从铝土矿到铝合金精.ppt

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1、从铝土矿到铝合金第1页，本讲稿共47页第2页，本讲稿共47页一、铝的存在：一、铝的存在：铝在自然界以铝在自然界以化合态化合态形式存在，形式存在，铝土矿铝土矿（主要成（主要成分为分为Al2O3，还有少量的，还有少量的Fe2O3，SiO2等杂质）是铝等杂质）是铝元素在地壳中的元素在地壳中的主要存在主要存在形式之一。形式之一。铝元素占地壳总量的铝元素占地壳总量的7.73%，是地壳中含量，是地壳中含量最多的金属最多的金属。第3页，本讲稿共47页想一想：想一想：列举你所熟悉的铝和铝合金制品，列举你所熟悉的铝和铝合金制品，并指出它们分别利用了铝的哪些性并指出它们分别利用了铝的哪些性质？质？第4页，本讲稿共

2、47页第5页，本讲稿共47页第6页，本讲稿共47页第7页，本讲稿共47页第8页，本讲稿共47页二、铝的物理性质和应用：二、铝的物理性质和应用：1.物理性质：物理性质：铝为银白色金属，质地柔软，铝为银白色金属，质地柔软，密度较小（密度较小（2.70g/cm3），熔沸点较低，），熔沸点较低，具有良好的导电性、延展性。具有良好的导电性、延展性。2.主要用途：主要用途：常用于制造轻质合金，用于飞机、汽车、轮船部常用于制造轻质合金，用于飞机、汽车、轮船部件件;做导线、炊具、建筑装饰材料等。做导线、炊具、建筑装饰材料等。第9页，本讲稿共47页回回忆忆什么叫合金？什么叫合金？合金是由一种金属跟其他金属（或非

3、金属）合金是由一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的有金属特性的物质。熔合形成的有金属特性的物质。特性：合金的硬度一般比各成分金属特性：合金的硬度一般比各成分金属大大，多，多数合金的熔点数合金的熔点低于低于组成它的成分金属。组成它的成分金属。第10页，本讲稿共47页三、铝的化学性质：三、铝的化学性质：比比较较（一）铝的原子结构示意图：（一）铝的原子结构示意图：根据钠、镁、铝三种元素的原子结构示意图请比较：根据钠、镁、铝三种元素的原子结构示意图请比较：1.三种原子的失电子能力由强到弱的次序三种原子的失电子能力由强到弱的次序;2.三种金属的金属性由强到弱的次序；三种金属的金属性由强到弱的次序；3

4、.三种金属的金属活泼性由强到弱的次序；三种金属的金属活泼性由强到弱的次序；结论：结论：NaMgAl铝也是一种比较活泼的金属，很容易失去最外层的铝也是一种比较活泼的金属，很容易失去最外层的3个电子，形成铝离子（个电子，形成铝离子（Al3+）。）。第11页，本讲稿共47页思考：思考：铝是一种较活泼的金属，那为什么其在空气中铝是一种较活泼的金属，那为什么其在空气中不易被腐蚀呢？不易被腐蚀呢？1.与与O2、S、Cl2等反应：等反应：4Al+3O2=2Al2O3想一想想一想:有人对铝制品因为表面氧化出现灰色而总感到不美观，有人对铝制品因为表面氧化出现灰色而总感到不美观，所以常用钢丝球进行擦洗，你认为有必

5、要吗？为什么所以常用钢丝球进行擦洗，你认为有必要吗？为什么？（二）铝的化学性质：（二）铝的化学性质：第12页，本讲稿共47页2.与酸的反应：与酸的反应：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2钝化：钝化：要点：要点：常温常温下下是是铝铝浓浓HNO3、浓浓H2SO4实质：实质：AlH+（酸中酸中）H2e-想一想想一想:铝能与酸反应，为什么工业上还用铝能与酸反应，为什么工业上还用铝槽车贮运浓硝酸、浓硫酸呢？铝槽车贮运浓硝酸、浓硫酸呢？第13页，本讲稿共47页与铝反应的物质与铝反应的物质现现象象结论或化学方程式结论或化学方程式浓硝酸浓硝酸(常温下常温下)浓硫酸浓硫酸(常温下常温下)铝的性质实验铝的性质

6、实验无现象无现象无现象无现象表面钝化表面钝化表面钝化表面钝化氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液铝片上产生大铝片上产生大量气泡并逸出量气泡并逸出2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2第14页，本讲稿共47页试一试试一试将表面已完全钝化的铝条投入下列溶液中，不将表面已完全钝化的铝条投入下列溶液中，不会发生反应的是会发生反应的是（）A.稀硝酸稀硝酸B.稀盐酸稀盐酸C.硝酸铜硝酸铜D.氢氧化钠氢氧化钠C第15页，本讲稿共47页3 3、与强碱溶液或水的反应、与强碱溶液或水的反应2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H22Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H22Al(OH)3+2NaOH=

