----铝及铝合金 铝的氧化物与氢氧化物

第一课时 铝及铝合金铝的氧化物与氢氧化物

铝的性质

1．物理性质

颜色 状态 熔点 密度 导电导热性

延展性

银白色 固体 较低 较小 良好 良好

2．化学性质

铝原子结构示意图为，在化学反应中容易失去最外层上的3个电子，化合价升高，表现出还原性。

(1)铝的性质实验

与铝反应的物质 实验现象 结论或化学方程式

浓硝酸 无明显现象 铝遇浓硝酸发生钝化

浓硫酸 无明显现象 铝遇浓硫酸发生钝化

盐酸 铝片逐渐溶解，有气泡产生 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑

氢氧化

钠溶液 铝片逐渐溶解，有气泡产生 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

(2)铝与氧气的反应

①常温时，与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜并牢固地覆盖在铝表面，防止铝进一步被氧化，因此铝在空气中表现出良好的抗腐蚀性。

②加热时，铝粉可在空气中燃烧，放出大量热，化学方程式为4Al＋3O2=====△ 2Al2O3。

(3)铝与酸的反应

①与盐酸、稀H2SO4反应

离子方程式：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。

②常温下，遇浓硝酸、浓H2SO4时，在表面生成致密的氧化膜而发生钝化。

(4)铝与强碱溶液的反应

与NaOH溶液反应

离子方程式：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑。

[特别提醒]

因铝既能与强酸反应，又能与强碱溶液反应，铝制品不能用来蒸煮或长期储存酸性或碱性食物。

1．等质量的铝分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，两者生成氢气的量有什么关系？

提示：产生H2的物质的量相等。

2．足量的铝分别与等浓度、等体积的盐酸和NaOH溶液反应，生成氢气的量有什么关系？

提示：产生H2的物质的量之比为1∶3。

铝与酸、碱液反应生成H2的量的关系

1．反应原理

 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑

2．量的关系

(1)定量关系 2Al～6H＋～3H22Al～2OH－～3H2

(2)铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应产生氢气体积关系归纳：

反应物的量 产生H2的体积关系

等量的铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应 VHClH2VNaOHH2＝1∶1

足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应 VHClH2VNaOHH2＝13

一定量的铝分别与不足量的盐酸和过量的氢氧化钠溶液反应 13

1．称取两份铝粉，第一份加入足量的NaOH溶液，第二份加入足量的盐酸，若放出的氢气的体积相等(同温同压)。

则两份铝粉的质量比为( )

A．1∶2 B．1∶3

C．3∶2 D．1∶1

解析：选D 因NaOH溶液和盐酸都是足量的，若铝与两者反应放出氢气的体积相等，则两份铝的质量相等。

2．等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶7，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是( )

A．甲、乙中都是铝过量

B．甲中铝过量，乙中碱过量

C．甲中酸过量，乙中铝过量

D．甲中酸过量，乙中碱过量

解析：选B 因为等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1∶1，足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1∶3，而今产生H2的体积比：13

[方法技巧]

一定量的铝分别和含等物质的量溶质的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为13

①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；

②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。

铝热反应 铝及其合金的应用

1．铝热反应实验探究

实验装置

实验现象 (1)镁条剧烈燃烧

(2)氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应

(3)反应放出大量的热，并发出耀眼的白光

(4)纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中

实验结论 在高温下，铝与Fe2O3发生反应，放出大量的热

化学方程式 2Al＋Fe2O3=====高温 Al2O3＋2Fe

2.铝热反应

含义 铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应

原理 Al作还原剂，金属氧化物作氧化剂，用铝将金属氧化物中的金属置换出来

铝热剂 铝粉和某些金属氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物

引发

操作

在铝热剂上放KClO3，插入镁条并将镁条点燃

反应

特点

在高温下进行，迅速反应并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离

应用 冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等

[特别提醒]

