鋁的相關性質

上次我們講了鐵的相關性質以及鐵的化合物，今天來講講鋁的。首先把上次的作業答案公佈一下：

我就各舉一個例子來完成互相的轉化，歡迎您給大家來補充。

鋁的物理性質：較軟的銀白色金屬,熔點為660.4℃,沸點為2467℃℃,密度為2.70g·cm-3,有較好的延展性，是電和熱的良導體。地殼中含量最多的金屬元素。

鋁的化學性質：鋁原子最外層有3個電子,化學反應中易失去電子而表現出較強的還原性。

在常溫條件下,鋁與空氣中的氧氣反應,表面生成一層緻密的氧化膜（Al2O3）

在點燃的條件下,鋁在氧氣中能燃燒,發出耀眼的白光,放熱,生成白色固體。

根據金屬性活動順序表，:K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au 。

鋁跟非氧化性稀酸能反應釋放氫氣，通式為:

鋁跟鹼溶液也能反應釋放氫氣，通式為:

常溫下Al與濃硝酸或濃硫酸發生鈍化反應,因此,用鋁製容器可以存放冷的濃硝酸、濃硫酸。

鋁跟一些金屬化合物的反應，鋁片侵入硫酸銅溶液中，現象：鋁片表面覆蓋一層紫紅色的物質；溶液逐漸由藍色變為無色

鋁熱反應，是一種利用鋁的還原性獲得高熔點金屬單質的方法。 可簡單認為是鋁與某些金屬氧化物（如三氧化二鐵、三氧化二鉻、二氧化錳等）在高熱條件下發生的反應。鋁熱反應常用於冶煉高熔點的金屬，並且它是一個放熱反應其中鎂條為引燃劑，氯酸鉀為助燃劑。鎂條在空氣中可以燃燒，氧氣是氧化劑。但插入混合物中的部分鎂條燃燒時，氯酸鉀則是氧化劑，以保證鎂條的繼續燃燒，同時放出足夠的熱量引發金屬氧化物和鋁粉的反應。

以氧化鐵為例進行試驗

1.將氧化鐵和鋁粉按照體積比3:2混合均勻製成鋁熱劑，裝入容器內

2.取少量氯酸鉀充分研碎，撒到鋁熱劑頂部

3.取一根10cm左右的鎂條，用砂紙打磨乾淨，插入鋁熱劑頂部

4.引燃鎂條，戴好墨鏡，以防閃光傷眼。

5.在鋁熱劑下放一些廢鐵，可以被鋁熱劑燃燒時產生大量的熱量熔化，變成炙熱、亮黃色的鐵水，非常壯觀。注意安全。

實驗現象：鎂條劇烈燃燒，放出大量熱能，使氧化鐵粉末和鋁粉在高溫下發生劇烈的氧化還原反應。最終生成液態的鐵和氧化鋁。

氧化鋁跟氫氧化鋁

兩性氧化物是指遇強酸呈鹼性，遇強鹼呈酸性的氧化物，既能與酸作用，又能與鹼作用。都生成鹽和水。

兩性氫氧化物：既能與酸反應生成鹽和水又能與強鹼反應生成鹽和水的氫氧化物。

明礬（KAl(SO4)2·12H2O）

是含有結晶水的硫酸鉀和硫酸鋁的複鹽。化學式KAl(SO4)2·12H2O，式量474.39，密度1.757g/cm3，熔點92.5℃。溶於水，不溶於乙醇。明礬還可用於製備鋁鹽、發酵粉、油漆、鞣料、澄清劑、媒染劑、造紙、防水劑等。明礬淨水是過去民間經常採用的方法，它的原理是明礬在水中可以電離出兩種金屬離子：