7、2NaAlO2+4H2O2Al+2NaOH+6H2O=2NaAlO2+4H2O+3H2+)6e-实质：Al H+(水中)H2 e-第16页，本讲稿共47页练习：相同物质的量的铝与足量练习：相同物质的量的铝与足量的酸或足量的氢氧化钠反应时，的酸或足量的氢氧化钠反应时，用去的酸和氢氧化钠的物质的量用去的酸和氢氧化钠的物质的量相等吗？产生的氢气的物质的量相等吗？产生的氢气的物质的量相等吗？相等吗？第17页，本讲稿共47页4.与金属氧化物的反应：与金属氧化物的反应：铝铝 热热 反反 应应2Al+Fe2Al+Fe2 2O O3 3=2Fe+=2Fe+AlAl2 2O O3 3高温高温AlAl的还原性强，

8、且反应能放的还原性强，且反应能放出大量的热，将生成物熔化出大量的热，将生成物熔化发出耀眼的光芒发出耀眼的光芒写方程式：写方程式：AlAl与与V V2 2O O5 5 Al Al与与CrCr2 2O O3 3第18页，本讲稿共47页铝热反应的铝热反应的实质实质是是高温高温下，较活泼的铝置换出较下，较活泼的铝置换出较不活泼的金属不活泼的金属，工业上常用于冶炼难熔金属，工业上常用于冶炼难熔金属,或焊接或焊接铁轨。铁轨。利用铝的利用铝的强还原性强还原性和铝转化为氧化铝时能放出和铝转化为氧化铝时能放出大量大量热热的性质，工业上常用铝粉来还原一些的性质，工业上常用铝粉来还原一些金属氧化金属氧化物物，这类反

9、应被称为，这类反应被称为铝热反应铝热反应。练一练练一练和铝粉可以发生铝热反应的是和铝粉可以发生铝热反应的是（）A.氧化钠氧化钠B.镁粉镁粉C.氧化钨氧化钨D.硫粉硫粉C注注意意第19页，本讲稿共47页铝热反应用于焊接钢轨铝热反应用于焊接钢轨第20页，本讲稿共47页焊接铁轨京广铁路的焊接现场第21页，本讲稿共47页铝热反应用于铝热反应用于铝热反应用于铝热反应用于“定定定定向爆破向爆破向爆破向爆破”，主要主要主要主要是利用铝热反应熔是利用铝热反应熔是利用铝热反应熔是利用铝热反应熔断钢筋断钢筋断钢筋断钢筋 使楼房定使楼房定使楼房定使楼房定向倒塌向倒塌向倒塌向倒塌 第22页，本讲稿共47页5、铝和盐溶

10、液反应、铝和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，如的金属从它们的盐溶液中置换出来，如2Al+3CuSO4 43Cu+Al3Cu+Al2 2(SO4)32Al+3Cu2+3Cu+2Al3+3+第23页，本讲稿共47页小结：小结：一、铝在自然界以化合态形式存在一、铝在自然界以化合态形式存在 二、物理性质及用途二、物理性质及用途 三、化学性质三、化学性质 1 1、与氧气等非金属反应、与氧气等非金属反应 2 2、与酸反应、与酸反应 3 3、与强碱溶液反应、与强碱溶液反应 4 4、与氧化物反应、与氧化物反应 5 5

11、、与盐溶液反应、与盐溶液反应第24页，本讲稿共47页练习练习1：铝粉投入某无色溶液中产生：铝粉投入某无色溶液中产生H2，则下列离，则下列离子组合可存在于该无色溶液中的是子组合可存在于该无色溶液中的是（）A.H+，Mg2+，Ba2+，Cl-B.OH-,NO3-,Cl-,Ba2+C.H+，Cu2+，K+，SO42-D.OH-,Mg2+,CO32-,NO3-试一试试一试AB第25页，本讲稿共47页练习练习2、向一装满、向一装满CO2的铝制易拉罐中迅速加入足的铝制易拉罐中迅速加入足量量NaOH溶液，立即将口封住，摇动易拉罐，经过溶液，立即将口封住，摇动易拉罐，经过一段时间后罐壁内凹变瘪，再过一段时间后

12、又鼓起一段时间后罐壁内凹变瘪，再过一段时间后又鼓起来，解释发生这一现象的原因，并写出必要的化学来，解释发生这一现象的原因，并写出必要的化学方程式方程式罐壁内凹的原因是罐壁内凹的原因是-方程式为方程式为-罐壁又鼓起的原因是罐壁又鼓起的原因是-方程式为方程式为-第26页，本讲稿共47页四、铝的化合物四、铝的化合物1、氧化铝氧化铝2、氢氧化铝氢氧化铝3、明矾、明矾第27页，本讲稿共47页（一）氧化铝（一）氧化铝Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2OAl2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2O偏铝酸钠偏铝酸钠两性氧化物两性氧化物既可以和既可以和酸酸反应，又可以和反应，又可以和碱碱反应

