31 从铝土矿到铝合金 课件-课件(PPT·精·选)

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。
想一想：
列举你所熟悉的铝和铝合金制品， 并指出它们分别利用了铝的哪些 性质？
二、铝的物理性质和应用：来自思考：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？
（二）铝的化学性质：
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？
2.与酸的反应： ① 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2
+)
2Al(OH)3+2NaOH=2NaAlO2+4H2O
6e-
2Al+2NaOH+6H2O =2NaAlO2+ 4H2O +3H2↑
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
e实质：Al H+ (水中) H2
练习：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？
在氯化铝溶液中滴加氨水，然后 把产生的沉淀分成三份。
AlCl3 + 3NH3· H2O =Al（OH）3 + 3NH4Cl Al（OH）3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O Al（OH）3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O
两性氢氧化物
既可以与酸反应又可以与碱反应 生成盐和水的氢氧化物。

溶液反应的实质加以解释。该反应还原剂、氧化剂分
别是何物质？ 铝和强碱溶液反应实质： 说明铝具有金属性 2Al+6H2O=== 2Al(OH)3 +3H2↑ 2Al(OH)3 + 2NaOH===2NaAlO2 +4H2O 2Al+6H2O+2NaOH===2NaAlO2+3H2↑+4H2O 此反应中，还原剂是 铝 ，氧化剂是 水 。
铬、锰。 2、某无色溶液与铝作用生成氢气，则溶液中肯定不能 大量共存的离子组合为 （D ）
A.I－、Mg2+、 NO3- 、K+ B.NH4+、Cl－、Na+、Ba2+
C.SO42-、Cl－、CO32-、Na+
D.HCO3-、K+、NO3-、 SO42-
1.向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量
考点三、铝的重要化合物
1、氧化物和氢氧化物
耐火、耐高温材料
氧化铝
物理性质 物质类型 白色粉末、熔点高 两性氧化物
氢氧化铝
白色固体，难溶于水 两性氢氧化物
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
化 学 性 质 制备
与酸 Al2O3+6H+=2Al3++3H2O 与碱 Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O 热稳 定性

煮好的菜能否放铝锅中过夜？
1、下列叙述正确的是 温下铝和浓硫酸、浓硝酸不反应。（ NhomakorabeaCD
）
A．铝制槽车可用来贮运浓硫酸、浓硝酸是因为常 B．两份相同质量的铝粉，分别与足量的稀硫酸和
氢氧化钠溶液反应，产生的氢气前者多。 C．合金的熔点一般比组成它的各成分的熔点都低。

基础回归 1．氧化铝 (1)化学性质
Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋
(2)用途
H2O
熔点很高，是一种比较好的__耐__火__材__料____，还
可制作各种宝石。
2．氢氧化铝 (1)化学性质
(2)制备方法
常用铝盐溶液[如Al2(SO4)3]与氨水反应制备 Al(OH)3，离子方程式为 __A_l3_＋_＋__3_N__H_3_·H__2O__=_=_=_A_l_(O__H_)_3_↓__＋__3_N_H__＋ 4 __。
第一单元 从铝土矿到铝合金
第 一
基础自主梳理
单
元 课堂互动讲练
从
铝
土
实验专项探究
矿
到
铝
达标突破训练
合
金
基础自主梳理
清单一 铝的性质及提取 自我诊断 1．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。工艺流程如图：
(1)原料A的名称是________，步骤①反应的 离子方程式是
Al2O3―电―解→Al。
清单二 铝的重要化合物
自我诊断 2．某校化学兴趣小组用如图所示过程除去 AlCl3溶液中含有的Mg2＋、K＋杂质离子并尽 可能减少AlCl3的损失。
请回答下列问题： (1)写出混合物中加入足量氢氧化钠溶液时，溶液 中发生反应的离子方程式： ______________________________， ____________________，____________________。 氢氧化钠溶液能否用氨水代替，为什么？ _________________________________________。
例1 将某份铁铝合金样品均分为两份，一份

