第2讲从铝土矿到铝合金.ppt
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1、第第2 2讲讲 从铝土矿到铝合金从铝土矿到铝合金基础盘点基础盘点一、金属的通性及合金一、金属的通性及合金自我诊断自我诊断1.1.下列说法正确的是下列说法正确的是 ()A.A.所有不锈钢都只含有金属元素所有不锈钢都只含有金属元素 B.B.我国流通的硬币材质是金属单质我国流通的硬币材质是金属单质 C.C.广东打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具广东打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具 D.D.镁合金的硬度和强度均高于纯镁镁合金的硬度和强度均高于纯镁 解析解析 A A项不锈钢都含有项不锈钢都含有C C等非金属元素;流通等非金属元素;流通硬币材质是合金,明代还没有铝制品,硬币材质是合金,明代还没有铝制品,B
2、B、C C错;错;D D项一般来说合金熔点比成分金属低,硬度强度项一般来说合金熔点比成分金属低,硬度强度均比成分金属大。均比成分金属大。D1基础回归基础回归1.1.金属的通性金属的通性 金属在通常状况下都是不透明、有金属光泽的金属在通常状况下都是不透明、有金属光泽的固体(汞除外),都能导电、导热、有固体(汞除外),都能导电、导热、有 性。性。大多数金属原子最外层有大多数金属原子最外层有 个电子,少数金个电子,少数金属原子最外层有属原子最外层有 个电子,金属元素在同周期个电子,金属元素在同周期元素中元素中 较大。较大。金属元素的主要化合价为金属元素的主要化合价为 价,也价,也有少数金属能表现较高
3、的化合价如有少数金属能表现较高的化合价如 等。金属元素原子只能等。金属元素原子只能 电子,不能电子,不能 电子,所以金属只有电子,所以金属只有 化合价,没有化合价,没有 化合价。化合价。金属单质只有金属单质只有 性,没有性,没有 性。性。延展延展12123636原子半径原子半径+1+1、+2+2、+3+3失去失去得到得到正正负负还原还原氧化氧化22.2.合金合金 (1 1)定义:把两种或两种以上的)定义:把两种或两种以上的 (或(或 与与 )而成的具有而成的具有 特性的特性的物质叫做合金。物质叫做合金。(2 2)特点:)特点:多数合金的熔点比其成分金属都要多数合金的熔点比其成分金属都要 ,而不
4、,而不是介于两种成分金属的熔点之间。是介于两种成分金属的熔点之间。有比成分金属更好的有比成分金属更好的 、和和 加工加工性能。性能。金属金属金属金属非金属非金属熔合熔合金属金属低低硬度硬度强度强度机械机械3第三周期第三周期AA族族 4基础回归基础回归镁和铝的性质比较镁和铝的性质比较镁镁铝铝晶体结构晶体结构都是都是 晶体晶体物理性质物理性质密度较密度较 ,熔点较,熔点较 ,硬度较硬度较 ,银白色。银白色。铝的硬度、熔、沸点比镁铝的硬度、熔、沸点比镁化化学学性性质质与非金属与非金属如如O O2 2的的反应反应常温下被常温下被O O2 2氧化,生成致密氧化,生成致密 ,因而具,因而具有抗腐蚀性有抗腐
5、蚀性2Mg+O2Mg+O2 2 ,在空气中点燃,发在空气中点燃,发出耀眼白光出耀眼白光 Al+OAl+O2 2 ,在纯氧中或高温下可在纯氧中或高温下可燃烧燃烧与与H H2 2O O的反应的反应Mg+Mg+H H2 2O(O(沸水沸水)与氧化物与氧化物的反应的反应 Mg+COMg+CO2 2 Al+Al+FeFe3 3O O4 4 (铝铝热反应热反应)小小低低小小大大氧化膜氧化膜2MgO2MgO2Al2Al2 2O O3 32 2Mg(OH)Mg(OH)2 2+H+H2 22 22MgO+C2MgO+C8 83 3+4Al+4Al2 2O O3 39Fe9Fe金属金属3 34 45制合金、飞机、
