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第三节 金属材料
科学史话
在19世纪以前，铝被认为是一种稀罕的贵金属，价格比黄金还要贵。历史上，法国皇帝拿破仑三世为了显示自己的尊贵，用铝做了一顶头盔，成为轰动一时的新闻。每逢盛大国宴，别人都用银制餐具，而他独自使用一套铝制餐具。
金属在自然界的分布和存在
绝大多数以化合态存在于自然界
二、铝和铝合金
含量：铝是自然界中最多的金属元素
物理性质 颜色 状态 硬度 密度 熔点 沸点 导电导热性 延展性
用途
银白色，有金属光泽
固体
较小
2.7g/cm3
660℃
2467℃
良好
良好
铝制餐具
铝合金门窗
铝制电线
1、铝的存在和物理性质
现象：铝箔熔化，表面失去光泽，熔化的铝并不滴落，好象有一层膜兜着
因为铝表面有一层氧化膜保护了铝。构成膜的氧化铝(Al2O3)的熔点很高，没有熔化，包在外面使熔化的液态铝不会滴落下来。
科学探究
加热铝箔
请思考：铝和铁中哪种物质更活泼，将一根铝线和一根铁线放在野外哪个更容易生锈。
2、铝的化学性质
4Al+3O2 2Al2O3
氧化铝薄膜
(Al2O3)
化学方程式
氧化铝膜
氧化铁膜
熔点2050℃
（1）铝与氧气反应
4Al + 3O2 == 2Al2O3
2Al + 3Cl2 2AlCl3
点燃
铝还可以与其他非金属反应
2Al + 3S == Al2S3
△
【实验3—4】
实验步骤 实验现象 实验原理
在一支试管中加入5mL盐酸，再向试管中放入一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，观察到现象
结论
开始没有气泡，一段时间后才产生气泡，木条安静地燃烧。
Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑。
产生的氢气能燃烧
通常情况下，铝表面会生成一层氧化物（Al2O3）保护膜能与盐酸反应生成盐（氯化铝）和水。
实验操作 在两支试管中分别加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支试管中放入一小块铝片，向另一支试管中放入用砂纸仔细打磨过（除去表面的氧化膜）的一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口，观察现象
实验现象
实验结论
化学方程式
未打磨的铝片逐渐溶解，开始时没有气泡产生，一段时间后才有实验现象气泡产生；打磨过的铝片逐渐溶解，立即产生气泡且速率始终较快；将点燃的木条分别放在两支试管口，均发出爆鸣声。
铝和铝表面的保护膜（氧化铝）
都能与强碱反应
Al2O3 + 2NaOH+3H2O== 2Na[Al(OH)4]
2Al+ 2NaOH+6H2O==2Na[Al(OH)4]+ 3H2↑
【实验3—5】
（2）铝与盐酸和氢氧化钠溶液反应：
2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑
2Al+ 2NaOH+6H2O==2Na[Al(OH)4]+ 3H2↑
讨论1：
等物质的量的Al 与足量的盐酸和NaOH溶液反应，放出的H2的量？
等物质的量的盐酸和NaOH溶液与足量的Al反应，放出的H2的量？
注意：常温下，Al、Fe遇到浓硫酸、浓硝酸发生钝化。
讨论2：将等质量的铝粉分别加入各盛有100 mL3 mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液甲、乙两个烧杯中，反应结束后测得生成的气体体积比甲:乙=1:2,则加入的铝粉质量为（ ）
A. 5.4g B. 3.6g C. 2.7g D. 1.8g
3.等体积等物质的量浓度的稀硫酸、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4:5,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.甲中酸过量,乙中碱过量
C.甲中酸过量,乙中铝过量
D.甲中铝过量,乙中碱过量
铝的重要化合物
红宝石（Al2O3）
蓝宝石（Al2O3）
明矾晶体KAl(SO4)2·12H2O
