从铝土矿到铝合金

1、专题专题3 3 从矿物到基础材料2013年学业水平考试复习学业水平考试标准学业水平考试标准的要求的要求考试要求考试要求知识条目知识条目c（应用）（应用）两性氧化物、两性氢氧化物的概念，两性氧化物、两性氢氧化物的概念，Al2O3、Al(OH)3的重要性质的重要性质b（理解）（理解）铝的重要性质（与酸、碱的反应，铝的重要性质（与酸、碱的反应，铝热反应，钝化现象）铝热反应，钝化现象）b（理解）（理解）从铝土矿中获得铝的方法从铝土矿中获得铝的方法a（识记）（识记）地壳中铝的含量及存在形式地壳中铝的含量及存在形式6从铝土矿到铝合金从铝土矿到铝合金专题专题三、从矿物到基础材料三、从矿物到基础材料在国宴上，

2、拿破仑三世使用一套珍藏的在国宴上，拿破仑三世使用一套珍藏的铝制餐具铝制餐具， 而大臣们使用的是银制餐具。而大臣们使用的是银制餐具。伊丽莎白女王有一顶伊丽莎白女王有一顶铝帽子铝帽子，只有在十分重大的场合才戴。，只有在十分重大的场合才戴。门捷列夫创建了元素周期表，受到英国皇家学会的表彰，门捷列夫创建了元素周期表，受到英国皇家学会的表彰， 奖品是一只奖品是一只铝制奖杯铝制奖杯。铝的趣史铝的趣史问题：问题：这些材料说明什么？这些材料说明什么？1.1.铝以化合态存在铝以化合态存在 2.2.单质很难获得单质很难获得. .铝元素是地壳中含量铝元素是地壳中含量最多的金属最多的金属2Al2O3 4Al3O2熔融

3、通电熔融通电冰晶石冰晶石材料一材料一材料二材料二自然界中的铝自然界中的铝 氧氧49.1349.13%铁钙钠钾镁铁钙钠钾镁14.55% 硅硅26.3026.30% %铝铝7.73%：要从铝土矿中提取铝，必须先制备较纯的要从铝土矿中提取铝，必须先制备较纯的氧化铝氧化铝较纯的较纯的AlAl2 2O O3 3铝土矿铝土矿铝铝电解电解提纯提纯铝土矿铝土矿过量烧碱过量烧碱滤液滤液 A( )硅铝酸盐沉淀硅铝酸盐沉淀和和Fe2O3通入过量的通入过量的CO2沉淀沉淀 C( )滤液滤液 D( )SiO2滤液滤液FeCl3和和 B( )Fe(OH)3滤液滤液 A( )沉淀沉淀 C( )滤液滤液 D( )过量盐酸过量

4、盐酸通入过通入过量的量的CO2 氧化铝氧化铝 灼烧灼烧灼烧灼烧过量过量烧碱烧碱流程甲流程甲流程乙流程乙从从铝土矿铝土矿（主要成分是（主要成分是Al2O3，含，含SiO2、Fe2O3等杂质）中提等杂质）中提取取氧化铝氧化铝的过程通常有两种工艺的过程通常有两种工艺【提示：少量的【提示：少量的SiO2与与NaOH溶液反应后生成的溶液反应后生成的Na2SiO3与与NaOH溶液和溶液和Al2O3进一步反应，生成硅铝进一步反应，生成硅铝酸盐沉淀（酸盐沉淀（Na2Al2Si2O8）】。 问题问题1：请写出用字母代表的各种物质的化学式：请写出用字母代表的各种物质的化学式NaAlO2Al(OH)3NaAlO2A

