材料合成与制备 铝的冶炼
烧结矿al2o3
烧结矿al2o3
烧结矿（Al2O3）是一种常见的铝矿石，其主要成分为氧化铝（Al2O3）。
它是一种重要的工业原材料，在冶金、建筑材料、电子、化学等领域有着广泛的应用。
冶金方面，烧结矿是制造铝的主要原料。
通过冶炼和电解过程，可以将烧结矿转化为金属铝。
烧结矿中的氧化铝含量高，可以提供足够的铝原子，使得金属铝的纯度较高。
此外，烧结矿还含有少量的杂质，如硅、钙、镁等，这些杂质在冶炼过程中会被剥离，从而得到纯净的金属铝。
在建筑材料领域，烧结矿也有着重要的应用。
烧结矿可以与其他材料混合使用，制造出高强度、耐火性好的材料，如砖、瓦、耐火浇注料等。
烧结矿的高熔点和耐高温性能使得它成为一种理想的建筑材料，在高温环境下能够保持结构的稳定性和耐久性。
电子领域是烧结矿的另一个重要应用领域。
烧结矿中的氧化铝具有良好的绝缘性能和导热性能，使其成为电子元件的理想材料。
烧结矿可以用于制造电容器、绝缘子、封装材料等电子元件，以及用于制造高温电路和高功率电子器件。
烧结矿还可以用于化学工业。
烧结矿中的氧化铝可以作为催化剂用于化学反应中，如有机合成、催化裂化等。
同时，烧结矿还可以用于制备陶瓷材料，如陶瓷颗粒、陶瓷涂层等。
烧结矿（Al2O3）作为一种重要的铝矿石，具有广泛的应用前景。
它在冶金、建筑材料、电子、化学等领域都有着重要的作用。
通过合理利用烧结矿，我们可以获得高纯度的金属铝、高强度的建筑材料、高性能的电子元件和催化剂，以及各种陶瓷材料。
随着科技的进步和工业的发展，烧结矿的应用前景将会更加广阔。
有色金属冶炼主要工艺设备及用途
有色金属冶炼主要工艺设备及用途摘要：在有色金属冶炼过程中，各种工艺设备发挥着重要的作用，实现了从原始矿石到高纯度金属产品的转化。
这些设备的使用和优化，直接关系到冶炼效率、产品质量和资源利用等方面。
本文主要分析有色金属冶炼主要工艺设备及用途。
关键词：有色金属；冶炼工艺设备；用途引言有色金属冶炼是将各种矿石、废料或合金中的有色金属（如铜、铝、锌、镍、铅等）提取和精炼，以获得高纯度的金属产品的过程。
在有色金属冶炼中，涉及多个工艺步骤和设备，每个步骤都有不同的目的和功能。
1、有色金属冶炼的概念有色金属冶炼是指将非铁金属矿石、废料或合金等原料进行化学和物理处理，从中提取和精炼出各种有色金属的工艺过程。
与黑色金属冶炼不同，有色金属冶炼主要涉及铜、铅、锌、镍、铝、锡、钨、铬、钴等非铁金属。
有色金属冶炼的目的是获得高纯度的金属材料，以满足各种工业和商品需求。
通过矿石选矿或废料回收等方式，将含有目标金属的原料分离出来。
对提炼得到的金属原料进行进一步处理，去除杂质和其他有害元素，以获得高纯度的金属。
将纯金属与其他金属或非金属物质相结合，制备出特定性能和用途的合金。
对精制的金属进行热处理、机械加工、表面处理等工艺，使其符合特定的使用要求。
有色金属冶炼是一种复杂的工艺过程，涉及多种物理、化学和冶金技术。
2、有色金属冶炼工艺概述2.1铜冶炼工艺铜冶炼工艺是将铜矿石等原料进行化学和物理处理，从中提取和精炼出纯度较高的铜金属。
从铜矿石中提取铜含量较高的矿石。
常见的提炼方法包括浮选、浸出和冶金熔炼等。
将铜矿石经过破碎、磨矿等处理后与气泡接触，利用铜矿石与气泡的亲水性和疏水性差异，使铜矿石浮出水面，从而实现铜的提取。
将矿石堆放在堆场上，通过喷淋硫酸等浸出剂进行浸出。
然后将含铜溶液进行萃取、电解等工艺，从中得到纯铜产物。
将矿石经过破碎和熔炼等处理步骤，将矿石中的铜熔融成为熔体，并对熔体进行洗净、转炉精炼等工艺，从中分离出纯铜。
通过火法熔炼或盐湖电解法对粗铜进行进一步纯化，去除杂质和其他有害元素，获得高纯度的电解铜。
氧化还原反应的工业应用案例
氧化还原反应的工业应用案例氧化还原反应是化学中非常重要的一类反应，广泛应用于工业生产中。
本文将介绍几个氧化还原反应在工业中的应用案例，展示其在化工、材料和能源行业中的重要作用。
一、制备酸的氧化反应1. 硫酸的制备：氧化反应中的典型案例是硫酸的制备。
硫酸是一种广泛应用于化肥、药品和冶金等多个工业领域的重要化学品。
在硫酸制备过程中，二氧化硫（SO2）通过氧化反应转化为三氧化硫（SO3），再与水反应形成硫酸。
这个反应过程称为Sulfuric Acid Process，是工业上生产硫酸的传统方法之一。
2. 硝酸的制备：氧化反应还被用于制备硝酸。
硝酸是重要的化学品，用于制造肥料、炸药和合成材料等。
其中，亚硝酸盐氧化为硝酸是制备硝酸的常见方法之一。
亚硝酸盐（如亚硝酸钠）在一定条件下与氧气或空气氧化反应，生成硝酸。
二、金属提取和制备1. 铁制备：高炉冶炼是制备铁的重要过程，其中氧化反应起着关键作用。
在高炉中，铁矿石（如赤铁矿）与高温下通入的空气进行氧化还原反应，将铁矿石中的铁氧化为铁。
这个过程中，铁矿石还可与石灰岩共同还原产生炉渣。
2. 铝制备：铝是一种重要的金属材料，在航空、汽车和包装等行业广泛应用。
铝的制备涉及到从铝矿石中提取纯铝的过程，其中也运用了氧化还原反应。
用纯碳还原氧化铝矿石可以得到纯铝金属。
三、能源生产1. 燃料电池：燃料电池是一种新型的清洁能源技术，通过氧化还原反应将燃料直接转化为电能。
例如，质子交换膜燃料电池（PEMFC）中，将氢气和氧气作为燃料，经过电化学反应生成水和电能。
这个反应过程中氧气被还原生成水。
2. 锂离子电池：锂离子电池是目前最常见的可充电电池，广泛应用于移动通信、电动车和可穿戴设备等领域。
锂离子电池中的正极材料（如二氧化锰）经过氧化反应，与锂离子结合形成锂二氧化锂，释放出电能。
在充电过程中，锂二氧化锂又氧化反应还原为二氧化锰。
以上是氧化还原反应在工业中的几个典型应用案例，它们展示了氧化还原反应在化工、材料和能源领域的重要地位。
材料科学与工程的主要研究对象和内容
材料科学与工程的主要研究对象和内容材料科学与工程是一门研究物质的结构、性质、分析、制备和应用的学科。
其主要研究对象是各种材料，包括金属、陶瓷、高分子材料、复合材料等。
材料科学与工程的研究内容涉及材料的合成、加工、性能测试、性能调控和应用等方面。
材料科学与工程的研究对象之一是金属材料。
金属材料是指以金属元素为主要成分的材料，如铁、铜、铝等。
研究金属材料的主要目的是探究其结构与性能之间的关系，以及如何通过调控结构来改善材料的性能。
例如，通过合适的冶炼工艺和热处理，可以使金属材料具有良好的机械性能、耐腐蚀性能和导电性能。
材料科学与工程的研究对象还包括陶瓷材料。
陶瓷材料是一类非金属、无机材料，具有高硬度、耐高温、绝缘性等特点。
