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高一年化学上课课件高一年化学上课课件从铝土矿到铝合金从铝土矿到铝合金专题专题3 3 从矿物质到基础材料从矿物质到基础材料从铝土矿中提取铝从铝土矿中提取铝 铁锅锡壶铝饭盒2468含量/Na CaFe Al2.743.454.757.73氧氧49.1349.13%铁钙钠钾镁铁钙钠钾镁14.55%铝铝7.73%硅硅2626%一、铝的存在：一、铝的存在：铝是地壳中含量铝是地壳中含量最多的金属元素最多的金属元素铝在地壳中以铝在地壳中以化合态存在化合态存在氧化铝氧化铝 铝铝 铝土矿铝土矿铝土矿铝土矿（主要成分为（主要成分为Al2O3，还，还有少量有少量Fe2O3、SiO2等杂质）等杂质）电解法制铝电解法制铝18841884年，在美国奥伯林学院化学系，有一位叫年，在美国奥伯林学院化学系，有一位叫做查尔斯做查尔斯马丁马丁霍尔的青年学生。当时他只霍尔的青年学生。当时他只有二十一岁。一次，他听一位教授说：有二十一岁。一次，他听一位教授说：“不管不管谁能发明一种低成本的炼铝法，都会出人头地。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，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。可是氧化铝的熔点才能使铝被普遍应用。可是氧化铝的熔点（20542054）很高，采用电解熔融氧化铝的方法）很高，采用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝，生产中的能量消耗很大。冶炼铝，生产中的能量消耗很大。19861986年，霍年，霍尔在氧化铝中添加了助熔剂冰晶石尔在氧化铝中添加了助熔剂冰晶石NaNa3 3AlFAlF6 6,大大大降低了氧化铝熔融温度，从而减少了电解过大降低了氧化铝熔融温度，从而减少了电解过程中的能量消耗，使铝及其合金成了为人类提程中的能量消耗，使铝及其合金成了为人类提供多方面重要用途的材料。当时，霍尔还不满供多方面重要用途的材料。当时，霍尔还不满2323周岁。周岁。如何将铝土矿如何将铝土矿（主要成分为（主要成分为Al2O3，还有少，还有少量量Fe2O3、SiO2等杂质）等杂质）中中Al2O3提纯？提纯？交流与讨论交流与讨论Al2O3Fe2O3SiO2注意：溶液中的注意：溶液中的NaAlO2、Na2SiO3与与NaOH在一定条件在一定条件下会生成铝硅酸钠下会生成铝硅酸钠沉淀沉淀Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2OFe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O不反应不反应Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O不反应不反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O盐酸盐酸氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液如何将铝土矿如何将铝土矿（主要成分为（主要成分为Al2O3，还有少量，还有少量Fe2O3、SiO2等杂质）等杂质）中中Al2O3提纯？提纯？