鋁及其化合物的性質(zhì)

關(guān)于鋁及其化合物的性質(zhì)硼族元素第2頁,共42頁，星期六，2024年，5月你在日常生活中見到過哪些鋁制品？想一想

鋁箔香煙包裝材料食品包裝材料航空材料

鋁為活潑金屬，為何在生活中用途廣泛？工業(yè)上怎樣冶煉鋁？【提示】

鋁制品表面有一層致密的氧化膜，可保護(hù)內(nèi)層金屬不被氧化，鋁密度小，塑性好，易于加工，可與多種金屬形成高強(qiáng)度的合金，故在生活中用途廣泛；工業(yè)上利用電解氧化鋁的方法冶煉鋁第3頁,共42頁，星期六，2024年，5月一、鋁1.鋁的物理性質(zhì)1)具有銀白色光澤，密度較??；物理性質(zhì)用途4)有良好的延展性.3)熱的良導(dǎo)體；2)導(dǎo)電性好，僅次于銀、銅；飛機(jī)鋁導(dǎo)線鋁壺鋁箔包裝材料第4頁,共42頁，星期六，2024年，5月2、鋁的存在①鋁占地殼總量7.73%。②鋁是地殼中含量最多的金屬。③鋁主要以鋁土礦（主要成分為三氧化二鋁，含少量氧化鐵、二氧化硅）存在。第5頁,共42頁，星期六，2024年，5月2、鋁的化學(xué)性質(zhì)（1）鋁與非金屬反應(yīng)(還原性)表面形成致密的氧化膜，失去光澤劇烈反應(yīng)，發(fā)光放熱劇烈反應(yīng)，冒白煙加熱反應(yīng)，生成白色固體2Al+3S

==Al2S3

△2Al+3Cl2==2AlCl3

點(diǎn)燃4Al+3O2==2Al2O3

點(diǎn)燃Al—3e—

→Al3+用途：制燃燒彈、信號彈、火箭推進(jìn)劑等第6頁,共42頁，星期六，2024年，5月【思考①】集氣瓶的底部要放一些水（或細(xì)沙），其作用是什么？【思考②】鋁鍋為什么可以用來煮飯？常溫下鋁的表面被氧化，生成一層致密氧化物薄膜。因此鋁具有抗腐蝕性?！句X與氧氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】鋁在氧氣中燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，瓶內(nèi)有白煙。鋁箔熔化，失去光澤，但熔化的鋁并不滴落

鋁箔加熱時(shí)與O2發(fā)生反應(yīng)生成氧化膜，使內(nèi)部的鋁被Al2O3包裹著，所以熔化的鋁不易滴下。第7頁,共42頁，星期六，2024年，5月(5)、鋁與氧化鐵的反應(yīng)(還原性)應(yīng)用：焊接鋼軌，冶煉金屬。（鋁熱反應(yīng)）現(xiàn)象：2Al+Fe2O3====2Fe+Al2O3高溫劇烈反應(yīng)，發(fā)出耀眼的光芒，紙漏斗被燒穿，有紅熱液珠落下，液珠冷卻后變?yōu)楹谏?。鋁熱反應(yīng)：

鋁在高溫條件下和某金屬氧化物發(fā)生的反應(yīng)鋁熱劑：鋁粉和金屬氧化物的混合物Mg條和KClO3的作用：引燃劑鋁熱劑第8頁,共42頁，星期六，2024年，5月【演示實(shí)驗(yàn)】鋁熱反應(yīng)A、mFe2O3：mAl=3：1研勻，混合均勻B、裝入少量鎂屑，KClO3混合物C、點(diǎn)燃鎂條（引燃）現(xiàn)象：原理：第9頁,共42頁，星期六，2024年，5月(2)、鋁與酸反應(yīng)①、與鹽酸、稀硫酸反應(yīng)2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑

2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑

②、與強(qiáng)氧化性酸(濃硫酸、濃硝酸)——發(fā)生鈍化2Al+6H+=

2Al3++3H2↑

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)1】1.鋁片放入試管中，加及稀鹽酸，然后逐漸加入氫氧化鈉現(xiàn)象：原理：

