1、,專題3 從礦物到基礎(chǔ)材料,專題3 從礦物到基礎(chǔ)材料,鐵礦石,銅礦石,鋁土礦,水晶石,第一單元 從鋁土礦到鋁合金,生活中的鋁,“鋁的傳說(shuō)與歷史”,拿破侖三世,鋁的存在：,鋁是地殼中含量最多的金屬元素,鋁在地殼中以化合態(tài)存在,為什么選擇從氧化鋁中提取鋁？,追根尋源,冶煉鋁方法的探索史,1827年，德國(guó)化學(xué)家維勒用金屬鉀與無(wú)水氯化鋁加熱反應(yīng)制得了鋁。1854年，法國(guó)化學(xué)家德維爾改用金屬鈉與無(wú)水氯化鋁加熱反應(yīng)制得了鋁。但因鉀、鈉太昂貴了，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。,1886年，美國(guó)化學(xué)家霍爾采用電解法，嘗試對(duì)高純度的氧化鋁進(jìn)行熔融電解制鋁。在研究過(guò)程中他采用添加冰晶石(Na3AlF6)的辦法，使氧化鋁的熔

2、點(diǎn)從2054降低到1000左右，從而減少了冶煉過(guò)程的能耗，制得了鋁，成為現(xiàn)代工業(yè)化制鋁方法上的里程碑。,電解法制鋁,1884年，在美國(guó)奧伯林學(xué)院化學(xué)系，有一位叫做查爾斯馬丁霍爾的青年學(xué)生。當(dāng)時(shí)他只有二十一歲。一次，他聽(tīng)一位教授說(shuō)：“不管誰(shuí)能發(fā)明一種低成本的煉鋁法，都會(huì)出人頭地?！边@使霍爾意識(shí)到只有探索廉價(jià)的煉鋁方法，才能使鋁被普遍應(yīng)用?？墒茄趸X的熔點(diǎn)（2054）很高，采用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁，生產(chǎn)中的能量消耗很大。1986年，霍爾在氧化鋁中添加了助熔劑冰晶石Na3AlF6,大大降低了氧化鋁熔融溫度，從而減少了電解過(guò)程中的能量消耗，使鋁及其合金成了為人類提供多方面重要用途的材料。當(dāng)時(shí)，霍

3、爾還不滿23周歲。,氧化鋁,鋁,鋁土礦,鋁土礦（主要成分為Al2O3，還有少量Fe2O3、SiO2等雜質(zhì)）,如何將鋁土礦（主要成分為Al2O3，還有少量Fe2O3、SiO2等雜質(zhì)）中Al2O3提純？,交流與討論,資料卡,注意：溶液中的NaAlO2 、Na2SiO3與NaOH在一定條件下會(huì)生成鋁硅酸鈉沉淀,Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O,Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,不反應(yīng),Al2O3+ 2NaOH=2NaAlO2+H2O,不反應(yīng),SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,鹽酸,氫氧化鈉溶液,如何將鋁土礦（主要成分為Al2O3，還有少量Fe2O3、SiO2等雜質(zhì)

4、）中Al2O3提純？,交流與討論,資料卡,一、從鋁土礦中提取鋁,較純的Al2O3,鋁土礦,鋁,提純主要過(guò)程如下：,鋁土礦,殘?jiān)?濾液,NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3,懸濁液,沉淀：Al(OH)3,濾液,較純的Al2O3,鋁,冰晶石,從鋁土礦制備鋁的工藝流程：,Al,電解Al2O3,提純Al2O3,概括整合,從自然界中提取金屬,自然界中的金屬大都以化合態(tài)存在,用化學(xué)的方法把化合態(tài)的金屬變成游離態(tài),要考慮的問(wèn)題,礦物的提純（富集）,合適的冶煉方法,任務(wù)：查找有關(guān)從礦石中提取鐵和銅資料，對(duì)比 上述分析思路,看是否具有一般性。,資料卡片,鋁的再生新世紀(jì)材料的亮點(diǎn),再生鋁又

