资源简介

(共37张PPT)
第二节 金属材料
第三章 铁 金属材料
化学与生活
1、世界最著名的珠宝
闪耀着六射星光的天然蓝宝石“亚洲之星”重330克拉，缅甸产，世界著名珍宝，现藏于美国华盛顿斯密森博物馆。
化学与生活
天然红宝石“罗斯利夫斯”，重138.7克拉，斯里兰卡产，世界著名珍宝。现藏于美国华盛顿斯密森博物馆。
1、世界最著名的珠宝
蓝宝石、红宝石虽然色彩各异，但它们都是刚玉的一种，化学成分都是氧化铝。红宝石是由于其中混有少量铬元素所致，蓝宝石是由于其中混有少量钛(Ti)和铁(Fe)元素所致。
2、蓝、红宝石的主要成分
化学与生活
刚玉(Al2O3)
金属材料
第二课时
铝和铝合金
走进《必修1》，探索无机世界的奥秘，从学习金属材料开始！
定远二中 蒋华新
(2)存在：除金、铂等少数极不活泼金属外，大多数金属元素在自然界中以化合态存在；
1、金属在地壳中的存在
(1)含量：自然界中最多的金属元素是铝，其次铁、钙、钠。
①化合态：元素以化合物的形式存在叫元素的化合态
②游离态：元素以单质的形式存在叫元素的游离态
铝是地壳中含量最多的金属元素，它占地壳总质量的 7.73%。成为继铁之后对人类发展产生重大影响的金属。
化学与生活
氧 > 硅 > 铝 > 铁
铝制餐具也不宜蒸煮或长时间存放碱性食物。
铝制餐具不宜蒸煮或长时间存放酸性食物。
你知道吗？为什么！
2、铝制餐具的兴与衰
铝的物理性质：密度小，导热性好，延展性好
化学与生活
氧化膜
铝制餐具因其质轻、不怕摔碰，而且具备耐腐蚀、价廉等特点，受到人们的欢迎。
铝是一种活泼金属，在常温下就能与空气中的氧气反应，生成一层致密的氧化铝薄膜。这层膜起着保护内部金属的作用。
Al2O3和MgO致密，熔点高，做耐火材料
思考1、铁在空气中被氧化表面生成氧化铁而生锈腐蚀，而生锈后内部的铁被腐蚀的程度和速度都会越来越严重，那么铝又如何呢？
铝和铝合金
导入
Leading-in
氧化铝是白色固体，难溶于水，熔点很高，硬度大。
反应原理：
氧化铝是一层致密的氧化膜，氧化铁疏松多孔
如增加氧化膜的厚度，对氧化膜着色等。增加化学氧化(用铬酸作氧化剂)可以使氧化膜产生美丽的颜色等。市场上有不少铝制品就是经过这种方法处理的。
讨论1、铝和氧化铝有哪些性质和用途呢？
在空气中，铝表面自然形成的氧化铝薄膜很薄，耐磨性和抗腐蚀性不够强。
为了适应不同的用途，常采用化学方法对铝的表面进行处理。
拓展
Open up an exhibition
铝制品的表面处理
(1)铝元素的原子结构及存在
①原子结构
②铝元素的存在
铝是一种活泼金属元素，在地壳中以化合态形式存在。常温下铝能与空气中的氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜。
新课
New class
二、铝和铝合金
1、铝和氧化铝(Al2O3)
Al
铝和铝合金
Al3+
失去3个电子，
表现出还原性
铝片逐渐溶解，有无色气泡产生。用燃着的木条点燃，试管口有淡蓝色火焰，可听到有轻微的爆鸣声。
1、铝和氧化铝(Al2O3)
实验3-4 (课本P82)
在一支试管中加入5 ml盐酸，再向试管放入一小块铝片。观察现象。过一段时间后将点燃的木条放在试管口，观察现象。
实验现象：
盐酸
铝片
铝片
(2)铝、氧化铝与酸的反应
①铝与酸的反应
铝和铝合金
把铝片投入稀盐酸溶液中
思考1、铝表面的氧化铝怎么没起保护作用？
铝和铝合金
(2)铝、氧化铝与酸的反应
①铝与酸的反应
②氧化铝与酸的反应
实验表明：
铝表面的氧化铝的保护膜和铝均能与盐酸发生反应
Al2O3＋6HCl === 2AlCl3＋3H2O
2Al ＋ 6HCl === 2AlCl3 ＋ 3H2↑
铝片逐渐溶解，有无色气泡产生，用燃着的木条点燃，试管口有淡蓝色火焰，听到有轻微的爆鸣声。
实验3-5 (课本P82)
在两支试管中分别加入少量NaOH溶液，然后向一支放入一小块铝片，再向另一支放入用砂纸打磨过的一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，观察现象。
