《铝 金属材料》课件（2）

铝铝 金属材料金属材料铝周期表AtIBrClFOSSeTeBGaInTlAlCSiGeSnPbHNPAsSbBi金属单质的性质：金属单质的性质：1、大多数金属在常温下是固体、大多数金属在常温下是固体-除外；除外；2、大多数金属呈银白色，具有金属、大多数金属呈银白色，具有金属光泽；光泽；3、大多数金属具有延展性，是电和、大多数金属具有延展性，是电和热的良导体；热的良导体；4、大多数金属可以与氧气、氯气等、大多数金属可以与氧气、氯气等非金属单质以及酸等物质发生反应，非金属单质以及酸等物质发生反应，在反应中金属原子失去电子。在反应中金属原子失去电子。一一. .铝与铝合金铝与铝合金1.1.认识铝及其化合物认识铝及其化合物银白色金属，银白色金属，熔点为熔点为660.4 0 0C,C,沸点沸点为为24672467；密度为；密度为2.7 g2.7 gcmcm-3-3, ,仅仅为钢的为钢的1/31/3左右，属左右，属轻金属轻金属。导电导电性仅次于银、铜和金。性仅次于银、铜和金。【实验实验1】用镊子夹住一长用镊子夹住一长条铝箔，在酒精灯上点燃，条铝箔，在酒精灯上点燃，并立即深入盛有氧气的集气并立即深入盛有氧气的集气瓶中（瓶中（瓶底放一些细沙）观）观察发生的现象。察发生的现象。【实验实验2】将将两两张张滤纸滤纸分别折叠成分别折叠成漏漏斗斗状并套在一起，使四周都是状并套在一起，使四周都是四四层层 。把把内内层纸漏斗取出，在层纸漏斗取出，在底部剪一个孔底部剪一个孔，用用水水润湿，再与另一纸漏斗套在一起，润湿，再与另一纸漏斗套在一起，架在铁架台的铁圈上，下面放置盛有架在铁架台的铁圈上，下面放置盛有细沙细沙的的蒸发皿蒸发皿。把。把5g炒干的三氧化炒干的三氧化二铁粉末和二铁粉末和2g铝粉混合均匀，放在铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加少量纸漏斗中，上面加少量氯酸钾氯酸钾并在混并在混合物中插一根合物中插一根镁镁条，用燃着的条，用燃着的木条木条点点燃燃镁镁条，观察发生的现象。条，观察发生的现象。 实验内容实验内容实验现象实验现象结论及方程式结论及方程式铝与氧气铝与氧气反应反应铝与三氧铝与三氧化二铁反化二铁反应应铝在铝在O O2 2中点燃，中点燃，剧烈燃烧，放剧烈燃烧，放出大量热，发出大量热，发出耀眼白光。出耀眼白光。铝可在铝可在O2中燃烧。中燃烧。4Al+3O2 = 2Al2O3点燃点燃在高温下剧烈在高温下剧烈反应，放出大反应，放出大量热，发出耀量热，发出耀眼白光。眼白光。高温时铝可与比它不高温时铝可与比它不活泼的金属氧化物反活泼的金属氧化物反应。应。Fe2O3+2Al = Al2O3+2Fe高温高温（2 2）铝的化学性质）铝的化学性质铝箔在纯氧中燃烧铝箔在纯氧中燃烧现象：铝在点燃条件下，在纯氧中燃烧现象：铝在点燃条件下，在纯氧中燃烧放出大量光和热。放出大量光和热。 4Al+3O2 = 2Al2O3 点燃点燃2 Al +3 S = Al2S32 Al +3 Cl2 = 2AlCl3点燃点燃点燃点燃注意：常温下Al与O2也能反应。与某些化合物反应：与某些化合物反应：2Al +Fe2O3 = Al2O3+2Fe 高温高温这个反应称为这个反应称为铝热铝热反应反应；铝粉和氧化；铝粉和氧化铁粉末的混合物称铁粉末的混合物称为为铝热剂铝热剂。铝与其它金属氧化物能铝与其它金属氧化物能否发生类似的反应？