研究陶瓷材料的主要内容包括陶瓷材料的合成方法、陶瓷的微观结构与性能之间的关系、陶瓷的加工工艺等。
陶瓷材料广泛应用于电子器件、建筑材料、航空航天等领域。
材料科学与工程的研究对象还包括高分子材料。
高分子材料是一类由大量重复单元组成的聚合物材料，具有良好的可塑性和化学稳定性。
研究高分子材料的主要内容包括高分子的合成方法、高分子结构与性能之间的关系、高分子的加工工艺等。
高分子材料被广泛应用于塑料制品、纤维材料、橡胶制品等领域。
复合材料也是材料科学与工程的研究对象之一。
复合材料是由两种或两种以上不同类型的材料组成的材料，具有优异的力学性能、导热性能和电磁性能。
研究复合材料的主要内容包括复合材料的制备方法、复合材料的微观结构与性能之间的关系、复合材料的加工工艺等。
复合材料被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
材料科学与工程的主要研究对象是金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料。
其研究内容包括材料的合成、加工、性能测试、性能调控和应用等。
通过研究材料的结构与性能之间的关系，可以为材料的设计和应用提供科学依据，推动材料科学与工程的发展。
第八章铝电解课件
式中 ET0 —— 化合物的理论分解电压，V； F —— 法拉第常数；F=96487C/mol；
ΔGTo —— 化合物的生成自由能变化，J·mol-1； n —— 电池反应相应的电荷数。
Al2O3的生成自由能和分解电压 [惰性阳极]
2Al（液）+3/2O2= Al2O3（固）
阳极的作用主要有两种：导电和参加电解时 的化学反应。
铝电解槽 预焙阳极电解槽
间断型 连续型 自焙阳极电解槽 上插槽 旁插槽
铝电解用原材料的制备
电解质体系
氧化铝 冰晶石 氟化铝及其它氟化盐
氧化铝
它是一种白色粉状物，熔点为2050℃，沸 点为3000℃，真密度为3.6g/cm3。它不溶 于水，能溶于冰晶石熔体中。铝电解对于 氧化铝的要求，一是它的化学纯度，再就 是其物理性能。
静置法就是在尽可能低的温度下长时间的静止放 置。该法可减少铝液中的氢的含量，因为随着温 度的降低，氢在铝液中的溶解度降低。
也可以往铝液中通入气体，加以搅拌，能够更有 效的清除铝液中的氢。
如果所通气体为氯气不仅可除去氢，还可以除去部分 金属杂质，并吸附固态夹杂物和气态夹杂物使之一并 清除。
铝液连续净化装置图
NaF－AlF3 二元系相图
NaF:AlF3(mol)
3
中性
>3
碱性
<3
酸性
现代冰晶石－氧化铝电解质的组成
电解质的性质
电解质的密度 电解质的熔点 电解质的粘度 电解质的表面张力与湿润性 电解质的电导率
NaF-AlF3二元系
1. 密度（d）。冰晶石 的密度在1000℃下为 2.0957g/cm3。
金属钠的析出
Na+＋e＝Na
有色金属材料的制备与应用
有色金属材料的制备与应用有色金属材料是指除了铁、钢和铸铁之外的金属材料，包括铜、铜合金、铝、铝合金、镁、锌等。
这些材料具有密度低、导电性、导热性和抗腐蚀性能好等优点，在各个领域都有着广泛的应用。
一、有色金属材料的制备1.铜及铜合金的制备铜是最早被人类利用的金属之一，其开采和冶炼历史已有5000多年。
铜的制备方法主要包括火法、湿法和电解法等。
其中，电解法在现代铜冶炼中被广泛应用，其效率高、质量好、消耗小，被称为铜冶炼的未来趋势。
与铜相比，铜合金使用更为广泛。
铜合金通常由铜和其他金属（如锌、铝、锡等）合成，具有优异的物理力学性能和良好的耐蚀性能，广泛应用于汽车、电子、航空航天等领域。
2.铝及铝合金的制备与铜不同的是，铝的历史相对较短，其在19世纪末才被工业界广泛认识和应用。
铝的制备方法主要包括电解法、半连续法等，其中电解法是最常用的一种方法，也是制备高纯铝和铝合金的主要方法。
铝合金具有密度低、耐腐蚀、强度高、韧性好等优点，在航空航天、高速列车、汽车等领域被广泛应用。
铝合金的制备较铜合金难度大，需要进行复杂的热处理和加工工艺。
3.镁及镁合金的制备镁是密度最低的金属之一，具有较好的机械性能和抗腐蚀性能。
由于其密度较低，与其他金属相比，镁合金的强度和刚度较低，但是具有很好的成形性和焊接性能。
镁及镁合金的制备方法包括熔炼法、电解法、气相沉积法等。
其中熔炼法和电解法是较为常用的方法。
二、有色金属材料的应用有色金属材料在工业生产和民用领域都有着广泛的应用。
以下是几个典型的应用领域：1.电子领域有色金属材料在电子领域有着重要的应用，如铜箔、铝箔、锌锰干电池等。
其中，铜箔是制作聚酰亚胺电路板的重要材料，具有良好的导电性能和成型性能。
2.汽车制造有色金属材料在汽车制造领域有着广泛的应用，如铝合金、镁合金、铜合金等。
铝合金因其密度低、强度高而被广泛应用于汽车轮毂、车身结构等部件的制造。
而镁合金具有优异的成形性和强度，被广泛应用于汽车座椅结构等部件的制造。
临汾市高中化学必修二第八章《化学与可持续发展》复习题(含答案)
一、选择题1．从铝土矿中提取铝的工艺流程图如下：下列叙述正确的是A ．过程①应用了氧化铝具有碱性氧化物的性质B ．过程②中生成氢氧化铝和碳酸氢钠C ．过程③发生的反应类型属于氧化还原反应D ．过程④也可以用热还原法代替电解法冶炼铝2．铅的冶炼大致过程如下：①富集：将方铅矿(PbS)进行浮选；②焙烧：2PbS+3O 2焙烧2PbO+2SO 2；③制粗铅：PbO+ C ΔPb+CO↑；PbO+CO ΔPb+CO 2。
下列说法错误的是A ．浮选法富集方铅矿的过程，属于物理变化B ．将l molPbS 冶炼成Pb ，理论上至少需要6 g 碳C ．方铅矿焙烧反应中，PbS 是还原剂，还原产物只有PbOD ．焙烧过程中，每生成l molPbO 转移6 mol 电子3．中华传统文化中蕴藏丰富的化学知识。
