铝的物理性质(物理性质)
上次我们讲了铁的相关性质以及铁的化合物,今天来讲讲铝的。首先把上次的作业答案公布一下:
我就各举一个例子来完成互相的转化,欢迎您给大家来补充。
铝的物理性质:较软的银白色金属,熔点为660.4℃,沸点为2467℃℃,密度为2.70g·cm-3,有较好的延展性,是电和热的良导体。地壳中含量最多的金属元素。
铝的化学性质:铝原子最外层有3个电子,化学反应中易失去电子而表现出较强的还原性。
在常温条件下,铝与空气中的氧气反应,表面生成一层致密的氧化膜(al2o3)
在点燃的条件下,铝在氧气中能燃烧,发出耀眼的白光,放热,生成白色固体。
根据金属性活动顺序表,:k、ca、na、mg、al、zn、fe、sn、pb、(h)、cu、hg、ag、pt、au。
铝跟非氧化性稀酸能反应释放氢气,通式为:
铝跟碱溶液也能反应释放氢气,通式为:
常温下al与浓硝酸或浓硫酸发生钝化反应,因此,用铝制容器可以存放冷的浓硝酸、浓硫酸。
铝跟一些金属化合物的反应,铝片侵入硫酸铜溶液中,现象:铝片表面覆盖一层紫红色的物质;溶液逐渐由蓝色变为无色
铝热反应,是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。可简单认为是铝与某些金属氧化物(如三氧化二铁、三氧化二铬、二氧化锰等)在高热条件下发生的反应。铝热反应常用于冶炼高熔点的金属,并且它是一个放热反应其中镁条为引燃剂,氯酸钾为助燃剂。镁条在空气中可以燃烧,氧气是氧化剂。但插入混合物中的部分镁条燃烧时,氯酸钾则是氧化剂,以保证镁条的继续燃烧,同时放出足够的热量引发金属氧化物和铝粉的反应。
以氧化铁为例进行试验
1.将氧化铁和铝粉按照体积比3:2混合均匀制成铝热剂,装入容器内
2.取少量氯酸钾充分研碎,撒到铝热剂顶部
3.取一根10cm左右的镁条,用砂纸打磨干净,插入铝热剂顶部
4.引燃镁条,戴好墨镜,以防闪光伤眼。
5.在铝热剂下放一些废铁,可以被铝热剂燃烧时产生大量的热量熔化,变成炙热、亮黄色的铁水,非常壮观。注意安全。
实验现象:镁条剧烈燃烧,放出大量热能,使氧化铁粉末和铝粉在高温下发生剧烈的氧化还原反应。最终生成液态的铁和氧化铝。
氧化铝跟氢氧化铝
两性氧化物是指遇强酸呈碱性,遇强碱呈酸性的氧化物,既能与酸作用,又能与碱作用。都生成盐和水。
两性氢氧化物:既能与酸反应生成盐和水又能与强碱反应生成盐和水的氢氧化物。
明矾(kal(so4)2·12h2o)
是含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐。化学式kal(so4)2·12h2o,式量474.39,密度1.757g/cm3,熔点92.5℃。溶于水,不溶于乙醇。明矾还可用于制备铝盐、发酵粉、油漆、鞣料、澄清剂、媒染剂、造纸、防水剂等。明矾净水是过去民间经常采用的方法,它的原理是明矾在水中可以电离出两种金属离子:
而al3+很容易水解,生成胶状的氢氧化铝al(oh)3:
氢氧化铝胶体的吸附能力很强,可以吸附水里悬浮的杂质,并形成沉淀,使水澄清。所以,明矾是一种较好的净水剂。
例题1、铝土矿的主要成分是al2o3,此外还含有少量的sio2、fe2o3等杂质量,从铝土矿中提纯al2o3的工艺流程如下:
讨论回答下列问题:
(1)写出①、②中可能发生反应的离子方程式:
①,
②。
(2)步骤②中不用氨水沉淀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能溶于强碱溶液但不溶于氨水,用氨水不能将fe(oh)3和al(oh)3分离。
②中加入的是过量的氢氧化钠溶液,步骤①得到的滤液中含有al3+和fe3+,则发生的反应的离子方程式是:
(2)步骤②中不用氨水沉淀fe3+的原因:al(oh)3能溶于强碱溶液但不溶于氨水,用氨水不能将fe(oh)3和al(oh)3分离。
例题2
把naoh、mgcl2、alcl3三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16g白色沉淀,在所得的悬浊液中逐滴加入1mol/lhcl溶液,加入hcl溶液的体积v与生成沉淀的质量m的关系如图所示.试回答:
(1)a点的沉淀物的化学式为______,b点的沉淀物的化学式为______.
(2)原混合物中mgcl2的质量是______g,alcl3的质量是______g
(3)q点hcl溶液加入量是______ml.
解答:
1)向水中固体组成的混合物溶液中加入盐酸时,0-a时没有沉淀生成,说明此时盐酸和氢氧化钠反应,即:naoh、mgcl2、alcl3三种固体组成的混合物溶于足量水后,溶液中naoh过量,此时溶液中铝离子为偏铝酸根离子,溶液中存在的沉淀为mg(oh)2;a-b段,有沉淀生成,应为盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀,离子反应方程式为
b点溶液中存在的溶质是氯化钠,沉淀为mg(oh)2、al(oh)3;
故答案为:mg(oh)2;mg(oh)2、al(oh)3;
(2)a点沉淀的是氢氧化镁
根据mg原子守恒得n(mgcl2)=n(mg(oh)2)=0.02mol,m(mgcl2)=n(mgcl2)•m=0.02mol×95g/mol=1.9g;
a-b段,盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀,离子反应方程式为h2o+alo2-+h+=al(oh)3↓,根据hcl的体积知,n(alo2-)=n(hcl)=1mol/l×(0.03-0.01)l=0.02mol,根据al原子守恒得n(alcl3)=n(alo2-)=0.02mol,m(alcl3)=n(alcl3)•m=0.02mol×133.5g/mol=2.67g;
故答案为:1.9;2.67g;
(3)b-q过程中,氢氧化镁和氢氧化铝都与盐酸反应生成氯化铝和氯化镁,所以q点溶液中的溶质是氯化铝、氯化镁和氯化钠,原反应物为:naoh、mgcl2、alcl3和盐酸,对比知反应前后mgcl2、alcl3不变,实际上相当于氢氧化钠和盐酸的反应,所以q点可以看做氢氧化钠和盐酸二者恰好反应,n(naoh)=n(hcl),(1)中已分析:b点溶液中存在的溶质是氯化钠,由na+离子和cl-离子守恒得,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,
故答案为:130.
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