第10頁,共42頁，星期六，2024年，5月

(3)、與鹽溶液反應(yīng)

根據(jù)金屬活動(dòng)性順序的應(yīng)用，鋁能把排在它后面的金屬從它們的鹽溶液中置換出來，如:2Al+3CuSO4＝3Cu+Al2(SO4)32Al+3Cu2+＝3Cu+2Al3+討論鋁制容器能否用于盛放硫酸銅溶液？第11頁,共42頁，星期六，2024年，5月【學(xué)生實(shí)驗(yàn)2】1.鋁片放入試管中，加及氫氧化鈉溶液，然后逐漸加入鹽酸溶液?，F(xiàn)象：原理：第12頁,共42頁，星期六，2024年，5月(4)、鋁與強(qiáng)堿反應(yīng)注意事項(xiàng)：金屬鎂不與堿反應(yīng)鋁只與強(qiáng)堿反應(yīng)，很難與弱堿反應(yīng)鋁是還原劑，水為氧化劑應(yīng)用：鋁制餐具不宜用來蒸煮或長時(shí)間存放具有酸性、堿性的食物。2Al+2NaOH+6H2O=2NaAlO2+3H2↑+4H2O得e－×6失3e－×2還原劑氧化劑2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑偏鋁酸鈉溶液顯堿性第13頁,共42頁，星期六，2024年，5月1、氧化鋁（Al2O3）(1)、物理性質(zhì)氧化鋁是白色、不溶于水的固體，熔點(diǎn)高，是一種較好的耐火材料。天然產(chǎn)的無色氧化鋁晶體叫剛玉，其硬度僅次于金剛石。①與酸反應(yīng)：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2OAl2O3+6H+=2Al3++3H2O②與強(qiáng)堿反應(yīng)：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2OAl2O3+2OH—=2AlO2—+H2O(2)、Al2O3化學(xué)性質(zhì)(3)、用途：耐火材料，冶煉鋁，其它剛玉、紅藍(lán)寶石等二.幾種鋁的重要化合物第14頁,共42頁，星期六，2024年，5月②、氧化鋁不溶于水,與水不反應(yīng),故不能用氧化鋁與水反應(yīng)制取氫氧化鋁①、鋁制餐具不宜用來蒸煮或長時(shí)間存放酸性、堿性或咸的食物(4)、制備：A.工業(yè)：從鋁土礦提純B.實(shí)驗(yàn)室：4Al+3O22Al2O3

2Al(OH)3Al2O3+3H2O【注意】第15頁,共42頁，星期六，2024年，5月【學(xué)生實(shí)驗(yàn)3】①

2mLAlCl3+NaOH→②

2mLAlCl3+NH3·H2O→③

Al（OH）3+HCl→④

Al（OH）3+NaOH→⑤

Al（OH）3+NH3·H2O→第16頁,共42頁，星期六，2024年，5月白色膠狀物，難溶于水，能凝聚水中的懸浮物，并能吸附色素。

可作凈水劑(1)、物理性質(zhì)(3)、制備:AlCl3+3NH3·H2O=3NH4Cl+Al(OH)3↓

2.氫氧化鋁[Al(OH)3)]——兩性氫氧化物(2)、化學(xué)性質(zhì)①、與酸反應(yīng)：Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2OAl(OH)3+3H+=Al3++3H2O②、與強(qiáng)堿反應(yīng)：Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2OAl(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O③、加熱分解：2Al(OH)3===Al2O3+3H2OAl3++3NH3·H2O=3NH4++Al(OH)3↓

第17頁,共42頁，星期六，2024年，5月NaOH液2mLAl2(SO4)3液Al(OH)3的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O沉淀溶解振蕩滴鹽酸一分為二滴NaOH液

Al(OH)3+OH—

=AlO2—

+2H2O沉淀溶解Al(OH)3的為什么有兩性？白色沉淀第18頁,共42頁，星期六，2024年，5月Al(OH)3+3H+=Al3++3H2OAl(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O(1)、Al(OH)3有兩性，既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)，但它不與弱酸、弱堿反應(yīng)。Al(OH)3不溶于H2CO3;不溶于NH3·H2O