5、稱二次鋁，是目前廢物界最有價(jià)值的材料，現(xiàn)在世界每年從廢鋁回收的鋁量約為 400萬(wàn)噸，相當(dāng)于每年鋁產(chǎn)量的 25 左右。與以鋁土礦為起點(diǎn)相比，生產(chǎn)1噸再生鋁合金能耗僅為新鋁的 2.6 %，并節(jié)省10.5噸水，少用固體材料11噸，比電解鋁時(shí)少排放CO291%，少處理廢液、廢渣1.9噸。,二、鋁的氧化物與氫氧化物,（一）氧化鋁（Al2O3）,1.物理性質(zhì)：Al2O3是一種白色難熔的固體,不溶于水，可作耐火材料(熔點(diǎn)2050) (天然產(chǎn)稱作剛玉),價(jià)值連城 的寶石,閃耀著六射星光的天然藍(lán)寶石“亞洲之星”重330克拉，緬甸產(chǎn)，世界著名珍寶，現(xiàn)藏于美國(guó)華盛頓斯密森博物館。,天然紅寶石“羅斯利夫斯”，重138

6、.7克拉，斯里蘭卡產(chǎn)，世界著名珍寶?，F(xiàn)藏于美國(guó)華盛頓斯密森博物館。,精美的氧化鋁陶瓷制品,耐火坩堝,耐火磚,燃器具點(diǎn)火瓷頭,探究氧化鋁的重要化學(xué)性質(zhì),加鹽酸氧化鋁、氧化鐵均溶解，加氫氧化鈉溶液氧化鋁溶解，而氧化鐵不溶解。,堿,兩,Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O,Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,2.化學(xué)性質(zhì)：,（1）與酸反應(yīng)：,Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O,Al2O3+6H+=2Al3+3H2O,（2）與強(qiáng)堿反應(yīng)：,Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,Al2O3+2OH-=2AlO2- +H2

7、O,(Al2O3是典型的兩性氧化物),（Al2O3表現(xiàn)了酸性氧化物的性質(zhì)）,既能跟酸反應(yīng)生成鹽和水，又能跟堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物稱為兩性氧化物,3.用途：液態(tài)Al2O3被電解生成鋁和氧氣，氧化鋁是冶煉鋁的主要原料。,注意：氧化鋁不能跟水發(fā)生反應(yīng)，不能用氧化鋁直接合成氫氧化鋁。,1.物理性質(zhì):,氫氧化鋁是幾乎不溶于水的白色固體.在水溶液中新生成的氫氧化鋁呈膠狀,能凝聚水中懸浮物,又有吸附色素的性能。,氫氧化鋁膠體可用作凈水劑、色素吸附劑等。,(二)氫氧化鋁 Al(OH)3,(1)不穩(wěn)定性：,這是工業(yè)上制取純凈氧化鋁的方法。,2.氫氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)：,現(xiàn)象：Al(OH)3沉淀在NaOH和HCl溶

8、液里都溶解,(2) 兩性氫氧化物：,Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O,Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O,與強(qiáng)堿反應(yīng)：,Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,與酸反應(yīng)：,氫氧化鋁既能跟酸反應(yīng)生成鹽和水，又能跟堿 反應(yīng)生成鹽和水，所以氫氧化鋁是兩性氫氧化物。,常用此鑒別Al(OH)3,氫氧化鋁的兩性可以下電離方程式來(lái)說(shuō)明： 當(dāng)Al(OH)3遇堿時(shí)反應(yīng)向左方向發(fā)展，遇酸時(shí)反應(yīng)向右方向發(fā)展。 注意：(1)氫氧化鋁作為堿時(shí)是三元堿；作為酸時(shí)是一元酸。(2)氫氧化鋁與酸堿反應(yīng)時(shí)，弱酸、弱堿是不能把氫氧化鋁溶解的。,酸式電離 堿

9、式電離,H+AlO2-+H2O Al(OH)3 Al3+3OH-,反思延伸,沉淀,AlCl3+3NaOH=3NaCl+Al(OH)3,AlCl3 + 3NH3H2O = Al(OH)3 + 3NH4Cl,方案一:,NaOH,AlCl3,弱堿,強(qiáng)堿,方案二:,AlCl3,NH3H2O,Al(OH)3+NaOH= NaAlO2+2H2O,沉淀不溶解,不溶解于氨水,制備氫氧化鋁,反思延伸,Al(OH)3 + 3HCl= AlCl3 + 3H2O,NaAlO2HClH2OAl(OH)3+NaCl,強(qiáng)酸,弱堿,鹽酸,NaAlO2,方案三:,方案四:,NaAlO2,CO2,沉淀,NaAlO2CO22H2O

