从铝土矿到铝合金教材

1、第一单元第一单元从铝土矿到铝合金从铝土矿到铝合金一、学习目标一、学习目标1 1了解地壳中铝元素的含量，知道铝元素在自然界中的主要了解地壳中铝元素的含量，知道铝元素在自然界中的主要存在形式，了解工业上从铝土矿获得铝的方法，从金属铝冶炼存在形式，了解工业上从铝土矿获得铝的方法，从金属铝冶炼方法的变化体验化学科学的发展对人类生活的影响。方法的变化体验化学科学的发展对人类生活的影响。2 2知道铝、氧化铝和氢氧化铝的性质，了解铝及其化合物在知道铝、氧化铝和氢氧化铝的性质，了解铝及其化合物在生产生活中的重要应用，进一步认识化学与生产生活的关系。生产生活中的重要应用，进一步认识化学与生产生活的关系。3 3了

2、解两性氧化物和两性氢氧化物的概念，知道氧化铝和氢了解两性氧化物和两性氢氧化物的概念，知道氧化铝和氢氧化铝分别是两性氧化物和两性氢氧化物。氧化铝分别是两性氧化物和两性氢氧化物。4 4通过相关探究活动进一步了解探究学习的一般过程和方法。通过相关探究活动进一步了解探究学习的一般过程和方法。5 5尝试采用联想、类比等方法学习新知识，学习构建知识结尝试采用联想、类比等方法学习新知识，学习构建知识结构的常用方法。构的常用方法。拿破仑的餐叉和钮扣拿破仑的餐叉和钮扣 现在，对铝制品谁也不稀罕，谁家都有铝锅、铝盆、现在，对铝制品谁也不稀罕，谁家都有铝锅、铝盆、铝勺之类的日用器具。可是，在铝勺之类的日用器具。可是

3、，在100多年前，凡和铝沾边多年前，凡和铝沾边的东西，就是一种极贵重的宝贝，别说是铝锅，就是谁家的东西，就是一种极贵重的宝贝，别说是铝锅，就是谁家有一把铝勺，那都身价百倍。当时，就像法国皇帝拿破仑有一把铝勺，那都身价百倍。当时，就像法国皇帝拿破仑三世这样的一国之君，对铝也是垂涎三尺。有一个故事，三世这样的一国之君，对铝也是垂涎三尺。有一个故事，讲的就是他如何像赶讲的就是他如何像赶“新潮新潮”的小伙子一样对铝极尽顶礼的小伙子一样对铝极尽顶礼膜拜之能事的。膜拜之能事的。1848年以后，拿破仑三世登上了法国皇帝的宝座。年以后，拿破仑三世登上了法国皇帝的宝座。这位法国皇帝很能干，但也很虚荣。当时，铝这

4、种金属由这位法国皇帝很能干，但也很虚荣。当时，铝这种金属由于产量很少，成本比金子还高，因而很难得到。据说，当于产量很少，成本比金子还高，因而很难得到。据说，当时有一位欧洲的国王买了一件有铝钮扣的衣服之后，就趾时有一位欧洲的国王买了一件有铝钮扣的衣服之后，就趾高气扬，并且瞧不起那些买不起这种奢侈品的穷国的君主。高气扬，并且瞧不起那些买不起这种奢侈品的穷国的君主。当然，买不起铝钮扣的君主们又十分嫉妒这位有着十分罕当然，买不起铝钮扣的君主们又十分嫉妒这位有着十分罕见的钮扣的国王，见的钮扣的国王，渴望着有朝一日也能得到这种钮扣。渴望着有朝一日也能得到这种钮扣。拿破仑三世上台后，决定炫耀一下自己的与众不

5、同。一拿破仑三世上台后，决定炫耀一下自己的与众不同。一天，他举办了一个盛大的宴会，邀请了王室成员和贵族赴宴，天，他举办了一个盛大的宴会，邀请了王室成员和贵族赴宴，另外还有一些地位较低的来宾。客人入席后，发现用餐的餐具另外还有一些地位较低的来宾。客人入席后，发现用餐的餐具各不相同，在高贵的王室成员和皇宫贵族的餐桌上摆的都是铝各不相同，在高贵的王室成员和皇宫贵族的餐桌上摆的都是铝匙和铝叉，而在地位较低的来宾面前，摆的却是普通的金制和匙和铝叉，而在地位较低的来宾面前，摆的却是普通的金制和银制的餐具。那一天，宴会虽很丰盛，但是使用金制和银制餐银制的餐具。那一天，宴会虽很丰盛，但是使用金制和银制餐具的人

