高一化学-知识点总结-必修一-4.2-铝-金属材料学习资料.doc

4.2 铝 金属材料
一、铝：
1、物理性质：
Ø 银白色金属，
Ø 硬度和密度小，
Ø 具有良好的导电、导热性和延展性。其导电性在银铜金之后
2、化学性质：
(1) 与非金属单质反应：
2Al+3Cl2 2AlCl3
4Al+3O2 2Al2O3
(常温也可以反应，生成致密氧化膜，常用来解释为什么铝不容易生锈)
(2) 与酸反应：
A、与非氧化性酸反应（盐酸，稀硫酸等），生成氢气
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ 2Al+6H+=2Al3++3H2↑
2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑ 2Al+6H+=2Al3++3H2↑
B、与氧化性酸反应，发生钝化，即铝、铁在冷的浓硫酸，浓硝酸中发生钝化
注意: ① 如果是稀硫酸或者是稀硝酸，则不会发生钝化
② 如果是热的浓硫酸或者是热的浓硝酸，也不会发生钝化
(3) 与碱反应：生成四羟基合铝酸钠
2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑
2Al+2OH–+6H2O=2[Al(OH)4]–+3H2↑
(4) 与盐反应：按照金属活动性顺序，发生置换反应
2Al+3Cu2+===3Cu+2Al3+
(5) 与氧化物反应：发生铝热反应
2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe
注意事项：① 反应物铝和金属氧化物统称铝热剂
② 铝热反应的实验现象为：发出耀眼的光芒、放出大量的热、有熔融物生成。
③ 铝热反应常用于焊接铁轨和冶炼金属
二、氧化铝
1、存在形式：氧化铝主要存在刚玉中，刚玉的主要成分是Al2O3 ，
A、其中把含少量铬元素的刚玉称为红宝石；
B、含少量的铁和钛元素的刚玉称为蓝宝石。
2、物理性质：白色固体、不溶于水、熔沸点高。
3、化学性质：
(1) 电解反应：电解氧化铝用于制取金属铝
电解

2Al2O3 ========= 2Al + 3 O2 ↑
(2) 两性氧化物（即能与酸反应，也能与碱反应）
A、氧化铝与酸反应： Al2O3＋6HCl＝AlCl3＋3H2O
B、氧化铝与碱反应： Al2O3＋2NaOH+3H2O＝2Na[Al(OH)4]
三、氢氧化铝
1、物理性质：
Ø 白色胶状物质，
Ø 不溶于水，
Ø 强吸附性，可以吸附水中的悬浮物和各种色素。
2、化学性质：
△
(1) 不稳定性：氢氧化铝不稳定，受热易分解。
2Al(OH)3 ===== Al2O3＋2H2O (这是工业上制取纯净氧化铝的方法。)
(2) 两性氢氧化物：
A、与酸反应：Al(OH)3 + 3HCl= AlCl3 + 3H2O
B、与碱反应：Al(OH)3 + NaOH＝Na[Al(OH)4]
3、制取：实验室一般用铝盐跟氨水反应制取氢氧化铝
AlCl3+3NH3·H2O === Al(OH)3↓+3NH4Cl
Al3+ + 3NH3·H2O === Al(OH)3↓+3NH4+
注意：弱酸(比如碳酸)，弱碱(比如氢氧化钠)均不能使氢氧化钠溶解

4、知识补充：四羟基合铝酸盐{[Al(OH)4]– }的性质：
[Al(OH)4]–可以看成[Al(OH)4]–= Al(OH)3+(OH) –
(1) 与不能共存的离子：只要不能与氢氧根共存的离子，都不能与[Al(OH)4]–共存，比如：铁离子、铝离子、碳酸氢根等
(2) 铝盐可以跟四羟基合铝酸盐反应，生成氢氧化铝
Al3+ + 3[Al(OH)4]–=4 Al(OH)3↓
(3) 四羟基合铝酸盐也可以和酸反应，比如实验室也可以利用四羟基合铝酸盐跟二氧化碳反应来制取氢氧化铝
A、 当CO2不足时，2[Al(OH)4]–+ CO2 = 2 Al(OH)3↓+H2O+CO32-
B、 当CO2过量时，[Al(OH)4]–+ CO2 = Al(OH)3↓+ HCO3-
四、铝合金：
1、合金的概念：金属跟金属，或者金属跟非金属通过加热融合
而形成的混合物。
2、合金的特征：两大一小
(1) 合金的硬度一般比组成它的金属大
(2) 合金的熔点一般比组成它的金属低
(3) 合金的抗腐蚀性一般比组成它的金属强
3、铝合金的优点：密度小、强度高、塑性好、易于成型等优点
4、铝合金的用途：经常用于制造飞机构件，建筑业及电子行业等。
五、金属材料：
1、分类：分为黑色金属材料和有色金属材料
(1) 黑色金属：黑色金属是指铁、锰、铬以及它们的合金
(2) 有色金属：除黑色金属外所有的金属材料统称有色金属
注意事项：① 黑色金属只是一种称呼，并不是说黑色金属都是黑色的
② 黑色金属材料是人类使用最广泛的金属材料