思考
生活中常见 的铝制品
铝合金的特点
1、密度小 2、强度高 3、塑性好 4、制造工艺简单 5、成本低 6、抗腐蚀力强
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，比电解铝是少排放CO29.1%，少处理废液、 废渣1.9吨
A、稀硝酸
B、稀盐酸
C、硝酸铜
D、氢氧化钠
答案：C
实验一
药品： 氧化铝粉末、氧化铁粉末 试剂： 氢氧化钠溶液、盐酸溶液 仪器： 4根小试管
药 品 试剂
盐酸溶液
氧化铁 溶解
氧化铝 溶解
氢氧化钠溶 液
不溶
溶解
实验二
试剂： 实验一中氢氧化钠溶液溶解氧化铝的 试液（偏铝酸钠溶液）
实验思路：用一根干净的塑料管将过量的 CO2气体吹入偏铝酸钠溶液中，观察现象。
电解
得到铝
电解法制铝
1884年，在美国奥伯林学院化学系，有一位叫 做查尔斯·马丁·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：“不管谁 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，才 能使铝被普遍应用。可是氧化铝的熔点 （2054℃）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。1986年，霍 尔在氧化铝中添加了助熔剂冰晶石Na3AlF6,大 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 供多方面重要用途的材料。当时，霍尔还不满
从 铝土矿中提取铝

3KCl + Al
1886年，美国霍尔用 电解法冶炼得到铝
电解
2Al2O3
4Al + 3O2
铁钙钠钾镁
氧
14.55% 49.13%
铝7.73% 硅
26%
铝的存在
铝在自然界以化合态情势存在，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情势之一。
C.②④⑤⑥⑦⑧
D.③④⑤⑥⑦⑧
3.电解熔融的氧化铝制取金属铝，若 有0.2mol电子产生转移，则理论上能 得到金属铝多少克？需氧化铝多少克？
分析：
得12e－
2Al2O3电解 4Al＋3O2↑
失12e－
由上述知：
2Al2O3 ～ 4Al ～ 转移电子12
2mol 4mol
12mol
0.2mol
课堂练习
铝是一种较活泼的金属，那为何其在 空气中不易被腐蚀呢？ 1.与O2的反应：4Al + 3O2 点=燃= 2Al2O3
铝在氧气中点燃可以看到耀眼的白光 铝有具人有对导铝热制性品。由常于温表下面铝氧的化表显面现被灰氧色化而，总生感成到 一不层美致观密，氧所化以物常薄用膜钢而丝具球有进抗行腐擦蚀洗性，。你若认擦为去有， 会必导要致吗铝？制为品何快？速被腐蚀
Al的化学性质活泼, 具有较强还原性
摸索：铝是一种较活泼的金属，那为何其在空 气中不易被腐蚀呢？
（二）铝的化学性质：
1.与O2的反应：4Al + 3O2 = 2Al2O3
想一想:
有人对铝制品由于表面氧化显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？为何？
生活与摸索
二.铝的化学性质

思维拓展 3.铝制品能否长期存放食物？为什么？
不能 因为食物中含有的酸、碱、盐会与
氧化铝、铝反应，腐蚀铝制品。
清洗铝锅不要用钢丝等磨损性大的东西擦洗。
4．铝分别与盐酸和 NaOH 溶液反应生成等物质的量的氢气， 消耗铝的物质的量是否相等？消耗 HCl、NaOH 的物质的 量是否相等？
答：由 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 可知，生成等物质的量的 H2 消耗铝的物质的量相等， 而 消 耗 HCl 和 NaOH 的 物 质 的 量 不 相 等 ， n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。
2.（江苏高考）铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化
钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况
下体积相等时，反应中消耗的HCl和NaOH物质的量
之比为( C )
A．1:1 B．2:1 C．3:1 D．1:3
3. 除去镁粉中混有的少量铝粉，可选用下列溶
液中的（ D ）
A 盐酸 B 稀硝酸 C 氨水 D 浓氢氧化钾溶液
铝热反应用于“定向爆破” ，主要 是利用铝热反应熔断钢筋 使楼房定向倒 塌.
[试一试]： 写出Al分别与Cr2O3 、MnO2 、V2O5 的反应
2Al+Cr2O3高=温=2Cr+Al2O3
高温
4Al+3MnO2==3Mn+2Al2O3
高温
10Al+3V2O5==6V+5Al2O3
铝热反应 1．铝不仅可与氧化铁发生铝热反应，用其他金属氧化物， 如 V2O5、Cr2O3、MnO2 等代替氧化铁也可发生铝热反应。
下列溶液中，不会发生反应的是( C )
A.稀硝酸 B.稀盐酸 C.硝酸铜 D.氢氧化钠

