中學(xué)化學(xué)中重要元素——鋁

【摘要】 鋁及其重要化合物及鋁鹽的性質(zhì)是中學(xué)化學(xué)的重點(diǎn)知識(shí)。本文重點(diǎn)介紹鋁的性質(zhì)及鋁的氧化物存在和用途，氫氧化鋁的性質(zhì)及用途。在鋁鹽中著重介紹氯化鋁和硫酸鋁的性質(zhì)并且介紹明礬的用途。

【關(guān)鍵詞】 鋁單質(zhì);氧化鋁;氫氧化鋁; 鋁鹽

鋁及其重要化合物的性質(zhì)是中學(xué)化學(xué)元素化合物內(nèi)容的重要組成部分，有些知識(shí)和我們生活息息相關(guān)。

一、單質(zhì)

鋁是地殼中蘊(yùn)藏量及其豐富的金屬元素，豐度為8.3%，僅次于氧和硅居第三位。鋁是銀白色有金屬光澤的金屬，熔點(diǎn)660.37℃，沸點(diǎn)2467℃，相對(duì)密度2.702，是輕金屬，可以作輕質(zhì)合金和宇航器。鋁有良好的導(dǎo)電、傳熱及延展性，儲(chǔ)量又高，所以常用鋁代替銅作導(dǎo)線用。

鋁的化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡谧匀唤缰腥且曰蠎B(tài)存在。但它在空氣中和水中比較穩(wěn)定。由于鋁表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，這層薄膜阻止了氧化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，若表面氧化鋁薄膜遭到破壞，則金屬鋁的化學(xué)活潑性充分的表現(xiàn)出來.

鋁在不同的溫度下，還能與Cl₂，Br2，I2，O2，S，P，N，C等反應(yīng)生成相應(yīng)的鋁的化合物:

2Al+3Cl₂=2AlCl3

2Al+3S=Al₂S3

鋁是一親氧元素，除了能與氧氣反應(yīng)外還能從許多金屬氧化物中奪取氧同時(shí)放出大量的熱這類反應(yīng)稱為鋁熱反應(yīng):

8Al+3Fe3O₄高溫 9Fe+4Al₂O₃

2Al+Cr2O₃高溫 2Cr+Al₂O₃

鋁是典型的兩性元素，既能溶于鹽酸和稀硫酸，又能溶于強(qiáng)堿溶液

2Al+6HCl=2AlCl3+3H₂↑

2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO2+H₂↑

鋁不溶于冷的濃硝酸和濃硫酸中。因此可以用鋁容器來儲(chǔ)存和運(yùn)輸濃硝酸和濃硫酸。

鋁的氧化物和氫氧化物

1、氧化鋁俗名礬土，化學(xué)式為Al₂O₃，一種難熔又不溶于水的白色粉末，熔點(diǎn)2015℃，沸點(diǎn)2980℃。相對(duì)密度40。具有不同的晶型，主要有α和γ兩種變體。天然存在的α型氧化鋁稱為剛玉，硬度僅次于金剛石，混有少量雜質(zhì)可使剛玉帶有各種色澤，稱為寶石。如紅寶石(含有少量Cr3+)和藍(lán)寶石(含Ti3+和Fe2+，F(xiàn)e3+)α-氧化鋁不溶于酸和堿。γ-Al₂O₃能溶于酸及堿溶液:

Al₂O₃+6HCl=2AlCl3+3H₂O

Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO2+H₂O

氧化鋁是電解法制金屬鋁的主要原料，所用氧化鋁越純煉出的鋁就越純。

2Al₂O₃電解 4Al+3O2↑

氧化鋁的應(yīng)用已擴(kuò)展到機(jī)械，金屬，纖維，電子等工業(yè)。純度為99.99%的高純度Al₂O₃作精細(xì)陶瓷，機(jī)械耐熱陶瓷，集成電路，錄音磁帶的填充劑，拉成單晶用于激光技術(shù)。

2、氫氧化鋁

在鋁鹽溶液中加入堿或氨水得到白色無定形凝膠狀沉淀:

Al³⁺+3NH3#8226;H₂O=Al(OH)₃+3NH4+

Al(OH)₃是 典型的兩性氫氧化物，堿性略強(qiáng)于酸性，但仍然是弱堿:

Al(OH)₃+3H+=Al³⁺+3H₂O

Al(OH)₃+OH-=AlO2-+2H₂O

在溶液中存在兩性平衡:

Al³⁺+3OH-=Al(OH)₃=AlO2-+H++H₂O

因此在酸性介質(zhì)中以Al³⁺形式存在，在堿性介質(zhì)中以AlO2-形式存在。

氫氧化鋁可用于制備鋁鹽，吸附劑，媒染劑和離子交換劑也用作瓷釉，耐火材料，放火布等的原料.其凝膠液和干燥凝膠在醫(yī)藥上用作酸藥.有中和胃酸和保護(hù)潰瘍面的作用.用于治胃和十二指腸潰瘍病和胃酸過多等癥。

三、鋁鹽

1、氯化鋁

氯化鋁是無色到白色晶體，在空氣中易潮解熔點(diǎn)190℃，177.8℃升華。它的蒸汽以價(jià)的雙聚分子形式存在。極易水解，溶液成酸性。所以只有在強(qiáng)酸性條件下從水溶液中制取。但得到的是AlCl3#8226;6H₂O。不能用加熱AlCl3#8226;6H₂O的方法制取無水氯化鋁。因?yàn)榧訜酇lCl3#8226;6H₂O會(huì)邊失水邊水解得到Al₂O₃。

2AlCl3#8226;H₂O=Al₂O₃+3H₂O+6HCl

無水氯化鋁只能通過干法制得.在熔融的鋁中通氯氣或通氯氣與Al₂O₃與碳的混合物中可的無水AlCl3:

2Al+3Cl₂=2AlCl3

Al₂O₃+3C+3Cl₂=2AlCl3+3CO

2、硫酸鋁和明礬

硫酸鋁是常見鋁鹽之一，無水物是白色粉末。水合物Al₂(SO₄)₃#8226;18H₂O是白色晶體。易溶于水。硫酸鋁易發(fā)生水解，水溶液呈酸性。由氫氧化鋁或鋁礬土和濃硫酸作用均可得到硫酸鋁:

2Al(OH)₃+3H₂SO₄=Al₂(SO₄)₃+6H₂O

Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂(SO₄)₃+3H₂O

硫酸鋁易與堿金屬(Li除外)的硫酸鹽生成溶解度較小的礬。最常見的礬是鋁鉀礬KAl(SO₄)212H₂O。俗稱明

礬。硫酸鋁和明礬都易溶于水并且水解。Al³⁺水解使溶液顯酸性，Al(OH)₃水解產(chǎn)物膠狀沉淀，它是有很強(qiáng)的吸附作用，所以明礬常作凈水劑和纖維類紡織品的媒染劑。并且由于硫酸鋁水解呈酸性，所以在泡沫滅火器中用Al₂(SO₄)₃的飽和水溶液與NaHCO₃溶液反應(yīng)產(chǎn)生氣體來滅火。

Al³⁺+3HCO₃=AL(OH)₃↓+3CO2↑

參考文獻(xiàn)

1 馬淑珍 《無機(jī)化學(xué)》冶金工業(yè)出版社 94年出版

2 付天龍 《中學(xué)化學(xué)》2008年第九期