1、1第三节第三节 铝及其化合物铝及其化合物福州环保职专福州环保职专 朱雪峰朱雪峰2硼 族 元 素3你在日常生活中见到过哪些铝制品？想一想想一想 铝箔铝箔香烟包装材料香烟包装材料食品包装材料食品包装材料航空材料航空材料 铝为活泼金属，为何在生活中用途广铝为活泼金属，为何在生活中用途广泛？工业上怎样冶炼铝？泛？工业上怎样冶炼铝？【提示提示】铝制品表面有一层致密的氧化膜，可保护内铝制品表面有一层致密的氧化膜，可保护内层金属不被氧化，铝密度小，塑性好，易于加工，可与多层金属不被氧化，铝密度小，塑性好，易于加工，可与多种金属形成高强度的合金，故在生活中用途广泛；种金属形成高强度的合金，故在生活中用途广泛；
2、工业上利用电解氧化铝的方法冶炼铝工业上利用电解氧化铝的方法冶炼铝4一、铝一、铝1.铝的物理性质铝的物理性质1)具有银白色光泽，密度较小；具有银白色光泽，密度较小；物理性质物理性质用途用途4)有良好的延展性有良好的延展性.3)热的良导体；热的良导体；2)导电性好，仅次于银、铜；导电性好，仅次于银、铜；飞机飞机铝导线铝导线铝壶铝壶铝箔包装材料铝箔包装材料52、铝的存在铝占地壳总量7.73%。铝是地壳中含量最多的金属。铝主要以铝土矿（主要成分为三氧化二铝，含少量氧化铁、二氧化硅）存在。62 2、铝的化学性质、铝的化学性质（1 1）铝与非金属反应）铝与非金属反应(还原性还原性)表面形成致密的氧化膜，表
3、面形成致密的氧化膜，失去光泽失去光泽剧烈反应，发光放热剧烈反应，发光放热剧烈反应，冒白烟剧烈反应，冒白烟加热反应，生成白色固体加热反应，生成白色固体2Al +3S=Al2S3 2Al +3Cl2 =2AlCl3 点燃点燃4Al +3O2 =2Al2O3 点燃点燃Al 3e Al3+用途：用途：制燃烧弹、信号弹、火箭推进剂等制燃烧弹、信号弹、火箭推进剂等7【思考思考 】集气瓶的底部要放一些集气瓶的底部要放一些水（或细沙），其作用是什么？水（或细沙），其作用是什么？【思考思考 】铝锅为什么可以用来煮铝锅为什么可以用来煮饭？饭？常温下铝的表面被氧化，生成一层常温下铝的表面被氧化，生成一层致密氧化物薄
4、膜。致密氧化物薄膜。因此铝具有抗腐因此铝具有抗腐蚀性。蚀性。【铝与氧气反应的实验现象铝与氧气反应的实验现象】铝在氧气中燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，瓶内铝在氧气中燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，瓶内有白烟。有白烟。铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落 铝箔加热时与铝箔加热时与O2发生反应生成氧化膜，使内部的铝被发生反应生成氧化膜，使内部的铝被Al2O3包裹着，所以熔化的铝不易滴下包裹着，所以熔化的铝不易滴下。8(5)、铝与氧化铁的反应、铝与氧化铁的反应(还原性还原性)应用应用：焊接钢轨，冶炼金属。：焊接钢轨，冶炼金属。（铝热反应）现象：现象：2
5、Al+Fe2O3 =2Fe+Al2O3高温高温剧烈反应，发出耀眼的光芒，纸漏斗被烧穿，剧烈反应，发出耀眼的光芒，纸漏斗被烧穿，有红热液珠落下，液珠冷却后变为黑色。有红热液珠落下，液珠冷却后变为黑色。铝热反应：铝热反应：铝在高温条件下和某金属氧化物发生的反应铝在高温条件下和某金属氧化物发生的反应铝热剂：铝热剂：铝粉和金属氧化物的混合物铝粉和金属氧化物的混合物Mg条和条和KClO3的作用：的作用：引燃剂引燃剂铝热剂铝热剂9【演示实验】铝热反应A、mFe2O3：mAl=3：1研匀，混合均匀B、装入少量镁屑，KClO3混合物C、点燃镁条（引燃）现象：原理：10(2)(2)、铝与酸反应、铝与酸反应、与盐
