3.2.2 铝合金 课件 2024-2025学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

第二节 金属材料1 第三章 铁 金属材料 第2课时 铝与铝合金 作者编号：35005 20世纪50年代后，世界上铝的年产量已经超过铜，成为仅次于钢铁的第二大金属材料。 导弹的用铝量占总质量的10%～ 50% 一架超音速飞机约由70%的铝及其合金构成 军事发展离不开铝 航空航天离不开铝 铝制易拉罐——碳酸饮料的不二选择 思考： 碳酸饮料易拉罐为何选择了铝质材料？ Al Al2O3 Al(OH)3 化合价 0 Al3+ 单质 氧化物 碱 盐 物质类别 +3 金属单质 金属氧化物 碱 盐 金属及其化合物研究方法 三、铝和铝合金 活动元一 铝元素与铝的物理性质 (一)铝在自然界中的存在 在自然界中以化合物的形式存在 铝土矿主要成分：(Al2O3) 还有少量SiO2，Fe2O3杂质） 宝石(Al2O3) 铝是地壳中含量最多的金属元素 铜器时代 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au 铁器时代 来自黏土的”白银” 查尔斯·狄更斯于 1857 年写道：“在过去两年中……一件宝藏被推测、发现并与世人见面……您会怎么看这样一种金属？它像银一样白，像金一样恒久，像铜一样容易熔化，像铁一样坚韧，具有可塑性，延展性，并且具有比玻璃更轻的独特品质？这样的金属确实存在，并且在地表有相当多的储量。具有这种性质的金属所带来的优势是很容易理解的。它作为原材料在各种工业应用中的未来地位是毫无疑问的，我们可能很快就会看到它以某种形式出现在整个文明世界的手中。” 活动元一 铝元素与铝的物理性质 活动元一 铝元素与铝的物理性质 （1）颜色 状态： 银白色固体 金属光泽 （2）密度： ρ=2.69 g/cm3 密度较小 （3）硬度： 质软 （4）熔点 沸点： 660.4℃ 熔点较低 （5）导电 导热性 延展性： 良好 (金属的通性) 热的良导体 (二)铝的物理性质 （其导电性仅次于银、铜） 活动元二 实验探究 铝的化学性质 (三)铝的化学性质 与非金属单质反应 与酸溶液反应 与某些盐溶液反应 Al 物质类别 元素价态 易失去3个电子 Al 还原性 Al3+ 强还原性 金属单质 活动元二 实验探究 铝的化学性质 1. 铝与氧气的反应 活泼的金属在空气中易与氧气反应，产生有一层氧化物。 有的氧化膜疏松，不能保护内层金属，如铁和钠等。有的氧化物致密，可以保护内层金属不被继续氧化，如镁和铝等。 因此铝具有抗腐蚀性。 Al 660 ℃ 熔点较低 Al2O3 2050 ℃ 熔点高 现象：铝融而不滴，好像有一层膜兜着。 活动元二 实验探究 铝的化学性质 ① 常温：表面覆盖着致密的氧化铝薄膜，对内部金属起着保护作用。 4Al＋3O2===2Al2O3 4Al＋3O2===2Al2O3 点燃 ② 点燃：铝在氧气中点燃，发出耀眼的白光，放出大量的热。 为什么铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物？ 活动元二 实验探究 铝的化学性质 在试管中加入盐酸，再放入一小块铝片；过一段时间后，将点燃的木条放在试管口 活动元二 实验探究 铝的化学性质 2. 铝与稀盐酸反应 实验操作 实验现象 实验原理 铝片逐渐溶解，一段时间后产生气泡，试管壁有发热现象；将点燃的木条放在试管口，观察到淡蓝色火焰，爆鸣声。 Al2O3＋6H+=2Al3+＋3H2O 2Al＋6H+ =2Al3+＋3H2↑ 活动元二 实验探究 铝的化学性质 在两支试管中分别加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支试管中放入一小块铝片，向另一支试管中放入用砂纸仔细打磨过(除去表面的氧化膜)的一小块铝片。 活动元二 实验探究 铝的化学性质 3. 铝与氢氧化钠反应 实验操作 实验现象 实验原理 开始没有气泡，一段时间后才产生气泡，铝片逐渐溶解，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声。 Al2O3＋2OH- + 3H2O =2Al(OH)4- 立即产生大量气泡，铝片逐渐溶解，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声。 两支试管均放出H2，铝、氧化铝均能与NaOH溶液反应。 2Al＋ 2OH- +6H2O= 2Al(OH)4- ＋3H2↑ 2Al + 2NaOH +6H2O = 2Na[ Al(OH)4]+ 3H2↑ Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[ Al(OH)4] 活动元二 实验探究 铝的化学性质 4. 铝与盐溶液反应 2Al+3Cu2+ = 3Cu+2Al3+ 活动元二 实验探究 铝的化学性质 课堂小结 Al 铝的原子结构示意图、存在、物理性质及用途 铝的化学性质 与氧气反应：4Al+3O2 = Al2O3 与碱反应： 与酸反应：2Al+ 6H+ = 2Al3++3H2↑ 与盐反应：2Al+3Cu2+ = 3Cu+2Al3+ 2Al＋ 2OH- +6H2O= 2Al(OH)4- ＋3H2↑ 活动元二 实验探究 铝的化学性质 学习任务1：总结Al的化学性质，并在“价-类”二维图中构建Al的转化关系。 Al Al2O3 Al(OH)3 化合价 0 单质 氧化物 碱 盐 物质类别 +3 Al3+ Al(OH)4- O2 OH- H+、Cu2+ 酸、某些盐溶液 碱 两性 活动元三 铝的化合物 (四)氧化铝的性质 （1）颜色 状态： 白色固体 （2）硬度： 硬度大 （3）熔点： 沸点： （4）溶解性： 难溶于水 1、氧化铝的物理性质 用于制造耐火材料、耐火坩埚、耐火管、耐高温的实验仪器。 