從鋁土礦中提取鋁公開(kāi)課

1、 請(qǐng)您參與請(qǐng)您參與 說(shuō)說(shuō)你熟悉的鋁制品？ 火箭的火箭的鋁合金鋁合金材料材料 “嫦娥一號(hào)嫦娥一號(hào)”上首次使用的上首次使用的鋁鋰鋁鋰合金合金 月球車上月球車上 泡沫鋁泡沫鋁防護(hù)服防護(hù)服 思考你所熟悉的鋁制品，它們分別利用了鋁的哪些物思考你所熟悉的鋁制品，它們分別利用了鋁的哪些物 理性質(zhì)？理性質(zhì)？ 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性 導(dǎo)電性導(dǎo)電性 延展性延展性密度小密度小 想一想想一想 （一）（一）在在1919世紀(jì)，法蘭西第二共和國(guó)總統(tǒng)拿世紀(jì)，法蘭西第二共和國(guó)總統(tǒng)拿 破侖三世，珍藏著一套破侖三世，珍藏著一套鋁制餐具鋁制餐具，平時(shí)舍不，平時(shí)舍不 得用，直到國(guó)宴時(shí)才拿出來(lái)炫耀一番，而大得用，直到國(guó)宴時(shí)才拿出來(lái)炫耀一番，而大

2、臣們使用的是銀制餐具。臣們使用的是銀制餐具。 （二）元素周期表的創(chuàng)始人門捷列夫在受到（二）元素周期表的創(chuàng)始人門捷列夫在受到 受到英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的表彰時(shí)，得到的是一只受到英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的表彰時(shí)，得到的是一只 鋁制鋁制獎(jiǎng)杯，而不是金杯。獎(jiǎng)杯，而不是金杯。 鋁的趣史鋁的趣史 這兩個(gè)事例說(shuō)明了什么？這兩個(gè)事例說(shuō)明了什么？ 2 4 6 8 含量/ Na CaFe Al 2.74 3.45 4.75 7.73 氧氧 49.1349.13% 鐵鈣鈉鉀鎂鐵鈣鈉鉀鎂 14.55% 鋁鋁7.73% 硅硅 2626% 鋁的存在：鋁的存在： 鋁是地殼中含量鋁是地殼中含量最多的金屬元素最多的金屬元素 鋁在地殼中以鋁在地殼中

3、以化合態(tài)存在化合態(tài)存在 自然界中，鋁主要以鋁土礦形式存在，鋁土自然界中，鋁主要以鋁土礦形式存在，鋁土 礦中主要成分為礦中主要成分為Al2O3，還含，還含少量少量Fe2O3等等 雜質(zhì)雜質(zhì) 鋁土礦鋁土礦 Al2O3 Fe2O3 Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O Al2O3+ 2NaOH=2NaAlO2+H2O 不反應(yīng)不反應(yīng) 鹽酸鹽酸 氫氧化鈉溶液氫氧化鈉溶液 實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究 NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3 +NaHCO3 NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3 +NaCl NaAlO2（偏鋁酸鈉）：可溶性含氧酸鹽偏鋁

4、酸鈉）：可溶性含氧酸鹽 鹽酸鹽酸氫氧化鈉溶液氫氧化鈉溶液 Al(OH)3 Al(OH)3 3HCl =AlCl3+3H2O Al(OH)3+ NaOH = NaAlO2+2H2O Fe(OH)3 Fe(OH)3 3HCl =FeCl3+3H2O 不反應(yīng)不反應(yīng) 交流與討論交流與討論 根據(jù)信息提示，你能設(shè)計(jì)出提純鋁土礦中根據(jù)信息提示，你能設(shè)計(jì)出提純鋁土礦中 Al2O3（Fe2O3）的另一種方案嗎？）的另一種方案嗎？ 給出流程圖。給出流程圖。 信息提示信息提示 思考與評(píng)價(jià)思考與評(píng)價(jià) 你認(rèn)為這兩種方法哪一種更適合工業(yè)你認(rèn)為這兩種方法哪一種更適合工業(yè) 生產(chǎn)，說(shuō)出你的理由。生產(chǎn)，說(shuō)出你的理由。 酸處理酸處

5、理 堿處理堿處理 鋁土礦鋁土礦 NaAlO2(aq)Al(OH)3 Al2O3 鹽酸溶解鹽酸溶解 AlCl3(aq) FeCl3(aq) NaOH CO2酸化酸化 過(guò)濾過(guò)濾過(guò)濾過(guò)濾過(guò)濾過(guò)濾灼燒灼燒 過(guò)濾過(guò)濾 鋁土礦鋁土礦 NaAlO2(aq)Al(OH)3Al2O3 CO2酸化酸化NaOH溶溶 解解 過(guò)濾過(guò)濾灼燒灼燒 鋁的冶煉歷史鋁的冶煉歷史 1825年，丹麥科學(xué)家厄斯泰德用年，丹麥科學(xué)家厄斯泰德用鉀鉀制得了不制得了不 純的鋁。純的鋁。 1827年，德國(guó)化學(xué)家沃勒改進(jìn)了厄斯泰德的年，德國(guó)化學(xué)家沃勒改進(jìn)了厄斯泰德的 方法，但制得的鋁純度和產(chǎn)量依然不高。方法，但制得的鋁純度和產(chǎn)量依然不高。 185