图3-17(P82)：铝片放入NaOH(aq)中
实验现象
ⅰ.打磨过的铝片：立即产生气泡。
ⅱ.未打磨的铝片(除去表面的氧化膜)：开始无明显现象；一段时间后才有大量气泡产生。
用燃着木条点燃，两支试管口均产生淡蓝色火焰，并伴有轻微的爆鸣声
(3)铝和氧化铝跟碱的反应
铝和铝合金
实验 操作

实验 现象
化学方程式
离子方程式
Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片溶解，有无色气泡冒出。
试管②中铝片溶解，立即产生无色气泡。
将点燃的木条放在试管口，都有爆鸣声。
Al2O3＋OH-===2AlO2-＋H2O
2Al＋2OH-＋2H2O===2AlO2-＋3H2↑
(3)铝和氧化铝跟碱的反应
铝和铝合金
Al2O3 ＋ 2NaOH === 2NaAlO2 ＋ H2O
2Al ＋ 2H2O ＋ 2NaOH === 2NaAlO2＋3H2↑
偏铝酸钠
n[氧化剂(H2O )]︰n[还原剂(Al )] ＝3︰1
铝与氢氧化钠溶液的反应，可以看成分两步进行反应：
2Al＋6H2O === 2Al(OH)3 ＋ 3H2↑
2Al(OH)3 ＋ 2NaOH === 2NaAlO2 ＋ 4H2O
偏铝酸钠
偏铝酸钠
铝和铝合金
(3)铝和氧化铝跟碱的反应
①铝和氧化铝跟碱的反应原理
氧化剂
还原剂
思考3、氧化剂与还原剂的数目比是多少？
还原剂
氧化剂
离子方程式：
Al2O3＋2OH- ＋3H2O === 2[Al(OH)4]-
(3)铝和氧化铝跟碱的反应
铝和铝合金
①铝和氧化铝跟碱的反应原理
严格地说，铝、氧化铝与氢氧化钠溶液反应的方程式中，NaAlO2应为Na[Al(OH)4]
Al2O3＋2NaOH ＋3H2O === 2Na[Al(OH)4]
2Al＋6H2O＋2NaOH === 2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
四羟基合铝酸钠
四羟基合铝酸钠
n[氧化剂(H2O )]︰n[还原剂(Al )] ＝3︰1
2Al＋6H2O＋2OH- === 2Na[Al(OH)4]-＋3H2↑
离子方程式：
铝与氢氧化钠溶液反应的方程式应该为：
还原剂
氧化剂
(3)铝和氧化铝跟碱的反应
铝和铝合金
①铝和氧化铝跟碱的反应原理
2Al ＋ 6HCl === 2AlCl3 ＋ 3H2↑
或2Al＋2H2O＋2NaOH === 2NaAlO2＋3H2↑
②铝和氧化铝跟碱反应的实验结论
ⅰ.铝单质的特性：铝既能与稀盐酸反应又能与NaOH溶液反应，都生成盐和氢气。
ⅱ.氧化铝的特性：氧化铝既能与稀盐酸反应又能与NaOH溶液反应，都生成盐和水。
2Al＋6H2O＋2NaOH === 2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
思考2、为什么相同质量的Al与足量的酸或碱反应，生成的H2相等？通过电子转移分析。
训练1．将某铁铝合金样品等分成两份，一份加入足量盐酸，另一份加入足量NaOH溶液，同温同压下产生的气体体积之比为 3︰2，则样品中铁、铝的物质的量之比为(　 　)
A．3︰2　 　 　B．2︰1
C．3︰4 D．4︰3
C
巩固训练
Consolidate exercise
③两性氧化物、两性氢氧化物
ⅰ.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的氧化物。如Al2O3
ⅱ.两性氢氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物。
如Al(OH)3
(3)铝和氧化铝跟碱的反应
铝和铝合金
思考3、设计实验方法，除去Fe2O3粉末中混有的少量Al2O3。
④铝与金属氧化物的反应：铝热反应
用于冶炼金属、焊接钢轨。
Fe2O3＋Al ==== Al2O3 ＋Fe
高温
溶于氢氧化钠溶液、过滤
主要物质 杂质 除杂方法
