从铝土矿中提取铝.ppt

1、从铝土矿中提取铝,江苏省天一中学 仇国政,感知生活 例举生活中你熟悉的铝（铝合金）制品,早期制造铝比较困难，19世纪，铝十分昂贵，价比黄金。,德国军事勋章,铝的存在铝土矿 （主要成分Al2O3）,铝元素占地壳总质量的7.73,铝元素是地壳中含量最多的金属元素,氧 49.13%,铁钙钠钾镁 14.55%,铝7.73%,硅 26%,硅 26%,一、铝的存在及冶炼史,铝元素占地壳总量的7.73,主要以化合物形式存在铝土矿中,铝元素是地壳中含量最多的金属,地壳中含量较多的四种元素：OSi Al Fe,回首铝的昨天, 1807年英国化学家戴维用电解法制得了钾和钠，开创了电化学的历史。,霍尔的发现使人类认

2、识铝的历史从昨天走向了今天,联想：钠、镁、铁、铜的冶炼,已学过的冶炼法：1）还原法；2）电解法,迁移：铝冶炼的途径,成本高，不可取！拿破仑时期的冶炼法,2、电解法,使铝走向广泛应用的冶炼法,1、还原法,知识梳理,白色难溶于水的固体，熔点高（可用作耐火材料）,两性氧化物,Al2O36H=2Al33H2O,Al2O32OH=2AlO2H2O,知识梳理,白色不溶于水的胶状物质,两性氢氧化物,Al33OH,Al(OH)3,AlO2HH2O,Al(OH)33H=Al33H2O,Al(OH)3OH=AlO22H2O,铝土矿样品,问题解决：如何从铝土矿中提取铝？,铝土矿的成分：,要从铝土矿中提取铝，必须先制

3、备较纯的氧化铝,主要成分：Al2O3,少量：Fe2O3、SiO2等杂质,课堂演练 已知铝土矿的主要成分是Al2O3，但常含有Fe2O3、SiO2等杂质，请你帮助某工厂设计一个实验流程以提取纯净的单质铝？提供化学试剂有NaOH溶液、盐酸、氨水、CO2、水等常见试剂。,铝土矿,过量NaOH,过量HCl,NH3H2O,灼烧,Al2O3,过滤,过滤,过滤,Al(OH)3,熔融电解 冰晶石,Al,课堂演练 已知铝土矿的主要成分是Al2O3，但常含有Fe2O3、SiO2等杂质，请你帮助某工厂设计一个实验流程以提取纯净的单质铝？提供化学试剂有NaOH溶液、盐酸、氨水、CO2、水等常见试剂。,铝土矿,过量Na

4、OH,过量HCl,通CO2,灼烧,Al2O3,过滤,过滤,过滤,熔融电解 冰晶石,Al,Al(OH)3,酸处理,碱处理,铝土矿冶炼铝的工艺流程,溶解,电解,灼烧,过滤,酸化,过滤,铝土矿,NaOH溶液,残渣,二氧化碳,滤液,H2O,铝,Q1:用氢氧化钠溶液溶解铝土矿的目的是什么？发生了那些反应？,Q2:用NaOH溶液溶解铝土矿后，滤液中的主要成分是什么？,Q3:滤液酸化的目的是什么？,Q4:酸化流程中利用的是通入过量CO2气体，而没有采用稀盐酸，为什么？请写出相关的反应方程式。,铝土矿冶炼铝的工艺流程,溶解,电解,灼烧,过滤,酸化,过滤,铝土矿,NaOH溶液,残渣,二氧化碳,滤液,H2O,铝,

5、三、铝及铝合金的优缺点,铝合金具有密度小、强度高、塑性好、制造工艺简单、成本低、抗腐蚀能力强等特点。,铝是食物污染物之一,与老年性痴呆症有密切关系。,对人体的心、肝、肾功能都有损害。,铝与人 类健康,影响脑细胞功能，导致记忆力下降，思维能力迟钝。,1989年正式将铝确定为食品污染物而加以控制，提出成年人每天允许铝摄入量为60 mg。,知识拓展,1、“铝三角”,知识拓展,2、主要应用： （1）制备Al(OH)3,Al3+3OH=Al(OH)3 Al(OH)3OH= AlO22H2O Al3+4OH= AlO22H2O Al3+3NH3H2O = Al(OH)33NH4 AlO2H+H2O=Al(

