从铝土矿到铝合金
《从铝土矿到铝合金》 讲义
《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。
3-1从铝土矿到铝合金48页
实
转化关系、离子方程式的书写、
验 积
物的主要性质及应用。
累
离子共存及有关计算，题型主要
探 究
2.了解合金的组成及性质。
课
为选择题或实验题中的某一小
时 达
标
问。
反 馈
基
础
知
识
导
学
一、 以铝土矿制备铝的工艺流程
核
心
NaOH溶液 二氧化碳
问
冰晶石
题
突
破
溶解
实 验
积
累
铝土矿
―过―滤→
NaAlO2 溶液
―过―滤→
比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。
2．铝与酸或碱反应生成H2的质量的关系
基 础
知
铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理：
识 导
学
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，
核 心
问
2Al＋2NOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
题 突 破
(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体
反 馈
胶体可以和悬浮于水中的泥沙形成絮状不溶物而沉降下来，使水澄
清。
基
础
知
识
导
► 思考探究
学
核
2．既能与酸反应，又能与碱反应的物质有哪些？
心 问
题
突
提示：①金属单质：Al等；②两性氧化物：Al2O3等；③两性
破
实
氢氧化物：Al(OH)3等；④弱酸的铵盐：(NH4)2CO3、
验 积 累
探
CH3COONH4、(NH4)2S等；⑤弱酸的酸式盐：NaHCO3、KHS、
反 馈
_从铝土矿到铝合金改
Al3＋＋4OH－=AlO 2－＋2H2O
（2）AlO2－盐性质
AlO2－ ＋H＋＋H2O=Al(OH) 3↓
AlO2－ ＋4H＋= Al3＋＋ 2H2O
1、向AlCl3溶液中滴加氨水溶液 Al3+ +3NH3.H2O = Al(OH)3 +3NH4+
n[Al(OH)3](mol)
3。明矾[KAl(SO4) 2· 12H2O]
（1）复盐：
KAl(SO4) 2· 12H2O=K＋＋Al3＋＋2SO42－＋12H2O
（2）水解生成胶体
Al3＋＋3H2O=3H＋＋Al(OH) 3（胶体）
：Al(OH) 3 的两性
Al3＋＋3OH－ Al(OH) 3 AlO2－ ＋H＋＋H2O
（1）Al3＋盐性质
一定条件
3K + AlCl3
3KCl + Al
1886年，美国霍尔和法国埃 鲁用电解法冶炼得到铝
电解
2Al2O3
4Al + 3O2
资料： • 法国皇帝拿破仑三世为显示自己的富 有和尊贵,命令官员给自己打造了一顶 铝皇冠,他戴上铝皇冠,神气十足地接 受百官的朝拜.在国宴上，他使用一套 珍藏的铝制餐具 。而他为客人提供的 是金制的餐具。 • 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。 向氧化铝中添加冰晶石（Na3AlF），使 氧化铝熔融的温度降低，减少冶炼消耗
向一个铝制的易拉罐中充满CO2气体，然后往 罐内注入足量的NaOH溶液，立即用胶布严封 罐口，不多会儿听到罐内“卡卡”作响，发现 易拉罐变瘪，再过一会儿易拉罐又鼓起来，试 回答： （1）易拉罐变瘪的原因是 ， 反应的离子方程式是 。 （2）易拉罐又鼓起来的原因是 ， 反应的离子方程式是 。
从铝土矿到铝合金PPT课件
溶液反应的实质加以解释。该反应还原剂、氧化剂分
别是何物质？ 铝和强碱溶液反应实质： 说明铝具有金属性 2Al+6H2O=== 2Al(OH)3 +3H2↑ 2Al(OH)3 + 2NaOH===2NaAlO2 +4H2O 2Al+6H2O+2NaOH===2NaAlO2+3H2↑+4H2O 此反应中，还原剂是 铝 ，氧化剂是 水 。
铬、锰。 2、某无色溶液与铝作用生成氢气，则溶液中肯定不能 大量共存的离子组合为 （D ）
A.I－、Mg2+、 NO3- 、K+ B.NH4+、Cl－、Na+、Ba2+
C.SO42-、Cl－、CO32-、Na+
D.HCO3-、K+、NO3-、 SO42-
1.向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量
考点三、铝的重要化合物
1、氧化物和氢氧化物
耐火、耐高温材料
氧化铝
物理性质 物质类型 白色粉末、熔点高 两性氧化物
氢氧化铝
白色固体，难溶于水 两性氢氧化物
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
化 学 性 质 制备
与酸 Al2O3+6H+=2Al3++3H2O 与碱 Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O 热稳 定性
