镁和铝的冶炼

1.从金属矿中提炼金属的一般步骤（1）矿石的富集：除去杂质提高矿石中有用成分的含量。（2）冶炼：利用氧化还原反应，在一定条件下，用还原剂把金属离子还原为金属单质。（3）精炼：采用一定的方法，提炼纯金属。金属的冶炼旧知复习2.金属冶炼的反应原理

利用氧化还原反应，使金属化合物中的金属离子得到电子还原成金属单质。

由于Mn+的氧化性不同，常用的有三种冶炼方法。Mn++ne-M3.冶炼方法（1）热分解法：

不活泼金属的阳离子氧化性强，加热时可从化合物内部获得电子被还原成单质。2HgO2Hg+O2↑△2Ag2O4Ag+O2↑△适用于金属活动性顺序表中氢后面的金属。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温WO3+3H2W+3H2O高温Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3

高温TiCl4+4NaTi+4NaCl高温（2）热还原法：适用于大多数金属的冶炼。

多数金属的冶炼过程属于热还原法，常用的还原剂有：C、CO、H2、Al、Na、活泼金属等。（3）电解法：

活泼金属的阳离子氧化性很弱，一般还原剂难以将它们还原为金属。2NaCl2Na+Cl2↑电解2Al2O34Al+3O2↑电解MgCl2Mg+Cl2↑电解适用于冶炼K、Ca、Na、Mg、Al等强还原性金属。Au、Pt以单质极少量存在于自然界，可采用物理方法获得。例如：CuSO4+Fe=FeSO4+Cu湿法冶金：KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAg电解法热还原法热分解法金属冶炼的方法：

镁是重要的战略物质，因而世界上金属镁的生产量与战争有着密切的关系。从海水中制取金属镁的年产量在第二次世界大战前不超过2万吨，战时年产量超过20万吨，战后年产量则降为3万吨。近些年来，在机械制造工业上，金属镁有代替钢、和锌等金属的趋势。镁是海水中浓度占第三位的元素。镁在海水中的浓度为0.129%，仅次于氯和钠，整个海洋中含有约1800亿吨镁。海水中的镁，主要是以氯化镁和硫酸镁的形式存在。一、从海水中提取镁1.镁的存在

主要以化合态的形式存在于地壳和海水(MgCl2)中。海水中镁的总储量约为1.8×1015t2.从海水中提取镁的生产流程

海水

Mg(OH)2

过滤

MgCl2溶液盐酸

MgCl2·6H2O蒸发浓缩冷却结晶

MgCl2

HCl气流

△Cl2

Mg

电解

贝壳

CaO

石灰乳

水

煅烧

HCl

【问题1】请写出上述过程中所涉及到的化学方程式。【问题2】如何从MgCl2

溶液中得到MgCl2·6H2O晶体？直接加热MgCl2·6H2O能否得到无水氯化镁？【问题3】为何不通过电解氧化镁制备镁？从海水中提取镁的生产流程将MgCl2

溶液加热浓缩，冷却结晶、过滤即得MgCl2·6H2O晶体MgCl2·6H2O＝Mg(OH)Cl+HCl↑+5H2O↑△氧化镁熔点高（2800℃）使氧化镁熔化能耗大，生产成本高。电解1.贝壳煅烧成石灰：

CaCO3=CaO+CO2↑2.石灰制成石灰乳：

CaO+H2O=Ca(OH)2（石灰乳）3.石灰乳加入海水沉淀池中得到氢氧化镁沉淀：

Ca(OH)2+MgCl2=Mg(OH)2↓

+CaCl2

4.氢氧化镁与盐酸反应:Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O5.电解熔融的氯化镁可以得到金属镁：

MgCl2=Mg+Cl2高温那些是离子反应？从海水中提取镁的主要反应例1：下图是工业上生产镁的流程。（1）写出下列反应的化学方程式：

①沉淀池中

；

②电解

；（2）整个生产流程中循环使用的物质是

。（3）简述把氯化镁的水合晶体加热使之脱水转化为无水氯化镁的操作过程

。MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2

MgCl2

Mg+Cl2↑氯气为了防止氯化镁水解，加热时要在氯化氢气体的氛围中加热（4）Mg(OH)2沉淀中常混有Ca(OH)2，应怎样除去?加入MgCl2溶液，充分搅拌过滤，沉淀用水洗涤。铝的化学史话尽管铝是含量最高的金属，但是限于当时的金属冶炼条件，要把铝从矿石中提炼出来，是极其困难的。

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，它的价格比黄金还贵。在国宴上，拿破仑三世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。1885年，在美国首都华盛顿特区落成的华盛顿纪念碑上的顶帽也是用金属铝制造的。3Na＋AlCl3(熔融)＝3NaCl＋3Al二、铝的冶炼1.铝的存在铝元素占地壳总量的7.45％

主要以铝土矿存在铝元素是地壳中含量最多的金属元素铝元素在自然界以化合态形式存在铝土矿的成分主要成分：Al2O3少量：Fe2O3、SiO2等杂质要从铝土矿中提取铝，必须先制备较纯的氧化铝2.从铝土矿制备铝的工艺流程过滤①Fe2O3

SiO2除去NaAlO2NaOH溶液过量CO2过滤②过量NaOH溶液△④Al2O3通电⑤Al滤液除去Al(OH)3碱溶法Al2O3Fe2O3SiO2铝土矿常温下SiO2与强碱很难反应溶解铝土矿NaOH溶液过滤残渣二氧化碳酸化过滤滤液灼烧H2O电解铝Al2O3NaAlO2Al(OH)3Al2O3Al工业冶炼铝的主要反应Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O①Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O②NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3③2Al(OH)3Al2O3+3H2O△④2Al2O34Al+3O2↑通电AlO2−+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3−

氧化铝电解示意图【问题1】已知氧化铝的熔点为2050℃，可能对工业生产带来什么问题？冰晶石（Na3AlF6）是一种配合物。它是Na+和氟铝酸根配离子AlF63-组成的盐。熔融的冰晶石能熔解氧化铝，冰晶石-氧化铝熔盐的熔点不高，且其在电解过程中比较稳定。【问题2】电解铝工业要定期补充石墨电极，为什么？【问题3】工业上为何不用电解氯化铝来制备铝？使氧化铝熔化能耗大，成本高石墨电极与阳极产生的氧气反应而损耗。氯化铝为共价化合物，熔融时不导电。例3．工业上用铝土矿（主要成分是Al2O3，还有少量的Fe2O3、SiO2）提取冶炼铝的原料氧化铝。工艺流程如下图：

（1）原料A的名称是_____________，步骤①反应的离子方程式是

________________________________________________________。（2）滤液1中要加入稍过量原料B，原料B的化学式是____________，步骤②反应的离子方程式是：____________________________________。（3）步骤③的化学方程式是：______________________________。（4）如果省去步骤①，即溶解铝土矿是从加入原料B开始，则会对氧化铝的提取有什么影响_____________________________________________。

盐酸（硫酸）Al2O3＋6H+＝2Al3+＋3H2O，Fe2O3＋6H+＝2Fe3+＋3H2ONaOHH+＋OH-＝H2O，Fe3+＋3OH-＝Fe(OH)3↓，Al3+＋4OH-＝AlO2-＋2H2ONaAlO2＋CO2＋2H2O＝Al(OH)3↓＋NaHCO3若用NaOH溶液溶解铝土矿，则有部分SiO2溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠，最后使加热制得的Al2O3混有SiO2杂质例5．（2009山东卷）（10分）金属铝的生产是以Al2O3为原料，在熔融状态下进行电解：

请回答下列问题：