4.2.1 铝与铝合金

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1、第4章材料家族中的元素第二节铝金属材料第一课时铝与铝合金诱思探究1.（1）铝的化学性质活泼，但生活中用铝制作的用品却非常耐腐蚀，为什么？提示：铝的化学性质活泼，在空气中容易与氧气生成一层结构致密的氧化物薄膜，从而阻止了进一步的反应，另外，铝更多的是做成铝合金制品，通过改变金属内部结构，使其抗腐蚀性更强。（2）铝制炊具的表面常因油烟而变暗，能否用钢丝球将其表面擦亮？提示：不能。这样会将表面的氧化膜破坏，内层的铝会被腐蚀，缩短铝制炊具的使用寿命。2.（1）只有铝与氧化铁才可以组成铝热剂吗？提示：不是。除铝与氧化铁之外，铝与Fe3

2、O4、V2O5、WO3等高温下稳定的金属氧化物都能构成铝热剂，可以发生铝热反应。（2）铝热剂为什么可以用于焊接钢轨？除此之外铝热反应还有哪些重要应用？提示：铝热反应能够放出大量的热，可以使生成的铁熔化，且不需要电源，焊接速度快、设备简易，所以可以用于焊接钢轨。由于铝热反应放热多，可以使置换出的金属单质熔化，因此还可应用于冶炼难熔金属。3.实验室若用铝与盐酸、氢氧化钠分别反应来制取氢气，试剂的用量与氢气生成的多少有何关系？提示：铝与盐酸反应的离子方程式为：2Al＋6H+====2Al3+＋3H2↑与氢氧化钠反应的离子方程式为：

3、2Al＋2OH-＋6H2O====2［Al(OH)4］-＋3H2↑由此可知：若用等量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠反应，生成氢气一样多；若用足量的铝与等物质的量的盐酸、氢氧化钠反应，生成氢气的体积比为1∶3。【例1】现有一含少量铁、硅的铝合金，取等质量的两份样品，分别投入足量的盐酸和稀氢氧化钠溶液中，放出等量的氢气，则该合金中铁与硅的关系正确的是①物质的量之比为2∶1②物质的量之比为3∶1③质量之比为2∶1④质量之比为4∶1A．②④B．②③C．①④D．只有④【解答】选C。将等质量的合金分别投入足量盐酸和稀氢氧化钠溶液中时，铝与盐

4、酸和氢氧化钠反应生成的氢气相等，铁仅与盐酸反应生成氢气，反应方程式是Fe+2HCl====FeCl2+H2↑，硅仅与氢氧化钠反应生成氢气，反应方程式是Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑。由于放出等量的氢气，因此铁与硅的物质的量之比应为2∶1，质量之比为4∶1，故选C。【互动探究】上述铝合金的性质是否完全等同于组成成分的性质？提示：不是。将铝、铁、硅熔合制成铝合金以后，通常化学性质与组成成分相似，但是物理性质差别较大，如熔点降低、硬度变大等。1.铝的一些特性（1）铝是较活泼的金属，常温下可与空气中的氧气形

5、成致密的氧化膜，因而具有较好的耐腐蚀性。（2）铝在常温下，遇到浓硫酸、浓硝酸会发生钝化。（3）铝与某些金属氧化物在高温下发生铝热反应放出大量的热，会使生成的金属熔化。（4）铝可以与强碱溶液反应生成氢气，反应的实质是铝置换水中的氢。2.合金的组成及应用（1）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。（2）合金通常具有比成分金属更优良的物理化学性能和机械加工性能。如熔点更低、硬度更大、耐腐蚀等。（3）常见的合金有铝合金、铁合金、镁合金等。1.为什么铝制炊具不宜长时间盛放酸、碱性食物？提示：因为铝

6、制品表面有一层致密的氧化膜，该氧化膜为两性氧化物，既能与酸反应，又能与碱反应，用铝制炊具盛放酸或碱性食物，会破坏该氧化膜，使铝制炊具受到进一步腐蚀。2．若采用可溶性铝盐与碱反应制取Al(OH)3，氨水与NaOH溶液哪个更合适？提示：由于Al(OH)3可以溶于过量强碱，所以实验室制取Al(OH)3通常采用可溶性铝盐与氨水反应。3.若采用四羟基合铝酸盐与酸反应制取Al(OH)3沉淀，用何种酸更为恰当？提示：由于Al(OH)3能够溶于过量强酸，所以实验室制取Al(OH)3可以采用四羟基合铝酸盐溶液中通入足量二氧化碳气体。【例2】将

7、一定质量的镁铝合金投入100mL一定物质的量浓度的盐酸中,合金完全溶解,向所得溶液中加入5mol/L的NaOH溶液到过量,生成的沉淀与加入的NaOH溶液的体积关系如图:求:(1)原合金中Mg、Al的质量各是多少?(2)盐酸的物质的量浓度是多少?【规范解答】由图像可知，11.6g是Mg（OH）2的质量，（19.4-11.6）g=7.8g是Al（OH）3的质量，V（NaOH）从0～20mL时用于中和过量盐酸，因而无沉淀生成；20～160mL时用于沉淀Mg2+,Al3+;160～180mL时用于将Al（OH）3沉淀溶解。（1）n(

8、Mg)=n［Mg（OH）2］=11.6g/58g·mol-1=0.2mol则m(Mg)=0.2mol×24g·mol-1=4.8gn(Al)=n［Al（OH）3］=7.8g/78g·mol-1=0.1mol则m(Al)=0.1mol×27g·mol-1=2.7g(2)由图像可知，当V（Na