第三專題從礦物到基礎(chǔ)材料

第三專題從礦物到根底資料第一單元從鋁土礦到鋁合金從鋁土礦中提取鋁生活消費(fèi)中的鋁制品在19世紀(jì)中期，法蘭西第二共和國(guó)總統(tǒng)拿破侖三世，收藏著一套鋁制的餐具，平常舍不得用，直到國(guó)宴時(shí)才拿出來(lái)夸耀一番。元素周期表的開(kāi)創(chuàng)人門(mén)捷列夫在遭到英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的表?yè)P(yáng)時(shí),得到的卻是一只鋁杯。歷史的疑問(wèn)是由于鋁在地球上的含量比黃金還少嗎?一、鋁的存在：鋁元素占地殼總量的7.73％鋁元素是地殼中含量最多的金屬2－4－6－8－含量/％NaCaFeAl2.743.454.757.73氧49.13%鐵鈣鈉鉀鎂14.55%鋁7.73%硅26%Al2O3主要以鋁土礦〔主要成分為Al2O3，含少量Fe2O3、SiO2雜質(zhì)〕存在〔1〕物理性質(zhì)：白色、不溶于水的固體，熔點(diǎn)很高?！布t寶石、藍(lán)寶石的主要成分〕二、氧化鋁Al2O3紅寶石Al2O3藍(lán)寶石Al2O3天然氧化鋁—?jiǎng)傆裼捕却髢H次于金剛石、金剛砂(SiC〕①和酸反響：Al2O3+6HCl==2AlCl3+3H2OAl2O3+6H+==2Al3++3H2O〔Al2O3表現(xiàn)了堿性氧化物的性質(zhì)〕②和堿反響：Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2OAl2O3+2OH-===2AlO2-+H2O〔Al2O3表現(xiàn)了酸性氧化物的性質(zhì)〕〔2〕化學(xué)性質(zhì)—是典型的兩性氧化物兩性氧化物——既可以與酸反響又可以與堿反響生成鹽和水的氧化物。偏鋁酸鈉(1)往NaAlO2溶液中通入CO2氣體NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3偏鋁酸鈉(NaAlO2)的性質(zhì)AlO2-+H2O+H+==Al(OH)3↓(2)NaAlO2與HCl的反響NaAlO2+H2O+HCl=Al〔OH〕3↓+NaCl由于Al(OH)3能被強(qiáng)酸溶解，即NaAlO2+4HCl〔過(guò)量〕=AlCl3+2H2O+NaClAl(OH)3+3H+==Al3++3H2O當(dāng)鹽酸過(guò)量時(shí)有氫氧化鋁既能跟酸反響生成鹽和水，又能跟堿反響生成鹽和水，所以氫氧化鋁是兩性氫氧化物。

2、與酸反響：Al(OH)3＋3HCl＝AlCl3＋3H2O

3、與堿反響：Al(OH)3＋NaOH＝NaAlO2＋2H2OAl(OH)3+3H+=Al3++3H2OAl(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O活動(dòng)與探求：P65實(shí)驗(yàn)1：AlCl3+3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4ClAl3＋+3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4＋實(shí)驗(yàn)2：偏鋁酸鈉三、氫氧化鋁Al(OH)32Al(OH)3＝Al2O3＋2H2O1、熱不穩(wěn)定氫氧化鋁的兩性可以下電離方程式來(lái)闡明：

