Алюминий. Сплавы алюминия - презентация

Открытие алюминияВпервые был получен датским физиком
Эрстедем в 1925 году.
Название было дано от латинского
«alume»,так в древности назывались
квасцы для крашения тканей.

Применение

Применяется в одной из отраслей
металлургии – алюмотермии
Алюминаты используются во многих
отраслях промышленности
В авиапромышленности
В фармацевтики
Для дубления кож
Для крашения тканей

Электронное строение

Алюминий, как и все элементы, находящиеся
в III группе, главной подгруппе, имеет на
последнем энергетическом уровне 3
электрона, что объясняет его амфотерные
свойства.
Алюминий имеет радиус атома равный 0,125
нм.
Его восстановительные свойства хотя и
велики, но значительно меньше, чем у
элементов, стоящих в первой и второй
группах, из-за уменьшения радиуса атома.

Физические свойства

Самый распространенный металл в природе.
Легкий
Серебристо-белый
Пластичный
Не имеет характерного металлического блеска
(покрыт тонкой белой пленкой из оксида алюминия)
По электропроводности превосходит другие металлы,
кроме серебра и меди
Температура плавления – 6600С
Образует с другими металлами легкие, но прочные
сплавы

Химические свойства

Алюминий активен, но при нормальных
условиях активность снижена наличием
прочной оксидной пленки, которая
защищает металл от атмосферных
воздействий.
Обладает амфотерными свойствами

Взаимодействует с…

Неметаллами
Кислородом
Щелочами
Водой
Кислотами
Оксидами металлов

Соли алюминия (алюминаты)

Алюминат натрия используют для получения
оксида алюминия в текстильной
промышленности, как протраву для тканей, в
бумажной промышленности, для ионнообменной очистки воды
Алюминат кальция – для приготовления
быстротвердеющего цемента.
Алюминат бария – для очистки воды от
сульфат-, карбонатионов и ионов кальция

Взаимодействие с неметаллами

Способен к взаимодействию под
действием температуры с серой, азотом
и углеродом.
С галогенами реагирует при
нормальных условиях.

Взаимодействие со щелочами

1.
2.
3.
2Al + 2NaOH + 6H2O=2Na +
3H2
2NaOH + Al2O3 + 3H2O=2Na
2Al + 6H2O=3H2 +2Al(OH)3
NaOH + Al(OH)3=Na

Взаимодействие с водой

Если в отсутствии воздуха удалить с
поверхности алюминия оксидную
пленку, то он активно реагирует с
водой.
2Al + 6H2O=2H2 + 2Al(OH)3

Взаимодействие с кислотами

Концентрированные серная и азотная
кислоты пассивируют алюминий
(образуется плотная оксидная пленка).
При взаимодействии с разбавленными
кислотами алюминий образует соли.

Взаимодействие с кислородом

Алюминий взаимодействует с
кислородом воздуха, образуя при этом
оксид алюминия, покрывающий металл
тонкой плотной белой пленкой.
При сильном нагревании порошок
алюминия воспламеняется и сгорает
ослепительным белым пламенем.

Взаимодействие с оксидами металлов

При высоких температурах алюминий
способен восстанавливать многие
металлы из их оксидов.

Введение. В периодической системе алюминий находится в третьем периоде, в главной подгруппе третьей группы, его атомный номер13, заряд ядра +13,атомная масса 26,9815.Обозначается латинскими буквами AL (Aluminium).Электронное строение атома 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1, наиболее характерная степени окисления +3 и и 0. Отрицательные степени окисления проявляются очень редко. По электроотрицательности (1,47) одинаков с бериллием(Be), проявляет амфотерные (кислотные и основные) свойства. В соединениях может находиться в составе катионов и анионов. В природе- четвертый по химической распространенности элемент (первый среди металлов), находится в химически связанном состоянии. Входит в состав многих алюмосиликатных минералов, горных пород (граниты, порфиры, базальты, сланцы), различных глин (белая глина называется каолин), бокситов и глинозёма Аl 2 О 3. Около 100 лет назад Николай Гаврилович Чернышевский, сказал об алюминии, что этому металлу суждено великое будущее, что алюминий – металл социализма. Он оказался провидцем, в XX в. алюминий стал основой многих конструкционных материалов

Историческая справка. В 1827впервые был получен алюминий, немецким химиком Вёлером, при нагревании хлорида алюминия AlCl 3 со щелочными металлами калием (K) и натрием (Na) без доступа воздуха. AlCl 3 +3K = 3KCl + Al В 1855 алюминий впервые был выставлен на Всемирной выставке в Париже. В 1855 г. французский химик Анри Этьенн Сент Клер Девиль разработал первый промышленный способ получения алюминия, основанный на вытеснении элемента 13 металлическим натрием из двойного хлорида натрия и алюминия NaCl · AlCl3. с 1855 по 1890 г., способом Сент-Клер Девиля было получено 200 т металлического алюминия. В 1865 г. известный русский химик Н.Н. Бекетов открыл методвосстановления металлов с помощьюалюминия. В 1930 г. Мировая выплавка этого металла составила 300 тыс. т. В 1975 получено около 10 млн. т алюминия В 1825 г. алюминий стоил в 1500 раз дороже железа, в наши дни – лишь втрое. Сегодня алюминий дороже простой углеродистой стали, но дешевле нержавеющей.

