【精品】从矿物到基础材料

1、专题三 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想 一 想列举你所熟悉的铝和铝合金制品，并思考它们分别利用了铝的哪些性质？五、铝的物理性质和用途物理性质用途用途不一的各种铝合金易加工成各种形状，包装、装饰工艺，铝箔、铝丝、银粉涂料铝锅、铝壶等加热器具铝芯电线、电缆银白色，有金属光泽质地较软，延展性好密度小、熔沸点低导热性能好导电性能较好熔点低、硬度大铝合金具有密度小、强度高、可塑性好、制造工艺简单、成本低、抗腐蚀能力强等特点，大量用于建筑业、交通运输业和电子行业。 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。

2、 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。 为什么拿破仑没有珍藏金制的餐具,而门捷列夫也没有给奖励一只金杯呢？历史的疑问 其实在当时铝的产量非常少，从而导致了铝的价格相当的昂贵，甚至都超过了黄金 是因为铝在地球上的含量比黄金还少吗?一、铝的存在： 铝元素在自然界以化合态形式存在 铝土矿（主要成分为Al2O3，还有少量的Fe2O3，SiO2等杂质）是铝元素在地壳中的主要存在形式之一。铝元素占地壳总量的7.73%，是地壳中含量最多的金属元素。如果让我们回到19世纪,我们可以用哪些方法从氧化铝制得金属铝?交流与讨论回忆: 1.工业上如何制取金属钠、金属镁？ 2.工业

3、上如何制取金属钛？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。 1884年，还在美国奥伯林学院化学系上大学的豪尔开始探索廉价的炼铝方法。通过不断摸索,豪尔把氧化铝熔化在熔融的冰晶石（Na3AlF6）中进行电解。1886年2月，他终于看到小球状的铝聚集在阴极上。后来，这些铝球竟成为“王冠宝石”，至今仍珍存在美国制铝公司的陈列厅中。而豪尔，当时还不满23岁。电解铝方法的发明二、电解法制铝冰晶石

4、（Na3AlF6）做助熔剂，大大降低了Al2O3 的熔点铝土矿：主要成分为Al2O3，还有少量的Fe2O3 、SiO2等杂质讨论:如何从铝土矿中得到纯净的氧化铝？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等杂质写出从铝土矿制备氧化铝过程中发生的化学方程式P63 问题解决： Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3 2Al(OH)3=Al2O3+3H2O 2Al2O3 = 4Al+3O2通电Al

5、O2 +CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO3 Al2O3+2OH =2AlO2 +H2O 工业冶炼铝的主要反应偏铝酸钠（NaAlO2 ）属于哪类物质？Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2OAl2O3能与NaOH反应制得NaAlO2和H2O，说明Al2O3有什么性质？有酸性氧化物的性质 Al2O3能与酸反应吗？既能与酸反应也能与碱反应生成盐和水的氧化物是两性氧化物Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2OAl2O3 + 3H2SO4 = Al2（SO4）3 +3H2O氧化铝是典型的两性氧化物有碱性氧化物的性质天然氧化铝刚玉红宝石（Al2O3）蓝宝石（Al2O3）氧化铝的天然存在铝

6、土矿由氧化铝的水合物和少量的氧化铁和二氧化硅杂质组成刚 玉氧化铝的天然晶体，硬度大仅次于金刚石、金刚砂（SiC）(蓝宝石、红宝石是刚玉的一种）1电解法炼铝时，冰晶石的作用是 A. 助熔剂 B. 催化剂 C. 还原剂 D. 氧化剂 【练习】2、MgO中混有少量AI2O3杂质，欲将杂质除去可选用的试剂是 A 稀硫酸 B 浓氨水 C 稀盐酸 D NaOH溶液铝的性质铝的趣话物以稀为贵，在100多年前，铝曾是一种稀有的贵重金属，被称为“银色的金子”，比黄金还珍贵。法国皇帝拿破仑三世，为显示自己的富有和尊贵，命令官员给自己制造一顶比黄金更名贵的王冠铝王冠。他戴上铝王冠，神气十足地接受百官的朝拜，这曾是轰

