3.1.1 从铝土矿中提取铝 课件1

第一单元从铝土矿到铝合金第一课时从铝土矿中提取铝1．掌握从铝土矿中提取铝的方法原理。2．掌握氧化铝的重要性质及应用。3．体会铝的化合物的特殊性质，注重化学原理在工业生产中的应用。一、从铝土矿中提取铝1．铝的存在(1)地壳中金属元素的含量地壳中含量较多的四种金属顺序(由高到低)为：。(2)铝元素在地壳中的存在形式铝元素占地壳总量的，是地壳中含量的金属元素。铝土矿(主要成分为，还有少量的杂质)是铝元素在地壳中的主要存在形式之一。Al、Fe、Ca、Na7.73%Al2O3最高2．铝的冶炼以铝土矿为原料，冶炼铝包括两个过程：由铝土矿氧化铝和由氧化铝制取金属铝。提纯电解(1)Al2O3的提取①铝土矿与NaOH溶液反应，生成和水，化学方程式为。②在NaAlO2溶液中通入过量CO2，生成沉淀和NaHCO3，化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3。③灼烧Al(OH)3得到Al2O3，化学方程式为。(2)Al2O3的电解工业上采用电解熔融氧化铝制得金属铝，化学方程式为。NaAlO2Al(OH)3Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O2Al(OH)3Al2O3＋3H2O=====△=====通电2Al2O34Al＋3O2↑实际生产中采用什么措施降低氧化铝的熔点？【提示】通常在工业生产中向氧化铝中添加冰晶石(Na3AlF6)，使氧化铝熔融温度降低，从而减少能量消耗。3．铝的用途(1)铝合金主要用于建筑业、交通运输业以及电子行业。(2)铝由其优良的物理性质所决定的重要用途，主要有：①延展性——制作铝线、铝箔、多种容器。②导电性——电的良导体。铝的导电性仅次于铜，是优良的导体之一。③导热性——热的良导体。④不透明——作忌光物(如胶卷)的包装材料。⑤银白色、有金属光泽——作涂料(俗称银粉、银漆)。(3)铝易与许多金属或非金属元素形成多种性能优良的合金。①Al与Mg、Cu、Si、Zn、Li等金属能形成各种性能优良的铝合金。②铝合金的特点：密度小，强度高，塑性好，易成型，制造工艺简单，成本低廉等。二、Al2O3的性质及应用1．两性氧化物：。2．请写出Al2O3分别与H2SO4、烧碱反应的化学方程式，并改写为离子方程式：(1)(23．Al2O3的物理性质硬度高，熔点高，(填溶解性)的白色固体、常用于制造。4．存在：铝土矿、、、。既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水的氧化物Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2OAl2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2OAl2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2OAl2O3＋2OH－===2AlO2－＋H2O不溶于水耐火材料刚玉红宝石蓝宝石一、从铝土矿中提取铝工业上为什么不采用还原法冶炼铝，而是利用电解法？[师生互动]【提示】Al是十分活泼的金属，利用一般的还原剂很难与Al2O3反应，所用工业上用电解的方法来制铝。氧化铝电解过程中的电极材料是否被消耗？[学生互动]【提示】电解Al2O3除生成Al外，连接电源正极的电极上释放氧气，高温下会消耗电极材料，另一电极上不会消耗。从铝土矿中提取得到铝采用什么工艺流程？[学生交流]【提示】工艺流程图：工业上从铝土矿(含Al2O3、Fe2O3等)制取铝可采用如下流程：经分析：生产原料(铝土矿)和提取Al2O3后的残渣(赤泥)的部分成分如下表所示(以氧化物表示)，且已知铝土矿中的Fe2O3全部转入赤泥。成分Al2O3Fe2O3Na2O(由NaOH折算为Na2O)铝土矿55%16%0赤泥15%48%8%(1)生产中每消耗1t铝土矿将产生________吨赤泥。(2)试计算每炼出1t铝，理论上需要多少吨铝土矿？应补充多少吨NaOH？(结果保留2位小数)【解析】(1)由题意知：(2)设每炼出1t铝耗铝土矿yt，同时产生yt的赤泥，则铝土矿中Al2O3质量＝赤泥中Al2O3质量＋用于冶炼铝的Al2O3质量。即y×55%＝y××15%＋×1，y＝3.78。由Na2O～2NaOH可知：补充NaOH质量＝赤泥中NaOH质量。即补充NaOH质量为3.78××8%×＝0.13t。【答案】(1)0.33(2)3.78t0.13t1313102541380621.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．