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(共27张PPT)
铝的重要化合物
铝的冶炼及模拟工业从铝土矿提纯氧化铝
Al Al2O3 Al(OH)3 AlCl3 、NaAl(OH)4 / NaAlO2
复习目标：
了解铝的重要化合物的存在、性质和用途；
1
掌握工业提取铝的一般方法。
2
1746年,法国科学家拉瓦锡证实不能用碳等还原剂还原氧化铝:
1825年,丹麦奥斯特利用金属钾还原氯化铝获得少量的铝
1854,法国的德维尔利用金属钠还原 NaAlCl4得到了一定量的铝;
1886年,美国的化学系学生霍尔和法国的埃鲁分别发现了冰晶石一氧化铝熔盐电解法化获得金属铝。
[问题](1)科学家们在探索中采用了哪些冶炼金属的一般方法
(2)门捷列夫在1857年获得的铝制奖杯是哪位科学家的研究成果，
为何当时铝比黄金贵？
原料难得，生产成本高，产量小
Al的冶炼历程
课程导入
霍尔-埃鲁电解法： 把氧化铝熔化在熔融的冰晶石（Na3AlF6）中进行电解, 终于看到小球状的铝聚集在阴极上。
2Al2O3=== 4Al+3O2↑
通电
冰晶石
助熔剂：使氧化铝的熔融温度由2050℃降低到1000℃，大降低成本，使铝得到大规模生产。
铝土矿：
Al2O3，少量SiO2，Fe2O3
Al2O3
Al
大规模冶炼铝的原料从何而得？铝在自然界的主要存在形式？
思考
铝土矿
Al2O3
少量SiO2
Fe2O3
滤渣
过量盐酸
过量烧碱
滤渣
滤渣
过量CO2酸化
滤液
灼烧
Al2O3
铝土矿
Al2O3
少量SiO2
Fe2O3
滤渣
过量烧碱
滤渣
过量CO2酸化
滤液
灼烧
Al2O3
Al2O3的提纯工艺：酸溶法、碱溶法等，目前广泛应用的是碱溶法
｛问题1】
铝土矿为何可以酸溶，也可以碱溶？
一、铝的氧化物——Al2O3
1.Al2O3的物理性质：
俗称刚玉，红宝石，蓝宝石的主要成分都是Al2O3 ,白色固体，难溶于水，熔点高（2050℃），也很坚固，可作耐火材料—耐火坩埚、耐火管、耐高温的实验仪器.
含Cr元素
含Ti元素
2.Al2O3的化学性质：
1、制备铝的原料：2Al2O3===4Al+3O2↑
通电
冰晶石
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + 6H+ == 2Al3+ + 3H2O
Al2O3 + 2OH- == 2AlO2-+ H2O
2、两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的金属氧化物
Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O
模拟工业酸溶法提纯氧化铝：
（提示：Fe2O3为碱性氧化物，SiO2为酸性氧化物， Al(OH）3受热易分解。
Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O
SiO2不与HCl反应
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
铝土矿与过量HCl溶液：
铝土矿
Al2O3
少量SiO2
Fe2O3
滤渣
过量盐酸
过量烧碱
滤渣
滤渣
过量CO2酸化
滤液
灼烧
Al2O3
SIO2
HCl
AlCl3
FeCl3
工艺流程基本思路：
对比原料与产物，分析须除杂质
看清需要滤液 or 滤渣
模拟工业酸溶法提纯氧化铝：
铝土矿
Al2O3
少量SiO2
Fe2O3
HCl
AlCl3
FeCl3
滤渣
过量盐酸
过量烧碱
滤渣
SIO2
滤渣
过量CO2酸化
滤液
灼烧
Al2O3
思考1：
为何要向滤液（ AlCl3、FeCl3和过量的HCl ）中滴加过量烧碱，能否用氨水替代？
实验1：
NH3 H2O
AlCl3
NaOH
AlCl3
NaOH
FeCl3
产生白色沉淀，滴加过量氨水沉淀不溶解。
说明氢氧化铝不溶于弱碱（一水合氨）
先逐渐产生白色沉淀至最大量，继续滴加氢氧化钠沉淀溶解。
说明氢氧化铝溶于强碱氢氧化钠。
加氢氧化钠直至过量，产生红褐色沉淀，且不溶解。
说明氢氧化铁不溶于碱。
HCl
AlCl3
FeCl3
过量烧碱
滤渣
（能否用氨水替代）
NaCl
NaOH
NaAlO2
Fe(OH)3
AlCl3+3NaOH=3NaCl+Al(OH)3 ↓
Al(OH)3 +NaOH=NaAlO2+2H2O
FeCl3+3NaOH=
3NaCl+Fe(OH)3↓
AlCl3+3NH3 H2O=
3NH4Cl+Al (OH)3↓
若是制备Al (OH)3你会选择用什么试剂？为什么？
二、铝的氢氧化物Al(OH)3
1.物理性质:
白色固体沉淀，几乎不溶于水.