13、反应生成生成盐和水盐和水的的氧化物氧化物。典型的两性氧化物典型的两性氧化物1.物理性质：物理性质：氧化铝：高硬度、高沸点，不溶于水的白色固体。常氧化铝：高硬度、高沸点，不溶于水的白色固体。常用作耐火材料。用作耐火材料。2.化学性质：化学性质：第28页，本讲稿共47页天然氧化铝天然氧化铝刚玉刚玉红宝石（红宝石（Al2O3）蓝宝石蓝宝石（Al2O3）铬元铬元素素铁和铁和钛元钛元素素第29页，本讲稿共47页（二）氢氧化铝（二）氢氧化铝实验在氯化铝溶液中滴加氨水，然后在氯化铝溶液中滴加氨水，然后把产生的沉淀分成三份。把产生的沉淀分成三份。AlCl3+3NH3H2O=Al（OH）3+3NH4Cl典型的两

14、性氢氧化物典型的两性氢氧化物Al（OH）3+3HCl=AlCl3+3H2OAl（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O两性氢氧化物两性氢氧化物既可以与既可以与酸酸反应又可以与反应又可以与碱碱反应生反应生成成盐和水盐和水的的氢氧化物氢氧化物。第30页，本讲稿共47页沉淀沉淀Al(OH)3加加稀盐酸稀盐酸加加NaOH加氨水加氨水沉淀溶解沉淀溶解沉淀溶解沉淀溶解沉淀不溶解沉淀不溶解第31页，本讲稿共47页典型的两性氢氧化物典型的两性氢氧化物氢氧化铝氢氧化铝电离方程式电离方程式Al(OH)3Al3+3OH-H+AlO2-+H2O当当Al(OH)3遇碱时反应向左方向发展，遇酸时反遇碱时反应向左方向发

15、展，遇酸时反应向右方向发展。应向右方向发展。注意：注意：(1)氢氧化铝作为碱时是三元碱；作为酸时氢氧化铝作为碱时是三元碱；作为酸时是一元酸（是一元酸（HAlO2）。）。(2)氢氧化铝与酸、碱反应时，氢氧化铝与酸、碱反应时，弱酸弱碱弱酸弱碱是是不能把氢氧化铝溶解的。（比醋酸弱的）不能把氢氧化铝溶解的。（比醋酸弱的）第32页，本讲稿共47页AlO2 Al(OH)3 Al3+NH3H2O或或NaOH NaOH HClCO2或或 HCl1.1.氢氧化铝的物理性质氢氧化铝的物理性质 白色、胶状、难溶的固体白色、胶状、难溶的固体 2.2.化学性质化学性质 典型的两性氢氧化物的性质典型的两性氢氧化物的性质

16、与酸、强碱反应生成盐和水与酸、强碱反应生成盐和水Al(OH)3的性质的性质小结：小结：Al(OH)3的制法的制法练习：用离子方程式表示以上转化关系，练习：用离子方程式表示以上转化关系，Al3+和和AlO2 可以直可以直接相互转化吗？接相互转化吗？第33页，本讲稿共47页Al3+AlO2-Al(OH)3第34页，本讲稿共47页Al(OH)3+3H+=Al3+3H2OAl(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O Al3+3OH-=Al(OH)3 AlO2-+H+H2O=Al(OH)3 AlO2-+CO2+2H2

17、O=Al(OH)3+HCO3-2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3+CO32-Al3+3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3Al3+3NH3.H2O=Al(OH)3+3NH4+第35页，本讲稿共47页课堂讨论：课堂讨论：课本课本P68第第6题实验方案设计题实验方案设计第36页，本讲稿共47页以铝、盐酸和氢氧化钠溶液为原料制备以铝、盐酸和氢氧化钠溶液为原料制备Al(OH)3实验方案的设计实验方案的设计1、AlAl3+Al(OH)3H+OH-碱碱2、AlAlO2-Al(OH)3OH-H+酸酸3、AlAl3+AlAlO2-OH-H+Al(OH)3优化途径：优化途径：1mol3mol1m

18、ol1mol3mol3/4mol1mol1mol3/4mol第37页，本讲稿共47页以铝屑为原料制备以铝屑为原料制备Al(OH)3实验方案的设计实验方案的设计AlAl3+AlAlO2-H+OH-Al(OH)3最佳方案最佳方案(节省原料节省原料)：第38页，本讲稿共47页铝屑铝屑稀稀HClAlCl3NaAlO2浓浓NaOH溶液溶液铝屑铝屑混合后过滤混合后过滤滤液滤液沉沉淀淀Al(OH)3洗涤洗涤干燥干燥第39页，本讲稿共47页常用净水剂常用净水剂明矾明矾KAl(SO4)2=K+Al3+2SO42-KAl(SO4)212H2OAl3+3H2O=Al(OH)3(胶体胶体)+3H+吸附能力吸附能力第4

