从铝土矿中提取铝 铝的氧化物与氢氧化物

二、含铝化合物之间的相互转化
解答铝盐问题时应当注意的两个问题 (1)可溶性铝盐与强碱(如NaOH溶液)反应,铝元素存在形态图:
(2)可溶性偏铝酸盐与强酸(如盐酸)反应,铝元素存在形态图:
1.若在可溶性铝盐溶液中逐滴滴入NaOH溶液至过量,试探究 以下问题: (1)在上述过程中,可以观察到什么实验现象?试写出先后发
+H++H2O====Al(OH)3↓, AlO 2
Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O。
(2)请以盐酸的物质的量为横坐标,Al(OH)3的物质的量为纵 坐标,画出简图。 提示:若 AlO 为1 mol,根据离子方程式可知: 2 + AlO 2 H+ +H2O====Al(OH)3↓,
①通入的CO2是过量的;②电解熔融的氧化铝制取铝;
③电解氧化铝时要加冰晶石。
1.铝土矿在酸化过程中,为什么要通入过量的CO2而不是加入 过量的盐酸? 提示:H2CO3是弱酸,与Al(OH)3不反应,过量的CO2能使NaAlO2 完全转化为Al(OH)3,而盐酸是强酸,能与Al(OH)3进一步反应 而生成AlCl3,加入酸的量不好控制。
【知识点睛】
从铝土矿提炼铝的主和氢氧化钠反应的金属氧化物高中阶段只掌握 Al2O3,
常利用此性质来提纯氧化铝。
(2)NaAlO2能和酸反应生成氢氧化铝,但强酸能使生成的氢氧
化铝继续溶解。 (3)工业上常用电解氧化铝的方法制取铝,而不能用电解氯化 铝的方法。
【自主预习】
一、从铝土矿中提取铝 1.铝的存在 最多的金属元素 。 (1)含量:铝元素是地壳中含量_______________ 化合 态的形式存在于铝土矿中。 (2)存在:铝在地壳中主要以_____
2.从铝土矿制备铝的工艺流程 写出工艺流程中发生反应的化学方程式:
Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O
试剂
铝盐溶液和氨水 _______________
3++3NH ·H O====Al(OH) ↓+ Al 3NH 3 2 3 4 ________________________________
原理
三、铝盐——明矾 由两种或两种以上的阳离子与一种阴离子组成的盐 。 1.复盐:____________________________________________
铝是一种重要的金属,在生产、生活中具有许多重要的用途, 下图是从铝土矿中制备铝的工艺流程:
已知:
(1)铝土矿的主要成分是Al2O3,此外还含有少量SiO2、Fe2O3 等杂质; (2)SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O (3)溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应,能生成硅铝酸盐沉淀, 化学反应方程式为: 2Na2SiO3+2NaAlO2+2H2O====Na2Al2Si2O8↓+4NaOH。
CO2+NaAlO2+2H2O====Al(OH)3↓+NaHCO3 △ 2Al(OH)3====Al2O3+3H2O
2Al2O3====4Al+3O2↑
通电
二、铝的氧化物和氢氧化物
1.氧化铝
(1)物理性质:
白色固体、难溶于水,熔点高、硬度大。 (2)化学性质: 既可以与酸反应又可以与碱反应生成盐 ①两性氧化物①:___________________________________ 和水的氧化物 。 _____________
回答下列问题: (1)写出向铝土矿中加入足量氢氧化钠溶液后,该步操作中主
要发生反应的离子方程式:
(2)滤渣A的主要成分为
。
;滤渣A的用途是 (只
写一种);实验室过滤时使用玻璃棒,其作用是
。
(3)在工艺流程第三步中,选用二氧化碳而不选用盐酸作酸化 剂的原因是 。
【解析】(1)Al2O3属于两性氧化物,SiO2属于酸性氧化物,都
转化为Al(OH)3,选用盐酸会使生成的Al(OH)3溶解
【变式训练】(双选)下列有关铝土矿中提炼铝的说法不正 确的是 ( )
A.铝土矿中的铝元素是以化合态存在的,需用化学方法把铝
元素氧化变成游离态
B.提炼过程中,先将铝土矿净化提取氧化铝,再进行冶炼
C.可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来 D.冶炼铝的方法同工业冶炼钠、镁相似,可用电解法 【解析】选A、C。铝元素由+3价变为0价,化合价降低被还原。 因为铝的活泼性很强,所以一般还原剂并不能从氧化铝中把 其还原出来,一般应用电解的方法。