6、OH)3 Al(OH)33H+= Al3+3H2O AlO24H+= Al3+2H2O 2AlO2CO2(少量)3H2O = 2Al(OH)3CO32 AlO2CO2(足量)2H2O= Al(OH)3HCO3 Al3+3AlO26H2O= 4Al(OH)3,课堂演练 请设计三种以铝屑、盐酸、NaOH溶液为原料制备Al(OH)3的实验方案，并从酸、碱的用量角度分析哪一种方案更节约？,1,1,2、主要应用： （1）制备Al(OH)3 （2）日常应用 明矾KAl(SO4)212H2O净水 泡沫灭火器,（3）离子共存问题,课堂演练 若在加入铝粉能放出氢气的某溶液中，分别加入下列各组离子，可能共存的是（

7、 ） ANH4+、NO3、CO32、Na+ BNa+、Ba2+、Mg2+、HCO3 CNO3、Na+、K+、Cl DNO3、K+、AlO2、OH,CD,Al33HCO3=Al(OH)3 3CO2,知识拓展,3、图像分析：,（1）向含有1molAl3的铝盐溶液中逐滴滴入NaOH 溶液直至过量 离子方程式： 图像：,Al3+3OH=Al(OH)3 Al(OH)3OH= AlO22H2O,0 1 2 3 4,知识拓展,3、图像分析：,（2）向含1molOH的强碱溶液中逐滴滴入可溶性 铝盐溶液直至过量 离子方程式： 图像：,0 1/12 1/6 1/4 1/3,Al3+4OH= AlO22H2O Al

8、3+3AlO26H2O= 4Al(OH)3,课堂演练 现有100mL3mol/L的NaOH溶液和100mL 1mol/L氯化铝溶液，将NaOH溶液分多次加到AlCl3溶液中去；将AlCl3溶液分多次加到NaOH溶液中。比较两种操作的结果是 （ ） A现象相同，沉淀质量不等 B现象相同，沉淀质量也相等 C现象不同，沉淀质量相等 D现象不同，沉淀质量不等,C,知识拓展,3、图像分析：,拓展向含有1molAl3的铝盐溶液中逐滴滴入氨水 直至过量 离子方程式： 图像：,Al3+3NH3H2O = Al(OH)33NH4,0 1 2 3,知识拓展,3、图像分析：,（3）向含有1molAlO2的偏铝酸盐溶

9、液中逐滴滴入 稀盐酸直至过量 离子方程式： 图像：,AlO2H+H2O=Al(OH)3 Al(OH)33H+= Al3+3H2O,0 1 2 3 4,知识拓展,3、图像分析：,（4）向含有1molH的强酸溶液中逐滴滴入偏铝酸盐 溶液直至过量 离子方程式： 图像：,AlO24H+= Al3+2H2O Al3+3AlO26H2O= 4Al(OH)3,0 1/4 1/2 3/4 1,知识拓展,3、图像分析：,拓展向含有1molAlO2的偏铝酸盐溶液中通入 CO2直至过量 离子方程式： 图像：,2AlO2CO2(少量)3H2O = 2Al(OH)3CO32 AlO2CO2(足量)2H2O= Al(OH)3HCO3,0 1,课堂演练 （广东模拟）将某质量的镁铝合金溶解在500mL盐酸中，然后取出10mL溶液用1mol/LNaOH溶液滴定，产生沉淀质量与碱溶液的关系如下图。求： （1）合金中镁和铝的物质的量之比； （2）盐酸的物质的量浓度(假设反应后溶液体积不变)。,Al Al(OH)3 NaOH n(A