下列说法正确的是A ．“高奴县石脂水，水腻，浮上如漆，采以膏车及燃灯极明”中的“石脂水”为油脂B ．“凡石灰经火焚……风中久自吹化成粉”中的“粉”为氧化钙C ．“盖此矾色绿味酸，烧之则赤……”中“矾”为五水硫酸铜D ．“土鼎者……入砂于鼎中，用阴阳火候飞伏之”中“土鼎”的主要成分为硅酸盐4．“绿色化学”提倡，设计制备物质的方案时，要从经济、环保和技术等方面考虑，以下由铜制取硝酸铜的四种方案中，比较符合“绿色化学”概念且可行的方案是A ．Cu → Cu(NO 3)2B ．Cu → CuO →Cu(NO 3)2C ．Cu → CuCl 2 →Cu(NO 3)2D ．Cu → CuSO 4 →Cu(NO 3)25．下列冶炼金属的原理中，属于热还原法的是（ ）A ．Fe+CuSO 4= FeSO 4+CuB ．MgCl 2(熔融)电解Mg+Cl 2↑C ．2Ag 2O Δ4Ag+O 2↑D ．Fe 2O 3+3CO 高温2Fe+3CO 26．塑料、合成橡胶和合成纤维这三大类合成材料，都主要是以石油、煤和天然气为原料生产的，下列有关说法错误的是A ．天然气作为化工原料主要用于合成氨和生产甲醇B ．煤可以直接液化，煤与氢气作用生成液体燃料C ．乙烯、丙烯、甲烷等主要化工基本原料都可以由石油分馏得到D ．聚乙烯塑料的主要成分聚乙烯是由乙烯通过聚合反应制得的7．“共享单车”方便出行，低碳环保。
铝的基础知识
铝的基础知识一、什么是铝铝是一种银白色金属，在地壳中含量仅次于氧和硅排在第三位。
铝的密度小，仅为铁的34.61%、铜的30.33%，因此又被称作轻金属。
拿同样体积的铝跟钢铁、铜比较，钢铁的重量是铝的2.9倍，铜的重量是铝的3.3倍，因此铝又成为各种设施轻量化的首选金属材料。
铝是世界上产量和用量都仅次于钢铁的有色金属。
它既是常用的生产生活物资，又是重要的战略物资。
它具有轻便性、导电性、导热性、可塑性（易拉伸、易延展）、耐腐蚀性（不生锈）等优良特性，所以成为机电、电力、航空、航天、造船、汽车制造、包装、建筑、交通运输、日用百货、房地产等行业的重要原材料。
我们每天都要跟铝打交道，家里的餐具、炊具、门窗、电器，办公室里的电脑、电话、文具、桌椅，工厂里的机器设备，出行乘坐的交通工具，无不与铝有关。
从日常生活用品到潜艇、战机乃至火箭、飞船，铝如影随行、无处不在。
随着现代科学技术日新月异不断向前发展以及新工业领域的不断涌现，铝的用途也越来越广泛，需求量与日俱增，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。
在我国现有124个产业中，有113个部门使用铝产品，占91%。
其中在101个物资生产部门中，有96个部门消耗铝冶炼产品或压延产品，占95%。
现在，铝及铝合金已能取代木材、钢铁、塑料等各种材料，其应用范围之广足以使现代生活的各个侧面直接地受到影响。
因此，目前世界各国都在根据各自的条件，积极发展本国的铝工业。
二、铝的特性铝及其合金的优良特点是外观好、质轻、可机加工、物理和力学性能好、抗腐蚀，在很多应用领域中被认为最经济实用。
铝的密度只有2.7103㎏/m3，约为钢、铜或黄铜密度的1/3左右。
由于铝的材质轻，因此常用于制造汽车、火车、地铁、船舶、飞机、火箭、飞船等陆海空交通工具，以减轻自重增加装载量。
铝在军工中也有广泛应用。
在大多数环境条件下，包括在空气、水(或盐水)、石油化学和很多化学体系中，铝能显示优良的抗腐蚀性。
铝的表面具有高度的反射性，辐射能、可见光、辐射热和电波都能有效地被铝反射，而经阳极氧化和深色阳极氧化的表面可以是反射性的，也可以是吸收性的，抛光后的铝在很宽波长范围内反射优良，因而具有多种装饰用途及反射功能性用途。
《化学与材料研制》 说课稿
《化学与材料研制》说课稿尊敬的各位评委、老师：大家好！今天我说课的题目是《化学与材料研制》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析《化学与材料研制》是初中化学教材中的重要内容。
这部分知识位于教材的结尾章节，具有总结和拓展的性质。
通过对化学与材料研制的学习，学生能够将之前所学的化学知识与实际应用相结合，进一步理解化学在推动社会发展和改善人类生活方面的重要作用。
本章节主要介绍了常见的材料，如无机非金属材料、金属材料、有机合成材料等，并阐述了材料的性能、用途以及研制过程中所涉及的化学原理。
同时，还强调了化学在材料创新和可持续发展方面的重要地位。
二、学情分析在学习本章节之前，学生已经掌握了一定的化学基础知识，如元素、化合物、化学反应等。
他们具备了一定的逻辑思维能力和实验探究能力，但对于材料科学这一领域的了解相对较少。
此外，学生在日常生活中对各种材料有一定的接触和认识，但缺乏从化学角度深入思考和理解材料的性能与制备原理。
三、教学目标1、知识与技能目标（1）了解常见材料的分类、性能和用途。
（2）理解材料研制过程中的化学原理，如金属的冶炼、合成材料的制备等。
（3）掌握通过化学方法改进和创新材料的基本思路。
2、过程与方法目标（1）通过实验探究和案例分析，培养学生的观察能力、实验操作能力和分析解决问题的能力。
（2）通过小组讨论和交流，培养学生的合作学习能力和语言表达能力。
3、情感态度与价值观目标（1）感受化学在材料研制中的重要作用，激发学生学习化学的兴趣和热情。
（2）培养学生的创新意识和可持续发展观念，增强学生的社会责任感。
四、教学重难点1、教学重点（1）常见材料的分类、性能和用途。
（2）材料研制过程中的化学原理。
2、教学难点（1）理解材料性能与化学结构之间的关系。
（2）培养学生运用化学知识解决实际问题的能力。
五、教法与学法1、教法（1）讲授法：讲解重点知识，使学生形成系统的知识体系。
北京化工大学材料科学与工程培养方案
北京化工大学材料科学与工程专业培养计划材料科学与工程学院制定二○一二年七月专业负责人：李志林审核：李齐方材料科学与工程专业学科门类工学代码08类别材料类代码0802专业名称材料科学与工程代码080205y一、专业培养目标及基本要求1．培养目标培养适应国家经济和社会发展需要的、具有坚实的自然科学和人文社会科学基础理论知识，掌握较系统的材料科学与工程基础知识和专业技能，具有较高的综合素质、创新能力、团队精神、社会责任感和终生学习能力的材料科学与工程专业人才。
毕业后能够在金属材料、无机非金属材料和复合材料等领域从事科学研究、技术开发、工程设计、技术和经济管理等方面的工作。
2．基本要求毕业生应具有以下几方面的知识和能力：（1）掌握坚实的自然科学、人文社会科学基础理论。
（2）掌握与材料专业相关的化工、机械、力学、电子、计算机等工程技术基础知识和应用的基本技能。
（3）掌握坚实的材料科学基础理论，掌握金属材料、无机非金属材料及复合材料的成分、组织结构、生产工艺等与性能之间关系的基本规律。
（4）具有材料正确选用、材料测试、材料生产过程设计、材料表面改性和研究开发新材料产品、新材料技术和设备及技术管理的能力。
（5）具有在日常生活中对材料的赏识和终生学习的意识、方法和能力。
（6）具有良好的专业和社会沟通及写作能力。
熟练掌握一门外语，具备听、说、写、读的基本能力。
（7）具有健康的心理和健康的体魄，养成体育锻炼的习惯，使之成为服务于社会的基本保证。