Нахождение в природе. В свободном виде алюминия в природе нет! Но алюминий находится практически везде на земном шаре, так как его оксид (Al 2 O 3) составляет основу глинозема. И хотя содержание его в земной коре 8,8% (для сравнения, например, железа в земной коре 4,65% - в два раза меньше), а по распространенности занимает третье место после кислорода (O) и кремния (Si). Алюминий в природе встречается в соединениях – его основные минералы: 1.боксит - смесь минералов диаспора, бемита AlOOH, гидраргиллита Al(OH) 3 и оксидов других металлов - алюминиевая руда 2. алунит - (Na,K) 2 SO 4 * Al 2 (SO 4) 3 * 4Al(OH) 3 ; 3. нефелин - (Na,K) 2 O * Al 2 O 3 * 2SiO 2 ; 4. корунд - Al 2 O 3 - прозрачные кристаллы; 5. полевой шпат (ортоклаз) - K 2 O * Al 2 O 3 * 6SiO 2 ; 6.каолинит - Al 2 O 3 * 2SiO 2 * 2H 2 O - важнейшая составляющая часть глины и другие алюмосиликаты, входящие в состав глин.

Физические свойства. ФизическимиСвойствами(явлениями)Называются такие, при которых могут измениться размеры, форма тел или агрегатноесостояние веществ, но состав их остаетсяпостоянным. Серебристо-белый, довольно твердый металл, блестящий, Серебристо-белый, довольно твердый металл, блестящий, пластичный, легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы (фольгу, до 0,005мм). Электропроводность алюминия довольно высока и уступает только серебру (Ag) и меди (Cu) (в 2,3 раза больше чем у меди), так же алюминий теплопроводен. На воздухе покрывается тончайшей (0,00001мм), но очень На воздухе покрывается тончайшей (0,00001мм), но очень плотной матовой защитной пленкой оксида Аl 2 О 3, весьма устойчивой, предохраняющей металл от дальнейшего окисления и придающий ему матовый вид. При обработке поверхности алюминия сильными окислителями (конц.HNO 3,K 2 Cr 2 O 7) или анодным окислением толщина защитной пленки возрастает. Устойчивость алюминия позволяет изготавливать из него химическую аппаратуру и емкости для хранения и транспортировки азотной кислоты. Физические константы: М, = 26,982 »27, р = 2,70 г/см3 М, = 26,982 »27, р = 2,70 г/см3 t пл. =660,37 °С, tкип=2500°С t пл. =660,37 °С, tкип=2500°С

Химические свойства I.Взаимодействие алюминия с простыми веществами. Явления, в результате которых из одного вещества образуются другие, называются химическими явлениями (свойствами) или химическими реакциями. 1. При комнатной температуре алюминий легко соединяется с кислородом, при этом на поверхности алюминия образуется оксидная пленка (слой Аl 2 O 3). 4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 2. Взаимодействие с галогенами: 2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3 Хлорид алюминия 2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3 Бромид алюминия 3. Взаимодействие с серой: 2Al + 3S= t° 2Al 2 S 3 Сульфид алюминия 4. Взаимодействие с азотом: 2Al + N 2= t° 2AlN Нитрид алюминия 5. Взаимодействие с углеродом: 4Al + 3C = t° Al 4 C 3 Карбид алюминия

II.Взаимодействие алюминия со сложными веществами. 1.Если удалить оксидную пленку он активно взаимодействует с водой: 2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 2. Алюминий реагирует с оксидами металлов: 2Al + Fe 2 O 3 = t° 2 Fe + Al 2 O 3 3. Взаимодействие с разбавленными кислотами (HCl, H 2 SO 4): б) 2Al + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 +3H 2 4. Взаимодействует с концентратной серной кислотой: 8Al + 15 H 2 SO 4 = t° 4Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 S + 12H 2 O 5. С концентрированной азотной кислотой алюминий не реагирует. С разбавленной азотной кислотой алюминий реагирует: Al + 4HNO 3 = Al(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O 6. Взаимодействие алюминия со щелочами: Al 2 O 3 + 2NaOH = 2NaAlO 2 + H 2 O

