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下图中的蓝宝石和红宝石的主要成分是什么？颜色不同的原因是什么？
图4-16 蓝宝石
图4-17 红宝石
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红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3。它们之所以呈现不同的颜色，是因为除了Al2O3之外，还含有少量不同的金属元素。红宝石呈现红色是由于含有少量的铬（Cr）元素，蓝宝石呈现蓝色则是由于含有少量铁元素和钛（Ti）元素。
1.氧化铝（Al2O3）
Al2O3是白色、不溶于水的固体，熔点很高，是一种较好的耐火材料，它可以用来制造耐火坩埚、耐火管和耐高温的实验仪器。
天然产的Al2O3晶体叫刚玉，其硬度仅次于金刚石，可以用来制造钻头、砂轮等。在纯净的氧化铝中掺入少量其他金属氧化物，经过高温融合后，可制得人造宝石，如人造红宝石、人造蓝宝石等，它们大量用来做钟表里的轴承。
自然界存在的铝的氧化物主要有铝土矿，又称矾土。它是由一水氧化铝（Al2O3·H2O）、三水氧化铝（Al2O3·3H2O）以及少量氧化铁和石英等组成的。铝土矿可用来提炼纯的氧化铝。
Al2O3具有不同于一般金属氧化物的特殊性质，既能与酸反应也能与强碱反应。
像Al2O3这样，既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物，叫作两性氧化物。
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铝的冶炼
铝是地壳中含量最多的金属元素，但人类大量使用铝制品却很晚。这是因为铝的化学性质活泼，在自然界以化合态形式存在，而从矿石中提取铝比较困难。19世纪中期，铝的价格甚至超过了黄金。1886年，23岁的美国青年化学家霍尔（C.M.Hall）发明了由Al2O3电解生产铝的方法。但由于Al2O3的熔点高，很难熔化，需要合适的助熔剂才能克服高温电解的困难，并降低能量消耗。经过反复探索，霍尔用熔化的冰晶石（主要成分是Na3AlF6）作为助熔剂，使Al2O3在1 000℃左右溶解在液态冰晶石中，成为二者的熔融体，然后通入直流电，电解出金属铝。同年，法国的埃鲁（P.T.Heroult）也独立发明了这种方法。1889～1892年，奥地利化学家拜耳（K.J.Bayer）发明了用碱从铝土矿中提取Al2O3的方法。这两种方法相结合，奠定了现代电解冶炼铝工业的基础。从此以后，铝的价格大大下降，铝真正得到了广泛的应用。
2.氢氧化铝［Al（OH）3］(www.xing528.com)
氢氧化铝是几乎不溶于水的白色胶状物质，能凝聚水中的悬浮物，又有吸附色素的性能，可用于水的净化。
Al（OH）3既能与酸发生反应，又能溶于强碱溶液，是典型的两性氢氧化物。两性氢氧化物是既能与酸反应，又能与碱反应的氢氧化物。
氢氧化铝加热时，可分解成氧化铝：
因为氢氧化铝能与强碱发生反应，因此，不能用铝盐和氢氧化钠来制备，实验室里一般采用在铝盐溶液中滴加氨水的方法来制取氢氧化铝。
Al（OH）3可用作医用胃酸中和剂。这是因为Al（OH）3可以与酸反应，使胃液酸度降低，起到中和过多胃酸的作用；同时Al（OH）3是一种两性氢氧化物，它的碱性不强，不至于对胃壁产生强烈的刺激和腐蚀作用。例如，复方氢氧化铝片（图4-18）是治疗胃酸过多的一种胃药，它的主要成分就是Al（OH）3。
3.明矾［KAl（SO4）2·12H2O］
明矾是KAl（SO4）2·12H2O的俗称，又称“白矾”“钾明矾”，是硫酸钾和硫酸铝的含水复盐。复盐是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的，电离时能产生两种金属阳离子。
图4-18 含有Al（OH）3的胃药
明矾是一种无色晶体，易溶于水，与水发生水解反应生成Al（OH）3胶体。
明矾水解所产生的Al（OH）3胶状物质吸附能力很强，可以吸附水中的杂质，并生成沉淀，使水澄清。所以明矾常用作净水剂。
图4-19 明矾晶体
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