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新
教
材
金属材料
第二节
第2课时 铝和铝合金
Al2O3
Al(OH)3
KAl(SO4)2·12H2O
AlCl3
Na[Al(OH)4]
Al
话题：铝是地壳中含量最多的金属元素，但100多年前，铝却是比金更贵重的金属。曾经出现拿破仑三世大宴宾客时，客人使用金制或银制餐具，而他自己使用铝制餐具。
铝是一种较活泼的金属，但20世纪铝合金成为仅次于铁的金属材料。
为何往昔贵胜黄金，今朝广泛应用？
一、铝
Al
→铝是地壳中含量最多的金属元素，自然界中的铝全部以化合态存在。
物理性质：银白色有金属光泽的固体。
主要成分：Al2O3
还有少量SiO2，Fe2O3等杂质）
铝土矿
1.结构、存在、物理性质及用途
有良好的延展性、导电性和传热性等。
熔点较低(660.4℃)，密度较小，质地柔软。
根据金属活动性顺序表，铝比铁活泼，
但铝为什么却不像铁那样容易被空气腐蚀？
交流与讨论
→铝是一种活泼金属，常温下会被空气中O2氧化,生成一层致密的氧化物保护膜，阻止内部金属不再被氧化。
4Al + 3O2 = 2Al2O3
实验探究：1.用坩埚钳夹住一小块铝，在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动，仔细观察，你看到了什么现象？为什么会有这种现象？
现 象：
2、铝的化学性质
(1)铝与氧气反应
铝具有较强的还原性!!!
实验探究：1.用坩埚钳夹住一小块铝，在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动，仔细观察，你看到了什么现象？为什么会有这种现象？
现 象：
铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝并不滴落；
好像有一层膜兜着。
思考：是什么因素造成了铝箔在空气中不能燃烧？
→铝箔表面有一层致密的氧化物保护膜，保护了内层铝不被氧化，所以不能燃烧。
熔点：
Al：660℃
Al2O3：2050℃
如果将铝箔表面打磨，破坏其氧化膜，结果又将如何？
2、铝的化学性质
(1)铝与氧气反应
铝具有较强的还原性!!!
2. 再取一块铝箔，用砂纸仔细打磨，除去表面的保护膜，
再加热至熔化。又有什么现象呢？
打磨过的铝箔在空气中很快又生成了新的氧化膜，有效保护了内层金属，从而不能燃烧。
现 象：
铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝并不滴落；
好像有一层膜兜着。
原 因：
4Al + 3O2 = 2Al2O3
那么铝是不是真得就不能燃烧呢？
若要观察铝的燃烧可以采取哪些措施？
铝箔纯氧气中燃烧
设疑
4Al + 3O2 == 2Al2O3
铝粉在空气中燃烧
4Al +3O2 2Al2O3
点燃
2Al + 3Cl2 2AlCl3
点燃
铝还可以与其他非金属反应
2Al + 3S == Al2S3
△
(制备Al2S3的方法)
2、铝的化学性质
(1)铝与氧气反应
铝具有较强的还原性!!!
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
【讨论与交流】金属与氧气反应的规律
常温下很易被氧化，加热后剧烈燃烧
常温下能被氧化，加热后剧烈反应
加热时能被氧化
不能被氧化
金属在反应中容易失去电子被氧化，是还原剂,具有还原性。
除了能被O2氧化，还能跟Cl2、S等活泼非金属反应。
(2)铝与某些金属氧化物反应
2Al + Fe2O3
点燃

→→铝热反应
2、铝的化学性质
(2)铝与某些金属氧化物反应
2Al + Fe2O3
点燃

Al2O3 + 2Fe
铝热剂
现象:
剧烈反应，放出大量的热，耀眼光芒。纸漏斗烧穿，有熔融物落入沙中。
（引燃剂）
（助燃剂）
（铝热剂）
2、铝的化学性质
→→铝热反应
关于铝热反应的几个问题：
(1)引发该铝热反应的操作为 。
(2)若将氧化铁换成氧化镁，该反应能否发生 (填“能”或“不能”)，理由是 。
在混合物(铝热剂)上加少量KClO3，并插上镁条，将其点燃
不能
镁比铝活泼，铝不能置换出镁
(3)铝热反应在生产上的应用
①用于野外焊接钢轨等；
②冶炼铁、钒、铬、锰、镍等难熔的金属。
3Fe3O4+8Al === 9Fe + 4Al2O3
高温
其它铝热反应
3MnO2+4Al === 3Mn+ 2Al2O3
高温
Cr2O3+2Al === 2Cr + Al2O3
高温
3V2O5+10Al === 6V + 5Al2O3
高温
试写出铝分别与Fe3O4、MnO2、Cr2O3、V2O5发生的铝热反应
(3)铝与盐酸,稀硫酸反应
【实验3-4】在一支试管中加入5ml盐酸，再向试管中放入一小块铝片，观察并记录现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，观察现象。
2、铝的化学性质
(3)铝与盐酸,稀硫酸反应
