鋁和鋁的氧化物

1、史前時(shí)代，人類已經(jīng)使用含鋁化合物的黏土（史前時(shí)代，人類已經(jīng)使用含鋁化合物的黏土（Al2O32SiO22H2OAl2O32SiO22H2O）制成陶器。鋁在地殼中的含量僅次于氧和硅，位列第三。制成陶器。鋁在地殼中的含量僅次于氧和硅，位列第三。 鋁為銀白色鋁為銀白色輕金屬輕金屬。有。有延展性延展性。商品常制成柱狀、棒狀、片狀、箔狀、。商品常制成柱狀、棒狀、片狀、箔狀、粉狀、帶狀和絲狀。粉狀、帶狀和絲狀。在潮濕空氣中能形成一層防止金屬腐蝕的在潮濕空氣中能形成一層防止金屬腐蝕的氧化膜氧化膜。用酸處理過的用酸處理過的鋁粉鋁粉在空氣中加熱能猛烈燃燒，并發(fā)出眩目的白色火焰。在空氣中加熱能猛烈燃燒，并發(fā)出眩目的

2、白色火焰。易溶易溶于稀硫酸、稀于稀硫酸、稀硝酸硝酸、鹽酸、氫氧化鈉和、鹽酸、氫氧化鈉和氫氧化鉀氫氧化鉀溶液，不溶于水，溶液，不溶于水，但可以和熱水緩慢地反應(yīng)生成但可以和熱水緩慢地反應(yīng)生成氫氧化鋁氫氧化鋁。相對(duì)密度相對(duì)密度2.702.70，熔點(diǎn)，熔點(diǎn)660660。沸點(diǎn)。沸點(diǎn)23272327。以其輕、良好的導(dǎo)電和。以其輕、良好的導(dǎo)電和導(dǎo)導(dǎo)熱性熱性能、高反射性和耐氧化而被廣泛使用。能、高反射性和耐氧化而被廣泛使用。 金屬容易失去最外層電子，變成金屬陽離金屬容易失去最外層電子，變成金屬陽離子，表現(xiàn)出還原性。子，表現(xiàn)出還原性。 不同的金屬，有不同的結(jié)構(gòu)，在化學(xué)反應(yīng)不同的金屬，有不同的結(jié)構(gòu)，在化學(xué)反應(yīng)中表

3、現(xiàn)出的還原性各有不同。中表現(xiàn)出的還原性各有不同。 指出鋁在元素周期表中的位置。指出鋁在元素周期表中的位置。 畫出鋁元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖。畫出鋁元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖。 預(yù)測(cè)鋁所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)。預(yù)測(cè)鋁所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)。 AL 鋁元素原子核外共有鋁元素原子核外共有 3 3 個(gè)電子層個(gè)電子層, ,最最外層電子數(shù)是外層電子數(shù)是 3 3 . . 鋁元素的原子在化學(xué)反應(yīng)中易鋁元素的原子在化學(xué)反應(yīng)中易( (填填“得得”或或“失失”) ) 失失 電子電子, ,形成形成 陽陽 離子離子, ,帶帶 3 3 個(gè)單位的個(gè)單位的 正正 電荷電荷. .鋁離子符號(hào)表示鋁離子符號(hào)表示為為 ALAL3+3+。 鋁與非金屬單質(zhì)反應(yīng)

4、鋁與非金屬單質(zhì)反應(yīng) 鋁與水反應(yīng)鋁與水反應(yīng) 鋁與酸反應(yīng)鋁與酸反應(yīng)鋁與非金屬反應(yīng)，表現(xiàn)還原性鋁與非金屬反應(yīng)，表現(xiàn)還原性1 1、4Al+3O2=2Al2O3 (4Al+3O2=2Al2O3 (點(diǎn)燃）點(diǎn)燃） 現(xiàn)象：耀眼的白光，放熱現(xiàn)象：耀眼的白光，放熱2 2、2Al+3Cl2Al+3Cl =2AlCl=2AlCl ( (點(diǎn)燃）點(diǎn)燃） 鋁箔或者鋁粉可以在氯氣中燃燒，產(chǎn)生白煙鋁箔或者鋁粉可以在氯氣中燃燒，產(chǎn)生白煙 。3 3、2Al+3S=Al2Al+3S=Al S S （加熱）（加熱） 鋁與硫需在干糙條件下才能反應(yīng)鋁與硫需在干糙條件下才能反應(yīng), ,因?yàn)樯闪蚧X易水解。因?yàn)樯闪蚧X易水解。 鋁熱反應(yīng)鋁熱

