最新用铝土矿提取铝的化学方程式上课讲义

从铝土矿中提取铝的化学方程式
嘿，朋友们！咱今天来聊聊从铝土矿中提取铝的那些事儿呀！那可是有一系列超重要的化学方程式呢！
首先就是氧化铝的制备呀，这就好比搭房子先得有好材料。

铝土矿主要成分是氧化铝，用盐酸处理，就有了这个方程式：Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃+ 3H₂O。

就好像你想要做出美味的蛋糕，得先准备好各种材料一样！
然后呢，氢氧化铝就出场啦，把得到的氯化铝溶液加氨水，就会出现这样的反应：AlCl₃ + 3NH₃·H₂O = Al(OH)₃↓ + 3NH₄Cl。

哎呀呀，这就像是搭积木，一块一块地搭建起来。

接下来就是最关键的一步啦，氧化铝的电解！2Al₂O₃(熔融) = 4Al + 3O₂↑。

这可太神奇啦，就好比魔术师一下就把东西变出来了，本来是氧化铝，一下子就变成了闪闪发光的铝！想象一下，如果没有这个过程，我们生活中好多东西可都没啦，那多糟糕呀！
所以呀，这些化学方程式可真是超级重要呢，是不是很有趣呀？哈哈！。

实验结论：2Al+6HCl= 2AlCl3+3H2↑ 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
不要错过下面这些对 你极具挑战的问题 ：
1.和你所熟悉的其他金属相比，铝的性质有何不同？
铝能与碱溶液作用放出氢气；铝放入浓硫酸、 浓硝酸中均未发生明显变化。
2.分析上述反应中铝化合价的变化，标明铝得
A、Fe3O4 B、MnO2 C、V2O5 D、Cr2O3
习题练习
4、铝和铍的性质十分相似，下列关于铍的性质推 断不正确的是（ B、D ） A.铍能与盐酸或氢氧化钠反应 B.氢氧化铍可溶于水 C.氧化铍能与盐酸或氢氧化钠反应 D.氧化铍的化学式为Be2O3
探究实验一：
将两段用砂纸打磨过的铝条分别放入两 支洁净的试管中，再向试管中分别加入浓硝 酸、浓硫酸各3mL，对比观察实验现象。
实验现象： 无现象 实验结论： 不钝反化应
探究实验二：
将两段用砂纸打磨过的铝条分别放入 两支洁净的试管中，再向试管中分别加入 6mol·L-1盐酸、 6mol·L-1氢氧化钠溶液各 3mL，对比观察实验现象。 实验现象：铝条溶解，产生气泡
从铝土矿到铝合金
氧
硅
铝
从铝土矿中提取铝
铁
钙
钠
钾
镁
地壳中金属元 素的含量：
Al>Fe>Ca>Na
氢 其他
从铝土矿制备铝的工艺流程：
： ①溶解 Al2O3+2NaOH=2N滤化：：保NaA留lO氢2+C氧O2+化2H铝2O=Al(OH)3↓+NaHCO3
失电子的情况。
铝和氢氧化钠溶液反应的实质
第一步：2Al+6H2O= 2Al(OH)3+3H2↑ 第二步：Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O

二、从铝土矿制备铝的工艺流程：
NaOH溶液 二氧化碳
溶解
酸化
铝土矿
过滤 NaAlO 溶液 过滤 Al(OH)3 灼烧 Al2O3 2
?
滤 渣
滤 液
交流与讨论
如何从氧化铝中提取铝？
资料卡
化合物类型 NaCl
MgCl2 AlCl3 Al2O3
熔点 801℃
714℃ 194℃ 2054℃
离子化合物
离子化合物 共价化合物 离子化合物
资料卡
盐酸
NaAlO2 Al(OH)3 Fe(OH)3
NaAlO2+HCl+H2O =NaCl+Al(OH)3 ↓
氢氧化钠溶液
不反应
碳酸（CO2）
NaAlO2+CO2+2H2O= Al(OH)3↓＋NaHCO3
Al(OH)3 ＋3HCl Al(OH)3+ NaOH 不反应 =AlCl3+3H2O = NaAlO2+2H2O Fe(OH)3 ＋3HCl 不反应 =FeCl3+3H2O 2Al(OH)3
Fe2O3 Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
SiO2
不反应
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
不反应
注意：溶液中的NaAlO2 、Na2SiO3与NaOH在一定条件 下会生成铝硅酸钠沉淀
交流与讨论
如何将铝土矿（主要成分为Al2O3，还有少 量Fe2O3、SiO2等杂质）中Al2O3提纯？
二、从铝土矿制备铝的工艺流程：
NaOH溶液
二氧化碳
溶解
酸化
冰晶 石
铝土矿
过滤 NaAlO 溶液 过滤 Al(OH)3 灼烧 Al2O3 2 电解 熔融

