第一單元-從鋁土礦到鋁合金

專(zhuān)題3從礦物到基礎(chǔ)材料

第一單元從鋁土礦到鋁合金1.物理性質(zhì)一、鋁鋁是銀白色的輕金屬，較軟，密度2.7g/cm3，熔點(diǎn)660.4℃，沸點(diǎn)2467℃

（1）非金屬單質(zhì)反應(yīng)：（2）氧化物氧氣、氯氣、硫鋁熱反應(yīng)：比鋁弱的金屬氧化物和鋁在高溫下發(fā)生反應(yīng)制得比鋁弱的金屬。同時(shí)放出大量的熱。2.化學(xué)性質(zhì)鋁+比鋁弱的金屬氧化物鋁熱劑：?jiǎn)?：鋁熱反應(yīng)時(shí)怎么定義的？用途：冶煉高熔點(diǎn)金屬；野外焊接鐵軌等鋁熱三氧化二鐵問(wèn)2：請(qǐng)畫(huà)出鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，并指明各物質(zhì)的用途。問(wèn)2：請(qǐng)畫(huà)出鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，并指明各物質(zhì)的用途。鎂條為引燃劑，氯酸鉀為助燃劑。鎂條在空氣中可以燃燒，氧氣是氧化劑。但插入混合物中的部分鎂條燃燒時(shí)，氯酸鉀則是氧化劑，以保證鎂條的繼續(xù)燃燒，同時(shí)放出足夠的熱量引發(fā)氧化鐵和鋁粉的反應(yīng)。

（3）酸②氧化性酸：濃硫酸、濃硝酸問(wèn)2：濃硫酸與鋁不反應(yīng)嗎？鈍化的實(shí)質(zhì)是什么？條件是什么？①非氧化性酸（H+)實(shí)質(zhì)是迅速發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，生成了一層致密的Al2O3氧化膜覆蓋在鋁的表面，阻止反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。冷的、濃的硫酸和硝酸（4）強(qiáng)堿（5）部分鹽鋁片投入氯化銅溶液中有什么現(xiàn)象？請(qǐng)標(biāo)出鋁與堿反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目小結(jié)：鋁片投入氯化銅溶液或硫酸銅和氯化鈉的混合溶液中反應(yīng)非常迅速，析出紫紅色的銅，且呈疏松的海綿狀；同時(shí)放出氫氣；呈疏松的海綿狀：生成的銅與鋁形成原電池，且銅做正極有關(guān)。例：取兩小塊鋁片，將未除去氧化膜的一塊鋁片插入到硫酸銅溶液中，鋁片表面的現(xiàn)象

，將另一塊放入盛有氫氧化鈉的溶液中1-2min后取出，洗凈，投入硫酸銅溶液會(huì)出現(xiàn)下列現(xiàn)象:鋁片表面立刻有紫紅色物質(zhì)沉積，同時(shí)產(chǎn)生較多的氣泡，繼而產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，混合液溫度升高甚至發(fā)燙，產(chǎn)生氣泡速率明顯加快，鋁片上下翻滾，溶液中出現(xiàn)黑色物質(zhì)……（1）鋁片表面析出的紫紅色物質(zhì)是

，反應(yīng)的離子方程式為

；例：取兩小塊鋁片，將未除去氧化膜的一塊鋁片插入到硫酸銅溶液中，鋁片表面的現(xiàn)象

，將另一塊放入盛有氫氧化鈉的溶液中1-2min后取出，洗凈，投入硫酸銅溶液會(huì)出現(xiàn)下列現(xiàn)象:鋁片表面立刻有紫紅色物質(zhì)沉積，同時(shí)產(chǎn)生較多的氣泡，繼而產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，混合液溫度升高甚至發(fā)燙，產(chǎn)生氣泡速率明顯加快，鋁片上下翻滾，溶液中出現(xiàn)黑色物質(zhì)……（2）產(chǎn)生的氣體是

，產(chǎn)生的藍(lán)色沉淀是

，可用來(lái)說(shuō)明該現(xiàn)象產(chǎn)生原因的離子方程式為

；例：取兩小塊鋁片，將未除去氧化膜的一塊鋁片插入到硫酸銅溶液中，鋁片表面的現(xiàn)象

，將另一塊放入盛有氫氧化鈉的溶液中1-2min后取出，洗凈，投入硫酸銅溶液會(huì)出現(xiàn)下列現(xiàn)象:鋁片表面立刻有紫紅色物質(zhì)沉積，同時(shí)產(chǎn)生較多的氣泡，繼而產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，混合液溫度升高甚至發(fā)燙，產(chǎn)生氣泡速率明顯加快，鋁片上下翻滾，溶液中出現(xiàn)黑色物質(zhì)……（3）一段時(shí)間后反應(yīng)速率明顯加快的原因可能是