19、0页，本讲稿共47页2Al(OH)3=Al2O3+3H2O灼烧灼烧NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO32NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2O溶解溶解铝土矿铝土矿NaOH溶液溶液过滤过滤残渣残渣二氧化碳二氧化碳酸化酸化过滤过滤滤液滤液灼烧灼烧H2O电解电解铝铝2Al2O3=4Al+3O2电解电解五、铝的制备五、铝的制备第41页，本讲稿共47页从铝土矿制备铝的工艺流程从铝土矿制备铝的工艺流程AlAl2 2OO3 3FeFe2 2OO3 3SiOSiO2 2过量过量过量过量NaOHNaOH溶液溶液溶液溶液过滤过滤过滤过滤FeFe2 2OO3 3除去除去除去除去NaAl

20、ONaAlO2 2NaNa2 2SiOSiO3 3NaOHNaOH溶液溶液溶液溶液过量盐酸过量盐酸过量盐酸过量盐酸过滤过滤过滤过滤AlClAlCl3 3NaClNaClHClHCl溶液溶液溶液溶液过量氨水过量氨水过量氨水过量氨水过滤过滤过滤过滤滤液除去滤液除去滤液除去滤液除去HH2 2SiOSiO3 3除去除去除去除去 AlAl2OO3 3通电通电通电通电Al方法方法1：Al(OH)Al(OH)3 3碱溶法碱溶法第42页，本讲稿共47页1.1.下列关于铝的叙述中，不正确的是下列关于铝的叙述中，不正确的是:A.A.铝属于金属单质铝属于金属单质,不与任何碱反应不与任何碱反应 B.B.铝是地壳中含量

21、最多的金属铝是地壳中含量最多的金属C.C.在常温下，铝不能与氧气反应在常温下，铝不能与氧气反应 D.D.铝既能与酸反应，也能与强碱反应铝既能与酸反应，也能与强碱反应ACAC课课 堂堂 练练 习习第43页，本讲稿共47页2、铝粉投入某无色溶液中产生、铝粉投入某无色溶液中产生H2，则下列离子，则下列离子组合可存在于该无色溶液中的是组合可存在于该无色溶液中的是（）A.H+，Mg2+，Ba2+，Cl-B.OH-,NO3-,Cl-,Ba2+C.H+，Cu2+，K+，SO42-D.OH-,Mg2+,CO32-,NO3-AB课课 堂堂 练练 习习第44页，本讲稿共47页3.3.铝具有较强的抗腐蚀性，主要因为

22、铝具有较强的抗腐蚀性，主要因为（）A.A.铝不活泼铝不活泼 B.B.具有两性具有两性C.C.铝与氧气在常温下不反应铝与氧气在常温下不反应D.D.铝表面在常温下能形成一层致密的氧化物薄膜铝表面在常温下能形成一层致密的氧化物薄膜D D课课 堂堂 练练 习习第45页，本讲稿共47页4、将一个用金属铝做的易拉罐内充满、将一个用金属铝做的易拉罐内充满CO2，然后，然后往罐内注入足量的往罐内注入足量的NaOH溶液，立即用胶布密封溶液，立即用胶布密封罐口。经过一段时间后，罐壁内凹而瘪，再过一段罐口。经过一段时间后，罐壁内凹而瘪，再过一段时间后，瘪了的罐壁重新鼓起来。时间后，瘪了的罐壁重新鼓起来。（1）罐壁内

23、凹而瘪的原因是）罐壁内凹而瘪的原因是_；（2）罐再鼓起的原因是）罐再鼓起的原因是_。课课 堂堂 练练 习习第46页，本讲稿共47页5、某金属片浸入烧碱溶液一会，取出洗净，再放入、某金属片浸入烧碱溶液一会，取出洗净，再放入Hg（NO3）2溶液中，表面逐渐附着层灰白色溶液中，表面逐渐附着层灰白色固体，取出后用滤纸轻轻地将其表面吸干，然后固体，取出后用滤纸轻轻地将其表面吸干，然后将其置于干燥的滤纸上，片刻即观察其表面生长将其置于干燥的滤纸上，片刻即观察其表面生长出白色毛状物，则原金属及毛状物分别是（出白色毛状物，则原金属及毛状物分别是（）A、MgHgOB、AlAl2O3C、MgMgD、AlHgO课课 堂堂 练练 习习第47页，本讲稿共47页