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1、从铝土矿中提取铝从铝土矿中提取铝专题专题3 3 从矿物质到基础材料从矿物质到基础材料天天然然红红宝宝石石火箭的火箭的铝合金铝合金材料材料“嫦娥一号嫦娥一号”上首次使用的上首次使用的铝锂铝锂合金合金月月球球车车上上泡泡沫沫铝铝防防护护服服（一）在国宴上，拿破仑三世使用一套珍藏的（一）在国宴上，拿破仑三世使用一套珍藏的铝铝制餐具制餐具，而大臣们使用的是银制餐具。，而大臣们使用的是银制餐具。（二）门捷列夫创建了元素周期表，受到英国皇（二）门捷列夫创建了元素周期表，受到英国皇家学会的表彰，奖品是一只家学会的表彰，奖品是一只铝制铝制奖杯。奖杯。 “铝的趣史铝的趣史”是因为铝在地球上的含量比黄金还少吗是因
2、为铝在地球上的含量比黄金还少吗? ? 其实是当时铝的其实是当时铝的产量非常少产量非常少，从而导致了铝的价格相当的昂贵，从而导致了铝的价格相当的昂贵，甚至都超过了黄金甚至都超过了黄金 。2468含量/Na CaFe Al2.743.454.757.73氧氧49.1349.13%铁钙钠钾镁铁钙钠钾镁14.55%铝铝7.73%硅硅2626%一、铝的存在：一、铝的存在：铝是地壳中含量铝是地壳中含量最多的金属元素最多的金属元素铝在地壳中以铝在地壳中以化合态存在化合态存在其中铝土矿其中铝土矿(含有少量杂质的含有少量杂质的Al2O3矿物矿物)是主是主要存在形式。要存在形式。概括整合概括整合从自然界中提取金属
3、从自然界中提取金属自然界中的金属大多以化合态存在自然界中的金属大多以化合态存在用用化学的方法把化合态的金属变成游离态化学的方法把化合态的金属变成游离态要要考虑的问题考虑的问题矿物的矿物的提纯（富集）提纯（富集）合适的冶炼方法合适的冶炼方法如何冶炼铝？如何冶炼铝？ 资料资料资料资料1 1、电解哪种铝的化合物？、电解哪种铝的化合物？、电解哪种铝的化合物？、电解哪种铝的化合物？AlAl2 2OO3 32 2、如何解决其熔点高的问题？、如何解决其熔点高的问题？、如何解决其熔点高的问题？、如何解决其熔点高的问题？加入助熔剂加入助熔剂加入助熔剂加入助熔剂氧化铝熔点很高，生产中消耗能量很大氧化铝熔点很高，生
4、产中消耗能量很大氧化铝熔点很高，生产中消耗能量很大氧化铝熔点很高，生产中消耗能量很大。1886188618861886年，美国化学家霍尔发现年，美国化学家霍尔发现年，美国化学家霍尔发现年，美国化学家霍尔发现了冰晶石了冰晶石了冰晶石了冰晶石(Na(Na(Na(Na3 3 3 3AlFAlFAlFAlF6 6 6 6) ) ) )可可可可以以以以降低氧化铝的熔点，才使铝得以大量投入生产。降低氧化铝的熔点，才使铝得以大量投入生产。降低氧化铝的熔点，才使铝得以大量投入生产。降低氧化铝的熔点，才使铝得以大量投入生产。2Al2O3 (熔融熔融) 4Al 3O2 冰晶石冰晶石通电通电得得3e3e- -4失失
5、2e2e- -6概括整合概括整合从自然界中提取金属从自然界中提取金属自然界中的金属大多以化合态存在自然界中的金属大多以化合态存在用用化学的方法把化合态的金属变成游离态化学的方法把化合态的金属变成游离态要要考虑的问题考虑的问题矿物的矿物的提纯（富集）提纯（富集）合适的冶炼方法合适的冶炼方法氧化铝氧化铝 铝铝 铝土矿铝土矿铝土矿铝土矿（主要成分为（主要成分为Al2O3，还还有少量有少量Fe2O3、SiO2等杂质）等杂质）如何将铝土矿如何将铝土矿（主要成分为（主要成分为Al2O3，还有少，还有少量量Fe2O3、SiO2等杂质）等杂质）中中Al2O3提纯？提纯？交流与讨论交流与讨论Al2O3Fe2O3
6、SiO2注意：溶液中的注意：溶液中的NaAlO2 、Na2SiO3与与NaOH在一定条件在一定条件下会生成铝硅酸钠下会生成铝硅酸钠沉淀沉淀Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2OFe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O不反应不反应Al2O3+ 2NaOH=2NaAlO2+H2O不反应不反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O盐酸盐酸氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液二、从铝土矿中提取铝二、从铝土矿中提取铝请设计一个从铝请设计一个从铝土矿中提取铝的土矿中提取铝的流程流程 如何将铝土矿如何将铝土矿（主要成分为（主要成分为Al2O3，还有少，还有少量量Fe2O3、SiO2等杂质）等杂质）中中A
7、l2O3提纯？提纯？交流与讨论交流与讨论Al2O3Fe2O3SiO2注意：溶液中的注意：溶液中的NaAlO2 、Na2SiO3与与NaOH在一定条件在一定条件下会生成铝硅酸钠下会生成铝硅酸钠沉淀沉淀Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2OFe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O不反应不反应Al2O3+ 2NaOH=2NaAlO2+H2O不反应不反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O盐酸盐酸氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液思考与评价思考与评价你认为这两种方法哪一种更适合工业生产，说出你的理由。你认为这两种方法哪一种更适合工业生产，说出你的理由。酸处理酸处理碱处理碱处理铝土矿铝土矿NaA
