第三专题从矿物到基础材料-PowerPoint演示文稿

1、第三专题从矿物到基础材料第三专题从矿物到基础材料 第一单元第一单元 从铝土矿到铝合金从铝土矿到铝合金从铝土矿中提取从铝土矿中提取铝铝 在在1919世纪中期，法兰西第二共和国总统世纪中期，法兰西第二共和国总统拿拿破仑三世，珍藏着一套铝制的餐具，破仑三世，珍藏着一套铝制的餐具，平时舍不平时舍不得用，直到国宴时才拿出来炫耀一番。得用，直到国宴时才拿出来炫耀一番。 元素周期表的创始人元素周期表的创始人门捷列夫门捷列夫在受到英国在受到英国皇家学会的表彰皇家学会的表彰时时, ,得到的却是得到的却是一只铝杯一只铝杯。历史的疑问历史的疑问是是因为铝在地球上的含量比黄金还少吗因为铝在地球上的含量比黄金还少吗?

2、?一、铝的存在： 铝元素占地壳总量的铝元素占地壳总量的7.73 铝元素是地壳中含量最多的金属铝元素是地壳中含量最多的金属2468含量/Na CaFe Al2.743.454.757.73氧氧49.1349.13%铁钙钠钾镁铁钙钠钾镁14.55%铝铝7.73%硅硅2626%Al2O3 主要以铝土矿主要以铝土矿（主要成分为主要成分为Al2O3，含少量，含少量Fe2O3、SiO2杂杂质质）存在存在红宝石红宝石AlAl2 2O O3 3蓝蓝宝宝石石AlAl2 2O O3 3天然氧化铝天然氧化铝刚玉刚玉硬度大仅次于金刚石、金刚砂硬度大仅次于金刚石、金刚砂(SiC）和酸反应：和酸反应： Al2O3 +6H

3、Cl = 2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 6H+ =2Al3+ + 3H2O （Al2O3表现了表现了碱性氧化物碱性氧化物的性质）的性质）AlAl2 2O O3 3 + 2NaOH = 2NaAlO + 2NaOH = 2NaAlO2 2 + H + H2 2O O Al Al2 2O O3 3 + 2OH + 2OH- - = 2AlO = 2AlO2 2- - + H + H2 2O O（AlAl2 2O O3 3表现了表现了酸性氧化物酸性氧化物的性质）的性质）偏铝酸钠偏铝酸钠(1)往往 NaAlO2溶液中溶液中通入通入CO2气体气体NaAlO2 + CO2 + 2H2O =

4、Al(OH)3+ NaHCO3 偏铝酸钠偏铝酸钠(NaAlO2)的性质的性质 AlO2- + H2O + H+ = Al(OH)3(2) NaAlO2与与HCl的反应的反应 NaAlO2 +H2O+HCl= Al（OH）3 +NaCl由于Al(OH)3能被强酸溶解，即NaAlO2 +4HCl（过量）（过量）= AlCl3+ 2H2O+ NaClAl(OH)3 + 3 H+ = Al3+ + 3H2O 当盐酸过量时有氢氧化铝既能跟酸反应生成盐和水，又能跟碱反应生成盐和水，所以氢氧化铝是两性氢氧化物。 Al(OH)Al(OH)3 33HCl3HClAlClAlCl3 33H3H2 2O O Al(

5、OH)Al(OH)3 3NaOHNaOHNaAlONaAlO2 22H2H2 2O OAl(OH)Al(OH)3 3 + 3H + 3H+ + = Al = Al3+3+ + 3H + 3H2 2O OAl(OH)Al(OH)3 3 + OH + OH- - = AlO = AlO2 2- - + 2H + 2H2 2O O活动与探究活动与探究：P65实验实验1：AlCl3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4Cl Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4实验实验2：偏铝酸钠偏铝酸钠三、氢氧化铝三、氢氧化铝2Al(OH)3 Al2O32H2O1、热不稳定、热不稳定氢氧化铝的两性可以

6、下电离方程式来说明氢氧化铝的两性可以下电离方程式来说明：当当Al(OH)3遇遇碱碱时反应向时反应向左方向左方向发展，遇发展，遇酸酸时反时反应向应向右方向右方向发展。发展。 酸式电离酸式电离 碱式电离碱式电离H+AlO2- +H2O Al(OH)3 Al3+3OH-【问题探究问题探究】现有两瓶失去标签的现有两瓶失去标签的NaOH溶液和溶液和AlCl3溶液溶液,不用任何试剂能不能鉴别不用任何试剂能不能鉴别?注意：注意：不溶于弱酸、弱碱中，而溶解在强酸、不溶于弱酸、弱碱中，而溶解在强酸、强碱中，常用此鉴别强碱中，常用此鉴别Al(OH)3。四、明矾：四、明矾：KAl(SOKAl(SO4 4) )2 2

7、12H12H2 2O O1 1、复盐的概念、复盐的概念: : 由由两种不同的金属离子两种不同的金属离子和和一种酸根离子组一种酸根离子组成的盐成的盐叫复盐。叫复盐。思考：复盐是纯净物还是混和物？思考：复盐是纯净物还是混和物？2 2、净水原理：、净水原理：KAl(SOKAl(SO4 4) )2 2 K K+ + AlAl3+ 3+ 2SO2SO4 42-2-AlAl3+ 3+ + 3H+ 3H2 2O = Al(OH)O = Al(OH)3 3( (胶体胶体) + 3H) + 3H+ + Al(OH) Al(OH)3 3胶体具有很强的吸附能力，它能胶体具有很强的吸附能力，它能凝聚水中的悬浮物并使之

