铝和铝的氧化物

史前时代，人类已经使用含铝化合物的黏土（史前时代，人类已经使用含铝化合物的黏土（Al2O32SiO22H2OAl2O32SiO22H2O）制成陶器。铝在地壳中的含量仅次于氧和硅，位列第三。制成陶器。铝在地壳中的含量仅次于氧和硅，位列第三。铝为银白色铝为银白色轻金属轻金属。有。有延展性延展性。商品常制成柱状、棒状、片状、箔状、。商品常制成柱状、棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。粉状、带状和丝状。在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜氧化膜。用酸处理过的用酸处理过的铝粉铝粉在空气中加热能猛烈燃烧，并发出眩目的白色火焰。在空气中加热能猛烈燃烧，并发出眩目的白色火焰。易溶易溶于稀硫酸、稀于稀硫酸、稀硝酸硝酸、盐酸、氢氧化钠和、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾氢氧化钾溶液，不溶于水，溶液，不溶于水，但可以和热水缓慢地反应生成但可以和热水缓慢地反应生成氢氧化铝氢氧化铝。相对密度相对密度2.702.70，熔点，熔点660660。沸点。沸点23272327。以其轻、良好的导电和。以其轻、良好的导电和导导热性热性能、高反射性和耐氧化而被广泛使用。能、高反射性和耐氧化而被广泛使用。金属容易失去最外层电子，变成金属阳离金属容易失去最外层电子，变成金属阳离子，表现出还原性。子，表现出还原性。不同的金属，有不同的结构，在化学反应不同的金属，有不同的结构，在化学反应中表现出的还原性各有不同。中表现出的还原性各有不同。指出铝在元素周期表中的位置。指出铝在元素周期表中的位置。画出铝元素的原子结构示意图。画出铝元素的原子结构示意图。预测铝所表现的化学性质。预测铝所表现的化学性质。AL 铝元素原子核外共有铝元素原子核外共有 3 3 个电子层个电子层,最最外层电子数是外层电子数是 3 3 .铝元素的原子在化学反应中易铝元素的原子在化学反应中易(填填“得得”或或“失失”)失失 电子电子,形成形成 阳阳 离子离子,带带 3 3 个单位的个单位的 正正 电荷电荷.铝离子符号表示铝离子符号表示为为 ALAL3+3+。铝与非金属单质反应铝与非金属单质反应 铝与水反应铝与水反应 铝与酸反应铝与酸反应铝与非金属反应，表现还原性铝与非金属反应，表现还原性1 1、4Al+3O2=2Al2O3(4Al+3O2=2Al2O3(点燃）点燃）现象：耀眼的白光，放热现象：耀眼的白光，放热2 2、2Al+3Cl2Al+3Cl =2AlCl=2AlCl (点燃）点燃）铝箔或者铝粉可以在氯气中燃烧，产生白烟铝箔或者铝粉可以在氯气中燃烧，产生白烟 。3 3、2Al+3S=Al2Al+3S=Al S S （加热）（加热）铝与硫需在干糙条件下才能反应铝与硫需在干糙条件下才能反应,因为生成硫化铝易水解。因为生成硫化铝易水解。铝热反应铝热反应2Al+Fe2Al+Fe O O =点燃点燃=Al=Al O O +2Fe+2Fe（铝热反应）（铝热反应）8Al+3Fe3O4=8Al+3Fe3O4=高温高温=4Al=4Al O O +9Fe+9Fe铝铝热法是一种利用铝的热法是一种利用铝的还原性还原性获得高熔获得高熔点金属点金属单质单质的方法。的方法。可简单认为是铝可简单认为是铝与某些与某些金属氧化物金属氧化物(如三氧化二铁、三如三氧化二铁、三氧化二铬、二氧化锰等氧化二铬、二氧化锰等)在高热条件下在高热条件下发生的反应。铝热反应常用于冶炼高熔发生的反应。铝热反应常用于冶炼高熔点的金属，并且它是一个放热反应其中点的金属，并且它是一个放热反应其中镁条为引燃剂，镁条为引燃剂，氯酸钾氯酸钾为为助燃剂助燃剂。镁条。镁条在空气中可以燃烧，氧气是在空气中可以燃烧，氧气是氧化剂氧化剂。但。但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发金属氧化物和同时放出足够的热量引发金属氧化物和铝粉铝粉的反应。的反应。与水反应与水反应2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H22Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2根据铝的还原性可推断铝可以与水反应，但实验发现，铝与沸水几乎根据铝的还原性可推断铝可以与水反应，但实验发现，铝与沸水几乎没有反应现象，不过铝在加热条件下就可以与水蒸汽发生明显反应，没有反应现象，不过铝在加热条件下就可以与水蒸汽发生明显反应，但反应一开始就与水中的但反应一开始就与水中的氧气氧气生成致密氧化膜阻止反应进一步进行。