能与强碱反应。 (2)利用题目给出的信息——“硅铝酸盐沉淀”,可以知道滤 渣A的主要成分是Fe2O3、Na2Al2Si2O8。对于滤渣A的用途一般 很容易想到其可以作为炼铁的原料。 (3)因为Al(OH)3是两性氢氧化物,若用强酸酸化滤液,生成的 Al(OH)3可能部分溶解,无法保证将全部铝元素转化为
②可溶性铝盐和氨水反应:
Al3++3NH3·H2O====Al(OH)3↓+ 3NH 4
(2)Al(OH)3
Al3+:
Al(OH)3溶于强酸溶液: Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O (3)Al3+ AlO2-: 可溶性铝盐和过量强碱溶液反应: Al3++4OH-====AlO2-+2H2O (4)AlO2Al3+:
化学方程式表示),其反应类型是什么? 提示:前后共涉及4个反应,前两个是复分解反应,第三个是分 解反应,第四个为分解和氧化还原反应。 (1)Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O (2)CO2+NaAlO2+2H2O====Al(OH)3↓+NaHCO3 △ (3)2Al(OH)3====Al2O3+3H2O 通电 (4)2Al2O3====4Al+3O2↑
Al(OH)3过滤出来。
答案:(1)Al2O3+2OH-==== 2AlO +H2O、 2
2 SiO2+2OH-==== SiO3 +H2O
(2)Fe2O3、Na2Al2Si2O8 炼铁的原料(或生产硅酸盐产品的 原料) 引流 (3)经过足量氢氧化钠溶液的溶解,大部分铝元素均以NaAlO2 的形式存在于滤液中,通入过量二氧化碳可以将NaAlO2完全
氧化铝胶体也只有吸附作用,不具备杀菌消毒的作
用;Al(OH)3沉淀不具备这个功能。
一、从铝土矿中提炼铝
从铝土矿中提取铝时应注意的问题 (1)明确从铝土矿中提取铝的工艺流程,明确各个过程的名称 和注意事项; (2)掌握各个过程的反应原理,能够正确书写其中的化学方程 式和离子方程式; (3)注意其中的三个细节:
Al(OH)3 +
1 mol
OH- ==== AlO +2H2O 2
1 mol
在两个过程中,消耗NaOH的物质的量之比为3∶1。
2.向NaAlO2溶液中逐滴滴入稀盐酸至过量,试探究以下问题: (1)在上述过程中,能观察到什么现象?试写出先后发生的离 子反应方程式。
提示:先产生白色沉淀,然后沉淀逐渐消失;
KAl(SO4)2·12H2O 是一种常见的_____ 净水 剂, 2.明矾:化学式为________________,
复盐 。 属于_____
3.明矾的净水原理③
KAl(SO4)2·12H2O====K++Al3++ 2SO 2 +12H2O 4
Al3++3H2O====Al(OH)3(胶体)+3H+
2.在整个铝土矿提纯的过程中,有两次过滤,这两次过滤的目 的有何不同?这两次过滤能合并吗? 提示:第一次过滤是为了除去不溶性杂质(如Fe2O3等)而得到 NaAlO2溶液。第二次过滤是为了得到Al(OH)3固体。这两次 过滤的作用不同,所以不能合并,否则就达不到提纯的目的。
3.分析从铝土矿提炼铝的过程中先后涉及哪些化学反应(用
Al(OH)3胶体
【自我小测】 判断或回答下列问题:
1.(判一判)自然界中铝元素的含量最高。( ×)
提示:自然界中氧元素的含量最高;铝元素是金属元素中含量 最高的。 2.铝是活泼金属,为什么铝制品还具有一定的耐腐蚀能力? 提示:因为铝易与空气中的氧气反应生成氧化铝保护膜 ,保护 着内部金属不易被腐蚀。 3.(判一判)工业上用电解氯化铝的方法制取铝。( ×)
②氢氧化铝的两性(写出下列反应的离子方程式):
Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O
Al(OH)3+OH-====AlO2-+2H2O
③氢氧化铝的不稳定性 氢氧化铝加热分解的化学方程式: △ 2Al(OH) ====Al 3 2O3+3H2O _____________________
(3)实验室制法②:
②氧化铝的两性(写出下列反应的离子方程式): Al2O3+6H+====2Al3++3H2O
Al2O3+2OH-====2AlO2-+H2O (3)用途: 冶炼铝 的原料,还常用来制造_________ 耐火材料 。 氧化铝不仅是_______
2.氢氧化铝 (1)物理性质: 白色粉末状固体,难溶于水,能凝聚水中悬浮物。 (2)化学性质: 既可以与酸反应又可以与碱反应生成盐 ①两性氢氧化物:___________________________________ 和水的氢氧化物 _______________。
【释义链接】
①两性物质 判断两性物质要依据其定义,并不是能和酸碱反应的物质均 是两性物质,如(NH4)2CO3、NaHCO3等。两性物质高中阶段只 是针对氧化物和氢氧化物,不涉及其他物质。