5、反應(yīng)2Al + Fe2Al + Fe O O =點(diǎn)燃點(diǎn)燃= Al= Al O O +2Fe+2Fe（鋁熱反應(yīng)）（鋁熱反應(yīng)）8Al + 3Fe3O4=8Al + 3Fe3O4=高溫高溫= 4Al= 4Al O O +9Fe+9Fe鋁鋁熱法是一種利用鋁的熱法是一種利用鋁的還原性還原性獲得高熔獲得高熔點(diǎn)金屬點(diǎn)金屬單質(zhì)單質(zhì)的方法。的方法。 可簡單認(rèn)為是鋁可簡單認(rèn)為是鋁與某些與某些金屬氧化物金屬氧化物( (如三氧化二鐵、三如三氧化二鐵、三氧化二鉻、二氧化錳等氧化二鉻、二氧化錳等) )在高熱條件下在高熱條件下發(fā)生的反應(yīng)。鋁熱反應(yīng)常用于冶煉高熔發(fā)生的反應(yīng)。鋁熱反應(yīng)常用于冶煉高熔點(diǎn)的金屬，并且它是一個(gè)放熱反應(yīng)

6、其中點(diǎn)的金屬，并且它是一個(gè)放熱反應(yīng)其中鎂條為引燃劑，鎂條為引燃劑，氯酸鉀氯酸鉀為為助燃劑助燃劑。鎂條。鎂條在空氣中可以燃燒，氧氣是在空氣中可以燃燒，氧氣是氧化劑氧化劑。但。但插入混合物中的部分鎂條燃燒時(shí)，氯酸插入混合物中的部分鎂條燃燒時(shí)，氯酸鉀則是氧化劑，以保證鎂條的繼續(xù)燃燒，鉀則是氧化劑，以保證鎂條的繼續(xù)燃燒，同時(shí)放出足夠的熱量引發(fā)金屬氧化物和同時(shí)放出足夠的熱量引發(fā)金屬氧化物和鋁粉鋁粉的反應(yīng)。的反應(yīng)。 與水反應(yīng)與水反應(yīng)2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H22Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2根據(jù)鋁的還原性可推斷鋁可以與水反應(yīng)，但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鋁與沸水幾乎根據(jù)鋁的還原性可推斷鋁可以與水反

7、應(yīng)，但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鋁與沸水幾乎沒有反應(yīng)現(xiàn)象，不過鋁在加熱條件下就可以與水蒸汽發(fā)生明顯反應(yīng)，沒有反應(yīng)現(xiàn)象，不過鋁在加熱條件下就可以與水蒸汽發(fā)生明顯反應(yīng)，但反應(yīng)一開始就與水中的但反應(yīng)一開始就與水中的氧氣氧氣生成致密氧化膜阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行。生成致密氧化膜阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行。ALAL與酸反應(yīng)與酸反應(yīng)2Al +6HCl = 2AlCl2Al +6HCl = 2AlCl + 3H+ 3H 2Al + 3H2Al + 3H SOSO ( (稀稀)= Al)= Al (SO(SO ) ) + 3H+ 3H Al + 6HNOAl + 6HNO ( (濃濃)=Al(NO)=Al(NO ) ) + 3NO+ 3N

8、O + 3H+ 3H O O（加熱）（加熱）Al + 4HNOAl + 4HNO ( (稀稀)= Al(NO)= Al(NO ) ) + NO+ 2H+ NO+ 2H O O8Al + 30HNO8Al + 30HNO ( (較稀較稀)=8Al(NO)=8Al(NO ) ) + 3N+ 3N O+ 15HO+ 15H O O8Al + 30HNO8Al + 30HNO ( (極稀極稀)=8Al(NO)=8Al(NO ) ) + 3NH+ 3NH NONO + 9H+ 9H O O6CH6CH COOH+2Al=2Al(CHCOOH+2Al=2Al(CH COO)COO) +3H+3H 注意，鋁