6、心里就堵得慌，因为他们发觉自己是在低人一等的餐桌具的人心里就堵得慌，因为他们发觉自己是在低人一等的餐桌上用餐。其实，这也不是拿破仑三世的本意，而是在当时，即上用餐。其实，这也不是拿破仑三世的本意，而是在当时，即使是皇上也无法给每个来宾提供当时是既贵重而又稀少的铝餐使是皇上也无法给每个来宾提供当时是既贵重而又稀少的铝餐具。具。不久，拿破仑三世决定摆脱这种不久，拿破仑三世决定摆脱这种“寒酸寒酸”局面。他给提局面。他给提炼铝的法国科学家和工业家圣克莱尔炼铝的法国科学家和工业家圣克莱尔德维利提供了一大笔资金，德维利提供了一大笔资金，用来大量生产铝，他准备用这些铝为法国军队士兵的所有服装用来大量生产铝，

7、他准备用这些铝为法国军队士兵的所有服装上都安上铝钮扣并装备铝胸甲。但是，由于当时铝的冶炼方法上都安上铝钮扣并装备铝胸甲。但是，由于当时铝的冶炼方法很落后，又没有足够的电力，因此铝的产量一直很少，德维利很落后，又没有足够的电力，因此铝的产量一直很少，德维利生产的铝仍然很贵，结果，拿破仑三世用铝钮扣和铝胸甲装备生产的铝仍然很贵，结果，拿破仑三世用铝钮扣和铝胸甲装备法国军队的计划没有实现。但是，法国军队的计划没有实现。但是，他对保卫他的安全的警卫部队则另眼相看，为他们装备了新的他对保卫他的安全的警卫部队则另眼相看，为他们装备了新的铝胸甲。铝胸甲。一直到一直到19世纪世纪80年代，铝仍然是一种有珠宝价

8、值的珍年代，铝仍然是一种有珠宝价值的珍贵金属。有这样一件有趣的事，很充分地说明了那时铝的价值：贵金属。有这样一件有趣的事，很充分地说明了那时铝的价值：1889年，俄国著名的化学家门捷列夫到英国伦敦访问和讲学，年，俄国著名的化学家门捷列夫到英国伦敦访问和讲学，英国科学家为表彰他在化学上的杰出贡献，尤其是在发现元素英国科学家为表彰他在化学上的杰出贡献，尤其是在发现元素周期律和建立元素周期表上的贡献，赠给他一件贵重的奖品，周期律和建立元素周期表上的贡献，赠给他一件贵重的奖品，就是用金和铝制成的一架天平。就是用金和铝制成的一架天平。100多年后，铝进入了最平常的百姓家中，这是拿破仑多年后，铝进入了最平

9、常的百姓家中，这是拿破仑三世决没有想到的。铝现在变得这么便宜，要归功于那些一直三世决没有想到的。铝现在变得这么便宜，要归功于那些一直在研究如何大批生产铝的科学家。在研究如何大批生产铝的科学家。19世纪末，奥地利化学家世纪末，奥地利化学家拜尔在前人实验的基础上研究出了一种生产铝的方法拜尔在前人实验的基础上研究出了一种生产铝的方法电解电解氧化铝。不久后，铝的产量剧增，铝的价格也大降。在俄国，氧化铝。不久后，铝的产量剧增，铝的价格也大降。在俄国，1854年时年时1千克铝要千克铝要1200卢布；而到卢布；而到19世纪末，就降到了世纪末，就降到了1个个卢布。珠宝商人从此对铝失去了兴趣，但铝却受到了整个工