2.化学性质:
1、两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物
Al(OH)3 +NaOH=NaAlO2+2H2O
Al(OH)3 +3HCl = AlCl3 +3H2O
Al(OH)3 +3H+ = Al3+ +3H2O
Al(OH)3 +OH-=AlO2-+2H2O
AlCl3+3NH3 H2O=3NH4Cl+Al (OH)3 ↓
①.向铝盐中加氨水至过量
2、制备Al (OH)3方法1：
模拟工业酸溶法提纯氧化铝：
铝土矿
Al2O3
少量SiO2
Fe2O3
HCl
AlCl3
FeCl3
滤渣
过量盐酸
过量烧碱
NaCl
NaOH
NaAlO2
滤渣
SIO2
滤渣
Fe(OH)3
过量CO2酸化
滤液
灼烧
Al2O3
思考2：
向滤液（NaCl、NaOH、NaAlO2）中通入过量CO2酸化的目的是什么？能不能用盐酸替代？
NaOH、NaAlO2
CO2
刚开始无沉淀，逐渐产生沉淀，通入二氧化碳至过量，沉淀不溶解。
继续向试管中滴加盐酸，立刻产生气泡，而且白色沉淀溶解。
二氧化碳先与氢氧化钠反应，然后再与偏铝酸钠生成氢氧化铝，氢氧化铝不溶于弱酸（碳酸）。
说明溶液中产生了碳酸氢钠，以及氢氧化铝会溶于过量的盐酸。
实验2：
（能不能用盐酸替代）
滤渣
NaCl
NaOH
NaAlO2
过量CO2酸化
滤液
灼烧
Al2O3
现象：
结论：
Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
CO2+2NaAlO2+3H2O=2Al(OH)3↓+Na2CO3
NaCl
NaHCO3
Al(OH)3
HCl
NaOH、NaAlO2
刚开始无沉淀，后逐渐产生沉淀，继续滴加盐酸，沉淀溶解。
说明首先，盐酸先与氢氧化钠反应过量的氢氧化钠反应，然后再与偏铝酸钠反应生成氢氧化铝，氢氧化铝会溶于过量的盐酸。
实验2：
（能不能用盐酸替代）
滤渣
NaCl
NaOH
NaAlO2
过量CO2酸化
滤液
灼烧
Al2O3
现象：
结论：
HCl+NaOH=NaCl+H2O
HCl+NaAlO2+H2O=Al(OH)3↓+NaCl
Al(OH)3 +3HCl = AlCl3 +3H2O
结论：不能用盐酸替代
【拓展】偏铝酸钠
白色沉淀
沉淀溶解
白色沉淀
适量盐酸
AlO2-
过量盐酸
AlO2-
适量CO2
过量CO2
沉淀不溶解
AlO2-+2H2O+CO2＝Al(OH)3↓+ HCO3-
(AlO2-+ HCO3- + H2O＝Al(OH)3↓+ CO32- )
2AlO2-+3H2O+CO2＝2Al(OH)3↓+ CO32-
AlO2-+ H+ + H2O＝Al(OH)3↓
CO2不足：
CO2足量：
Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O
总结：Al(OH)3溶于强酸、强碱，不溶于H2CO3和氨水
2、制备Al (OH)3方法2：
CO2+NaAlO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3
②.向偏铝酸盐中通入CO2至过量
若是制备Al (OH)3你会选择用什么试剂？为什么？
模拟工业酸溶法提纯氧化铝：
铝土矿
Al2O3
少量SiO2
Fe2O3
HCl
AlCl3
FeCl3
滤渣
Al(OH)3
过量盐酸
过量烧碱
NaCl
NaOH
NaAlO2
滤渣
SIO2
滤渣
Fe(OH)3
过量CO2酸化
滤液
NaCl
NaHCO3
灼烧
Al2O3
3、不稳定性：
当金属氢氧化物易溶时，受热难分解，如NaOH、KOH等；
当金属氢氧化物难溶时，受热易分解，如AI(OH)3、Fe(OH)3、Cu(OH)2、Mg(OH)2
三、铝的氢氧化物Al(OH)3
2Al(OH)3==Al2O3+3H2O
△
可作阻燃剂（氢氧化铝的分解过程吸热）
4、Al(OH)3的用途
医用胃酸中和剂
阻燃剂
模拟工业酸溶法提纯氧化铝小结：
铝土矿
Al2O3
少量SiO2
Fe2O3
HCl
AlCl3
FeCl3
滤渣
Al(OH)3
过量盐酸
过量烧碱
NaCl
NaOH
NaAlO2
滤渣
SIO2
滤渣
Fe(OH)3
过量CO2酸化
滤液
NaCl
NaHCO3
灼烧
Al2O3
Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O
SiO2不与HCl反应
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