铝热反应可用于焊接铁轨，但工业上不用该方法炼铁，因为铝比铁的冶炼成本更高。

3．铝合金

(1)组成：铝与其他金属(或非金属)熔合形成合金。

(2)特点：密度小、强度高、塑性好、抗腐蚀。

(3)用途：建筑外墙材料，汽车车轮骨架和飞机构件。

4．铝的用途

(1)利用其导电性，制造电线。

(2)利用强的还原性，冶炼熔点高的金属。

1．铝热反应中利用了铝的哪些性质？

提示：还原性、反应放出大量的热及铝的熔点低。

2．金属铝可用于还原哪些金属？能否利用铝热反应冶炼镁？

提示：能冶炼活动性比铝差的难熔金属。不能利用铝热反应冶炼镁，原因是Mg比Al活泼。

1．铝热反应的特点

(1)高温。(2)剧烈燃烧，放出大量的热。

(3)新生成的液态金属单质易与Al2O3(固态)分离。

2．铝热反应实验注意问题

(1)镁带要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃。

(2)氧化铁粉末要干燥，铝粉没有被氧化，否则难以反应。

(3)要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从四周溅出。

(4)因为铝热反应是一个放热反应，反应中放出的大量热量能够使铁熔化，所以要垫细沙，这样做的目的一是防止蒸发皿炸裂，二是防止熔融的金属溅出伤人。

(5)实验装置应远离人群和易燃物。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)铝热剂中的氧化剂是铝粉( )

(2)铝热剂是纯净物( )

(3)铝热反应是放热反应( )

(4)通过铝热反应可以在野外焊接钢轨( )

答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√

2．下列物质不能与铝发生铝热反应的是( )

A．FeO B．Cr2O3

C．MgO D．MnO2

解析：选C Mg的活动性强于Al，Al不能和MgO反应置换出Mg。

3．下列为铝或铝合金的各种性质：A：导电性，B：导热性，C：还原性，D：铝合金密度小、强度大、机械加工性能好，E：结构紧密、不透光、不透气。

在后面横线上根据相关的性质填写相应的序号。

(1)制造飞机或汽车外壳________。

(2)制造各种日用炊具________。

(3)铝热法冶炼金属________。

(4)制造电线电缆________。

(5)制造包装用的铝箔________。

答案：(1)D (2)B (3)C (4)A (5)E

铝的氧化物与氢氧化物

1．氧化铝

(1)化学性质

①与H2SO4反应的化学方程式：Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O。

②与NaOH反应的化学方程式：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。

③两性氧化物：既可以与酸反应又可以与碱反应生成盐和水的氧化物。

④NaAlO2溶液与CO2反应的化学方程式：NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3。

(2)物理性质与用途

①硬度高，硬度仅次于金刚石的刚玉，其主要成分为α­氧化铝，红宝石是含少量铬元素的刚玉，蓝宝石是含少量铁和钛元素的刚玉。

②熔点高，常用于制造耐火材料。

③工业上电解熔融氧化铝制取铝。

[特别提醒]

Al2O3属于两性氧化物而不是碱性氧化物。

2．氢氧化铝

(1)物理性质

①颜色状态：白色固体。

②溶解性：难溶于水。

(2)实验室制备

常用可溶性铝盐AlCl3与氨水反应制取Al(OH)3

①化学方程式为AlCl3＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4Cl。

②离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4。

③现象：生成白色胶状沉淀，氨水过量时，沉淀不溶解。

(3)化学性质

①氢氧化铝的两性：

与酸反应 与碱反应

实验操作 向盛有Al(OH)3沉淀的试管中加入盐酸 向盛有Al(OH)3沉淀的试管中加入氢氧化钠溶液

现象 试管中白色沉淀溶解 试管中白色沉淀溶解

反应的化学方程式及离子方程式 化学方程式：

Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O

离子方程式：

Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 化学方程式：

Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O

离子方程式：

Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O

两性氢氧化物 既可以与酸反应，又可以与碱反应生成盐和水的氢氧化物

②不稳定性：

Al(OH)3受热分解，化学方程式为2Al(OH)3=====△ Al2O3＋3H2O。

3．明矾的净水作用

(1)复盐：由两种或两种以上阳离子和一种阴离子组成的盐。明矾是一种复盐，其化学式为KAl(SO4)2·12H2O。

(2)明矾的净水原理