生成致密氧化膜阻止反应进一步进行。ALAL与酸反应与酸反应2Al+6HCl=2AlCl2Al+6HCl=2AlCl +3H+3H 2Al+3H2Al+3H SOSO (稀稀)=Al)=Al (SO(SO )+3H+3H Al+6HNOAl+6HNO (浓浓)=Al(NO)=Al(NO )+3NO+3NO +3H+3H O O（加热）（加热）Al+4HNOAl+4HNO (稀稀)=Al(NO)=Al(NO )+NO+2H+NO+2H O O8Al+30HNO8Al+30HNO (较稀较稀)=8Al(NO)=8Al(NO )+3N+3N O+15HO+15H O O8Al+30HNO8Al+30HNO (极稀极稀)=8Al(NO)=8Al(NO )+3NH+3NH NONO +9H+9H O O6CH6CH COOH+2Al=2Al(CHCOOH+2Al=2Al(CH COO)COO)+3H+3H 注意，铝在常温下遇到浓硫酸、浓硝酸会发生钝化现象，且无氢气生成。注意，铝在常温下遇到浓硫酸、浓硝酸会发生钝化现象，且无氢气生成。ALAL与强碱碱反应与强碱碱反应铝先与水反应铝先与水反应2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H22Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2氢氧化铝两性氢氧化铝两性,与强碱反应：与强碱反应：Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2OAl(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O将上述两个反应叠加将上述两个反应叠加,得到：得到：2 Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 2 Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 铝是活泼金属，为什么很多铝制品有很强的抗腐铝是活泼金属，为什么很多铝制品有很强的抗腐蚀性？蚀性？氧化铝，化学式氧化铝，化学式AlAl O O ，在矿业、制陶业和材料，在矿业、制陶业和材料科学上又被称为矾土。是一种高硬度的化合物，科学上又被称为矾土。是一种高硬度的化合物，难溶于水，熔点为难溶于水，熔点为20542054，沸点为，沸点为29802980，在高，在高温下可电离的离子晶体，常用于制造耐火材料。温下可电离的离子晶体，常用于制造耐火材料。氧化铝的结构式OALOALO 氧化铝属于两性氧化物，既能与酸反应，也能与强碱反应：氧化铝属于两性氧化物，既能与酸反应，也能与强碱反应：和酸反应：和酸反应：AlAl O O +6HCl =2AlCl+6HCl =2AlCl +3H+3H O O AlAl O O +6H+6H+=2Al=2Al3+3+3H+3H O O 和熔融的碱反应：和熔融的碱反应：AlAl O O +2NaOH+2NaOH（熔融）（熔融）=2NaAlO=2NaAlO +H+H O O 和碱溶液反应：和碱溶液反应：AlAl O O +2NaOH+3H+2NaOH+3H O=2NaAl(OH)O=2NaAl(OH)4 4（四羟基合铝酸（四羟基合铝酸钠）钠）AlAl2 2O O3 32OH2OH-=2AlO=2AlO2-2-H H2 2O O 氧化铝和氧化镁的比较两性氧化物是指既可以与酸反应生成盐和两性氧化物是指既可以与酸反应生成盐和水水又可以与又可以与碱碱反应生成盐和水的氧反应生成盐和水的氧化物。化物。两性氧化物难溶于水。弱酸的酸式盐或弱酸弱碱盐虽然既能与酸反应，又能两性氧化物难溶于水。弱酸的酸式盐或弱酸弱碱盐虽然既能与酸反应，又能与碱反应，但不能生成与碱反应，但不能生成“盐和水盐和水 ”，因而不是两性化合物。，因而不是两性化合物。与酸反应只生成盐与水的氧化物是碱性氧化物，同理，与碱反应只生成盐与与酸反应只生成盐与水的氧化物是碱性氧化物，同理，与碱反应只生成盐与水的氧化物成为酸性氧化物。与两者都能发生上述反映的为两性氧化物。水的氧化物成为酸性氧化物。与两者都能发生上述反映的为两性氧化物。两性氧化物的两性氧化物的“两性两性”也可以理解为既能表现也可以理解为既能表现酸性氧化物酸性氧化物的性质，又能表现的性质，又能表现碱性氧化物碱性氧化物的性质。有时我们也把既能表现氧化性的性质。