10、业卢布。珠宝商人从此对铝失去了兴趣，但铝却受到了整个工业界的青睐。界的青睐。（一）存在一、从铝土矿中提取铝一、从铝土矿中提取铝铝元素占地壳总量的铝元素占地壳总量的7 77373，是地壳中，是地壳中含量含量的金属元素。铝土矿的金属元素。铝土矿( (主主要成分为要成分为，还有少量的，还有少量的FeFe2 2O O3 3、SiOSiO2 2等杂质等杂质) )是铝元素在地壳中的主要存在形是铝元素在地壳中的主要存在形式之一。式之一。 O（二）结构很容易失很容易失3e结论: 铝有很强的还原性。铝有很强的还原性。Al3Al （三）物性铝是银白色有金属光泽的金属，铝是银白色有金属光泽的金属，熔点较低（熔点较低

11、（660.4）,是热和电的良导体。是热和电的良导体。密度较小（密度较小（2.7gcm3）,（四）化性（1）与非金属反应：）与非金属反应：（2）与酸反应）与酸反应322O2Al 4Al3O233H2AlCl 2Al6HCl在冷的浓硫酸、浓硝酸中钝化。在冷的浓硫酸、浓硝酸中钝化。在热的浓硫酸、浓硝酸，稀硝酸在热的浓硫酸、浓硝酸，稀硝酸 中反应，但不产生氢气。中反应，但不产生氢气。与稀硫酸，盐酸反应产生氢气。与稀硫酸，盐酸反应产生氢气。2342423H(SO Al 2AlSO3H)（4）与碱反应）与碱反应（3）与氧化物反应）与氧化物反应3232OAl2Fe 2AlOFe高温2223H2NaAlO O

12、2H2Al2NaOH向一个铝制的易拉罐中充满向一个铝制的易拉罐中充满CO2气体，然后往气体，然后往罐内注入足量的罐内注入足量的NaOH溶液，立即用胶布严封溶液，立即用胶布严封罐口，不多会儿听到罐内罐口，不多会儿听到罐内“卡卡卡卡”作响，发现作响，发现易拉罐变瘪，再过一会儿易拉罐又鼓起来，试易拉罐变瘪，再过一会儿易拉罐又鼓起来，试回答：回答：（1）易拉罐变瘪的原因是）易拉罐变瘪的原因是 ，反应的离子方程式是反应的离子方程式是 。（2）易拉罐又鼓起来的原因是）易拉罐又鼓起来的原因是 ，反应的离子方程式是反应的离子方程式是 。（五）用途（五）用途铝合金：主要用于建筑业、交通运输业铝合金：主要用于建筑

13、业、交通运输业 以及电子行业。以及电子行业。铝导热能力强，可用于各种家用器皿。铝导热能力强，可用于各种家用器皿。铝导电能力强，可用于导线。铝导电能力强，可用于导线。铝延展性好，可制成铝箔。铝延展性好，可制成铝箔。铝热反应放出大量热，可置换铁。铝热反应放出大量热，可置换铁。下列为铝或铝合金的各种用途，在后面下列为铝或铝合金的各种用途，在后面的横线上写出所根据的性质。的横线上写出所根据的性质。（1）制造飞机或汽车外壳）制造飞机或汽车外壳（2）作为储存浓硫酸的容器）作为储存浓硫酸的容器（3）制造各种日用炊具）制造各种日用炊具（4）铝热法冶炼金属）铝热法冶炼金属（5）制造电线电缆）制造电线电缆（6）制

14、造包装用的铝箔）制造包装用的铝箔2 2铝在人体中积累可使人慢性中毒，铝在人体中积累可使人慢性中毒，19891989年世年世界卫生组织正式将铝确定为食品污染源之一而界卫生组织正式将铝确定为食品污染源之一而 加加以控制。铝及其化合物在下列场合的使用须加以以控制。铝及其化合物在下列场合的使用须加以控制的是控制的是（）制铝锭制铝锭制易拉罐制易拉罐制电线、电缆制电线、电缆制包糖果用的铝箔制包糖果用的铝箔用明矾净水用明矾净水制炊具制炊具用明矾和苏打作食物膨化剂用明矾和苏打作食物膨化剂用氢氧化铝制胃药用氢氧化铝制胃药制防锈油漆制防锈油漆A AB BC CD D3 3铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶铝分别与足