2、黑色金属—钢铁：
(1) 铁的合金主要包括钢铁和生铁，其中生铁的含碳量比较高
(2) 铁的使用经历了一个“铁—普通钢—不锈钢等特种钢”的演变
(3) 不锈钢主要是在普通钢的基础上加入铬、镍等元素，
不锈钢有很多类型，但是有一个共同的特征是：其含铬量一般都大于12%。
3、有色金属材料—金、银、铜
(1) 金银铜的三性（导电性、导热性、延展性）
Ø 导电性：银>铜>金
Ø 导热性：银>铜>金
Ø 延展性：金>银>铜
(2) 物理性质：金是黄色金属、银是银白色金属、铜是紫红色金属
其中铜是人类最早使用的金属。
(3) 化学性质：
l 金：金的化学性质很稳定，基本不与任何物质反应。
l 银：银的化学性质也很稳定，除了跟硝酸、浓硫酸等少数氧化剂
反应外，也基本不与其它物质反应
l 铜：铜的化学性质相对比较活泼
(1) 常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但是在潮湿的空气中容易被腐蚀，生成绿色的铜锈（或者铜绿），方程式为：
2Cu+O2+H2O+CO2====Cu2(OH)2CO3
△
△
(2) 铜在加热或者点燃的条件下，能与许多非金属反应：
2Cu+O2====2CuO 2Cu+S====Cu2S
(3) 铜及其化合物之间可以相互转化，而且转化时常伴着颜色变化
高温
△

4 CuO ======2Cu2O + O2↑ CuSO4·5H2O====CuSO4+5H2O↑

六、铝的图象问题总结：
1、铝盐与氨水的反应
由于产物氢氧化铝不溶于氨水，因此无论是铝盐里面加入氨水，还是氨水里面加入铝盐，反应都是一样的，因此图像也应该相同，具体如下所示：
A、实验现象：加入试剂后，生成沉淀，沉淀不消失
B、离子方程式：Al3+ + 3NH3·H2O === Al(OH)3↓+3NH4+
1mol 3mol
C、图像：
(1) 铝盐里面加入氨水： (2) 氨水中加入铝盐

2、铝盐与强碱(以氢氧化钠为例)
因为产物氢氧化铝溶于氢氧化钠，因此往铝盐里面加入氢氧化钠，跟氢氧化钠里面加入铝盐，反应情况应该是有所不同的，图像也应该是有所不同的，具体如下所示：
(1) 铝盐里面加入氢氧化钠
A、实验现象：
① 先生成沉淀（铝盐里面Al3+较多，加入OH-后生成Al(OH)3沉淀）
② 沉淀消失（Al(OH)3与OH-继续反应，生成〔Al(OH)4〕-）
B、离子方程式：
① Al3+ + 3OH - = Al(OH)3↓
1mol 3mol
② Al(OH)3 + OH- = 〔Al(OH)4〕-
1mol 1mol
C、 图像：