6、制合金、飞机、导线、日用品等导线、日用品等制合金、制合金、飞机、照明弹等飞机、照明弹等用途用途 Al+Al+OHOH-+H H2 2O O与碱的与碱的反应反应常温下钝化常温下钝化反应,不放反应,不放H H2 2与浓硫酸、与浓硫酸、浓硝酸浓硝酸的反应的反应 Al+Al+H H+Mg+Mg+H H+与非氧化与非氧化性酸的反性酸的反应应MgMg2+2+H+H2 22 22 26 62Al2Al3+3+3H+3H2 22 22 +3H2 +3H2 22 22 26指点迷津指点迷津 789三、铝的重要化合物三、铝的重要化合物自我诊断自我诊断3.3.某校化学兴趣小组用如图所示过程除去某校化学兴趣小组用如图
7、所示过程除去AlClAlCl3 3溶溶液中含有的液中含有的MgMg2+2+、K K+杂质离子并尽可能减少杂质离子并尽可能减少AlClAlCl3 3的损失。的损失。请回答下列问题:请回答下列问题:(1)(1)写出混合物中加入足量氢氧化钠溶液时,写出混合物中加入足量氢氧化钠溶液时,溶液中发生反应的离子方程式:溶液中发生反应的离子方程式:,。氢氧化钠溶液能否用。氢氧化钠溶液能否用氨水代替,为什么?氨水代替,为什么?。10(2 2)溶液)溶液a a中存在的离子有中存在的离子有 ;在溶液;在溶液a a中加中加入盐酸时需控制溶液的入盐酸时需控制溶液的pHpH,为什么?,为什么?;为此,改进方法是为此,改进
8、方法是 。(3 3)为了研究)为了研究AlClAlCl3 3晶体的性质,在得到晶体的性质,在得到AlClAlCl3 3溶溶液后,如何得到液后,如何得到AlClAlCl3 3晶体?晶体?。解解析析 所所给给溶溶液液中中有有A A l l3 3+、M Mg g2 2+、K K+、C C l l-,除除掉掉杂杂质质只只得得A A l lC C l l3 3,则则应应先先加加足足量量的的N Na a O OH H 溶溶液液使使M Mg g2 2+沉沉淀淀完完全全,A A l l3 3+全全部部转转化化成成 后后,过过滤滤将将M M g g(O OH H)2 2除除 掉掉,后后 往往 滤滤 液液 中中
9、通通 入入 过过 量量 的的C CO O2 2,使使 转转化化成成A Al l(O O H H)3 3沉沉淀淀析析出出,过过滤滤,向向所所得得沉沉淀淀中加足量盐酸中加足量盐酸,转化为转化为AlClAlCl3 3即可。即可。11答案答案 (1 1)MgMg2+2+2OH+2OH-Mg(OH)Mg(OH)2 2AlAl3+3+3OH+3OH-Al(OH)Al(OH)3 3Al(OH)Al(OH)3 3+OH+OH-+2H +2H2 2O O不能,因为在不能,因为在AlAl3+3+与氨水反应生成与氨水反应生成Al(OH)Al(OH)3 3后,后,Al(OH)Al(OH)3 3不能与氨水继续反应,从而
10、不能将不能与氨水继续反应,从而不能将Al(OH)Al(OH)3 3与与Mg(OH)Mg(OH)2 2分开分开(2 2)ClCl-、K K+、H H+、OHOH-、NaNa+因为氢因为氢氧化铝能与强酸反应,所以在加入盐酸使氧化铝能与强酸反应,所以在加入盐酸使 转化为转化为Al(OH)Al(OH)3 3沉淀时,需要控制溶液的沉淀时,需要控制溶液的pHpH,以防,以防止止 部分转化成部分转化成AlAl3+3+在溶液在溶液a a中通入过量二氧中通入过量二氧化碳气体化碳气体(3 3)在)在HClHCl气氛中加热气氛中加热AlClAlCl3 3溶液,使水蒸发以得溶液,使水蒸发以得到到AlClAlCl3 3