4. 铝及其化合物因其有优良的性能决定了具有 下列用途： ①制包装糖果和食品用的铝箔
②制易拉罐 ③制电线电缆 ④制备牙膏皮 ⑤制炊具 ⑥铝合 门窗 ⑦制飞机构件 （1）由铝的良好的延展性决定的是：①②③④ （2）由铝的良好的导电导热性决定的是：③⑤ （3）由铝的合 的密度小，强度高，抗腐蚀 能力强的性质决定的是：⑥⑦ （4）铝元素在人体中积累可使人慢性中毒，在 食品污染源中加以控制的是：①②④⑤
预测：
可能溶解了Al2O3
向装有Al2O3的试管（1号）中加入NaOH 实验验证：
向装有Fe2O3的试管（2号）中加入NaOH
结论：
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
偏铝酸钠
Fe2O3不与NaOH反应
问题二： NaOH溶解铝土矿后，滤液中的主要成分是
什么？残渣是什么？
滤液：过量的NaOH、NaAlO2 残渣：Fe2O3等杂质
通足量的CO2酸化？
向3号试管中继续滴加稀盐酸至过量。 实验：
向4号试管中继续通入CO2气体至过量。
现象：
加稀盐酸的试管中沉淀溶解 通CO2的试管中沉淀不溶解
NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3 +NaHCO3
结论： Al(OH)3可以溶于强酸，但不能溶于H2CO3等弱酸。
问题五： 过滤后的白色固体是什么？ Al(OH)3
通电
2Al2O3 4Al 3O2
3. 从铝土矿制备铝所涉及的前两个反 应，改写成离子方程式。
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O Al2O3 + 2OH- = 2AlO2- + H2O
NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3 +NaHCO3

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牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年10月18日 星期日9时30分 34秒Sunday, October 18, 2020
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相信相信得力量。20.10.182020年10月 18日星 期日9时30分34秒20.10.18
谢谢大家！
红宝石：混有少量含铬的化合物； 蓝宝石：混有少量含钛的化合物。 人造宝石不但是漂亮的装饰品，还常 用来制造钟表的轴承、光学仪器等等。
刚玉耐磨球 红宝石
问题3、已知：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 用上述方法提纯氧化铝有何缺点？你还有什么方法来提 纯氧化铝？
作业：67页第1题、68页第8题
电解
2Al2O3
4Al+3O2 ↑
失6×2e-
氧化铝的熔点很高，工业上电解氧化铝时，常加入冰 晶石作“溶剂”，使氧化铝能在较低的温度下熔融， 节省能源。
氧化铝：高硬度、高熔、沸点，不溶于水的白色固体。 常用作耐火材料。
耐
火
砖பைடு நூலகம்
刚玉耐磨球
红宝石
刚玉的主要成分是α–Al2O3，硬度仅 次于金刚石。红宝石、蓝宝石的主要成分 也是刚玉。
从铝土矿中提取铝
学习目标： 1、知道铝元素在自然界中的主要存在形式，了解工 业上从铝土矿获得铝的方法。 2、了解两性氧化物的概念，知道氧化铝是两性氧化 物。 3、尝试采用联想、类比等方法学习新知识。 4、从金属铝冶炼方法的变化体验化学科学的发展对 人类生活的影响。
谈谈你对铝的使用的了解
一、铝的用途
•
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月18日星期 日9时30分34秒 21:30:3418 October 2020