Белый аморфный порошок или очень твердые белые кристаллы. Физические константы: Физические константы: Мr = 101,96~102, р = 3,97 г/см3 tпл=2053°С, tкип=3000°С Мr = 101,96~102, р = 3,97 г/см3 tпл=2053°С, tкип=3000°С Кристаллический Аl 2 О 3 химически пассивен, аморфный более активен. Медленно реагирует с кислотами и щелочами в растворе, проявляя амфотерные свойства: Al 2 O 3 + 6НСl(конц.) = 2АlСl 3 + ЗН 2 О Al 2 O 3 + 2NаОН(конц.) + ЗН 2 О = 2Na (в расплаве щелочи образуется NaAlO 2). Вторая реакция используется для «вскрытия» бокситов. Помимо сырья для производства алюминия, Аl 2 О 3 в виде порошка служит компонентом огнеупорных, химически стойких и абразивных материалов. В виде кристаллов применяется для изготовления лазеров и синтетических драгоценных камней (рубины, сапфиры и др.), окрашенных примесями оксидов других металлов Сr 2 О 3 (красный цвет), Тi 2 О 3 и Fe 2 О 3 (голубой цвет). Оксиды- это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых -кислород со степенью окисления -2

170 °С Мr=78,00 р= 3,97 г/см3, t разл > 170 °С При нагревании ступенчато разлагается, образуя промежуточный продукт метагидроксид AlO(OH): продукт метагидроксид AlO(OH): Прояв" title="Гидроксид алюминия. Физические константы: Мr=78,00 р= 3,97 г/см3, t разл > 170 °С Мr=78,00 р= 3,97 г/см3, t разл > 170 °С При нагревании ступенчато разлагается, образуя промежуточный продукт метагидроксид AlO(OH): продукт метагидроксид AlO(OH): Прояв" class="link_thumb"> 9 Гидроксид алюминия. Физические константы: Мr=78,00 р= 3,97 г/см3, t разл > 170 °С Мr=78,00 р= 3,97 г/см3, t разл > 170 °С При нагревании ступенчато разлагается, образуя промежуточный продукт метагидроксид AlO(OH): продукт метагидроксид AlO(OH): Проявляет амфотерные, равно выраженные кислотные и основные свойства: 1.Взаимодействие гидроксида алюминия с кислотами: 1.Взаимодействие гидроксида алюминия с кислотами: Al(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3H 2 O Al(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3H 2 O 2.Взаимодействие Al(OH) 3 со щелочами: 2.Взаимодействие Al(OH) 3 со щелочами: Al(OH) 3 + NaOH = NaAlO 2 + 2H 2 O Al(OH) 3 + NaOH = NaAlO 2 + 2H 2 O Удобный способ получения Аl(ОН) 3 пропускание СО 2 через раствор гидроксокомплекса: [Аl(ОН) 4 ] - + СО 2 = Аl(ОН) 3 + НСО 3 - 170 °С Мr=78,00 р= 3,97 г/см3, t разл > 170 °С При нагревании ступенчато разлагается, образуя промежуточный продукт метагидроксид AlO(OH): продукт метагидроксид AlO(OH): Прояв"> 170 °С Мr=78,00 р= 3,97 г/см3, t разл > 170 °С При нагревании ступенчато разлагается, образуя промежуточный продукт метагидроксид AlO(OH): продукт метагидроксид AlO(OH): Проявляет амфотерные, равно выраженные кислотные и основные свойства: 1.Взаимодействие гидроксида алюминия с кислотами: 1.Взаимодействие гидроксида алюминия с кислотами: Al(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3H 2 O Al(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3H 2 O 2.Взаимодействие Al(OH) 3 со щелочами: 2.Взаимодействие Al(OH) 3 со щелочами: Al(OH) 3 + NaOH = NaAlO 2 + 2H 2 O Al(OH) 3 + NaOH = NaAlO 2 + 2H 2 O Удобный способ получения Аl(ОН) 3 пропускание СО 2 через раствор гидроксокомплекса: [Аl(ОН) 4 ] - + СО 2 = Аl(ОН) 3 + НСО 3 -"> 170 °С Мr=78,00 р= 3,97 г/см3, t разл > 170 °С При нагревании ступенчато разлагается, образуя промежуточный продукт метагидроксид AlO(OH): продукт метагидроксид AlO(OH): Прояв" title="Гидроксид алюминия. Физические константы: Мr=78,00 р= 3,97 г/см3, t разл > 170 °С Мr=78,00 р= 3,97 г/см3, t разл > 170 °С При нагревании ступенчато разлагается, образуя промежуточный продукт метагидроксид AlO(OH): продукт метагидроксид AlO(OH): Прояв"> title="Гидроксид алюминия. Физические константы: Мr=78,00 р= 3,97 г/см3, t разл > 170 °С Мr=78,00 р= 3,97 г/см3, t разл > 170 °С При нагревании ступенчато разлагается, образуя промежуточный продукт метагидроксид AlO(OH): продукт метагидроксид AlO(OH): Прояв">