當(dāng)Al(OH)3遇堿時(shí)反響向左方向開(kāi)展，遇酸時(shí)反響向右方向開(kāi)展。酸式電離堿式電離H++AlO2-+H2OAl(OH)3Al3++3OH-【問(wèn)題探求】現(xiàn)有兩瓶失去標(biāo)簽的NaOH溶液和AlCl3溶液,不用任何試劑能不能鑒別?留意：不溶于弱酸、弱堿中，而溶解在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿中，常用此鑒別Al(OH)3。四、明礬：KAl(SO4)2·12H2O1、復(fù)鹽的概念:由兩種不同的金屬離子和一種酸根離子組成的鹽叫復(fù)鹽。思索：復(fù)鹽是純真物還是混和物？2、凈水原理：①KAl(SO4)2＝K+＋Al3+＋2SO42-②Al3++3H2O=Al(OH)3(膠體)+3H+Al(OH)3膠體具有很強(qiáng)的吸附才干，它能凝聚水中的懸浮物并使之沉降，從而到達(dá)凈水的目的。凈水是什么變化？五、電解法制鋁冰晶石Na3AlF6做助熔劑,大大降低了Al2O3的熔點(diǎn)從鋁土礦制備鋁的工藝流程Al2O3Fe2O3SiO2過(guò)量NaOH溶液過(guò)濾①Fe2O3除去NaAlO2Na2SiO3NaOH溶液過(guò)量鹽酸過(guò)濾②AlCl3NaClHCl溶液過(guò)量氨水過(guò)濾③濾液除去H2SiO3除去△④Al2O3通電⑤Al方法1：Al(OH)3堿溶法Al2O3Fe2O3SiO2過(guò)量鹽酸過(guò)濾①SiO2除去AlCl3FeCl3HCl溶液過(guò)量NaOH溶液過(guò)濾②Fe(OH)3除去NaAlO2NaClNaOH溶液過(guò)量CO2過(guò)濾③濾液除去Al(OH)3△④Al2O3通電⑤Al方法2：酸溶法問(wèn)題與探求(二)猜測(cè)每一步的操作作用是什么？(一)從整個(gè)工藝流程看,可分成哪兩個(gè)階段?1.NaOH溶解鋁土礦的目的是什么？2.把濾液酸化的作用是什么？3.過(guò)濾2和4的作用是什么？4.酸化3過(guò)程中最后生成了什么？5.將過(guò)濾后的白色固體灼燒，發(fā)生什么反響？寫(xiě)出有關(guān)的化學(xué)方程式。AlCl3+3NH3.H2O＝Al(OH)3↓+3NH4Cl(2)AlO2-通入CO2氣體NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-3NaAlO2+AlCl3+6H2O=4Al(OH)3↓+3NaCl3AlO2-+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓特殊反響：H2O+AlO2-+HCO3-=Al(OH)3↓+CO32-氫氧化鋁的實(shí)驗(yàn)室制法(3)偏鋁酸鹽和鋁鹽相混(可溶)Al3++3NH3.H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+〔1〕氨水與鋁鹽反響鋁土礦NaAlO2Al(OH)3Al2O3AlAl2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2ONaAlO2+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+NaHCO32Al(OH)3Al2O3＋3H2O2Al2O34Al+3O2↑小結(jié)：資料：鋁的再生－“新世紀(jì)資料的亮點(diǎn)〞

再生鋁又稱二次鋁，是目前廢物界最有價(jià)值的資料。如今世界每年從廢鋁回收的鋁量約為400萬(wàn)噸，相當(dāng)于每年鋁產(chǎn)量的25％左右。與以鋁土礦為起點(diǎn)相比，消費(fèi)1噸再生鋁合金能耗僅為新鋁的2.6%，并節(jié)省10.5噸水，少用固體資料11噸，比電解鋁時(shí)少排放CO291%，少處置廢液、廢渣1.9噸。工業(yè)冶煉鋁的流程溶解鋁土礦NaOH溶液過(guò)濾殘?jiān)趸妓峄^(guò)濾濾液灼燒H2O電解鋁制取純真的Al2O3電解Al2O3鋁土礦:主要成分為Al2O3還有少量的Fe2O3,SiO2等雜質(zhì)穩(wěn)定與練習(xí)1．以下有關(guān)鋁土礦中提煉鋁的說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是〔〕A．鋁土礦中的鋁元素是以化合態(tài)存在的，需用化學(xué)方法把鋁元素變成游離態(tài)B．提煉過(guò)程中，先將鋁土礦凈化提取氧化鋁,再進(jìn)展冶煉C．可用常見(jiàn)的復(fù)原劑把氧化鋁中的鋁復(fù)原出來(lái)D．冶煉鋁的方法同工業(yè)冶煉鈉、鎂類似,可用電解法C穩(wěn)定與練習(xí)2．以下屬于堿性氧化物的是〔〕屬于酸性氧化物的是〔〕屬于兩性氧化物的是〔〕

A．CO2B．Na2OC．Al2O3D．COBAC鋁的冶煉歷史1825年，丹麥科學(xué)家厄斯泰德用鉀制得了不純的鋁。1827年，德國(guó)化學(xué)家沃勒改良了厄斯泰德的方法，但制得的鋁純度和產(chǎn)量依然不高。1854年，法國(guó)化學(xué)家德維爾用鈉替代鉀，制得比較純的鋁，并且大量消費(fèi)。他對(duì)沃勒極其尊崇，鑄了個(gè)鋁質(zhì)獎(jiǎng)?wù)滤徒o沃勒。交流與討論回想：1.工業(yè)上如何制取金屬鈉、金屬鎂？2.工業(yè)上如何制取金屬鈦？3K+Al