高中化学苏教版必修一《3.1从铝土矿到铝合金》课件

1、专题三 从矿物到基础材料第一单元 从铝土矿到铝合金在19世纪中期，法兰西第二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，直到国宴时才拿出来炫耀一番，而元素周期表的创始人门捷列夫在受到英国皇家学会的表彰时，得到的却是一只铝杯。为什么拿破仑没有珍藏金制的餐具,而门捷列夫也没有给奖励一只金杯呢？在19世纪，从铝矿石中提炼铝极其困难。电解法铝才得到普及生活生产中的铝制品从铝土矿中提取铝二：Al2O3两性氧化物四：铝的应用三： Al(OH)3两性氢氧化物一：铝的制备铝的发现及冶炼变化铝的发现德国的沃勒于1827年发现铝 3K + AlCl3 3KCl + Al 一定条件1886年，美国霍尔

2、用电解法冶炼得到铝 2Al2O3 4Al + 3O2 电解法国的德维尔于1854年制得铝 氧49.13%硅26%铝7.73%铁钙钠钾镁14.55%铝的存在铝在自然界以化合态形式存在，铝土矿（主要成分为Al2O3，还有少量的Fe2O3，SiO2等杂质）是铝元素在地壳中的主要存在形式之一。铝元素占地壳总量的7.73%，是地壳中含量最多的金属。从铝土矿中提取铝主要成分：Al2O3少量：Fe2O3、SiO2等杂质铝土矿的成分：天然氧化铝刚玉红宝石（Al2O3）蓝宝石（Al2O3）氧化铝的主要性质：P62、64（1）物理性质：白色、不溶于水的固体，熔点很高。（红宝石、蓝宝石的主要成分）（3）化学性质是典

3、型的两性氧化物不与水反应氧化铝 Al2O3（2）主要用途： 作耐火材料：制耐火管、耐火坩埚、耐高温的实验仪器等 冶炼铝的原料. 和酸反应： Al2O3 +6HCl = 2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 6H+ =2Al3+ + 3H2O （Al2O3表现了碱性氧化物的性质） 和碱反应：Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2OAl2O3 + 2OH- = 2AlO2- + H2O（Al2O3表现了酸性氧化物的性质）问题讨论： 问题1：用NaOH溶液溶解铝土矿的目的是什么？溶解氧化铝，过滤，从而除去少量的Fe2O3、等杂质问题2：铝土矿中的氧化铝与氢氧化钠溶液反应，生成

4、偏铝酸钠和水。向偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，灼烧氢氧化铝得到氧化铝。请结合工艺流程，写出从铝土矿制备氧化铝过程中发生的化学反应方程式，判断是否为氧化还原反应，是离子反应的写离子方程式。 P63问题讨论： 2Al(OH)3=Al2O3+3H2O灼烧NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3 +NaHCO32NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2O溶解铝土矿NaOH溶液过滤残渣二氧化碳酸化过滤滤液灼烧H2O电解铝2Al2O3=4Al+3O2电解铝的制备Al2O32NaOH2NaAlO2H2ONaAlO2CO22H2OAl（OH）3NaHCO32Al（OH）3 A

5、l2O33H2O灼烧2Al2O3 4Al3O2电解铝的提取原理巩固练习1.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 （ ）A.铝土矿溶于NaOH溶液中B.偏铝酸钠溶液的酸化C.灼烧氢氧化钠固体D.电解熔融的氧化铝 D2.铝在人体中积累可使人慢性中毒，1989年世界卫生组织正式将铝确定为食品污染源之一而加以控制。铝及其化合物在下列场合的使用须加以控制的是 （ ）制铝锭 制易拉罐 制电线、电缆 制包糖果用的铝箔 用明矾净水制炊具 用明矾和苏打作食物膨化剂 用氢氧化铝制胃药 制防锈油漆 A. B. C. D. C3.电解熔融的氧化铝制取金属铝，若有0.2mol电子发生转移，则理论上