6、酸、稀硫酸反应、与盐酸、稀硫酸反应2Al+3H2Al+3H2 2SOSO4 4=Al=Al2 2(SO(SO4 4)3 3+3H+3H2 2 2Al+6HCl=2AlCl2Al+6HCl=2AlCl3 3+3H+3H2 2 、与强氧化性酸、与强氧化性酸(浓硫酸、浓硝酸浓硫酸、浓硝酸)发生钝化发生钝化2Al+6H+=2Al3+3H2 【学生实验1】1.铝片放入试管中，加及稀盐酸，然后逐渐加入氢氧化钠现象：原理：11 (3)(3)、与盐溶液反应、与盐溶液反应 根据金属活动性顺序的应用，铝能把排在它后面根据金属活动性顺序的应用，铝能把排在它后面的金属从它们的盐溶液中置换出来，如的金属从它们的盐溶液中
7、置换出来，如:2Al+3CuSO2Al+3CuSO4 4 3Cu+Al3Cu+Al2 2(SO(SO4 4)3 32Al+3Cu2Al+3Cu2+2+3Cu+2Al3Cu+2Al3+3+讨论讨论铝制容器能否用于盛放硫酸铜溶液？铝制容器能否用于盛放硫酸铜溶液？12【学生实验2】1.铝片放入试管中，加及氢氧化钠溶液，然后逐渐加入盐酸溶液。现象：原理：13(4)、铝与、铝与强碱强碱反应反应注意事项：注意事项：v 金属镁不与碱反应金属镁不与碱反应v 铝只与强碱反应，很难与弱碱反应铝只与强碱反应，很难与弱碱反应v 铝是还原剂，水为氧化剂铝是还原剂，水为氧化剂应用：应用：铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放具
8、有酸性、铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放具有酸性、碱性的食物。碱性的食物。2Al+2NaOH+6H2Al+2NaOH+6H2 2O=2NaAlOO=2NaAlO2 2+3H+3H2 2+4H+4H2 2O O得得e 6失失3e2还原剂还原剂氧化剂氧化剂2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2偏铝酸钠偏铝酸钠溶液显溶液显碱性碱性141 1、氧化铝（、氧化铝（Al2O3）(1)、物理性质物理性质氧化铝是白色、不溶于水的固体，熔点高，是一种较好的氧化铝是白色、不溶于水的固体，熔点高，是一种较好的耐火材料。天然产的无色氧化铝晶体叫刚玉，其硬度仅次于金耐火材料。天然产的无色氧化铝晶体叫刚玉，
9、其硬度仅次于金刚石。刚石。与酸反应：与酸反应：Al2O3+6HCl=2AlCl3 +3H2OAl2O3+6H+=2Al3+3H2O与强碱反应：与强碱反应：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2 +H2OAl2O3+2OH =2AlO2+H2O(2)、Al2O3化学性质化学性质(3)、用途：、用途：耐火材料，冶炼铝，其它刚玉、红蓝宝石等耐火材料，冶炼铝，其它刚玉、红蓝宝石等二二.几种铝的重要化合物几种铝的重要化合物15、氧化铝不溶于水、氧化铝不溶于水,与水不反应与水不反应,故不能用氧化铝故不能用氧化铝与水反应制取氢氧化铝与水反应制取氢氧化铝、铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱、铝制餐具不宜
