铝及其化合物的性质

第三节铝及其化合物福州环保职专朱雪峰硼族元素你在日常生活中见到过哪些铝制品？想一想铝箔香烟包装材料食品包装材料航空材料铝为活泼金属，为何在生活中用途广泛？工业上怎样冶炼铝？【提示】铝制品表面有一层致密的氧化膜，可保护内层金属不被氧化，铝密度小，塑性好，易于加工，可与多种金属形成高强度的合金，故在生活中用途广泛；工业上利用电解氧化铝的方法冶炼铝一、铝1.铝的物理性质1)具有银白色光泽，密度较小；物理性质用途4)有良好的延展性.3)热的良导体；2)导电性好，仅次于银、铜；飞机铝导线铝壶铝箔包装材料2、铝的存在①铝占地壳总量7.73%。②铝是地壳中含量最多的金属。③铝主要以铝土矿（主要成分为三氧化二铝，含少量氧化铁、二氧化硅）存在。2、铝的化学性质现象化学方程式与O2常温点燃与Cl2与S（1）铝与非金属反应(还原性)表面形成致密的氧化膜，失去光泽剧烈反应，发光放热剧烈反应，冒白烟加热反应，生成白色固体2Al+3S==Al2S3△2Al+3Cl2==2AlCl3点燃4Al+3O2==2Al2O3点燃Al—3e—→Al3+用途：制燃烧弹、信号弹、火箭推进剂等【思考①】集气瓶的底部要放一些水（或细沙），其作用是什么？【思考②】铝锅为什么可以用来煮饭？常温下铝的表面被氧化，生成一层致密氧化物薄膜。因此铝具有抗腐蚀性。【铝与氧气反应的实验现象】铝在氧气中燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，瓶内有白烟。铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落铝箔加热时与O2发生反应生成氧化膜，使内部的铝被Al2O3包裹着，所以熔化的铝不易滴下。(5)、铝与氧化铁的反应(还原性)应用：焊接钢轨，冶炼金属。（铝热反应）现象：2Al+Fe2O3====2Fe+Al2O3高温剧烈反应，发出耀眼的光芒，纸漏斗被烧穿，有红热液珠落下，液珠冷却后变为黑色。铝热反应：铝在高温条件下和某金属氧化物发生的反应铝热剂：铝粉和金属氧化物的混合物Mg条和KClO3的作用：引燃剂铝热剂【演示实验】铝热反应A、mFe2O3：mAl=3：1研匀，混合均匀B、装入少量镁屑，KClO3混合物C、点燃镁条（引燃）现象：原理：(2)、铝与酸反应①、与盐酸、稀硫酸反应2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑②、与强氧化性酸(浓硫酸、浓硝酸)——发生钝化2Al+6H+=2Al3++3H2↑【学生实验1】1.铝片放入试管中，加及稀盐酸，然后逐渐加入氢氧化钠现象：原理：(3)、与盐溶液反应根据金属活动性顺序的应用，铝能把排在它后面的金属从它们的盐溶液中置换出来，如:2Al+3CuSO4＝3Cu+Al2(SO4)32Al+3Cu2+＝3Cu+2Al3+讨论铝制容器能否用于盛放硫酸铜溶液？【学生实验2】1.铝片放入试管中，加及氢氧化钠溶液，然后逐渐加入盐酸溶液。现象：原理：(4)、铝与强碱反应注意事项：金属镁不与碱反应铝只与强碱反应，很难与弱碱反应铝是还原剂，水为氧化剂应用：铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放具有酸性、碱性的食物。2Al+2NaOH+6H2O=2NaAlO2+3H2↑+4H2O得e－×6失3e－×2还原剂氧化剂2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑偏铝酸钠溶液显碱性1、氧化铝（Al2O3）(1)、物理性质氧化铝是白色、不溶于水的固体，熔点高，是一种较好的耐火材料。天然产的无色氧化铝晶体叫刚玉，其硬度仅次于金刚石。①与酸反应：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2OAl2O3+6H+=2Al3++3H2O②与强碱反应：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2OAl2O3+2OH—=2AlO2—+H2O(2)、Al2O3化学性质(3)、用途：耐火材料，冶炼铝，其它刚玉、红蓝宝石等二.几种铝的重要化合物②、氧化铝不溶于水,与水不反应,故不能用氧化铝与水反应制取氢氧化铝①、铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性或咸的食物(4)、制备：A.