6、能得到金属铝多少克？需氧化铝多少克？分析：2Al2O3 4Al3O2电解得12e失12e由上述知： 2Al2O3 4Al 转移电子122mol 4mol 12mol 0.2mol将一个用金属铝做的易拉罐内充满CO2，然后往罐内注入足量的NaOH溶液，立即用胶布密封罐口。经过一段时间后，罐壁内凹而瘪，再过一段时间后，瘪了的罐壁重新鼓起来。（1）罐壁内凹而瘪的原因是_ ；（2）罐再鼓起的原因是_ 。课 堂 练 习CO2被NaOH吸收，压强减小铝和NaOH反应生成H2，压强增大【课堂小结】 二、铝的制备过程和原理Al2O3 NaAlO2 Al(OH)3 Al2O3 AlNaOH CO2 溶解、过滤酸

7、化、过滤灼烧电解三、Al2O3的性质AlCl3AlAl(OH)3通电+HCl+CO2Al2O3NaAlO2NaOHNaOH四.氢氧化铝的性质1.物理性质氢氧化铝是几乎不溶于水的白色胶状固体物质。能凝聚水中悬浮物，又有吸附色素的性能。三：氢氧化铝在氯化铝溶液分两份分别滴加氨水AlCl3 + 3NH3H2O =Al（OH）3 + 3NH4Cl典型的两性氢氧化物Al（OH）3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O Al（OH）3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O两性氢氧化物：既与酸反应又可与碱反应生成盐和水的氢氧化物。实验实验的两支试管分别滴加盐酸和氢氧化钠实验现象：出现白色沉淀现

8、象：白色沉淀都消失思考沉淀Al(OH)3加稀盐酸沉淀溶解加NaOH沉淀溶解加氨水沉淀不溶解AlCl3 + 3NH3H2O =Al(OH)3 + 3NH4ClAl(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O注意：Al(OH)3沉淀不溶于弱酸或者弱碱Al(OH)3制取与强酸反应与强碱反应NaAlO2 + 2H2O+H2O=Al(OH)3 +NaHCO3 受热分解 2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O常用净水剂电离方程式：KAl(SO4)2 = K+Al3+2SO42-化学式：KAl(SO4)212H2O，是一种复盐。

9、Al3+ +3H2O = Al(OH)3(胶体) +3H+ 吸附能力五.明矾Al（OH）3Al3+AlO2-Al3+ + 3OH- =Al（OH）3Al（OH）3+ OH- = AlO2-+2H2O Al3+ + 4OH- = AlO2-+2H2O AlO2- +H2O+H+= Al（OH）3 Al（OH）3 +3H+ = Al3+ +3H2O AlO2- +4H+= Al3+ + 2H2O有关方程式Al3+3OH- Al(OH)3Al3+4OH- AlO2- +2H2OAl3+3NH3H2O Al(OH)3 +3 NH4 +AlO2- +H+ +H2O Al(OH)3 AlO2- +4H+

10、Al 3+ + 2H2O2AlO2- +CO2 +3H2O 2 Al(OH)3 +CO3 2AlO2- +CO2 +2H2O Al(OH)3 +HCO3Al(OH)3+3H+ Al3+ +3H2OAl(OH)3+OH- AlO2- +2H2O 3AlO2- +Al3+ +6H2O=4Al(OH)31：31：41：11：4特殊反应： H2O+AlO2- +HCO3 - = Al(OH)3+CO32-铝三角：NH3H2OH+过量OH-过量H+CO2+H2O OH-OHHAl3+Al(OH)3AlO2-【课堂小结】 一、Al(OH)3的性质AlCl3AlAl(OH)3通电+HCl+CO2Al2O3N

11、aAlO2NaOHNaOH NH3H2O +HCl+HClNaOHAl(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2OAl(OH)3+3HCl= AlCl3 +3H2O两性二、Al(OH)3的制取：AlCl3 + 3NH3H2O = Al(OH)3+ 3NH4Cl组成：KAl(SO4)212H2O用途：净水Al3+ + H2O Al(OH)3（胶体）+3H+三、明矾性质和用途一.铝的物理性质和用途物理性质用途用途不一的各种铝合金易加工成各种形状，包装、装饰工艺，铝箔、铝丝、银粉涂料铝锅、铝壶等加热器具铝芯电线、电缆银白色，有金属光泽质地较软，延展性好导热性能好导电性能较好密度小、熔点低、硬度小一、