10、用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性或咸的食物性或咸的食物(4)、制备：、制备：A.工业：从铝土矿提纯工业：从铝土矿提纯B.实验室：实验室：4Al +3O2 2 Al2O3 2Al(OH)3 Al2O3+3H2O【注意注意】16【学生实验3】2mLAlCl3+NaOH2mLAlCl3+NH3H2OAl（OH）3+HClAl（OH）3+NaOHAl（OH）3+NH3H2O17白色胶状物，难溶于水，能凝聚水中的悬浮物，并能吸附白色胶状物，难溶于水，能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素。色素。可作净水剂可作净水剂(1)、物理性质物理性质(3)、制备、制备:AlCl3 +3NH3H2O =3NH4Cl +Al(
11、OH)3 2.氢氧化铝氢氧化铝Al(OH)3)两性氢氧化物两性氢氧化物(2)、化学性质化学性质、与酸反应：、与酸反应：Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2OAl(OH)3+3H+=Al3+3H2O、与、与强碱强碱反应：反应：Al(OH)3 +NaOH=NaAlO2 +2H2OAl(OH)3 +OH=AlO2 +2H2O、加热分解：、加热分解：2Al(OH)3=Al2O3+3H2OAl3+3NH3H2O=3NH4+Al(OH)3 18NaOH液液2mL Al2(SO4)3液液Al(OH)3的的性质实验性质实验Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O沉淀溶解沉淀溶解振荡振荡滴盐酸滴盐酸一分
12、为二一分为二滴滴NaOH液液 Al(OH)3 +OH =AlO2 +2H2O沉淀溶解沉淀溶解Al(OH)3的为什么有两性？的为什么有两性？白色沉淀白色沉淀19Al(OH)3+3H+=Al3+3H2OAl(OH)3+OH=AlO2+2H2O(1)、Al(OH)3有两性，有两性，既能与酸反应又能与碱反应，但它既能与酸反应又能与碱反应，但它不与弱不与弱酸、弱碱反应酸、弱碱反应。Al(OH)3不溶于不溶于H2CO3;不溶于不溶于NH3H2O，而溶于强碱，故宜，而溶于强碱，故宜用可溶性铝盐和用可溶性铝盐和NH3H2O制备制备Al(OH)3Al(OH)3会溶于过量的氢氧化钠溶液：会溶于过量的氢氧化钠溶液：
13、Al(OH)3+OH=AlO2+2H2O【注意注意】实验室为何不用可溶性铝盐与实验室为何不用可溶性铝盐与NaOH溶液反应制取溶液反应制取Al(OH)3？思考感悟思考感悟 金属单质：金属单质：Al等；等；两性氧化物：两性氧化物：Al2O3等；等；两性两性氢氧化物：氢氧化物：Al(OH)3等；等；弱酸的铵盐：弱酸的铵盐：(NH4)2CO3、(NH4)2S、CH3COONH4等；等；弱酸的酸式盐：弱酸的酸式盐：NaHCO3、NaHSO3、KHS等。等。(2)既能与酸反应又能与碱反应的物质有哪些？有哪些？20【思考与讨论思考与讨论】(1)、将盐酸逐滴滴入到、将盐酸逐滴滴入到NaAlO2溶液溶液中，直至
