铝金属材料

一. 教学内容：

第4章第2节铝金属材料

二. 教学目的

1、掌握铝及其化合物的性质，了解铝合金材料的用途

2、了解金属性质和金属材料之间的密切关系

3、了解金、银、铜的主要性质以及应用

三. 教学重点、难点

铝及其化合物的性质

四. 知识分析

（一）铝和铝合金

1、铝

（1）物理性质：铝是硬度较小的银白色金属

铝最重要的性质是质轻，密度为2.7g/cm，具有一定的耐磨性

铝有很好的延展性和导电性

铝熔点低（666.4℃），沸点高（2467℃）

铝能与多种金属形成高强度的合金，有些合金的强度还可以与铜媲美

（2）化学性质

①与氧气的反应

常温下，铝被空气中的氧气氧化，表面生成一层致密的氧化物薄膜，失去金属光泽。

若点燃时：则 4Al＋ 3O2 2Al2O3

（利用此反应，铝可用于制造燃烧弹、信号弹、火箭推进剂等）

问题探究①：a. 英阿马岛战争中英方的一艘现代化驱逐舰（夹板上大量使用铝）被阿方导弹击中后，燃起滔天大火，无法扑灭，导致舰艇沉没，你知道这是怎么回事吗？

b. 你能利用分类方法预测铝与Cl2 ，S非金属单质的反应吗？若能反应请写出反应方程式。解答：a. 铝在高温下发生了燃烧，生成氧化铝。

b. 2Al＋ 3Cl2 2AlCl3 4Al＋ 3S 2Al2S3

②与酸的反应

a. 与非氧化酸（盐酸.稀硫酸）反应，有氢气生成。

离子方程式： 2Al＋ 6H＋＝ 2Al3＋＋3H2 ↑

b. 与氧化酸（硝酸，浓硫酸）反应，无氢气生成。

Al＋ 4HNO3 (稀)＝ Al(NO3)3 ＋NO↑＋ 2H2O

注意：Al遇冷的浓硫酸、浓硝酸会钝化，但加热可反应。

③与碱的反应

2Al＋ 2NaOH ＋ 6H2O ＝ 2Na〔Al(OH)4〕＋3H2 ↑（铝为还原剂，水为氧化剂）

离子方程式： 2Al＋ 2OH－＋ 6H2O ＝ 2〔Al(OH)4〕－＋3H2 ↑

④与金属氧化物的反应（铝热反应）

2Al＋ Fe2O3 2Fe ＋ Al2O3

该反应称为铝热反应，铝粉和氧化铁粉末的混合物称为铝热剂。利用铝热反应可焊接钢轨大截面的钢材部件等。

铝和氧化铁在高温下发生的反应不仅可用于焊接钢轨，还可用于定向爆破定向爆破是指在地基的钢筋混处安放铝热剂，引燃后产生的温度高达2500－3500℃，使钢筋熔断，楼体倒塌。铝不仅可与氧化铁发生铝热反应，用其他金属氧化物如V2O5、Cr2O3、MnO2等代替氧化铁也可发生铝热反应。铝热反应还可用于冶炼钒、锰等金属。

2、铝合金

（1）合金：合金是指两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。

一般来说，合金的性能优于纯金属，合金的熔点比它的各成分金属熔点都低，硬度比它的各成分金属大。但合金的性质并不是各成分金属性质的总和。

（2）铝合金

金属铝中加入其他元素如铜、镁、硅、锌、锂等，即形成各种性能优良的铝合金。

①性质特征

铝合金具有密度小、强度高、塑性好、易于成形、制造工艺简单、成本低廉等特点，并且表面易形成致密的氧化物保护膜而具有一定的抗腐蚀能力。

②用途

铝合金主要用于建筑业、容器和包装业、交通运输及电子行业，如汽车车轮的骨架，硬盘抽取盒等。另外，还广泛用于制造飞机构件。

3、氧化铝

（1）物理性质：白色固体，不溶于水，熔点高，良好的耐火材料。自然界中纯净的Al2O3 为无色晶体，俗称刚玉，硬度仅次于金刚石，可作人造宝石。

（2）化学性质

既与强酸反应也与强碱反应，具有不同于一般氧化物的性质，属于两性氧化物。

化学方程式：Al2O3 ＋6HCl＝ 2AlCl3 ＋3H2O

Al2O3 ＋2NaOH ＋ 3H2O ＝ 2Na〔Al(OH)4〕

离子方程式：Al2O3 ＋6H＋＝ 2Al3＋＋3H2O

Al2O3 ＋2OH－＋ 3H2O ＝ 2〔Al(OH)4〕－

问题探究：将未打磨的铝片投入盛有氢氧化钠溶液的试管中，观察到开始并无气泡，一段时间后才有气体产生，这是怎么回事？

解答：开始是铝表面的氧化铝与碱液反应，不生成气体，当表面的氧化铝溶解完，才发生铝与碱液反应，生成氢气。

特别提醒：①两性氧化物是物质类别，氧化物可分为酸性氧化物、碱性氧化物、两性氧化物、不成盐氧化物（CO、NO）、过氧化物（Na2O2）等。

②金属氧化物不一定是碱性氧化物。如 Al2O3 为金属氧化物，却是两性氧化物。

4、氢氧化铝

（1）物理性质和用途

Al(OH)3 是几乎不溶于水的白色胶状固体，具有吸附性，既能凝聚水中悬浮物，又能吸附色素，因此Al(OH)3 可作净水剂和色素吸附剂。

（2）化学性质

实验内容：氨水与Al2（SO4）3溶液反应，产生白色沉淀且沉淀不溶于氨水，生成的沉淀能分别溶于盐酸和氢氧化钠溶液，溶液逐渐变为澄清。

实验结论：Al2(SO4)3＋6NH3·H2O＝2Al(OH)3↓＋3(NH4)2SO4

Al(OH)3 ＋3HCl＝AlCl3 ＋3H2O

Al(OH)3 ＋ NaOH＝ Na〔Al(OH)4〕

①受热易分解

2Al(OH)3 Al2O3 ＋ 3H2O

②Al(OH)3的两性

属于两性氢氧化物，既与酸反应又与碱反应，具有不同于一般氢氧化物的性质。

化学方程式：Al(OH)3 ＋3HCl＝AlCl3 ＋3H2O