工业：从铝土矿提纯B.实验室：4Al+3O22Al2O32Al(OH)3Al2O3+3H2O△【注意】【学生实验3】①2mLAlCl3+NaOH→②2mLAlCl3+NH3·H2O→③Al（OH）3+HCl→④Al（OH）3+NaOH→⑤Al（OH）3+NH3·H2O→白色胶状物，难溶于水，能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素。可作净水剂(1)、物理性质(3)、制备:AlCl3+3NH3·H2O=3NH4Cl+Al(OH)3↓2.氢氧化铝[Al(OH)3)]——两性氢氧化物(2)、化学性质①、与酸反应：Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2OAl(OH)3+3H+=Al3++3H2O②、与强碱反应：Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2OAl(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O③、加热分解：2Al(OH)3===Al2O3+3H2OAl3++3NH3·H2O=3NH4++Al(OH)3↓NaOH液2mLAl2(SO4)3液Al(OH)3的性质实验Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O沉淀溶解振荡滴盐酸一分为二滴NaOH液Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O沉淀溶解Al(OH)3的为什么有两性？白色沉淀Al(OH)3+3H+=Al3++3H2OAl(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O(1)、Al(OH)3有两性，既能与酸反应又能与碱反应，但它不与弱酸、弱碱反应。Al(OH)3不溶于H2CO3;不溶于NH3·H2O，而溶于强碱，故宜用可溶性铝盐和NH3·H2O制备Al(OH)3Al(OH)3会溶于过量的氢氧化钠溶液：Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O【注意】实验室为何不用可溶性铝盐与NaOH溶液反应制取Al(OH)3？思考感悟①金属单质：Al等；②两性氧化物：Al2O3等；③两性氢氧化物：Al(OH)3等；④弱酸的铵盐：(NH4)2CO3、(NH4)2S、CH3COONH4等；⑤弱酸的酸式盐：NaHCO3、NaHSO3、KHS等。(2)．既能与酸反应又能与碱反应的物质有哪些？【思考与讨论】(1)、将盐酸逐滴滴入到NaAlO2溶液中，直至过量。(2)、NaAlO2溶液逐滴滴入到盐酸中，直至过量。2、NaAlO2溶液逐滴滴入到盐酸中，直至过量。先产生沉淀，振荡后消失，当NaAlO2过量时，产生的沉淀不再消失。4H++AlO2—=Al3++2H2OAl3++3AlO2—+6H2O=4Al(OH)3↓【析解】1、先产生白色絮状沉淀，当HCl过量时沉淀消失。AlO2—+H++H2O=Al(OH)3↓Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O3．常见铝盐(1)、铝盐可与弱碱溶液(如氨水)反应制备Al(OH)3(2)、明矾：KAl(SO4)2·12H2O明矾易溶于水，完全电离：KAl(SO4)2=K＋＋Al3＋＋2SO42—其水溶液因Al3＋水解而显性，离子方程式为：。酸俗称“白矾”、“钾明矾”、“明矾”。是硫酸钾和硫酸铝的含水复盐。无色透明晶体，有酸味。溶于水，水解时生成氢氧化铝胶状沉淀。用作媒染剂和净化剂。化学工业中用于炼铝和制造钾肥等。硫酸铝钾复盐是纯净物还是混和物？(1)从节约药品的角度思考，你认为哪一种方案好？方案一和方案二共同存在的问题是________。(2)请用相同的原料设计一个更为节约药品的方案，并写出有关反应的化学方程式：_______________________________。【解析】(1)、设同样制备1molAl(OH)3，据所设计方案中的反应计算知：方案一需1molAl、1.5molH2SO4、3molNaOH，方案二需1molAl、0.5molH2SO4、1molNaOH，故方案二比方案一节约药品。