二、知识体系的基本框架文学艺术通识教育（文学艺术修养）自选活动自选活动自选活动响因素，铁磁性的测量与应用三、专业核心课程材料物理（MSE21400T），材料化学（MSE34400T），材料合成制备与加工（MSE32401T），材料科学研究方法（MSE33401T），无机非金属材料工学（MSE34401T），热工基础及设备（MEE36300T），腐蚀与防护学（MSE35300T），金属材料及热处理（MSE24401T）。
化学在工业中的应用
化学在工业中的应用
化学在工业中应用广泛，以下是一些具体的例子：
1.合成材料：许多先进的材料，如高分子材料、纤维材料、无机非金属材料
等，都是通过化学方法合成而成的。
例如，聚合物的制备就是通过化学反
应将单体合成为高分子材料。
这种化学反应在工业中被广泛应用，用于生
产塑料、橡胶、纤维等合成材料。
2.金属冶炼：在金属冶炼过程中，化学反应被用于提取金属元素。
例如，铁
在高温下与氧气反应生成氧化铁，然后通过还原反应得到纯铁。
这种化学
反应在冶金工业中被广泛应用，用于生产各种金属，如铜、铝、锌等。
3.化学矿采选业：包括硫矿采选业、磷矿采选业、天然钾盐采选业、硼矿采
选业以及其他化学矿采选业。
4.化学肥料制造业：包括氮肥制造业、磷肥制造业、钾肥制造业、复合肥料
制造业、微量元素制造业以及其他化学肥料制造业。
5.化学农药制造业：包括防治农作物病虫害的杀虫剂和清洁卫生用的杀虫
剂、杀菌剂及除草剂、植物生长调节剂、微生物农药、杀鼠剂等的生产。
6.有机化学产品制造业：包括有机化工原料制造业、涂料制造业、颜料制造
业、染料制造业以及其他有机化学产品制造业。
7.合成材料制造业：包括热固性树脂及塑料制造业、工程塑料制造业、功能
高分子制造业、有机硅氟材料制造业、合成橡胶制造业、合成纤维单（聚
合）体制造业以及其他合成材料制造业。
除此之外，化学在工业中还应用于石油化工、轻工行业、纺织行业等。
如生产洗涤剂，纺织品的染色和印花，食品添加剂的生产，化妆品的生产等。
2024届高考一轮复习化学教案(新教材鲁科版宁陕)：金属及其化合物制备流程分析
热点强化7金属及其化合物制备流程分析类型一常见金属及其化合物的制备常见金属及其化合物的制备涉及的内容有：(1)金属冶炼类，如冶炼镁、铝、铁、铜等金属，主要考查产品冶炼条件控制以及混合物的分离和提纯等。
(2)中学重要化工产品的制备类，如胆矾、绿矾、明矾、氧化铁、硝酸铜等物质的制备。
往往考查物质的性质、分离提纯、反应原理、实验操作等知识点。
由于此类试题陌生度高，对学生的能力要求也大，并且有的试题文字信息量大，所以这类题目容易出错。
1．(2022·湖南，7)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下：下列说法错误的是()A．不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料B．采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率C．合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2D．滤液可回收进入吸收塔循环利用答案C解析烟气(含HF)通入吸收塔，加入过量的碳酸钠，发生反应：Na2CO3＋HF===NaF＋NaHCO3，向合成槽中通入Na[Al(OH)4]，发生反应：6NaF＋Na[Al(OH)4]＋4NaHCO3=== Na3AlF6↓＋4Na2CO3＋4H2O，过滤得到Na3AlF6和含有Na2CO3的滤液。
陶瓷的成分中含有SiO2，SiO2能与HF发生反应，因此不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料，故A正确；采用溶液喷淋法可增大反应物的接触面积，提高吸收塔内烟气吸收效率，故B正确；由上述分析知，合成槽内产物主要有Na3AlF6、Na2CO3、H2O，故C错误；滤液的主要成分为Na2CO3，可进入吸收塔循环利用，故D正确。
2．(2023·济南模拟)水合肼(N2H4·H2O)的性质类似氨水。
利用水合肼处理铜氨{[Cu(NH3)4]2＋}废液回收铜粉的实验流程如图：下列说法错误的是()A ．上述三步反应过程均为氧化还原反应B ．反应1的目的是制备NaClOC ．合成水合肼的反应中每消耗1mol CO(NH 2)2转移电子数为N AD ．反应3完成后要用到过滤操作答案C 解析反应1是氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，氯元素化合价发生变化；反应2是次氯酸钠将尿素氧化为水合肼，氯元素、氮元素化合价发生变化；反应3是[Cu(NH 3)4]2＋被水合肼还原为Cu ，铜元素、氮元素化合价发生变化，则上述三步反应过程均为氧化还原反应，故A 正确；经分析知反应1的目的是制备NaClO ，用NaClO 将尿素氧化为水合肼，故B 正确；次氯酸钠将尿素氧化为水合肼，氮元素化合价由－3价升高至－2价，每消耗1mol CO(NH 2)2转移电子数为2N A ，故C 错误；反应3完成后要把铜粉分离出来，用到过滤操作，故D 正确。
材料合成与制备考试题答案
一名词解释1共沉淀法沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合，在混合液中加人适当的沉淀剂制备前驱体沉淀物,再将沉淀物进行干燥或锻烧，从而制得相应的粉体颗粒。
共沉淀法是指在溶液中含有两种或多种阳离子，它们以均相存在于溶液中，加入沉淀剂，经沉淀反应后，可得到各种成分的均一的沉淀，它是制备含有两种或两种以上金属元素的复合氧化物超细粉体的重要方法。
2水热合成法水热与溶剂热合成：在一定温度(100～1000℃)和压力(1～100MPa)条件下，利用水溶液中物质化学反应所进行的合成。
在亚临界和超临界水热条件下,由于反应处于分子水平,反应性提高,因而水热反应可以替代某些高温固相反应。
又由于水热反应的均相成核及非均相成核机理与固相反应的扩散机制不同,因而可以创造出其它方法无法制备的新化合物和新材料。
它的优点：所的产物纯度高，分散性好、粒度易控制。
3化学气相沉积气相沉积：利用气态或蒸气态的物质在气相或气固界面上反应生成固态沉积物的一类技术1物理气相沉积(Physical Vapor Deposition ，简称PVD)：物理气相沉积是通过蒸发，电离或溅射等过程，产生金属粒子并与反应气体反应形成化合物沉积在工件表面。