煮好的菜能否放铝锅中过夜？
1、下列叙述正确的是 温下铝和浓硫酸、浓硝酸不反应。（ NhomakorabeaCD
）
A．铝制槽车可用来贮运浓硫酸、浓硝酸是因为常 B．两份相同质量的铝粉，分别与足量的稀硫酸和
氢氧化钠溶液反应，产生的氢气前者多。 C．合金的熔点一般比组成它的各成分的熔点都低。
从铝土矿到铝合金
Fe2O3
铝土矿
CO2 过滤 酸化 过滤 灼烧
铝 电解
溶解
NaOH溶液
残渣
滤液
H2O
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的餐具，平时舍不得 用，只有举行盛大宴会时，才会拿出来炫耀一番， 而其他人只能用金制、银制餐具。 英国皇家学会为了表彰门捷列夫对化学的 杰出贡献，不惜重金制作了一只铝杯，赠送给门 捷列夫。
冶炼和使用金银已经有很长的历史，宫廷中的银器比
比皆是。可是，在那个时候，人们才刚刚懂得可以从铝矾
土中炼出铝来，冶炼铝的技术还非常落后，炼铝十分困难， 从而导致了铝的价格相当的昂贵，甚至超过了黄金。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。
地壳中元素含量分布
铝土矿的主要成分是氧化铝，还有少量杂质，杂质 主要是氧化铁、二氧化硅等。
1.制备流程分成几步？原理是什么？ 2.每个步骤的反应方程式怎么写？ 3.Al2O3为什么用氢氧化钠溶液溶解？而不用盐酸溶 解？
高中化学苏教版必修一《3.1从铝土矿到铝合金》课件
3KCl + Al
1886年，美国霍尔用 电解法冶炼得到铝
电解
2Al2O3
4Al + 3O2
铁钙钠钾镁
氧
14.55% 49.13%
铝7.73% 硅
26%
铝的存在
铝在自然界以化合态情势存在，铝土矿（主要 成分为Al2O3，还有少量的Fe2O3，SiO2等杂 质）是铝元素在地壳中的主要存在情势之一。
C.②④⑤⑥⑦⑧
D.③④⑤⑥⑦⑧
3.电解熔融的氧化铝制取金属铝，若 有0.2mol电子产生转移，则理论上能 得到金属铝多少克？需氧化铝多少克？
分析：
得12e－
2Al2O3电解 4Al＋3O2↑
失12e－
由上述知：
2Al2O3 ～ 4Al ～ 转移电子12
2mol 4mol
12mol
0.2mol
课堂练习
铝是一种较活泼的金属，那为何其在 空气中不易被腐蚀呢？ 1.与O2的反应：4Al + 3O2 点=燃= 2Al2O3
铝在氧气中点燃可以看到耀眼的白光 铝有具人有对导铝热制性品。由常于温表下面铝氧的化表显面现被灰氧色化而，总生感成到 一不层美致观密，氧所化以物常薄用膜钢而丝具球有进抗行腐擦蚀洗性，。你若认擦为去有， 会必导要致吗铝？制为品何快？速被腐蚀
Al的化学性质活泼, 具有较强还原性
摸索：铝是一种较活泼的金属，那为何其在空 气中不易被腐蚀呢？
（二）铝的化学性质：
1.与O2的反应：4Al + 3O2 = 2Al2O3
想一想:
有人对铝制品由于表面氧化显现灰色而总感到不美观， 所以常用钢丝球进行擦洗，你认为有必要吗？为何？
生活与摸索
二.铝的化学性质
第一单元 从铝土矿到铝合金
AlO2
-与弱酸的反应
2NaAlO2+CO2+3H2O=Na2CO3+2Al(0H)3 ↓ 沉淀完全后，继续通入CO2沉淀不溶解，发生了如下反应： CO2+H2O+Na2CO3=2NaHCO3 注意AlO2-与强酸反应的区别 写成离子方程式: 2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(0H)3 ↓+CO32AlO2-+CO2+2H2O=Al(0H)3 ↓+HCO3少量ＣＯ２ 故，由AlO2-制取Al(0H)3用弱酸更合适
工业上利用铝热反应焊接铁轨
小知识
铝与人体健康
• 许多科学家经过研究发现，老年性痴呆 症与铝有密切关系。同时还发现，铝对 人体的脑、心、肝、肾功能都有损害。 因此，世界卫生组织于1989年正式将铝 确定为食品污染物而加以控制。提出成 年人每天允许铝摄入量为60 mg。如经常 吃油条、粉丝、油饼等油炸食品，喝铝 罐装饮料等，或是经常食用铝制炊具炒 出的饭菜，都会使人的摄铝量增加，从 而影响脑细胞功能，导致记忆力下降， 思维能力迟钝。
过量ＣＯ２
三.Al(OH)3的应用：
1 .在医学上的应用 ------中和胃酸
胃舒平
2 .净水 Al(OH)3胶体具有很强的吸附能力， 它能凝结水中的悬浮物并使之沉降， 从而达到净水的目的。 由于铝在体内积累对人体健康有害， 因此目前用于饮用水净化的含铝净 水剂正逐步被含铁净水剂所取代。
总结：
常温 4Al+3O2=2Al2O3 (使铝具有很好的抗腐蚀能力)
点燃 4Al+3O2===2Al2O3
视频
点燃
（ 2）铝是一种既可以与酸反应，也 可以与碱反应的金属
从铝土矿到铝合金
碱?
Al(OH)3 以AlCl3 为原料: 加强碱:
Al3+ + 3OH-
碱?