NaAlO2溶液的酸化C．灼烧氢氧化铝固体D．电解熔融的氧化铝【解析】氧化还原反应的特征是元素化合价的变化。熟悉从铝土矿石中提取铝所涉及的反应，然后分析反应中是否有元素化合价的变化。只有D选项中元素的化合价在反应前后发生了变化。【答案】D二、Al2O3的性质及应用为什么说氧化铝是两性氧化物？[师生互动]【提示】因为Al2O3既可以与酸反应又能与碱反应生成盐和水，故可看成是两性氧化物。氧化铝除了用来提取铝外，还有哪些用途？[学生交流]【提示】Al2O3的其他用途有：(1)制造耐火材料。(2)α－氧化铝是刚玉的主要成份。红宝石、蓝宝石是含有少量不同金属氧化物的优质刚玉。下列物质中，既能与NaOH溶液反应，又能与盐酸反应的是()A．MgOB．Al2O3C．NaHSO4D．NaHCO3【解析】MgO只能与盐酸反应：MgO＋2HCl===MgCl2＋H2OAl2O3与NaOH反应：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2OAl2O3与盐酸反应：Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2ONaHSO4只与NaOH反应：NaHSO4＋NaOH===Na2SO4＋H2ONaHCO3与NaOH反应：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2ONaHCO3与HCl反应：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O【答案】BD2.在MgO中混有少量的Al2O3杂质，欲将杂质除去，可选用的试剂是()A．稀硫酸B．浓氨水C．稀盐酸D．氢氧化钠溶液【解析】除杂问题所选试剂的基本原则是只与杂质发生化学反应而不影响主要存在的物质。此题利用Al2O3的两性为突破口。【答案】D金属冶炼的方法1．热分解法适用于金属活动顺序表中Hg以后的金属(很不活泼的金属)。例如，2HgO2Hg＋O2↑，2Ag2O4Ag＋O2↑。=====△=====△2．热还原法常见的还原剂有H2、C、CO等。例如，MgO＋CMg＋CO↑；Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2；WO3＋3H2W＋3H2O；Cr2O3＋2AlAl2O3＋2Cr(铝热反应)。3．电解法适用于金属活动顺序表在Al以前的金属。2Al2O34Al＋3O2↑；2NaCl2Na＋Cl2↑。=====高温=====高温=====高温=====高温=====通电=====通电金属的活动性影响该元素在自然界的存在形式。一般活泼的金属在自然界中以化合态存在，而活动性很差的金属以游离态存在于自然界中。如金以单质形式存在，可采用物理方法富集冶炼。在以化合态存在的金属元素中，因活动性不同，金属冶炼时可采用方法也不同。①K、Ca、Na、Mg、Al一般采用电解熔融盐或氧化物的方法冶炼。②Zn、Fe、Sn、Cu一般采用还原剂(如H2、CO等)通过高温还原法冶炼，再进行精炼。③Hg、Ag一般采用高温分解相应化合物的方法冶炼。1．对氧化铝的分类中正确的是()A．酸性氧化物B．碱性氧化物C．两性氧化物D．不成盐氧化物(像CO一样)【解析】Al2O3既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水，所以属于两性氧化物。【答案】C2．工业上用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝，而不用还原剂还原氧化铝的方法冶炼铝，下列有关说法中正确的是()A．氧化铝中铝元素的化合价为＋3价，只有还原性，没有氧化性B．氧化铝的熔点较低，在熔融状态下易被还原C．铝单质的还原性强，较难用还原剂还原氧化铝得到铝D．铝离子的氧化性强，较难用还原剂还原氧化铝得到铝【答案】C3．冶炼铝时发生的主要反应关系如下：在上述①～④步反应中，属于氧化还原反应的是________(填序号，下同)，属于分解反应的是__________，属于复分解反应的是________，提纯氧化铝的步骤有________。第①步反应离子方程式为_________________，第②步反应在CO2足量时的离子方程式为_____________________________________________。【答案】④③①②①②③Al2O3＋2OH－===2AlO2－＋H2OAlO2－＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3－