11、晶体晶体12基础回归基础回归 MgMg、AlAl的氧化物及氢氧化物既有相同点,也有的氧化物及氢氧化物既有相同点,也有不同点不同点(1 1)相相同同点点:M Mg g O O 和和A A l l2 2O O3 3都都属属于于高高熔熔点点氧氧化化 物,它们都难溶于水。物,它们都难溶于水。都与都与H H+反应,其反应的反应,其反应的离子方程式为离子方程式为 。Mg(OH)Mg(OH)2 2、AlAl(OHOH)3 3受热都分解,其分解方受热都分解,其分解方程式为程式为 。MgO+2HMgO+2H+MgMg2+2+H+H2 2O;O;Mg(OH)Mg(OH)2 2 MgO+H MgO+H2 2O O;
12、AlAl2 2O O3 3+6H+6H+2Al2Al3+3+3H+3H2 2O O2Al(OH)2Al(OH)3 3 Al Al2 2O O3 3+3H+3H2 2O O13(2 2)不同点:)不同点:MgOMgO、Mg(OH)Mg(OH)2 2不与强碱溶液反不与强碱溶液反应,而应,而AlAl2 2O O3 3、Al(OH)Al(OH)3 3却与强碱溶液反应。反应却与强碱溶液反应。反应的离子方程式为的离子方程式为 。(3 3)Al(OH)Al(OH)3 3既与强酸反应也与强碱溶液反应是既与强酸反应也与强碱溶液反应是因为因为Al(OH)Al(OH)3 3在水溶液中存在下列平衡:在水溶液中存在下列
13、平衡:+H+H+Al(OH)Al(OH)3 3 ,加酸平衡向加酸平衡向 移动,生成移动,生成 ;加碱平衡向加碱平衡向移动,生成移动,生成 。AlAl2 2O O3 3+2OH+2OH-2 +H2 +H2 2O OAl(OH)Al(OH)3 3+OH+OH-+2H +2H2 2O OH H2 2O+O+AlAl3+3+3OH+3OH-碱式碱式电离方向电离方向AlAl3+3+酸式电离方向酸式电离方向14思考:思考:1 1Al(OH)Al(OH)3 3能否溶于弱酸或弱碱,为何能否溶于弱酸或弱碱,为何Al(OH)Al(OH)3 3表现酸的表现酸的 性质时相当于是一元酸?性质时相当于是一元酸?1516
14、2.2.既能与酸反应又能与碱反应的物质有哪些?既能与酸反应又能与碱反应的物质有哪些?金属单质:金属单质:AlAl、ZnZn等;等;两性两性氧化物:氧化物:AlAl2 2O O3 3等;等;两性氢氧化物:两性氢氧化物:Al(OH)Al(OH)3 3等;等;弱酸的酸式盐:弱酸的酸式盐:NaHCONaHCO3 3、KHSKHS、NaHSONaHSO3 3等;等;弱酸的铵盐:(弱酸的铵盐:(NHNH4 4)2 2COCO3 3、CHCH3 3COONHCOONH4 4、(、(NHNH4 4)2 2S S等。等。答案答案1718盐酸盐酸(硫酸、硝酸硫酸、硝酸)NaOH 19若用若用NaOHNaOH溶液溶
15、解铝土矿,则有溶液溶解铝土矿,则有部分部分SiOSiO2 2NaOHNaOH溶液中生成硅酸钠,最后使加热制得的溶液中生成硅酸钠,最后使加热制得的AlAl2 2O O3 3混有混有SiOSiO2 2杂质杂质 溶解在溶解在20AlAl2 2O O3 3 2122要点精讲要点精讲要点一要点一 金属与酸或碱反应生成金属与酸或碱反应生成H H2 2的量的关系的量的关系1.1.金属与酸反应的计算金属与酸反应的计算 (1 1)实质:)实质:M+M+n nH H+M Mn n+H+H2 2 (2 2)规律:)规律:金属与酸反应失去电子的物质的金属与酸反应失去电子的物质的量等于产生氢原子的物质的量。量等于产生氢
16、原子的物质的量。相同物质的量相同物质的量的金属与足量酸反应产生的金属与足量酸反应产生H H2 2的物质的量之比等于的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。反应后对应金属呈现的化合价之比。(3 3)常用方法:)常用方法:守恒法:守恒法是化学计算守恒法:守恒法是化学计算中常用的方法,包括原子守恒、电荷守恒、得失中常用的方法,包括原子守恒、电荷守恒、得失电子守恒等。电子守恒等。平均值法:平均值法是混合物组平均值法:平均值法是混合物组分含量求解的常用方法,可设平均摩尔质量,要分含量求解的常用方法,可设平均摩尔质量,要注意结合化合价进行转化。注意结合化合价进行转化。232.2.铝与酸或碱反应生
