鋁是銀白色金屬,熔點(diǎn)660.4℃,沸點(diǎn)2467℃,密度2.70克/厘米3,很輕,約為鐵的1/4。它的硬度比較小,具有良好的延展性,可以拉成細(xì)絲,也可以輾壓成鋁箔,后者常用來包裝糖果、香煙。它還有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性,電力工業(yè)上用它制造電線、電纜、日常生活中用它制造炊具。它可以跟鎂、銅、鋅、錫、錳、鉻、鋯、硅等元素形成多種合金,廣泛用作制造飛機(jī)、汽車、船舶、日常生活用品的材料,也用于建筑業(yè)制造門窗。鋁是熱和光最好的反射體之一,它被用做絕熱材料和用于制造反射望遠(yuǎn)鏡中的反射鏡。
鋁的化學(xué)性質(zhì)鋁是第三周期ⅢA族元素,最外層電子是3s23p1,容易失去,因此它是比較活潑的金屬元素。它能跟非金屬、酸和堿作用。常溫下鋁能跟空氣中的氧起反應(yīng),生成一層致密的氧化膜,它可以阻止鋁繼續(xù)被氧化。高溫下,鋁可以跟空氣中的氧劇烈反應(yīng),將鋁粉或鋁箔放在氧氣中加熱,則能發(fā)生燃燒,放出大量的熱:
4Al+3O2 2Al2O3+熱
鋁還能跟鹵素、硫等非金屬起反應(yīng)。鋁是兩性金屬,既能跟酸,也能跟堿起反應(yīng)。鋁跟稀酸反應(yīng),放出氫氣,跟熱的、濃的氧化性酸反應(yīng),不放出氫氣:
2Al+6HCl 2AlC13+3H2↑
2Al+6H2SO4(濃) Al2(SO4)3+3SO2↑+6H2O
但是跟冷的、濃的氧化性酸如硝酸、硫酸不起作用,因?yàn)檫@些酸能使鋁的表面鈍化(生成致密的氧化膜)。根據(jù)這種性質(zhì),常用鋁罐裝運(yùn)濃硫酸、濃硝酸。鋁跟堿起反應(yīng),也放出氫氣:
2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑
這個(gè)反應(yīng)是由于鋁的表面氧化膜(Al2O3)容易跟堿起反應(yīng)而引起的:
Al2O3+2NaOH 2NaAlO2+H2O
由于鋁的表面有一層致密的氧化膜,因此通常情況下鋁不與水起作用。但是如果破壞掉氧化膜(如使它生成鋁汞齊),則鋁可以跟熱水起作用,生成氫氧化鋁,并放出氫氣:
2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2↑
由于鋁有強(qiáng)烈的親氧性,冶金工業(yè)上用鋁作還原劑來制取某些難以還原的金屬:
Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr
3V2O5+10Al 5Al2O3+6V
這種冶金方法叫做鋁熱法。利用反應(yīng)生成大量的熱將金屬熔化,就可以把金屬分離出來。鐵路工程上用鋁熱法焊接鐵軌:
Fe2O3+2Al Al2O3+2Fe
煉鋼時(shí)可以在熔融的鋼水中投入鋁塊,以除去鋼中的氧。還可以利用鋁的親氧性來制取高溫金屬陶瓷涂層,方法是將鋁粉、石墨和二氧化鈦(TiO2)或其它高熔點(diǎn)金屬氧化物按一定比例混合均勻,涂在金屬表面上,然后高溫煅燒:
4Al+3TiO2+3C 2Al2O3+3TiC
這樣留在金屬表面的產(chǎn)物都是耐高溫的物質(zhì)。此法已應(yīng)用于制造火箭、導(dǎo)彈的技術(shù)中。
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