Fe2+ Fe3+
FeCl3 FeCl2
Fe2+ Cu2+
Fe Al
Fe2O3 Al2O3
滴加过量氯水或通入过量Cl2。
先加过量铁粉，后过滤。
先滴加过量NaOH溶液，后过滤
先滴加过量NaOH溶液，后过滤
一般地，物质的分离、提纯时，要完全除去杂质，加入的试剂要过量，且滴加的试剂与原物质状态不同，便于分离。
先加过量铁粉，后过滤。
H2O2作氧化剂最好，不引入杂质；但价格高。
拓展
Open up an exhibition
物质的分离、提纯与除杂质
训练2、氧化铝熔点很高，常用于制造耐火材料，例如制作坩埚，下列操作不能在氧化铝坩埚中进行的是 ( )
A. 加热使CuSO4 · 5H2O失水
B. 加热使KMnO4分解
C. 加热熔化烧碱
D. 加热分解碱式碳酸铜
C
巩固训练
Consolidate exercise
反应现象：
滴加盐酸或氢氧化钠溶液，白色胶状物逐渐减少，最后完全溶解。
(1)氢氧化铝的两性
反应原理：
Al(OH)3既能与强酸反应，又能与强碱反应；表现两性。
思考4、在Al(OH)3固体中，分别滴加2mol/L的盐酸和NaOH溶液，观察到什么现象。
2、氢氧化铝——Al(OH)3
Al(OH)3是白色固体，不溶于水。
铝和铝合金
两性氢氧化物：既能跟酸反应生成盐和水，又能跟碱反应生成盐和水的氢氧化物。
Al(OH)3＋3HCl === AlCl3＋3H2O
Al(OH)3 ＋ NaOH === NaAlO2 ＋ 2H2O
Al(OH)3＋OH- === AlO2-＋ 2H2O
①Al(OH)3与酸的反应： Al(OH)3为三元碱
②Al(OH)3与碱的反应：Al(OH)3为一元酸
(1)氢氧化铝的两性
Al(OH)3既能与强酸反应，又能与强碱反应；表现两性。
Al(OH)3＋3H+ === Al3+＋3H2O
2、氢氧化铝——Al(OH)3
离子方程式：
离子方程式：
铝和铝合金
一般地，中学阶段只要求知道氢氧化铝属于两性氢氧化物
氢氧化铝不溶于弱酸(如碳酸)、弱碱(如氨水)，而能溶解在强酸、强碱中。
(1)氢氧化铝的两性
2、氢氧化铝——Al(OH)3
铝和铝合金
或Al(OH)3 ＋ NaOH === Na[Al(OH)4]
②Al(OH)3与碱的反应：Al(OH)3为一元酸
Al(OH)3＋OH- === [Al(OH)4]-
离子方程式：
结论：Al(OH)3只与强酸、强碱反应，不与弱酸、弱碱反应。Al2O3也如此。
H+＋AlO2-＋H2O Al(OH)3
Al3+＋3OH-
(2)Al(OH)3的电离
碱式电离，为三元碱
1molAl(OH)3的能消耗1mol的一元强碱，或消耗3mol的一元强酸。
Al(OH)3
酸式电离，为一元酸
2、氢氧化铝——Al(OH)3
铝和铝合金
注意：氢氧化铝是一种难溶性弱碱，氢氧化铝的碱性很弱，不能使酸碱指示剂变色
(3)氢氧化铝的不稳定性：受热易分解
2Al(OH)3 === Al2O3 ＋ 3H2O
△
难溶性碱不稳定，受热易分解。如Cu(OH)2 等
Cu(OH)2 === CuO＋ H2O
△
训练4、 ( 双选)铝和铍的性质十分相似，下列关于铍的性质推断不正确的是( )
A. 铍能与盐酸或氢氧化钠反应
B. 氢氧化铍可溶于水
C. 氧化铍能与盐酸或氢氧化钠反应
D. 氧化铍的化学式为Be2O3
B D
巩固训练
Consolidate exercise
训练5、将一定质量的镁、铝合金投入 100 mL一定物质的量浓度的盐酸中，使合金全部溶解．向所得溶液中滴加5mol/L NaOH溶液至过量，生成沉淀的质量与加入的NaOH溶液体积的关系如图曲线所示．则盐酸的物质的量浓度为(　　 )
A. 1mol/L
B. 8mol/L
C. 10mol/L
D. 12mol/L
巩固训练
Consolidate exercise
B
图3-18(P83)：硬铝用于制造飞机外壳
①特点：密度小、强度高、抗腐蚀。
②用途：制造飞机、宇宙飞船、压力容器等。
(1)铝合金
压力容器和生活用具
大型运输机
3、铝的合金