否发生类似的反应？焊接钢轨铝热反应用途铝热反应用途:铝热反应用途铝热反应用途:a、Al与与盐酸反应产生反应产生H2 b、Al与与稀硫酸反应产生反应产生H2 。c、Al与与硝酸反应反应不产生不产生H H2 2 。Fe、Al与冷浓H2SO4、浓HNO3发生钝化 2Al+6HCl = 2AlCl3+3H22Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3+3H2Al+4HNO3(稀)=Al(NO3)3+NO +2H2O与某些盐溶液反应：与某些盐溶液反应：2Al +3Hg(NO3)2 =2Al(NO3)3 +3Hg2Al+3CuSO4 = Al2(SO4)3+3Cu2Al +2NaOH +6H2O =2NaAl(OH)4+3H2 四羟基合铝酸钠四羟基合铝酸钠与强碱溶液反应：与强碱溶液反应：强调：强调：金属铝和金属铝和NaOH溶液反应溶液反应生成化合物曾被认为是生成化合物曾被认为是NaAlO2,但但科学研究证明该产物实际是科学研究证明该产物实际是NaAl(OH)4,它属于它属于配合物。NaAl(OH)4配位体配位体中心体中心体内界内界外界外界2. 铝合金铝合金定义定义: : 一种金属与其他一种或几种一种金属与其他一种或几种金金属或非金属属或非金属熔合熔合而成而成的具有金属特性的具有金属特性的物质，叫合金。的物质，叫合金。特特性性:一般，合金的性质并不是各成分金属的一般，合金的性质并不是各成分金属的性质总和。性质总和。其硬度比成分金属大，熔点其硬度比成分金属大，熔点比成分金属低，强度比成分金属大。比成分金属低，强度比成分金属大。合金合金金属制成合金，可以保持持甚至强化单一金金属制成合金，可以保持持甚至强化单一金属的长处，克服其不足。合金的性能一般由属的长处，克服其不足。合金的性能一般由于纯金属。于纯金属。铝合金的用铝合金的用途途.asf1 1、O O2 2 Cl Cl2 2、S S2 2、3 3、a. a.与非氧化性酸反应，如盐酸、稀硫酸与非氧化性酸反应，如盐酸、稀硫酸b. b.与氧化性酸反应，如硝酸、浓硫酸与氧化性酸反应，如硝酸、浓硫酸4 4、与某些盐溶液反应：与某些盐溶液反应： 5 5、与强碱溶液反应：与强碱溶液反应：1、铝热反应说明了、铝热反应说明了 ( ) A、铝的密度小、熔点较低、铝的密度小、熔点较低 B、氧化铝具有氧化性、氧化铝具有氧化性 C、该反应是放热反应该反应是放热反应 D、铝具有还原性、铝具有还原性 D巩固练习：巩固练习：2、下列各对物质中不能产生氢气的是、下列各对物质中不能产生氢气的是( )A.Zn+HCl B.Al+HNO3(浓浓 常温常温) C.Al+NaOH溶液溶液 D.Mg+H2O(沸腾沸腾)B 3、将一定量的金属钠投入下列溶液中，、将一定量的金属钠投入下列溶液中，充分反应后，最终不可能有沉淀的是充分反应后，最终不可能有沉淀的是 （ ）A硫酸铜溶液硫酸铜溶液 B盐酸盐酸 C氯化铁氯化铁溶液溶液 D氯化铝溶液氯化铝溶液B4、将等质量的钠、镁、铝分别投入足、将等质量的钠、镁、铝分别投入足量的盐酸中，完全反应后产生的氢气量的盐酸中，完全反应后产生的氢气最多的是（最多的是（ ）A、铝、铝 B、镁、镁 C、钠、钠 D、一样多、一样多 A5、将、将m g钠、铝混合物，放入钠、铝混合物，放入n g足足量的水中，反应停止后，生成的沉淀量的水中，反应停止后，生成的沉淀有有a