10、Al(OH)3NaHCO3,不溶解于碳酸,沉淀,制備氫氧化鋁,Al2(SO4)3溶液中加入少量NH3H2O,現(xiàn)象：生成白色膠狀沉淀,Al2(SO4)36NH3H2O = 2Al(OH)3 3(NH4)2SO4,Al3+ 3NH3H2O = Al(OH)3 +3NH4+,-實(shí)驗(yàn)室制取Al(OH)3方法,（3）實(shí)驗(yàn)室制備氫氧化鋁：,NaAlO2溶液中通入CO2,現(xiàn)象：生成白色膠狀沉淀,（3）實(shí)驗(yàn)室制備氫氧化鋁：,NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3+ NaHCO3 （足量CO2 ) AlO2- + CO2 + 2H2O = Al(OH)3+ HCO3-,2NaAlO2 + C

11、O2 + 3H2O = 2Al(OH)3+ Na2CO3 （少量CO2 ) 2AlO2- + CO2 + 3H2O =2 Al(OH)3+ CO32-,知識(shí)小結(jié)鋁三角關(guān)系,Al2O3,Al3+,3mol NH3H2O或OH,Al(OH)3,AlO2,CO2、 H2O或H+,3mol H+ (強(qiáng)酸),H+ (強(qiáng)酸),OH(強(qiáng)堿),OH(強(qiáng)堿),4mol OH- (強(qiáng)堿),4mol H+(強(qiáng)酸),加 熱,（4）氫氧化鋁的用途,胃舒平又名復(fù)方氫氧化鋁，是由能中和胃酸的氫氧化鋁和三硅酸鎂兩藥合用，并組合解痙止痛藥顛茄浸膏而成。,胃液中含有鹽酸，胃酸過(guò)多的人常有胃疼燒心的感覺(jué)，易吐酸水，服用適量的小蘇打

12、（NaHCO3），能治療胃酸過(guò)多，請(qǐng)寫出其反應(yīng)的離子方程式： 如果病人同時(shí)患胃潰瘍，為防胃壁穿孔，不能服用小蘇打，原因是： 此時(shí)最好用含氫氧化鋁的胃藥（如胃舒平）離子方程式：,H+ HCO3-= H2O +CO2 ,反應(yīng)過(guò)程有二氧化碳生成，壓力增大加劇胃穿孔；,Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O,(三)硫酸鋁鉀 KAl(SO4)2 ,KAl(SO4)2 12H2O 俗名 明礬,KAl(SO4)2=K+Al3+2SO42-,明礬的凈水作用：電離出的鋁離子與水反應(yīng)生成氫氧化鋁膠體，膠體具有很強(qiáng)的吸附作用，它能凝聚水中的懸浮物使之沉降，達(dá)到凈水目的。,Al 3+ + 3H2O 3H+ + Al

13、(OH)3 (膠體),與鋁及其化合物相關(guān)的圖像問(wèn)題,向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至過(guò)量 ABAl3OH- = Al(OH)3 BCOH-Al(OH)3 = AlO2-2H2O,練習(xí),1.向30mL1molL1的AlCl3溶液中逐漸 加入濃度為4moll1的NaOH溶液，若產(chǎn) 生0.78g白色沉淀，則加入的NaOH溶液 的體積可能為（） A3mL B7.5mL C15mL D27.5mL,解析：利用圖形一目了然地看到堿的量有兩個(gè)值 0.03mol4mo1L17.5mL。 0.11mol4mo1L127.5mL。,答案：BD,三、鋁,鋁為 銀白色 金屬，熔沸點(diǎn)較低 ，硬度較 小 ，密度較

14、小 ，導(dǎo)電性僅次 于 銀 、 銅 和 鐵 ，居第 四 位； 鋁元素在地殼中含量豐富，居 三 位。 是地殼中含量 第一 的金屬元素。,(一)鋁的物理性質(zhì),(二)原子結(jié)構(gòu),Al3,Al,K Ca Na Mg Zn Fe Sn Pb H Cu Hg ,Al的化學(xué)性質(zhì)活潑,具有較強(qiáng)還原性,Al,活動(dòng)與探究,將幾小塊用砂紙打磨過(guò)的鋁條分別放入四支潔凈試管,再向試管中分別加入濃硫酸、濃硝酸、6mol/L的鹽酸、6mol/L的氫氧化鈉各3mL,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.,1.與非金屬單質(zhì),如，氧氣 氯氣 硫,2.與水反應(yīng),鋁與冷水不反應(yīng)，與熱水反應(yīng)緩慢。,(三)鋁的化學(xué)性質(zhì),3.與酸的反應(yīng),與硫酸溶液反應(yīng),2Al+6H