14、过量。中，直至过量。(2)、NaAlO2溶液逐滴滴入到盐酸中，溶液逐滴滴入到盐酸中，直至过量。直至过量。2、NaAlO2溶液逐滴滴入到盐酸中，直至过量。溶液逐滴滴入到盐酸中，直至过量。先产生沉淀，振荡后消失，当先产生沉淀，振荡后消失，当NaAlO2过量时，产生的过量时，产生的沉淀不再消失。沉淀不再消失。4H+AlO2 =Al3+2H2OAl3+3AlO2 +6H2O =4Al(OH)3【析解析解】1、先产生白色絮状沉淀，当、先产生白色絮状沉淀，当HCl过量时沉淀消失。过量时沉淀消失。AlO2+H+H2O=Al(OH)3 Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O 213常见铝盐常见铝盐(1)、铝
15、盐可与弱碱溶液、铝盐可与弱碱溶液(如氨水如氨水)反应制备反应制备Al(OH)3(2)、明矾：、明矾：KAl(SO4)212H2O明矾易溶于水，完全电离：明矾易溶于水，完全电离：KAl(SO4)2=K Al3 2SO42其水溶液因其水溶液因Al3水解而显水解而显 性，性，离子方程式为：离子方程式为：。酸酸俗称俗称“白矾白矾”、“钾明矾钾明矾”、“明明矾矾”。是硫酸钾和硫酸铝的含水复盐。无。是硫酸钾和硫酸铝的含水复盐。无色透明晶体，有酸味。溶于水，水解时生色透明晶体，有酸味。溶于水，水解时生成氢氧化铝胶状沉淀。用作媒染剂和净化成氢氧化铝胶状沉淀。用作媒染剂和净化剂。化学工业中用于炼铝和制造钾肥等。
16、剂。化学工业中用于炼铝和制造钾肥等。硫酸铝钾硫酸铝钾复盐是纯净物还是混和物？复盐是纯净物还是混和物？22(1)从节约药品的角度思考，你认为哪一种方案好？从节约药品的角度思考，你认为哪一种方案好？方案一和方案二共方案一和方案二共同存在的问题是同存在的问题是_。(2)请用相同的原料设计一个更为节约药品的方案，并写出有关反应的化学方请用相同的原料设计一个更为节约药品的方案，并写出有关反应的化学方程式：程式：_。【解析解析】(1)、设同样制备、设同样制备1 mol Al(OH)3，据所设计方案中的反应计算知：，据所设计方案中的反应计算知：方案一需方案一需1 mol Al、1.5 mol H2SO4、3
17、 mol NaOH，方案二需，方案二需1 mol Al、0.5 mol H2SO4、1 mol NaOH，故方案二比方案一节约药品。但方案一中加入，故方案二比方案一节约药品。但方案一中加入NaOH溶液和方案中二加入溶液和方案中二加入H2SO4溶液时，均难以控制加入的量以确保溶液时，均难以控制加入的量以确保Al元元素全部转化为沉淀。素全部转化为沉淀。(2)、生成、生成Al(OH)3的反应还有：的反应还有：Al33 AlO2 6H2O4Al(OH)3因而可按因而可按下图，将下图，将1 mol Al分成两部分去做，将所得溶液合并：分成两部分去做，将所得溶液合并：1 mol Al 1 mol Al(O
18、H)3 只需只需1 mol Al、0.375 mol H2SO4、0.75 mol NaOH，且且Al元素全部进入沉淀。元素全部进入沉淀。【答案答案】(1)、方案二较好；方案一在加入、方案二较好；方案一在加入NaOH溶液和方案二在加入溶液和方案二在加入H2SO4溶液时，均难以控制加入的量，以确保溶液时，均难以控制加入的量，以确保Al元素全部转化为沉淀。元素全部转化为沉淀。(2)、实验方案：将、实验方案：将Al按按13分成两份，第一份与适量硫酸溶液反应，第分成两份，第一份与适量硫酸溶液反应，第二份与适量二份与适量NaOH溶液反应，然后将所得溶液混合即可。有关反应的化溶液反应，然后将所得溶液混合即