物理气象沉积方法有真空镀，真空溅射和离子镀三种，目前应用较广的是离子镀。
如真空蒸发法、溅射法、离子镀等“物理气相沉积” 通常指满足下面三个步骤的一类薄膜生长技术:A所生长的材料以物理的方式由固体转化为气体B生长材料的蒸汽经过一个低压区域到达衬底C蒸汽在衬底表明上凝结，形成薄膜2化学气相沉积(Chemical vapor deposition，简称CVD)是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。
它本质上属于原子范畴的气态传质过程。
（一种或数种反应气体在热、激光、等离子体等作用下发生化学反应析出超微粉的方法）。
4 Ostwald RipeningOstwald ripening是一种材料生长的机理，简单点说就是材料从分子阶段开始，首先形成一定尺寸的晶核，然后所有的分子都依附于晶核生长，这个阶段不会再形成新的晶核了，只是晶核生长的越来越大，就是“从液态转变为固态的过程首先要成核，然后生长，这个过程叫晶粒的成核长大。
铝材冶炼的研究和应用
铝材冶炼的研究和应用铝是一种广泛应用的金属，拥有多种优点，例如轻量、耐腐蚀和导电导热性能优异等。
因此，铝材及其合金广泛应用于汽车、飞机、船舶、建筑和电子等领域。
铝材的冶炼、加工和应用是一个庞大而复杂的工程，需要科学的研究和技术的创新。
铝的冶炼过程被称为“蓝色能源”，因为其生产过程需要大量的电能，而电力是一种清洁和可再生的能源，因此铝的生产过程可以被视为一种环保的能源消耗。
铝的主要矿物是铝土矿（bauxite），其含铝量较高，但其提取与精炼成本较高。
目前，全球铝生产中大部分的铝土矿来自澳大利亚、巴西和中国等几个国家。
铝冶炼的主要过程是先将铝土矿中的铝矿石（alumina）与氧化铝合成剂（cryolite）混合加热至高温熔融，然后在熔融的铝矿石中通过电解的方式将铝离子还原成铝金属。
这个过程需要高温、高压和大电流，因此需要高质量的设备和技术。
此外，铝冶炼过程会产生大量的二氧化碳、氟气和其他工业废气等排放物，因此需要灵活的环保政策和技术创新来减少排放量。
随着铝及其合金在工程应用中的广泛使用，铝材加工技术也得到了很大的发展。
铝材可以通过铸造、挤压、轧制、拉伸和复合等多种方法进行加工。
其中，挤压是最常用的加工方法之一，可以实现各种各样的截面形状和复杂的结构。
铝材的机械性能受到其微结构和化学成分的影响，因此需要特定的热处理和化学处理来改善其性能。
铝合金是平衡强度和延展性的理想材料，常用于航空、航天和汽车工业等领域。
目前，新型铝合金，例如高强度铝合金、耐高温铝合金和耐腐蚀铝合金等正在被广泛研究和应用。
此外，铝材的表面处理和涂覆也是提高其耐腐蚀和装饰性能的重要方法。
铝材在工程应用中的各种性能（包括机械性能、物理性能、化学性能和耐腐蚀性能等）是相互作用和影响的，因此需要综合应用各种技术和控制方法来满足特定的应用需求。
例如，在汽车工业中，铝合金的强度、塑性和疲劳寿命是关键性能，它们会在车体结构和部件的设计和制造中得到精细的控制和测试。
金属冶炼反应动力学
通过多次重复实验和对比实验等方法 提高实验精度，确保结果的准确性和 可靠性。
05
金属冶炼反应动力学的应用实例
钢铁工业中的应用
铁矿石的还原
研究铁矿石还原过程中的反应速率和机理，提高炼铁效率。
钢的连铸和轧制
通过反应动力学模型预测和控制钢在连铸和轧制过程中的相变和 组织演变。
钢铁材料的表面处理
人工智能与机器学习在反应动力学中的应用
利用人工智能和机器学习技术，对金属冶炼反应过程进行实时监测和预测，提高反应效率和产品质量 。
新型传感器和检测技术的应用
开发新型传感器和检测技术，实时监测反应过程中的温度、压力、浓度等参数，为优化反应过程提供 数据支持。
反应动力学理论的发展
建立更精确的数学模型
基于实验数据和理论分析，建立更精确的数学模型，用于描述金属冶炼反应的动力学过 程，提高预测精度。
，提高资源利用率。
02
金属冶炼反应动力学原理
化学反应速率
反应速率定义
化学反应速率是指反应过程中物质浓 度随时间变化的速率，通常用单位时 间内反应物或生成物的浓度变化来表 示。
反应速率分类
反应速率的影响因素
反应温度、压力、反应物浓度、催化 剂等都会影响化学反应速率。
根据反应速率的不同表现形式，可以 分为零级反应、一级反应、二级反应 等。
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反应速率常数与活化能
反应速率常数
01
反应速率常数是描述化学反应速率与反应物浓度关系的常数，
它反映了反应的快慢程度。
活化能
02
活化能是表示化学反应速率与反应温度关系的能量，是决定反
应速率的重要因素。
氟化铝氯化铝溴化铝碘化铝
氟化铝氯化铝溴化铝碘化铝氟化铝、氯化铝、溴化铝、碘化铝，这四个名字听起来就像是化学课上那些让人头疼的公式，不过别担心，今天咱们就来轻松聊聊它们，让这场化学之旅不那么无聊。
氟化铝，听到这个名字是不是觉得有点酷？它其实是一种无色的晶体，广泛用于铝的冶炼和制备各种氟化物。
说到这里，很多人可能想：“这跟我有什么关系？”可别小看它，氟化铝在制冷剂和陶瓷制造中可都有一席之地哦。
想象一下，冰箱里的冰块、厨房里的陶瓷碗碟，都是它的功劳，真是默默无闻的英雄，连个光环都没有。
我们聊聊氯化铝。
听这个名字，可能第一反应就是：哦，是不是跟咱们平时用的那些化妆品有关系？没错，氯化铝在很多化妆品里都能找到身影，尤其是那种抗汗的腋下喷雾。
想要在夏天保持干爽，这家伙可是必不可少的。
更厉害的是，它在水处理领域也发挥着重要作用，能够帮助净化水源，保障大家喝上干净的水。
真是个多才多艺的角色，就像你身边那个万事通的朋友，什么都懂点。
然后是溴化铝，这名字听着有点神秘，其实它的用途也不少。
溴化铝主要被用作催化剂，听起来有点高大上吧。
实际上，它在石油化工中能起到关键的作用，帮助将复杂的化学反应变得简单而高效。
就像是厨房里的调味料，没了它，可能一顿大餐就少了点滋味。
不过，得注意，溴化铝有时候也是个危险的家伙，处理不当可能会给人带来麻烦，像个调皮的孩子，偶尔需要严加看管。
咱们来看看碘化铝。
它可不是什么小角色，碘化铝在有机合成中可是个重要的帮手。
大家知道，合成化学就像做菜，要用对材料，才能做出美味的佳肴。
碘化铝在其中就像那一把神奇的刀，切割、调味，让整个过程变得顺畅。
除此之外，它在医学上也有应用，尤其是在某些影像学检查中。
听起来高深莫测，其实就是为了帮助医生更好地诊断病情。