17、成铝与酸或碱反应生成H H2 2的量的关系的量的关系 (1 1)原理)原理 2Al+6HCl 2AlCl2Al+6HCl 2AlCl3 3+3H+3H2 2 2Al 2Al2AlCl2AlCl3 3+3H+3H2 2 2Al+2NaOH+2H 2Al+2NaOH+2H2 2O 2NaAlOO 2NaAlO2 2+3H+3H2 2 2Al 2Al2NaAlO2NaAlO2 2+3H+3H2 2 (2)(2)规律规律 等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应,等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积比为产生氢气的体积比为 =11=11。足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化足量的铝分别
18、与等物质的量的盐酸和氢氧化钠钠 反应,产生氢气的体积比为反应,产生氢气的体积比为 =13=13。24一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠反应一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠反应若产生氢气的体积比为若产生氢气的体积比为则必定是:则必定是:a.a.铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足。铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足。b.b.铝与氢氧化钠反应时,铝不足而氢氧化钠过量。铝与氢氧化钠反应时,铝不足而氢氧化钠过量。25【典典例例导导析析1 1】将将某某份份铁铁铝铝合合金金样样品品均均分分为为两两份份,一一份份加加入入足足量量盐盐酸酸,另另一一份份加加入入足足量量N Na a O OH H 溶溶液液,
19、同同温温同同压压下下产产生生的的气气体体体体积积比比为为3 32 2,则则样样品品中中铁铁、铝铝物物质质的的量量之之比比为为 ()A.32A.32 B.21B.21C.34C.34D.43D.43 26解析解析 设每份设每份FeFe、AlAl合金样品中含铁、铝的物质合金样品中含铁、铝的物质的量分别为的量分别为x x、y y,则由则由Fe HFe H2 2,Al ,Al H H2 2,Al H,Al H2 2三个关系得知(三个关系得知(x x+)y y=3232,解得解得x xy y=34=34。答案答案 C2HCl2HCl3HCl3HClNaOHNaOH27思维提升思维提升 若将盐酸改为稀若将
20、盐酸改为稀HNOHNO3 3且稀且稀HNOHNO3 3只被还原只被还原为为NONO,则,则FeFe、AlAl物质的量之比为多少?物质的量之比为多少?FeFe、AlAl与足量稀硝酸反应产生与足量稀硝酸反应产生NONO,用同样的方法,设铁、铝的物质的量分别为用同样的方法,设铁、铝的物质的量分别为x x、y y,则(,则(x x+y y)y y=32=32,得,得x xy y=54=54。提示提示28迁移应用迁移应用1 1 甲、乙两烧杯中各盛有甲、乙两烧杯中各盛有100 100 mLmL 3 mol/L 3 mol/L 的盐酸和氢氧化钠溶液,向两烧杯中分别加入等质的盐酸和氢氧化钠溶液,向两烧杯中分别