√ 加弱碱:
AlCl3 +3NaOH ＝Al(OH)3↓+3 NaCl Al(OH)3+NaOH ＝ NaAlO2 + 2H2O 总: AlCl3+4NaOH ＝ NaAlO2 + 3NaCl+2H2O
Al Cl3+ 3NH3· 2O ＝ Al(OH)3 ↓+ 3 NH4 Cl H
一、从铝土矿中提取铝
1、铝的存在 铝元素占地壳总量的7．73％，是 地壳中含量 的金属元素。 铝土矿(主要成分为 ，还有少 量的Fe2O3、SiO2等杂质)是铝元素 在地壳中的主要存在形式之一。
2、从铝土矿中提取铝的工艺流程
提纯 铝土矿 提纯主要过程如下：
NaOH溶液
电解 较纯的Al2O3
电解
H++AlO2－+H2O Al(OH)3 Al3+ + 3OH －
酸 式 电 离
与 碱 反 应
与 酸 反 应
碱 式 电 离
H++AlO2-+H2O 以AlCl3 为原料: 加强碱:
Al(OH)3
Al3+ + 3OH-
√ 加弱碱:
加强酸:
AlCl3 +3NaOH ＝Al(OH)3↓+3 NaCl Al(OH)3+NaOH ＝ NaAlO2 + 2H2O 总: AlCl3+4NaOH ＝ NaAlO2 + 3NaCl+2H2O
专题三
从矿物到基础材料
第一单元 从铝土矿到铝合金
从铝土矿到铝合金
课堂讨论：
课本P68第6题实验方案设计
以铝、盐酸和氢氧化钠溶液为原料制备Al(OH)3实验方案的设计
优化途径：1、Al
H+
Al3+
3mol 2、Al OH AlO2 1mol
+ 3、 Al H Al3+ 3/4mol
碱 3mol
OH
Al(OH)3 1mol
H+ 酸 1mol
Al(OH)3
1mol
课 堂 练 习
3.铝具有较强的抗腐蚀性，主要因为（ A.铝不活泼 B.具有两性 C.铝与氧气在常温下不反应 D.铝表面在常温下能形成一层致密的氧化物薄膜
D
）
课 堂 练 习
4、将一个用金属铝做的易拉罐内充满CO2，然后 往罐内注入足量的NaOH溶液，立即用胶布密封 罐口。经过一段时间后，罐壁内凹而瘪，再过一段 时间后，瘪了的罐壁重新鼓起来。 （1）罐壁内凹而瘪的原因是___________ ； （2）罐再鼓起的原因是______________ 。
有人对铝制品因为表面氧化出现灰色而总感到 不美观，所以常用钢丝球进行擦洗，你认为有 必要吗？为什么？
2.与酸的反应： ① 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2
e实质：Al H+（酸中） H2
想一想:铝能与酸反应，为什么工业上
还用铝槽车贮运浓硝酸、浓硫酸呢？
② 钝化： 常温下 要点： 是铝 浓HNO3、浓H2SO4
小结： 一、铝在自然界以化合态形式存在 二、物理性质及用途 三、化学性质 1、与氧气等非金属反应 2、与酸反应 3、与强碱溶液反应 4、与氧化物反应 5、与盐溶液反应
试一试
练习1：铝粉投入某无色溶液中产生H2，则下列 离子组合可存在于该无色溶液中的是 （ AB ）
从铝土矿到铝合金 PPT
(2)由Ⅰ、Ⅱ判断X一定不含有的元素是 磷、 ______________________________ ______________________________ ______。 (3)Ⅲ中生成B的离子方程式是
______________________________ ______________________________ ______。
C．可以用互滴法鉴别NaOH溶液与 AlCl3溶液 D．除去SiO2中少量的Al2O3，加入过 量氢氧化钠溶液并过滤
【解析】 A 选项中氨水应写成 NH3·H2O，不能拆开，B 选项中 Al3＋ 与 AlO2－、OH－、CO23－均不能大量共存， D 选项中的 SiO2＋2OH－===SiO23－＋ H2O，C 选项可利用 AlCl3 与 NaOH 溶 液互相滴加现象不同，加以鉴别。
①Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，②NH＋4 ＋ OH－===H2O＋NH3↑，③Al(OH)3＋OH －===AlO－2 ＋2H2O 按①②③次序进行反应，首先产生白色
沉淀，当 Al(OH)3 完全沉淀后，NH＋4 与 OH－反应生成 NH3，此时 Al(OH)3 沉淀 不溶解，当 NH＋4 反应完毕后，Al(OH)3 沉淀才与 NaOH 溶液反应而溶解。
每制取1 mol Al(OH)3，方法一耗H＋和OH－各3 mol；方法二耗H＋和OH－各1 mol；方法三耗 H＋和OH－各3/4 mol。故方法三最节省原料。
视角 2 追踪命题热点
例2 下列说法正确的是( ) A．向氯化铝溶液中加入氨水，反应的 离子方程式为：Al3＋＋3OH－ ===Al(OH)3↓ B．在 Na2CO3 溶液中：Al3＋、AlO－ 2 、 OH－、Na＋能大量共存
从铝土矿到铝合金