(1)Ⅰ中气体A可使澄清石灰水变浑浊，A 的化学式是________。
(2)由Ⅰ、Ⅱ判断X一定不含有的元素是 磷、 ______________________________ ______________________________ ______。 (3)Ⅲ中生成B的离子方程式是
______________________________ ______________________________ ______。
C．可以用互滴法鉴别NaOH溶液与 AlCl3溶液 D．除去SiO2中少量的Al2O3，加入过 量氢氧化钠溶液并过滤
【解析】 A 选项中氨水应写成 NH3·H2O，不能拆开，B 选项中 Al3＋ 与 AlO2－、OH－、CO23－均不能大量共存， D 选项中的 SiO2＋2OH－===SiO23－＋ H2O，C 选项可利用 AlCl3 与 NaOH 溶 液互相滴加现象不同，加以鉴别。
①Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，②NH＋4 ＋ OH－===H2O＋NH3↑，③Al(OH)3＋OH －===AlO－2 ＋2H2O 按①②③次序进行反应，首先产生白色
沉淀，当 Al(OH)3 完全沉淀后，NH＋4 与 OH－反应生成 NH3，此时 Al(OH)3 沉淀 不溶解，当 NH＋4 反应完毕后，Al(OH)3 沉淀才与 NaOH 溶液反应而溶解。
每制取1 mol Al(OH)3，方法一耗H＋和OH－各3 mol；方法二耗H＋和OH－各1 mol；方法三耗 H＋和OH－各3/4 mol。故方法三最节省原料。
视角 2 追踪命题热点
例2 下列说法正确的是( ) A．向氯化铝溶液中加入氨水，反应的 离子方程式为：Al3＋＋3OH－ ===Al(OH)3↓ B．在 Na2CO3 溶液中：Al3＋、AlO－ 2 、 OH－、Na＋能大量共存

滤液：NaHCO3
滤渣：Al(OH)3
5、灼烧时发生了什么反应？
2Al(OH)3 ≜ Al2O3 + 3H2O
• 6、电解的是什么？获得了什么？
电解熔融的氧化铝，获得了金属铝 提示： 1886年 美国化学家霍尔 在氧化铝中添加冰晶石 贡献： 使得氧化铝熔融的温度降低，从 而减少了冶炼过程中的能量消 耗，使铝及 合金的大规模应用 成为可能
大 力 神 杯
“大力神杯”高 36.8公分、重 6.175公斤,由18K 黄金制成
从铝土矿到铝合金
铝土矿
从铝土矿制备铝的工艺流程
• 1、加入NaOH溶液溶解什么？发生了什么反应？
主要溶解难溶于水的AI2O3
Al2O3 + 2OH- = 2AlO2- + H2O
2、第一次过滤后滤液、滤渣分别是什么？
滤液：NaAlO2
滤渣：Fe2O3
• 3、用什么酸化的？酸化的目的是什么？
用CO2酸化，目的是将偏铝酸钠转化为 氢氧化铝沉淀
NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3￬ + NaHCO3
AlO2— + CO2 + 2H2O = Al(OH)3￬ + HCO3—
• 4、第二次过滤中获得的滤液和滤渣分别是什么？
此种生产工艺中是否有什么缺陷？
想一想： SiO2 + 2
OH
= SiO3
2-
+ H 2O
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
Na2SiO3 + 2CO2 + 2H2O = H2SiO3￬ + 2NaHCO3 SiO32- + 2CO2 + 2H2O = H2SiO3￬ + 2HC