6、4年，法國(guó)化學(xué)家德維爾用年，法國(guó)化學(xué)家德維爾用鈉鈉代替鉀，制代替鉀，制 得比較純的鋁，但當(dāng)時(shí)鈉鉀價(jià)格昂貴無(wú)法大得比較純的鋁，但當(dāng)時(shí)鈉鉀價(jià)格昂貴無(wú)法大 量生產(chǎn)。他對(duì)沃勒極其尊敬，鑄了個(gè)量生產(chǎn)。他對(duì)沃勒極其尊敬，鑄了個(gè)鋁質(zhì)獎(jiǎng)鋁質(zhì)獎(jiǎng) 章章送給沃勒。送給沃勒。 18841884年，還在美國(guó)奧伯林學(xué)院化學(xué)系上大學(xué)的年，還在美國(guó)奧伯林學(xué)院化學(xué)系上大學(xué)的霍霍 爾爾開(kāi)始探索廉價(jià)的煉鋁方法。通過(guò)不斷摸索開(kāi)始探索廉價(jià)的煉鋁方法。通過(guò)不斷摸索, ,霍霍 爾把爾把氧化鋁氧化鋁熔化在熔融的熔化在熔融的冰晶石冰晶石（Na3AlF6）中進(jìn)中進(jìn) 行電解。行電解。18861886年年2 2月，他終于看到小球狀的鋁聚月，他終于看

7、到小球狀的鋁聚 集在陰極上。后來(lái)，這些鋁球竟成為集在陰極上。后來(lái)，這些鋁球竟成為“王冠寶王冠寶 石石”，至今仍珍存在美國(guó)制鋁公司的陳列廳中。，至今仍珍存在美國(guó)制鋁公司的陳列廳中。 而霍爾，當(dāng)時(shí)還不滿而霍爾，當(dāng)時(shí)還不滿2323歲。歲。 電解鋁方法的發(fā)明電解鋁方法的發(fā)明 交流與討論交流與討論 鋁土礦鋁土礦 NaOH溶液溶液 溶解溶解1過(guò)濾過(guò)濾2酸化酸化3過(guò)濾過(guò)濾4灼燒灼燒5電解電解6 殘?jiān)鼩堅(jiān)?二氧化碳二氧化碳 濾液濾液H2O 鋁鋁 生成生成 Al(OH)3 溶解溶解 氧化鋁氧化鋁 生成生成 Al2O3 除去除去 雜質(zhì)雜質(zhì) 保存保存 Al(OH)3 金屬的冶煉金屬的冶煉 自然界中的金屬大都以化合態(tài)

8、存在自然界中的金屬大都以化合態(tài)存在 用化學(xué)的方法把化合態(tài)的金屬變成游離態(tài)用化學(xué)的方法把化合態(tài)的金屬變成游離態(tài) 要考慮的問(wèn)題要考慮的問(wèn)題 概括與整合概括與整合 礦物的富集與凈化礦物的富集與凈化合適的冶煉方法合適的冶煉方法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag 電解法電解法CO，H2還原法還原法 熱分解法熱分解法 1.回顧從鋁土礦制備鋁的工藝流程，寫出回顧從鋁土礦制備鋁的工藝流程，寫出 溶解，酸化，灼燒，電解等步驟發(fā)生的化溶解，酸化，灼燒，電解等步驟發(fā)生的化 學(xué)反應(yīng)方程式。學(xué)反應(yīng)方程式。 鞏固與練習(xí)鞏固與練習(xí) 2. 分分析電解氧化鋁的化學(xué)方程式，用雙線橋法析電解

9、氧化鋁的化學(xué)方程式，用雙線橋法 表示該反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移。表示該反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移。 3.3.電電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，若有解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，若有0.2 mol0.2 mol 電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則理論上能得到金屬鋁多少克電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則理論上能得到金屬鋁多少克? ? 鞏固與練習(xí)鞏固與練習(xí) 鞏固與練習(xí)鞏固與練習(xí) 4 4下列有關(guān)鋁土礦中提煉鋁的說(shuō)法不正確的是下列有關(guān)鋁土礦中提煉鋁的說(shuō)法不正確的是 （ ） A A鋁土礦中的鋁元素是以化合態(tài)存在的，需用化鋁土礦中的鋁元素是以化合態(tài)存在的，需用化 學(xué)方法把鋁元素變成游離態(tài)學(xué)方法把鋁元素變成游離態(tài) B B提煉過(guò)程中，先將鋁土礦凈化提取氧化鋁提煉過(guò)程中，先將

10、鋁土礦凈化提取氧化鋁, ,再再 進(jìn)行冶煉進(jìn)行冶煉 C C可用常見(jiàn)的還原劑把氧化鋁中的鋁還原出來(lái)可用常見(jiàn)的還原劑把氧化鋁中的鋁還原出來(lái) D D冶煉鋁的方法同工業(yè)冶煉鈉、鎂相似冶煉鋁的方法同工業(yè)冶煉鈉、鎂相似, , 可用電可用電 解法解法 鞏固與練習(xí)鞏固與練習(xí) 5 5將二氧化碳通入下列溶液中將二氧化碳通入下列溶液中, ,最終一定會(huì)最終一定會(huì) 有沉淀的是有沉淀的是( )( ) A. A.氫氧化鈉溶液氫氧化鈉溶液 B.B.澄清石灰水澄清石灰水 C.C.偏鋁酸鈉溶液偏鋁酸鈉溶液 D.D.氯化鈣溶液氯化鈣溶液 6. 從鋁土礦制備鋁所涉及的下列有關(guān)反應(yīng)中，從鋁土礦制備鋁所涉及的下列有關(guān)反應(yīng)中， 屬于氧化還原反應(yīng)的是：屬于氧化還原反應(yīng)的是： （ ） A.鋁土礦溶于鋁土礦溶于NaOH溶液中溶液中 B.偏