+H CO3-
Al(OH)3/mol
0
CO2/mol
明矾的净水作用
Al(OH)3胶体具有很强 的吸附能力，它能凝结水中 的悬浮物并使之沉降，从而 达到净水的目的。
由于铝在体内积累对人体健康有害，因此 目前用于饮用水净化的含铝净水剂正逐步被含 铁净水剂所取代。
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英国皇家学会为了表彰门捷列夫对化学 的杰出贡献，不惜重金制作了一只铝杯，赠 送给门捷列夫。
二、从铝土矿中提取铝
铝土矿
氧化铝
铝
二、从铝土矿中提取铝
NaOH溶液
二氧化碳 酸化
冰晶 石
溶解
铝土矿
过滤
NaAlO2溶液
过滤
Al(OH)3
灼烧
Al2O3
电解 熔融
滤 渣
制取纯净的Al2O3
Al
得到Al
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2(偏铝酸钠)+H2O NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3 2Al(OH)3＝Al2O3+3H2O
2.化学性质（两性） 能和酸、碱反应： Al2O3 +6HCl = 2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O
思考：哪些物质既能和酸反应，又能和碱反应？
氢氧化铝的性质 活动与探究一 • 现有试剂如下
2mol/L AlCl3溶液
(1) (2)
6mol/LNaOH溶液
推测：Al2O3可能的性质——属于酸性氧化物
还是碱性氧化物？
《从铝土矿到铝合金》 学历案
《从铝土矿到铝合金》学历案一、学习目标1、了解铝土矿的主要成分和性质。
2、掌握从铝土矿中提取铝的工艺流程和化学反应原理。
3、理解铝合金的性质和用途，以及其在现代工业和生活中的重要地位。
二、学习重难点1、重点（1）从铝土矿中提取铝的工艺流程和化学反应。
（2）铝合金的性质和用途。
2、难点（1）铝土矿提取铝过程中的化学反应原理。
（2）铝合金性能与成分之间的关系。
三、学习过程（一）铝土矿的认识铝土矿是生产金属铝的主要原料，它是一种以三水铝石、一水铝石为主要成分的矿石。
铝土矿通常呈红棕色、白色等颜色，硬度不大。
铝土矿的主要成分包括氧化铝（Al₂O₃）、氧化铁（Fe₂O₃）、二氧化硅（SiO₂）等。
其中，氧化铝是我们提取铝的关键成分。
（二）从铝土矿提取铝的工艺流程1、溶解将铝土矿与氢氧化钠溶液混合，发生以下反应：Al₂O₃＋ 2NaOH ＝ 2NaAlO₂＋ H₂O这个过程中，氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠溶液，而氧化铁、二氧化硅等杂质不与氢氧化钠反应，从而实现了氧化铝与杂质的分离。
2、过滤通过过滤操作，除去不溶性的杂质，得到偏铝酸钠溶液。
3、酸化向偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体，发生反应：NaAlO₂＋ CO₂＋ 2H₂O ＝ Al(OH)₃↓ ＋ NaHCO₃生成氢氧化铝沉淀。
4、灼烧将氢氧化铝沉淀加热灼烧，发生反应：2Al(OH)₃＝ Al₂O₃＋ 3H₂O得到氧化铝。
5、电解将氧化铝在熔融状态下电解，发生反应：2Al₂O₃＝ 4Al ＋ 3O₂↑从而得到金属铝。
（三）铝合金的性质和用途1、铝合金的性质（1）密度小：铝合金的密度相对较小，使得其在航空航天、汽车等领域具有重要应用，能够减轻整体重量。
（2）强度高：经过合理的合金化处理，铝合金可以具有较高的强度，能够满足多种结构件的要求。
（3）良好的导电性和导热性：这使得铝合金在电子设备、散热器等方面得到广泛应用。
（4）耐腐蚀性：铝合金表面容易形成一层致密的氧化膜，能够在一定程度上抵抗腐蚀。
从铝土矿到铝合金 课件 (共42张PPT)
刚 玉 氧化铝的天然晶体，硬度大仅次于金 刚石、金刚砂（SiC）(蓝宝石、红宝 石是刚玉的一种）
活动与探究
根据铝的冶炼过程,请推测氧化铝可能性 并用所给药品进行验证。
现有试剂：氧化铝、10%盐酸、6mol/L 的氢氧化钠溶液。ຫໍສະໝຸດ 一、氧化铝（ Al2O3 ）
1．物理性质 白色难熔的固体物质，难溶于水。 2．化学性质 典型的两性氧化物，既能与酸反应 生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水。 Al2O3+ 6H+ = 2Al3++3H2O Al2O3+2OH– = 2AlO2– +H2O
二氧化碳 铝 过滤4 灼烧5 电解6
溶解1
酸化3
NaOH溶液
残渣
保存 Al(OH)3
滤液
H2 O
生成 Al2O3
溶解 氧化铝
铝的历史
德国的沃勒于1827年发现铝 法国的德维尔于1854年制得 铝
一定条件
3K + AlCl3
3KCl + Al