交流与讨论交流与讨论盐酸盐酸氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液碳酸（碳酸（CO2）NaAlO2NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3 不反应不反应NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3NaHCO3Al(OH)3Al(OH)3 3HCl=AlCl3+3H2OAl(OH)3+NaOH =NaAlO2+2H2O不反应不反应Fe(OH)3Fe(OH)3 3HCl=FeCl3+3H2O不反应不反应不反应不反应2Al(OH)3 Al2O3+3H2O确定探究目的：确定探究目的：实验探究实验探究设计实验方案：设计实验方案：具体实验操作：具体实验操作：1、向一支试管中取、向一支试管中取少量少量 NaAlO2溶液，向其中逐滴滴加溶液，向其中逐滴滴加盐酸，直到氢氧化铝沉淀完全盐酸，直到氢氧化铝沉淀完全2、向另一支试管中取、向另一支试管中取少量少量 NaAlO2溶液，向试管中通入溶液，向试管中通入CO2，直到氢氧化铝沉淀完全，直到氢氧化铝沉淀完全形成探究结论：形成探究结论：如何使溶液中如何使溶液中NaAlO2完全形成完全形成Al(OH)3沉淀？沉淀？可以通足量的可以通足量的CO2使溶液中使溶液中NaAlO2完全形成完全形成Al(OH)3沉淀沉淀思考与评价思考与评价 你认为这两种方法哪一种更适合工业你认为这两种方法哪一种更适合工业生产，说出你的理由。生产，说出你的理由。酸处理酸处理碱处理碱处理铝土矿铝土矿NaAlO2(aq)Al(OH)3Al2O3盐酸溶解盐酸溶解AlCl3(aq)FeCl3(aq)NaOHCO2酸化酸化过滤过滤过滤过滤过滤过滤灼烧灼烧过滤过滤铝土矿铝土矿NaAlO2(aq)Al(OH)3Al2O3CO2酸化酸化NaOH溶溶解解过滤过滤灼烧灼烧二、从铝土矿制备铝的工艺流程：二、从铝土矿制备铝的工艺流程：?铝土矿铝土矿NaAlO2溶液溶液Al(OH)3Al2O3滤滤渣渣二氧化碳二氧化碳滤滤液液溶解溶解过滤过滤NaOH溶液溶液过滤过滤灼烧灼烧酸化酸化铝土矿铝土矿NaOH溶液溶液溶解溶解过滤过滤酸化酸化过滤过滤灼烧灼烧电解电解残渣残渣二氧化碳二氧化碳滤液滤液H2O铝铝从铝土矿制备铝的工艺流程从铝土矿制备铝的工艺流程冰晶冰晶石石二、从铝土矿制备铝的工艺流程：二、从铝土矿制备铝的工艺流程：铝土矿铝土矿NaAlO2溶液溶液Al(OH)3Al2O3滤滤渣渣二氧化碳二氧化碳滤滤液液溶解溶解过滤过滤NaOH溶液溶液过滤过滤灼烧灼烧酸化酸化电解电解熔融熔融Al电解电解Al2O3提纯提纯Al2O32Al2O3 4Al+3O2通电通电酸处理酸处理足量盐酸足量盐酸 过滤过滤液液固固AlCl3FeCl3HClSiO2等等Al2O3Fe2O3SiO2等等铝铝土土矿矿足量足量NaOH 过滤过滤液液固固NaAlO2NaClNaOHFe(OH)3 灼烧灼烧Al2O3足量足量CO2 过滤过滤液液固固NaHCO3NaClAl(OH)3Al2O3Fe2O3SiO2等等铝铝土土矿矿足量足量NaOH 过滤过滤液液固固NaAlO2NaOHFe2O3、铝硅酸钠等铝硅酸钠等足量足量CO2 过滤过滤液液固固NaHCO3Al(OH)3Al2O3灼烧灼烧碱处理碱处理涉及的反应方程式涉及的反应方程式铝的氧化物与氢氧化物铝的氧化物与氢氧化物一、氧化铝一、氧化铝 Al(OH)3氧化铝难溶于水，却能溶于酸或强碱溶液中。氧化铝难溶于水，却能溶于酸或强碱溶液中。Al2O3+6HCl =2AlCl3+3H2OAl2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O结论：结论：Al Al2 2O O3 3是一种两性氧化物。是一种两性氧化物。氧化铝难溶于水，熔点很高，也很坚固；是冶炼金氧化铝难溶于水，熔点很高，也很坚固；是冶炼金属铝的原料，也是一种比较好的耐火材料。属铝的原料，也是一种比较好的耐火材料。1、物理性质：、物理性质：2、化学性质：、化学性质：两性氧化物两性氧化物把既可以与酸反应又可以把既可以与酸反应又可以与碱反应生成盐和水的氧与碱反应生成盐和水的氧化物称为化物称为两性氧化物两性氧化物。