D、习题：
例1. 向30毫升1 mol/L的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 mol/L的 NaOH溶液，若产生0.78g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为（ ）
A. 3mL B. 7.5mL C. 15mL D. 27.5mL
例2 向含有a mol AlCl3的溶液中加入含b mol KOH的溶液，生成沉淀的物质的量可能是（）
（1）a mol （2）b mol （3） a/3 mol
（4）b/3 mol （5）0 mol （6）（4a-b）mol
A. （1）（2）（4）（5）（6）
B. （1）（4）（5）（6）
C. （1）（2）（3）（5）（6）
D. （1）（3）（5）
总结：a mol AlCl3与b mol NaOH反应，沉淀的物质的量的讨论情况：
A、 b≤3a 时，先写离子方程式，计算沉淀时，要以不足的量来计算
Al 3+ + 3 OH-==== Al(OH)3↓
ａmol 3ａmol　　ａmol
∨
ｂmol b/3 mol
所以当b≤3a 时，即氢氧化钠不足时，沉淀的物质的量为b/3mol
B、 3a<b<4a时，同样写离子方程式，然后判断哪个反应物不足，要以不足的物质来计算沉淀的质量。
① Al 3+ + 3 OH-==== Al(OH)3↓
ａmol 3ａmol　　ａmol
∧
即AlCl3不足 ｂmol ａmol 此时沉淀应该以AlCl3来算② Al(OH)3 + OH- = 〔Al(OH)4〕-
ａmol ａmol
(b-3ａ)mol (b-3ａ)mol (b-3ａ)mol
则生成的沉淀为a-(b-3a)=(4a-b)mol
所以当3a<b<4a时，此时沉淀的物质的量为(4a-b)mol
C、 当b≥4a时，沉淀的物质的量为0

(2) 往氢氧化钠溶液里面加入铝盐
A、实验现象：
① NaOH溶液中出现沉淀，沉淀立即消失（氢氧化钠溶液里面OH-较多，加入Al3+后生成Al(OH)3沉淀，沉淀马上又跟OH-反应）
② 继续滴加Al3+后沉淀突然增多后不变（Al3+与〔Al(OH)4〕-反应生成Al(OH)3后，Al(OH)3不消失）
B、离子方程式：
① Al3+ + 3OH - = Al(OH)3↓ ，Al(OH)3 + OH- = 〔Al(OH)4〕-
1mol 1mol 1mol 1mol
1mol 3mol 1mol 1mol
即第一步发生 Al3+ + 4OH - = 〔Al(OH)4〕-
② Al3+ + 3 〔Al(OH)4〕- = 4 Al(OH)3↓
1mol 3 mol
即加入的Al3+要先花3mol去跟OH -反应形成1mol〔Al(OH)4〕-,然后1mol Al3+再跟1mol〔Al(OH)4〕-反应形成沉淀。
C、图像：

3、Na〔Al(OH)4〕与CO2的反应：
由于产物氢氧化铝不溶于碳酸，因此无论是Na〔Al(OH)4〕里面加入CO2，因此生成的沉淀应该不会消失，具体如下所示：
A、实验现象：加入试剂后，生成沉淀，沉淀不消失
B、离子方程式：
Ø 当CO2不足时，2[Al(OH)4]–+ CO2 = 2 Al(OH)3↓+H2O+CO32-
Ø 当CO2过量时，[Al(OH)4]–+ CO2 = Al(OH)3↓+ HCO3-
C、图像：

4、Na〔Al(OH)4〕与HCl的反应：
因为产物氢氧化铝溶于盐酸，因此往Na〔Al(OH)4〕里面加入HCl，跟往HCl里面加入Na〔Al(OH)4〕，反应情况应该是有所不同的，图像也应该是有所不同的，具体如下所示：
(1) 往Na〔Al(OH)4〕里面加入HCl
A、实验现象：
① Na〔Al(OH)4〕溶液出现沉淀
② 继续滴加HCl，沉淀消失
B、离子方程式：
① 〔Al(OH)4〕-+ H+ = Al(OH)3↓+H2O
1mol 1mol
② Al(OH)3+ 3H+ = Al3+ +3H2O
1mol 3mol
C、图像：

(2) 往HCl里面加入Na〔Al(OH)4〕:
A、实验现象：
① HCl溶液先出现沉淀，沉淀迅速消失
② 继续滴加Na〔Al(OH)4〕，沉淀不变
B、离子方程式：
① 〔Al(OH)4〕-+ H+ = Al(OH)3↓+H2O Al(OH)3+ 3H+ = Al3+ +3H2O
即第一步的总反应为：〔Al(OH)4〕-+ 4H+ = Al3+ +3H2O
② Al3+ + 3[Al(OH)4]–=4 Al(OH)3↓
C、图像：

5、向AlCl3、MgCl2溶液中滴加NaOH溶液
(1)实验现象：溶液中先出现白色沉淀，达最大值后继续滴加NaOH
溶液沉淀部分溶解。
(2)离子方程式：
Al3++3OH－ =Al(OH)3↓
Mg2++2OH－ =Mg（OH）2↓
Al(OH)3+OH－=〔Al(OH)4〕－
(3) 图像：

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