1886年，美国霍尔和法国埃 鲁用电解法冶炼得到铝
2Al2O3
结论： 氯化铝能与氨水反应生成氢氧化铝。
【探究二】
请设计实验探究氢氧化铝是否具有 【学生实验二】 Al(OH)3的两性 两性？
将实验1制得的Al(OH)3分成两份，第一支
试管逐滴加入盐酸直至过量，第二支试管逐滴
加入NaOH溶液直至过量，观察、记录实验现
象。 两性氢氧化物的概念：像Al(OH)3这样， 既能与酸反应，又能与碱反应，这样的 氢氧化物称为两性氢氧化物。
【探究四】
（1）偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳
（2）偏铝酸钠溶液中滴加盐酸
比较两种制备方法的优劣。 结论：从反应控制的角度来看，方案1优于方案2。 【小结】制备氢氧化铝可以采用的方法有：
高考化学 第2单元第6讲 从铝土矿到铝合金(1)课件 苏教版
明矾易溶于水，完全电离：KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO
2－ 4
，其水溶液因Al3＋水解而显
酸
性。
1．既能与酸反应，又能与碱反应的物质：单质铝、
Al2O3、Al(OH)3、多元弱酸的酸式盐、蛋白质、氨 基酸等，上述物质中只有两性氧化物和两性氢氧化
物可称为两性物质，其余都不能称为两性物质。
方法二：
Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O NaAlO2＋4HCl===NaCl＋AlCl3＋2H2O Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓ A2AlCl(lO3＋H3)3NH△3·H2AOl=2O==3＋Al3(OH2HO)3↓＋3NH4Cl
二、铝的性质和用途
金属铝呈 银白 色，硬度 小 ，密度 小 ， 熔点 较高 ，和镁类似，铝的主要用途是制造铝 合金，铝优良的导电性和密度小，使铝大量用来制 作导线。
铝元素位于元素周期表的第 三 周期第 ⅢA 族，化学性质比较活泼，在反应中多被氧化为Al3＋。
(1)铝可以在纯氧中燃烧：4Al＋3O2 △ 2Al2O3； (2)铝与盐酸反应：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑； (3)铝溶于NaOH溶液：
2．(1)常温下金属单质在空气中生成的氧化膜，有
的具有抗腐蚀能力，如：MgO、Al2O3，而有的则 不具有抗腐蚀能力，如Na2O。 (2)金属与氧气生成的氧化物一般是普通氧化物，如
MgO、Al2O3、CuO等，但钠在氧气中加热生成的是 Na2O2，Fe在O2中燃烧生成的是Fe3O4。
3．Al3＋与下列离子不能大量共存：OH－、CO32－ 、 HCO3－ 、SO32－ 、S2－、AlO2－ ，其中OH－是因为 直接反应，其余均是“双水解”；AlO2－与下列离 子不能大量共存：H＋、HCO3－ 、NH4+ 、Al3＋、 Mg2＋、Cu2＋。其中H＋和HCO32－是因为直接反应 [AlO2－ ＋HCO3－ ＋H2O===Al(OH)3↓＋CO32－ ]，其 余也是“双水解”。
从铝土矿到铝合金
专题三从矿物到基础材料 第一单元从铝土矿到铝合金—、从铝土矿中提取铝 (一)氧化铝(AI 2O 3)氧化铝是一种高沸点(2980°C)、高熔点(2054°C)、高硬度的白色化合物，常用作耐火材料。
刚玉的主要成分是一氧化铝，硬度仅次于金刚石。
1.与碱的反应(与强碱NaOH )Al 2O 3+2NaOH =2NaAlO 2+H 2O2•与强酸的反应(H 2SO 4) Al 2O 3+3H 2SO 4=Al 2(SO 4)3+3H 2O3.两性氧化物：既可以与酸反应又可以与碱反应生成盐和水的氧化物。
DDDD1. 偏铝酸钠(NaAIO 2)的性质 (1) 往偏铝酸钠溶液中通入CO 2NaAIO 2+CO 2+2H 2O=AI (OH )3+NaHCO 3产生白色絮状沉淀，通入过量的CO 2，沉淀不溶解。
(2) 往偏铝酸钠溶液中加HCINaAIO 2+HCI+H 2O=AI (OH )3+NaCI Al (OH )3+3HCI =AICI 3+3H 2O 加入少量盐酸，生成白色絮状沉淀，继续加入盐酸至过量, 白色沉淀溶解。
2. 氯化铝(AICIJ 的性质(1) 往氯化铝溶液中通入氨气AICI 3+3NH 3+3H 2O=AI (OH )3+3NH 4CI 产生白色絮状沉淀，通入过量的NH 3，沉淀不溶 解。
(2) 往氯化铝溶液中逐滴加氢氧化钠溶液AICI 3+3NaOH =AI (OH )3+3NaCI AI (OH )3+NaOH =NaAIO 2+2H 2O加入少量NaOH 溶液，产生白色絮状沉淀，继续加入NaOH 溶液至过量，白色沉淀溶解。