g，测溶液中溶质为，测溶液中溶质为 （ ） A、NaOH B、 Na(AlOH)4 C、 NaOH和和Na(AlOH)4 D、无法确定、无法确定B6、将固体、将固体xg投入过量投入过量yg中，能生成中，能生成白色沉淀并放出一种无色气体，该气白色沉淀并放出一种无色气体，该气体能燃烧，不易溶于水，则体能燃烧，不易溶于水，则X和和Y可可能依次是能依次是 ( ) A、钠和氯化铝溶液、钠和氯化铝溶液 B、铝和烧碱溶液、铝和烧碱溶液 C、过氧化钠和氯化亚铁溶液、过氧化钠和氯化亚铁溶液、 D、锌和稀硫酸、锌和稀硫酸A7、两份铝粉，第一份和足量氢氧化钠溶液、两份铝粉，第一份和足量氢氧化钠溶液反应，第二份和足量盐酸反应。如在相同条反应，第二份和足量盐酸反应。如在相同条件下放出等体积的气体，则两份铝粉的质量件下放出等体积的气体，则两份铝粉的质量比为比为 。解析：铝分别和氢氧化钠、盐酸反应的方程式如下：解析：铝分别和氢氧化钠、盐酸反应的方程式如下：2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAl(OH)4 + 3H22Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2由化学方程式可知，只要在酸、碱用量足够的情况下，由化学方程式可知，只要在酸、碱用量足够的情况下，生成生成H2的多少决定于参加反应的铝的多少。生成相同的多少决定于参加反应的铝的多少。生成相同物质的量的物质的量的H2, 消耗掉铝的质量相同。消耗掉铝的质量相同。1 1思考思考：为什么不用铝制品盛：为什么不用铝制品盛放酸梅汤和碱水等物质？放酸梅汤和碱水等物质？铝的重要化合物 Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O Al(OH)3 + OH- = Al(OH)4- 1、氢氧化铝、氢氧化铝 Al(OH)3 物理性质：物理性质：白色胶状沉淀，能凝聚水白色胶状沉淀，能凝聚水中悬浮物，吸收色素中悬浮物，吸收色素 二、铝的重要化合物二、铝的重要化合物 (2)化学性质：化学性质：两性氢氧化物两性氢氧化物：既能与强酸反应，既能与强酸反应，又能与强碱反应。又能与强碱反应。为什么不用铝盐和强碱溶液反应制备氢氧化为什么不用铝盐和强碱溶液反应制备氢氧化铝？铝？硫酸铝钾硫酸铝钾KAl(SO4)212H2O俗名俗名“明矾明矾” “白白矾矾”、“钾明矾钾明矾”、。、。硫酸钾和硫酸铝的含硫酸钾和硫酸铝的含水复盐。无色透明晶水复盐。无色透明晶体，溶于水。体，溶于水。KAl(SO4)2 =K+ + Al3+ + 2SO42- 【提出问题提出问题】为什么在进行铝和氢氧为什么在进行铝和氢氧化钠溶液反应的过程中，要事先用砂化钠溶液反应的过程中，要事先用砂纸擦去其表面的物质？这种物质是什纸擦去其表面的物质？这种物质是什么？么？两性氧化物两性氧化物：既能与强酸反应，又能与既能与强酸反应，又能与强碱反应强碱反应2 2、氧化铝（、氧化铝（Al Al2 2O O3 3） 存在：存在：如铝土矿如铝土矿 物理性质：物理性质：不溶于水不溶于水白色固体，熔白色固体，熔点很高。点很高。 