5、l(OH)3NaHCO3NaHCO3AlCl3问题问题2：请写出：请写出、中涉及的化学方程式中涉及的化学方程式 NaAlO2 2H2OCO2 = Al(OH)3 NaHCO3 铝土矿铝土矿过量烧碱过量烧碱滤液滤液 A( )硅铝酸盐沉淀硅铝酸盐沉淀和和Fe2O3通入过量的通入过量的CO2沉淀沉淀 C( )滤液滤液 D( )SiO2滤液滤液FeCl3和和 B( )Fe(OH)3滤液滤液 A( )沉淀沉淀 C( )滤液滤液 D( )过量盐酸过量盐酸通入过通入过量的量的CO2 氧化铝氧化铝 灼烧灼烧灼烧灼烧过量过量烧碱烧碱流程流程甲甲流程乙流程乙NaAlO2Al(OH)3NaAlO2Al(OH)3Na

6、HCO3NaHCO3AlCl3问题问题2：请写出：请写出、中涉及的化学方程式中涉及的化学方程式 Al2O3+ 2NaOH 2NaAlO2+ H2O Al2O3+ 6HCl2AlCl3+3H2OAlCl3 3+4NaOH = NaAlO2+3NaCl +2H2OAlCl3 3 + 3NaOH = Al(OH)3 3 +3 NaClAl(OH)3 3NaOH = NaAlO2 2 2H2 2O问题问题2：请写出：请写出、中涉及的化学方程式中涉及的化学方程式铝土矿铝土矿过量烧碱过量烧碱滤液滤液 A( )硅铝酸盐沉淀硅铝酸盐沉淀和和Fe2O3通入过量的通入过量的CO2沉淀沉淀 C( )滤液滤液 D(

7、)SiO2滤液滤液FeCl3和和 B( )Fe(OH)3滤液滤液 A( )沉淀沉淀 C( )滤液滤液 D( )过量盐酸过量盐酸通入过通入过量的量的CO2 氧化铝氧化铝 灼烧灼烧灼烧灼烧过量过量烧碱烧碱流程甲流程甲流程乙流程乙NaAlO2Al(OH)3NaAlO2Al(OH)3NaHCO3NaHCO3AlCl3 AlAl2 2O O3 3+ 2NaOH+ 2NaOH 2NaAlO2NaAlO2 2+ H+ H2 2O O AlAl2 2O O3 3+ 6HCl+ 6HCl2AlCl2AlCl3 3+3H+3H2 2O OAl2O3是是 两性氧化物两性氧化物 既能与酸反应又能与碱既能与酸反应又能与

8、碱反应生成盐和水的化合物反应生成盐和水的化合物Al(OH)33HClAlCl33H2OAl(OH)3是是两性氢氧化物两性氢氧化物既能与酸反应又能与碱反应既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物生成盐和水的化合物问题问题2：请写出：请写出、中涉及的化学方程式中涉及的化学方程式铝土矿铝土矿过量烧碱过量烧碱滤液滤液 A( )硅铝酸盐沉淀硅铝酸盐沉淀和和Fe2O3通入过量的通入过量的CO2沉淀沉淀 C( )滤液滤液 D( )SiO2滤滤FeCl3和和 B( )Fe(OH)3滤液滤液 A( )沉淀沉淀 C( )滤液滤液 D( )过量盐酸过量盐酸通入过通入过量的量的CO2 氧化铝氧化铝 灼烧灼烧灼烧灼烧

9、过量过量烧碱烧碱流程甲流程甲流程乙流程乙NaAlO2Al(OH)3NaAlO2Al(OH)3NaHCO3NaHCO3AlCl3AlCl3 3 + 3NaOH = Al(OH)3 3 +3 NaClAl(OH)3 3NaOH = NaAlO2 2 2H2 2OAlCl3 3+4NaOH = NaAlO2+3NaCl +2H2O问题问题4：提纯：提纯Al2O3采用甲流程还是乙流程？采用甲流程还是乙流程？碱溶法碱溶法铝土矿铝土矿过量烧碱过量烧碱滤液滤液 A( )硅铝酸盐沉淀硅铝酸盐沉淀和和Fe2O3通入过量的通入过量的CO2沉淀沉淀 C( )滤液滤液 D( )SiO2滤液滤液FeCl3和和 B( )

