第一单元-从铝土矿到铝合金

专题3从矿物到基础材料

第一单元从铝土矿到铝合金1.物理性质一、铝铝是银白色的轻金属，较软，密度2.7g/cm3，熔点660.4℃，沸点2467℃

（1）非金属单质反应：（2）氧化物氧气、氯气、硫铝热反应：比铝弱的金属氧化物和铝在高温下发生反应制得比铝弱的金属。同时放出大量的热。2.化学性质铝+比铝弱的金属氧化物铝热剂：问1：铝热反应时怎么定义的？用途：冶炼高熔点金属；野外焊接铁轨等铝热三氧化二铁问2：请画出铝热反应的实验装置，并指明各物质的用途。问2：请画出铝热反应的实验装置，并指明各物质的用途。镁条为引燃剂，氯酸钾为助燃剂。镁条在空气中可以燃烧，氧气是氧化剂。但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应。

（3）酸②氧化性酸：浓硫酸、浓硝酸问2：浓硫酸与铝不反应吗？钝化的实质是什么？条件是什么？①非氧化性酸（H+)实质是迅速发生了氧化还原反应，生成了一层致密的Al2O3氧化膜覆盖在铝的表面，阻止反应的继续进行。冷的、浓的硫酸和硝酸（4）强碱（5）部分盐铝片投入氯化铜溶液中有什么现象？请标出铝与碱反应的电子转移数目小结：铝片投入氯化铜溶液或硫酸铜和氯化钠的混合溶液中反应非常迅速，析出紫红色的铜，且呈疏松的海绵状；同时放出氢气；呈疏松的海绵状：生成的铜与铝形成原电池，且铜做正极有关。例：取两小块铝片，将未除去氧化膜的一块铝片插入到硫酸铜溶液中，铝片表面的现象

，将另一块放入盛有氢氧化钠的溶液中1-2min后取出，洗净，投入硫酸铜溶液会出现下列现象:铝片表面立刻有紫红色物质沉积，同时产生较多的气泡，继而产生蓝色沉淀，混合液温度升高甚至发烫，产生气泡速率明显加快，铝片上下翻滚，溶液中出现黑色物质……（1）铝片表面析出的紫红色物质是

，反应的离子方程式为

；例：取两小块铝片，将未除去氧化膜的一块铝片插入到硫酸铜溶液中，铝片表面的现象

，将另一块放入盛有氢氧化钠的溶液中1-2min后取出，洗净，投入硫酸铜溶液会出现下列现象:铝片表面立刻有紫红色物质沉积，同时产生较多的气泡，继而产生蓝色沉淀，混合液温度升高甚至发烫，产生气泡速率明显加快，铝片上下翻滚，溶液中出现黑色物质……（2）产生的气体是

，产生的蓝色沉淀是

，可用来说明该现象产生原因的离子方程式为

；例：取两小块铝片，将未除去氧化膜的一块铝片插入到硫酸铜溶液中，铝片表面的现象

，将另一块放入盛有氢氧化钠的溶液中1-2min后取出，洗净，投入硫酸铜溶液会出现下列现象:铝片表面立刻有紫红色物质沉积，同时产生较多的气泡，继而产生蓝色沉淀，混合液温度升高甚至发烫，产生气泡速率明显加快，铝片上下翻滚，溶液中出现黑色物质……（3）一段时间后反应速率明显加快的原因可能是

；例：取两小块铝片，将未除去氧化膜的一块铝片插入到硫酸铜溶液中，铝片表面的现象

，将另一块放入盛有氢氧化钠的溶液中1-2min后取出，洗净，投入氯化铜溶液会出现下列现象:铝片表面立刻有紫红色物质沉积，同时产生较多的气泡，继而产生蓝色沉淀，混合液温度升高甚至发烫，产生气泡速率明显加快，铝片上下翻滚，溶液中出现黑色物质……（4）溶液中出现的黑色物质可能是

，产生该物质的化学方程式为

。原因：1.铝置换出的单质铜，同时放出大量的热；2.氯化铜水解呈酸性；3.置换出的铜和铝在酸性介质中形成原电池；4.氯离子效应:氯离子会破坏氧化膜的结构，加速铝制品的腐蚀。孔蚀是指腐蚀集中于金属表面的很小范围内，并深入到金属内部的孔状腐蚀形态。氯离子是孔蚀效应的激发剂，氯离子腐蚀铝合金就是基于孔蚀效应。要减少氯离子的孔蚀效应，第一是铝合金的表面处理，提高光洁度；铝合金添加钼，镍等耐蚀金属；固溶处理也能提高耐孔蚀能力。第二是铝合金接触溶液尽量保持中性偏碱性，温度尽可能低；溶液中加入醋酸根离子，苯甲酸根离子等具有协同缓蚀作用的有机物，降低氯离子的孔蚀作用。

法国皇帝拿破仑三世为显示自己的富有和尊贵,命令官员给自己打造了一顶铝皇冠,他戴上铝皇冠,神气十足地接受百官的朝拜.在国宴上，他使用一套珍藏的铝制餐具。而他为客人提供的是金制的餐具。门捷列夫创建了元素周期表，受到英国皇家学会的表彰，奖品是一只铝制奖杯。资料：2.以铝土矿制备铝的工艺流程②电解氧化铝3.铝的用途P33①碱溶酸沉淀；交流与讨论铝土矿NaOH溶液溶解1过滤2酸化3过滤4灼烧5电解6残渣二氧化碳滤液H2O铝问题与探究(二)猜测每一步的操作作用是什么？(一)从整个工艺流程看,可分成哪两个阶段?1.NaOH溶解铝土矿的目的是什么？