(二)铝土矿中提取铝制取金属铝的流程图如下:1. AIO+2NaOH =2NaAIO+HO 23222. NaAIO+CO+2HO=AI (OH )+NaHCO22233 3.2AI (OH )A AI 2O 3+3H 2O4.2AI 2O 3电解4AI+3O 冰晶石22溶解—►!过滤——►wfel~T 过滤——►!灼烧流程图中所涉及到的化学反应：NaO H 二、铝的性质及应用（一）铝的存在自然界中铝以化合态存在。
第1单元 从铝土矿到铝合金
第一课时 从铝土矿中提取铝 铝的重要化合物知识回顾：1．酸性氧化物是指能和碱反应生成盐和水的氧化物，如CO 2、P 2O 5等。
2．碱性氧化物是指能和酸反应生成盐和水的氧化物，如CaO 、Fe 2O 3等。
3．试书写下列化学方程式：①CO 2通入澄清石灰水中：CO 2＋Ca(OH)2===CaCO 3↓＋H 2O ； ②铁锈溶于稀盐酸中：Fe 2O 3＋6HCl===2FeCl 3＋3H 2O 。
一、从铝土矿中提取铝 1．铝的存在(1)含量：铝元素是地壳中含量最多的金属元素。
(2)存在：地壳中铝元素的主要存在形式为铝土矿，其主要成分为Al 2O 3。
2．从铝土矿制备铝的工艺流程铝土矿――→NaOH 溶液过滤滤液――→CO 2过滤沉淀――→灼烧氧化铝(熔融)――→电解冰晶石铝 上述过程中发生反应的化学方程式分别为：(1)Al 2O 3＋2NaOH===2NaAlO 2＋H 2O ；(2)NaAlO 2＋CO 2＋2H 2O===Al(OH)3＋NaHCO 3；(3)2Al(OH)3=====△Al 2O 3＋3H 2O ； (4)2Al 2O 3=====通电4Al ＋3O 2。
二、氧化铝1．化学性质——两性氧化物(1)①Al 2O 3与H 2SO 4反应的化学方程式：Al 2O 3＋3H 2SO 4===Al 2(SO 4)3＋3H 2O 。
②Al 2O 3与NaOH 溶液反应的化学方程式：Al 2O 3＋2NaOH===2NaAlO 2＋H 2O 。
(2)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。
2．物理性质(1)硬度高，硬度仅次于金刚石的物质是刚玉，其主要成分为α氧化铝。
(2)熔、沸点都很高，可用于制造耐火材料。
三、氢氧化铝1．实验室制备氢氧化铝离子方程式：Al 3＋＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3＋3NH ＋4。
2．化学性质——两性氢氧化物(1)①Al(OH)3与强酸反应的离子方程式：Al(OH)3＋3H ＋===Al 3＋＋3H 2O 。
《从铝土矿到铝合金》 讲义
《从铝土矿到铝合金》讲义一、铝土矿的简介铝土矿是生产金属铝的主要原料，也是一种非常重要的工业矿物。
它实际上不是一种单独的矿物，而是以三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石为主要矿物所组成的矿石的统称。
铝土矿通常呈现出多种颜色，从白色到棕红色都有。
其外观可以是土状、块状或豆状。
在世界范围内，铝土矿的分布相对较为广泛，主要集中在热带和亚热带地区。
铝土矿的形成与特定的地质条件密切相关。
一般来说，它是在炎热潮湿的气候条件下，由岩石经过长期的风化、侵蚀和化学作用而形成的。
二、从铝土矿中提取铝的工艺流程从铝土矿到铝合金，需要经过一系列复杂的工艺流程。
首先是铝土矿的开采。
这可不是简单地把矿石挖出来就行，需要考虑到开采的效率、成本以及对环境的影响。
接下来是选矿过程。
通过各种物理和化学方法，将铝土矿中的杂质去除，提高铝的含量。
然后是氧化铝的制备。
这一步通常采用拜耳法。
将铝土矿与氢氧化钠溶液在高温高压下反应，生成铝酸钠溶液。
经过过滤、降温、分解等步骤，得到氢氧化铝沉淀。
再将氢氧化铝加热分解，就得到了氧化铝。
有了氧化铝，还需要通过电解法来制取金属铝。
将氧化铝溶解在熔融的冰晶石中，在电解槽中通入强大的直流电。
在阴极，铝离子得到电子被还原成金属铝；在阳极，氧离子失去电子生成氧气。
三、铝合金的特点与分类铝合金是指以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金，是轻金属材料之一。
铝合金具有很多优良的特点。
首先，它的密度小，重量轻，但强度却比较高。
这使得铝合金在航空航天、汽车制造等领域得到了广泛的应用。
其次，铝合金具有良好的耐腐蚀性，能够在各种环境中保持较好的性能。
再者，铝合金的加工性能好，可以通过多种方式进行成型和加工，制造出各种复杂的形状和结构。
根据合金元素的不同，铝合金可以分为多个种类。
比如，铝硅合金具有良好的铸造性能和耐磨性；铝镁合金强度高、耐腐蚀性好；铝铜合金具有较高的强度和耐热性。
四、铝合金的应用领域铝合金在众多领域都有着重要的应用。
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（五）用途
（五）用途