而Al3+很容易水解，生成膠狀的氫氧化鋁Al(OH)3：

氫氧化鋁膠體的吸附能力很強，可以吸附水裡懸浮的雜質，並形成沉澱，使水澄清。所以，明礬是一種較好的淨水劑。

例題1、鋁土礦的主要成分是Al2O3，此外還含有少量的SiO2、Fe2O3等雜質量，從鋁土礦中提純Al2O3的工藝流程如下：

討論回答下列問題：

（1）寫出①、②中可能發生反應的離子方程式：

① ，

② 。

（2）步驟②中不用氨水沉澱Fe3+的原因：

答案：①Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；

②Al3++4OH-=AlO2-+2H2O、Fe3++3OH-=Fe(OH)3；

（2）Al(OH)3能溶於強鹼溶液但不溶於氨水，用氨水不能將Fe(OH)3和Al(OH)3分離。

②中加入的是過量的氫氧化鈉溶液，步驟①得到的濾液中含有Al3+和Fe3+，則發生的反應的離子方程式是：

（2）步驟②中不用氨水沉澱Fe3+的原因：Al(OH)3能溶於強鹼溶液但不溶於氨水，用氨水不能將Fe(OH)3和Al(OH)3分離。

例題2

把NaOH、MgCl2、AlCl3三種固體組成的混合物溶於足量水後有1.16g白色沉澱，在所得的懸濁液中逐滴加入1mol/L HCl溶液，加入HCl溶液的體積V與生成沉澱的質量m的關係如圖所示．試回答：

（1）A點的沉澱物的化學式為______，B點的沉澱物的化學式為______．

（2）原混合物中MgCl2的質量是______g，AlCl3的質量是______g

（3）Q點HCl溶液加入量是______mL．

解答：

1）向水中固體組成的混合物溶液中加入鹽酸時，0-A時沒有沉澱生成，說明此時鹽酸和氫氧化鈉反應，即：NaOH、MgCl2、AlCl3三種固體組成的混合物溶於足量水後，溶液中NaOH過量，此時溶液中鋁離子為偏鋁酸根離子，溶液中存在的沉澱為Mg（OH）2；A-B段，有沉澱生成，應為鹽酸和偏鋁酸鈉反應生成氫氧化鋁沉澱，離子反應方程式為

B點溶液中存在的溶質是氯化鈉，沉澱為Mg（OH）2、Al（OH）3；

故答案為：Mg（OH）2；Mg（OH）2、Al（OH）3；

（2）A點沉澱的是氫氧化鎂

根據Mg原子守恆得n（MgCl2）=n（Mg（OH）2）=0.02mol，m（MgCl2）=n（MgCl2）•M=0.02mol×95g/mol=1.9g；

A-B段，鹽酸和偏鋁酸鈉反應生成氫氧化鋁沉澱，離子反應方程式為H2O+AlO2-+H+=Al（OH）3↓，根據HCl的體積知，n（AlO2-）=n（HCl）=1mol/L×（0.03-0.01）L=0.02mol，根據Al原子守恆得n（AlCl3）=n（AlO2-）=0.02mol，m（AlCl3）=n（AlCl3）•M=0.02mol×133.5g/mol=2.67g；

故答案為：1.9；2.67g；

（3）B-Q過程中，氫氧化鎂和氫氧化鋁都與鹽酸反應生成氯化鋁和氯化鎂，所以Q點溶液中的溶質是氯化鋁、氯化鎂和氯化鈉，原反應物為：NaOH、MgCl2、AlCl3和鹽酸，對比知反應前後MgCl2、AlCl3不變，實際上相當於氫氧化鈉和鹽酸的反應，所以Q點可以看做氫氧化鈉和鹽酸二者恰好反應，n（NaOH）=n（HCl），（1）中已分析：B點溶液中存在的溶質是氯化鈉，由Na+離子和Cl-離子守恆得，原混合物中n（NaOH）=n（NaCl）=n（Cl-）=2n（MgCl2）+3n（AlCl3）+n（HCl）=0.02mol×2+0.02mol×3+0.03L×1mol/L=0.13mol，

故答案為：130．