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铝的化学知识


实验室k / 2018-12-03

       找一张铝箔或用一张香烟盒里包装用的铝箔,把它折成鸭子状(注意有铝的一面向外)。

       用毛笔蘸硝酸汞溶液,在铝鸭子周身涂刷一遍,或将铝鸭子浸在硝酸汞溶液中洗个澡,再用药水棉花或干净的布条把鸭子身上多余的药液吸掉。几分钟后,你会惊奇地看到鸭子身上竟长出了白茸茸的毛!更奇怪的是,用棉花把鸭子身上的毛擦掉之后,它又会重新长出新毛来。

       铝鸭子为什么会长毛呢?长出的毛到底是什么东西呢?

铝制品

       原来,铝是一种较活泼的金属,容易被空气中的氧气所氧化变成氧化铝。通常的铝制品之所以能免遭氧化,是由于铝制品表面有一层致密的氧化铝外衣保护着。在铝箔的表面涂上硝酸汞溶液以后,硝酸汞穿过保护层,与铝发生置换反应,生成了液态金属——汞。汞能与铝结合成合金,俗称“铝汞齐”,在铝汞齐表面的铝没有氧化铝保护膜的保护,很快被空气中的氧气氧化变成了白色固体氧化铝。当铝汞齐表面的铝因氧化而减少时,铝箔上的铝会不断溶解进入铝汞齐,并继续在表面被氧化,生成白色的氧化铝。最后使铝箔捏成的鸭子长满白毛。

       1827年,德国的韦勒把钾和无水氯化铝共热,制得铝。

       铝,银白色有光泽金属,密度2.702克/立方厘米,熔点为660.37℃,沸点为2467℃。具有良好的导热性、导电性和延展性。化合价+3,电离能5.986电子伏特。铝被称为活泼金属元素,但在空气中其表面会形成一层致密的氧化膜,使之不能与氧、水继续作用。在高温下能与氧反应,放出大量热,用此种高反应热,铝可以从其他氧化物中置换金属(铝热法)。

       例如:8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe     +795千卡。

       在高温下铝也同非金属发生反应,亦可溶于酸或碱放出氢气。对水、硫化物、浓硫酸、任何浓度的醋酸,以及一切有机酸类均无作用。

       铝以化合态的形式存在于各种岩石或矿石里,如长石、云母、高岭石、铝土矿、明矾石,等等。通过有铝的氧化物与冰晶石(Na3AlF6)共熔电解制得。

       从铝土矿中提取铝反应过程如下:

       ① 溶解:将铝土矿溶于NaOH中

Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O

       ② 过滤:除去残渣氧化铁、硅铝酸钠等

       ③ 酸化:向滤液中通入过量CO2

NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3

       ④ 过滤、灼烧Al(OH)3

2Al(OH)3=Al2O3+3H2O(高温)

       注:电解时为使氧化铝熔融温度降低,在Al2O3中添加冰晶石(Na3AlF6)

       ⑤ 电解:2Al2O3(熔融)=4Al+3O2↑(通电)

       注:不电解熔融AlCl3炼Al原因:AlCl3是共价化合物,其熔融态不导电。

       铝可以从其他氧化物中置换金属(铝热法)。其合金质轻而坚韧,是制造飞机、火箭、汽车的结构材料。纯铝大量用于电缆,广泛用来制作日用器皿。


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