1、专题3 从矿物到基础材料,第一单元 从铝土矿到铝合金,长兴华盛虹溪中学高一化学备课组,从铝土矿中提取铝,铝及其合金的应用,铝合金的特点1、密度小2、强度高3、塑性好4、制造工艺简单5、成本低6、抗腐蚀力强,铝及其合金在日常生活中的应用,铝元素是地壳中含量最多的金属元素，约占地壳总量的7.73 %,地壳含量：OSi Al Fe,一、铝的存在,铝土矿的成分：,主要成分：Al2O3,少量：Fe2O3、SiO2等杂质,二、铝的发现及冶炼变化,铝的发现,德国的沃勒于1827年发现铝,1886年，美国霍尔和法国的埃鲁用电解法冶炼得到铝,法国的德维尔于1854年制得铝,阅读：书本P64图3-2(忽略SiO2
2、的影响),问题与探究,1.该工艺分哪几步进行？,2.猜测每一步的操作作用是什么？,提示:理解每个步骤时，如有疑问可提出，共同探讨。,3.从整个工艺流程看,可分成哪两个阶段?,交流与讨论,生成Al(OH)3,溶解氧化铝,生成Al2O3,除去杂质,保存Al(OH)3,步骤一、矿物的溶解、过滤,化学反应：Al2O3 +2NaOH = 2NaAlO2 + H2O,氧化铝化学性质,Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O,Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 +3H2O,Al2O3 + 2OH- = 2AlO2- + H2O,Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ +
3、3H2O,两性氧化物：既可以和酸反应，又可以和碱反应生成盐和水的氧化物。,刚玉的主要成分是 氧化铝，硬度仅次于金刚石。红宝石、蓝宝石的主要成分也是刚玉。 红宝石：混有少量含铬的化合物； 蓝宝石：混有少量含钛的化合物。 人造宝石不但是漂亮的装饰品，还常用来制造钟表的轴承、光学仪器等等。,你知道吗？,高硬度、高熔沸点，不溶于水的白色固体。常用作耐火材料。,氧化铝的物理性质：,闪耀着六射星光的天然蓝宝石“亚洲之星”重330克拉，缅甸产，世界著名珍宝，现藏于美国华盛顿斯密森博物馆。,闪耀着六射星光的天然红宝石“罗斯利夫斯”，重138.7克拉，斯里兰卡产，世界著名珍宝。现藏于美国华盛顿斯密森博物馆。,步
4、骤二、滤液的酸化和过滤,2NaAlO2 + CO2 + 3H2O = 2Al(OH)3+ Na2CO3,NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3+ NaHCO3,【探究】能使偏铝酸盐转化为氢氧化铝的物质,结论: 偏铝酸盐能与强酸或某些能提供H+的盐反应.,AlO2- + HCO3- + H2O = Al(OH)3+ CO32-,2AlO2- + CO2 +3H2O = 2Al(OH)3+ CO32-,AlO2- + CO2 +2H2O = Al(OH)3+ HCO3-,NaAlO2+HCl+H2O Al(OH)3+NaCl,AlCl3+3NaOH=Al(OH)3 + 3NaC
5、I,步骤三、灼烧,氢氧化铝不稳定性：,步骤四、电解,电解熔融的氧化铝,氧化铝的熔点很高（熔点2054） ，电解氧化铝制备铝消耗能量大。1886年，美国化学家霍尔在氧化铝中加入冰晶石（Na3AlF6），使氧化铝熔融温度降低，从而节能。,思考：工业上采用电解熔融的氯化镁制金属镁；能否用电解熔融的氯化铝制取金属铝？,Al,冶炼铝的电解槽,从铝土矿制备铝的步骤及发生反应的化学方程式。,溶解：过滤：酸化：过滤：灼烧：电解：,Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,除去杂质(Fe2O3等),NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3,保留氢氧化铝,Al2O3Fe2O3SiO2,过
6、量盐酸,过滤,SiO2除去,AlCl3FeCl3HCl溶液,过量NaOH溶液,过滤,Fe(OH)3除去,NaAlO2NaClNaOH溶液,过量CO2,过滤,滤液除去,Al(OH)3, ,Al2O3,通电,Al,酸溶法,问题讨论：,从科学、安全、可行、简约四个方面来考虑比较工业炼铝方案与下面方案的优缺点 。,方案1,方案2,金属的冶炼,自然界中的金属大都以化合态存在,用化学的方法把化合态的金属变成游离态,要考虑的问题,概括与整合,矿物的富集与净化,合适的冶炼方法,电解法,热还原法,热分解法,1、从铝土矿制备铝所涉及的下列有关反应中，属于氧化还原反应的是 （ ）A.铝土矿溶于NaOH溶液中B.偏铝
7、酸钠溶液的酸化C.灼烧氢氧化钠固体D.电解熔融的氧化铝,D,2下列属于碱性氧化物的是（ ） 属于酸性氧化物的是 （ ） 属于两性氧化物的是 （ ）ACO2 BFe2O3 C Al2O3 DCO,B,A,C,3、铝在人体中积累可使人慢性中毒，1989年世界卫生组织正式将铝确定为食品污染源之一而加以控制。铝及其化合物在下列场合的使用须加以控制的是 （ ）制铝锭 制易拉罐 制电线、电缆 制包糖果用的铝箔 用明矾净水制炊具 用明矾和苏打作食物膨化剂 用氢氧化铝制胃药 制防锈油漆 A. B. C. D.,C,4、下列有关铝土矿中提炼铝的说法不正确的是（ ）A铝土矿中的铝元素是以化合态存在的，需用化学方法把铝元素变成游离态B提炼过程中，先将铝土矿净化提取氧化铝,再进行冶炼C可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来D冶炼铝的方法同工业冶炼钠、镁相似, 可用电解法,C,5、将二氧化碳通入下列溶液中,最终一定会有沉淀的是( ) A.氢氧化钠溶液 B.澄清石灰水 C.偏铝酸钠溶液 D.氯化钙溶液,c,6、电解熔融的氧化铝制取金属铝，若有0.3mol电子发生转移，则理论上能得到金属铝多少克？需氧化铝多少摩？,