2.把滤液酸化的作用是什么？3.过滤2和4的作用是什么？4.酸化3过程中最后生成了什么？5.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。

铝土矿

NaAlO2Al(OH)3Al2O3AlAl2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2ONaAlO2+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓

+NaHCO32Al(OH)3Al2O3＋3H2O2Al2O34Al+3O2↑

小结：交流与讨论铝土矿NaOH溶液溶解1过滤2酸化3过滤4灼烧5电解6残渣二氧化碳滤液H2O铝生成Al(OH)3溶解氧化铝生成Al2O3除去杂质保存Al(OH)3铝的历史德国的沃勒于1827年发现铝3K+AlCl33KCl+Al一定条件1886年，美国霍尔和法国埃鲁用电解法冶炼得到铝2Al2O34Al+3O2

电解法国的德维尔于1854年制得铝

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料。现在世界每年从废铝回收的铝量约为400万吨，相当于每年铝产量的25％左右。与以铝土矿为起点相比，生产1吨再生铝合金能耗仅为新铝的2.6%，并节省10.5吨水，少用固体材料11吨，比电解铝时少排放CO291%，少处理废液、废渣1.9吨。二、铝的重要的化合物（1）化学性质：两性氧化物（2）物理性质：作耐火材料、宝石等1.氧化铝2.氢氧化铝（1）化学性质：①两性氢氧化物②受热分解（2）氢氧化铝制备①铝盐+（弱）碱②偏铝酸盐+（弱）酸③3份偏铝酸盐+1份铝盐小结：方法③是最佳途径，得到等量的氢氧化铝，所用的酸和碱的量最少；3.明矾请叙述明矾用于净水的原因问4：既能与酸反应又能与碱反应的物质有哪些？铝、氧化铝、氢氧化铝；弱酸的酸式盐；弱酸弱碱盐；氨基酸、蛋白质等两性物质三、铝三角问5.请画出铝三角，并指明相互之间的转化2.n(OH-)/n(Al3+)与铝的存在形式1.铝三角的转化关系。3.n(H+)/n(AlO2-)与铝的存在形式3．“铝三角”转化及Al(OH)3沉淀的分析(1)“铝三角”转化关系(2)可溶性铝盐与强碱(如NaOH溶液)反应，Al元素存在形态分析(3)Al(OH)3沉淀的图像分析①向AlCl3溶液中滴入NaOH溶液[例2]向100mL1mol/L的AlCl3溶液中，逐滴加入2mol/L的NaOH溶液，得到3.12g沉淀，则加入的NaOH溶液的体积是()A．180mLB．200mLC．60mLD．120mL[思路点拨]

分析Al3＋是否全部生成了Al(OH)3，若没全部生成Al(OH)3，另一部分是以Al3＋，还是[Al(OH)4]－的形式存在于溶液中。[听课记录]

Al(OH)3的生成可用图像表示：从图像可以看出，对应于3.12g沉淀的点有A、C两点，C点为60mL，A点为180mL。常规解法：(1)当碱不足时3OH－＋Al3＋===Al(OH)3↓3mol78g2mol·L－1·V3.12gV＝0.06L＝60mL(2)当碱过量时①求0.1molAl3＋全部沉淀所需碱液体积。Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓1mol3mol0.1mol2mol·L－1·VV＝0.15L＝150mL②求溶解部分Al(OH)3使之达到3.12g时所需碱液体积。Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－78g

1mol(7.8－3.12)g

2mol·L－1·VV＝0.03L＝30mL即当加入150mL＋30mL＝180mLNaOH溶液时，Al(OH)3沉淀亦为3.12g。

[答案]

AC2．向20mL某物质的量浓度的AlCl3溶液中滴入2mol·L－1NaOH溶液时，得到的Al(OH)3沉淀质量与所滴加NaOH溶液的体积(mL)关系如图所示，试回答下列问题：(1)当V(NaOH)＜15mL时，铝元素的存在形式是______________。(2)当15mL＜V(NaOH)＜20mL时，铝元素的存在形式是______。(3)当溶液中与沉淀中铝元素的质量相等时，加入NaOH溶液的体积为________。答案：(1)Al3＋和Al(OH)3(2)[Al(OH)4]－和Al(OH)3(3)7.5mL或17.5mL化学实验基本操作中的17“不”1．实验室里的药品，不能用手接触；不要将鼻子凑到容器口去闻气体的气味，更不能尝药品的味道。2．做完实验，用剩的药品不得丢弃，也不要放回原瓶(活泼金属钠、钾等除外)。3．取用液体药品时，瓶塞不要正放在桌面上；瓶上的标签应向着手心；放回原处时标签不应向里。4．酸式滴定管不能盛装碱性溶液，碱式滴定管不能盛装酸性或强氧化性溶液。5．称量药品时，不能把称量物直接放在托盘上，也不能把称量物放在右盘上；取放砝码时不要用手去拿砝码。6．用滴管添加液体时，不要把滴管伸入量筒(试管)或接触量筒壁(试管壁)[(Fe(OH)2的制取除外)]。7．容量瓶不能长期存放溶液，也不能溶解固体或稀释溶液，更不能作为反应容器，也不可加热，瓶塞不可互换。（1）向氯化铝溶液中滴入NaOH溶液4.氢氧化铝沉淀图像分析（2）向NaOH溶液中滴入氯化铝溶液小结：对于镁铝混合物，先酸溶再碱沉淀时，当碱把氢离子恰好中和时，沉淀达最大值。巩固与练习1．下列有关铝土矿中提炼铝的