明矾水解产生的Al(OH)3吸附能力很强，可以用来吸附水里的杂质。
3、氧化铝
Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O
Al2O3 + 2NaOH+3H2O== 2Na[Al(OH)4]
——两性氧化物
注意：铝制品餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性的食物。
Al2O3＋6H+=2Al3+＋3H2O
Al2O3 + 3H2O+2OH -=2 [Al(OH)4] -
①冶炼金属铝的原料
用途
2Al2O3 4Al + 3O2↑
电解
熔融
②良好的耐高温材料，可制耐火坩埚、耐火管和耐火仪器
1、下列各组中的离子能在溶液中大量共存的是( )
A.加入铝粉能放出氢气的溶液：
B.能使酚酞变红的溶液中：
C.某无色透明溶液中：
D.pH小于7的溶液中：
实验探究：分别在氯化铝溶液中滴加氨水和氢氧化钠溶液，观察实验现象，
填写表格内容。
实验操作
实验现象
结论
先产生沉淀，
再加过量氨水沉淀不溶解
先产生沉淀，
再加过量氢氧化钠溶液沉淀溶解
氢氧化铝能溶于强碱氢氧化钠，不溶于弱碱NH3 H2O：
Al(OH)3＋OH－＝[Al(OH)4]-。
3、氢氧化铝
——两性氢氧化物
Al(OH)3 + 3H+ ==== Al3+ + 3H2O
Al(OH)3＋OH－＝[Al(OH)4]-
不稳定性：氢氧化铝不稳定，受热易分解　

2Al(OH)3 ==== Al2O3＋3H2O
两性：既能和酸又能和碱反应形成盐和水
Al(OH)3制备
思考：为什么常用氨水与硫酸铝溶液反应制取氢氧化铝，而不用氢氧化钠溶液呢
Al3+ + 3NH 3·H2O === Al（OH）3 + 3NH4+
用途：
①净水
能凝聚水中的悬浮物并能吸附色素
②中和胃酸
弱碱性，不至于对胃壁产生强烈刺激或
腐蚀作用，却能与酸反应
胃不痛了，多亏了胃舒平！！！
胃舒平又名复方氢氧化铝，是由能中和胃酸的氢氧化铝和三硅酸镁两药合用，并组合解痉止痛药浸膏而成。
【生活常识】：胃液中含有盐酸，胃酸过多的人常有胃疼烧心的感觉，易吐酸水。服用适量的小苏打（NaHCO3），能治疗胃酸过多，请写出其反应的离子方程式：
如果病人同时患胃溃疡，为防胃壁穿孔，不能服用小苏打，原因是：
此时最好用含氢氧化铝的胃药（如胃舒平）离子方程式：
铝三角
Al3＋
Al(OH)3
3OH－
OH－
H＋
3H＋
4OH－
4H＋
[Al(OH)4]-
向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量
1、实验现象
2、反应离子方程式
n沉淀
VNaOH
0 1 2 3 4
A
⑴AlCl3溶液中先出现白色沉淀，
⑵继续滴加NaOH溶液沉淀溶解。
3、图像
练习：Al2O3和MgO的混合物mg滴入1mol/L的盐酸溶液500ml，反应完全后，再向其中滴入NaOH溶液，生成的沉淀量和滴入的NaOH的量的关系如图：
6.8g
2.9g
a b c
(1)写出相应的方程式
(2)a，b，c的值
三、物质的量在化学方程式计算中的应用
物质的量
n
粒子数
N
质量
m
标准状况下
气体体积V
物质的量浓度
c
溶质的
质量分数ω
÷M
×M
÷NA
×NA
÷V(aq)
×V(aq)
÷Vm
×Vm
c =
1000ρω
M
÷ρ
×ρ
解题步骤：
小结：化学方程式不仅表明了组成物质粒子数和物质的量的比例关系，
还表明了物质的质量和一定条件下的气体体积的比例关系。
③建立未知数和已知数的关系，求解。
①设未知数；
②写出有关化学方程式，在有关物质下方注明相应关系量；
各物理量应用于化学方程式计算中应当注意：
例： H2 + Cl2 === 2HCl
点燃
2 g
1 mol
44.8 L（标况）
0.5 g
0.25 mol
11.2 L（标况）
上下相同
左右相当
讨论1：将3.45 g钠投入到100 mL1 mol·L-1的盐酸中，设充分反应后，溶液体积没有发生变化，求产生氢气在标准状况下的体积和所得溶液中溶质物质的量浓度。

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