19、可。有关反应的化学方程式为：学方程式为：2Al 3H2SO4=Al2(SO4)3 3H2 2Al 2NaOH 2H2O=2NaAlO2 3H2Al2(SO4)3 6NaAlO2 12H2O=8Al(OH)3 3Na2SO4 Al(OH)3是治疗胃酸过多的药物胃舒平的主要成分。某课外兴趣是治疗胃酸过多的药物胃舒平的主要成分。某课外兴趣小组用铝、稀硫酸、烧碱为原料，制备一定量的小组用铝、稀硫酸、烧碱为原料，制备一定量的Al(OH)3。他们分别设计了。他们分别设计了两种实验方案：两种实验方案：方案一：方案一：Al Al2(SO4)3 Al(OH)3方案二：方案二：Al NaAlO2 Al(OH)3【
20、评述评述】方案三的明显优点是易于定量控制，节省原料、产率高等，这是方案三的明显优点是易于定量控制，节省原料、产率高等，这是在巧妙合理利用了在巧妙合理利用了Al及其化合物化学性质的情景下设计出来的，考查了学生对及其化合物化学性质的情景下设计出来的，考查了学生对铝及其化合物的相互转化、性质掌握和巧妙迁移应用的能力。铝及其化合物的相互转化、性质掌握和巧妙迁移应用的能力。23“铝三角铝三角”转化及转化及Al(OH)3沉淀的计算沉淀的计算1、铝及其化合物转化关系图、铝及其化合物转化关系图24COCO2 2或或HH+H+H2 2OOAlAl3+3+Al(OH)Al(OH)3 33OH3OH或或 NH NH
21、3 3 H H2 2OOAlOAlO2 22.2.OHOH3H3H+4OH4OH6.6.4H4H+7.7.双水解双水解2、铝三角、铝三角2.Al(OH)3+OH =AlO2+2H2OAl3+3OH =Al(OH)33.Al3+4OH =AlO2+2H2O4.AlO2+H+H2O =Al(OH)36.AlO2+4H+=Al3+2H2O 5.Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O7.Al3+3AlO2+6H2O=4Al(OH)3讨论以上反应物的量与产物的关系讨论以上反应物的量与产物的关系AlO2 H+Al(OH)3Al3+4OH AlO2Al3+3OH Al(OH)3AlO2 4H+Al3+25
22、铝土矿铝土矿以三水合氧化铝、以三水合氧化铝、一水合氧化铝石等铝一水合氧化铝石等铝的氧化物为主，并包的氧化物为主，并包含高岭石、蛋白石、含高岭石、蛋白石、针铁矿等而成的混合针铁矿等而成的混合物。常含镓。成分变物。常含镓。成分变化很大。常成豆状、化很大。常成豆状、块状、多孔状、或土块状、多孔状、或土状产出。是炼铝的最状产出。是炼铝的最重要原料，也是提炼重要原料，也是提炼分散元素镓的主要来分散元素镓的主要来源源【课外阅读课外阅读】自然界中的化学自然界中的化学26 氧化铝的天然存在形式氧化铝的天然存在形式铝土矿铝土矿由氧化铝的水合物由氧化铝的水合物和少量的氧化铁和二氧和少量的氧化铁和二氧化硅杂质组成化
23、硅杂质组成刚刚 玉玉氧化铝的天然晶体，硬氧化铝的天然晶体，硬度大仅次于金刚石、金刚砂度大仅次于金刚石、金刚砂（SiC）(蓝宝石、红宝石是刚蓝宝石、红宝石是刚玉的一种）玉的一种）27刚玉刚玉刚玉的化学刚玉的化学成分为氧化铝，成分为氧化铝，晶体常呈桶状、晶体常呈桶状、柱状，因含钛而柱状，因含钛而呈蓝色。蓝色透呈蓝色。蓝色透明的刚玉叫蓝宝明的刚玉叫蓝宝石。石。28红宝石红宝石含微量铬而呈不同含微量铬而呈不同色调红色的刚玉宝石。色调红色的刚玉宝石。属高档宝石。以透明且属高档宝石。以透明且呈微带紫色色调的鲜红呈微带紫色色调的鲜红色品种最为名贵。用焰色品种最为名贵。用焰熔法制备的合成红宝石熔法制备的合成红
