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《从铝土矿到铝合金》讲义一、引言铝，作为我们日常生活中常见的金属，从飞机制造到日常的锅碗瓢盆，都能看到它的身影。
但你是否想过，这看似普通的铝合金是如何从深埋地下的铝土矿一步步转变而来的呢？接下来，让我们一起揭开这神秘的面纱。
二、铝土矿铝土矿是铝在自然界中最主要的存在形式。
它是一种以三水铝石、一水铝石或勃姆石等铝的氢氧化物为主要成分，并包含高岭石、蛋白石、赤铁矿等杂质的矿石。
铝土矿的形成与地理环境密切相关。
在炎热潮湿的气候条件下，岩石中的铝经过长期的风化、淋滤和沉积作用，逐渐富集形成铝土矿矿床。
世界上铝土矿资源丰富的地区主要有澳大利亚、几内亚、巴西等地。
三、从铝土矿提取氧化铝要将铝土矿转变为铝合金，首先需要提取其中的氧化铝。
这一过程通常包括拜耳法和烧结法。
拜耳法是目前应用最广泛的方法。
它的基本原理是利用氢氧化钠溶液在高温高压下溶解铝土矿中的氧化铝，生成铝酸钠溶液。
然后，通过降温、稀释等操作，使氧化铝以氢氧化铝的形式析出。
烧结法则是将铝土矿与碳酸钠、石灰等混合，在高温下烧结，使其中的氧化铝转变为可溶于水的铝酸钠，然后再进行后续的处理。
在实际生产中，往往会根据铝土矿的成分和特点，选择合适的提取方法，或者将两种方法结合使用，以提高氧化铝的提取效率和纯度。
四、氧化铝电解制铝得到了纯净的氧化铝之后，接下来就是通过电解的方法制取金属铝。
电解槽是电解过程的核心设备。
在电解槽中，氧化铝溶解在熔融的冰晶石（一种助熔剂）中，形成电解质。
当直流电通过电解质时，氧化铝在阴极被还原为金属铝，而在阳极则产生氧气。
电解过程需要消耗大量的电能，因此降低电解能耗一直是铝工业的重要研究方向。
同时，为了保证电解的顺利进行，对电解质的成分、温度、电流密度等条件都需要进行严格的控制。
五、铝合金的制备有了纯铝之后，就可以通过添加其他元素来制备铝合金，以改善铝的性能。
常见的合金元素有铜、镁、锌、硅等。
这些元素的加入可以提高铝的强度、硬度、耐腐蚀性等性能。
《从铝土矿到铝合金》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）了解铝土矿的主要成分和工业提取铝的工艺流程。
（2）掌握氧化铝和氢氧化铝的两性，能书写相关的化学方程式。
（3）理解铝合金的性质和用途。
2、过程与方法目标（1）通过对铝土矿提取铝工艺流程的分析，培养学生的逻辑思维和分析问题的能力。
（2）通过实验探究氧化铝和氢氧化铝的两性，提高学生的实验操作能力和观察能力。
3、情感态度与价值观目标（1）让学生体会化学在工业生产中的重要作用，激发学生学习化学的兴趣。
（2）培养学生的环保意识和可持续发展观念。
二、教学重难点1、教学重点（1）铝土矿提取铝的工艺流程。
（2）氧化铝和氢氧化铝的两性。
2、教学难点氧化铝和氢氧化铝的两性。
三、教学方法讲授法、实验法、讨论法四、教学过程1、导入新课通过展示一些铝合金制品，如铝合金门窗、铝合金轮毂等，提问学生这些制品的原材料是什么，从而引出本节课的主题——从铝土矿到铝合金。
2、讲授新课（1）铝土矿的主要成分介绍铝土矿的主要成分是氧化铝，还含有氧化铁、二氧化硅等杂质。
（2）工业提取铝的工艺流程①溶解：将铝土矿与氢氧化钠溶液混合，使氧化铝转化为偏铝酸钠溶液，而氧化铁、二氧化硅等杂质不反应。
Al₂O₃＋ 2NaOH ＝ 2NaAlO₂＋ H₂O②过滤：除去不溶性杂质。
③酸化：向偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳，使其转化为氢氧化铝沉淀。
NaAlO₂＋ CO₂＋ 2H₂O ＝ Al(OH)₃↓ ＋ NaHCO₃④灼烧：氢氧化铝受热分解生成氧化铝。
2Al(OH)₃＝ Al₂O₃＋ 3H₂O⑤电解：氧化铝在熔融状态下电解得到铝。
2Al₂O₃＝ 4Al ＋ 3O₂↑（3）氧化铝的两性①实验探究：分别将氧化铝粉末加入盐酸和氢氧化钠溶液中，观察实验现象。
②结论：氧化铝既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水，具有两性。
