高中化学必修一专题3第一单元 从铝土矿中提取铝

2 从铝土矿中提取铝【学习目标】 1、了解铝元素在自然界中的主要存在形式，以及从铝土矿冶炼铝的方法。

2、了解金属冶炼的一般原理【知识介绍】铝元素广泛大量存在于自然界。

地壳中，铝是含量最多的金属元素，大约占地壳总质量的7.73%，主要存在于粘土（Al2O3·2SiO2·2H2O）及各种岩石中（长石：KAlSi3O8、云母：K2H4Al6Si6O24、矾石KAl(SO4)2等），许多宝石也是含铝的化合物，如红宝石、蓝宝石的成分是结晶状的Al2O3（含有特殊的杂质）、猫眼是BeAl2O4，翡翠是NaAlSi2O6等。

铝土矿是是铝元素在地壳中存在的主要形式之一，是我们工业制铝的主要原料。

【知识体系】铝土矿的主要成分是________________，所含的主要杂质有_________和_________。

氧化铝的熔点很高（2054℃），质轻，常用作耐火材料。

【问题探究】阅读课本中图3-2《从铝土矿制备铝的工艺流程》以及下面一段课文，你能说出工艺流程中每一步的原理吗？相关的化学反应方程式又是哪些？【知识体系】1．工业上用电解氧化铝的方法生产金属铝，反应的化学方程式是_____________________。

氧化铝的熔点很高（2072℃），在生产中要加适量的___________，以降低氧化铝的熔融温度。

（如何制得纯净的Al2O3呢？我们先来学习铝土矿中几种主要成分的性质）2．能与碱反应生成盐和水的氧化物称为______性氧化物，例如__________________等，它们一般是_________(填“金属”或“非金属”)氧化物；能与酸反应生成盐和水的氧化物称为______性氧化物，例如__________________等，它们一般是_________(填“金属”或“非金属”)氧化物。

3．Al2O3既能和酸反应生成盐和水，也能和碱反应生成盐和水，这样的氧化物称______氧化物。

从铝土矿中提取铝教学主要过程[导入新课]（展示海洋图片）利用对海水中提取重要化学物质简单回顾。

[教师]当我们把目光从海水转向地壳的时候，你发现这里的矿产资源也同样丰富。

[教师讲解]它们为人类提供了铝、铁、铜等大量的基础材料。

（展示矿物图导入专题3学习）[教师提问]地壳中含量最多的金属元素是谁？它以怎样的形态存在呢？（了解铝在地壳中的含量和存在形式，认识铝是地壳中含量最多的金属）[教师提问]铝的含量如此丰富，金属铝有没有重要的使用价值呢？你们能否举一些例子来说明？（引导学生通过从生活中熟悉的例子认识铝的重要用途和社会价值）[学生回答]电线、锅、车（自行车、汽车）、飞机、电子产品等。

[教师过渡]铝和铝合金在生活应用非常广泛。

什么样的优点，使得它们有如此广泛的用途，请大家看一段视频，了解铝和铝合金的优点。

（引导学生认识“铝用途广泛”与其“性能优点”的关系）[教师提问]铝的优点多，用途广，储量丰富。

我们如何从铝土矿中获得铝呢？假如由你冶炼铝，你会想到了哪些方法？（通过提出问题，利用学生对已有金属提炼知识的回忆，提出各种可能方案）[学生回答]回答各种可能的方法。

[教师]下面我们一起来分析刚才几位同学提出的方法。

[教师]科学家在探索铝的制取上有无相同的做法的？[教师]展示化学史资料1和化学史资料2（从反应原理、是否适合大规模生产两个方面，结合化学史知识评价学生猜想方案的可行性，得出电解法制铝才是铝的工业冶炼的方法，体验铝冶炼是一个漫长的科学探索过程，体验电解法的应用给人类带来的贡献）[教师]电解法的发现，是否表示可以从铝土矿中得到铝？[教师]从铝土矿中提取铝主要有哪些步骤？每个步骤有什么作用？其中涉及到那些化学反应知识?下面请大家结合上述问题，阅读书本，以四人一组相互讨论交流。