12、铝的物理性质银白色金属，密度小、良好的导电导热性和延展性。复习与思考铝的原子结构特点及在金属活动顺序表中的位置 Al3e- = Al3+Al的化学性质活泼,具有较强还原性K Ca Na Mg Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Al思考：铝是一种较活泼的金属，那为什么其在空气中不易被腐蚀呢？1.与O2的反应：4Al + 3O2 = 2Al2O3想一想:有人对铝制品因为表面氧化出现灰色而总感到不美观，所以常用钢丝球进行擦洗，你认为有必要吗？为什么？（二）铝的化学性质： 二.铝的化学性质生活与思考铝是一种较活泼的金属，那为什么其在空气中不易被腐蚀呢？1.与O2的反应：4Al + 3O2 = 2

13、Al2O3 铝在氧气中点燃可以看到耀眼的白光有人对铝制品因为表面氧化出现灰色而总感到不美观，所以常用钢丝球进行擦洗，你认为有必要吗？为什么？铝具有导热性。常温下铝的表面被氧化，生成一层致密氧化物薄膜而具有抗腐蚀性。若擦去，会导致铝制品快速被腐蚀能写出Al和S、Cl2反应的化学方程式吗？点燃观察与思考并完成P66表格把铝分别加入浓硝酸、浓硫酸、盐酸中2Al+6HCl=2AlCl3+3H2铝能将稀硫酸、盐酸中的H+置换成H2冷的浓硝酸,浓硫酸使铝表面钝化!生活应用：浓硝酸、浓硫酸的运输2.与酸反应铝比铁活泼，为什么铝反而耐腐蚀？铝制品表面不光洁时，能否用用硬物来擦洗？ 【问题情境】 【观察思考】

14、观察铝片浸入NaOH溶液的 实验，观察并思考以下问题：1浸入NaOH溶液的铝片颜色有什么变化？为什么？2有无气泡冒出？静置较长一段时间后呢？为什么？【活动与探究】 铝的性质实验实验现象结论或化学方程式1盐酸2NaOH溶液3浓硝酸4浓硫酸有无色无味气体放出有无色无味气体放出无明显现象无明显现象2Al+6HCl=2AlCl3+3H22Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2钝化钝化【交流讨论】 1.为什么铝与浓酸反而没有气体生成了？2.从原子守恒的角度推断铝与氢氧化钠溶液反应生成的气体是什么气体？3. 分析两反应的电子得失，实质上有什么共同之处？【归纳小结】 铝的两性 2Al+6HCl=

15、 2AlCl3+3H22Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 钝化： 铝与到浓硫酸、浓硝酸，会在铝的表面反应生成一层致密的氧化物保护膜。铝的两性试一试将表面已完全钝化的铝条投入下列溶液中，不会发生反应的是 （ ）A.稀硝酸 B.稀盐酸 C.硝酸铜 D.氢氧化钠 C把铝加入到NaOH溶液中现象：铝与NaOH反应，有氢气产生。化学方程式：2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2Al与强碱反应才能生成H23.与碱反应4.铝 热 反 应2Al + Fe2O3 = 2Fe + Al2O3高温Al的还原性强，且反应能放出大量的热，将生成物熔化发出耀眼的光芒写方程式

16、：Al与V2O5 、 Al与CrO3用途：焊接铁轨、冶炼难熔的金属【阅读思考】 阅读教材中铝热剂内容 ，思考以下问题1.铝热剂的组成2.铝热剂的反应原理，为什么生成的铁会熔化？3.设想铝热剂有哪些用途？【归纳小结】 铝热剂： 铝粉和某些金属氧化物（Fe2O3、V2O5、MnO2）组成的混合物。组成：原理：2Al+ Fe2O32Fe+ Al2O3高温用途：焊接、冶炼金属等放热2Al + Fe2O3 = 2Fe + Al2O3高温铝热反应的实质是高温下，较活泼的铝置换出较不活泼的金属，工业上常用于冶炼金属。利用铝的强还原性和铝转化为氧化铝时能放出大量热的性质，工业上常用铝粉来还原一些金属氧化物，这