，而溶于強(qiáng)堿，故宜用可溶性鋁鹽和NH3·H2O制備Al(OH)3Al(OH)3會(huì)溶于過量的氫氧化鈉溶液：Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O【注意】實(shí)驗(yàn)室為何不用可溶性鋁鹽與NaOH溶液反應(yīng)制取Al(OH)3？思考感悟①金屬單質(zhì)：Al等；②兩性氧化物：Al2O3等；③兩性氫氧化物：Al(OH)3等；④弱酸的銨鹽：(NH4)2CO3、(NH4)2S、CH3COONH4等；⑤弱酸的酸式鹽：NaHCO3、NaHSO3、KHS等。(2)．既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)的物質(zhì)有哪些？第19頁,共42頁，星期六，2024年，5月【思考與討論】(1)、將鹽酸逐滴滴入到NaAlO2溶液中，直至過量。(2)、NaAlO2溶液逐滴滴入到鹽酸中，直至過量。2、NaAlO2溶液逐滴滴入到鹽酸中，直至過量。

先產(chǎn)生沉淀，振蕩后消失，當(dāng)NaAlO2過量時(shí)，產(chǎn)生的沉淀不再消失。4H++AlO2—=Al3++2H2OAl3++3AlO2—+6H2O=4Al(OH)3↓【析解】1、先產(chǎn)生白色絮狀沉淀，當(dāng)HCl過量時(shí)沉淀消失。AlO2—+H++H2O=Al(OH)3↓Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O第20頁,共42頁，星期六，2024年，5月3．常見鋁鹽(1)、鋁鹽可與弱堿溶液(如氨水)反應(yīng)制備Al(OH)3(2)、明礬：KAl(SO4)2·12H2O明礬易溶于水，完全電離：KAl(SO4)2=K＋＋Al3＋＋2SO42—其水溶液因Al3＋水解而顯

性，離子方程式為：

。酸俗稱“白礬”、“鉀明礬”、“明礬”。是硫酸鉀和硫酸鋁的含水復(fù)鹽。無色透明晶體，有酸味。溶于水，水解時(shí)生成氫氧化鋁膠狀沉淀。用作媒染劑和凈化劑?；瘜W(xué)工業(yè)中用于煉鋁和制造鉀肥等。

硫酸鋁鉀復(fù)鹽是純凈物還是混和物？第21頁,共42頁，星期六，2024年，5月(1)從節(jié)約藥品的角度思考，你認(rèn)為哪一種方案好？

方案一和方案二共同存在的問題是________。(2)請用相同的原料設(shè)計(jì)一個(gè)更為節(jié)約藥品的方案，并寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________。

【解析】(1)、設(shè)同樣制備1molAl(OH)3，據(jù)所設(shè)計(jì)方案中的反應(yīng)計(jì)算知：方案一需1molAl、1.5molH2SO4、3molNaOH，方案二需1molAl、0.5molH2SO4、1molNaOH，故方案二比方案一節(jié)約藥品。但方案一中加入NaOH溶液和方案中二加入H2SO4溶液時(shí)，均難以控制加入的量以確保Al元素全部轉(zhuǎn)化為沉淀。(2)、生成Al(OH)3的反應(yīng)還有：Al3＋＋3AlO2—＋6H2O＝4Al(OH)3↓因而可按下圖，將1molAl分成兩部分去做，將所得溶液合并：

1molAl1molAl(OH)3

只需1molAl、0.375molH2SO4、0.75molNaOH，且Al元素全部進(jìn)入沉淀。【答案】(1)、方案二較好；方案一在加入NaOH溶液和方案二在加入H2SO4溶液時(shí)，均難以控制加入的量，以確保Al元素全部轉(zhuǎn)化為沉淀。(2)、實(shí)驗(yàn)方案：將Al按1∶3分成兩份，第一份與適量硫酸溶液反應(yīng)，第二份與適量NaOH溶液反應(yīng)，然后將所得溶液混合即可。有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al＋3H2SO4=Al2(SO4)3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑Al2(SO4)3＋6NaAlO2＋12H2O=8Al(OH)3↓＋3Na2SO4