AlCl3 +3NH 3H2O =Al（OH）3 +3NH4Cl二、氢氧化铝二、氢氧化铝1)氢氧化铝的制取氢氧化铝的制取用可溶性铝盐和氨水反应用可溶性铝盐和氨水反应思考：为什么不用可溶性铝盐和思考：为什么不用可溶性铝盐和NaOH溶液反应？溶液反应？Al33NH3H2O=Al（OH）3+3NH4 与强酸反应与强酸反应生成盐和水生成盐和水 Al(OH)33HClAlCl33H2O与强碱反应与强碱反应生成盐和水生成盐和水 Al(OH)3NaOHNaAlO22H2O结论：氢氧化铝既能跟强酸反应生成盐和水，结论：氢氧化铝既能跟强酸反应生成盐和水，又能跟强碱反应生成盐和水，所以氢氧化铝是又能跟强碱反应生成盐和水，所以氢氧化铝是两性氢氧化物两性氢氧化物。注意注意：Al(OH)3不能溶于较弱的酸和弱碱不能溶于较弱的酸和弱碱2)Al(OH)3的的两性两性 Al(OH)3是医用的胃酸中和剂中的一种，它的碱性是医用的胃酸中和剂中的一种，它的碱性不强，不至于对胃壁产生强烈的刺激或腐蚀作用，但却不强，不至于对胃壁产生强烈的刺激或腐蚀作用，但却可以与酸反应，使胃液酸度降低，起到中和过多胃酸的可以与酸反应，使胃液酸度降低，起到中和过多胃酸的作用。作用。3)不稳定性：氢氧化铝不稳定，受热易分解。不稳定性：氢氧化铝不稳定，受热易分解。2Al(OH)3 Al2O33H2O这是工业上制取纯净氧化铝的方法。这是工业上制取纯净氧化铝的方法。小常小常识识阅读阅读P66：资料卡片：资料卡片明矾的净水作用明矾的净水作用明矾晶体明矾晶体明矾明矾-硫酸铝钾硫酸铝钾;化学式化学式KAl(SO4)212H2O净水原理净水原理(详见详见P66)明矾（明矾（KAl(SOKAl(SO4 4)2 2.12H.12H2 2O O）是一种复盐（由两种或两）是一种复盐（由两种或两种以上阳离子和一种阴离子组成的盐）是一种常见种以上阳离子和一种阴离子组成的盐）是一种常见的的净水剂净水剂。原理如下：原理如下：KAl(SOKAl(SO4 4)2 2 =K =K+Al +Al3+3+2SO +2SO4 42-2-然后然后AlAl3+3+水解生成水解生成Al(OH)Al(OH)3 3胶体，胶体具有吸附性，胶体，胶体具有吸附性，从而达到净水的目的。从而达到净水的目的。AlAl3+3+3H +3H2 2O =Al(OH)O =Al(OH)3 3(胶体胶体)+3H)+3H+明矾是常见的净水剂，但有其缺点，即明矾是常见的净水剂，但有其缺点，即AlAl3+3+会会导致老年痴呆的产生，若不用明矾作净水剂，导致老年痴呆的产生，若不用明矾作净水剂，我们可以用哪些试剂予以替代？我们可以用哪些试剂予以替代？铝及铝合金铝及铝合金一、铝的物理性质一、铝的物理性质铝是是银白色的白色的轻金属，金属，较软，密度密度2.7g/cm32.7g/cm3，熔点，熔点660.4660.4，沸点沸点24672467，铝有良好的延展性，能有良好的延展性，能够抽成抽成细丝，轧制成各种制成各种铝制品，制品，还可制成薄于可制成薄于0.01mm0.01mm的的铝箔，广泛地用于包装香箔，广泛地用于包装香烟、糖果等。烟、糖果等。二、铝的化学性质二、铝的化学性质问题：一小块金属钠放在空气中会完问题：一小块金属钠放在空气中会完全被腐蚀，而一小块金属镁和金属铝全被腐蚀，而一小块金属镁和金属铝放在空气中则不会被腐蚀，为什么？放在空气中则不会被腐蚀，为什么？钠被氧化后生成的钠被氧化后生成的Na2O，不会起保护，不会起保护作用。而作用。而MgO，Al2O3是致密的，可是致密的，可以阻碍空气、水继续与内层的以阻碍空气、水继续与内层的Mg、Al接触，从而起到保护作用。接触，从而起到保护作用。1、钝化：、钝化：使使金属金属表面表面转化化为不易被氧化不易被氧化的状的状态，而延，而延缓金属的腐金属的腐蚀速度的方法。速度的方法。