铝合金：主要用于建筑业、交通运输业 以及电子行业。 铝导电能力强，可用于导线。 铝导热能力强，可用于各种家用器皿。
铝延展性好，可制成铝箔。
铝热反应放出大量热，可置换铁。
下列为铝或铝合金的各种用途，在后面 的横线上写出所根据的性质。 （1）制造飞机或汽车外壳 （2）作为储存浓硫酸的容器 （3）制造各种日用炊具 （4）铝热法冶炼金属 （5）制造电线电缆 （6）制造包装用的铝箔
第一单元 从铝土矿到铝合金
一、学习目标 1．了解地壳中铝元素的含量，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，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。 2．知道铝、氧化铝和氢氧化铝的性质，了解铝及其化合物在 生产生活中的重要应用，进一步认识化学与生产生活的关系。 3．了解两性氧化物和两性氢氧化物的概念，知道氧化铝和氢 氧化铝分别是两性氧化物和两性氢氧化物。 4．通过相关探究活动进一步了解探究学习的一般过程和方法。 5．尝试采用联想、类比等方法学习新知识，学习构建知识结 构的常用方法。
1KAl(SO4)2＋2Ba(OH)2=2BaSO4↓ ＋KAlO2＋2H2O
：Al(OH) 3 的两性
Al3＋＋3OH－ Al(OH) 3 AlO2－ ＋H＋＋H2O
（1）Al3＋盐性质
Al3＋＋3OH－=Al(OH) 3↓
Al3＋＋4OH－=AlO 2－＋2H2O
Al3＋＋3H2O=3H＋＋Al(OH) 3（胶体）
5．设计实验方案验证明矾中含有K＋，Al3＋， 和SO42－ ，写出实验步骤、实验现象及结论。
12．向明矾[KAl(SO4)2]溶液中滴人氢氧化钡 溶液，当硫酸根离子恰好完全沉淀时，铝元 素的存在形式是（ ） A．一部分为Al(OH)3，一部分为Al3＋ B．一部分为 Al(OH)3，一部分为AlO2－ C．全部是 Al(OH)3 D．全部是 AlO2－
7．某同学在进行铝的性质实验时发现，用擦去氧 化膜的相同大小的铝片分别与H+浓度相同的稀硫酸 和稀盐酸反应时，实验现象明显不同：铝与硫酸反 应的速率较慢，产生的气泡很少；铝与盐酸反应的 速率较快，产生的气泡较多。 （1）写出铝与稀硫酸、稀盐酸反应的离子方程式。 （2）有人认为，铝与稀盐酸反应的速率较快，其 原因是盐酸中的氯离子对反应有促进作用，试设计 一简单的实验验证该说法是否正确。 （3）也有人认为，铝与稀硫酸反应的速率较慢， 其原因是硫酸中的硫酸根离子对反应有抑制作用， 试设计一简单的实验验证该说法是否正确。
（六）制取（从铝土矿中提取铝）
铝
“从铝土矿中提取铝”所涉及反应：
Al2O 3 2NaOH 2NaAlO 2 H 2O
NaAlO 2 CO2 2H 2O Al(OH) 3 NaHCO 3
2Al(OH)3 △ Al2O3 3H 2O
2Al2O3 通电 4Al 3O2
2．铝在人体中积累可使人慢性中毒，1989年世 界卫生组织正式将铝确定为食品污染源之一而 加 以控制。铝及其化合物在下列场合的使用须加以 控制的是 （ ） ①制铝锭 ②制易拉罐 ③制电线、电缆 ④制包糖果用的铝箔 ⑤用明矾净水 ⑥制炊具 ⑦用明矾和苏打作食物膨化剂 ⑧用氢氧化铝制胃药 ⑨制防锈油漆 A．①②④⑤⑥⑦⑧ B．②⑤⑥⑦⑧ C．②④⑤⑥⑦⑧ D．③④⑤⑥⑦⑧
3．铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液 反应，当两个反应放出的气体在相同状况下 体积相等时，反应中消耗的 HCl 和 NaOH 的物 质的量之比为 （ ） A ． 1 ：l B ． 2 ：l C ． 3 ：1 D ． 1 ：3
6HCl 2Al 2AlCl3 3H2 2NaOH 2Al 2H2O 3H2 2NaAlO 2
6．已知氯化铝溶液和偏铝酸钠溶液能发生 下列反应： AlCl3+3NaAlO2+6H2O = 4Al(OH)3↓+3NaCl 现以废铝、盐酸、氢氧化钠溶液为原料 制取氢氧化铝。 （1）请设计实验方案，并写出相应的化学 方程式。 （2）请与同学交流讨论，从中找出最理想 的实验方案。
⑴ 6HCl 2Al 2AlCl3 3H2
（3）与氧化物反应
Fe 2O3 2Al 高温 2Fe Al2O3
（4）与碱反应
2NaOH 2Al 2H2O 2NaAlO 2 3H2
向一个铝制的易拉罐中充满CO2气体，然后往 罐内注入足量的NaOH溶液，立即用胶布严封 罐口，不多会儿听到罐内“卡卡”作响，发现 易拉罐变瘪，再过一会儿易拉罐又鼓起来，试 回答： （1）易拉罐变瘪的原因是 ， 反应的离子方程式是 。 （2）易拉罐又鼓起来的原因是 ， 反应的离子方程式是 。
Al(OH)3 4mol 4mol 4mol HCl NaOH
AlCl3+3NaAlO2+6H2O = 4Al(OH)3↓+3NaCl ⑴ ⑵ ⑶