15、Cl=2AlCl3+3H2,2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2 ,與濃硫酸、濃硝酸,？,與鹽酸反應(yīng),鋁的鈍化,在常溫下,鋁遇濃硝酸、濃硫酸時(shí)會(huì)在表面生成致密氧化膜而發(fā)生鈍化，從而阻止內(nèi)部金屬進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)。,*濃硝酸、濃硫酸可貯存在鋁制容器中，可用鋁槽車運(yùn)輸,3. 與酸的反應(yīng),（1）在冷的濃硫酸、濃硝酸中鈍化。,（2）在熱的濃硫酸、濃硝酸，稀硝酸 中反應(yīng)，但不產(chǎn)生氫氣。,(3)與稀硫酸，鹽酸等反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。,氧化性酸,非氧化性酸,鈍化是不反應(yīng)么？,4. 鋁與堿溶液反應(yīng),2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2,(還原劑),(氧化劑),指出上面反應(yīng)的氧化劑和還原劑？ 為

16、什么鋁制餐具不宜蒸煮或長(zhǎng)期存放有酸性和堿性的食物？,？,偏鋁酸鈉,2Al+2NaOH+6H2O =2NaAlO2+ 4H2O +3H2,5.與某些金屬氧化物反應(yīng),實(shí)驗(yàn)鋁熱反應(yīng),現(xiàn)象：,劇烈反應(yīng)，發(fā)出耀眼的光芒，產(chǎn)生大量的 煙，紙漏斗被燒穿，有紅熱液珠落下，液珠 冷卻后變?yōu)楹谏?鋁熱反應(yīng)：,鋁在高溫條件下和某金屬氧化物發(fā)生 的反應(yīng),鋁熱劑：,鋁粉和金屬氧化物（V2O5、Cr2O3、Fe3O4）的混合物,1.Mg條和KClO3的 作用：,引燃劑,2.鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用：,焊接鋼軌和冶煉金屬,鋁熱反應(yīng)用于焊接鋼軌,練習(xí)： 寫出Al分別與Cr2O3 、 MnO2 、V2O5 的反應(yīng),鋁熱反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是高溫

17、下，較活潑的鋁置換出較不活潑的金屬，工業(yè)上常用于冶煉高熔點(diǎn)的金屬。,6.與鹽的反應(yīng),鹽溶液中置換出比鋁不活潑的金屬,請(qǐng)寫出鋁與AgNO3 、Cu(NO3)2溶液反應(yīng)的離子反應(yīng)的方程式,Al + 3Ag+ = 3Ag + Al3+ 2Al+3Cu2+3Cu+2Al3+,(四)鋁的用途,鋁合金：主要用于建筑業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè) 以及電子行業(yè)。,鋁導(dǎo)熱能力強(qiáng)，可用于各種家用器皿。,鋁導(dǎo)電能力強(qiáng)，可用于導(dǎo)線。,鋁延展性好，可制成鋁箔。,鋁熱反應(yīng)放出大量熱，可置換鐵等高熔點(diǎn)金屬。,鋁合金及其制品,合金：,兩種或兩種以上的金屬（或金屬 與非金屬）熔合而成的具有金屬 特性的物質(zhì)。,你能舉出合金的例子嗎？,不銹鋼，

18、生鐵,合金特點(diǎn)：,a.合金的熔點(diǎn)一般比它的各成分金屬的低,b.合金的硬度一般比它的各成分金屬大,開(kāi) 心 辭 典,這里有五個(gè)問(wèn)題，你想回答哪一個(gè)？,幻燈片 4222,幻燈片 42幻燈片 19幻燈片 193,幻燈片 424,幻燈片 鋁的性質(zhì)1,2,開(kāi)心詞典,練習(xí)： 1、說(shuō)明下列事實(shí)所含的化學(xué)原理常溫下，可以用鋁制容器貯存和運(yùn)輸濃硫酸。鋁在空氣中不像鐵那樣容易被腐蝕。,2、將一個(gè)鋁制易拉罐內(nèi)充滿二氧化碳?xì)怏w，然后往罐內(nèi)注入足量的氫氧化鈉溶液，立即用膠布嚴(yán)封罐口，一會(huì)兒聽(tīng)到罐內(nèi)“咔、咔”作響，發(fā)現(xiàn)易拉罐變癟，再過(guò)一會(huì)兒易拉罐又鼓起來(lái)。 變癟的原因是：離子方程式：又鼓起來(lái)的原因是：離子方程式：,因?yàn)槎趸寂c氫氧化鈉溶液反應(yīng)， 使罐內(nèi)壓