Сплавы алюминия. 1. Дуралюмины - от французского слова dur - твердый, трудный и aluminium - твердый алюминий. Дуралюмины - сплавы на основе алюминия, содержащие: 1,4-13% Cu, 0,4-2,8% Mg, 0,2-1,0% Mn, иногда 0,5-6,0% Si, 5-7% Zn, 0,8-1,8% Fe, 0,02-0,35% Ti и др. Дуралюмины - наиболее прочные и наименее коррозионно-стойкие из алюминиевых сплавов. Наибольшее применение нашли в авиастроении для изготовления некоторых деталей турбореактивных двигателей. Магналии - названы так из-за большого содержания в них магния (Mg), сплавы на основе алюминия, содержащие: 5-13% Mg, 0,2-1,6% Mn, иногда 3,5-4,5% Zn, 1,75-2,25% Ni, до 0,15% Be, до 0,2% Ti, до 0,2% Zr и др. Магналии отличаются высокой прочностью и устойчивостью к коррозии в пресной и даже морской воде. Магналии также хорошо устойчивы к воздействию азотной кислоты HNO 3, разбавленной серной кислоты H 2 SO 4, ортофосфорной кислоты H 3 PO 4, а также в средах, содержащих SO 2. Магналии применяются как конструкционный материал в: 1.авиастроении; 2.судостроении; 3. машиностроении (сварные баки, заклепки, бензопроводы, маслопроводы); 3. машиностроении (сварные баки, заклепки, бензопроводы, маслопроводы); 4. для изготовления арматуры строительных сооружений; 5. для изготовления деталей холодильных установок; 6. для изготовления декоративных бытовых предметов. Силумины - сплавы на основе алюминия с большим содержанием кремния (Si). В состав силуминов входят: 3-26% Si, 1-4% Cu, 0,2-1,3% Mg, 0,2-0,9% Mn, иногда 2-4% Zn, 0,8-2% Ni, 0,1-0,4% Cr, 0,05-0,3% Ti и др. Силумины обладают наилучшими из всех алюминиевых сплавов литейными свойствами. Они наиболее часто используются там, где необходимо изготовить тонкостенные или сложные по форме детали. Нашли свое основное применение в: 1.авиастроении; 2.вагоностроении; 3.автомобилестроении и строительстве сельскохозяйственных машин для изготовления картеров, деталей колес, корпусов и деталей приборов. САП - сплавы, состоящие из Al и 20-22% Al 2 O3. Получают спеканием окисленного алюминиевого Получают спеканием окисленного алюминиевого порошка. После спекания частицы Al 2 O 3 играют роль упрочнителя. Прочность данного соединения при комнатной температуре ниже, чем у дуралюминов и магналиев, но при температуре превышающей 200 °С превосходит их. Прочность данного соединения при комнатной температуре ниже, чем у дуралюминов и магналиев, но при температуре превышающей 200 °С превосходит их. При этом САП обладают повышенной стойкостью к окислению, При этом САП обладают повышенной стойкостью к окислению, поэтому они незаменимы там, где температура эксплуатации превышает 400 °С.

Применение. Алюминий обладает целым рядом свойств, которые выгодно отличают его Алюминий обладает целым рядом свойств, которые выгодно отличают его от других металлов. Широкое применение получил так называемый термит - смесь оксида Широкое применение получил так называемый термит - смесь оксида железа Fe 3 O 4 с алюминием. железа Fe 3 O 4 с алюминием. 8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe Данный процесс используют при сварке. Иногда для получения некоторых чистых металлов в свободном виде. В технике алюминий используют для насыщения поверхности стальных и чугунных изделий с целью защиты этих изделий от коррозии. В технике алюминий используют для насыщения поверхности стальных и чугунных изделий с целью защиты этих изделий от коррозии. Гидрооксид алюминия Al(OH) 3 используется для крашения тканей, для изготовления керамики и как нейтрализующий агент. Алюминиевая фольга используется как упаковочный материал для продуктов питания (например шоколада), более толстая - для изготовления банок для напитков. Алюминиевая фольга используется как упаковочный материал для продуктов питания (например шоколада), более толстая - для изготовления банок для напитков. Некоторые соли алюминия применяются в медицине для лечения кожных заболеваний: KAl(SO 4) 2 · 12 H 2 O- алюмокалиевые квасцы: (СН 3 СОО) 3 Al – ацетат алюминия. Хлорид алюминия AlCl 3 применяется в качестве катализатора в органической химии. Сульфат алюминия Al 2 (SO 4) 3 · 18 H 2 O используется для очистки воды. В настоящее время алюминий и его сплавы используют практически во всех областях современной техники. Важнейшие потребители алюминия и его сплавов: 1.авиационная и автомобильная отрасли 2.промышленности, 3.железнодорожный и водный транспорт, 4.электротехническая промышленность и приборостроение, 5.промышленное и гражданское строительство, 6.химическая промышленность, 7.производство предметов народного потребления. Из алюминия и его сплавов изготовляют авиоконструкции, моторы, блоки, головки цилиндров, картеры, коробки передач, насосы и другие детали. Алюминием и его сплавами отделывают железнодорожные вагоны, изготовляют корпуса и дымовые трубы судов, спасательные лодки, радарные мачты, трапы. Алюминием и его сплавами отделывают железнодорожные вагоны, изготовляют корпуса и дымовые трубы судов, спасательные лодки, радарные мачты, трапы. Широко применяют алюминий и его сплавы в электротехнической промышленности для изготовления кабелей, шинопроводов, конденсаторов, выпрямителей переменного тока. Широко применяют алюминий и его сплавы в электротехнической промышленности для изготовления кабелей, шинопроводов, конденсаторов, выпрямителей переменного тока.