就像超能力一样，虽然看不见，但能拯救很多人的健康。
说到这四种化合物，它们虽然名字有点拗口，但它们的用途可真是五花八门，渗透到我们生活的方方面面。
你是否发现，生活中充满了这些化学物质的影子，它们就像是默默无闻的工作者，为我们的生活增添了很多便利。
金属的提取和制备
金属的提取和制备金属是广泛应用于各个领域的重要物质，其在工业生产和科学研究中的角色不可忽视。
本文将介绍金属的提取和制备过程，旨在增进对金属生产工艺的理解与认识。
一、金属的提取金属的提取是指从矿石或其他天然资源中获取金属元素的过程。
主要的金属提取方法有熔炼法、电解法和化学还原法。
1. 熔炼法熔炼法是最常见的金属提取方法之一，特别适用于高熔点金属。
它通过加热矿石和还原剂的混合物，使金属矿石熔化并与还原剂发生反应，从而得到目标金属。
例如，铁的提取通常通过高炉熔炼矿石和焦炭的混合物来完成。
2. 电解法电解法主要用于提取高纯度金属，如铜、铝、锌等。
它利用电解槽中的阳极（含金属离子）和阴极（金属沉积点）之间的电流进行金属离子的还原和析出。
电流在电解液中传导，从而实现金属的提取和分离。
铝的电解法提取是世界上最大规模的金属提取工艺之一。
3. 化学还原法化学还原法是利用化学反应将金属离子还原为金属元素。
这种方法通常用于提取稀有金属，如铂、铈、锗等。
通过选择合适的还原剂和反应条件，可以实现金属的高效提取和纯度控制。
二、金属的制备金属的制备是指通过化学反应或物理方法将金属元素转化为所需形态的过程。
常见的金属制备方法包括合成、熔炼、冶炼、合金化等。
1. 合成金属的合成是指通过化学反应将非金属物质转化为金属的过程。
例如，通过高温还原法将氧化铝还原为铝金属，或通过化学气相沉积将气体中的金属元素沉积在基底表面。
这些方法广泛应用于纳米材料的制备和表面修饰。
2. 熔炼金属的熔炼是将金属加热至熔点以上的过程，并通过控制温度和冷却速率使其凝固成所需形态。
熔炼方法有晶体生长法、气相熔炼法等。
例如，通过晶体生长法可以制备单晶金属材料，具有优异的电子、光学和磁学性能。
3. 冶炼冶炼是指将多种金属原料混合并在高温下溶解，然后冷却凝固得到所需合金的过程。
合金可以根据不同金属的成分和比例调整其性能。
例如，不锈钢是钢铁与铬、镍等合金元素的混合物，具有耐腐蚀性和强度优势。
六氟合铝酸根离子
六氟合铝酸根离子六氟合铝酸根离子（hexafluoroaluminate）是一种重要的无机化合物，具有广泛的应用领域。
本文将从其性质、合成方法、应用等方面进行介绍，让读者对六氟合铝酸根离子有更深入的了解。
一、性质六氟合铝酸根离子是由六个氟原子和一个铝原子组成的阴离子。
它的化学式为[AlF6]3-，具有六面体结构。
六氟合铝酸根离子是一种无色、无味的固体，可溶于水和一些有机溶剂。
它具有较高的热稳定性和化学稳定性，在高温下也能保持其结构稳定。
二、合成方法六氟合铝酸根离子可以通过多种方法合成。
其中最常见的方法是将氢氟酸和氢氧化铝反应，生成六氟合铝酸根离子。
反应方程式如下：H3O+ + Al(OH)3 → Al(OH)4- + H2OH+ + Al(OH)4- + 6HF → [AlF6]3- + 4H2O三、应用六氟合铝酸根离子在许多领域都有重要的应用。
以下是其中几个主要的应用领域：1. 铝冶炼六氟合铝酸根离子被广泛用于铝冶炼过程中的电解质。
它可以提高铝电解质的熔点和电导率，从而提高铝的电解效率。
2. 催化剂六氟合铝酸根离子在有机合成中起着重要的催化作用。
它可以作为酸性催化剂，促进酯化、羰基化、醇缩合等反应的进行。
同时，它还可以作为路易斯酸催化剂，参与烯烃的聚合反应。
3. 电池材料六氟合铝酸根离子在锂离子电池中被用作电解质添加剂。
它可以提高电池的循环稳定性和安全性，延长电池的使用寿命。
4. 荧光材料六氟合铝酸根离子具有良好的荧光性能，能够发出强烈的绿色荧光。
因此，它被广泛应用于荧光材料的制备，如荧光粉、荧光标记剂等。
5. 腐蚀抑制剂六氟合铝酸根离子可以作为金属的腐蚀抑制剂。
它可以形成一层保护膜，防止金属与外界氧、水等物质接触，减少金属的腐蚀速度。
以上仅是六氟合铝酸根离子的一些主要应用领域，实际上它还在其他领域发挥着重要作用，如陶瓷材料、催化剂等。
随着科技的发展，对六氟合铝酸根离子的研究和应用也在不断深入。
杭州外国语学校高中化学必修一第三章《铁金属材料》阶段练习(含答案解析)
一、选择题1．化学与生活密切相关。
下列叙述错误的是A ．十二水合硫酸铝钾可用作净水剂B ．二氧化硫可用于杀菌消毒，还可用作食品添加剂C ．碳酸钠和碳酸氢钠均能与酸反应，都可用作膨松剂D ．补铁口服液中除含铁化合物外常添加维生素C 作抗氧化剂2．下列说法正确的是A ．配制480 mL 0.5 mol/L 的CuSO 4溶液，需称量62.5 g 胆矾B ．完全中和100 mL 1 mol/L 的H 2SO 4溶液，需要消耗4.0 g NaOHC ．1 L 水中溶解了58.5 g NaCl ，则该溶液的物质的量浓度为1 mol/LD ．从1 L 2 mol/L 的H 2SO 4溶液中取出0.5 L ，该溶液的浓度为1 mo1/L3．工业上用铝土矿(主要成分为Al 2O 3含少量Fe 2O 3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：下列叙述正确的是A ．试剂X 可以是氢氧化钠溶液，也可以是硫酸B ．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁C ．图中所示转化反应都不是氧化还原反应D ．反应②的离子方程式为-2AlO +CO 2+2H 2O=Al(OH)3↓+-3HCO4．将下列四种化合物分别溶于稀盐酸，滴加硫氰化钾溶液没有颜色变化，再加氯水即呈现红色的是A ．FeSB ．Fe 2O 3C ．FeCl 3D ．Fe 3O 45．下列说法正确的是A ．工业上电解熔融的氧化镁制取金属镁B ．铝合金是目前使用最广泛的合金C ．铝制容器表面有致密的氧化层，可以用来盛放咸菜等食物D ．小苏打、碳酸钙等可以用来治疗胃酸过多6．下列溶液中，能使铁粉溶解，但不会产生沉淀和气体的是A ．稀H 2SO 4B ．CuSO 4溶液C ．Fe 2(SO 4)3D ．FeCl 27．铝是一种重要的金属，下图是工业生产中利用铝土矿(成分为氧化铝、氧化铁)制取铝的流程。