21、加入等质 量的铝粉,反应结束后测得生成的气体体积为甲量的铝粉,反应结束后测得生成的气体体积为甲 乙乙=12=12,则加入铝粉的质量为,则加入铝粉的质量为 ()()A.5.4 g A.5.4 gB.3.6 gB.3.6 gC.2.7 gC.2.7 gD.1.8 gD.1.8 g29解析解析 铝和盐酸的反应式:铝和盐酸的反应式:2Al+6HCl 2AlCl2Al+6HCl 2AlCl3 3+3H+3H2 2,铝与铝与NaOHNaOH溶液的反应式:溶液的反应式:2Al+2NaOH+2Al+2NaOH+2H2H2 2O 2NaAlOO 2NaAlO2 2+3H+3H2 2。若在等物质的量的盐。若在等物
22、质的量的盐酸和酸和NaOHNaOH溶液中分别投入足量的铝粉,则产生的溶液中分别投入足量的铝粉,则产生的H H2 2之比为之比为1313。若铝粉均完全反应,则产生的。若铝粉均完全反应,则产生的H H2 2之比为之比为1111。现在氢气的量之比为。现在氢气的量之比为12,12,说明铝粉说明铝粉的量对盐酸来说是过量的,对氢氧化钠是不足的。的量对盐酸来说是过量的,对氢氧化钠是不足的。所以不难计算与盐酸反应的铝粉是所以不难计算与盐酸反应的铝粉是2.7 g,2.7 g,与与NaOHNaOH溶液反应的铝粉是溶液反应的铝粉是5.4 g5.4 g,故本题应选,故本题应选A A。答案答案 A30要点二要点二 “铝
23、三角铝三角”及其应用及其应用1.1.“铝三角铝三角”是指是指AlAl3+3+、Al(OH)Al(OH)3 3、相互转化相互转化的三角关系。根据的三角关系。根据“铝三角铝三角”完成对应的离子方完成对应的离子方程式。程式。(1)Al(1)Al3+3+Al(OH)Al(OH)3 3 AlAl3+3+3NH+3NH3 3H H2 2O AlO Al(OHOH)3 3+3+3 Al Al3+3+3 +6H+3 +6H2 2O O 4Al4Al(OHOH)3 3 Al Al3+3+3OH+3OH-AlAl(OHOH)3 331(2)Al(OH)(2)Al(OH)3 3 AlAl3+3+(3)Al(3)Al
24、3+3+(4)(4)Al Al3+3+(5)Al(OH)(5)Al(OH)3 3NaAlONaAlO2 2溶液中通少量溶液中通少量COCO2 2:NaAlONaAlO2 2溶液中通入足量溶液中通入足量COCO2 2:+4H +4H+AlAl3+3+2H+2H2 2O OAlAl(OHOH)3 3+3H+3H+AlAl3+3+3H+3H2 2O OAlAl3+3+4OH+4OH-+2H +2H2 2O O2 +CO2 +CO2 2+3H+3H2 2O 2Al(OH)O 2Al(OH)3 3+CO +CO2 2+2H+2H2 2O Al(OH)O Al(OH)3 3+32 (6)Al(OH)(6)
25、Al(OH)3 3 2.2.应用应用 (1 1)制取)制取Al(OH)Al(OH)3 3 (2)(2)离子共存问题离子共存问题 AlAl3+3+与与HSHS-、S S2-2-、因相互因相互促进促进水解水解而不能大量共存;而不能大量共存;与与 、AlAl3+3+、FeFe3+3+等也不能大量等也不能大量共存。共存。3 +Al3 +Al3+3+6H+6H2 2O 4Al(OH)O 4Al(OH)3 3 +H +H+H+H2 2O Al(OH)O Al(OH)3 3Al(OH)Al(OH)3 3+OH+OH-+2H +2H2 2O O33【典例导析典例导析2 2】把由把由NaOHNaOH、AlClA
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- 第2讲 从铝土矿到铝合金 铝土矿 铝合金
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