10、Fe(OH)3滤液滤液 A( )沉淀沉淀 C( )滤液滤液 D( )过量盐酸过量盐酸通入过通入过量的量的CO2 氧化铝氧化铝 灼烧灼烧灼烧灼烧过量过量烧碱烧碱流程甲流程甲流程乙流程乙NaAlO2Al(OH)3NaAlO2Al(OH)3NaHCO3NaHCO3AlCl3问题问题3：步骤：步骤中，要获得中，要获得Al(OH)3 ，能否把过量的，能否把过量的CO2改为过量的盐酸？改为过量的盐酸？Al2O3、 Al(OH)3是只能与是只能与强酸强碱强酸强碱溶液反应的两性化合物溶液反应的两性化合物 NaAlO2+2H2O+CO2 = Al(OH)3 NaHCO3 Al(OH)33HClAlCl33H2O

11、NaAlO2HClH2O= Al(OH)3 NaCl从铝土矿制备铝的工艺流程图从铝土矿制备铝的工艺流程图 NaAlO2溶液溶液Al(OH)3Al2O3Al过滤过滤过滤过滤灼烧灼烧熔融熔融电解电解铝土矿铝土矿主要成分主要成分Al2O3NaOH溶液溶液溶解溶解冰晶石冰晶石过量过量二氧化碳二氧化碳降低降低Al2O3熔沸点熔沸点火箭的火箭的铝合金铝合金材料材料“嫦娥一号嫦娥一号”上首次使用的上首次使用的铝锂铝锂合金合金月球车上月球车上泡沫铝泡沫铝防护服防护服 铝铝 铝铝 (00 (00改编）常温下不能与铝反应的物质是：改编）常温下不能与铝反应的物质是：A.A.氧化铁氧化铁 B.B.烧碱溶液烧碱溶液 C

12、.C.硫酸铜溶液硫酸铜溶液 D.D.稀盐酸稀盐酸 E.E.氧气氧气炊具炊具延展延展铝槽车铝槽车连接铁轨连接铁轨密度小密度小硬度大硬度大 4Al 3O2 2 = 2Al2O3 3 2Al2NaOH2H2 2O = 2NaAlO2 23H2 2AlFe2O3 = Al2O32Fe 高温高温铝热反应铝热反应导热导热密度小密度小硬度大硬度大 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 常温下与浓硫酸发生常温下与浓硫酸发生钝化钝化 2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu 铝只能与铝只能与强碱强碱反应反应铝及其化合物之间的相互转化关系铝及其化合物之间的相互转化关系Al(OH)3Al2O3Al AlO

13、2AlCO2或者或者少量少量H+11 Fe2O3 或或O2 NaAlO2HClH2O= Al(OH)3 NaCl Al(OH)33HClAlCl33H2OH+过量过量 OH-电解电解OH-HH+ OH- OH-过量过量1212H HNHNH3 3.H.H2 2O O或少量或少量OHOH- -AlCl3 3 + 4NaOH = NaAlO2 +3 NaCl+2H2O10NaAlO2 +4HCl=AlCl32H2ONaCl AlCl3 3 + 3NaOH = Al(OH)3 3 +3 NaClAl(OH)3 3NaOH = NaAlO2 2 2H2 2O碱性条件下存在碱性条件下存在酸性条件酸性条件

14、下存在下存在铝及其化合物之间的相互转化关系铝及其化合物之间的相互转化关系Al(OH)3Al2O3Al AlO2AlCO2或者或者少量少量H+11 Fe2O3 或或O2H+过量过量 OH-电解电解OH-HH+ OH- OH-过量过量1212H HNHNH3 3.H.H2 2O O或或OHOH- -10两性氧化物、两性氢氧化物的概念，两性氧化物、两性氢氧化物的概念， Al2O3、Al(OH)3的重要性质的重要性质铝的重要性质（与酸、碱的反应，铝的重要性质（与酸、碱的反应， 铝热反应，钝化现象）铝热反应，钝化现象） 从铝土矿中获得铝的方法从铝土矿中获得铝的方法学业水平考试标准学业水平考试标准的要求的