Al₂O₃＋ 6HCl ＝ 2AlCl₃＋ 3H₂OAl₂O₃＋ 2NaOH ＝ 2NaAlO₂＋ H₂O（4）氢氧化铝的两性①实验探究：向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液，直至过量，观察实验现象；再向偏铝酸钠溶液中滴加盐酸，直至过量，观察实验现象。
《从铝土矿到铝合金》讲义一、引言铝，作为我们日常生活中常见的金属材料，广泛应用于航空航天、建筑、汽车制造等众多领域。
但你是否想过，我们所使用的铝合金材料是如何从最初的铝土矿一步步转变而来的呢？接下来，让我们一起揭开这个神秘的转化过程。
二、铝土矿的特点与分布铝土矿是生产铝的最主要矿石原料，它主要由三水铝石、一水铝石和勃姆石等组成。
铝土矿通常呈红棕色、灰色或白色，质地较为疏松。
全球铝土矿资源分布极不均衡，主要集中在几内亚、澳大利亚、巴西等国家。
我国的铝土矿资源也较为丰富，但品位相对较低，开采和加工难度较大。
三、从铝土矿提取氧化铝要将铝土矿转变为铝合金，首先需要提取其中的氧化铝。
目前，主要的提取方法有拜耳法、烧结法和联合法。
拜耳法是目前应用最广泛的方法。
其基本原理是利用苛性钠溶液在高温高压下溶出铝土矿中的氧化铝，经过一系列的过滤、沉淀、分解等过程，得到纯净的氧化铝。
烧结法适用于处理含硅量较高的铝土矿。
通过高温烧结，使铝土矿中的氧化铝与其他成分反应，生成可溶于稀碱溶液的铝酸钠，进而提取氧化铝。
联合法则是结合了拜耳法和烧结法的优点，根据铝土矿的具体成分和性质，灵活选择两种方法的组合，以提高氧化铝的提取效率和质量。
四、氧化铝电解制取铝得到纯净的氧化铝后，接下来就是通过电解的方法制取铝。
电解过程在电解槽中进行，以氧化铝为溶质，冰晶石为溶剂，在高温下通入直流电。
在电解过程中，氧化铝在阴极被还原为液态铝，在阳极则产生氧气。
液态铝从电解槽底部流出，经过净化、精炼等处理，得到纯度较高的铝液。
五、铝合金的制备纯铝的强度和硬度相对较低，为了满足不同的使用需求，通常需要将铝与其他元素合金化，制成铝合金。
常见的合金元素有铜、镁、锌、锰等。
通过控制合金元素的种类和含量，可以得到具有不同性能的铝合金，如高强度铝合金、耐腐蚀铝合金、耐热铝合金等。
铝合金的制备方法主要有熔炼法和粉末冶金法。
熔炼法是将铝和合金元素在熔炉中加热熔化，搅拌均匀，然后浇铸成型。
专题3 第一单元从铝土矿到铝合金第一课时从铝土矿中提取铝基础梳理1．从铝土矿中提取铝（1）铝元素是地壳中含量最多的金属元素。
在地壳中含量最多的元素依次是：氧、硅、铝、铁。
（2）铝土矿的主要成分为氧化铝，还有少量的氧化铁和二氧化硅等杂质。
（3）从铝土矿制备铝的工艺流程：（4）有关化学反应：从铝土矿中提取铝的过程中的化学方程式①Al2O3 + 2 NaOH2NaAlO2 + H2O②NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3 + NaHCO3（添加剂：冰晶石（Na3AlF6），降低氧化铝的熔融温度）。
例题解析例1．在铝土矿制金属制备铝的４个主要操作：①溶解②酸化③灼热④电解中发生了如下类型的反应，按要求写出反应方程式（1）氧化还原反应________________________(2)复分解反应______________________________(3)分解反应______________________________第二课时氧化铝和氢氧化铝的性质及应用基础梳理一、铝的氧化物（Al2O3－刚玉）（1）物理性质：Al2O3是白色的难溶于水的固体粉末，熔点高（2054℃）。
（2）化学性质：①与酸溶液的反应：Al2O3+3H2SO42Al2(SO4)3 +3H2OAl2O3+6H+2Al3++3H2O②与碱溶液的反应Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2OAl2O3+2OH—2AlO2—+H2O【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叫做两性氧化物。
氧化铝(Al2O3)：典型的两性氧化物，既能溶于强酸，又能溶于强碱：Al2O3 + 6H+2Al3+ + 3H2O；Al2O3 + 2OH－2AlO2－+ H2O。
（3）制备方法：2Al(OH)3Al2O3+3H2O（4）用途：①耐火材料(Al2O3熔点高)；②冶炼金属铝；③刚玉：硬度仅次于金刚石；④宝石：红宝石——铬元素；蓝宝石——铁、钛等元素。
《从铝土矿到铝合金》知识清单一、铝土矿铝土矿是铝元素在自然界中存在的主要矿石形态，它是一种以三水铝石、一水铝石等为主要成分的矿石。
铝土矿的主要成分包括氧化铝、氧化铁、二氧化硅等。
其化学组成会因产地的不同而有所差异。
在全球范围内，铝土矿的分布较为广泛，一些主要的产地包括澳大利亚、几内亚、巴西等国家。
二、从铝土矿提取氧化铝1、拜耳法这是目前工业上广泛应用的提取氧化铝的方法。
首先，将铝土矿粉碎后与氢氧化钠溶液混合，在高温高压的条件下反应，氧化铝转化为可溶于水的偏铝酸钠，而其他杂质则不溶解。
经过过滤分离，得到偏铝酸钠溶液。
然后向溶液中通入二氧化碳，使偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀。
最后，将氢氧化铝加热分解，得到氧化铝。
2、碱石灰烧结法铝土矿与纯碱、石灰混合进行高温烧结，使氧化铝转化为易溶于水的铝酸钠，杂质则生成不溶性的钙盐。
烧结产物用水浸取，铝酸钠进入溶液，经过脱硅等一系列处理后，通入二氧化碳使铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀，后续处理与拜耳法相同。
三、氧化铝转化为铝1、电解法将氧化铝溶解在熔融的冰晶石中，形成电解质溶液。
在电解槽中，以碳素材料作为阳极，以碳素材料或金属铝作为阴极。
在直流电的作用下，氧化铝分解为铝和氧气。
阳极产生的二氧化碳和一氧化碳气体需要及时排出电解槽。
2、铝的精炼电解得到的铝中通常含有一定量的杂质，需要进一步精炼以提高纯度。
常见的精炼方法有三层液电解精炼法和区域熔炼法等。
四、铝合金的制备在纯铝中加入其他合金元素，如铜、镁、锌、锰等，可以制备出各种性能不同的铝合金。
1、合金元素的作用铜可以提高铝合金的强度和硬度；镁可以增加铝合金的耐腐蚀性和强度；锌可以改善铝合金的铸造性能；锰可以提高铝合金的韧性和抗腐蚀性。
2、制备方法常见的制备方法有铸造法和变形加工法。
铸造法是将铝合金熔体注入模具中冷却凝固成型；变形加工法包括轧制、挤压、拉伸等工艺，通过对铝合金进行塑性变形来获得所需的形状和性能。
五、铝合金的性能和应用1、性能特点铝合金具有密度小、强度高、耐腐蚀性好、导热性和导电性良好等优点。
《从铝土矿到铝合金》（说课稿）
句容实验高级中学杨红艳
今天我说课的题目是《从铝土矿到铝合金》
一、说教材
本课选自苏教版化学1专题3第一单元。
本节课主要包括了铝在自然界中的存在形式、从铝土矿中提取铝的工艺流程以及铝的物理性质和用途。
那它是在前面学习了从海水中获得化学物质基础上的一个进一步深入，也为下一单元学习从自然界获取铁和铜做了一个知识性和结构性的铺垫，所以本节内容在教材上起到了一个承上启下的作用。
那么从教材的安排结构上来看，教材首先介绍了地壳中铝的含量以及存在形式，接着，教材又重点介绍了从铝土矿中提取铝的工艺流程，教材最后介绍了铝的物理性质以及用途。
可以说，这样的安排顺序就很好的体现了教材的内在逻辑与学生认知规律的统一性。
二、说学情
从学生的角度来看，学生在初中就已经学习了氧化铁是一种碱性氧化物，能和酸反应。
并且通过前面两个专题的学习，学生已经具备了对比、分析、实验、推理的能力，此外，高一的学生的逻辑思维能力和语言表达能力已经趋于成熟，所以本课应重视学生的自主探究。
三、说目标
基于以上对教材和学生实际情况的分析，并结合高中化学学科指导意见上的相关内容，我制定了本节课的以下三维目标：
知识与技能：
（1）、知道地壳中铝元素的含量，掌握铝在自然界中的存在形式
（2）、能够用自己的话复述从铝土矿中提取铝的工艺流程，并写出相应的化学方程式
（3）、知道铝的物理性质以及相应的用途
过程与方法：
（1）通过对炼铝过程中原料的选择，学会设计实验，观察实验，分析实验，并能从实验中获取知识。
（2）通过小组合作的学习方式，能主动与他人进行交流和讨论，清楚地表达自己的观点
情感态度与价值观：
（1）从炼铝工艺的变化，体验化学学科的发展对人类文明所起的作用
（2）养成节约资源的意识，树立可持续发展观
四、说重难点
根据以上的这些目标以及课程标准上的建议，我把本课的教学重点定为从铝土矿中提取铝的工艺流程。
但是由于学生第一次接触金属氧化物与碱的反应，所以我把氧化铝与氢氧化钠的反应定为本课的教学难点
五、说教法
在本节课在教学设计上，着重于基础知识的落实和基本科学方法的培养，并通过讲授法、边讲边实验法、多媒体辅助法等多种教学方法的有机结合，依据布鲁纳的发现学习理论，创设情景预设、提出假设、实验探究等环节，在教师的指导下由学生主动地发现、学习事物，做到真正把学生放在主体地位，引导学生体验研究的一般方法。
六、说过程
综合以上的分析，并使学生达到学习知识、培养能力的目的，我把我的教学过程安排如下：
首先是创设情境，导入新课：
首先播放“神舟七号”升天的视频，让同学们回顾这激动人心的一刻，然后提问“神舟七
号”的表层材料主要是什么？通过这样引课不仅激发学生学习的积极心和求知欲，并引出铝合金在航天事业上的应用，并启发同学思考这里利用的是铝密度小的性质，接着进一步追问铝在生活中还有哪些应用？分别利用了其哪些物理性质？然后通过展示“铝的趣史”，提出铝在以前之所以如此珍贵是因为当时的炼铝技术不发达，从而过渡到如何提取铝的学习。
展示地壳中各种元素百分含量，学生通过观察并分析铝的化学性质，能发现铝元素虽含量较高，但主要以化合态形式存在，但再回顾我们身边铝制品随处可见，学生会产生疑惑：工业上是如何炼铝的？从而进入“从铝土矿中提取铝”的探究学习。
先展示制备铝的工艺流程，提出铝土矿的主要成分虽是Al2O3但还有Fe2O3等杂质，因此从溶解到灼烧这步都是用来制备纯净的Al2O3
为了让同学们更深刻地理解这一制备过程，我设计了5个探究环节来展开教学。
探究1、在第一步溶解中，所用试剂是NaOH，那么NaOH溶液是用来溶解铝土矿中的什么物质？同学们可能会预测溶解的是Al2O3，并请学生自行操作来验证猜想。
通过分别向两支装有Al2O3和Fe2O3的试管中加入NaOH，学生会发现Al2O3溶于NaOH溶液而Fe2O3不反应。
从而得出结论，并进一步给出Al2O3与NaOH反应的方程式。
通过这种从情境的预设→提出假设→验证猜想→得出结论的布鲁纳发现学习模式，使学生在自主探究的过程中激发求知欲，并逐步建立科学的研究方法。
探究2、NaOH溶解铝土矿后，滤液中的主要成分是什么？残渣是什么？通过对反应物和产物的分析，学生能说出滤液中有过量的NaOH和生成物NaAlO2，而残渣则是Fe2O3等杂质。
探究3、滤液酸化的目的是什么？对这个问题学生首先能想到是为了中和过量碱，但另一个原因则需要通过实验探究得到，请同学们分别向NaAlO2溶液中通入强酸——HCl和弱
酸——吹入CO2，都有白色沉淀Al(OH)3生成，于是得到酸化的另一个目的：与NaAlO2反应生成沉淀。
探究4、为什么工艺流程中不是用盐酸来酸化，而是通足量的CO2酸化？请同学们向刚才这两支试管中继续加入过量的酸，学生会发现加稀HCl的试管沉淀溶解，通CO2的试管沉淀不溶解，于是得到 Al(OH)3可以溶于强酸，但不能溶于H2CO3等弱酸的结论。
这里通过连续的两个探究实验，在学生自己操作实验的过程中，对NaAlO2与强酸、弱酸的反应有了直观和感性的认识，有利于学生对新知识的掌握，并达到了难点的突破。
探究5、过滤后白色固体是什么？灼烧后得到了什么物质？经过前面的分析，学生能得出白色固体是 Al(OH)3，灼烧后生成Al2O3的结论，并能写出相关的方程式。
然后介绍电解铝方法的发明，在通电下从Al2O3得到单质Al的反应及条件
[联系生活]
最后对制备铝流程做一个回顾和总结，并拿出一个铝制的易拉罐，提问：应将它投入可回收还是不可回收垃圾的垃圾桶，从而建立学生的环境保护意识，增强可持续发展观念。