；例：取兩小塊鋁片，將未除去氧化膜的一塊鋁片插入到硫酸銅溶液中，鋁片表面的現(xiàn)象

，將另一塊放入盛有氫氧化鈉的溶液中1-2min后取出，洗凈，投入氯化銅溶液會(huì)出現(xiàn)下列現(xiàn)象:鋁片表面立刻有紫紅色物質(zhì)沉積，同時(shí)產(chǎn)生較多的氣泡，繼而產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，混合液溫度升高甚至發(fā)燙，產(chǎn)生氣泡速率明顯加快，鋁片上下翻滾，溶液中出現(xiàn)黑色物質(zhì)……（4）溶液中出現(xiàn)的黑色物質(zhì)可能是

，產(chǎn)生該物質(zhì)的化學(xué)方程式為

。原因：1.鋁置換出的單質(zhì)銅，同時(shí)放出大量的熱；2.氯化銅水解呈酸性；3.置換出的銅和鋁在酸性介質(zhì)中形成原電池；4.氯離子效應(yīng):氯離子會(huì)破壞氧化膜的結(jié)構(gòu)，加速鋁制品的腐蝕。孔蝕是指腐蝕集中于金屬表面的很小范圍內(nèi)，并深入到金屬內(nèi)部的孔狀腐蝕形態(tài)。氯離子是孔蝕效應(yīng)的激發(fā)劑，氯離子腐蝕鋁合金就是基于孔蝕效應(yīng)。要減少氯離子的孔蝕效應(yīng)，第一是鋁合金的表面處理，提高光潔度；鋁合金添加鉬，鎳等耐蝕金屬；固溶處理也能提高耐孔蝕能力。第二是鋁合金接觸溶液盡量保持中性偏堿性，溫度盡可能低；溶液中加入醋酸根離子，苯甲酸根離子等具有協(xié)同緩蝕作用的有機(jī)物，降低氯離子的孔蝕作用。

法國(guó)皇帝拿破侖三世為顯示自己的富有和尊貴,命令官員給自己打造了一頂鋁皇冠,他戴上鋁皇冠,神氣十足地接受百官的朝拜.在國(guó)宴上，他使用一套珍藏的鋁制餐具。而他為客人提供的是金制的餐具。門(mén)捷列夫創(chuàng)建了元素周期表，受到英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的表彰，獎(jiǎng)品是一只鋁制獎(jiǎng)杯。資料：2.以鋁土礦制備鋁的工藝流程②電解氧化鋁3.鋁的用途P33①堿溶酸沉淀；交流與討論鋁土礦NaOH溶液溶解1過(guò)濾2酸化3過(guò)濾4灼燒5電解6殘?jiān)趸紴V液H2O鋁問(wèn)題與探究(二)猜測(cè)每一步的操作作用是什么？(一)從整個(gè)工藝流程看,可分成哪兩個(gè)階段?1.NaOH溶解鋁土礦的目的是什么？

2.把濾液酸化的作用是什么？3.過(guò)濾2和4的作用是什么？4.酸化3過(guò)程中最后生成了什么？5.將過(guò)濾后的白色固體灼燒，發(fā)生什么反應(yīng)？寫(xiě)出有關(guān)的化學(xué)方程式。

鋁土礦

NaAlO2Al(OH)3Al2O3AlAl2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2ONaAlO2+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓

+NaHCO32Al(OH)3Al2O3＋3H2O2Al2O34Al+3O2↑

小結(jié)：交流與討論鋁土礦NaOH溶液溶解1過(guò)濾2酸化3過(guò)濾4灼燒5電解6殘?jiān)趸紴V液H2O鋁生成Al(OH)3溶解氧化鋁生成Al2O3除去雜質(zhì)保存Al(OH)3鋁的歷史德國(guó)的沃勒于1827年發(fā)現(xiàn)鋁3K+AlCl33KCl+Al一定條件1886年，美國(guó)霍爾和法國(guó)埃魯用電解法冶煉得到鋁2Al2O34Al+3O2

電解法國(guó)的德維爾于1854年制得鋁

材料：鋁的再生－“新世紀(jì)材料的亮點(diǎn)”

