铝电解的基础知识

尽管在自然界中含有极为丰富的铝，但铝第一次制取出来却是不到二百

年前的事。1825年丹麦的厄尔施泰（H·C·Oersted）在实验室中用钾汞齐还原无水氯化铝（AlCl

3

）,在世界上第一次得到铝。1845年法国人戴维尔

（H·S·Deville）用钠还原NaCl·AlCl

3

混合盐也得到金属铝，并在法国进行小规模生产。到1877年电解法投产以前，世界上仅用化学法生产金属铝，这一阶段，铝产量极低，使铝成为世界上极为昂贵的金属之一。1886年，美国的霍尔和法国的埃鲁特发明了冰晶石—氧化铝熔盐电解法炼铝，很快电解铝取代了化学法，而且产量迅速提高，成本迅速下降，到目前为止的百年间，铝工业发展成为仅次于钢铁工业的第二大金属冶炼工业。

1.3现代铝电解的基本原理

电解法炼铝就是冰晶石一氧化铝融盐电解法，它是以冰晶石作为溶剂，氧化铝为熔质，强大的直流电通入电解槽，在阴极和阳极上起电化学反应。电解产物，阴极上是铝液，阳极上是CO2和CO气体(炭素作阳极)，这种方法就是电解法炼铝。

1.3.1阴极过程

A13+ (络合的) +3e=Al（液）

1.3.1.2阴极副反应

在铝电解过程中,除前面讲的两极主反应外,同时在两极上还发生着一些复杂的副反应.这些副反应对生产有害无益,生产中应尽量加以遏制。

⑴阴极副反应

①铝在电解质中的溶解反应和损失:

在铝电解过程中，处于高温状态下的阴极铝液和电解质的接触面上，必然有析出的铝溶解在电解质中，一般认为，阴极铝液在电解质里的溶解有以下几种情况：

a. 溶解在熔融冰晶石中的铝，生成低价铝离子和双原子的钠离子。

2Al+Al3＋＝3Al＋

Al+6Na＋＝Al3＋+3Na

2

＋

b.在碱性电解质中，铝与氟化钠发生置换反应。

Al＋3NaF＝AlF

3＋3Na

2

＋

c.铝以电化学反应形式直接溶解进入电解质熔体中。

Al(液)－e＝Al＋

②金属钠的析出:

在阴极的主反应是析出铝而不是钠,因为钠的析出电位比铝低。但随着温度升高，电解质分子比增大，氧化铝浓度减小，以及阴极电流密度提高，钠与铝的析出电位差越来越小，而有可能使钠离子与铝离子在阴极上一起放电，析出金属钠。

Na＋+e＝Na

在碱性电解质中，溶解的铝也可能发生下列反应而置换出钠。

Al+6NaF＝Na

3AlF

6

+3Na

析出的钠少部分溶解在铝中，剩下的一部分被阴极碳素衬吸收,一部分以蒸汽状态挥发出来,在电解质表面被空气或阳极气体氧化,产生黄色火焰。

③碳化铝（Al

4C

3

）的生成:

在高温条件下，铝可与碳发生反应生成碳化铝

4Al+3C＝Al

4C 3

1.3.2阳极过程

1.3.

2.1阳极主反应

3O2-(络合的) + 1.5C-6e = 1.5 C02

1.3.

2.2阳极副反应

A、CO的直接生产

B、电解质中的单质被阳极气体氧化

C、氟离子放电

1.4 阳极效应:

阳极效应是铝电解过程中发生在阳极上的一种特殊现象。

a. 阳极效应发生的机理：

阳极效应的发生，是阳极表面性质，电解质的性质和阳极气体性质改变的综合结果。在正常电解时，电解质中的氧化铝含量较高，此时在阳极上总是含O2-离子放电，连续析出CO

2

和CO气体。由于阳极表面总是新鲜的,电解质有足够的湿润能力,于是析出的气体则以小的气泡逸出。随着氧化铝含量的

教授方法：课堂讲授、讨论、提问

课外作业：

1-1、什么是铝，它有哪些主要性质和用途？

1-3铝电解的基本过程是怎样的？阴极和阳极上发生怎么样的反应？

1-6什么是电解质的酸碱度，它有哪些表示方法？

1-9铝电解的基本流程怎样？

本章小结：本章主要介绍了铝的电解质性质，分析了铝电解的两极反应和两极副反应，详细介绍了电解质的性质和电解的基本流程。

教后反馈：