2017_2018学年高中化学专题3从矿物到基础材料第一单元从铝土矿到

1 第二课时 从铝土矿中提取铝

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[课标要求]

1．了解铝元素在自然界中的主要存在形式。

2．了解从铝土矿中得到金属铝的过程。

1．铝元素是地壳中含量最多的金属元素，铝土矿(主要成分是Al 2O 3)是铝元素在

地壳中的主要存在形式之一。

2．从铝土矿(Al 2O 3、Fe 2O 3、SiO 2)提取Al 2O 3的两个流程：

(1)铝土矿――→足量NaOH 溶液NaAlO 2――→过量盐酸

AlCl 3――→过量氨水Al(OH)3――→△

Al 2O 3。 (2)铝土矿――→足量HCl 溶液

AlCl 3――→过量NaOH 溶液 NaAlO 2――→过量CO 2Al (OH)3――→△Al 2O 3。

3．铝元素在溶液中存在的形式

(1)在酸性溶液中存在形式Al 3＋

。

(2)在碱性溶液中存在形式AlO －2。

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：地壳中铝以化合态存在于铝土矿中，铝土矿的主要成分是Al 2O 3。

2．从铝土矿制备铝的工艺流程

(1)流程图

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(2)反应原理

①碱溶：化学方程式：Al 2O 3＋2NaOH===2NaAlO 2＋H 2O ；

离子方程式：Al 2O 3＋2OH －===2AlO －

2＋H 2O ；

②酸化：化学方程式：CO 2(过量)＋NaAlO 2＋2H 2O===Al(OH)3↓＋NaHCO 3；

离子方程式：AlO －2＋CO 2(过量)＋2H 2O===Al(OH)3↓

＋HCO －3；

③灼烧：2Al(OH)3△,Al 2O 3＋3H 2O ；

④电解：2Al 2O 3通电,4Al ＋3O 2↑。

(3)电解氧化铝时冰晶石的作用 由于氧化铝的熔点很高，直接加热使其熔化需要消耗很大的能量。在实际生产中，向氧化铝中添加冰晶石(Na 3AlF 6)，使氧化铝熔融温度降低，从而减少了冶炼过程中的能量消耗。

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 ．NaAlO 2溶液的酸化

C ．灼烧氢氧化铝固体

D ．电解熔融的氧化铝

解析：选D 从铝土矿制备铝所涉及的反应中，只有电解熔融的氧化铝涉及元素化合价的改变，2Al 2O 3(熔融)通电,4Al ＋3O 2↑，属于氧化还原反应。

2．铝土矿的主要成分是Al 2O 3，还含有少量杂质，已知下列操作：①加NaOH 溶液溶解；②通入过量的CO 2；③过滤；④加盐酸酸化；⑤灼烧。要得到高纯度的Al 2O 3，上述操作的正确顺序是( )

A ．①②③⑤

B ．①③②③⑤

C ．①③④③⑤

D ．①④③⑤ 解析：选B 将铝土矿用NaOH 溶液溶解后过滤，目的是除去不与NaOH 溶液反应的矿渣，并使Al 2O 3变成AlO －

2。用CO 2酸化是因为Al(OH)3溶于强酸，若加入盐酸，则盐酸的量难以控制，故选B 。

[方法技巧]

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有关氢氧化铝的图像分析

1．图像类型

(1)向含1 mol AlCl 3的溶液中加入氨水至过量

①实验现象：立即产生白色沉淀，且沉淀不溶于过量氨水。

②反应原理：Al 3＋＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH ＋4

③数量关系：n

3·H 2n 3＋＝3时，生成沉淀的量最多。

(2)向含1 mol AlCl 3的溶液中加入氢氧化钠溶液至过量

①实验现象：立即产生白色沉淀且沉淀量逐渐增多，达最大量后，随着NaOH 溶液的加入沉淀量又逐渐减少，直至消失。

②反应原理：OA 段：Al 3＋＋3OH －===Al(OH)3↓

AB段：Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O

③数量关系：OA段消耗的NaOH与AB段消耗的NaOH的物质的量之比为3∶1。

(3)向含1 mol NaAlO2的溶液中通入CO2至过量

①实验现象：立即产生白色沉淀，且沉淀不溶解。

②反应原理：

OA段：AlO－2＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO2－3

AB段：CO2－3＋H2O＋CO2===2HCO－3

③数量关系：n 2

n－2＝

1

2

时，生成沉淀的量最多

(4)向含1 mol NaAlO2的溶液中加入盐酸至过量

①实验现象：立即产生白色沉淀且沉淀量逐渐增多，达最大量后，随着盐酸的加入沉淀量又逐渐减少，直至消失。

②反应原理：OA段：AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓

AB段：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

③数量关系：OA段消耗的HCl与AB段消耗HCl的物质的量之比为1∶3。

(5)向含MgCl2、AlCl3各1 mol的混合溶液中加入氢氧化钠溶液至过量。

①实验现象：立即产生白色沉淀，且沉淀量逐渐增多，达最大量后，随着NaOH溶液的加入沉淀量部分溶解，但不完全消失。

②反应原理：OA段：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，

Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；

AB段：Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O

③数量关系：AB段消耗的NaOH的物质的量即为混合液中Al3＋的物质的量。

2．反应过程中铝元素存在的形式分析

(1)向1 L 1 mol·L－1的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液

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