下列说法正确的是A ．操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台B ．向铝土矿中加入试剂1为NaOH 溶液，离子方程式为Al 2O 3+6OH -=2Al (OH)3↓+3H 2OC ．NaOH 在生产过程中可以循环使用D ．将等质量的铝与足量的盐酸或氢氧化钠溶液反应，产生氢气的物质的量不相同8．过硝酸钠 (NaNO 4)能与水发生反应： NaNO 4+H 2O=NaNO 3+H 2O 2，下列说法不正确的是 A ．过硝酸钠具有强氧化性，没有还原性B ．过硝酸钠中含有—O —O —结构C ．将过硝酸钠加入酸性FeSO 4溶液中发生的离子方程式：-4NO +2Fe 2++2H +=3NO +2Fe 3++H 2OD ．过硝酸钠可用于杀菌消毒9．由下列实验及现象不能推出相应结论的是实验 结论 A 将 Fe(NO 3)2样品溶于稀 H 2SO 4，滴加 KSCN 溶液，观察到溶液变红Fe(NO 3)2样品已氧化变质 B 将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO 2的集气瓶产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生CO 2具有氧化性 C 过氧化钠溶于水的溶液中加入少量的二氧化锰粉末，立即产生大量气泡。
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2 第 章 铝的冶炼技术2.1 概述2.2 氧化铝生产 2.3 金属铝生产2.2.1 拜耳法 2.2.2 碱石灰烧结法2.3.1 铝电解原理 2.3.2 铝电解设备 2.3.3 铝的精炼 2.3.4 铝合金的熔炼2.1 概述铝的性质和用途● 铝的性质 一种银白色金属，具有良好的延展性，属于非磁性材料物理性能纯铝20℃是密度2.6989g/cm3，熔点660.37℃，沸点2467℃化学活性强，空气中铝表面能生成一层连续而致密的氧化铝薄膜 化学性能 可溶于盐酸、硫酸和碱溶液，对冷硝酸和有机酸稳定。
与卤族元素、硫、 碳均可化合● 铝的用途纯铝可用作高压输电线、电缆壳、导电板一级各种电工制品 铝合金可用作汽车、装甲车、坦克、飞机以及舰艇的部件，作包装品、 生活用品和家具2.1 概述炼铝原料铝在地壳中的含量约为8.8%，仅次于氧和硅，是分布最广的金属元素地壳上含铝矿物约为250多种，具有工业开发价值、最主要的矿石资 源就是铝土矿成铝土矿是一种以氧化铝水合物为主要成分的复杂铝硅酸盐矿石， 铝土矿的主要化学成分有：Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2，少量的分CaO、MgO硫化物、微量的镓、钒、磷、铬等元素的化合物铝土矿类型 三水铝石型（ γ-Al2O3·3H2O ） 一水软铝石型（ γ-Al2O3·H2O ） 一水硬铝石型（ α-Al2O3·H2O ）铝土矿质量铝硅比= Al2O3/ SiO2 工业冶炼不低于3~3.52.1 概述炼铝原料矿物类型 一水硬铝石Al2O3 64.3SiO2 14.2一水软铝石 63.811.2三水铝石61.02.0成分 Fe2O34.0 1.5 2.5TiO2 3.0 3.5 3.5灼碱 13.5 14.0 31.0铝硅比4.5 6.2 30.5生产氧化铝的原料还有： 明矾石(Na,K)2SO4·Al(SO4)2·4Al(OH)2 霞石(Na,K)2O·Al2O3·2SiO2 高岭土Al2O3·2SiO2·2H2O我国铝土矿资源丰富，分布集中。
一般特点是高铝高硅低铁，铝硅比多数 在4~7之间，但质量较差，主要为加工困难，耗能大的一水硬铝石2.1 概述铝冶炼特点铝在电位序中属于最负电性元素，不能通过化学处理直接得到粗金属精制电解铝土矿氧化铝铝铝冶炼历史1827年 化学法——钾汞齐和钾还原无水氯化铝制铝 1854年 电解法——电解氯化钠、氯化铝络盐制铝 1883年 电解熔融冰晶石 1950年后 大型预焙阳极电解槽出现，电解炼铝大型化、现代化2.2 氧化铝生产生产方法● 碱法碱(NaOH、Na2CO3) 处理铝土矿● 酸法无机酸（硫酸、盐酸） 处理铝矿石杂质和SiO2 形成赤泥铝酸钠溶液 分解洗涤A1(OH)3 焙烧含铝盐溶液 碱中和SiO2不溶 成渣洗涤 A1(OH)3焙烧氧化铝 氧化铝铁、钛等杂质进入铝盐溶液，分离困难。
适合处理高硅低铝矿12.2 氧化铝生产 生产方法● 酸碱联合处理酸法 高硅铝矿石除硅含铁、钛不纯 碱法 氢氧化铝 除铁洗涤 A1(OH)3焙烧氧化铝● 热法电炉 铝矿石+碳熔炼杂质还原 成硅合金碱法 氧化铝成炉渣 （上层熔融态） 处理氧化铝2.2.1 拜耳法● 拜耳法生产工艺 ◆ 铝土矿的浸出 氧化铝： Al2O3·nH2O + 2NaOH → 2NaAlO2 + nH2O 二氧化硅： SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O 2Na2SiO3 + 2 NaAlO2 + 4H2O →Na2O·Al2O3·2SiO2·2H2O↓+4NaOH 氧化铁：不溶，形成赤泥 二氧化钛：2Ca(OH)2 + TiO2 → 2CaO·TiO2·2H2O 碳酸盐：CaCO3 + 2NaOH → Na2CO3+Ca(OH)2● 拜耳法生产工艺2.2.1 拜耳法◆ 铝酸钠溶液的晶种分解30℃下加入Al(OH)3晶种，并不断机械搅拌，此时过饱和铝酸钠溶液就可自发水解，产出Al(OH)3蒸发浓缩后2NaAlO2 + 2H2O → Al(OH)3↓ + NaOH 返回母液◆ 氢氧化铝的煅烧及分解100-120℃ 200-250℃ 500℃左右 900℃以上2Al(OH)3+附水→Al2O3·3H2O+H2O↑ Al2O3·3H2O→Al2O3·H2O+2H2O↑ Al2O3·H2O→γ-A12O3+ H2O↑ γ-A12O3→ α-A12O3◆ 母液的蒸发与苛化 因洗涤、冷凝水等原因，需适时蒸发水分，保持母液浓度 苛化：Na2CO3 + Ca(OH)2 → 2NaOH + CaCO32.2 氧化铝生产2.2.1 拜耳法拜耳法属于碱法，是氧化铝生产中占绝对优势的方法，产量达到90%左右 ● 拜耳法原理（1）种分 用NaOH溶液溶出铝土矿，所得到的铝酸钠溶液在添加晶种、不断搅拌 的条件下，溶液中的氧化铝呈氢氧化铝析出（2）溶出 分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的铝土矿（3）循环 交替使用这两个过程，就能够每处理一批矿石便得到一批氢氧化铝（4）焙烧 氢氧化铝经煅烧后得到产品氧化铝2.2 氧化铝生产 2.2.2 