讨论
为什么现实生活中可以用铝罐车来运输浓硝酸、浓硫酸？
【实验3-4】在一支试管中加入5ml盐酸，再向试管中放入一小块铝片，观察并记录现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，观察现象。
Al O + 6HCl = 2AlCl + 3H O
反应方程式：
铝片逐渐溶解，试管中有气泡产生。
点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声。
实验现象：
2Al +6HCl = 2AlCl + 3H ↑
离子方程式？
2、铝的化学性质
铝在浓硝酸,浓硫酸中发生钝化
记住：常温下，Al、Fe遇到浓硫酸、浓硝酸发生钝化
问题：铝桶能否盛放氢氧化钠等碱性溶液？
[实验3-5] P76
铝箔与NaOH溶液的反应
(4)铝与强碱溶液反应
【注意:这是大多数金属没有的性质】
2、铝的化学性质
化学方程式：
※有少量气泡产生,气泡逐渐增多。
※试管很热
※将点燃的木条放在试管口时，都有爆鸣声。
反应放热
有氢气生成
[实验3-5] P76
铝与碱反应产生气体。
铝箔与NaOH溶液的反应
(4)铝与强碱溶液反应
【注意:这是大多数金属没有的性质】
2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
2Al+2NaOH+2H2O = 2NaAlO2+3H2
偏铝酸钠
2Al+2OH-+6H2O = 2[Al(OH)4]- + 3H2
离子方程式：
四羟基合铝酸根离子
2、铝的化学性质
四羟基合铝酸钠
资料卡片：NaAlO2是以晶体形式存在，将氧化铝溶于熔融的烧碱即可得到偏铝酸钠。四羟基合铝酸钠是偏铝酸钠在水溶液里面的形态。
反应的实质:分两步进行(了解）
（1）2Al + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2↑
（2） Al(OH)3+ NaOH Na[Al(OH)4] (待学）
将（1）+（2）×2：
2Al+6H2O+2NaOH = 2Na[Al(OH)4] +3H2↑
失2×3 e－
得6×e－
0 +3
+1 0
2 2 2
此反应中，还原剂是 ，氧化剂是 。
铝
水
1.等物质的量的Al 分别与足量盐酸、NaOH溶液反应，放出H2的量？
2.等物质的量的盐酸和NaOH溶液分别与足量Al反应，放出H2的量？
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
2Al+2NaOH+6H2O = 2Na[Al(OH)4] +3H2
2 3
2 3
2Al —— 3H2↑
1:1
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
2Al+2NaOH+6H2O = 2Na[Al(OH)4] +3H2
6 3
2 3
6
9
1:3
思考与讨论:
（5）铝与盐反应
铝桶能否用于盛放硫酸铜溶液
2Al +3Hg(NO3)2 2Al(NO3)3 +3Hg
2Al+3CuSO4 Al2(SO4)3+3Cu
毛刷实验
2、铝的化学性质
金属氧化物Fe2O3
铝热反应
Al
非金属单质
O2
Cl2
S
酸
盐酸、稀硫酸
浓硝酸、浓硫酸
常温
盐：CuSO4溶液
特性:强碱溶液
NaOH溶液
2Al + 3Cu2+ = 2Al3+ + 3Cu
归纳总结：铝的化学性质
2Al+2OH-+6H2O = 2[Al(OH)4]- + 3H2
(1)物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点
氧化铝
Al2O3
2050℃
常作耐火材料
离子化合物
氧化铝的天然产物俗称刚玉
含少量铬元素的刚玉称为红宝石
含少量的铁和钛等元素的刚玉称为蓝宝石
(耐火坩埚、耐火管、耐高温的实验仪器等)
蓝宝石
(主要成分Al2O3)
红宝石
(主要成分Al2O3)
氧化铝坩埚
(2)化学性质
写出反应的离子方程式
②电解熔融Al2O3制Al:
2Al2O3(熔融)====4Al＋3O2↑
电解
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O= 2Na[Al(OH)4]
Al2O3＋6H+ = 2Al3+＋3H2O
Al2O3＋2OH- + 3H2O = 2[Al(OH)4]-
冰晶石
MgO
白色难溶于水的离子化合物，高熔点，可作耐火材料
属于碱性氧化物
MgO + 2H+ = Mg2+ + H2O
对比：
物性：
化性：
氧化铝
Al2O3
记住：MgO、Al2O3熔点都很高，不易熔化，通常用作耐火材料
①两性氧化物
铝的用途：
① 纯铝用作导线；②铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。
良好的导电性，仅次于银、铜 ----用作导线
铝的密度小(2.7g/cm－3) ----飞机制造(硬铝)，会飞的金属