• 13、志不立，天下无可成之事。20.7.820.7.814:51:1114:51:11July 8, 2020
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
问题1、根据初中学过的知识，写出氧化铝与硫酸反应 的化学方程式
Al2O3+3H2SO4＝Al2(SO4)3+3H2O 在铝土矿的提纯的第一步，我们却发现了氧化铝 还能与氢氧化钠溶液反应也生成盐和水
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
四、两性氧化物：既能与强酸又能与强碱反应生 成盐和水的氧化物
从铝土矿中提取铝
学习目标： 1、知道铝元素在自然界中的主要存在形式，了解工 业上从铝土矿获得铝的方法。 2、了解两性氧化物的概念，知道氧化铝是两性氧化 物。 3、尝试采用联想、类比等方法学习新知识。 4、从金属铝冶炼方法的变化体验化学科学的发展对 人类生活的影响。
谈谈你对铝的使用的了解
一、铝的用途
。2020年7月8日星期三下午2时51分11秒14:51:1120.7.8
• •
T H E E N D 15、会当凌绝顶，一览众山小。2020年7月下午2时51分20.7.814:51July 8, 2020

H+
铝元素是地壳中含量最多的金属元素，约占地壳总量的7.
CO2
工业提取铝的工艺流程中
铝元素是地壳中含量最多的金属元素，约占地壳总量的7.
铝元素是地壳中含量最多的金属元素，约占地壳总量的7. 工艺流程图见课本P62
+H2O
工艺流程图见课本P62
过量OH 1、用NaOH溶液溶解铝土矿的目的是什么？
-
Al3+
AlO2-
过量H+
作业：
课本P67： 1 做在作业本上：P68：8
Fe2O3
过滤①
SiO2
Fe2O3除去
H2SiO3除去
NaAlO2 过量盐酸 Na2SiO3 过滤② NaOH
溶液
AlCl3 NaCl
HCl 溶液
过量氨水
过滤③
滤液除去 Al(OH)3
通电
△
Al
⑤ Al2O3 ④
方法2：
碱溶法
【问题讨论】
请根据铝土矿制备铝的工艺流程图，考 虑为什么要通入过量二氧化碳？用盐酸或硫 酸来代替二氧化碳酸化是否合适 ？
请根据铝土矿制备铝的工艺流程图，考虑为什么要通入过量二氧化碳？用盐酸或硫酸来代替二氧化碳酸化是否合适 ？
从铝土矿制备铝的工艺流程
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• 1、物理性质：白色、不溶于水的固体，熔点很高。 （红宝石、蓝宝石的主要成分）
• 2、化学性质—是典型的两性氧化物
• ① 不与水反应 • ② 和酸反应： • Al2O3 +6HCl == 2AlCl3 + 3H2O • Al2O3 + 6H+ ==2Al3+ + 3H2O • （Al2O3表现了碱性氧化物的性质）
• ③ 和碱反应：
• Al2O3 + 2NaOH === 2NaAlO2 + H2O • Al2O3 + 2OH- === 2AlO2- + H2O • （Al2O3表现了酸性氧化物的性质）
金属元素在地壳中的含量
天然氧化铝—刚玉
红宝石（Al2O3）
蓝宝石（Al2O3）
从铝土矿中提取铝
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
两性氧化物——既可以与酸反应又可以与 碱反应生成盐和水的氧化物。
• 氧化铝的主要性质：
• 霍尔采用பைடு நூலகம்坩埚，碳棒（阳极）和自制电池，对氧 化铝，即精制的氧化铝矿进行电解。1886年2月的 一天，他终于看到小球状的铝聚集在阴极上。霍尔 此时异常激动，带着他第一次获得的一把金属铝球 去见他的教授。后来，这些铝球竟成为“王冠宝 石”，至今仍珍存在美国制铝公司的陈列厅中。
• 廉价炼铝方法的发明，使铝这种在地壳中含量约占 8%的元素，从此成了为人类提供多方面重要用途的 材料。而发明家霍尔，当时还不满23周岁。
• 2、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。
• 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。