刚 玉 氧化铝的天然晶体，硬度大仅次于金 刚石、金刚砂（SiC）(蓝宝石、红宝 石是刚玉的一种）
活动与探究
根据铝的冶炼过程,请推测氧化铝可能性 并用所给药品进行验证。
现有试剂：氧化铝、10%盐酸、6mol/L 的氢氧化钠溶液。ຫໍສະໝຸດ 一、氧化铝（ Al2O3 ）
1．物理性质 白色难熔的固体物质，难溶于水。 2．化学性质 典型的两性氧化物，既能与酸反应 生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水。 Al2O3+ 6H+ = 2Al3++3H2O Al2O3+2OH– = 2AlO2– +H2O
二氧化碳 铝 过滤4 灼烧5 电解6
溶解1
酸化3
NaOH溶液
残渣
保存 Al(OH)3
滤液
H2 O
生成 Al2O3
溶解 氧化铝
铝的历史
德国的沃勒于1827年发现铝 法国的德维尔于1854年制得 铝
一定条件
3K + AlCl3
3KCl + Al
1886年，美国霍尔和法国埃 鲁用电解法冶炼得到铝
2Al2O3
结论： 氯化铝能与氨水反应生成氢氧化铝。
【探究二】
请设计实验探究氢氧化铝是否具有 【学生实验二】 Al(OH)3的两性 两性？
将实验1制得的Al(OH)3分成两份，第一支
试管逐滴加入盐酸直至过量，第二支试管逐滴
加入NaOH溶液直至过量，观察、记录实验现
象。 两性氢氧化物的概念：像Al(OH)3这样， 既能与酸反应，又能与碱反应，这样的 氢氧化物称为两性氢氧化物。
【探究四】
（1）偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳
（2）偏铝酸钠溶液中滴加盐酸
比较两种制备方法的优劣。 结论：从反应控制的角度来看，方案1优于方案2。 【小结】制备氢氧化铝可以采用的方法有：

实验1：向试管1中滴加4～6滴硫酸。请仔细 观察实验现象。 实验2：向试管2加入0.5ml约试管的0.5cm高 度的NaOH溶液。
铝片接触浓硫酸后，铝片表面无明显变化，这种现象叫做 “钝化”。铝遇到浓硝酸也会发生钝化。
常温下，铝遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化的原因： 浓硫酸、浓硝酸都具有强氧化性，在常温下，铝一旦接触 很快会在表面形成一层致密的氧化膜，从而阻止内部的铝 进一步与浓硫酸、浓硝酸反应。
2Al+Cr2O3高=温=2Cr+Al2O3
高温
4Al+3MnO2==3Mn+2Al2O3
高温
10Al+3V2O5==6V+5Al2O3
小结
一、铝的物理性质
二、铝的化学性质：
1、与非金属单质反应
通 性
2、与酸溶液反应
3、与盐溶液反应
特 4、与强碱溶液反应 性 5、与某些金属氧化物反应
还原性
思考1
铝的化学性质
铝热反应
高温
2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3
反应生成的铁熔化，
温度可达3000℃。
铝热剂：铝粉和某些金属氧化物（Fe2O3、 Fe3O4、V2O5、Cr2O3、MnO2）组成的混合物。
用途：①冶炼难熔的金属；
②焊接钢轨。
[试一试]： 写出Al分别与Cr2O3 、MnO2 、V2O5 的反应
思考5
足量的两份铝分别投入到等 体积、等物质的量浓度的盐酸、 氢氧化钠溶液中，产生H2的体积 之比是多少？为什么?
思考6
足量的两份铝分别投入到等体积、 一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液 中，二者产生的H2相等，则HCl和 NaOH的物质的量浓度之比是多少？ 为什么？