15、量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的下体积相等时，反应中消耗的HClHCl和和NaOHNaOH的的物质的量之比为物质的量之比为（）A A1 1：l lB B2 2：l lC C3 3：1 1D D1 1：3 32222NaAlO3H O2H2Al2NaOH233H2AlCl 2Al6HCl7某同学在进行铝的性质实验时发现，用擦去氧某同学在进行铝的性质实验时发现，用擦去氧化膜的相同大小的铝片分别与化膜的相同大小的铝片分别与H+浓度相同的稀硫酸浓度相同的稀硫酸和稀盐酸反应时，实验现象明显不同：铝与硫酸反和稀盐酸

16、反应时，实验现象明显不同：铝与硫酸反应的速率较慢，产生的气泡很少；铝与盐酸反应的应的速率较慢，产生的气泡很少；铝与盐酸反应的速率较快，产生的气泡较多。速率较快，产生的气泡较多。（1）写出铝与稀硫酸、稀盐酸反应的离子方程式。）写出铝与稀硫酸、稀盐酸反应的离子方程式。（2）有人认为，铝与稀盐酸反应的速率较快，其）有人认为，铝与稀盐酸反应的速率较快，其原因是盐酸中的氯离子对反应有促进作用，试设计原因是盐酸中的氯离子对反应有促进作用，试设计一简单的实验验证该说法是否正确。一简单的实验验证该说法是否正确。（3）也有人认为，铝与稀硫酸反应的速率较慢，）也有人认为，铝与稀硫酸反应的速率较慢，其原因是硫酸中的

17、硫酸根离子对反应有抑制作用，其原因是硫酸中的硫酸根离子对反应有抑制作用，试设计一简单的实验验证该说法是否正确。试设计一简单的实验验证该说法是否正确。（六）制取（从铝土矿中提取铝）铝铝“从铝土矿中提取铝从铝土矿中提取铝”所涉及反应：所涉及反应：OH2NaAlO 2NaOHOAl223233222NaHCO Al(OH)OHCONaAlO2OHO Al 2Al(OH)232332323O4Al 通电 O2Al2323O4Al 通电 O2Al8 8电解熔融的氧化铝制取金属铝，若有电解熔融的氧化铝制取金属铝，若有0.2 mol0.2 mol电子发生转移，则理论上能得到电子发生转移，则理论上能得到金属铝

18、多少克金属铝多少克? ?需氧化铝多少克需氧化铝多少克? ?3 32 20 00 0失失62e得得43e12 e_ 4Al _2Al2O312 mol 4mol 2mol0.2mol n(Al) n(Al2O3)1 1从铝土矿制备铝所涉及的下列有关反应从铝土矿制备铝所涉及的下列有关反应 中，属于氧化还原反应的是（中，属于氧化还原反应的是（） A A铝土矿溶于铝土矿溶于NaOHNaOH溶液中溶液中 B B偏铝酸钠溶液的酸化偏铝酸钠溶液的酸化 C C灼烧氢氧化铝固体灼烧氢氧化铝固体 D D电解熔融的氧化铝电解熔融的氧化铝二、铝的化合物二、铝的化合物1。Al2O3（五）用途（四）化性（三）物性（一）存

19、在铝土矿、刚玉、红宝石、蓝宝石铝土矿、刚玉、红宝石、蓝宝石高硬度、高熔点（高硬度、高熔点（2054）OH2NaAlO 2NaOHOAl2232两性氧化物两性氧化物O3H2AlCl 6HClOAl23322323O4Al 通电 O2AlOH2AlO 2OHOAl2232O3H2Al 6HOAl2332新新乡乡市市晶晶华华耐耐火火材材料料厂厂刚玉耐磨球刚玉耐磨球红宝石红宝石2。Al(OH)3（四）化性（三）物性难溶于水的难溶于水的白色絮状沉淀白色絮状沉淀,具有吸附性具有吸附性,常用于水的净化。常用于水的净化。O2HNaAlO NaOHAl(OH)223（1）两性氢氧化物）两性氢氧化物O3H AlC

