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鋁的化學知識


實驗室k / 2018-12-03

       找一張鋁箔或用一張香煙盒里包裝用的鋁箔,把它折成鴨子狀(注意有鋁的一面向外)。

       用毛筆蘸硝酸汞溶液,在鋁鴨子周身涂刷一遍,或將鋁鴨子浸在硝酸汞溶液中洗個澡,再用藥水棉花或干凈的布條把鴨子身上多余的藥液吸掉。幾分鐘后,你會驚奇地看到鴨子身上竟長出了白茸茸的毛!更奇怪的是,用棉花把鴨子身上的毛擦掉之后,它又會重新長出新毛來。

       鋁鴨子為什么會長毛呢?長出的毛到底是什么東西呢?

鋁制品

       原來,鋁是一種較活潑的金屬,容易被空氣中的氧氣所氧化變成氧化鋁。通常的鋁制品之所以能免遭氧化,是由于鋁制品表面有一層致密的氧化鋁外衣保護著。在鋁箔的表面涂上硝酸汞溶液以后,硝酸汞穿過保護層,與鋁發(fā)生置換反應,生成了液態(tài)金屬——汞。汞能與鋁結合成合金,俗稱“鋁汞齊”,在鋁汞齊表面的鋁沒有氧化鋁保護膜的保護,很快被空氣中的氧氣氧化變成了白色固體氧化鋁。當鋁汞齊表面的鋁因氧化而減少時,鋁箔上的鋁會不斷溶解進入鋁汞齊,并繼續(xù)在表面被氧化,生成白色的氧化鋁。最后使鋁箔捏成的鴨子長滿白毛。

       1827年,德國的韋勒把鉀和無水氯化鋁共熱,制得鋁。

       鋁,銀白色有光澤金屬,密度2.702克/立方厘米,熔點為660.37℃,沸點為2467℃。具有良好的導熱性、導電性和延展性?;蟽r+3,電離能5.986電子伏特。鋁被稱為活潑金屬元素,但在空氣中其表面會形成一層致密的氧化膜,使之不能與氧、水繼續(xù)作用。在高溫下能與氧反應,放出大量熱,用此種高反應熱,鋁可以從其他氧化物中置換金屬(鋁熱法)。

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

       在高溫下鋁也同非金屬發(fā)生反應,亦可溶于酸或堿放出氫氣。對水、硫化物、濃硫酸、任何濃度的醋酸,以及一切有機酸類均無作用。

       鋁以化合態(tài)的形式存在于各種巖石或礦石里,如長石、云母、高嶺石、鋁土礦、明礬石,等等。通過有鋁的氧化物與冰晶石(Na3AlF6)共熔電解制得。

       從鋁土礦中提取鋁反應過程如下:

       ① 溶解:將鋁土礦溶于NaOH中

Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O

       ② 過濾:除去殘渣氧化鐵、硅鋁酸鈉等

       ③ 酸化:向濾液中通入過量CO2

NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3

       ④ 過濾、灼燒Al(OH)3

2Al(OH)3=Al2O3+3H2O(高溫)

       注:電解時為使氧化鋁熔融溫度降低,在Al2O3中添加冰晶石(Na3AlF6)

       ⑤ 電解:2Al2O3(熔融)=4Al+3O2↑(通電)

       注:不電解熔融AlCl3煉Al原因:AlCl3是共價化合物,其熔融態(tài)不導電。

       鋁可以從其他氧化物中置換金屬(鋁熱法)。其合金質輕而堅韌,是制造飛機、火箭、汽車的結構材料。純鋁大量用于電纜,廣泛用來制作日用器皿。


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