2019年高中化学 第四章 元素与材料世界 第2节 铝、金属材料学案 鲁科版必修1.doc
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1、1第第4 4章章 第第2 2节节 铝铝 金属材料金属材料【本讲教育信息本讲教育信息】 一. 教学内容:第4章 第2节 铝 金属材料二. 教学目的 1、掌握铝及其化合物的性质,了解铝合金材料的用途 2、了解金属性质和金属材料之间的密切关系 3、了解金、银、铜的主要性质以及应用三. 教学重点、难点 铝及其化合物的性质四. 知识分析 (一)铝和铝合金 1、铝 (1)物理性质:铝是硬度较小的银白色金属 铝最重要的性质是质轻,密度为2.7g/cm,具有一定的耐磨性 铝有很好的延展性和导电性 铝熔点低(666.4),沸点高(2467) 铝能与多种金属形成高强度的合金,有些合金的强度还可以与铜媲美 (2)化
2、学性质 与氧气的反应 常温下,铝被空气中的氧气氧化,表面生成一层致密的氧化物薄膜,失去金属光泽。若点燃时:则 4Al 3O2 点燃 2Al2O3 (利用此反应,铝可用于制造燃烧弹、信号弹、火箭推进剂等) 问题探究:a. 英阿马岛战争中英方的一艘现代化驱逐舰(甲板上大量使用铝)被阿方导弹击中后,燃起 滔天大火,无法扑灭,导致舰艇沉没,你知道这是怎么回事吗? b. 你能利用分类方法预测铝与Cl2 ,S非金属单质的反应吗?若能反应请写出反应方程式。 解答:a. 铝在高温下发生了燃烧,生成氧化铝。b. 2Al 3Cl2 点燃 2AlCl34Al 3S 点燃 2Al2S3 与酸的反应 a. 与非氧化酸(
3、盐酸.稀硫酸)反应,有氢气生成。 离子方程式: 2Al 6H 2Al3 3H2 b. 与氧化酸(硝酸,浓硫酸)反应,无氢气生成。 Al 4HNO3 (稀) Al(NO3)3 NO 2H2O 注意:Al遇冷的浓硫酸、浓硝酸会钝化,但加热可反应。 与碱的反应 2Al 2NaOH 6H2O 2NaAl(OH)4 3H2 (铝为还原剂,水为氧化剂) 离子方程式: 2Al 2OH 6H2O 2Al(OH)4 3H2 与金属氧化物的反应(铝热反应)22Al Fe2O3 高温 2Fe Al2O3该反应称为铝热反应,铝粉和氧化铁粉末的混合物称为铝热剂。利用铝热反应可焊接 钢轨大截面的钢材部件等。 铝和氧化铁在
4、高温下发生的反应不仅可用于焊接钢轨,还可用于定向爆破定向爆破是 指在地基的钢筋混处安放铝热剂,引燃后产生的温度高达25003500,使钢筋熔断,楼 体倒塌。 铝不仅可与氧化铁发生铝热反应,用其他金属氧化物如V2O5、Cr2O3、MnO2等代替氧化 铁也可发生铝热反应。铝热反应还可用于冶炼钒、锰等金属。 2、铝合金 (1)合金:合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属 特性的物质。 一般来说,合金的性能优于纯金属,合金的熔点比它的各成分金属熔点都低,硬度比 它的各成分金属大。但合金的性质并不是各成分金属性质的总和。 (2)铝合金 金属铝中加入其他元素如铜、镁、硅、锌、锂等
5、,即形成各种性能优良的铝合金。 性质特征 铝合金具有密度小、强度高、塑性好、易于成形、制造工艺简单、成本低廉等特点, 并且表面易形成致密的氧化物保护膜而具有一定的抗腐蚀能力。 用途 铝合金主要用于建筑业、容器和包装业、交通运输及电子行业,如汽车车轮的骨架, 硬盘抽取盒等。另外,还广泛用于制造飞机构件。 3、氧化铝 (1)物理性质:白色固体,不溶于水,熔点高,良好的耐火材料。自然界中纯净的Al2O3 为无色晶体,俗称刚玉,硬度仅次于金刚石,可作人造宝石。 (2)化学性质 既与强酸反应也与强碱反应,具有不同于一般氧化物的性质,属于两性氧化物。 化学方程式:Al2O3 6HCl 2AlCl3 3H2
6、O Al2O3 2NaOH 3H2O 2NaAl(OH)4 离子方程式:Al2O3 6H 2Al3 3H2O Al2O3 2OH 3H2O 2Al(OH)4 问题探究:将未打磨的铝片投入盛有氢氧化钠溶液的试管中,观察到开始并无气泡, 一段时间后才有气体产生,这是怎么回事? 解答:开始是铝表面的氧化铝与碱液反应,不生成气体,当表面的氧化铝溶解完,才 发生铝与碱液反应,生成氢气。 特别提醒:两性氧化物是物质类别,氧化物可分为酸性氧化物、碱性氧化物、两性 氧化物、不成盐氧化物(CO、NO)、过氧化物(Na2O2)等。 金属氧化物不一定是碱性氧化物。如 Al2O3 为金属氧化物,却是两性氧化物。 4、
7、氢氧化铝 (1)物理性质和用途Al(OH)3 是几乎不溶于水的白色胶状固体,具有吸附性,既能凝聚水中悬浮物,又能吸附色素,因 此Al(OH)3 可作净水剂和色素吸附剂。 (2)化学性质 实验内容:氨水与Al2(SO4)3溶液反应,产生白色沉淀且沉淀不溶于氨水,生成的沉3淀能分别溶于盐酸和氢氧化钠溶液,溶液逐渐变为澄清。 实验结论:Al2(SO4)36NH3H2O2Al(OH)33(NH4)2SO4 Al(OH)3 3HClAlCl3 3H2O Al(OH)3 NaOH NaAl(OH)4 受热易分解2Al(OH)3 Al2O3 3H2OAl(OH)3的两性 属于两性氢氧化物,既与酸反应又与碱反
8、应,具有不同于一般氢氧化物的性质。 化学方程式:Al(OH)3 3HClAlCl3 3H2O Al(OH)3 NaOH NaAl(OH)4 离子方程式:Al(OH)33H Al3 3H2O Al(OH)3 OH Al(OH)4(二)金属和金属材料 1、金属 金属通性 (1)金属的分类 冶金工业 黑色金属:Fe、Cr、Mn(黑色金属的颜色不一定是黑色,如纯净的铁、铬的颜色是银 白色) 有色金属:除Fe、Cr、Mn以外的所有金属 按密度 轻金属:密度4.5g/cm3(如钠、镁、铝) 重金属:密度4.5g/cm3(如铁、铜、W) 按自然界中的含量 常见金属:如铁(4.75%) 铝(7.7%) 钙(3
9、.45%)等 稀有金属:如锆、铌、钼等 (2)金属的通性 大多数金属在常温下是固体 大多数金属大呈银白色,具有金属光泽 大多数金属具有延展性,是电和热的良导体 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,在反应中金属原 子失去电子。 补充金属之最: 在生活生产中使用最广泛的金属是铁(一般是铁与碳的合金) 地壳中含量最多的金属元素是铝(Al) 自然界中最活泼的金属是铯(Cs) 最稳定的金属单质是金(Au) 最硬的金属单质是铬(Cr) 熔点最高的金属单质是钨(3413)(W) 熔点最低的金属单质是汞(39)(Hg) 延展性最好的是金(Au) 导电性能最好的是银(Ag) 密度最大的是
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