课题2　金属材料

1、化 学,人教版 选修2 化学与技术,第三单元 化学与材料的发展,第二节 金属材料,课时2 铝的冶炼,如何获得单质铝？,（1）用木炭、CO、氢气等还原 （2）用金属置换,1746年，法国科学家拉瓦锡证实不能用碳等还原剂使氧化铝还原。因为铝氧原子间结合力强。,法拉瓦锡,电解氧化铝法,丹 奥斯特,法德维尔,如何获得金属铝？,（1）用木炭、CO、氢气等还原 （2）用金属置换 （3）电解氧化铝法,法拉瓦锡,丹奥斯特,法 德维尔,(熔化),1807年，英国科学家戴维先后用电解法制的了金属钾和钠。却一直无法用此法制备的到铝。,英 戴维,1886年，美国化学系学生霍尔和法国的埃鲁分别同时发现了“冰晶石氧化铝熔

2、盐电解法”制备金属铝。,美霍尔 法埃鲁,霍尔埃鲁铝电解法,冰晶石,美霍尔 法埃鲁,如何将铝土矿中的铝转化成单质铝？,（1）用木炭、CO、氢气等还原 （2）用金属置换 （3）电解氧化铝法,法 拉瓦锡,丹奥斯特,法德维尔,美霍尔 法埃鲁,根据霍尔埃鲁铝电解法,阴极：Al3+3e = Al,阳极：2O2 4e = O2,请试写出电解过程中阴极和阳极的反应式？,根据电解的相关知识，请在学案上大胆设计该电解装置。,(熔化),冰晶石,铝电解车间,阳极 炭块,阴极 炭块,槽罩,氧化铝,电解液,铝液,（1）设备中用什么做电极材料？ （2）铝液在下层生成，原因可能是？ （3）电解冶炼铝需要哪些原料？这些原料可以

3、从哪里来？,氧化铝,碳 素,冰晶石,铝土矿,萤石,石焦油 沥青焦,铝土矿化学成分主要为Al2O3、SiO2、Fe2O3、H2O，总量占成分的95%以上。,能否直接电解铝土矿?,关键除去氧化铁,铝土矿 【Al2O3、Fe2O3、SiO2】,溶液中的组分,操作,试剂,固态组分,溶液中的组分,操作,试剂,固态组分,请用下列流程图的方式，在学案设计除去铝土矿中杂质氧化铁的方案,铝土矿 Al2O3、Fe2O3、 SiO2 ,Fe2O3,过量NaOH,过量CO2,过滤,NaAlO2 Na2SiO3 NaOH,Al(OH)3 (H2SiO3),煅烧,Al2O3 (SiO2),溶解,NaHCO3,请大家利用已

4、用NaOH溶解铝土 矿的溶液（烧杯）模拟该过程。,实验药品：盐酸、大理石、氢氧化钠浸泡的铝土矿 注意事项：1.烧杯中有氢氧化钠浸泡的铝土矿，直接取上层清液进行实验； 2.得到Al(OH)3后，请停止实验。,1892年，奥地利化学家拜耳发明用碱提取铝土矿中的氧化铝。 拜耳法沿用至今，真正实现铝的大规模生产,让铝走进老百姓。,奥拜耳,2012年生产量 4490万吨,2500元/吨,铝：地壳含量8.23%,铁：地壳含量5.63%,15000元/吨,2012年生产量 110000万吨,耗电量：16500度/吨,耗电量：158度/吨,未来，可以从哪些方面减小生产铝过程中的能耗和成本？,改进生产原理或工艺

5、,开发新能源，降低电力成本,回收利用废旧铝材,从易拉罐炼铝和从铝土矿炼铝相比，前者的能耗仅为后者的3%左右。,化 学,法 拉瓦锡,丹奥斯特,法德维尔,法埃鲁,美霍尔,奥拜耳,科学家仍再继续努力，优化铝的生产工艺，将科学知识用于造福人类。,Al,H+,Al3+,OH,AlO2,Al2O3,H+,OH,Al(OH)3,NH3、OH(少),CO2、H+(少),H+,OH,电解,铝土矿,固体,过量H2SO4,溶液,溶解 过滤,过量NaOH,过滤,固体,溶液,过量CO2,过滤,固体,溶液,煅烧,氧化铝,铝土矿,固体,过量H2SO4,溶液,溶解 过滤,过量NaOH,过滤,固体,溶液,过量CO2,过滤,固体,溶液,煅烧,氧化铝,铝土矿,固体,过量NaOH,溶液,溶解 过滤,过量H2SO4,过滤,固体,溶液,过量氨水,过滤,固体,溶液,煅烧,氧化铝,酸溶法,碱溶法,哪种方法更好？,铝土矿,固体,过量NaOH,溶液,溶解 过滤,过量CO2,过滤,固体,溶液,煅烧,氧化铝,铝土矿,固体,过量H2SO4,溶液,溶解 过滤,过量NaOH,过滤,固体,溶液,过量CO2,过滤,固体,溶液,煅烧,氧化铝,铝土矿,固体,过量NaOH,溶液,溶解 过滤,过量H2SO4,过滤,固体,溶液,过量氨水,过滤,固体,溶液,煅烧,氧化铝,Al,H+,Al3+,OH,AlO2,A