Тест Вариант I. Вариант I. 1.Какова электронная конфигурация атома алюминия? А. 1s 2 2s 2 2p 1 Б. 1s 2 2s 2 2p 3 А. 1s 2 2s 2 2p 1 Б. 1s 2 2s 2 2p 3 B. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 Г. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2 B. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 Г. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2 2.С каким из указанных веществ реагирует алюминий? А.CaO Б.HCl А.CaO Б.HCl B.Cl 2 Г. NaOH B.Cl 2 Г. NaOH 3.С каким из указанных веществ реагирует гидроксид алюминия? А.N 2 Б. NaOH А.N 2 Б. NaOH B.H 2 SO 4 Г. H 2 O B.H 2 SO 4 Г. H 2 O 4.Какие вещества образуются при взаимодействии Al(OH) 3 и NaOH? А.Na 2 O Б. Al 2 O 3 А.Na 2 O Б. Al 2 O 3 B.NaAlO 2 Г. H 2 O B.NaAlO 2 Г. H 2 O 5. Какие из указанных металлов являются более активными, чем алюминий? А.Na Б. Cu А.Na Б. Cu B.Сa Г. Fe B.Сa Г. Fe 6.Растворы каких веществ имеют щелочную реакцию среды (pH>7)? А.AlCl 3 Б. Al(NO 3) 3 А.AlCl 3 Б. Al(NO 3) 3 B.NaAlO 2 Г. Al 2 (SO 4) 3 B.NaAlO 2 Г. Al 2 (SO 4) 3 7.В чем растворяется Al 2 O 3 ? А. H 2 O Б. Раствор NaOH А. H 2 O Б. Раствор NaOH B. раствор HCl Г. Раствор NaCl B. раствор HCl Г. Раствор NaCl 7)? А.AlCl 3 Б. Al(NO 3) 3 А.AlCl 3 Б. Al(NO 3) 3 B.NaAlO 2 Г. Al 2 (SO 4) 3 B.NaAlO 2 Г. Al 2 (SO 4) 3 7.В чем растворяется Al 2 O 3 ? А. H 2 O Б. Раствор NaOH А. H 2 O Б. Раствор NaOH B. раствор HCl Г. Раствор NaCl B. раствор HCl Г. Раствор NaCl">

Вариант II. 1.Какова электронная конфигурация иона Al +3 ? А. 1s 2 Б. 1s 2 2s 2 2p 6 А. 1s 2 Б. 1s 2 2s 2 2p 6 B. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 Г. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 B. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 Г. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 2.С каким из указанных веществ реагирует оксид алюминия? А. H 2 O Б.N 2 А. H 2 O Б.N 2 B. NaOH Г. H 2 SO 4 B. NaOH Г. H 2 SO 4 3.С каким из указанных веществ реагирует алюминий? 3.С каким из указанных веществ реагирует алюминий? А. SO 2 Б.Br 2 А. SO 2 Б.Br 2 B. NaCl Г. KOH B. NaCl Г. KOH 4. Какие вещества образуются при взаимодействии Al 2 O 3 с KOH ? 4. Какие вещества образуются при взаимодействии Al 2 O 3 с KOH ? А. Al(OH) 3 Б.K 2 O А. Al(OH) 3 Б.K 2 O B. H 2 O Г. KAlO 2 B. H 2 O Г. KAlO 2 5. Какие из указанных металлов являются менее активными, чем алюминий? 5. Какие из указанных металлов являются менее активными, чем алюминий? А. Ag Б.Ba А. Ag Б.Ba B. Hg Г. K B. Hg Г. K 6. Растворы каких веществ имеют кислую реакцию среды (pH

Продолжить формирование представлений о химическом элементе и простом веществе алюминии, нахождении его в природе; строении атома, физических и химических свойствах, применении алюминия и его сплавов. Совершенствовать умение записывать уравнения хи- мических реакций, характеризующих химические свойства алюминия, особенности его вза- имодействия со щелочами.Продолжить формирование представлений об амфотерности на примере оксида и гидроксида алюминия, применении соединений алюминия. Развивать и совершенствовать умения составлять уравнения в молекулярной, полной и сокращенной ионных формах. Совершенствовать экспериментальные умения на примере доказательства амфотерного характера гидроксида алюминия.

Просмотр содержимого документа
«Презентация к уроку "Алюминий и его соединения"»

Алюминий и его соединения

Положение в Периодической системе

• Алюминий располагается в 3 периоде, в IIIА - группе.
• Порядковый номер элемента – 13
• Относительная атомная масса – 27
• Алюминий – металл, соединения которого обладают амфотерными свойствами.

Строение атома алюминия

• Заряд ядра атома алюминия +13
• В атоме 3 энергетических уровня
• Электронная оболочка атома алюминия содержит

s- и p-электроны

• На внешнем электронном уровне 3 электрона (2 – спаренных s-электрона и 1 – неспаренный p-электрон)

Нахождение в природе

• По распространенности в земной коре алюминий занимает 3-е место после кислорода и кремния среди всех атомов и 1-е место - среди металлов. Встречается только в составе соединений.