碱石灰烧结法适于处理铝硅比小于4的铝土矿，唯一得到实际应用的工艺● 原理炉料铝土矿 Na2CO3 石灰1200℃溶于水铝酸钠 Na2O·Al2O3不溶于水原硅酸钙 2CaO·SiO2溶出 脱硅碳酸化分解 Al(OH)3 过滤 Na2CO3 煅烧Al2O3生料烧结 熟料溶出 铝酸钠液脱硅 碳酸化分解2.2 氧化铝生产 2.2.2 碱石灰烧结法● 生料烧结主要成分：Al2O3、Na2CO3、Fe2O3、SiO2、CaO主要反应Na2CO3 + Al2O3 → Na2O·Al2O3 + CO2↑ Na2CO3 + Fe2O3 → Na2O·Fe2O3 + CO2↑ SiO2+2CaO→2CaO·SiO2回收送入碳 酸化阶段反应在回转窑中进行，烧结温度1200℃ ● 熟料溶出烧结生成块状多孔熟料，破碎后稀碱溶液溶出主要反应 Na2O·Al2O3 + 4H2O → 2NaAl(OH)4（溶解） Na2O·Fe2O3 +2H2O →Fe2O3·H2O↓+ 2NaOH（水解）原硅酸钙CaO·SiO2在水中的溶解度很小，一般进入到赤泥中22.2.2 碱石灰烧结法● 铝酸钠液脱硅硅量指数=Al2O3 /SiO2 质量比保证碳酸化分解效率，必须使硅量指数≈400长期加热溶液，促使铝硅酸钠沉淀脱硅方法2NaAl(OH)4 + 2Na2O·SiO2 → Na2O·Al2O3·2SiO2·2H2O↓+ 4NaOH在溶液中加入一定量石灰，使之生成溶解度更小的铝硅酸钙2NaAl(OH)4 + 2Na2O·SiO2 + Ca(OH)2 → CaO·Al2O3·2SiO2·2H2O↓+ 6NaOH● 碳酸化分解 CO2炉气通入铝酸钠溶液中，使CO2与溶液中的苛性碱中和，溶液分解主要反应2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O NaAl(OH)4 → Al(OH)3↓+ NaOH反应持续进行，直 至达到分解率要求2.3 金属铝生产生产方法大规模工业炼铝方法是通过熔盐电解法从氧化铝-冰晶石中提取金属铝熔盐电解设备：电解槽、电极（阴极、阳极均为炭电极） 电解质：氧化铝（Al2O3）、冰晶石（Na3AlF6） 、氟化铝（AlF3） 电解反应：炭阳极和阴极组成的电解槽中通入直流电，使电解质发生一系列物理化学变化，结果在阴极得到液体铝，阳极得到 氧，使炭阳极氧化而析出气体CO2和CO 电解参数：温度950~970℃、电解液密度2.1g/cm3、铝液密度2.3g/cm3无水氧化铝为固体粉末状，本身不导电，必须熔化成熔融状态才能电解采用熔点为1010℃的冰晶石作为溶剂，把Al2O3溶解在其中，形成低熔共晶 （T共=938℃），可在1000℃以下进行电解一般冰晶石中能溶解w=10%的氧化铝Why2.3.1 铝电解原理● 电解质离子结构 阳离子：Na+、Al3+ 阴离子： AlF63-、AlF4-、Al-O-F型络合离子● 电极过程 ◆ 阴极反应尽管Na+是电流主要迁移者，但在正常电解条件下，钠的析出电位比铝 负约250mV，Al3+优先在阴极上放电析出Al3+ + 3e → Al (l)◆ 阳极反应 Al-O-F型络合离子中的氧离子在炭阳极上放电，与C反应2O2- (络合) + C－4e → CO2主产物CO2是因炭阳极上存在过电压（0.5V）造成的热力学偏移2.3 金属铝生产 2.3.2 铝电解设备现代预焙阳极电解槽2.3 金属铝生产 2.3.2 铝电解设备● 预焙阳极以石油焦、沥青焦为骨料，煤沥青为黏结剂制造而成，经过焙烧，具 有稳定的几何形状，用作铝电解槽作阳极材料，通常安装在上部● 阴极结构 槽壳 由型钢及钢板作成敞口的长方形，内部砌筑耐火材料 内衬 侧面和底部均用炭块作成的内衬作为阴极 槽壳和内衬构成的空间盛装电解质和铝液组成强大的直流电流60-300ka经由炭质槽底（阴极）与插入电解质中的炭 阳极，导入电解液，完成电解阴极铝液用真空包抽出，净化澄清后，浇注成铝锭2.3 金属铝生产2.3.3 铝的精炼预焙阳极电解制取铝，质量分数可达99.5~99.7%，可满足一般要求 铝的精炼：制取纯度更高的铝，可满足特殊要求 精铝(99.93—-99.996%)：反射镜，石油化工机械设备， 食品包装材料 高纯铝(99.999%)：更好的电导热性、塑性、反光性和耐蚀性● 精炼方法用氟化钠与三乙基铝的三层液精炼法配合物作电解质 原理与偏原析铝法作相阳极、纯铝作阴有机溶液电解精炼法同，多次极重，复在提10纯0℃以下电解区域熔炼法 合金或纯金属在冷却凝固过程中，偏析法凝固（结晶）的固体合金或金属的 成分与熔体的原始成分不同的现象32.3.3 铝的精炼 ● 三层液精炼法电解槽 密度不同分成三层下层阳极合金液，30%Cu+70%Al 中层电解质，纯氟化物体系 上层电解铝液，为阴极区电解质 纯氟化物系AlF3 48%，NaF 18%，BaF2 18%，CaF2 16% 熔点675~700℃，电解温度760~810℃ 密度2.7~2.8g/cm32.3.3 铝的精炼 ● 三层液精炼法 电极反应 ◆ 阳极反应 阳极合金液和电解质中的铜、铁、硅等不活泼元素不发生阳极溶解 钙、镁、钠、铝等活泼元素，发生阳极溶解，进入电解液中 Al － 3e → Al3+ Ca － 2e → Ca2+ Na－ e → Na+◆ 阴极反应 迁往阴极的离子，铝的电位最正，Al3+优先在阴极获得电子析出Al Al3+ + 3e → Al电解精炼的结果是铝从阳极铝合金液中溶解出来，在阴极析出2.3 金属铝生产2.3.4 铝合金熔炼● 铝合金成分 铝合金：以铝为基加入其它元素组成的合金 目的：纯铝的力学性能低，铸造性能差，加入合金元素提高综合性能 合金元素 Cu、Mn、Si、Mg、Zn及稀土元素，包括少量Cr、Ni、Ti等辅助元素● 铝合金分类 铸造铝合金：Al-Si系、Al-Mg系、 Al-Cu系、Al-Zn系 变形铝合金：可热处理强化、 不可热处理强化● 铝合金牌号2.3.4 铝合金熔炼◆ 铸造铝合金 汉语拼音字头+合金顺序号Al-Si类合金（Si≥5%） ZL1+两位数字序号通称硅铝明，具有优良的铸造性能，收缩率小、流动性好、气密性好 和热裂倾向小等，铸造铝合金中品种最多，用量最大的合金 如：ZL102（ZAlSi12）Al-Cu类合金（Cu≥4%） ZL2+两位数字序号 具有较高的力学性能，主要作为耐热和高强度铝合金应用 如：ZL201（ZAlCu5Mn）Al-Mg类合金（Mg≥5%） ZL3+两位数字序号具有非常优异的抗蚀性能，力学性能高，加工表面光亮美观，密度是 铝合金中最小的。