教学素材：铝制易拉罐

【教学素材】 铝制易拉罐 湖北省石首市文峰初级中学 刘涛（正高级教师） 【背景资料】铝制易拉罐是一种常见的金属饮料容器，主要由铝合金制成，具有轻便、耐腐蚀、高回收价值的特点，是生活中最常见的可回收物之一，广泛用于碳酸饮料和啤酒包装。 一、铝制易拉罐的材质成分 （1）主要成分是铝：罐体通常采用3000系铝合金（如3104罐体料），铝含量约97%以上。为了增加硬度和加工性能，合金中常添加镁、铁、锰等元素。 （2）罐体与罐盖可能不同：罐体多用铝材，罐盖有时为了密封性和开启性能，会采用不同配方的铝合金（5系），耐腐蚀性可能优于罐体，适配更高的开启密封性要求。 （3）内壁有保护层：内壁附着一层有机薄膜，用于隔绝饮料与金属直接接触，要求无毒且不与酸反应。 二、检验方法 （1）看回收标识：废弃易拉罐属于‌可回收物‌，应投放到标有“可回收物”的垃圾桶中。 （2）化学实验鉴别： ①加氢氧化钠溶液：铝能与氢氧化钠反应产生气泡（氢气），铁和镁不能，若有气泡说明含铝。 ②加稀盐酸：打磨后的样品若加入稀盐酸后溶液变浅绿色，说明含有铁（生成氯化亚铁）。 ③物理测试：铝合金硬度大于纯铝，用打磨后的易拉罐条刻画纯铝片，纯铝片表面出现划痕可证明其为合金。 三、绿色回收方法 （1）先回收利用：铝的回收价值高，废旧易拉罐回收可节约金属资源和能源，减少污染。 （2）压扁再投放：回收前将罐体压扁，可减少占用空间，提高回收运输效率。 （3）注意分类：不要与厨余垃圾、有害垃圾混合，确保进入金属回收渠道。 （4）产业循环：目前铝罐产业已形成从电解铝到铝循环利用的产业链闭环，废铝衍生品消化率较高。 【同步训练设计】 1．某品牌碳酸饮料的易拉罐（如图1）是由铝合金制成的，内壁附着一层有机薄膜。该铝合金中铝的含量约为97%，还含有镁、锰、铁、铟（In）等。 （1）将易拉罐剪成条状，打磨后与纯铝片相互刻画，发现纯铝片表面有划痕，说明 。 （2）请你推测组成有机薄膜的物质具有的性质 （写两条即可）。 （3）生活垃圾要分类投放，可与废弃易拉罐作为同一类投放的是 （填字母序号）。 A．废旧电池 B．废弃口罩 C．厨余垃圾 D．废旧铁锅 （4）铝合金中的铟（In）：如图2为铝、铟的原子结构示意图。某同学推测金属铟与铝的化学性质相似，理由是 。实验证明，铟可以与稀盐酸反应，写出其反应的化学方程式为 。 （5）根据实际需求，易拉罐罐盖的硬度应大于罐体的硬度。结合图2分析，生产易拉罐时，罐盖中铜元素的含量应 （填“＞”“＝”或“＜”）罐体中铜元素的含量。 2．【情景创设】阅读下列科普短文，回答问题。 铝质易拉罐是包装汽水的常用材料，由外层漆层、中层铝合金和内层塑料薄膜组成，其中漆层和塑料薄膜约占易拉罐总重2%～4%。易拉罐在使用过程中损耗极少，可回收性高，回收流程主要包括空罐破碎→分拣杂质→灼烧除漆→熔炼铸锭等步骤。 “灼烧除漆”是利用漆层和塑料薄膜的可燃性将其燃烧去除。该步骤控制温度非常关键，研究人员将回收的易拉罐制成约3cm×3cm片状试样，在不同温度下保温灼烧，旋转震荡使试样表面不完全燃烧产生的炭粒脱落。实验前后试样的质量变化率（×100%）与灼烧温度的关系如图，结果表明540℃时效果最佳。 将“灼烧除漆”后的易拉罐碎片压实，在温度高于660℃条件下熔化，再冷却铸成铝锭，得到再生铝。生产再生铝的能量消耗只占生产同等质量原铝能量消耗的5%左右。 （1）垃圾分类中，空的铝质易拉罐属于 （填字母序号） A．可回收物 B．有害垃圾 C．厨余垃圾 D．其他垃圾 （2）铝合金可压成薄片制作易拉罐，说明其有良好的 性。 （3）“灼烧除漆”开始时需要提供热量，达到一定温度后不需外界供热也能保持在较高温度，其原因是 。 （4）图中，550℃时试样的质量变化率低于540℃时，原因可能是 。 （5）剪下一块铝质易拉罐罐身，除去油漆和塑料薄膜，置于20mL20%的盐酸中，开始无明显现象，一段时间后，有气体产生且反应逐渐剧烈，并伴有大量水雾。 ①写出产生气体的化学方程式 。 ②开始无明显现象，后反应非常剧烈。原因是 。 （6）铝质易拉罐回收的意义除了节约铝矿资源外，还有 （答一条）。 3．铝制易拉罐在饮料包装容器中占有相当大的比重。某兴趣小组对某铝制易拉罐展开探究。 任务一：认识铝制易拉罐 （1）铝制易拉罐的主要成分是铝合金，铝合金属于 （填“金属”或“合成”）材料。 （2）将铝制易拉罐剪成条状，并用砂纸打磨，与相同形状和厚度的纯铝片相互刻画，观察到 ，说明铝制易拉罐的硬度大。 任务二：探究铝制易拉罐的成分 （3）铝制易拉罐的主要成分是铝。可能还含有镁、铁中的一种或两种。为探究铝制易拉罐的成分，设计并完成了以下实验： 已知：铝能与氢氧化钠溶液反应，镁和铁不能与氢氧化钠溶液反应。 ①将铝制易拉罐打磨的目的是 。 ②加稀盐酸后发生反应的化学方程式为 ，该反应的基本类型是 反应。 ③该铝制易拉罐的成分为 。 任务三：回收铝制易拉罐 （4）铝制易拉罐应投入的垃圾箱上所印标识是 （填字母序号）。 4．（2026•新疆）某校学生围绕“易拉罐的奥秘”开展了以下探究活动。 【查阅资料】易拉罐一般用作碳酸饮料和啤酒的包装。可乐易拉罐以铝为主要材料，也有部分其他易拉罐以马口铁为主要材料。 任务一：探究易拉罐的性质 【实验1】在可乐易拉罐罐盖和罐体的金属材料上分别滴一滴稀盐酸，一段时间后，观察到罐体上出现大量气泡，罐盖上无明显现象。 【查阅资料】可乐易拉罐罐体、罐盖金属材料中元素的组成见下表。 某品牌可乐易拉罐罐盖、罐体组成元素的含量 元素 Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Al 罐体 0.3 0.7 0.25 1.0~1.5 0.8~1.3 0.25 - 余量 罐盖 0.2 0.35 0.15 0.50 4.0~5.0 - 0.1 余量 （1）【实验结论】可乐易拉罐罐盖和罐体是 （选填“相同”或“不同”）的铝合金。 【实验2】比较纯铝和铝合金的硬度 【实验操作】同学们分别取相同大小的纯铝片和可乐易拉罐碎片，相互刻划，观察到纯铝片表面出现明显划痕。 （2）【实验结论】纯铝的硬度比铝合金的 （选填“大”或“小”）。 【实验3】探究易拉罐的化学性质 （1）金属与酸反应 （3）【实验操作】等质量的铁和铝分别与足量等浓度的稀盐酸反应，借助压强传感器，测得反应过程中压强（p）随时间（t）变化的关系如图1所示，图中表示铁与稀盐酸反应的曲线是 （选填“a”或“b”）。 （4）图2中易拉罐内层薄膜的作用是 。 任务二：追溯易拉罐的形成 【查阅资料】金属冶炼方法的选择与金属的活动性有关。 （5）金属铝的冶炼常用电解法。金属铁的冶炼方法是：高温下用CO将氧化铁中的铁还原出来，写出该反应的化学方程式 。若将CO替换为H2实现“氢冶金”，产物更环保。请结合H2的性质从安全角度分析，未来“氢冶金”大规模应用中，需采取的措施可能是 （答一点）。 【拓展与延伸】Mn不在常见金属活动性顺序中，如何比较易拉罐中Al、Mn、Fe的金属活动性顺序？（已知MnSO4溶液为淡粉色） 探究Al、Mn、Fe的金属活动性顺序 【实验操作】取大小相同的锰片、打磨后分别放入a、b两支试管中，再分别加入等浓度、等体积的FeSO4溶液和Al2(SO4)3溶液，如图3所示。 （6）【实验现象】a试管中溶液变为淡粉色，锰片表面有灰黑色物质生成，该物质是 ；b试管中无明显现象。 （7）【实验结论】Al、Mn、Fe三种金属的活动性顺序由强到弱为 。 任务三：易拉罐的回收 【查阅资料】铁制易拉罐回收后作为炼钢原料送入炼钢厂；铝制易拉罐的回收流程如图所示： （8）高温熔炼时，熔融的铝表面会产生一层薄膜，涉及反应的化学方程式为 。 参考答案 1．（1）铝合金的硬度大于纯铝的硬度；（2）不与酸反应、无毒（合理即可）；（3）D；（4）原子的最外层电子数相同；2In＋6HCl＝2InCl3＋3H2↑；（5）＞。 2．（1）A；（2）延展；（3）漆层和塑料薄膜燃烧放热；（4）550℃时部分铝与氧气反应生成氧化铝而增重；（5）①2Al＋6HCl＝2AlCl3＋3H2↑；②铝表面的致密氧化膜与盐酸反应；反应放热温度升高；（6）节约能源（合理答案均得分）； 3．（1）金属；（2）纯铝片表面出现划痕；（3）①除去表面的氧化铝薄膜（合理即可）；②置换；③铝、铁（或Al、Fe）；（4）A。 4．（1）不同；（2）小；（3）b；（4）防止金属与酸性饮料接触发生反应（合理即可）；（6）Fe2O3＋3CO ( 高温 )2Fe＋3CO2；防止氢气泄漏；（6）铁/Fe；（7）Al＞Mn＞Fe；（8）4Al＋3O2 ( 高温 )2Al2O3。 学科网（北京）股份有限公司 $