化学性质：化学性质：Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O Al2O3 + 2OH- +3H2O= 2Al(OH)4- 用途：用途：耐火材料，冶炼铝，其它刚耐火材料，冶炼铝，其它刚玉、红蓝宝石等玉、红蓝宝石等铝土矿铝土矿以三水合氧化铝、以三水合氧化铝、一水合氧化铝等，一水合氧化铝等，铝的氧化物为主，铝的氧化物为主，并包含高岭石、蛋并包含高岭石、蛋白石、针铁矿等而白石、针铁矿等而成的混合物。常含成的混合物。常含镓。成分变化很大。镓。成分变化很大。常成豆状、块状、常成豆状、块状、多孔状、或土状产多孔状、或土状产出。是炼铝的最重出。是炼铝的最重要原料，也是提炼要原料，也是提炼分散元素镓的主要分散元素镓的主要来源来源红宝石红宝石含微量铬而呈不同色含微量铬而呈不同色调红色的刚玉宝石。调红色的刚玉宝石。属高档宝石。以透明属高档宝石。以透明且呈微带紫色色调的且呈微带紫色色调的鲜红色品种最为名贵。鲜红色品种最为名贵。用焰熔法制备的合成用焰熔法制备的合成红宝石除用作装饰品红宝石除用作装饰品外，还广泛地用作精外，还广泛地用作精密仪器、钟表中的轴密仪器、钟表中的轴承和激光材料承和激光材料绿宝石绿宝石除祖母绿和海蓝除祖母绿和海蓝宝石外其他各种宝石外其他各种颜色绿柱石类宝颜色绿柱石类宝石的统称。品种石的统称。品种有金色绿宝石、有金色绿宝石、玫瑰绿宝石、紫玫瑰绿宝石、紫色绿宝石、暗褐色绿宝石、暗褐色绿宝石等色绿宝石等 含铁和铊的刚玉含铁和铊的刚玉宝石，属高档宝宝石，属高档宝石。以微带紫的石。以微带紫的鲜蓝色品种最为鲜蓝色品种最为名贵。用作个人名贵。用作个人装饰品。用焰熔装饰品。用焰熔法制得的各色合法制得的各色合成蓝宝石较为常成蓝宝石较为常见见 。刚玉刚玉的化学成分的化学成分为氧化铝，晶体为氧化铝，晶体常呈桶状、柱状，常呈桶状、柱状，因含钛而呈蓝色。因含钛而呈蓝色。蓝色透明的刚玉蓝色透明的刚玉叫蓝宝石。叫蓝宝石。刚玉思考：思考：为什么在进行铝和氢氧化钠溶为什么在进行铝和氢氧化钠溶液反应的过程中，要事先用砂纸擦去液反应的过程中，要事先用砂纸擦去其表面的物质？这种物质是什么？其表面的物质？这种物质是什么？二、金属与金属材料二、金属与金属材料黑色金属（材料）：黑色金属（材料）：铁、铬、锰以及它们的合铁、铬、锰以及它们的合金构成的材料。金构成的材料。有色金属（材料）：有色金属（材料）：除黑色金属（铁、铬、锰）除黑色金属（铁、铬、锰）以外的其他金属材料以外的其他金属材料1、重要的黑色金属材料、重要的黑色金属材料钢铁钢铁钢铁的制备：钢铁的制备：铁矿石铁矿石生铁生铁普通钢普通钢特种钢。特种钢。(不锈钢等不锈钢等) 高温高温如：如：3CO +Fe2O3 =2 Fe +3CO2 （生铁（生铁-铁的合金）铁的合金）生铁（含碳较多，含硅、锰、硫、磷等杂质）生铁（含碳较多，含硅、锰、硫、磷等杂质）降碳；调硅、锰；去硫、磷降碳；调硅、锰；去硫、磷 普通钢普通钢 加入铬、镍加入铬、镍特种钢（不锈钢）。特种钢（不锈钢）。 2、几种有色金属材料、几种有色金属材料金、银、铜金、银、铜（1）金、银、铜的性质）金、银、铜的性质金属光泽：金属光泽：Au黄色；黄色；Ag银白色；银白色； Cu紫红色。紫红色。