高中化学 专题二 从自然资源到化学品 2.4 镁和铝的冶炼课件 苏教版选修2

1、1第四单元镁和铝的冶炼第四单元镁和铝的冶炼 1为什么不用电解为什么不用电解AlCl3(熔融熔融)制备制备Al? 提示提示AlCl3是共价化合物，熔融态不导电，无法电解得到是共价化合物，熔融态不导电，无法电解得到 Al。2Al3、Mg2均易发生水解，其离子方程式？均易发生水解，其离子方程式？21了解如何根据元素在自然界的存在状态和性质来开发、利用了解如何根据元素在自然界的存在状态和性质来开发、利用自然资源。自然资源。2了解从海水中提取氯化镁、从铝土矿中提取氧化铝的方法，了解从海水中提取氯化镁、从铝土矿中提取氧化铝的方法，以及获得金属镁、铝的基本原理。以及获得金属镁、铝的基本原理。3通过学习活动提

2、高学习能力、交流合作能力和分析、解决实通过学习活动提高学习能力、交流合作能力和分析、解决实际问题的能力。际问题的能力。3石灰石灰 石灰乳石灰乳 氢氧化镁氢氧化镁 451. 制备纯度较高的氧化铝制备纯度较高的氧化铝 (1)铝元素的含量占地壳中元素总量的铝元素的含量占地壳中元素总量的7.45%，是地壳中含量，是地壳中含量最最 的金属元素。铝在地壳中主要以的金属元素。铝在地壳中主要以 的形式存在。要的形式存在。要从铝土矿中提取铝，首先必须制备纯度较高的从铝土矿中提取铝，首先必须制备纯度较高的 。多多铝土矿铝土矿氧化铝氧化铝6(2)原料：原料： 。(3)制备过程：先要除去铝土矿中的制备过程：先要除去铝

3、土矿中的 、 等杂质。等杂质。在工业上可以使用在工业上可以使用 来处理铝土矿得到偏铝酸来处理铝土矿得到偏铝酸钠溶液，在得到的偏铝酸钠溶液中通入钠溶液，在得到的偏铝酸钠溶液中通入 ，析出析出 ，加热分解，加热分解 ，就得到，就得到纯度较高的纯度较高的 。主要方程式有：。主要方程式有： 氧化铁氧化铁二氧化硅二氧化硅二氧化碳二氧化碳氢氧化铝沉淀氢氧化铝沉淀氢氧化铝氢氧化铝氧化铝氧化铝浓氢氧化钠溶液浓氢氧化钠溶液铝土矿铝土矿7较强较强 电解熔融氧化铝电解熔融氧化铝 熔点熔点 冰晶石冰晶石 8 将将MgCl26H2O中的结晶水失去，在加热时需注意什中的结晶水失去，在加热时需注意什么？么？提示提示由于由于

4、Mg2水解得到水解得到Mg(OH)2故加热故加热MgCl26H2O时需时需在在HCl(g)气氛中防止气氛中防止Mg2水解。水解。 电解熔融态的电解熔融态的Al2O3制备制备Al时，将时，将Al2O3熔化需较高能熔化需较高能量，为了使量，为了使Al2O3在相对较低的温度下熔化需加什么物质？作在相对较低的温度下熔化需加什么物质？作用是什么？用是什么？提示提示冰晶石冰晶石(Na3AlF6)、降低、降低Al2O3的熔化温度。的熔化温度。 电解电解MgCl2和和Al2O3时，阳极材料能否为活泼电极？为时，阳极材料能否为活泼电极？为什么？什么？提示提示需用惰性电极，否则阳极本身发生氧化反应。需用惰性电极，

5、否则阳极本身发生氧化反应。【慎思慎思1】【慎思慎思2】【慎思慎思3】91011 海水是一种丰富的资源，工业上从海水中可提取许多种海水是一种丰富的资源，工业上从海水中可提取许多种物质，广泛应用于生活、生产、科技等方面。下图是某工物质，广泛应用于生活、生产、科技等方面。下图是某工厂对海水资源进行综合利用的示意图。厂对海水资源进行综合利用的示意图。【例例1】12回答下列问题：回答下列问题：(1)流程图中操作流程图中操作a的名称为的名称为_。(2)工业上从海水中提取的工业上从海水中提取的NaCl，可用来制取纯碱，其简要过程，可用来制取纯碱，其简要过程如下：向饱和食盐水中先通入气体如下：向饱和食盐水中先