15、要求碱性条件存在碱性条件存在酸性条件存在酸性条件存在复习元素化合物知识尝试复习元素化合物知识尝试构建物质转化关系图构建物质转化关系图 ！往往1L1mol/L AlCl1L1mol/L AlCl3 3溶液中慢慢滴加某浓度溶液中慢慢滴加某浓度NaOHNaOH溶液，溶液，所得沉淀的物质的量与所得沉淀的物质的量与NaOH溶液体积之间的关系：溶液体积之间的关系：沉淀的沉淀的物质的量物质的量NaOHNaOH溶液体积溶液体积LmolB1mol沉淀的沉淀的物质的量物质的量NaOHNaOH溶液体积溶液体积LmolD1mol沉淀的沉淀的物质的量物质的量NaOHNaOH溶液体积溶液体积LmolA1mol沉淀的沉淀的

16、物质的量物质的量NaOHNaOH溶液体积溶液体积LmolC1mol（9797）为使）为使AlAl2 2(SO(SO4 4) )3 3溶液中的溶液中的AlAl3+3+全部转化为全部转化为 Al(OH)Al(OH)3 3沉淀，最好加入沉淀，最好加入( )( ) A. A.氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液 B.B.氯化钡溶液氯化钡溶液 C.C.澄清石灰水澄清石灰水 D.D.氨水氨水 （0101）铝不易被腐蚀，其主要原因是因为：）铝不易被腐蚀，其主要原因是因为： A.A.是一种轻金属是一种轻金属 B.B.金属活动性比镁弱金属活动性比镁弱 C.C.具有高熔点具有高熔点 D.D.易形成致密的氧化物薄膜易形成致密的

17、氧化物薄膜 （0303）下列有关厨房铝制品的使用与洗涤合理的是：）下列有关厨房铝制品的使用与洗涤合理的是： A.A.盛放食醋盛放食醋 B.B.烧煮开水烧煮开水 C.C.用金属丝擦表面的污垢用金属丝擦表面的污垢 D.D.用碱水洗涤用碱水洗涤加入铝粉能产生氢气的溶液中，一定能大量存在的离子是加入铝粉能产生氢气的溶液中，一定能大量存在的离子是A.K+、CO32-、Na+、Cl-C.Mg2+、 Cl-、Fe2+、SO42-D.K+、SO42-、Na+、Cl-B.NH4+、 Na+ 、 ClO-、Cl-溶液中可能含有溶液中可能含有OHOH- -、H H+ +Al(OH)Al(OH)3 3通常是中和胃酸类

18、胃药的主要通常是中和胃酸类胃药的主要成分。实验室制备成分。实验室制备Al(OH)Al(OH)3 3的方案有多的方案有多种。现提供种。现提供AlAl片、片、NaOHNaOH溶液、稀盐酸溶液、稀盐酸三种药品，设计可以获得三种药品，设计可以获得Al(OH)Al(OH)3 3的实的实验方案，写出流程：验方案，写出流程：_ 2Al2OH-2H2 2O = 2AlO-2 23H2 方案一方案一方案二方案二 2Al+6H+=2Al3+3H2 Al3+ 3OH- = Al(OH)3 3 AlO-2H+H2O= Al(OH)3 AlAl先与先与NaOHNaOH溶液反应，再加入适量的稀盐酸溶液反应，再加入适量的稀盐酸AlAl先与稀盐酸反应，再加入适量的先与稀盐酸反应，再加入适量的NaOHNaOH溶液溶液向含有向含有0.05mol0.05mol的的AlClAlCl3 3溶液中加入某浓度的溶液中加入某浓度的NaOHNaOH溶液，得到溶液，得到0.02molAl(OH)0.02mol