但方案一中加入NaOH溶液和方案中二加入H2SO4溶液时，均难以控制加入的量以确保Al元素全部转化为沉淀。(2)、生成Al(OH)3的反应还有：Al3＋＋3AlO2—＋6H2O＝4Al(OH)3↓因而可按下图，将1molAl分成两部分去做，将所得溶液合并：1molAl1molAl(OH)3只需1molAl、0.375molH2SO4、0.75molNaOH，且Al元素全部进入沉淀。【答案】(1)、方案二较好；方案一在加入NaOH溶液和方案二在加入H2SO4溶液时，均难以控制加入的量，以确保Al元素全部转化为沉淀。(2)、实验方案：将Al按1∶3分成两份，第一份与适量硫酸溶液反应，第二份与适量NaOH溶液反应，然后将所得溶液混合即可。有关反应的化学方程式为：2Al＋3H2SO4=Al2(SO4)3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑Al2(SO4)3＋6NaAlO2＋12H2O=8Al(OH)3↓＋3Na2SO4例2Al(OH)3是治疗胃酸过多的药物胃舒平的主要成分。某课外兴趣小组用铝、稀硫酸、烧碱为原料，制备一定量的Al(OH)3。他们分别设计了两种实验方案：方案一：AlAl2(SO4)3Al(OH)3方案二：AlNaAlO2Al(OH)3【评述】方案三的明显优点是易于定量控制，节省原料、产率高等，这是在巧妙合理利用了Al及其化合物化学性质的情景下设计出来的，考查了学生对铝及其化合物的相互转化、性质掌握和巧妙迁移应用的能力。“铝三角”转化及Al(OH)3沉淀的计算1、铝及其化合物转化关系图Al3+Al(OH)3AlO2—3.4OH—6.4H+7.双水解2、铝三角2.Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O1.Al3++3OH—=Al(OH)3↓3.Al3++4OH—=AlO2—+2H2O4.AlO2—+H++H2O=Al(OH)3↓6.AlO2—+4H+=Al3++2H2O5.Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O7.Al3++3AlO2—+6H2O=4Al(OH)3↓讨论以上反应物的量与产物的关系AlO2———H+——Al(OH)3Al3+——4OH———AlO2—Al3+——3OH———Al(OH)3AlO2———4H+——Al3+铝土矿以三水合氧化铝、一水合氧化铝石等铝的氧化物为主，并包含高岭石、蛋白石、针铁矿等而成的混合物。常含镓。成分变化很大。常成豆状、块状、多孔状、或土状产出。是炼铝的最重要原料，也是提炼分散元素镓的主要来源【课外阅读】自然界中的化学氧化铝的天然存在形式铝土矿由氧化铝的水合物和少量的氧化铁和二氧化硅杂质组成刚玉氧化铝的天然晶体，硬度大仅次于金刚石、金刚砂（SiC）(蓝宝石、红宝石是刚玉的一种）刚玉刚玉的化学成分为氧化铝，晶体常呈桶状、柱状，因含钛而呈蓝色。蓝色透明的刚玉叫蓝宝石。红宝石含微量铬而呈不同色调红色的刚玉宝石。属高档宝石。以透明且呈微带紫色色调的鲜红色品种最为名贵。用焰熔法制备的合成红宝石除用作装饰品外，还广泛地用作精密仪器、钟表中的轴承和激光材料。绿宝石除祖母绿和海蓝宝石外其他各种颜色绿柱石类宝石的统称。品种有金色绿宝石、玫瑰绿宝石、紫色绿宝石、暗褐色绿宝石等蓝宝石含铁和铊的刚玉宝石，属高档宝石。以微带紫的鲜蓝色品种最为名贵。用作个人装饰品。用焰熔法制得的各色合成蓝宝石较为常见。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。宝石展示闪耀着六射星光的天然红宝石“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。宝石展示纯色刚玉东方蓝巨人卡门●露西亚天然宝石纯色刚玉东方蓝巨人卡门●露西亚天然宝石英帝国王冠：镶有4粒红宝石、11粒祖母绿、16粒宝石蓝、227粒珍珠和超过2800粒大大小小的钻石。人造宝石机械表中的“钻”精美的氧化铝陶瓷制品耐火坩埚耐火砖燃器具点火瓷头生活中的化学通常的净水剂——明矾[KAl(SO4)2·12H2O]净水原理：铝离子在溶液中可以与水发生微弱的反应，生成有很大表面积的氢氧化铝，可以吸附水中的悬浮杂质而形成沉淀。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。A