3。明矾[KAl(SO4) 2· 12H2O]
（1）复盐：
KAl(SO4) 2· 12H2O=K＋＋Al3＋＋2SO42－＋12H2O
（2）水解生成胶体
熔点较低（660.4℃）, 密度较小（2.7g· cm－3）,
是热和电的良导体。
（四）化性
（1）与非金属反应： 3O2 4Al 2Al2O 3
（2）与酸反应
①在冷的浓硫酸、浓硝酸中钝化。 ②在热的浓硫酸、浓硝酸，稀硝酸 中反应，但不产生氢气。 ③与稀硫酸，盐酸反应产生氢气。
6HCl 2Al 2AlCl3 3H2 3H2SO4 2Al Al 2 (SO4 ) 3 3H2
AlCl3＋3NaOH=Al(OH) 3↓ ＋3NaCl
⑵ 2NaOH 2Al 2H2O 3H2 2NaAlO 2
NaAlO2 ＋HCl＋H2O=Al(OH) 3↓＋ NaCl
⑶ 6HCl 2Al 2AlCl3 3H2
2NaOH 2Al 2H2O 3H2 2NaAlO 2
Al(OH)3 OH AlO2 2H2O
（2）受热分解 2Al(OH)3 △ Al2O 3 3H2O
（六）制取
⑴ AlCl3 3NaOH Al(OH)3 3NaCl
Al
3
3OH Al(OH)3
-
⑵ AlCl3 3NH3 H 2O Al(OH)3 3NH4Cl
渴望着有朝一日也能得到这种钮扣。 拿破仑三世上台后，决定炫耀一下自己的与众不同。一 天，他举办了一个盛大的宴会，邀请了王室成员和贵族赴宴， 另外还有一些地位较低的来宾。客人入席后，发现用餐的餐具 各不相同，在高贵的王室成员和皇宫贵族的餐桌上摆的都是铝 匙和铝叉，而在地位较低的来宾面前，摆的却是普通的金制和 银制的餐具。那一天，宴会虽很丰盛，但是使用金制和银制餐 具的人心里就堵得慌，因为他们发觉自己是在低人一等的餐桌 上用餐。其实，这也不是拿破仑三世的本意，而是在当时，即 使是皇上也无法给每个来宾提供当时是既贵重而又稀少的铝餐 具。 不久，拿破仑三世决定摆脱这种“寒酸”局面。他给提 炼铝的法国科学家和工业家圣克莱尔· 德维利提供了一大笔资金， 用来大量生产铝，他准备用这些铝为法国军队士兵的所有服装 上都安上铝钮扣并装备铝胸甲。但是，由于当时铝的冶炼方法 很落后，又没有足够的电力，因此铝的产量一直很少，德维利 生产的铝仍然很贵，结果，拿破仑三世用铝钮扣和铝胸甲装备 法国军队的计划没有实现。但是，
刚玉耐磨球
红宝石
2。Al(OH)3 （三）物性 难溶于水的白色絮状沉淀,
（四）化性
（1）两性氢氧化物 Al(OH)3 3HCl AlCl3 3H2O
Al(OH)3 3H Al 3H2O Al(OH)3 NaOH NaAlO 2 2H2O
3
具有吸附性,常用于水的净化。
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 B．偏铝酸钠溶液的酸化 C．灼烧氢氧化铝固体 D．电解熔融的氧化铝
二、铝的化合物
1。Al2O3 （一）存在 （三）物性 （四）化性Leabharlann 铝土矿、刚玉、红宝石、蓝宝石
高硬度、高熔点（2054℃） 两性氧化物
拿破仑的餐叉和钮扣
现在，对铝制品谁也不稀罕，谁家都有铝锅、铝盆、 铝勺之类的日用器具。可是，在100多年前，凡和铝沾边 的东西，就是一种极贵重的宝贝，别说是铝锅，就是谁家 有一把铝勺，那都身价百倍。当时，就像法国皇帝拿破仑 三世这样的一国之君，对铝也是垂涎三尺。有一个故事， 讲的就是他如何像赶“新潮”的小伙子一样对铝极尽顶礼 膜拜之能事的。 1848年以后，拿破仑三世登上了法国皇帝的宝座。 这位法国皇帝很能干，但也很虚荣。当时，铝这种金属由 于产量很少，成本比金子还高，因而很难得到。据说，当 时有一位欧洲的国王买了一件有铝钮扣的衣服之后，就趾 高气扬，并且瞧不起那些买不起这种奢侈品的穷国的君主。 当然，买不起铝钮扣的君主们又十分嫉妒这位有着十分罕 见的钮扣的国王，
Al2O 3 2NaOH 2NaAlO 2 H 2O
Al2O3 2OH 2AlO2 H2O Al2O 3 6HCl 2AlCl3 3H2O
Al2O 3 6H 2Al
3
3H2O
（五）用途
2Al2O3 通电 4Al 3O2
新 乡 市 晶 华 耐 火 材 料 厂
Al
3
3NH3 H 2O Al(OH)3 3NH4
（六）制取
⑶NaAlO 2 CO2 2H 2O Al(OH) 3 NaHCO 3
AlO2 CO2 2H 2O Al(OH) 3 HCO3
⑷ NaAlO 2 HCl H 2O Al(OH) 3 NaCl
8．电解熔融的氧化铝制取金属铝，若有 0.2 mol电子发生转移，则理论上能得到 金属铝多少克?需氧化铝多少克? 得4×3e－ 0 0 ＋3 －2 2Al2O3 通电 4Al 3O2 失6×2e－ 12 e－_______________ 4Al _______________2Al2O3 12 mol 4mol 2mol 0.2mol n(Al) n(Al2O3)