（提出问题，指导学生阅读，了解工业提铝的工艺流程和涉及的相关化学知识）[学生]阅读后回答他们的理解。

1、溶解目的得到偏铝酸钠溶液2、过滤除去不溶物质3、酸化得到氢氧化铝合碳酸氢钠4、过滤得到氢氧化铝5、灼烧得到高纯度氧化铝6、电解得到铝[教师]通过同学们刚才的分析得出，第一步是加氢氧化钠的作用是溶解铝土矿中氧化铝，这说明氧化铝能跟氢氧化钠反应。

苏教版专题3 <从矿物到基础材料>重难点知识解析专题三课文目录第一单元从铝土矿到铝合金第二单元铁、铜的获取及应用第三单元含硅矿物与信息材料专题三从矿物到基础材料【重难点】1、氧化铝的性质；氧化铝、氢氧化铝的两性2、Al(OH)3的两性；Al(OH)3与氨水、NaOH反应现象的理解和方程式书写3、铝的两性；铝与强碱的反应一、从铝土矿到铝合金一、从铝土矿中提取铝1．铝土矿制备铝的步骤和原理：步骤：铝土矿过滤酸化过滤产物：（Al2O3）（NaAlO2）（Al(OH)3）灼烧电解铝（Al2O3 ）（Al）有关反应方程式：溶解：Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O酸化：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3灼烧：2Al(OH)3灼烧Al2O3+3H2O 电解：2Al2O3通电4Al+3O2↑2．Al2O3的两性Al2O3+3H2SO4====Al2(SO4)3+3H2OAl2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O二、铝的氢氧化物1．Al(OH)3的两性：溶于过量的强酸和强碱Al(OH)3+NaOH====NaAlO2+2H2OAl(OH)3+3HCl====AlCl3+3H2O用途：（1）耐火材料(Al2O3熔点高)（2）冶炼金属铝2．氢氧化铝Al(OH)3：典型的两性氢氧化物，既能溶于强酸，又能溶于强碱Al(OH)3 + 3H+ ＝Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + OH－＝AlO2－+ 2H2O Al3+、AlO2－、Al(OH)3之间的关系可用下式表示从铝土矿中提取铝的过程中的的化学方程式①Al 2O 3 + 2 NaOH = 2NaAlO 2 + H 2O ② NaAlO 2 + CO 2 + 2H 2O = Al(OH)3 +NaHCO 3③ 2Al(OH)3 ===== Al 2O 3 + 3H 2O ④ 2Al 2O 3 ===== 4Al + 3O 2↑三、铝（1）铝在常温下能很快被氧化，形成致密的氧化膜，因而具有一定的抗腐蚀性。

第二课时 从铝土矿中提取铝——————————————————————————————————————[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(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：CO2(过量)＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3；离子方程式：AlO－2＋CO2(过量)＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3；③灼烧：2Al(OH)3△,Al2O3＋3H2O；④电解：2Al2O3通电,4Al＋3O2↑。

(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(Na3AlF6)，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．NaAlO2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，2Al2O3(熔融)通电,4Al＋3O2↑，属于氧化还原反应。

3.2 Al (OH)4.2 Al2O3A3电解Al2O3+3H2O4Al+3冰晶石O2个专题三从矿物到基础材料第一单元从铝土矿到铝合金一、从铝土矿中提取铝(一)氧化铝(Al2O3)氧化铝是一种高沸点(2980℃)、高熔点(2054℃)、高硬度的白色化合物，常用作耐火材料。

刚玉的主要成分是a—氧化铝，硬度仅次于金刚石。

1.与碱的反应(与强碱NaOH)Al2O3+2NaOH = 2NaAlO2+ H2O2.与强酸的反应(H2sO4)Al2O3+3H2so4=Al2(SO4)3+3H2O3.两性氧化物：既可以与酸反应又可以与碱反应生成盐和水的氧化物。

知识拓展1.偏铝酸钠(NaAlO2)的性质(1)往偏铝酸钠溶液中通入CO2 NaAlO2+CO2+2H2O=Al (OH) 3J+NaHCO3产生白色絮状沉淀，通入过量的CO2,沉淀不溶解。

(2)往偏铝酸钠溶液中加HCl NaAlO2+ HCl+H2O=Al (OH) 3^+NaClAl (OH) 3+3 HCl=AlCl3+3H2O 加入少量盐酸，生成白色絮状沉淀，继续加入盐酸至过量，白色沉淀溶解。

