工业冶炼铝的流程实用教案

1、一、铝的存在一、铝的存在(cnzi)： 铝元素在自然界以化合铝元素在自然界以化合态形式存在铝土矿（主要成态形式存在铝土矿（主要成分分(chng fn)为为Al2O3，还，还有少量的有少量的Fe2O3，SiO2等杂等杂质）是铝元素在地壳中的主质）是铝元素在地壳中的主要存在形式之一。要存在形式之一。铝元素铝元素(yun s)占地壳总量的占地壳总量的7.73%，是地，是地壳中含量最多的金属元素壳中含量最多的金属元素(yun s)。铁钙钠钾镁14.55%铝铝7.73%硅硅26%氧氧49.13%第1页/共24页第一页，共25页。全铝车身一直是奥迪最引以为傲的造全铝车身一直是奥迪最引以为傲的造车技术车技术

2、(jsh)之一，硬铝的重量不到之一，硬铝的重量不到同体积钢的三分之一，且全铝车身的同体积钢的三分之一，且全铝车身的硬度、强度、耐久度都远高于钢制车硬度、强度、耐久度都远高于钢制车身。身。 第2页/共24页第二页，共25页。 列举(lij)你所熟悉的铝制品。 交流交流(jioli)与讨论与讨论第3页/共24页第三页，共25页。第4页/共24页第四页，共25页。l在在1919世纪，法兰西第二世纪，法兰西第二(d r)(d r)共和国总统拿破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，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，以体现王者气派。直到国宴时才拿

3、出来炫耀一番，以体现王者气派。l18551855年，在巴黎年，在巴黎 万国博览会上，展出了一小块万国博览会上，展出了一小块铝，标签上写道：铝，标签上写道：“来自黏土的白银来自黏土的白银”。这一小。这一小块铝与当时最珍贵的珠宝并排陈列展出。块铝与当时最珍贵的珠宝并排陈列展出。l18891889年，伦敦化学会把铝合金制的花瓶和杯子作年，伦敦化学会把铝合金制的花瓶和杯子作为贵重的奖品赠给著名化学家门捷列夫，以表彰为贵重的奖品赠给著名化学家门捷列夫，以表彰他不朽的业绩。他不朽的业绩。 “铝的趣史”第5页/共24页第五页，共25页。 铝的冶炼(ylin)史1885年，在美国首都华盛顿特区落成的华盛顿纪念

4、碑上的顶帽也是用金属铝制造的。因为在19世纪，铝是一种珍贵的金属。人们最初得到的铝粒如同珍宝，它的价格同黄金相当(xingdng)。因为从铝矿石中把铝提炼出来，是极其困难的。1884年，在美国奥伯林学院化学系，有一位叫做查尔斯马丁霍尔的青年学生。当时他只有二十一岁。一次，他听一位教授说：“不管谁能发明一种低成本的炼铝法，都会出人头地。”这使霍尔意识到只有探索廉价的炼铝方法，才能使铝被普遍应用。第6页/共24页第六页，共25页。 霍尔采用瓷坩埚，碳棒（阳极）和自制电池，对氧化铝，即精制的氧化铝矿进行电解。18861886年2 2月的一天，他终于看到小球状的铝聚集在阴极上。霍尔此时异常激动，带着他

5、第一次获得的一把金属铝球去见他的教授。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。 廉价炼铝方法的发明，使铝这种在地壳中含量(hnling)(hnling)约占8%8%的元素，从此成了为人类提供多方面重要用途的材料。而发明家霍尔，当时还不满2323周岁。第7页/共24页第七页，共25页。 铝元素在地壳铝元素在地壳(dqio)中的中的主要存在于主要存在于 矿中，矿中，其主要成分是其主要成分是 ，还含有少量的还含有少量的 。 基础知识基础知识Al2O3铝铝 土土Fe2O3、 SiO2第8页/共24页第八页，共25页。 铝土矿铝土矿第9页/共24页第九页，共25页。 若给你