硬铝用于制造容器外壳
“发现”号航天飞机
铝和铝合金
我国制造的大型客机C919
名称 组成 要用途
铝合金 含有10%～30%的镁；硬度和强度都比纯铝和纯镁大 火箭、飞机、
轮船等制造业
硬 铝 含铜4%、镁0.5%、锰0.5%、硅0.7%；强度和硬度都比纯铝大 火箭、飞机、轮船等制造业
钛合金 含铝6%、钒4% 用于飞机、宇航、化学工业
金合金 加入银、铜、稀土元素等 金饰品、电子元件、钱币、笔尖
拓展
Open up an exhibition
常见合金的组成和用途
镁铝合金制成机械零件
(2)镁铝合金：含有硅、铜、锌、锰等元素
①特点：具有质轻、坚韧、机械性能较好等许多优良性质。
②用途：用途广泛，做机械零件、车船材料、门窗等。
铝和铝合金
3、铝的合金
镁铝合金制成的汽车框架
镁铝合金制成的自行车
镁铝合金制成门窗
训练4. (2022·白山高一检测)高铁、移动支付、共享单车、网购，被称为中国“新四大发明”。用于高铁和共享单车制造业的重要金属材料是 (　　)
A. Na-K合金　　　　　B. Cu-Sn合金
C. Sn-Pb合金 D. Mg-Al合金
D
巩固训练
Consolidate exercise
课 堂 小 结
板书提纲
Blackboard-writing outline
二、铝和铝合金
(1)铝跟酸或碱的反应
1、铝和氧化铝(Al2O3)
2Al ＋ 6HCl === 2AlCl3 ＋ 3H2↑
(2)氧化铝——两性氧化物
Al2O3 ＋ 6HCl === 2AlCl3 ＋ 3H2O
2、氢氧化铝的性质——两性氢氧化物
3、铝的合金：铝合金的密度小、强度高、抗腐蚀。用于制造飞机、宇宙飞船、压力容器等。
Al(OH)3＋3HCl === AlCl3＋3H2O
Al(OH)3 ＋ NaOH === Na[Al(OH)4]
2Al＋6H2O＋2NaOH === 2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
Al2O3＋2NaOH ＋3H2O === 2Na[Al(OH)4]
练习1. (双选)活泼金属在空气中易与氧气反应，表面生成一层致密的氧化膜，可以保护内层金属不被继续氧化的是 ( 　　)
A.铁　 B.钠　 C.铝　 D.镁
C D
解析：选C、D。镁、铝这两种金属在空气中与氧气反应,会在表面生成一层致密的氧化膜，可以保护内层金属不被继续氧化。
练习2.(2022·天津高一检测)Jerry Woodall教授经研究发现,含有95%的铝和5%的镓、铟及锡组成的新型合金与水能快速反应制得氢气,整个反应中只消耗铝,而反应生成的Al2O3可回收再利用,这样不仅降低了制氢气的成本,而且方便快捷,这一发现将燃氢汽车的研发推向新的里程碑。下列有关说法不正确的是(　　)
A. 此合金一定比纯铝柔软
B. 铝作为还原剂，有资源丰富的优势
C. 合金与水反应的总反应式
2Al ＋ 3H2O ===Al2O3 ＋ 3H2↑
D. 合金中的镓、铟及锡对铝与水的反应可能起催化作用
A
解析：选A。
合金的硬度一般比组成合金的各材料的硬度大，A项错误；铝是地壳中含量最高的金属元素，B项正确；由题中信息和纯铝在常温下与水不反应知C、D项正确。
练习3、铝镁合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的 ( )
A.不易生锈 B.导电性好
C.密度小 D.强度大
B
练习4．碲锌镉(Te-Zn-Cd)晶体可以用于制造红外探测器的基础材料，下列有关叙述中不正确的是(　　)
A. 它是由Te、Zn、Cd按一定比例形成的化合物
B. 它易导电、导热，具有延展性
C. 它的熔沸点比Zn的低
D. 它的硬度和强度比Cd的大
解析：碲锌镉晶体是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的具有金属特性的合金，合金是混合物，合金具有比成分金属低的熔沸点、高的硬度和强度。
A

展开更多......

收起↑