延展性：延展性：Au AgCu传热性：传热性： AgCuAu导电性：导电性：AgCuAu化学活动性：化学活动性：CuAgAu铜的弱还原性：（铜在潮湿的空气中生锈）铜的弱还原性：（铜在潮湿的空气中生锈）2 Cu +O2 +H2O +CO2 =Cu2(OH)2CO3 碱式碳酸铜（铜绿）碱式碳酸铜（铜绿）2Cu +O2 = 2CuO（黑色）（黑色）2Cu +S = Cu2S （黑色）（黑色）4CuO = 2Cu2O （红色）（红色） + O2CuSO45H2O = CuSO4+5H2O 高温高温 蓝色晶体蓝色晶体 白色粉末白色粉末例：例：某无色透明的稀溶液能与铝作用放出氢气，试分析某无色透明的稀溶液能与铝作用放出氢气，试分析下列离子中：下列离子中：H+、Ba2+、Mg2+、OH-、SO32-、Cl-、CO32-、NO3-可能有哪些离子大量存在于此溶液中。可能有哪些离子大量存在于此溶液中。第一种情况，该溶液中可能有第一种情况，该溶液中可能有_离子，离子，还可能有还可能有_离子；第二种情况，该溶液中离子；第二种情况，该溶液中可能有可能有_离子，还可能有离子，还可能有_离子。离子。答案：答案：OH- Ba2+， Cl， NO3- H+ Cl-， Mg2+， Ba2+。（一）（一）. .氢氧化铝氢氧化铝【Al(OH)3】Al2(SO4)3+6NH3H2O=2Al(OH)3+3(NH4)2SO4 Al3+3NH3H2O=Al(OH)3 +3NH4+1、物性：白色胶状固体，不溶于水。、物性：白色胶状固体，不溶于水。2、制备：、制备：Al2(SO4)3溶液滴加过量的氨水溶液滴加过量的氨水小结、铝的化合物小结、铝的化合物Al(OH)3+3H+= Al3+ 3H2Oa.两性氢氧化物：两性氢氧化物：b.受热易分解：受热易分解：2Al(OH)3= Al2O3+3H2O3、化学性质、化学性质Al(OH)3+OH-= Al(OH)4-4、Al(OH)3的应用：的应用： Al(OH)Al(OH)3 3是一种胶状物质，是一种胶状物质，能凝聚水中的悬浮物，并能吸能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素。附色素。 Al(OH)Al(OH)3 3能跟酸发生中和反能跟酸发生中和反应，可用作医用的胃酸中和剂。应，可用作医用的胃酸中和剂。 明矾明矾KAl(SO4)212H2O可作净水剂可作净水剂5.硫酸铝钾（明矾）：硫酸铝钾（明矾）：KAl(SO4)2=K+Al3+2SO42-Al3+ 3H2O Al(OH)3+3H+问题：为何明矾可作净水剂？问题：为何明矾可作净水剂？( (二二).).氧化铝（氧化铝（AlAl2 2O O3 3）Al2O3+6H+=2Al3+3H2O物性：白色物性：白色难熔难熔，难溶难溶于水。于水。Al2O3+6HCI=2AlCI3+3H2OAl2O3+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4Al2O3+2OH- +3H2O =2 Al(OH)4- 两性氧两性氧 化物化物AlCl3溶液溶液滴加滴加NaOH溶液至溶液至过量过量立即产生白色立即产生白色 沉淀沉淀，逐渐增多，逐渐增多，达到最大值，后逐渐减少，最达到最大值，后逐渐减少，最后完全后完全溶解溶解。（三）铝盐（三）铝盐 AlCl3AlCl3+3 NaOH=3 NaCl+Al(OH)3Al3+4 OH-=Al(OH)4-铝盐铝盐:Al3+3 OH-= Al(OH)3Al(OH)3+OH-= Al(OH)4-Al(OH)3+NaOH=NaAl(OH)4沉沉淀淀（g）OH_(mol)7801234向含向含1mol AlCl3的溶液中逐滴滴加的溶液中逐滴滴加NaOH溶液，请画出产生的溶液，请画出产生的沉淀的沉淀的质量质量随加入的随加入的NaOH的的物质的量物质的量的的变化曲线图。