8、lO2(aq)Al(OH)3Al2O3盐酸溶解盐酸溶解AlCl3(aq)FeCl3(aq)NaOHCO2酸化酸化过滤过滤过滤过滤过滤过滤灼烧灼烧过滤过滤铝土矿铝土矿NaAlO2(aq)Al(OH)3Al2O3CO2酸化酸化NaOH溶溶解解过滤过滤灼烧灼烧电解电解熔融熔融Al电解电解熔融熔融Al冰晶冰晶石石二、从铝土矿制备铝的工艺流程：二、从铝土矿制备铝的工艺流程：铝土矿铝土矿NaAlO2溶液溶液Al(OH)3Al2O3滤滤渣渣二氧化碳二氧化碳滤滤液液溶解溶解过滤过滤NaOH溶液溶液过滤过滤灼烧灼烧酸化酸化电解电解熔融熔融Al电解电解Al2O3提纯提纯Al2O3写出从铝土矿提取铝所涉及的四个反应
9、，并写出从铝土矿提取铝所涉及的四个反应，并将将改写成离子方程式。改写成离子方程式。 三、铝的再生三、铝的再生新世纪材料的亮点新世纪材料的亮点 再生铝又称二次铝，是目前废物界最有再生铝又称二次铝，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价值的材料。现在世界每年从废铝回收的铝量约为铝量约为400万吨，相当于每年铝产量的万吨，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吨再生铝合金能耗仅为新铝的2.6%，并节，并节省省10.5吨水，少用固体材料吨水，少用固体材料11吨，比电解吨，比电解铝是少排放铝是少排放CO29.1
10、%，少处理废液、废渣，少处理废液、废渣1.9吨吨 As Charles Markson Hallthe founder of ALCOA（美国铝业公司，简称（美国铝业公司，简称“美铝美铝” ） and the modern Aluminum industry discovered in the late nineteenth century, “The uses for Aluminum are boundless（没有边界的、无穷的）（没有边界的、无穷的）.” ALCOA continues to develop new applications（用途）（用途） for this remar
11、kable（杰出的、显著的）（杰出的、显著的） metal, delivering solutions for the next generation of products and ideas. 正如正如“美铝美铝”的创始人和现代铝的创始人和现代铝工业奠基者查尔斯工业奠基者查尔斯马丁马丁霍尔在霍尔在1919世纪晚期所说，世纪晚期所说，铝的作用是无穷无尽铝的作用是无穷无尽的的。 “美铝美铝”将将继续致力于挖掘这种非凡继续致力于挖掘这种非凡金属的新用途金属的新用途，为新一代的生产方式和理，为新一代的生产方式和理念拓宽思路。念拓宽思路。寄语金属铝寄语金属铝 如果让你用一句最简短的话，寄语如果让你用
12、一句最简短的话，寄语金属铝的未来，你最想说的是什么？金属铝的未来，你最想说的是什么？我要飞的更高我要飞的更高巩固与练习巩固与练习 1.1.下列有关铝土矿中提炼铝的说法不正确的是下列有关铝土矿中提炼铝的说法不正确的是 ( )( ) A A铝土矿中的铝土矿中的铝元素是以化合态存在的，需用化学方铝元素是以化合态存在的，需用化学方 法把铝元素变成游离态。法把铝元素变成游离态。 B B提炼过程中，先将铝土矿净化提取氧化铝提炼过程中，先将铝土矿净化提取氧化铝, ,再进行再进行冶炼。冶炼。 C C可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来。可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来。 D D冶炼铝的方法同工业冶炼钠
13、、镁相似冶炼铝的方法同工业冶炼钠、镁相似, , 可用电解法。可用电解法。C2. 从铝土矿制备铝所涉及的下列有关反应中，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：属于氧化还原反应的是： （ ） A.铝土矿溶于铝土矿溶于NaOH溶液中溶液中 B.偏铝酸钠溶液的酸化偏铝酸钠溶液的酸化 C.灼烧氢氧化铝固体灼烧氢氧化铝固体 D.电解熔融的氧化铝电解熔融的氧化铝D Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2ONaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3 2Al(OH)3=Al2O3+3H2O通过上述材料，你有什么想法？通过上述材料，你有什么想法？l要注重废旧金属的回收利用要注重废旧金属的回收利用l注重资源和能源的节约注重资源和能源的节约l还要注重环保还要注重环保冰晶冰晶石石二、从铝土矿制备铝的工艺流程：二、从铝土矿制备铝的工艺流程：铝土矿铝土矿NaAlO2溶液溶液Al(OH)3Al2O3滤滤渣渣二氧化碳二氧化碳滤滤液液溶解溶解过滤过滤NaOH溶液溶液过滤过滤灼烧灼烧酸化酸化电解电解熔融熔融Al电解电解Al2O3提纯提纯Al2O3
