第三专题从矿物到基础材料-PowerPoint演示文稿

第三专题从矿物到基础材料第一单元从铝土矿到铝合金从铝土矿中提取铝在19世纪中期，法兰西第二共和国总统拿破仑三世，珍藏着一套铝制的餐具，平时舍不得用，直到国宴时才拿出来炫耀一番。元素周期表的创始人门捷列夫在受到英国皇家学会的表彰时,得到的却是一只铝杯。历史的疑问是因为铝在地球上的含量比黄金还少吗?一、铝的存在：•铝元素占地壳总量的7.73％•铝元素是地壳中含量最多的金属2－4－6－8－含量/％NaCaFeAl2.743.454.757.73氧49.13%铁钙钠钾镁14.55%铝7.73%硅26%Al2O3•主要以铝土矿（主要成分为Al2O3，含少量Fe2O3、SiO2杂质）存在（1）物理性质：白色、不溶于水的固体，熔点很高。（红宝石、蓝宝石的主要成分）二、氧化铝Al2O3红宝石Al2O3蓝宝石Al2O3天然氧化铝—刚玉硬度大仅次于金刚石、金刚砂(SiC）①和酸反应：Al2O3+6HCl==2AlCl3+3H2OAl2O3+6H+==2Al3++3H2O（Al2O3表现了碱性氧化物的性质）②和碱反应：Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2OAl2O3+2OH-===2AlO2-+H2O（Al2O3表现了酸性氧化物的性质）（2）化学性质—是典型的两性氧化物两性氧化物——既可以与酸反应又可以与碱反应生成盐和水的氧化物。偏铝酸钠(1)往NaAlO2溶液中通入CO2气体NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3偏铝酸钠(NaAlO2)的性质AlO2-+H2O+H+==Al(OH)3↓(2)NaAlO2与HCl的反应NaAlO2+H2O+HCl=Al（OH）3↓+NaCl由于Al(OH)3能被强酸溶解，即NaAlO2+4HCl（过量）=AlCl3+2H2O+NaClAl(OH)3+3H+==Al3++3H2O当盐酸过量时有氢氧化铝既能跟酸反应生成盐和水，又能跟碱反应生成盐和水，所以氢氧化铝是两性氢氧化物。2、与酸反应：Al(OH)3＋3HCl＝AlCl3＋3H2O3、与碱反应：Al(OH)3＋NaOH＝NaAlO2＋2H2OAl(OH)3+3H+=Al3++3H2OAl(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O活动与探究：P65实验1：AlCl3+3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4ClAl3＋+3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4＋实验2：偏铝酸钠三、氢氧化铝Al(OH)32Al(OH)3＝Al2O3＋2H2O1、热不稳定氢氧化铝的两性可以下电离方程式来说明：当Al(OH)3遇碱时反应向左方向发展，遇酸时反应向右方向发展。酸式电离碱式电离H++AlO2-+H2OAl(OH)3Al3++3OH-【问题探究】现有两瓶失去标签的NaOH溶液和AlCl3溶液,不用任何试剂能不能鉴别?注意：不溶于弱酸、弱碱中，而溶解在强酸、强碱中，常用此鉴别Al(OH)3。四、明矾：KAl(SO4)2·12H2O1、复盐的概念:由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的盐叫复盐。思考：复盐是纯净物还是混和物？2、净水原理：①KAl(SO4)2＝K+＋Al3+＋2SO42-②Al3++3H2O=Al(OH)3(胶体)+3H+Al(OH)3胶体具有很强的吸附能力，它能凝聚水中的悬浮物并使之沉降，从而达到净水的目的。净水是什么变化？五、电解法制铝冰晶石Na3AlF6做助熔剂,大大降低了Al2O3的熔点232342OAlOAl通电从铝土矿制备铝的工艺流程Al2O3Fe2O3SiO2过量NaOH溶液过滤①Fe2O3除去NaAlO2Na2SiO3NaOH溶液过量盐酸过滤②AlCl3NaClHCl溶液过量氨水过滤③滤液除去H2SiO3除去△④Al2O3通电⑤Al方法1：Al(OH)3碱溶法Al2O3Fe2O3SiO2过量盐酸过滤①SiO2除去AlCl3FeCl3HCl溶液过量NaOH溶液过滤②Fe(OH)3除去NaAlO2NaClNaOH溶液过量CO2过滤③滤液除去Al(OH)3△④Al2O3通电⑤Al方法2：酸溶法问题与探究(二)猜测每一步的操作作用是什么？(一)从整个工艺流程看,可分成哪两个阶段?1.NaOH溶解铝土矿的目的是什么？2.把滤液酸化的作用是什么？3.过滤2和4的作用是什么？4.酸化3过程中最后生成了什么？5.将过滤后的白色固体灼烧，发生什么反应？写出有关的化学方程式。铝土矿NaAlO2Al(OH)3Al2O3AlAl2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2ONaAlO2+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+NaHCO32Al(OH)3Al2O3＋3H2O2Al2O34Al+3O2↑小结：材料：铝的再生－“新世纪材料的亮点”再生铝又称二次铝，是目前废物界最有价值的材料。现在世界每年从废铝回收的铝量约为400万吨，相当于每年铝产量的25％左右。与以铝土矿为起点相比，生产1吨再生铝合金能耗仅为新铝的2.6%，并节省10.5吨水，少用固体材料11吨，比电解铝时少排放CO291%，少处理废液、废渣1.9吨。工业冶炼铝的流程溶解铝土矿NaOH溶液过滤残渣二氧化碳酸化过滤滤液灼烧H2O电解铝制取纯净的Al2O3电解Al2O3铝土矿:主要成分为Al2O3还有少量的Fe2O3,SiO2等杂质巩固与练习1．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巩固与练习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（）A．CO2B．Na2OC．Al2O3D．COBAC铝的冶炼历史1825年，丹麦科学家厄斯泰德用钾制得了不纯的铝。1827年，德国化学家沃勒改进了厄斯泰德的方法，但制得的铝纯度和产量依然不高。1854年，法国化学家德维尔用钠代替钾，制得比较纯的铝，并且大量生产。他对沃勒极其尊敬，铸了个铝质奖章送给沃勒。交流与讨论回忆：1.工业上如何制取金属钠、金属镁？2.工业上如何制取金属钛？3K+AlCl33KCl+Al一定条件铝的历史德国的沃勒于1827年发现铝3K+AlCl33KCl+Al一定条件1886年，美国霍尔和法国埃鲁用电解法冶炼得到铝2Al2O34Al+3O2电解法国的德维尔于1854年制得铝