Получение алюминия

• Впервые алюминий был получен датским физиком Гансом Эрстедом в 1825 году действием амальгамы калия на хлорид алюминия с последующей отгонкой ртути. Название элемента образовано от лат. aluminis - квасцы .

AlCl 3 + 3K = 3KCl + Al

• В настоящее время алюминий получают электролизом оксида:

2Al 2 O 3 = 4Al + 3O 2 – 3352 кДж

Физические свойства

• плотность (при 20°С) 2698,9 кг/м3;
• t пл 660,24°С;
• t кип около 2500°С;

Алюминий сочетает весьма ценный комплекс свойств: малую плотность, высокие теплопроводность и электрическую проводимость, высокую пластичность и хорошую коррозионную стойкость, обладает высокой отражательной способностью, близкой к серебру (он отражает до 90% падающей световой энергии).

Химические свойства

• Окисляется на воздухе :

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3

3 O 2 0 + 4ē → 2O -2 восстановление, окислитель

• Вытесняет водород из воды

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2

4 Al 0 - 3 ē → Al +3 окисление, восстановитель

3 2H +1 + 2ē → H 2 0 восстановление, окислитель

Химические свойства

• Взаимодействует с кислотами:

2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2

2Al + 6H + + 6Cl - = 2Al 3+ + 6Cl - + 3H 2

2Al + 6H + = 2Al 3+ + 3H 2

• Взаимодействует со щелочами:

2Al + 2H 2 O + 2NaOH = 2NaAlO 2 + 3H 2

2Al + 2H 2 O + 2Na + + 2OH - = 2Na + + 2AlO 2 - + 3H 2

2Al + 2H 2 O + 2OH - = 2AlO 2 - + 3H 2

Химические свойства

• Вытесняет металлы из их оксидов

(алюминотермия):

8Al + 3Fe 3 O 4 = 9Fe + 4Al 2 O 3

8 Al 0 - 3 ē → Al +3 – окисление, восстановитель

3 24 Fe +2 + 2ē → Fe 0 – восстановление, ок-ль

3 2Fe +3 + 6ē → 2Fe 0 – восстановление, ок-ль

Соединения алюминия. Оксид

• Очень твердый порошок белого цвета.
• Образуется:

а) при окислении или горении алюминия:

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3

б) в реакции алюминотермии:

2Al + Fe 2 O 3 = 2Fe + Al 2 O 3

в) при термическом разложении гидроксида:

2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + H 2 O

Химические свойства оксида алюминия

Al 2 O 3 по характеру амфотерный оксид.

Взаимодействует:

а) с кислотами:

Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

Al 2 O 3 + 6H + + 3SO 4 2- = 2Al 3+ + 3SO 4 2- + 3H 2 O

Al 2 O 3 + 6H + = 2Al 3+ + 3H 2 O

б) со щелочами:

Al 2 O 3 + 6NaOH = 2Na 3 AlO 3 + 3H 2 O

Al 2 O 3 + 6Na + + 6OH - = 6Na + + 2AlO 3 3- + 3H 2 O

Al 2 O 3 + 6OH - = 2AlO 3 3- + 3H 2 O

Гидроксид алюминия

• Белый нерастворимый в воде порошок
• Проявляет амфотерные свойства.
• Взаимодействует:

а) с кислотами:

Al(OH) 3 + 3HNO 3 = Al(NO 3) 3 + 3H 2 O

Al(OH) 3 + 3H + + 3NO 3 - = Al 3+ + 3NO 3 - + 3H 2 O

Al(OH) 3 + 3H + = Al 3+ + 3H 2 O

б) со щелочами:

Al(OH) 3 + 3KOH = K 3 AlO 3 + 3H 2 O

Al(OH) 3 + 3K + + 3OH - = 3K + + AlO 3 3- + 3H 2 O

Al(OH) 3 + 3OH - = AlO 3 3- + 3H 2 O

Используя схему, напишите уравнения реакций 1 - 9

Al 2 (SO 4 ) 3

Al 2 O 3

Al(OH) 3

H 3 AlO 3

Cлайд 1

ГБПОУ СПТ им.Б.Г.Музрукова Алюминий и сплавы алюминия Подготовила Сунгатуллина Роза Мунировна, преподаватель специальных дисциплин Саров 2014

Cлайд 2

Из истории открытия алюминия… «Серебро из глины» В период открытия алюминия этот металл был дороже золота. Англичане хотели почтить богатым подарком великого русского химика Д.И Менделеева, подарили ему химические весы, в которых одна чашка была изготовлена из золота, другая - из алюминия. Чашка из алюминия стала дороже золотой. Полученное «серебро из глины» заинтересовало не только учёных, но и промышленников и даже императора Франции. Д.И.Менделеев

Cлайд 3

Интересные факты Немецкий учёный Ф.Велер (1827 г.) Памятник Дж. Вашингтону В лунном грунте обнаружен алюминий Самый большой телескоп в России

Cлайд 4

Cлайд 5

Авиастроение Применение алюминия и его сплавов во всех видах транспорта, а в особенности воздушного привело к уменьшению собственной массы транспортных средств и к резкому увеличению эффективности их использования.