有时我们也把既能表现氧化性.又能表现又能表现还原性还原性的物质也的物质也叫叫“两性两性”物质物质.氧化铝氧化铝：与酸：与酸：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2OAl2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O 与碱：与碱：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2OAl2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O氧化铅氧化铅 与酸：与酸：PbO+2HCl=PbCl2+H2OPbO+2HCl=PbCl2+H2O 与碱：与碱：PbO+Ca(OH)2+H2O=CaPb(OH)4PbO+Ca(OH)2+H2O=CaPb(OH)4氧化锌氧化锌 与酸：与酸：ZnO+2HCl=ZnCl2+H2OZnO+2HCl=ZnCl2+H2O 与碱：与碱：ZnO+2NaOH+H2O=Na2Zn(OH)4ZnO+2NaOH+H2O=Na2Zn(OH)4BeBe、TiTi、V V、FeFe、CoCo、ZnZn、GeGe、ZrZr、AgAg、SnSn、AuAu、MnMn等元素可生成两性氧化物。等元素可生成两性氧化物。甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 molL1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)：V(乙)1:2，则加入铝粉的质量为()A5.4 g B3.6 g C2.7 g D1.8 g 【常规解析】可以判断:盐酸中铝过量，NaOH中铝不足。通过三步计算:1据盐酸不足为计算标准得氢气V(甲)，2据V(甲)：V(乙)1：2计算n(乙)，3据n(乙)金属金属铝的质量。1 求n(甲)2 Al+6 HCl =2 AlCl3+3H2 6 3 0.3mol 0.15mol 由于对于HCl,铝过量,氢气是通过HCl的物质的量计算，n(H2)=0.15 mol,2由于V(甲):V(乙)1:2，因此乙中生成的氢气的物质的量=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可见氢氧化钠过量，从而也可计算出a=0.2mol即铝的物质的量为0.2mol，因此加入铝的质量=0.2mol 27g/mol=5.4g.答案为A.各反应物物质的量关系如下图将等体积的氢氧化钠和氯化铝溶液混合，充分反应，沉淀物中铝元素的量和将等体积的氢氧化钠和氯化铝溶液混合，充分反应，沉淀物中铝元素的量和溶液中铝元素的量相等，求原氢氧化钠溶液和氯化铝溶液的物质的量浓度比。溶液中铝元素的量相等，求原氢氧化钠溶液和氯化铝溶液的物质的量浓度比。解析：要求溶液的物质的量浓度比，在等体积的条件下就是求溶质的物质的解析：要求溶液的物质的量浓度比，在等体积的条件下就是求溶质的物质的量之比。反应后沉淀肯定是氢氧化铝，溶液是什么取决于氢氧化钠是否过量，量之比。反应后沉淀肯定是氢氧化铝，溶液是什么取决于氢氧化钠是否过量，所以应分情况讨论计算。所以应分情况讨论计算。若若NaOHNaOH不足，最终溶液中剩余不足，最终溶液中剩余Al3+Al3+，设沉淀为，设沉淀为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 由题意知溶液中应剩余由题意知溶液中应剩余1 mol Al3+1 mol Al3+，可得原氯化铝溶液中含有，可得原氯化铝溶液中含有2 mol Al3+2 mol Al3+，所以原氯化铝和氢氧化钠溶液的浓度比为所以原氯化铝和氢氧化钠溶液的浓度比为2323。若若Al(OH)3Al(OH)3部分溶解，最终溶液中剩余部分溶解，最终溶液中剩余 ，设其量为，设其量为1 mol1 mol，氢氧化铝沉，氢氧化铝沉淀有淀有1 mol1 mol可得：可得：Al3+Al3+4OH-=+2H2O 4OH-=+2H2O 1 mol 1 mol 4 mol 4 mol 1 mol1 mol Al3+Al3+3OH-=Al(OH)3 3OH-=Al(OH)3 1 mol 1 mol 3 mol 3 mol 1 mol1 mol 故原氯化铝和氢氧化钠溶液的浓度比为故原氯化铝和氢氧化钠溶液的浓度比为22（3+43+4）=27=27。答案：原氢氧化钠溶液和氯化铝溶液的物质的量浓度比为答案：原氢氧化钠溶液和氯化铝溶液的物质的量浓度比为2323或或2727。