纯净的氧化铝俗称刚玉（硬度仅次于金刚石） 2054℃ 2980℃ 使用说明书（摘录） 清洗 ： 使用后，食物及时取出，及时清洗干净，以免残留的食物尤其是酸性或碱性物质腐蚀锅体。 清洗宜用（热）清水加清洁剂，不要用钢丝球等磨损性大的东西擦洗。 1、为什么避免与酸性、碱性物质接触？ 2、为什么不能用钢丝球擦洗？ 活动元三 铝的化合物 2、氧化铝的化学性质 (1) 氧化铝与稀盐酸反应 因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。 Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Al2O3+6H+=2Al3++3H2O (2) 氧化铝与氢氧化钠反应 Al2O3＋2NaOH+3H2O = 2Na[Al(OH)4] Al2O3＋2OH-＋3H2O = 2[Al(OH)4]- 两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水 的氧化物。 ——Al2O3 :两性氧化物 Al Al2O3 Al(OH)3 化合价 0 单质 氧化物 碱 盐 物质类别 +3 Al3+ Al(OH)4- O2 H+、Cu2+ OH- 学习任务2：总结Al的化学性质，并在“价-类”二维图中画出Al2O3的转化关系。 OH- H+ 活动元三 铝的化合物 （1）颜色 状态： 白色胶状固体 （2）溶解性： 几乎不溶水 (五)氢氧化铝的性质 氢氧化铝胶体可用作净水剂、色素吸附剂等。 （3）用途： 能凝聚水中的悬浮物,并能吸附色素,可净水 KAl(SO4)2--硫酸铝钾 KAl(SO4)2·12H2O: (复盐)俗名明矾,无色晶体,易溶于水,常用作净水剂。 净水原理:明矾在水中生成氢氧化铝胶体，能凝结水中悬浮物，吸附色素，所以可用于净水 1、物理性质 活动元三 铝的化合物 2、氢氧化铝的制备 根据所学知识设计实验: 如何制备Al(OH)3 ? Al2(SO4)3溶液 4mol/LNaOH溶液 10％氨水(NH3·H2O)溶液 Al2(SO4)3+6NH3·H2O ＝ 2Al(OH)3 ↓+3 (NH4)2SO4 Al3++3NH3·H2O ＝ Al(OH)3 ↓+3NH4+ 活动元三 铝的化合物 3、氢氧化铝的化学性质 (1)氢氧化铝与稀盐酸反应 Al(OH)3+3H+ = Al3++3H2O (2) 氢氧化铝与氢氧化钠溶液反应 Al(OH)3＋OH- = [Al(OH)4]- Al(OH)3＋3HCl = AlCl3＋3H2O Al(OH)3＋NaOH = Na[Al(OH)4] 用作胃酸中和剂 (3)Al(OH)3的不稳定性 2Al(OH)3＝ Al2O3 + 3H2O △ 两性氢氧化物：像Al(OH)3这样既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物，称为两性氢氧化物。 Al Al2O3 Al(OH)3 化合价 0 单质 氧化物 碱 盐 物质类别 +3 Al3+ Al(OH)4- O2 H+、Cu2+ OH- 学习任务2：总结Al(OH)3的化学性质，并在“价-类”二维图中画出Al(OH)3的转化关系。 OH- H+ 1OH- 3H+ 3OH- 1H+ 加热 4OH- 4H+ Al Al2O3 Al(OH)3 化合价 0 单质 氧化物 盐 碱 盐 物质类别 +3 Al(OH)4- O2 H+、Cu2+ OH- 学习任务2：总结Al(OH)3的化学性质，并在“价-类”二维图中画出Al(OH)3的转化关系。 H+ 加热 Al3+ OH- 酸 3H+ 3OH- 1H+ 1OH- 4OH- 4H+ 活动元三 铝的化合物 [Al(OH)4]- + CO2(过量）= Al(OH)3↓ + HCO3- 4、氢氧化铝的工业制备： Al3++3NH3·H2O ＝ Al(OH)3 ↓+3NH4+ (六)铝合金 纯铝的硬度和强度都比较小 铝合金：铝合金是目前用途广泛的合金之一 主要组成元素 主要特性 主要用途 铝合金 硬铝 Al、Mg、Cu、Si、Mn等(Mg 0.5%、Cu 4%、Si 0.7%、Mn 0.5%) 密度小，强度和硬度都比纯铝的大，具有较强的抗腐蚀能力 用于汽车、飞机、火箭、宇宙飞船、船舶等制造业 镁铝合金 Mg、Al 强度和硬度都比纯铝和纯镁的大 用于火箭、飞机、轮船等制造业 思考：易拉罐的罐体、拉环和罐盖选用不同铝合金材料的原因？ 罐体：3104铝合金 拉环：5128铝合金 罐盖：5054铝合金 Mg Mn Fe Si Cu Cr Al 罐体 0.8-1.3 1-1.3 <0.7 <0.2 <0.25 / 其余 拉环 4-5 <0.15 <0.15 <0.2 <0.5 <0.1 其余 罐盖 4-5 <0.5 0.2 <0.35 0.15 / 其余 表2 铝制易拉罐各化学成分的质量分数/% 【资料卡片】不同合金元素的作用:Mg-提高抗拉强度; Mn-提高抗腐蚀性。 四、新型合金 储氢合金 记忆合金 钛合金 耐热合金 近年来，为满足某些尖端技术发展的需要，人们又设计和合成了许 多新型合金。例如： 【课堂小结】 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.58(gap_fixed:False) Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.58(gap_fixed:False) $$