7、动一时的新闻。拿破仑三世在举行盛大宴会时，只有他使用一套铝质餐具，而他人只能用金制、银制餐具。即使在化学界，铝也被看成最贵重的。英国皇家学会为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，不惜重金制作了一只铝杯，赠送给门捷列夫。（1）你在日常生活中见到过哪些铝制品？这些铝制品是纯净物吗？哪些铝制品中的成分是铝单质？你能分析归纳出铝单质的物理性质和用途吗？ 复习回忆 铝的用途铝的价值贵贱，完全取决于炼铝工业的水平。随着铝产量的增加，铝价也就下降。1854年，1公斤铝需1200卢布，而到了十九世纪末就降到1卢布。显然，珠宝商人已经对铝完全失去了兴趣，但是，铝却立即吸引了整个工业界。1919年，用铝合金造出了第一

8、架飞机，从此以后，铝的命运就牢固地与飞机制造业联系在一起了。铝被誉为“带翼的金属”。铝的物理性质与用途铝是一种具有银白色金属光泽的轻金属，具有良好的延展性、导电性和导热性，可以用铝来制造电线和电缆，可作汽车、飞机、火箭材料，也能做各种铝质器皿（2）地壳中含量最多的金属元素是 ；地壳中的铝以 (填单质或化合物)形式存在。为什么？练一练想一想铝化合物 根据金属活动性顺序表，铝比铁活泼，但铝为什么却不像铁那样容易被空气腐蚀？家中的铝锅能否经常用金属清洁球或煤渣擦亮，为什么？ 交流与讨论1、将细铝丝打磨绕成螺旋状后，下面连接一火柴梗，点燃后插入氧气的集气瓶中，铝丝燃烧，产生耀眼的白光，少量白烟，白色固

9、体。写出该反应的化学方程式： 。阅读与思考 铝在金属活动性顺序中位于镁后，比镁的活动性弱。镁可以与热水反应，产生H2 ，而Al与冷水不反应，但可以在沸水中发生缓慢反应，写出该反应的化学方程式 。阅读与练习铝锅为什么还能烧水而不损坏？思考2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2写出工业上利用铝热反应焊接铁轨的化学方程式 。 阅读P66并归纳、什么叫铝热反应？练一练 铝和金属氧化物生成其它金属和氧化铝的反应属于铝热反应2、铝热剂？ 铝和金属氧化物的混合物1、铝桶能否盛放稀盐酸、稀硫酸？2、铝桶能否盛放浓盐酸、浓硫酸？为什么？讨论 Al片打磨后分别浸入浓硝酸、浓硫酸、6mol/L的稀盐酸、6mol

10、/L的稀硫酸中，观察现象。小 结与铝反应的物质实验现象结论或离子方程式浓硝酸浓硫酸稀硫酸稀盐酸无气泡产生表面钝化无气泡产生表面钝化有气泡产生 有气泡产生 2Al+6H+=2Al3+3H2 2Al+6H+=2Al3+3H2 猜想观察与思考写出该反应的化学方程式：铝桶能否盛放氢氧化钠等碱性溶液？如何通过实验验证？练一练Al片打磨后浸入4mol/L的NaOH 溶液中一段时间，观察到的现象是：Al片表面有气泡冒出2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+ 3H2 讨论总结与交流铝桶能否用于配制波尔多液？为什么？今天你学到了什么？ 铝的物理性质与用途铝的化学性质：1、与氧气反应（O2中可燃；空气中钝