17、类反应被称为铝热反应。练一练和铝粉可以发生铝热反应的是 （ ）A.氧化钠 B.镁粉 C.氧化钨 D.硫粉C密度小强度高塑性好制造工艺简单成本低抗腐蚀力强铝合金的特点四、应用：主要用途：常用于制造轻质合金，用于飞机、汽车、轮船部件;做导线、炊具、建筑装饰材料等。特性：合金的硬度一般比各成分金属大，多数合金的熔点低于组成它的成分金属。合金是由一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的有金属特性的物质。问 题 探 究1、为什么铝制餐具不宜蒸煮或长期存放有酸性或碱性的食物？2、相同物质的量的铝与足量的酸或足量的氢氧化钠反应时，用去的酸和氢氧化钠的物质的量相等吗？产生的氢气的物质的量相等吗？小结：铝在自然

18、界以化合态形式存在物理性质及用途化学性质 与氧气等非金属反应与酸反应与强碱溶液反应与氧化物反应1.下列关于铝的叙述中，不正确的是:A.铝属于金属单质,不与任何碱反应 B.铝是地壳中含量最多的金属C.在常温下，铝不能与氧气反应 D.铝既能与酸反应，也能与强碱反应AC课 堂 练 习2、铝粉投入某无色溶液中产生H2，则下列离子组合可存在于该无色溶液中的是 （ ） A. H+，Mg2+，Ba2+，Cl- B. OH-, NO3- , Cl-, Ba2+ C. H+，Cu2+，K+ ，SO42- D. OH-, Mg2+, CO32-, NO3-AB课 堂 练 习3.铝具有较强的抗腐蚀性，主要因为（ ）

19、A.铝不活泼 B.具有两性C.铝与氧气在常温下不反应D.铝表面在常温下能形成一层致密的氧化物薄膜D课 堂 练 习练习2可用作制作熔融烧碱的坩埚物质是（ ）A铁 B氧化镁C氧化铝 D钠和钾合金练习在铝土矿制金属制备铝的个主要操作：溶解酸化灼热电解中发生了如下类型的反应，按要求写出反应方程式（1）氧化还原反应_ (2)复分解反应_ (3)分解反应_ AB4下列离子方程式不正确的是A氯气通入水中:Cl2+H2O2H+ClClOB向偏铝酸钠溶液中通入过量的CO2：AlO22H2OCO2Al(OH)3+HCO3 C澄清的石灰水中加入碳酸钠:Ca2+CO32-CaCO3D氧化铝溶于稀硫酸:Al2O3+6H

20、+2Al3+3H2O5下列物质既能与稀硫酸反应,又能与NaOH溶液反应的是A.NaHCO3B.NH4ClC.Al2O3D.NaClO【目标检测】 1下列反应最后有沉淀生成的是：AAlCl3溶液加过量NaOH溶液 BNaAlO2溶液加过量盐酸C石灰水通入过量CO2D AlCl3溶液加过量氨水2在使溶液中的AlO2-完全转化成Al(OH)3，应选择的最好试剂是：AH2SO4 BHCl CCO2 DNH3H2ODC3下列关于Al(OH)3的性质的叙述错误的是A、Al(OH)3 是能溶于NaOH溶液B、Al(OH)3 能吸附水中的悬浮物，是因为胶体有很强吸附力。C、Al(OH)3 能溶于氨水D、Al(

21、OH)3属于两性氢氧化物C4有A、B、C、D是铝元素的化合物，化合物间发生如下反应：A+NaOHD+H2O B A+H2OC+ NH3H2OB+NH4Cl B+NaOHD+H2OB+HClC+H2O (1)确定物质A、B、C、D的化学式：A_，B_，C_，D_。 (2)写出 、反应的离子方程式为_,_,_。Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2OAl(OH)3+OH-=AlO2-+2H2OAl(OH)3+3H+Al3+ + H2OAl2O3NaAlO2AlCl3Al(OH)31小明家里收藏了一件清代的铝制佛像，该佛像至今仍保存十分完好。该佛像未锈蚀的主要原因是A铝不易发生化学反应 B铝的氧化物容易发生还原反应C铝不易被氧化 D铝易被氧化，但氧化铝具有保护内部铝的作用【目标检测】 D2镁和铝都是较活泼金属，下列叙述正确的是 镁易溶于冷水，而铝难溶于冷水 铝溶于碱溶液，而镁难溶于碱溶液 常温下镁难溶于浓硫酸，而铝易溶于浓硫酸 反应中铝失去3个电子而镁失去2个电子，所以铝比镁的还原性强。 A BC D全部3用含少量镁的铝粉制取纯净的Al(OH)3,下列操作步