再生鋁又稱(chēng)二次鋁，是目前廢物界最有價(jià)值的材料?，F(xiàn)在世界每年從廢鋁回收的鋁量約為400萬(wàn)噸，相當(dāng)于每年鋁產(chǎn)量的25％左右。與以鋁土礦為起點(diǎn)相比，生產(chǎn)1噸再生鋁合金能耗僅為新鋁的2.6%，并節(jié)省10.5噸水，少用固體材料11噸，比電解鋁時(shí)少排放CO291%，少處理廢液、廢渣1.9噸。二、鋁的重要的化合物（1）化學(xué)性質(zhì)：兩性氧化物（2）物理性質(zhì)：作耐火材料、寶石等1.氧化鋁2.氫氧化鋁（1）化學(xué)性質(zhì)：①兩性氫氧化物②受熱分解（2）氫氧化鋁制備①鋁鹽+（弱）堿②偏鋁酸鹽+（弱）酸③3份偏鋁酸鹽+1份鋁鹽小結(jié)：方法③是最佳途徑，得到等量的氫氧化鋁，所用的酸和堿的量最少；3.明礬請(qǐng)敘述明礬用于凈水的原因問(wèn)4：既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)的物質(zhì)有哪些？鋁、氧化鋁、氫氧化鋁；弱酸的酸式鹽；弱酸弱堿鹽；氨基酸、蛋白質(zhì)等兩性物質(zhì)三、鋁三角問(wèn)5.請(qǐng)畫(huà)出鋁三角，并指明相互之間的轉(zhuǎn)化2.n(OH-)/n(Al3+)與鋁的存在形式1.鋁三角的轉(zhuǎn)化關(guān)系。3.n(H+)/n(AlO2-)與鋁的存在形式3．“鋁三角”轉(zhuǎn)化及Al(OH)3沉淀的分析(1)“鋁三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系(2)可溶性鋁鹽與強(qiáng)堿(如NaOH溶液)反應(yīng)，Al元素存在形態(tài)分析(3)Al(OH)3沉淀的圖像分析①向AlCl3溶液中滴入NaOH溶液[例2]向100mL1mol/L的AlCl3溶液中，逐滴加入2mol/L的NaOH溶液，得到3.12g沉淀，則加入的NaOH溶液的體積是()A．180mLB．200mLC．60mLD．120mL[思路點(diǎn)撥]

分析Al3＋是否全部生成了Al(OH)3，若沒(méi)全部生成Al(OH)3，另一部分是以Al3＋，還是[Al(OH)4]－的形式存在于溶液中。[聽(tīng)課記錄](méi)

Al(OH)3的生成可用圖像表示：從圖像可以看出，對(duì)應(yīng)于3.12g沉淀的點(diǎn)有A、C兩點(diǎn)，C點(diǎn)為60mL，A點(diǎn)為180mL。常規(guī)解法：(1)當(dāng)堿不足時(shí)3OH－＋Al3＋===Al(OH)3↓3mol78g2mol·L－1·V3.12gV＝0.06L＝60mL(2)當(dāng)堿過(guò)量時(shí)①求0.1molAl3＋全部沉淀所需堿液體積。Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓1mol3mol0.1mol2mol·L－1·VV＝0.15L＝150mL②求溶解部分Al(OH)3使之達(dá)到3.12g時(shí)所需堿液體積。Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－78g

1mol(7.8－3.12)g

2mol·L－1·VV＝0.03L＝30mL即當(dāng)加入150mL＋30mL＝180mLNaOH溶液時(shí)，Al(OH)3沉淀亦為3.12g。

[答案]

AC2．向20mL某物質(zhì)的量濃度的AlCl3溶液中滴入2mol·L－1NaOH溶液時(shí)，得到的Al(OH)3沉淀質(zhì)量與所滴加NaOH溶液的體積(mL)關(guān)系如圖所示，試回答下列問(wèn)題：(1)當(dāng)V(NaOH)＜15mL時(shí)，鋁元素的存在形式是______________。(2)當(dāng)15mL＜V(NaOH)＜20mL時(shí)，鋁元素的存在形式是______。(3)當(dāng)溶液中與沉淀中鋁元素的質(zhì)量相等時(shí)，加入NaOH溶液的體積為_(kāi)_______。答案：(1)Al3＋和Al(OH)3(2)[Al(OH)4]－和Al(OH)3(3)7.5mL或17.5mL化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作中的17“不”1．實(shí)驗(yàn)室里的藥品，不能用手接觸；不要將鼻子湊到容器口去聞氣體的氣味，更不能?chē)L藥品的味道。2．做完實(shí)驗(yàn)，用剩的藥品不得丟棄，也不要放回原瓶(活潑金屬鈉、鉀等除外)。3．取用液體藥品時(shí)，瓶塞不要正放在桌面上；瓶上的標(biāo)簽應(yīng)向著手心；放回原處時(shí)標(biāo)簽不應(yīng)向里。4．酸式滴定管不能盛裝堿性溶液，堿式滴定管不能盛裝酸性或強(qiáng)氧化性溶液。5．稱(chēng)量藥品時(shí)，不能把稱(chēng)量物直接放在托盤(pán)上，也不能把稱(chēng)量物放在右盤(pán)上；取放砝碼時(shí)不要用手去拿砝碼。6．用滴管添加液體時(shí)，不要把滴管伸入量筒(試管)或接觸量筒壁(試管壁)[(Fe(OH)2的制取除外)]。7．容量瓶不能長(zhǎng)期存放溶液，也不能溶解固體或稀釋溶液，更不能作為反應(yīng)容器，也不可加熱，瓶塞不可互換。（1）向氯化鋁溶液中滴入NaOH溶液4.氫氧化鋁沉淀圖像分析（2）向NaOH溶液中滴入氯化鋁溶液小結(jié)：對(duì)于鎂鋁混合物，先酸溶再堿沉淀時(shí)，當(dāng)堿把氫離子恰好中和時(shí)，沉淀達(dá)最大值。鞏固與練習(xí)1．下列有關(guān)鋁土礦中提煉鋁的