9、在常溫下遇到濃硫酸、濃硝酸會(huì)發(fā)生鈍化現(xiàn)象，且無氫氣生成。注意，鋁在常溫下遇到濃硫酸、濃硝酸會(huì)發(fā)生鈍化現(xiàn)象，且無氫氣生成。ALAL與強(qiáng)堿堿反應(yīng)與強(qiáng)堿堿反應(yīng)鋁先與水反應(yīng)鋁先與水反應(yīng)2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H22Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2氫氧化鋁兩性氫氧化鋁兩性, ,與強(qiáng)堿反應(yīng)：與強(qiáng)堿反應(yīng)：Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2OAl(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O將上述兩個(gè)反應(yīng)疊加將上述兩個(gè)反應(yīng)疊加, ,得到：得到：2 Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 2 Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 鋁是活潑金屬，為什么很多

10、鋁制品有很強(qiáng)的抗腐鋁是活潑金屬，為什么很多鋁制品有很強(qiáng)的抗腐蝕性？蝕性？ 氧化鋁，化學(xué)式氧化鋁，化學(xué)式AlAl O O ，在礦業(yè)、制陶業(yè)和材料，在礦業(yè)、制陶業(yè)和材料科學(xué)上又被稱為礬土。是一種高硬度的化合物，科學(xué)上又被稱為礬土。是一種高硬度的化合物，難溶于水，熔點(diǎn)為難溶于水，熔點(diǎn)為20542054，沸點(diǎn)為，沸點(diǎn)為29802980，在高，在高溫下可電離的離子晶體，常用于制造耐火材料。溫下可電離的離子晶體，常用于制造耐火材料。 氧化鋁的結(jié)構(gòu)式OALOALO 氧化鋁屬于兩性氧化物，既能與酸反應(yīng)，也能與強(qiáng)堿反應(yīng)：氧化鋁屬于兩性氧化物，既能與酸反應(yīng)，也能與強(qiáng)堿反應(yīng)： 和酸反應(yīng)：和酸反應(yīng)： AlAl O O

11、 + 6HCl = 2AlCl + 6HCl = 2AlCl + 3H + 3H O O AlAl O O + 6H + 6H+ + = 2Al = 2Al3+3+ + 3H+ 3H O O 和熔融的堿反應(yīng)：和熔融的堿反應(yīng)： AlAl O O + 2NaOH + 2NaOH（熔融）（熔融） = 2NaAlO= 2NaAlO + H+ H O O 和堿溶液反應(yīng)：和堿溶液反應(yīng)： AlAl O O + 2NaOH +3H + 2NaOH +3H O = 2NaAl(OH)O = 2NaAl(OH)4 4（四羥基合鋁酸（四羥基合鋁酸鈉）鈉） AlAl2 2O O3 32OH2OH- - = 2AlO

12、= 2AlO2-2-H H2 2O O 氧化鋁和氧化鎂的比較兩性氧化物是指既可以與酸反應(yīng)生成鹽和兩性氧化物是指既可以與酸反應(yīng)生成鹽和水水又可以與又可以與堿堿反應(yīng)生成鹽和水的氧反應(yīng)生成鹽和水的氧化物。化物。兩性氧化物難溶于水。弱酸的酸式鹽或弱酸弱堿鹽雖然既能與酸反應(yīng)，又能兩性氧化物難溶于水。弱酸的酸式鹽或弱酸弱堿鹽雖然既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)，但不能生成與堿反應(yīng)，但不能生成“鹽和水鹽和水 ”，因而不是兩性化合物。，因而不是兩性化合物。與酸反應(yīng)只生成鹽與水的氧化物是堿性氧化物，同理，與堿反應(yīng)只生成鹽與與酸反應(yīng)只生成鹽與水的氧化物是堿性氧化物，同理，與堿反應(yīng)只生成鹽與水的氧化物成為酸性氧化物。與兩

13、者都能發(fā)生上述反映的為兩性氧化物。水的氧化物成為酸性氧化物。與兩者都能發(fā)生上述反映的為兩性氧化物。兩性氧化物的兩性氧化物的“兩性兩性”也可以理解為既能表現(xiàn)也可以理解為既能表現(xiàn)酸性氧化物酸性氧化物的性質(zhì)，又能表現(xiàn)的性質(zhì)，又能表現(xiàn)堿性氧化物堿性氧化物的性質(zhì)。有時(shí)我們也把既能表現(xiàn)氧化性的性質(zhì)。有時(shí)我們也把既能表現(xiàn)氧化性. .又能表現(xiàn)又能表現(xiàn)還原性還原性的物質(zhì)也的物質(zhì)也叫叫“兩性兩性”物質(zhì)物質(zhì). . 氧化鋁氧化鋁： 與酸：與酸：Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2OAl2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O 與堿：與堿：Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2+H