24、宝石除用作装饰品外，还广除用作装饰品外，还广泛地用作精密仪器、钟泛地用作精密仪器、钟表中的轴承和激光材料。表中的轴承和激光材料。29绿宝石绿宝石除祖母绿和海除祖母绿和海蓝宝石外其他各种蓝宝石外其他各种颜色绿柱石类宝石颜色绿柱石类宝石的统称。品种有金的统称。品种有金色绿宝石、玫瑰绿色绿宝石、玫瑰绿宝石、紫色绿宝石、宝石、紫色绿宝石、暗褐色绿宝石等暗褐色绿宝石等 30蓝宝石蓝宝石含铁和铊的刚含铁和铊的刚玉宝石，属高档宝玉宝石，属高档宝石。以微带紫的鲜石。以微带紫的鲜蓝色品种最为名贵。蓝色品种最为名贵。用作个人装饰品。用作个人装饰品。用焰熔法制得的各用焰熔法制得的各色合成蓝宝石较为色合成蓝宝石较为常
25、见常见。31闪耀着六射星光的天然蓝宝石闪耀着六射星光的天然蓝宝石“亚洲之星亚洲之星”重重330330克拉，缅甸产，世界著名珍宝，现藏于美国华盛克拉，缅甸产，世界著名珍宝，现藏于美国华盛顿斯密森博物馆。顿斯密森博物馆。宝石展示宝石展示32闪耀着六射星光的天然红宝石闪耀着六射星光的天然红宝石“罗斯利罗斯利夫斯夫斯”，重，重138.7138.7克拉，斯里兰卡产，世界著克拉，斯里兰卡产，世界著名珍宝。现藏于美国华盛顿斯密森博物馆。名珍宝。现藏于美国华盛顿斯密森博物馆。宝石展示宝石展示33纯色刚玉纯色刚玉东方蓝巨人东方蓝巨人卡门卡门露西亚露西亚天然宝石天然宝石34纯色刚玉纯色刚玉东方蓝巨人东方蓝巨人卡门
26、卡门露西亚露西亚天然宝石天然宝石35 英帝国王冠：英帝国王冠：镶有镶有4 4粒红宝石、粒红宝石、1111粒祖母绿、粒祖母绿、1616粒宝石蓝、粒宝石蓝、227227粒珍珠粒珍珠和超过和超过28002800粒粒大大小小的钻石。大大小小的钻石。36人造宝石人造宝石37机械表中的机械表中的“钻钻”38精美的氧化铝陶瓷制品精美的氧化铝陶瓷制品耐火坩埚耐火坩埚耐火砖耐火砖燃器具点火瓷头燃器具点火瓷头39生活中的化学生活中的化学通常的净水剂通常的净水剂 明矾明矾KAl(SO4)212H2O净水原理：铝离子在溶液中可以与水发生微弱的反净水原理：铝离子在溶液中可以与水发生微弱的反应，生成有很大表面积的氢氧化铝
27、，可以吸附水中的悬应，生成有很大表面积的氢氧化铝，可以吸附水中的悬浮杂质而形成沉淀。浮杂质而形成沉淀。40胃不痛了，多亏胃不痛了，多亏了胃舒平！了胃舒平！胃舒平胃舒平又名复方氢又名复方氢氧化铝，是由能中和胃氧化铝，是由能中和胃酸的酸的氢氧化铝氢氧化铝和三硅酸和三硅酸镁两药合用，并组合解镁两药合用，并组合解痉止痛药浸膏而成。痉止痛药浸膏而成。Al(OH)3在医学上的应用在医学上的应用 治疗胃酸过多治疗胃酸过多4142 胃舒平是治疗胃酸过多的常用药物，其中含胃舒平是治疗胃酸过多的常用药物，其中含有的有效成分是氢氧化铝，其治疗原理是有的有效成分是氢氧化铝，其治疗原理是(用离用离子方程式表示子方程式表示)；碳酸氢钠也常用于做治疗胃酸过多，请说出碳酸氢钠也常用于做治疗胃酸过多，请说出与氢氧化铝相比较，用碳酸氢钠作为治疗胃酸与氢氧化铝相比较，用碳酸氢钠作为治疗胃酸过多的药物的优缺点（各一条）。过多的药物的优缺点（各一条）。优点优点 ；缺点缺点 。Al(OH)3+3H=Al3+3H2O 不产生对人体有害的物质不产生对人体有害的物质 产生大量的产生大量的CO2，人服用后会打嗝，人服用后会打嗝 生活中的化学生活中的化学