6、通入气体A，后通入气体，后通入气体B，充分反应，充分反应后过滤得到晶体后过滤得到晶体C和滤液和滤液D，将晶体，将晶体C灼烧即可制得纯碱。灼烧即可制得纯碱。气体气体A、B是是CO2或或NH3，则气体，则气体A应是应是_(填化学式填化学式)。滤液滤液D中主要含有中主要含有NH4Cl、NaHCO3等物质，工业上是向滤液等物质，工业上是向滤液D中通入中通入NH3，并加入细小食盐颗粒，冷却析出不含有，并加入细小食盐颗粒，冷却析出不含有NaHCO3的副产品的副产品NH4Cl晶体，则通入晶体，则通入NH3的作用是的作用是_。13(3)镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上镁是一种用途很广的金属材料，目前世界

7、上60%的镁从海水的镁从海水中提取。中提取。若要验证所得无水若要验证所得无水MgCl2中不含中不含NaCl，最简单的操作方法是，最简单的操作方法是_。操作操作b是在是在_氛围中进行，若在空气中加热，则会生成氛围中进行，若在空气中加热，则会生成Mg(OH)Cl，写出有关反应的化学方程式：，写出有关反应的化学方程式：_。14151617答案答案C1819202122 阴极阴极(和电源负极相连和电源负极相连)：4Al312e=4Al 阳极阳极(和电源正极相连和电源正极相连)：6O212e=3O2 在高温下，阳极产生的氧气会跟碳电极发生反应，生成二氧在高温下，阳极产生的氧气会跟碳电极发生反应，生成二氧

8、化碳，所以在电解中要定时补充碳块。铝的熔点是化碳，所以在电解中要定时补充碳块。铝的熔点是660 ，电冶铝反应的温度是电冶铝反应的温度是1 000 左右。所以电解生成的铝呈液左右。所以电解生成的铝呈液态，从电解装置的底部流出。态，从电解装置的底部流出。2电解过程：电解过程：23 铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：(1)工业上冶炼铝的化学方程式是工业上冶炼铝的化学方程式是_。(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是_。(3)工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用

9、离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允只允许阳离子通过许阳离子通过)，其工作原理如图所示。，其工作原理如图所示。【例例2】24该电解槽的阳极反应式是该电解槽的阳极反应式是_。通电开始后，阴极附近溶液通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因会增大，请简述原因_。除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口_(填写填写“A”或或“B”)导出。导出。25解析解析(1)金属铝的冶炼是电解熔融金属铝的冶炼是电解熔融Al2O3。(2)铝与强碱反应放出铝与强碱反应放出氢气生成偏铝酸盐。氢气生成偏铝酸盐。(3)结合题中给

10、出的信息提示进行解题。结合题中给出的信息提示进行解题。溶液中存在阴离子为溶液中存在阴离子为OH和含氧酸根，应是和含氧酸根，应是OH先放电。溶先放电。溶液中存在的阳离子为液中存在的阳离子为K和和H，应是，应是H先放电。在阴极由于先放电。在阴极由于H放电，放电，H不断减少，水的电离平衡向正反应方向移动，不断减少，水的电离平衡向正反应方向移动，OH浓浓度增大，度增大，pH增大。增大。K可通过阳离子交换膜流向可通过阳离子交换膜流向B口，口，B口的口的OH不断增多，但无法通过阳离子交换膜，故氢氧化钾溶液从不断增多，但无法通过阳离子交换膜，故氢氧化钾溶液从B口导出。口导出。262728 从铝土矿从铝土矿(

11、主要成分是主要成分是Al2O3，含，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂等杂质质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下：中提取氧化铝的两种工艺流程如下：请回答下列问题：请回答下列问题：(1)流程甲加入盐酸后生成流程甲加入盐酸后生成Al3的离子方程式为的离子方程式为_。 _。【体验体验2】29(3)验证滤液验证滤液B含含Fe3，可取少量滤液并加入，可取少量滤液并加入_(填试剂名填试剂名称称)。(4)滤液滤液E、K中溶质的主要成分是中溶质的主要成分是_(填化学式填化学式)，写出该，写出该溶质的一种用途溶质的一种用途_。(5)已知已知298 K时，时，Mg(OH)2的溶度积常数的溶度积常数Ksp5.61012。取适。取适量的滤液量的滤液B，加入一定量的烧碱至达到沉淀溶液平衡，测得，加入一定量的烧碱至达到沉淀溶液平衡，测得pH13.00，则此温度下残留在溶液中的，则此温度下残留在溶液中的c(Mg2)_