Cлайд 6

Кораблестроение Алюминий и его сплавы применяют при отделке и изготовлении корпусов и дымовых труб судов, спасательных лодок, радарных мачт, трапов.

Cлайд 7

Машиностроение Моторы, блоки, головки цилиндров, картеры, коробки передач, насосы и многие другие детали также изготавливают из алюминия и его сплавов.

Cлайд 8

Пищевая промышленность Алюминиевая фольга дешевле оловянной и полностью заменила ее как упаковочный материал для пищевых продуктов. Все больше и больше используется алюминий при изготовлении тары для консервирования и храпения продуктов сельского хозяйства.

Cлайд 9

Военная промышленность Алюминий, а также его сплавы является стратегическим металлом и широко используется в военной промышленности при строительстве военной техники и оружия: самолетов, танков, артиллерийских установок, ракет, зажигательных веществ, а также для других целей в военной технике.

Cлайд 10

Строительство Алюминий и его сплавы применяются в промышленном и гражданском строительстве при изготовления каркасов зданий, ферм, оконных рам, лестниц и др. конструкций.

Cлайд 11

Электротехника Алюминий и его сплавы используют в электротехнической промышленности для изготовления кабелей, шинопроводов, конденсаторов, выпрямителей переменного тока.

Cлайд 12

Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева Периоды 1 2 3 4 5 6 7 Ряды 1 2 3 4 10 9 8 7 5 6 Группы элементов I II VI V VII III IV VIII Al Характеристика 1. Впервые получен в 1825 году Гансом Эрстедом. 2. В Периодической системе расположен в 3 периоде, IIIА-группе. 3. В природе встречается только в виде соединений. 4. Серебристо-белый, легкий металл. Обладает высокой тепло- и электропроводностью. 5. Валентность: III. Степень окисления: +3.

Cлайд 13

Cлайд 14

Природные соединения алюминия Нефелины - KNa34 Глинозёмы (смеси каолинов с песком SiO2, известняком CaCO3, магнезитом MgCO3) Корунд (сапфир, рубин, наждак) - Al2O3 Полевые шпаты - (K,Na)2O·Al2O3·6SiO2, Ca Каолинит - Al2O3·2SiO2 · 2H2O Берилл (изумруд, аквамарин) - 3ВеО · Al2О3 · 6SiO2

Cлайд 15

Получение алюминия в промышленности Алюминий получают электрохимическим методом из бокситов. 2Al2O3 ток> 4Al + 3O2

Cлайд 16

Свойства алюминия как проводникового материала Электропроводимость легкий металл серебристо-белого цвета (3.5 раза легче, чем медь, плотность - 2700 кг/м3). Низкий удельный вес; температура плавления алюминия зависит от его чистоты и колеблется в пределах 660-667 гр. поС. Нагрев алюминиевого провода требует больше энергетических затрат, чем нагрев и плавление такого же количества меди; высокая пластичность алюминия позволяет производить фольгу (толщиной до 0.004 мм), изделия глубокой вытяжкой, использовать его для заклепок; высокая окисляемость на воздухе - большие затраты на изоляцию; низкая механическая прочность; снижение проводимости, за счет содержания примесей (физико-химические, механические и технологические свойства алюминия очень сильно зависят от вида и количества примесей, ухудшая большинство свойств чистого металла. Основными естественными примесями в алюминии являются железо и кремний. Железо, например, присутствуя в виде самостоятельной фазы Fe-Al, снижает электропроводность и коррозионную стойкость, ухудшает пластичность, но несколько повышает прочность алюминия.); хорошая свариваемость; плохо поддается резанию.

Cлайд 17

Марки алюминия Марки Al Содержание алюминия(%) Содержание примесей(%) Применение Алюминий особой чистоты А999 99, 999 001% Изготовление анодной и катодной фольги электролитических конденсаторов и для получения тонкой пленки, применяемых в микроэлектронике) Алюминий высокой степени чистоты А995 99,995 003% Химическая аппаратура Фольга для обкладок конденсаторов экраны радиочастотных коаксиальных кабелей Алюминий технической чистоты А8 ;А7;А6 99,8; 99,7; 99,6 Не более 1% Катанка для производства кабельно-проводниковой продукции -Сырье для производства алюминиевых сплавов - Фольга - Прокат (прутки, ленты, листы, проволока, трубы)

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Слайд 1
Алюминий

Слайд 2
13
Алюминий(лат. Aluminium)
3 8 2
26,9815
3s2 3p1
Порядковый номер. Химический элемент III группы главной подгруппы 3-го периода.