AlCl3+3NaOH=3NaCl+Al(OH)3 ↓
Al(OH)3 +NaOH=NaAlO2+2H2O
FeCl3+3NaOH=3NaCl+Fe(OH)3↓
CO2+NaAlO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3
2Al(OH)3==Al2O3+3H2O
△
2Al + 6H+ = 2Al3++ 3H2
Al2O3+6H+＝2Al3++3H2O
Al2O3+2OH-＝2AlO2-+H2O
Al(OH)3 + 3H+ == Al3+ + 3H2O
Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O
2Al+2OH-+2H2O == 2AlO-2+3H2
AlCl3
Al(OH)3
NaAlO2
Al2O3
Al
2Al(OH)3==Al2O3+3H2O
△
2Al2O3===4Al+3O2↑
通电
冰晶石
知识小结1：
Al3+
AlO
Al(OH)3
3OH-
OH-
H+
3H+
4OH-
4H+
知识小结2：
Al3++3NH3 H2O=3NH4++Al (OH)3 ↓
Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O
CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
Al(OH)3 + 3H+ == Al3+ + 3H2O
Al3++4OH-=AlO2- + 2H2O
AlO2- +4H+=Al3++2H2O
知识小结3：
Al3++3NH3 H2O=3NH4++Al (OH)3 ↓
CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
制备Al (OH)3 的三种途径：
①.向铝盐中加氨水至过量（不用强碱）
②.向偏铝酸盐中通入CO2至过量（不用强酸）
③.将铝盐与偏铝酸盐1：3比例混合
Al3++3AlO2-+4H2O=4Al(OH)3↓
铝土矿
Al2O3
少量SiO2
Fe2O3
滤渣
过量烧碱
滤渣
硅铝酸盐沉淀以及
过量CO2酸化
滤液
灼烧
Al2O3
学以致用：
运用前面所学的知识，你能填写出碱溶法的工艺流程吗？
NaAlO2
NaOH
NaHCO3
Al(OH)3
Fe2O3
Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O
CO2+NaAlO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3
随堂训练1：
1.下列关于铝的化合物的说法错误的是
A.氧化铝俗名为刚玉，是高温耐火材料
B.KAl(SO4)2·12H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体，可以净水
√
将AlCl3溶液滴入浓氨水中，生成氢氧化铝沉淀，D错误。
随堂训练2：
2.向含有HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl的混合溶液中(假设各1 mol)，逐滴加入NaOH溶液，沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像如下。(假设Mg2＋、Al3＋结合OH－能力相同)分析图像的变化情况，回答下列问题：
(1)H＋、Al3＋、Al(OH)3、 四种微粒与OH－反应的先后
顺序依次为____________________________。
(2)依次写出各阶段的离子方程式：
①OA：__________________。
②AB：_____________________________________________________。
③BC：_______________________。
④CD：_____________________________。
H＋＋OH－===H2O
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
铝土矿
氧化铝
萤石
冰晶石
石油焦\沥青焦
碳素电极
电解
液态铝
铝锭
工业铝的生产：
材料：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CO291%，少处理废液、废渣1.9吨。
“感谢您的聆听”

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