铝的性质及应用.docx
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铝的性质及应用
铝的性质及应用
铝的性质及应用
1．铝的结构和存在
铝位于元素周期表第三周期ⅢA族，原子结构示意图为。
铝元素在地壳中含量丰富，仅次于硅。
自然界中的铝全部以化合态存在。
2．金属铝的物理性质
银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和传热性等，密度较小，质地柔软。
金属铝的化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
对比记忆镁的化学性质
铝
镁
与非金
属反应
能被Cl2、O2氧化
2Mg＋O22MgO
3Mg＋N2Mg3N2
与水
反应
反应很困难
能与沸水反应
Mg＋2H2OMg（OH）2＋H2↑
与碱
反应
能溶于强碱溶液
不反应
与某些氧
化物反应
能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应
能在CO2中燃烧：
2Mg＋CO22MgO＋C
铝的用途
纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。
熟记铝、镁的特殊化学性质
（1）活泼金属与酸反应是金属的通性，而铝不但能与酸（H＋）反应，还能够与碱溶液反应，表现为特殊性。
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
（2）铝热反应
铝和某些金属氧化物反应，将其从氧化物中置换出来，同时放出大量的热，这种反应称为铝热反应，可用于焊接金属、冶炼高熔点贵重金属。
注意 Al与MgO不能发生铝热反应。
（3）Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属着火不能用干冰灭火器和泡沫灭火器。
铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸（非氧化性酸）反应又与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：
（1）等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是________。
解析根据化学方程式：
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。
（2）足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是________。
积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。
2Al＋6HCl === 2AlCl3＋3H2↑
6mol3mol
3mol·L－1×0.1L0.15mol
则Al与NaOH反应生成的H2为0.15mol×2＝0.3mol。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2×27g3mol
5．4g0.3mol
即投入的铝粉为5.4g。
思维建模
（1）铝与酸、碱反应生成H2的量的关系
铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H2的实质都是AlAl3＋，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。
①等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比＝1∶1。
②足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比＝1∶3。
③一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比<<，则必定是a.铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；b.铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。
解题时应充分利用上述过量关系。
（2）铝的这种既能与酸（非氧化性酸）又能与强碱反应产生H2的性质常作为推断题的“题眼”。
制取Al（OH）3一般不用强酸或强碱，因为强酸、强碱都能溶解生成的Al（OH）3，而不易控制酸、碱的用量。
一般用氨水或CO2制取，也可用Al3＋、AlO的双水解反应制取。
与Al（OH）3沉淀生成有关的图像分析
（1）把强碱溶液逐滴加入到铝盐（Al3＋）溶液中至过量
①现象：
先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解。
②有关反应：
A→B：
Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓
B→D：
Al（OH）3＋OH－===AlO＋2H2O
③图像
2）把铝盐（Al3＋）溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量
①现象：
先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生大量的白色沉淀。
②有关反应：
A→B：
Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
B→C：
Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al（OH）3↓
③图像
（3）把强酸溶液逐滴加入到AlO溶液中至过量
①现象：
先生成白色沉淀，然后沉淀逐渐溶解。
②有关反应：
A→B：
AlO＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓
B→D：
Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
③图像
（4）向强酸溶液中逐滴加入AlO溶液至过量
①现象：
先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀。
②有关反应：
A→B：
4H＋＋AlO===Al3＋＋2H2O
B→C：
Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al（OH）3↓
③图像
（5）往等物质的量的AlCl3、MgCl2混合溶液中加入NaOH溶液至过量
①现象：
开始出现白色沉淀⇒后沉淀量增多⇒沉淀部分溶解
②有关反应：
O→A：
Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓，
Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓
A→B：
Al（OH）3＋OH－===AlO＋2H2O
③图像
反思归纳
1．离子共存问题
（1）Al3＋与OH－、AlO、CO（HCO）、S2－等不能大量共存。
（2）AlO与H＋、HCO、Al3＋、Fe3＋等不能大量共存。
2．离子反应先后顺序问题
当溶液中有多种离子时，要考虑离子之间的反应顺序，如向含有H＋、NH、Mg2＋、Al3＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，NaOH先与H＋反应，再与Mg2＋、Al3＋反应生成沉淀，再与NH反应，最后才溶解Al（OH）3沉淀。
3．Al及其化合物的除杂归类事例
（1）Mg（Al）：
加足量NaOH溶液；
（2）Fe2O3（Al2O3）：
加足量NaOH溶液；
（3）Mg（OH）2[Al（OH）3]：
加足量NaOH溶液；
（4）Mg2＋（Al3＋）：
加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。
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