Слайд 3
Число
протонов p+=13 электронов ē=13 нейтронов n0=14

Слайд 4
Схема расположения электронов на энергетических подуровнях
+13Al 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
1s
2s
2p
3s
3p
в соединениях проявляет степень окисления +3

Слайд 5
Al – типичный металл
Восстановительные свойства Al 0- 3ē Al+3Тип химической связи -металлическаяТип кристаллической решетки – кубическая гранецентрированная

Слайд 6
Физические свойства вещества
Al – серебристо-белый металл, пластичный, легкий, хорошо проводит тепло и электрический ток, обладает хорошей ковкостью, легко поддаётся обработке, образует лёгкие и прочные сплавы. =2,7 г/см3 tпл.=6600С

Слайд 7
Особенности физических и химических свойств алюминия, его нахождения в природе и применения:
Алюминий – самый распространенный металл земной коры. Его ресурсы практически неисчерпаемы.Обладает высокой коррозионной стойкостью и практически не нуждается в специальной защите.Высокая химическая активность алюминия используется в алюминотермии.Малая плотность в сочетании с высокой прочностью и пластичностью его сплавов делает алюминий незаменимым конструкционным материалом в самолетостроении и способствует расширению его применения в наземном и водном транспорте, а также в строительстве.Относительно высокая электропроводность позволяет заменять им значительно более дорогую медь в электротехнике.

Слайд 8
Алюминий реагирует с простыми веществами - неметаллами
4Al+3O2 = 2Al2O3 Поверхность покрывается пленкой оксида, в мелкораздробленном виде горит с выделением большого количества теплоты.2. 2Al + 3Cl2 = 2 AlCl33. 2Al + 3S = Al2S3 - при нагревании4. 4Al + 3С = Al4С3 - при нагревании

Слайд 9
Алюминий растворяется в растворах кислот2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H22Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2Концентрированная серная и азотная кислоты пассивируют алюминий.2. Алюминий реагирует с растворами солей менее активных металлов2Al + 3СuCl2 = 2AlCl3 + 3Cu

Слайд 10
Алюминий реагирует со сложными веществами:
3. Алюминий при высокой температуре реагирует с оксидами менее активных металлов (Алюминотермия – получение металлов: Fe, Cr, Mn, Ti, W и других, путем их восстановления алюминием) 8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe

Слайд 11
Алюминий реагирует со сложными веществами:
4.Так как алюминий – амфотерный металл, он реагирует с растворами щелочей. При этом образуется тетрагидроксоалюминат натрия и выделяется водород: 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H25. При удалении оксидной пленки с поверхности алюминия, он реагирует с водой с образованием гидроксида алюминия и водорода:2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 +3H2

Слайд 12
Получение алюминия
Алюминий получают электролизом раствора глинозема в расплавленном криолите (Na3AIF6) иэлектролизом расплава AlCl3

Слайд 13
Применение Al

Слайд 14
Соединения алюминия В природе алюминий встречается только в виде соединений и по распространенности в земной коре занимает первое место среди металлов и третье – среди всех элементов (после кислорода и кремния). Общее содержание алюминия в земной коре составляет 8,8 % по массе.

Слайд 15
Оксид алюминия Al2О3:
Очень твердый (корунд, рубин)в кристаллическом состоянии, порошок белого цвета, тугоплавкий - 20500С. Не растворяется в воде.Амфотерный оксид, взаимодействует:а) с кислотами Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2Oб) со щелочами Al2O3 + 2OH- = 2AlO-2 + H2OОбразуется:а) при окислении или горении алюминия на воздухе 4Al + 3O2 = 2Al2O3б) в реакции алюминотермии 2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Feв) при термическом разложении гидроксида алюминия 2Al (OH)3 = Al2O3 + 3H2O

Слайд 16
Белый нерастворимый в воде порошок.Проявляет амфотерные свойства, взаимодействует:а) с кислотами Al (OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2Oб) со щелочами Al (OH)3 + Na OH = NaAlO2 + 2H2OРазлагается при нагревании 2Al (OH)3 = Al2O3 + 3H2OОбразуется:а) при взаимодействии растворов солей алюминия с растворами щелочей (без избытка)Al3+ + 3OH- = Al (OH)3 б) при взаимодействии алюминатов с кислотами (без избытка)AlO-2 + H+ + H2O = Al (OH)3
Гидроксид алюминия Al(ОН)3:

Слайд 17
Домашнее задание:
1) Пользуясь материалом презентации, и учебника, выучить свойства алюминия и его соединений.2) Выполнить интерактивные задания по теме «Алюминий» на сайте лицея, записать правильные ответы в тетрадь.3) Выполнить виртуальную практическую работу «Химические свойства алюминия», оформить ее в тетради.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Данная статья применяется на уроках химии при изучении темы "Металлы", расширеят кругозор обучающихся, имеет профессиональную направленность....

3 А төркеме металларының үзлекләрен алюминий мисалында өйрәнү.Химик элементларның периодик системасында элементның урнашуы буенча аңа характеристика бирү.Атом төзелешенә нигезләнеп, ...

Данные материалы могут быть использованы учеником для самостоятельного изучения темы "Алюминий" и организации самоконтроля....