11、化）2、与沸水反应 3、与酸反应 4、与碱溶液反应 5、与盐溶液反应 。1写出下列反应的化学方程式：练一练金属铝在空气中钝化 。金属铝在硫蒸气中反应产生硫化铝: 。铝片与沸水反应: 。铝粉与四氧化三铁发生铝热反应: 8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe 。铝丝插入盐酸中 。铝片与氢氧化钠溶液反应:4Al+3O2=2Al2O3 2Al+3S=Al2S3 。2Al+6HCl=2AlCl3+3H22Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2练一练2写出下列离子反应的离子方程式：铝丝与稀硫酸反应: 2Al+6H+=2Al3+3H2 铝片与氢氧化

12、钠溶液反应: 。氧化铝与足量盐酸反应: 。氧化铝与氢氧化钠溶液反应: 。 。2Al+2OH+2H2O=2AlO2+ 3H2Al2O3+6H+=2Al3+ +3H2OAl2O3+2OH=2AlO2+H2O1用于飞机制造业的重要材料的是（ ）AMg-Al合金 BCu-Sn合金CAl-Si合金 D不锈钢2. 下列物质中属于纯净物的是（ ）A、铝热剂 B、铝土矿C、明矾 D、含铝38%的Al2O33铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的性质是（ ）A不易生锈 B导电性好 C密度小 D强度高A CB当堂练习4铝热剂中铝的作

13、用是（ ）A催化剂 B氧化剂C还原剂 D填充剂5将表面已完全钝化的铝条，插入下列溶液中，不会发生反应的是（ ）A稀硝酸 B稀盐酸C硝酸铜 D氢氧化钠6. 新买的铝锅、铝壶用来烧开水时，凡是水浸到的地方都会变成黑色，这与水中含有下列可溶盐有关的是（ ）A钠盐 B钾盐C钙盐 D铁盐CCD当堂练习7由Na、Mg、Al、Zn四种金属单质中的两种组成的混合物共12克，跟足量盐酸反应，产生5.6L H2 (标况)，由此可判断混合物中必定含有（ ）A.Na B.Mg C.Al D.Zn当堂练习解析: 5.6L H2 标态下的氢气是0.25mol,则混合物的平均摩尔质量是12g/0.25mol=48g/mol

14、,则各组份金属的摩尔质量既要有比48g/mol大的,又要有比48g/mol小的.D课后练习1 、标出练习1中的电子转移方向和数目： 2、完成B组题练习铝的氧化物、氢氧化物氧化铝的主要性质：（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）（2）化学性质是典型的两性氧化物不与水反应氧化铝 Al2O3 和酸反应： Al2O3 +6HCl = 2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 6H+ =2Al3+ + 3H2O （Al2O3表现了碱性氧化物的性质） 和碱反应：Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2OAl2O3 + 2OH- = 2AlO2- +

15、H2O（Al2O3表现了酸性氧化物的性质）（3）主要用途：作耐火材料：制耐火管、耐火坩埚、耐高温的实验仪器等 冶炼铝的原料.K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag电解法热还原法热分解法不同金属冶炼方法的选择K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag写出电解法制铝的化学方程式 铝 的 氢 氧 化 物 【阅读】 你从氢氧化铝用途的阅读材料中了解到哪些氢氧化铝的有关性质？实验1结论：铝盐溶液能与碱溶液反应，生成氢氧化铝白色胶状沉淀。实验2结论：氢氧化铝能与强碱反应【问题讨论 】 请你根据所学的内容，讨论实验室制备氢氧化铝的合适的方法。 答案：实验室一般用铝盐溶液与氨水反应，制备氢氧化铝。实验3结论：氢氧化铝能与强酸反应总结 氢氧化铝既可以与强酸反应又可以与强碱反应生成盐和水，我们称它为两性氢氧化物。HCl NaOHNH3H2O NaOH HClCO2+H2O 总结氢氧化铝与铝盐、偏铝酸盐之间的转化关系Al(OH)3AlCl3NaAlO2【问题讨论】 请根据铝土矿制备铝的工艺流程图，考虑为什么要通入过量二氧