变化曲线图。NaAl(OH)4滴加滴加HCl溶液溶液至过量至过量立即产生白色立即产生白色 沉淀沉淀，逐渐增，逐渐增多，达到最大值，后逐渐减多，达到最大值，后逐渐减少，最后完全少，最后完全溶解。溶解。实验实验6 6(四四)、四羟基合铝酸钠四羟基合铝酸钠 NaAl(OH)4Al(OH)Al(OH)4 4 - - Al(OH)3 Al3+ AlAlAl2O3O2OH_加热加热H+OH_H+H+OH_OH_H+小结小结:例：例：既能与稀硫酸反应既能与稀硫酸反应,又能与又能与NaOH溶溶液反应液反应,且都有气体放出的是且都有气体放出的是 ANaHCO3 BAl(OH)3 C(NH4)2CO3 DAl2O3C例：例：下列说法正确的是下列说法正确的是 （ ）A铝在空气中耐腐蚀，所以铝是不活泼铝在空气中耐腐蚀，所以铝是不活泼金属金属B点燃的镁条插入盛有点燃的镁条插入盛有N2的集气瓶中的集气瓶中,立立即熄灭即熄灭C铝在高温下能还原锰、铁、铬等金属铝在高温下能还原锰、铁、铬等金属氧化物得到金属氧化物得到金属D因为镁和铝在空气中都能形成氧化膜因为镁和铝在空气中都能形成氧化膜,所以镁铝都不能溶于浓硝酸所以镁铝都不能溶于浓硝酸 C基础演练基础演练1、将金属钠投入、将金属钠投入AlCl3溶液中，下列有关叙溶液中，下列有关叙述一定正确的是（）述一定正确的是（）双选双选A、一定有气体放出一定有气体放出B、最后一定有沉淀生成，且有气体放出最后一定有沉淀生成，且有气体放出C、一定有金属铝生成一定有金属铝生成D、溶液最后不一定澄清，但有气体放出溶液最后不一定澄清，但有气体放出拓展视野拓展视野粉状化粉状化合物合物A粉状单粉状单质质B在一定在一定条件下条件下反应反应单质单质C化合物化合物D加酸加酸L单质单质F溶液溶液E加入氨水通入空气加入氨水通入空气红褐色沉淀红褐色沉淀GNaOH溶液溶液化合物化合物H溶液溶液加强加强碱碱单质单质F溶液溶液K沉淀沉淀J加入过量加入过量稀酸稀酸L溶液溶液M加氨水加氨水加强碱溶液加强碱溶液(1)写出写出A、B、C、D、E、F、G、H、J、K的化学式的化学式(2)写出离子方程式写出离子方程式:M J ： J K ： C E：实验探究实验探究 将将NaOH溶液逐滴滴入到溶液逐滴滴入到AlCl3溶液中，直至过量。溶液中，直至过量。将将AlClAlCl3 3溶液逐滴滴入到溶液逐滴滴入到NaOHNaOH溶液中，直至过量。溶液中，直至过量。 Al3+3OH- =Al(OH)3 Al(OH)3 + OH- = Al(OH)4- AlAl3+3+4OH+4OH- - =Al(OH)=Al(OH)4 4 - -AlAl3+ 3+ + 3Al(OH)+ 3Al(OH)4 4 - -=4Al(OH)=4Al(OH)3 3探究：探究： 向明矾溶液中滴加氢氧化钡溶液向明矾溶液中滴加氢氧化钡溶液,写出有关写出有关离子方程式：离子方程式：（）当生成的沉淀物质的（）当生成的沉淀物质的质量质量最大时：最大时：（）当生成的沉淀（）当生成的沉淀物质的量物质的量最大时：最大时：KAl(SO4)2+2Ba(OH)2=2BaSO4 +KAl(OH4)2KAl(SO4)2+3Ba(OH)2=3BaSO4 +2Al(OH)3 + K2SO4Al3+2SO42-+2Ba2+4OH- =2BaSO4 +Al(OH4)-2Al3+3SO42-+3Ba2+6OH- =3BaSO4 +2Al(OH)3