6、一块若给你一块(y kui)铝铝矿石矿石, 要想从中提取铝，你要想从中提取铝，你首先要对这块矿石做哪些处首先要对这块矿石做哪些处理？理？ 交流交流(jioli)与讨与讨论论第10页/共24页第十页，共25页。工业冶炼工业冶炼(ylin)铝的铝的流程流程制取纯净的制取纯净的Al2O3电解电解Al2O3 溶解溶解铝土矿铝土矿NaOH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H2O电解电解铝铝第11页/共24页第十一页，共25页。问题一：NaOH溶解铝土矿后，滤液中的主要成分(chng fn)是什么？ 1、溶解、溶解(rngji)：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2

7、+H2O2、过滤：除去、过滤：除去(ch q)Fe2O3、SiO2杂质杂质3、酸化：通入过量的、酸化：通入过量的CO2气体。气体。问题二：把滤液酸化的作用是什么？NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3 第12页/共24页第十二页，共25页。4、过滤、过滤(gul)：得到：得到Al(OH)3固体。固体。5、灼烧、灼烧(zhu sho)：2Al(OH)3=Al2O3+3H2O6、电解、电解(dinji)：2Al2O3 = 4Al+3O2通电通电第13页/共24页第十三页，共25页。碳酸碳酸(tn sun)酸性很弱，所以酸性很弱，所以Al(OH)3不会溶解，不会溶解，但会溶于强

8、酸，所以不能用盐酸等强酸酸化。但会溶于强酸，所以不能用盐酸等强酸酸化。 思考思考(sko)：我们在酸化的时候用到的是：我们在酸化的时候用到的是CO2气体，那么可不可以用气体，那么可不可以用HCl呢？呢？两性两性(lingxng)氧化物：既能和酸，又能和碱氧化物：既能和酸，又能和碱反应的氧化物。代表：反应的氧化物。代表：Al2O3第14页/共24页第十四页，共25页。资料卡资料卡 再生铝又称二次铝，是目前废物界最有再生铝又称二次铝，是目前废物界最有价值的材料。现在价值的材料。现在(xinzi)(xinzi)世界每年从废铝世界每年从废铝回收的铝量约为回收的铝量约为400400万吨，相当于每年铝产量

9、万吨，相当于每年铝产量的的2525左右。与以铝土矿为起点相比，生产左右。与以铝土矿为起点相比，生产1 1吨再生铝合金能耗仅为新铝的吨再生铝合金能耗仅为新铝的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11 11吨，比电解铝时少吨，比电解铝时少排放排放CO291%CO291%，少处理废液、废渣，少处理废液、废渣1.91.9吨。吨。铝的再生铝的再生“新世纪材料新世纪材料(cilio)(cilio)的亮点的亮点” ” 第15页/共24页第十五页，共25页。1. 从铝土矿制备从铝土矿制备(zhbi)铝所涉及的下铝所涉及的下列有关反应中，属于氧化还原反应的是：列有

10、关反应中，属于氧化还原反应的是： （ ）A.铝土矿溶于铝土矿溶于NaOH溶液中溶液中B.偏铝酸钠溶液的酸化偏铝酸钠溶液的酸化C.灼烧氢氧化铝固体灼烧氢氧化铝固体D.电解熔融的氧化铝电解熔融的氧化铝D练一练第16页/共24页第十六页，共25页。2. 2. 下列下列(xili)(xili)既能与酸反应，又能与碱既能与酸反应，又能与碱反应的氧化物是（反应的氧化物是（ ） A. NaHCO3 B.Al2O3 A. NaHCO3 B.Al2O3 C. CuO D. CO2 C. CuO D. CO2B练一练第17页/共24页第十七页，共25页。巩固巩固(gngg)与与练习练习3 3下列(xili)(xi