良好的导热性 ----铝制炊具
良好的延展性 ----用作包装
铝合金——目前用途广泛的合金之一
铝合金的性质及用途：
铝合金具有密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉等特点。主要用于建筑业、容器制造、交通运输及电子行业。
铝合金制成的箱子
镁铝合金制成笔记本电脑外壳、门窗等。
制造飞机的材料中大量使用铝合金
铝被称为“会飞”的金属，
现代飞机有70%是铝和铝合金制造的！
【思考】铝制餐具不宜长期存放酸、碱性食物原因是什么？
Al和Al2O3均易与酸、碱反应。
世界卫生组织提出人体每天的摄铝量不应超过每千克体重1毫克，一般情况下，一个人每天摄取的铝量绝不会超过这个量，但是，经常喝铝盐净化过的水，吃含铝盐的食物，如油条、粉丝、凉粉、油饼、易拉罐装的软饮料等，或是经常食用铝制炊具炒出的饭莱，都会使人的摄铝量增加，从而影响脑细胞功能，导致记忆力下降，思维能力迟钝。
铝与人体健康
1.下列用途或说法主要体现铝的物理性质的是
①家用铝锅　②铝具有还原性　③制导线　④铝锅不能长期贮存碱液　⑤制包装铝箔　⑥做防锈油漆　⑦制成合金作制造飞机的材料
A．①②③④ B．②⑤⑥⑦
C．①③⑤⑦ D．②④⑤⑥
C
2.下列有关厨房中铝制品的使用，你认为合理的是(　　)
A．盛放食醋　　　　　　　　
B．烧煮开水
C．用金属丝擦洗表面的污垢
D．用碱水洗涤
B
3、下列关于铝的叙述中，不正确的是（ ）
A.铝是地壳中含量最多的金属元素
B.在常温下，铝不能与氧气发生反应
C.铝是一种比较活泼的金属，在空气中易受腐蚀
D.在化学反应中，铝容易失去电子，是还原剂
E.铝箔在空气中受热可以熔化，且发生剧烈的燃烧
F.铝既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应，都能置换出H2
B C E
√
√
√
5、某无色溶液中放入铝片后有氢气产生，则下列离子在该溶液中一定不能大量存在的是（ ）
A．Na+ B．Mg2+
C．OH- D．HCO3-
D
溶液呈强酸性或强碱性
6. 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
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
2Al+2NaOH+6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2
0.3 mol
0.3
0.3
0.15
0.45
0.3
NaOH过量
按Al的量进行计算
0.2
A
0.2
Al过量
盐酸不足
8.用铝热法还原下列化合物，制得金属各1摩尔，消耗铝最少的是( )
A.MnO2 B.WO3 C. Fe3O4 D.Cr2O3 E.Fe2O3
C
氧化物得e—越少，则消耗铝越少
MnO2
+4
Mn
得4e-
WO3
+6
W
得6e-
Fe3O4
Fe
Fe2O3
+3
Fe
得3e-
Cr2O3
+6
Cr
得6e-
+
3
8
反应的实质：铝失e—，氧化物得e—生成金属单质
3
8
平均得
e-
9.由锌、铁、镁、铝四种金属中的两种组成的混合物10g，与足量的盐酸反应生成的H2在标准状况下为11.2L，则混合物中一定含有的金属是( )
　A、锌 B、铁 C、铝 D、镁
C
解析：根据反应生成11.2L标况下的H2
反应中转移1mole—
锌：
∴金属混合物10g，需转移电子1mole—
即平均电子摩尔质量：
1mole—
10g
1mole—
32.5g
铁
1mole—
28g
镁:
铝:
1mole—
12g
1mole—
9g
“平均电子摩尔质量法”
10.金属钠与水的反应是中学化学中的一个重要反应。该反应的演示方法分别如图甲、乙所示：
(1)现按图甲所示的方法，在室温时，向盛有饱和NaOH溶液的水槽中，加入一小块金属钠。下列有关描述正确的是______
a.钠浮在液面上，并四处游动，最后消失
b.钠熔化成一个光亮的小球
c.恢复到室温时，NaOH溶液的浓度增大
d.恢复到室温时，溶液中Na＋数目减少
a b d
√
√
√
水少了,析出了NaOH固体
室温时,饱和NaOH溶液浓度是不变的
饱和NaOH溶液
10.金属钠与水的反应是中学化学中的一个重要反应。该反应的演示方法分别如图甲、乙所示：
饱和NaOH溶液
(2)按图乙所示方法来收集产生的气体，需将钠包好，再放入水中。取相同质量的钠按下列两种情况收集产生的气体在相同条件下体积的关系是 。
①用铝箔包住钠　　②用铜箔包住钠)
a.二者收集气体一样多
b.①收集气体体积较大
c.②收集气体体积较大
2Na＋2H2O = 2NaOH＋H2↑
2Al＋2NaOH＋6H2O=2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
√
课堂小结

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