14、2OAl2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2+H2O氧化鉛氧化鉛 與酸：與酸：PbO + 2HCl = PbCl2 + H2OPbO + 2HCl = PbCl2 + H2O 與堿：與堿：PbO + Ca(OH)2 +H2O = CaPb(OH)4PbO + Ca(OH)2 +H2O = CaPb(OH)4氧化鋅氧化鋅 與酸：與酸：ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2OZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O 與堿：與堿：ZnO + 2NaOH +H2O = Na2Zn(OH)4ZnO + 2NaOH +H2O = Na2Zn(OH)4BeBe、TiTi、V V、FeF

15、e、CoCo、ZnZn、GeGe、ZrZr、AgAg、SnSn、AuAu、MnMn等元素可生成兩性氧化物。等元素可生成兩性氧化物。甲、乙兩燒杯中各盛有100 mL 3 molL1的鹽酸和NaOH溶液，向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉，反應(yīng)結(jié)束后，測(cè)得生成的氣體體積比為V(甲)：V(乙)1:2，則加入鋁粉的質(zhì)量為( ) A5.4 g B3.6 g C2.7 g D1.8 g 【常規(guī)解析】可以判斷:鹽酸中鋁過量，NaOH中鋁不足。通過三步計(jì)算:1據(jù)鹽酸不足為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)得氫氣V(甲)，2據(jù)V(甲)：V(乙)1：2計(jì)算n(乙)，3據(jù)n(乙)金屬金屬鋁的質(zhì)量。1 求n(甲) 2 Al+ 6 HCl = 2

16、AlCl3 + 3H2 6 3 0.3mol 0.15mol 由于對(duì)于HCl,鋁過量,氫氣是通過HCl的物質(zhì)的量計(jì)算，n(H2)=0.15 mol,2由于V(甲):V(乙)1:2，因此乙中生成的氫氣的物質(zhì)的量=0.15mol 2=0.3mol， 32 Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2 + 3H2 2 2 3 a 0.2 mol 0.3mol由于0.2mol0.3mol可見氫氧化鈉過量，從而也可計(jì)算出a=0.2mol即鋁的物質(zhì)的量為0.2mol，因此加入鋁的質(zhì)量=0.2mol 27g/mol=5.4g.答案為A.各反應(yīng)物物質(zhì)的量關(guān)系如下圖將等體積的氫氧化鈉和氯化鋁溶液混合，充分反應(yīng)，沉

17、淀物中鋁元素的量和將等體積的氫氧化鈉和氯化鋁溶液混合，充分反應(yīng)，沉淀物中鋁元素的量和溶液中鋁元素的量相等，求原氫氧化鈉溶液和氯化鋁溶液的物質(zhì)的量濃度比。溶液中鋁元素的量相等，求原氫氧化鈉溶液和氯化鋁溶液的物質(zhì)的量濃度比。 解析：要求溶液的物質(zhì)的量濃度比，在等體積的條件下就是求溶質(zhì)的物質(zhì)的解析：要求溶液的物質(zhì)的量濃度比，在等體積的條件下就是求溶質(zhì)的物質(zhì)的量之比。反應(yīng)后沉淀肯定是氫氧化鋁，溶液是什么取決于氫氧化鈉是否過量，量之比。反應(yīng)后沉淀肯定是氫氧化鋁，溶液是什么取決于氫氧化鈉是否過量，所以應(yīng)分情況討論計(jì)算。所以應(yīng)分情況討論計(jì)算。 若若NaOHNaOH不足，最終溶液中剩余不足，最終溶液中剩余Al

18、3+Al3+，設(shè)沉淀為，設(shè)沉淀為1 mol1 mol，可得：，可得： Al3+ Al3+ + + 3OH-=Al(OH)3 3OH-=Al(OH)3 1 mol 1 mol 3 mol 3 mol 1 mol 1 mol 由題意知溶液中應(yīng)剩余由題意知溶液中應(yīng)剩余1 mol Al3+1 mol Al3+，可得原氯化鋁溶液中含有，可得原氯化鋁溶液中含有2 mol Al3+2 mol Al3+，所以原氯化鋁和氫氧化鈉溶液的濃度比為所以原氯化鋁和氫氧化鈉溶液的濃度比為2323。 若若Al(OH)3Al(OH)3部分溶解，最終溶液中剩余部分溶解，最終溶液中剩余 ，設(shè)其量為，設(shè)其量為1 mol1 mol，氫氧化鋁沉，氫氧化