11、li)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B B提炼过程中，先将铝土矿净化提取氧化铝, ,再进行冶炼C C可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来D D冶炼铝的方法同工业冶炼钠、镁相似, , 可用电解法C第18页/共24页第十八页，共25页。巩固巩固(gngg)与与练习练习4 4下列属于碱性氧化物的是（ ） 属于酸性(sun xn)(sun xn)氧化物的是（ ） 属于两性氧化物的是（ ） A ACO2 BCO2 BFe2O3 CFe2O3 C Al2O3 Al2O3 D DCOCOBAC5 5将二氧化碳通入下列溶液(rn

12、gy)(rngy)中, ,最终一定会有沉淀的是( )( ) A. A.氢氧化钠溶液(rngy) B.(rngy) B.澄清石灰水 C. C.偏铝酸钠溶液(rngy) D.(rngy) D.氯化钙溶液(rngy) (rngy) c第19页/共24页第十九页，共25页。6. 铝及其化合物因其有优良的性能决定了具有铝及其化合物因其有优良的性能决定了具有下列用途：下列用途： 制包装糖果和食品用的铝箔制包装糖果和食品用的铝箔 制易拉罐制易拉罐 制电线电缆制电线电缆 制备牙膏皮制备牙膏皮 制炊具制炊具 铝合金门窗铝合金门窗 制飞机制飞机(fij)构件构件（1）由铝的良好的延展性决定的是）由铝的良好的延展性

13、决定的是（2）由铝的良好的导电导热性决定的是）由铝的良好的导电导热性决定的是（3）由铝的合金的密度小，强度高，抗腐蚀）由铝的合金的密度小，强度高，抗腐蚀能力强的性质决定的是能力强的性质决定的是（4）铝元素在人体中积累可使人慢性中毒，在）铝元素在人体中积累可使人慢性中毒，在食品污染源中加以控制的是食品污染源中加以控制的是练一练第20页/共24页第二十页，共25页。7.7.电解电解(dinji)(dinji)熔融的氧化铝制取金属熔融的氧化铝制取金属铝，若有铝，若有0.3mol0.3mol电子发生转移，则理论上电子发生转移，则理论上能得到金属铝多少克？需氧化铝多少摩尔？能得到金属铝多少克？需氧化铝多

14、少摩尔？分析分析(fnx(fnx)：2Al2O3 4Al3O2电解电解得得12e12e失失12e12e由上述知：由上述知： 2Al2Al2 2O O3 3 4Al 4Al 转移电子转移电子12122mol 108g 12mol2mol 108g 12moln nAl2O3 mAl 0.3mol0.3mol巩固巩固(gngg)与与练习练习n nAl2O3 = 0.05mol mAl =2.7g第21页/共24页第二十一页，共25页。铝与人体铝与人体(rnt)健康健康 许多科学家经过研究发现，老年性痴呆症与铝有密切关系。同时还发现，铝对许多科学家经过研究发现，老年性痴呆症与铝有密切关系。同时还发现

15、，铝对人体的脑、心、肝、肾功能都有损害。因此，世界卫生组织于人体的脑、心、肝、肾功能都有损害。因此，世界卫生组织于19891989年正式将铝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 mg60 mg。如经。如经常吃油条、粉丝、油饼等油炸食品，喝铝罐装饮料等，或是经常食用常吃油条、粉丝、油饼等油炸食品，喝铝罐装饮料等，或是经常食用(shyng)(shyng)铝制炊具炒出的饭菜，都会使人的摄铝量增加，从而影响脑细胞功铝制炊具炒出的饭菜，都会使人的摄铝量增加，从而影响脑细胞功能，导致记忆力下降，思维能力迟钝。能，导致记忆力下降，思维能力迟钝。l小知识小知识第22页/共24页第二十二页，共25页。本课小结：本课小结：1、铝的存在、铝的存在(cnzi)形式形式2、工业炼铝的流程。、工业炼铝的流程。第23页/共24页第二十三页，共25页。感谢您的观看(gunkn)！第24页/