电解
灼烧
Al2O3 熔融电解
残渣 Fe2O3等
2Al2O3==4Al+3O2
铝
NaAlO2+CO2+2H2O==Al(OH)3 +NaHCO3
19世纪初，法国皇帝拿破仑三世，为 显示自己的富有和尊贵，命令官员给自己制 造一顶比黄金更名贵的王冠——铝王冠。在 举行宴会时，只有他使用一套铝质餐具，其 他人只能用银制餐具。 即使在化学界，铝也被看成最贵重的。
先有白色胶
继而沉淀溶 解
Al3+ + 3OH- ==Al(OH)3↓ Al(OH)3+NaOH==NaAlO2+2H2O Al(OH)3 + OH- == AlO2- + 2H2O
AlCl3溶液
实验步骤
实验现象
实验结论
Al(OH)3+3HCl == AlCl3 + 3H2O
逐滴加HCl 至过量
沉淀溶解
1AlO2- + 4H+ == Al3+ + 2H2O
(1)与弱酸反应
①CO2不足
2NaAlO2 + CO2 + 3H2O = 2Al(OH)3 ↓ + Na2CO3 2AlO2- + CO2 + 3H2O== 2Al(OH)3 ↓+ CO32-
② CO2过量
NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3 ↓ + NaHCO3 1AlO2- + CO2 + 2H2O== 1 Al(OH)3 ↓+ HCO32-
一、铝的存在：P64 地壳中元素含量顺序：O、Si、Al、Fe
铝是地壳中含量最多的金属元素 铝在地壳以化合态（铝矿石）存在

从 铝土矿中提取铝
专题3 从矿物到基础材料 第一单元 从铝土矿到铝合金
思
考
生活中常见 的金属材料
铁 铜
铝 锡
铁锅
铝饭盒
锡壶
铁钙钠钾 镁 14.55% 铝7.73% 硅 26%
氧 49.13%
Al2O3
拿破仑三世
从铝土矿制备铝的工艺流 程
铝土矿
二氧化碳
铝
溶解
过滤
酸化
过滤
灼烧
电解
NaOH溶液
1、不要做刺猬，能不与人结仇就不与人结仇，谁也不跟谁一辈子，有些事情没必要记在心上。 2、相遇总是猝不及防，而离别多是蓄谋已久，总有一些人会慢慢淡出你的生活，你要学会接受而不是怀念。 3、其实每个人都很清楚自己想要什么，但并不是谁都有勇气表达出来。渐渐才知道，心口如一，是一种何等的强大! 4、有些路看起来很近，可是走下去却很远的，缺少耐心的人永远走不到头。人生，一半是现实，一半是梦想。 5、你心里最崇拜谁，不必变成那个人，而是用那个人的精神和方法，去变成你自己。 6、过去的事情就让它过去，一定要放下。学会狠心，学会独立，学会微笑，学会丢弃不值得的感情。 7、成功不是让周围的人都羡慕你，称赞你，而是让周围的人都需要你，离不开你。 8、生活本来很不易，不必事事渴求别人的理解和认同，静静的过自己的生活。心若不动，风又奈何。你若不伤，岁月无恙。 9、命运要你成长的时候，总会安排一些让你不顺心的人或事刺激你。 10、你迷茫的原因往往只有一个，那就是在本该拼命去努力的年纪，想得太多，做得太少。 11、有一些人的出现，就是来给我们开眼的。所以，你一定要禁得起假话，受得住敷衍，忍得住欺骗，忘得了承诺，放得下一切。 12、不要像个落难者，告诉别人你的不幸。逢人只说三分话，不可全抛一片心。 13、人生的路，靠的是自己一步步去走，真正能保护你的，是你自己的选择。而真正能伤害你的，也是一样，自己的选择。 14、不要那么敏感，也不要那么心软，太敏感和太心软的人，肯定过得不快乐，别人随便的一句话，你都要胡思乱想一整天。 15、不要轻易去依赖一个人，它会成为你的习惯，当分别来临，你失去的不是某个人，而是你精神的支柱;无论何时何地，都要学会独立行走 ，它会让你走得更坦然些。 16、在不违背原则的情况下，对别人要宽容，能帮就帮，千万不要把人逼绝了，给人留条后路，懂得从内心欣赏别人，虽然这很多时候很难 。 17、做不了决定的时候，让时间帮你决定。如果还是无法决定，做了再说。宁愿犯错，不留遗憾! 18、不要太高估自己在集体中的力量，因为当你选择离开时，就会发现即使没有你，太阳照常升起。 19、时间不仅让你看透别人，也让你认清自己。很多时候，就是在跌跌拌拌中，我们学会了生活。 20、与其等着别人来爱你，不如自己努力爱自己，对自己好点，因为一辈子不长，对身边的人好点，因为下辈子不一定能够遇见。