20、l3HClAl(OH)233（2）受热分解）受热分解O3H Al3HAl(OH)233O2H AlOOHAl(OH)223O3HO Al 2Al(OH)2323（六）制取3NaCl Al(OH)3NaOHAlCl333-3 Al(OH)3OHAlCl3NH Al(OH)OH3NHAlCl43233432333NH Al(OH)OH3NHAl（六）制取NaCl Al(OH)OHHClNaAlO322 Al(OH)OHHAlO32233222NaHCO Al(OH)OHCONaAlO233222HCO Al(OH)OHCOAlO2（六）制取3NaCl 4Al(OH)O6HAlCl3NaAlO323

21、2 4Al(OH)O6HAl3AlO32324要使氯化铝溶液中的要使氯化铝溶液中的A13完全转化成完全转化成 Al(OH)3沉淀，应选用的试剂是（沉淀，应选用的试剂是（ ） ANaOH溶液溶液B稀盐酸稀盐酸 C氨水氨水DAgNO3溶液溶液 6 6已知氯化铝溶液和偏铝酸钠溶液能发生已知氯化铝溶液和偏铝酸钠溶液能发生 下列反应：下列反应：AlClAlCl3 3+3NaAlO+3NaAlO2 2+6H+6H2 2O = 4Al(OH)O = 4Al(OH)3 3+3NaCl+3NaCl 现以废铝、盐酸、氢氧化钠溶液为原料现以废铝、盐酸、氢氧化钠溶液为原料制取氢氧化铝。制取氢氧化铝。 （1 1）请设计

22、实验方案，并写出相应的化学）请设计实验方案，并写出相应的化学方程式。方程式。（2 2）请与同学交流讨论，从中找出最理想）请与同学交流讨论，从中找出最理想的实验方案。的实验方案。2222NaAlO3H O2H2Al2NaOH233H2AlCl 2Al6HClAlCl33NaOH=Al(OH) 3 3NaClNaAlO2 HClH2O=Al(OH) 3 NaCl233H2AlCl 2Al6HCl2222NaAlO3H O2H2Al2NaOHAlCl3+3NaAlO2+6H2O = 4Al(OH)3+3NaClAl(OH)Al(OH)3 3HClHClNaOHNaOH4mol4mol4mol4mol

23、4mol4mol3。明矾。明矾KAl(SO4) 212H2O（1）复盐：）复盐：（2）水解生成胶体）水解生成胶体KAl(SO4) 212H2O=KAl32SO4212H2OAl33H2O=3HAl(OH) 3（胶体）（胶体）5设计实验方案验证明矾中含有设计实验方案验证明矾中含有K，Al3，和和SO42 ，写出实验步骤、实验现象及结论。，写出实验步骤、实验现象及结论。 12向明矾向明矾KAl(SO4)2溶液中滴人氢氧化钡溶液中滴人氢氧化钡溶液，当硫酸根离子恰好完全沉淀时，铝元溶液，当硫酸根离子恰好完全沉淀时，铝元素的存在形式是（素的存在形式是（ ）A一部分为一部分为Al(OH)3，一部分为，一部

24、分为Al3B一部分为一部分为 Al(OH)3，一部分为，一部分为AlO2C全部是全部是 Al(OH)3 D全部是全部是 AlO21KAl(SO4)22Ba(OH)2=2BaSO4 KAlO22H2O（1）Al3盐性质盐性质Al33OH=Al(OH) 3Al34OH=AlO 22H2O（2）AlO2盐性质盐性质AlO2 HH2O=Al(OH) 3AlO2 4H= Al3 2H2O ：Al(OH) 3 的两性的两性Al33OH Al(OH) 3 AlO2 HH2O2 2下列关于铝及其化合物与强碱溶液下列关于铝及其化合物与强碱溶液反反应的说法中，正确的是（应的说法中，正确的是（）A A都有都有H H2 2O O生成生成B B都有都有H H2 2生成生成C C反应后铝元素主要以反应后铝元素主要以AlOAlO2 2的形式存在的形式存在D D反应后铝元素主要以反应后铝元素主要以AlAl3 3的形式存在的形式存在 O2HNaAlO NaOHAl(OH)223OH2NaAlO 2NaOHOAl22322223H2NaAlO O2H2Al2NaOH5 5试判断下列关于