8、沉降，从而达到凝聚水中的悬浮物并使之沉降，从而达到净水的目的。净水的目的。净水是什么变化？净水是什么变化？五、电解法制铝五、电解法制铝冰晶石冰晶石NaNa3 3AlFAlF6 6做做助助熔剂熔剂, ,大大降低了大大降低了AlAl2 2O O3 3的熔点的熔点232342OAlOAl通电碱溶法碱溶法酸溶法酸溶法问题与探究问题与探究( (二二) )猜测每一步的操作作用是什么？猜测每一步的操作作用是什么？( (一一) )从整个工艺流程看从整个工艺流程看, ,可分成哪两个阶段可分成哪两个阶段? ?1.1. NaOHNaOH溶解铝土矿的目的是什么？溶解铝土矿的目的是什么？ 2.2.把滤液酸化的作用是什么

9、把滤液酸化的作用是什么？ 3.3.过滤过滤2 2和和4 4的作用是什么？的作用是什么？4.4.酸化酸化3 3过程中最后生成了什么？过程中最后生成了什么？5.5.将过滤后的白色固体灼烧，发生什么反应？将过滤后的白色固体灼烧，发生什么反应？ 写出有关的化学方程式。写出有关的化学方程式。 AlCl3+3NH3.H2O Al(OH)3+3NH4Cl(2)(2) AlOAlO2 2- - 通入通入COCO2 2气体气体NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3+ NaHCO3 AlO2- + CO2 + 2H2O = Al(OH)3+ HCO3- 3NaAlO2+AlCl3+6H2O=4

10、Al(OH)3+3NaCl3AlO2- +Al3+ +6H2O=4Al(OH)3特殊反应：特殊反应：H2O+AlO2- +HCO3 - = Al(OH)3+CO32-氢氧化铝的实验室制法氢氧化铝的实验室制法(3)偏铝酸盐和铝盐相混偏铝酸盐和铝盐相混(可溶可溶)Al3+3NH3.H2O Al(OH)3+3NH4+（1）氨水与铝盐反应氨水与铝盐反应铝土矿 NaAlO2 Al(OH)3 Al2O3 AlAlAl2 2O O3 3 + 2NaOH = 2NaAlO + 2NaOH = 2NaAlO2 2 + H + H2 2O ONaAlONaAlO2 2+CO+CO2 2 +2H +2H2 2O O

11、 Al(OH)Al(OH)3 3 +NaHCO+NaHCO3 32 Al(OH)2 Al(OH)3 3 Al Al2 2O O3 33H3H2 2O O2Al2Al2 2O O3 3 4Al+3O 4Al+3O2 2 小结：小结：材料：铝的再生“新世纪材料的亮点” 再生铝又称二次铝，是目前废物界最有价值的材再生铝又称二次铝，是目前废物界最有价值的材料。现在世界每年从废铝回收的铝量约为料。现在世界每年从废铝回收的铝量约为400400万万吨，相当于每年铝产量的吨，相当于每年铝产量的2525左右。与以铝土矿左右。与以铝土矿为起点相比，生产为起点相比，生产1 1吨再生铝合金能耗仅为新铝吨再生铝合金能耗

12、仅为新铝的的2.6%2.6%，并节省，并节省10.510.5吨水，少用固体材料吨水，少用固体材料1111吨，吨，比电解铝时少排放比电解铝时少排放CO291%CO291%，少处理废液、废渣，少处理废液、废渣1.91.9吨。吨。工业冶炼铝的流程工业冶炼铝的流程溶解溶解铝土矿铝土矿NaOHNaOH溶液溶液过滤过滤残渣残渣二氧化碳二氧化碳酸化酸化过滤过滤滤液滤液灼烧灼烧H H2 2O O电解电解铝铝制取纯净的制取纯净的AlAl2 2O O3 3电解电解AlAl2 2O O3 3 铝土矿铝土矿: :主要成分为主要成分为AlAl2 2O O3 3还有少量的还有少量的FeFe2 2O O3 3,SiO,Si

13、O2 2等杂质等杂质巩固与练习巩固与练习1 1下列有关铝土矿中提炼铝的说法不正确的是下列有关铝土矿中提炼铝的说法不正确的是（ ）A A铝土矿中的铝土矿中的铝元素是以化合态存在的，需用铝元素是以化合态存在的，需用化学方法把铝元素变成游离态化学方法把铝元素变成游离态B B提炼过程中，先将铝土矿净化提取氧化铝提炼过程中，先将铝土矿净化提取氧化铝, ,再再进行冶炼进行冶炼C C可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来D D冶炼铝的方法同工业冶炼钠、镁相似冶炼铝的方法同工业冶炼钠、镁相似, , 可用可用电解法电解法C巩固与练习巩固与练习2 2下列属于碱性氧化物的是（下

14、列属于碱性氧化物的是（ ） 属于酸性氧化物的是（属于酸性氧化物的是（ ） 属于两性氧化物的是（属于两性氧化物的是（ ） A ACOCO2 2 B BNaNa2 2O O C C AlAl2 2O O3 3 D DCOCOBAC铝的铝的冶炼历史冶炼历史18251825年，丹麦科学家厄斯泰德用年，丹麦科学家厄斯泰德用钾钾制得了不纯的铝。制得了不纯的铝。18271827年，德国化学家沃勒改进了厄斯泰德的方法，但年，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。制得的铝纯度和产量依然不高。18541854年，法国化学家德维尔用年，法国化学家德维尔用钠代替钾钠代替钾，制得比较纯，制得比较纯的铝，并且大量生产。他对沃勒极其尊敬，铸了个的铝，并且大量生产。他对沃勒极其尊敬，铸了个铝铝质奖章质奖章送给沃勒。送给沃勒。交流与讨论交流与讨论回忆：回忆：1.1.工业上如何制取金属钠、金属镁？工业