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第一单元 从铝土矿到铝合金
第一课时 从铝土矿中提取铝
1．掌握从铝土矿中提取铝的方法原理。 2．掌握氧化铝的重要性质及应用。 3．体会铝的化合物的特殊性质，注重化学原理在工业生产中的应用。
一、从铝土矿中提取铝 1．铝的存在 (1)地壳中金属元素的含量 地壳中含量较多的四种金属顺序(由高到低)为： Al、Fe、Ca、Na 。 (2)铝元素在地壳中的存在形式 铝元素占地壳总量的 7.73% ，是地壳中含量 最高 的金属元素。铝土
1.从铝土矿制备铝所涉及的下列有关反应中，属于氧化还
原反应的是( )
A．铝土矿溶于NaOH溶液中 C．灼烧氢氧化铝固体
B．NaAlO2溶液的酸化 D．电解熔融的氧化铝
【解析】 氧化还原反应的特征是元素化合价的变化。熟悉从铝土矿石中
提取铝所涉及的反应，然后分析反应中是否有元素化合价的变化。只有D
选项中元素的化合价在反应前后发生了变化。
铝土矿 55% 16% 赤泥 15% 48%
Na2O(由NaOH折算为 Na2O) 0
8%
(1)生产中每消耗1 t铝土矿将产生________吨赤泥。 (2)试计算每炼出1 t铝，理论上需要多少吨铝土矿？应补充多少吨NaOH？ (结果保留2位小数)
【解析】 (1)由题意知：
(2)设每炼出1 t铝耗铝土矿y t，同时产生 1 y t的赤泥，则铝土矿 3
(3)铝易与许多金属或非金属元素形成多种性能优良的合金。 ①Al与Mg、Cu、Si、Zn、Li等金属能形成各种性能优良的铝合 金。 ②铝合金的特点：密度小，强度高，塑性好，易成型，制造工艺 简单，成本低廉等。
二、Al2O3的性质及应用 1．两性氧化物：既能与酸反应，又能与碱反应 生成盐和水的氧化物 。
耐火材 料 。 4．存在：铝土矿、 刚玉 、 红宝石 、 蓝宝石 。

过程是1将粉碎，筛选后的铝土矿溶解在氢氧化钠溶液中。

2通过二氧化碳使1所得溶液中析出氢氧化铝固体3使氢氧化铝脱水生成氧化铝4电解融融氧化铝生成铝
1.纯制：溶解：Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4]
沉淀：2Na[Al(OH)4]+CO2=2Al(OH)3+Na2CO3+H2O
煅烧：2Al(OH)3=Al2O3+3H2O
2.电解Al2O3和冰晶石的混合物：2Al2O3=4Al+3O2
水文、工程地质编录
一、地层岩性、节理裂隙的性质及发育程度情况，确定岩层的软硬及破碎程度，风化带及风化夹层的位置和深度。

进行RQD值的统计，按回次记录大于10厘米长的岩心长度，按地质分层计算RQD值（%）。

1、岩心块度的划分:大于20厘米为长柱状；10—20厘米为短柱状；小于10厘米为扁柱状；大于5厘米为块状；2---5厘米为碎块状；小于2厘米为碎屑状、粉末状。

若为块状，需对块体形态做大致描述，如楔块状、菱块状、团块状等。

2、岩石坚硬程度的定性划分表1
岩石坚硬程度的确定；主要应考虑岩石的成分、结构及其成因，还应考虑岩石受风化作用的影响，以及岩石受水作用后的软化等情况。

在作定性划分时，应注意作综合评价，在相互检验中确定坚硬程并定名。