例2Al(OH)3是治療胃酸過多的藥物胃舒平的主要成分。某課外興趣小組用鋁、稀硫酸、燒堿為原料，制備一定量的Al(OH)3。他們分別設(shè)計(jì)了兩種實(shí)驗(yàn)方案：方案一：AlAl2(SO4)3Al(OH)3方案二：AlNaAlO2Al(OH)3【評述】方案三的明顯優(yōu)點(diǎn)是易于定量控制，節(jié)省原料、產(chǎn)率高等，這是在巧妙合理利用了Al及其化合物化學(xué)性質(zhì)的情景下設(shè)計(jì)出來的，考查了學(xué)生對鋁及其化合物的相互轉(zhuǎn)化、性質(zhì)掌握和巧妙遷移應(yīng)用的能力。

第22頁,共42頁，星期六，2024年，5月“鋁三角”轉(zhuǎn)化及Al(OH)3沉淀的計(jì)算1、鋁及其化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系圖第23頁,共42頁，星期六，2024年，5月CO2或H++H2OAl3+Al(OH)33OH—或NH3·H2OAlO2—2.OH—5.3H+3.4OH—6.4H+7.雙水解2、鋁三角2.Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2OAl3++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↓討論以上反應(yīng)物的量與產(chǎn)物的關(guān)系A(chǔ)lO2———H+——Al(OH)3Al3+——4OH———AlO2—Al3+——3OH———Al(OH)3AlO2———4H+——Al3+

第24頁,共42頁，星期六，2024年，5月鋁土礦以三水合氧化鋁、一水合氧化鋁石等鋁的氧化物為主，并包含高嶺石、蛋白石、針鐵礦等而成的混合物。常含鎵。成分變化很大。常成豆?fàn)?、塊狀、多孔狀、或土狀產(chǎn)出。是煉鋁的最重要原料，也是提煉分散元素鎵的主要來源【課外閱讀】自然界中的化學(xué)第25頁,共42頁，星期六，2024年，5月

氧化鋁的天然存在形式鋁土礦由氧化鋁的水合物和少量的氧化鐵和二氧化硅雜質(zhì)組成剛玉氧化鋁的天然晶體，硬度大僅次于金剛石、金剛砂（SiC）(藍(lán)寶石、紅寶石是剛玉的一種）第26頁,共42頁，星期六，2024年，5月剛玉剛玉的化學(xué)成分為氧化鋁，晶體常呈桶狀、柱狀，因含鈦而呈藍(lán)色。藍(lán)色透明的剛玉叫藍(lán)寶石。第27頁,共42頁，星期六，2024年，5月紅寶石含微量鉻而呈不同色調(diào)紅色的剛玉寶石。屬高檔寶石。以透明且呈微帶紫色色調(diào)的鮮紅色品種最為名貴。用焰熔法制備的合成紅寶石除用作裝飾品外，還廣泛地用作精密儀器、鐘表中的軸承和激光材料。第28頁,共42頁，星期六，2024年，5月綠寶石除祖母綠和海藍(lán)寶石外其他各種顏色綠柱石類寶石的統(tǒng)稱。品種有金色綠寶石、玫瑰綠寶石、紫色綠寶石、暗褐色綠寶石等

第29頁,共42頁，星期六，2024年，5月藍(lán)寶石含鐵和鉈的剛玉寶石，屬高檔寶石。以微帶紫的鮮藍(lán)色品種最為名貴。用作個(gè)人裝飾品。用焰熔法制得的各色合成藍(lán)寶石較為常見。第30頁,共42頁，星期六，2024年，5月閃耀著六射星光的天然藍(lán)寶石“亞洲之星”重330克拉，緬甸產(chǎn)，世界著名珍寶，現(xiàn)藏于美國華盛頓斯密森博物館。寶石展