高中化学-从铝土矿中提取铝导学案

高中化学-从铝土矿中提取铝导学案
【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.
2、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.
【重点难点】
重点：铝在自然界的存在及工业上获得铝的方法
难点：工业上获得铝的方法及原理
【导学流程】
一、自主预习
1、铝在自然界中以稳定的态存在.铝是地壳中金属元素含量的元素.
2、提取铝的原料是，其主要成分是，首先要从中获得.
3、氧化铝较稳定，用还原剂还原.工业上采用的方法冶炼铝.
4、冶炼铝的过程中加入冰晶石的目的是.
二、合作探究
1、从铝土矿中提取铝的工艺流程（写出有关化学方程式）：
（1）碱溶：
（2）酸化：
（3）灼烧：
（4）电解：
2、正误判断：
（1）铝是活泼金属，在自然界中只以稳定的化合态存在.
（2）铝是地壳中含量最多的元素，主要以铝土矿(主要成分Al
2O
3
)形式存在于地壳中.
（3）工业上采用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝，说明熔融的氧化铝可以导电.
（4）电解熔融Al
2O
3
制备铝的反应中，Al
2
O
3
是氧化剂，氧气是氧化产物.
（5）由铝土矿制备铝的工艺流程中，有氧化还原反应也有非氧化还原反应.
（6）19世纪中期，铝十分昂贵，甚至超过当时黄金的价格，根本原因是当时没有冶炼铝的技术.
（7）氢气是一种常见的、重要的还原剂，可用于还原Al
2O
3
制备金属铝.
【阅读材料】
1、霍尔找到了冰晶石，才使铝这种19世纪最昂贵的金属，有如“旧时王榭堂前燕，飞入平常百姓家”.
2、铝的再生----“新世纪材料的亮点”：再生铝又称二次铝，是目前废物界最有价值的材料.现在世界每年从废铝回收的铝量约为400万吨，相当于每年铝产量的25％左右.与以铝土矿为起点相比，生产1吨再生铝合金能耗仅为新铝的2.6%，并节省10.5吨水，少用固体材料11吨，比电解铝时少排放CO
2
91%，少处理废液、废渣1.9吨.
三、典型例题
【典例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
【典例2】欲除去MgO中混有的少量Al
2O
3
杂质，可选用的试剂是：
A.稀硫酸
B.浓氨水
C.稀盐酸
D.氢氧化钠溶液
【典例3】工业上用铝土矿(主要成分为Al
2O
3
，还有少量杂质Fe
2
O
3
、SiO
2
等，已知SiO
2
是
酸性氧化物)提取纯Al
2O
3
作冶炼铝的原料，提取时操作过程如下图所示，图中操作错误的是：
A.④⑤
B.③④
C.②⑤
D.①②
四、当堂检测
1、电解法炼铝时，冰晶石的作用是：
A. 助熔剂
B. 催化剂
C. 还原剂
D. 氧化剂
2、下列有关叙述不正确的是：
A．铝元素在地壳中的含量高，储量丰富 B．铝容易形成致密的氧化膜，抗腐蚀性能好
C．铝的冶炼技术基本成熟，可大量生产 D．铝化学性质稳定，常温下不与任何碱反应
3、有4种含有铝元素的化合物A、B、C、D，且能发生下列反应：
①A＋NaOH→D＋H
2O ②B A＋H
2
O ③C＋NaOH B＋NaCl
④在①溶液中滴入盐酸后有沉淀生成，盐酸过量沉淀又溶解生成C.则A、B、C、D的化学式分别是A、B、C、D.
4、下图所示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Al
2O
3
，此外还含有少量SiO
2
、Fe
2
O
3
等杂质；
②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：
2Na
2SiO
3
+2NaAlO
2
+2H
2
O Na
2
Al
2
Si
2
O
8
↓+4NaOH
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，该步操作中发生反应的离子方程式：
.
（2）滤渣A的主要成分为；
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，选用二氧化碳作酸化剂的原因是。