金属铝、金属铁在浓硫酸、浓硝酸等强金属铝、金属铁在浓硫酸、浓硝酸等强氧化剂作用下，在表面生成致密的氧化氧化剂作用下，在表面生成致密的氧化膜而发生钝化。膜而发生钝化。钝化后对金属起到保护作用。钝化后对金属起到保护作用。可以用铝制或铁制容器贮存浓硫酸和浓可以用铝制或铁制容器贮存浓硫酸和浓硝酸。硝酸。2、与非金属单质反应、与非金属单质反应（1）和O2反应常温下会反应，点燃时铝粉可燃铙（发强白光）4Al+3O2=2Al2O3（2）和Cl2反应 2Al+3Cl2 2AlCl3 （3）和S反应 2Al+3S Al2S33、与、与H+反应反应2Al+6H+=2Al 3+3H24、与、与OH-反应反应2Al+2OH-+2H2O =2AlO2-+3H2铝是一种铝是一种即即可以和酸反应可以和酸反应又又可以和碱可以和碱反应的金属。（是一种两性金属）反应的金属。（是一种两性金属）5、和某些氧化物反应（1）和热水反应：）和热水反应：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2（反应缓慢）（反应缓慢）（2）和一些金属氧化物反应）和一些金属氧化物反应铝热反应铝热反应 2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe铝热反反应是是铝与某些金属氧化物（如与某些金属氧化物（如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等）在高等）在高热条件下条件下发生的生的反反应。是一个放。是一个放热反反应。它常用于冶它常用于冶炼高熔点高熔点的金属的金属，如，如Mn、Cr、W等。等。在在焊接接铁轨时,人人们常将常将铝粉与氧粉与氧化化铁的混合物点燃的混合物点燃,由于反由于反应放出大放出大量的量的热,置置换出的出的铁以熔融以熔融态形式流形式流出出.让熔融的熔融的铁流入流入铁轨的裂的裂缝,冷冷却后就将却后就将铁轨牢牢的黏牢牢的黏结在一起在一起6、和盐溶液的反应2Al+3Hg(NO3)2=3Hg+2Al(NO3)3三、铝合金三、铝合金1、合金合金：由两种或两种以上的由两种或两种以上的金属金属或金属与或金属与非金属非金属经一定方法所合成的一定方法所合成的。2、合金都有以下合金都有以下通性通性：(1)多数合金多数合金熔点熔点低于其低于其组分中任一种分中任一种组成成金属的熔点；金属的熔点；(2)硬度比其硬度比其组分中任一金属的硬度大；分中任一金属的硬度大；(3)合金的合金的导电性和性和导热性低于任一性低于任一组分金分金属。利用合金的属。利用合金的这一特性，可以制造高一特性，可以制造高电阻和阻和高高热阻材料。阻材料。还可制造有特殊性能的材料，如可制造有特殊性能的材料，如在在铁中中掺入入15铬和和9镍得到一种耐腐得到一种耐腐蚀的的不不锈钢，适用于化学工，适用于化学工业。(4)有的抗腐有的抗腐蚀能力能力强(如不如不锈钢)。3、铝合金、铝合金以铝为基的合金总称铝合金。主要合金以铝为基的合金总称铝合金。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，制作工艺优良的导电性、导热性和抗蚀性，制作工艺简单、装饰效果好。工业上广泛使用，使用简单、装饰效果好。工业上广泛使用，使用量仅次于钢。量仅次于钢。3、铝合金铝合金具有某些比纯铝更优良的性能，从而大大拓宽了铝的应用范围。例如，纯铝较软，当铝中加入一定量的铜、镁、锰等金属，强度可以大大提高，几乎相当于钢材，且密度较小，不易锈蚀，广泛用于飞机、汽车、火车、船舶、人造卫星、火箭的制造。当温度降到-196时，有的钢脆如玻璃，而有些铝合金的强度和韧性反而有所提高，所以是便宜而轻巧的低温材料，可用来贮存火箭燃料液氧和液氢。谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH