从铝土矿中提取铝上件.pptx

第1页/共45页 铝是轻金属，号称铝是轻金属，号称“会飞的金属会飞的金属”嫦娥一号火箭升空嫦娥一号火箭升空第2页/共45页铝的导电性仅次于铝的导电性仅次于CuCu和和AgAg第3页/共45页铝是热的良导体，导热能力是铁的铝是热的良导体，导热能力是铁的3 3倍。倍。热热交交换换器器第4页/共45页英国皇家学会为了表彰门捷英国皇家学会为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，不列夫对化学的杰出贡献，不惜重金制作了一只惜重金制作了一只铝铝杯，赠杯，赠送给门捷列夫。送给门捷列夫。“铝的趣史铝的趣史”拿破仑三世在举行盛大宴会时，拿破仑三世在举行盛大宴会时，只有他能使用只有他能使用铝质铝质餐具，而其他餐具，而其他人只能用金制、银制餐具。人只能用金制、银制餐具。第5页/共45页 在19世纪中期，法兰西第二共和国总统拿破仑三世，珍藏着一套铝制铝制的餐具，平时舍不得用，直到国宴时才拿出来炫耀一翻，而元素周期表的创始人门捷列夫在受到英国皇家学会的表彰时，得到的却是一只铝杯铝杯，为什么拿破仑没有珍藏金制的餐具而门捷列夫没有给奖励一只金杯呢？其实在当时铝的冶炼铝的冶炼相当的困难，从而导致了铝的价格相当的昂贵，甚至都超过了黄金，直到1886年电解法制铝工艺的发明，才使得铝在生产、生活中的应用得以迅速普及。今天我们就来学习怎样从铝土矿中提取铝。第6页/共45页第7页/共45页一、铝的存在一、铝的存在n铝元素占地壳总量的铝元素占地壳总量的7.73n主要以铝土矿存在主要以铝土矿存在,主要成主要成分为分为Al2O3，含少量，含少量Fe2O3、SiO2杂质杂质.n铝元素是地壳中含量最多的铝元素是地壳中含量最多的金属元素金属元素2468含量/Na CaFe Al2.743.454.757.73第8页/共45页 我们需要的铝大多是单质态的铝，而铝土矿中的铝元素是化合态，那么我们怎么从铝土矿中提取铝呢？第9页/共45页二、铝的发现及冶炼n铝的发现铝的发现德国的沃勒于1827年发现铝 3K +AlCl3 3KCl +Al 一定条件1886年，美国霍尔用电解法冶炼得到铝 2Al2O3 4Al+3O2 电解法国的德维尔于1854年制得铝 第10页/共45页?铝土矿铝土矿NaAlO2溶液溶液Al(OH)3Al2O3滤渣滤渣二氧化碳二氧化碳滤液滤液溶解溶解过滤过滤NaOH溶溶液液过滤过滤灼烧灼烧酸化酸化第11页/共45页如何从氧化铝中提取铝？如何从氧化铝中提取铝？交流与讨论交流与讨论2054离子化合物离子化合物Al2O3194共价共价化合物化合物AlCl3714离子化合物离子化合物MgCl2801离子化合物离子化合物NaCl熔点熔点化合物类型化合物类型第12页/共45页冰晶冰晶石石铝土矿铝土矿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Al2O3第13页/共45页1.1.碱处理并过滤碱处理并过滤：AlAl2 2O O3 3+2NaOH=2NaAlO+2NaOH=2NaAlO2 2+H+H2 2O O 过滤的目的：除去铝土矿中的过滤的目的：除去铝土矿中的FeFe2 2O O3 3等杂质等杂质2.2.酸化并过滤酸化并过滤：往：往 NaAlO NaAlO2 2溶液中通入足量的溶液中通入足量的COCO2 2气体气体方程式：方程式：NaAlO2 2+CO2 2+2H2 2O=Al(OH)3 3+NaHCO3 3 3.3.高温灼烧高温灼烧：2Al2Al（OHOH）3 3=Al=Al2 2O O3 33H3H2 2O O4.4.电解电解AlAl2 2O O3 3：2Al2 2O3 3 =4Al3O2 2 加入冰晶石的目的：降低氧化铝的熔点加入冰晶石的目的：降低氧化铝的熔点通电第14页/共45页 熔融的氯化铝（属于共价化合物）不导电，所熔融的氯化铝（属于共价化合物）不导电，所以无法电解氯化铝。而氧化铝在熔融状态可以电离以无法电解氯化铝。而氧化铝在熔融状态可以电离出出AlAl3+3+、O O2-2-，可以导电。，可以导电。问题讨论问题讨论：为什么不电解氯化铝来制备单质铝，就像电解为什么不电解氯化铝来制备单质铝，就像电解氯化钠，氯化镁来制取钠和镁一样？氯化钠，氯化镁来制取钠和镁一样？第15页/共45页铝的氧化物和氢氧化物铝的氧化物和氢氧化物第16页/共45页物理性质：白色固体，难溶于水，熔沸点高物理性质：白色固体，难溶于水，熔沸点高1.与酸反应与酸反应：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O2.与碱反应与碱反应：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O属于两性氧化物属于两性氧化物两性氧化物两性氧化物既能与酸反应又能碱反应生成盐和水的既能与酸反应又能碱反应生成盐和水的 氧化物。氧化物。Al2O3+6H+=2Al3+3H2OAl2O3+2OH-=2AlO2-+H2O化学性质化学性质:第17页/共45页冶炼铝原料。冶炼铝原料。作耐火材料：制耐火管、耐火坩埚、耐高温的实作耐火材料：制耐火管、耐火坩埚、耐高温的实 验仪器等。验仪器等。天然产的三氧化二铝形成的名贵饰品天然产的三氧化二铝形成的名贵饰品。蓝色蓝色巨人巨人卡门露西亚卡门露西亚第18页/共45页商品名称商品名称斯达舒成份成份本品每粒含氢氧化铝140毫克，维生素U50毫克，颠茄提取物10毫克，辅料：淀粉。药理作用药理作用本品中氢氧化铝为抗酸药，能中和胃酸并保护溃疡面；维生素U能促进肉芽发育和黏膜再生；颠茄流浸膏可抑制腺体分泌，解除平滑痉挛引起的疼痛。二、铝的氢氧化物二、铝的氢氧化物第19页/共45页氢氧化铝氢氧化铝物理性质物理性质白色胶状物，几白色胶状物，几乎不溶于水，但能凝乎不溶于水，但能凝聚水中悬浮物，并能聚水中悬浮物，并能吸附色素。吸附色素。第20页/共45页实验现象：实验现象：有白色沉淀生成，继续滴加氨水，有白色沉淀生成，继续滴加氨水，白色沉淀不溶解。白色沉淀不溶解。结论：结论：氨水能与氯化铝反应生成氢氧化铝沉淀，氨水能与氯化铝反应生成氢氧化铝沉淀，氢氧化铝不与氨水反应。氢氧化铝不与氨水反应。实验一实验一AlCl3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4ClAl3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4+第21页/共45页实验二实验二实验现象：实验现象：滴加盐酸和氢氧化钠溶液，氢氧化铝滴加盐酸和氢氧化钠溶液，氢氧化铝 沉淀均溶解沉淀均溶解结论：结论：氢氧化铝既可以与盐酸反应，又可以与氢氢氧化铝既可以与盐酸反应，又可以与氢 氧化钠反应。氧化钠反应。Al(OH)Al(OH)3 33HCl3HClAlClAlCl3 3+3H+3H2 2O O Al(OH)Al(OH)3 3NaOHNaOHNaAlONaAlO2 22H2H2 2O OAl(OH)3+OH-=AlO2-+2H2OAl(OH)3+3H+=Al3+3H2O第22页/共45页Al(OH)3看看它的化学式看看它的化学式,想想它属于什么类物质想想它属于什么类物质?AlAl(OH)OH)3 33HCl3HClAlClAlCl3 3+3H+3H2 2O O三元碱Al(OH)3Al3+3OH-第23页/共45页氢氧化铝能溶于强碱氢氧化铝能溶于强碱.Al(OH)Al(OH)3 3NaOHNaOHNaAlONaAlO2 22H2H2 2O O一元酸氢氧化铝不能溶于弱碱氢氧化铝不能溶于弱碱.Al(OH)3=H+AlOAlO2 2-+H2O第24页/共45页何去何从?既能与酸反应又能与碱反应只生成盐和水的氢氧化物.两性氢氧化物:酸碱第25页/共45页归纳一下:氢氧化铝为两性氢氧化物H+AlOAlO2 2-+H2OAl(OH)3Al3+3OH-碱式电离酸式电离与碱反应与酸反应第26页/共45页Al(OH)3Al3+3OH-以以AlCl3为原料为原料:AlCl3+3NaOHAl(OH)3+3NaClAl(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O总总:AlCl3+4NaOHNaAlO2+3NaCl+2H2OAlCl3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4Cl加强碱:加弱碱:第27页/共45页KAl(SOKAl(SO4 4)2 212H12H2 2O O水中完全电离水中完全电离:复盐：由复盐：由两种或两两种或两种以上阳种以上阳离子和一离子和一种阴离子种阴离子组成的盐组成的盐明矾明矾Al(OH)Al(OH)3 3的应用的应用 净水剂净水剂KAl(SO4)2K+Al3+2SO42-Al3+3H2O=Al(OH)3(胶体胶体)+3H+无无色色晶晶体体易易溶溶于于水水第28页/共45页温馨提示温馨提示:请服胃舒平请服胃舒平胃泛酸胃泛酸,痛死痛死了！了！胃舒平胃舒平又名复方氢氧化又名复方氢氧化铝，是由能中和胃酸（盐铝，是由能中和胃酸（盐酸）的氢氧化铝和三硅酸酸）的氢氧化铝和三硅酸镁两药合成镁两药合成.Al(OH)Al(OH)3 3的应用的应用 药物药物第29页/共45页第30页/共45页(1)往往NaAlO2溶液中溶液中通入通入CO2气体气体NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3 三三.偏铝酸钠偏铝酸钠(NaAlO2)的的性质性质(2)NaAlO2与与HCl的反应的反应 NaAlO2+H2O+HCl=Al(OH)3+NaClNaAlO2+4HCl=AlCl3+2H2O+NaClAl(OH)3+3 HCl=AlCl3+3H2O 因此当盐酸过量时2NaAlO2+CO2+3H2O=2Al(OH)3+Na2CO3 (3)与氯化铝溶液反应与氯化铝溶液反应3NaAlO2+AlCl3+6H2O=4Al(OH)3+3NaCl第31页/共45页以以AlCl3为原料为原料:AlCl3+3NaOHAl(OH)3+3NaClAl(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O总总:AlCl3+4NaOHNaAlO2+3NaCl+2H2OAlCl3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4Cl加强碱加强碱:加弱碱:以以以以NaAlONaAlO2 2为原料为原料为原料为原料:加强酸:加弱酸:NaAlO2+HCl+H2OAl(OH)3+NaClAl(OH)3+3HClAlCl3+3H2O总总:NaAlO2+4HClAlCl3+NaCl+2H2OH+AlOAlO2 2-+H2OAl(OH)3Al3+3OH-2NaAlO2+CO2+H2O2Al(OH)3+Na2CO3第32页/共45页AlO2 Al(OH)3 Al3+Al2O3加加热热OH_H+3H+OH_3OH_H+知识网络知识网络:4H+4OH_第33页/共45页有关有关Al（OH）3的图象探究的图象探究第34页/共45页 向向向向AlClAlClAlClAlCl3 3 3 3溶液中溶液中溶液中溶液中 滴加滴加滴加滴加NaOHNaOHNaOHNaOH溶液溶液溶液溶液nAl(OH)3(mol)NaOHNaOHNaOHNaOH012345Al3+3OH-=Al(OH)3Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O有关图象有关图象第35页/共45页氨水氨水氨水氨水012345 向向向向AlClAlClAlClAlCl3 3 3 3溶液中溶液中溶液中溶液中 滴加滴加滴加滴加氨水氨水氨水氨水溶液溶液溶液溶液Al3+3NH3.H2O=Al(OH)3+3NH4+nAl(OH)3(mol)有关图象有关图象第36页/共45页AlClAlClAlClAlCl3 3 3 3012345 向向向向NaOHNaOHNaOHNaOH溶液溶液溶液溶液中中中中 滴加滴加滴加滴加AlClAlClAlClAlCl3 3 3 3溶液溶液溶液溶液nAl(OH)3(mol)Al3+4OH-=AlO2-+2H2O3AlO2-+Al3+6H2O=4Al(OH)3有关图象有关图象第37页/共45页向向向向NaAlONaAlONaAlONaAlO2 2 2 2溶液中溶液中溶液中溶液中 滴加滴加滴加滴加稀盐酸稀盐酸稀盐酸稀盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸012345nAl(OH)3(mol)AlO2-+H+H2O=Al(OH)3Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O有关图象有关图象第38页/共45页NaAlONaAlONaAlONaAlO2 2 2 2012345 向向向向稀盐酸稀盐酸稀盐酸稀盐酸溶液溶液溶液溶液 中滴加中滴加中滴加中滴加NaAlONaAlONaAlONaAlO2 2 2 2nAl(OH)3(mol)AlO2-+4H+=Al3+2H2O3AlO2-+Al3+6H2O=4Al(OH)3有关图象有关图象第39页/共45页通入通入通入通入COCOCOCO2 2 2 2的物质的量的物质的量的物质的量的物质的量(mol)(mol)(mol)(mol)012345向向向向NaAlONaAlONaAlONaAlO2 2 2 2溶液中溶液中溶液中溶液中通入通入通入通入COCOCOCO2 2 2 2气体气体气体气体2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3+CO32-AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO3-nAl(OH)3(mol)有关图象有关图象第40页/共45页有关方程式有关方程式Al3+3OH-Al(OH)3Al3+4OH-AlO2-+2H2OAl3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4+AlO2-+H+H2OAl(OH)3AlO2-+4H+Al3+2H2O2AlO2-+CO2+3H2O2Al(OH)3+CO32AlO2-+CO2+2H2OAl(OH)3+HCO3Al(OH)3+3H+Al3+3H2OAl(OH)3+OH-AlO2-+2H2O3AlO2-+Al3+6H2O=4Al(OH)31：31：41：11：41：31：31：1总结总结第41页/共45页1.某学生在实验室做了某学生在实验室做了5个实验：个实验：(1)在铝盐溶液中逐滴加入稀氨水直至过量；在铝盐溶液中逐滴加入稀氨水直至过量；(2)在明矾溶液中加入在明矾溶液中加入NaOHNaOH溶液直至过量；溶液直至过量；(3)在强碱性溶液中逐滴加入铝盐溶液直至过量；在强碱性溶液中逐滴加入铝盐溶液直至过量；(4)在偏铝酸钠溶液中通入在偏铝酸钠溶液中通入COCO2 2直至过量；直至过量；(5)在强酸溶液中逐滴加入偏铝酸钠溶液直至过量。在强酸溶液中逐滴加入偏铝酸钠溶液直至过量。并根据以上实验画出下列并根据以上实验画出下列5种图象（纵坐标为沉淀物质的量，横坐标为溶种图象（纵坐标为沉淀物质的量，横坐标为溶液中加入物质的量）实验与图象对立关系正确的是（液中加入物质的量）实验与图象对立关系正确的是（）A.(1)和和(a)B.(2)和和(b)C.(3)和和(e)D.(4)和和(c)E.(5)和和(c)练习练习CD(d)(a)(e)(c)(b)第42页/共45页2.向盐酸酸化的向盐酸酸化的AlClAlClAlClAlCl3 3 3 3溶液中滴加溶液中滴加溶液中滴加溶液中滴加NaOHNaOHNaOHNaOH溶液直至过量溶液直至过量溶液直至过量溶液直至过量3.3.3.3.向向向向NaOHNaOHNaOHNaOH与与与与NaAlONaAlONaAlONaAlO2 2 2 2的混合溶液中滴加盐酸的混合溶液中滴加盐酸的混合溶液中滴加盐酸的混合溶液中滴加盐酸直至过量直至过量直至过量直至过量练习练习第43页/共45页 4.4.现有现有100100mL mL 3 3mol/L mol/L NaOHNaOH溶液和溶液和100100mL mL 1 1mol/L mol/L AlClAlCl3 3溶液，如进行以下两种操作：溶液，如进行以下两种操作：1 1）将）将NaOHNaOH溶液分多次加入到溶液分多次加入到AlClAlCl3 3溶液中；溶液中；2 2）将）将AlClAlCl3 3溶液分多次加入到溶液分多次加入到NaOHNaOH溶液中。溶液中。这两种操作的结果是（这两种操作的结果是（）A A、现象相同，沉淀质量不等、现象相同，沉淀质量不等B B、现象相同，沉淀质量也相等、现象相同，沉淀质量也相等C C、现象不同，沉淀质量相等、现象不同，沉淀质量相等D D、现象不同，沉淀质量也不相等、现象不同，沉淀质量也不相等练习练习第44页/共45页5 5在在0.2mol/L0.2mol/L的的AlClAlCl3 3溶液溶液100mL100mL中，如果要中，如果要得到得到1.17g1.17g沉淀，则需加入沉淀，则需加入0.5mol/L0.5mol/L的的NaOHNaOH溶溶液多少毫升液多少毫升？用图象法会更直观：用图象法会更直观：nAl(OH)3最大值=0.2mol/L0.1L=0.02molnAl(OH)3=1.17g78g/mol=0.015molV1120V2160nAl(OH)3(mol)NaOH(mL)0.020.015V1120=0.0150.02V1=90ml160-V2160-120=0.0150.02V2=130练习练习V160-120=0.0050.02V=10V2=120+10=130第45页/共45页