2.氯化铝(AlCl3)的性质(1)往氯化铝溶液中通入氨气AlCl3+3NH3+3H2O= Al (OH) 3J+3NH4cl 产生白色絮状沉淀，通入过量的NH“沉淀不溶解。

(2)往氯化铝溶液中逐滴加氢氧化钠溶液AlCl3+ 3NaOH=Al (OH) 3J+3NaClAl (O H)3+ NaOH = NaAlO2+2 H2O加入少量NaOH溶液，产生白色絮状沉淀，继续加入NaOH溶液至过量，白色沉淀溶解。

(二)铝土矿中提取铝制取金属铝的流程图如下:2溶解—►!过滤——►wfel~“过滤——“灼烧流程图中所涉及到的化学反应：1. Al2O3+2NaOH = 2NaAlO2+ H2O2. NaAlO2+CO2+2H2O=Al (OH) 3^+NaHCO3二、铝的性质及应用（一）铝的存在自然界中铝以化合态存在。

第一单元从铝土矿到铝合金第一节从铝士矿中提取铝一、教学目标】：（1）了解地壳中铝元素的含量，知道铝元素在自然界的主要存在形式。

（2）了解铝土矿制备铝的工艺流程，掌握相关反应的化学方程式，通过对工艺流程的问题探究，培养了学生从信息中获取新知识的能力。

（3）从炼铝方法的变化中体验化学科学的发展对人类生活的影响。

二、教学重点和难点（1）重点：铝的冶炼过程（2）难点：Al2O3的两性三、设计思路鉴于铝在生产生活中的广泛应用，在设计教学过程时可以从铝在日常生活中的应用入手，激发他们对铝及其化合物的浓厚兴趣，并引发对铝的来源的深入思考；进而在对制备流程中的分析过程中发现问题，充分激发起学生学习寻求解释的愿望，并在探究过程中获取知识。

具体教学流程如下：铝在生产和生活中的应用工业提取铝的生产流程铝的冶炼史介绍环保教育。

四、教学过程【情境引入】展示可乐罐，很多同学爱喝可乐，可乐罐是由什么材料制成？【学生回答】主要成分为铝。

【讲述】铝元素在自然界中的存在是怎么样的情况呢，我们看下投影资料。

【提问】铝在我们身边无处不在，具有广泛的应用，请大家举例铝的应用。

【播放图片】生活和生产中的铝制品【过渡】铝与我们生活和生产密切相关，但是追溯到19世纪中期，铝像现在这样普遍存在吗？【播放资料】（（一）法国皇帝拿破仑三世，为显示自己的富有和尊贵，命令官员给自己打造了一顶铝皇冠。

他戴上铝皇冠，神气十足地接受百官的朝拜。

在宴请宾客时，拿破仑三世使用一套珍藏的铝制餐具，而大臣们使用的是金或银制餐具。

（二）门捷列夫创建了元素周期表，受到英国皇家学会的表彰，奖品是一只铝制奖杯。

【设问】这两个事例说明了什么？【学生回答】说明当时铝很贵。

【过渡】铝在地壳中都以化合态存在，如氧化铝等。

在19世纪中期铝的冶炼的困难导致了铝的价格的昂贵，甚至都超过了黄金，但现在随着科学技术的进步，人们已经熟练地掌握了较好的冶炼铝的方法，铝的价格大大降低，走进了我们普通百姓家。

苏教版必修1专题3 第一单元课时练习1 从铝土矿中提取铝一、选择题1．以下说法正确的选项（ ）A ．金属氧化物一定是碱性氧化物B ．碱性氧化物一定是金属氧化物C ．非金属氧化物一定是酸性氧化物D ．酸性氧化物一定是非金属氧化物2．以下属于碱性氧化物的是（ ）属于酸性氧化物的是（ ）属于两性氧化物的是（ ）A ．CO 2B ．Fe 2O 3C ．SiO 2D ．COE ．Al 2O 32O 73．熔融烧碱样品应使用以下器皿（ ）A ．石英坩埚B ．一般玻璃坩埚C ．生铁坩埚D ．瓷坩埚4．如何除去以下括号中的杂质①MgO(Al 2O 3)②Na 2CO 3(NaHCO 3)二、填空题5．铝元素占地壳的 ，是地壳中含量最多的金属元素，主要以铝土矿（填写主要成份） ，含少量 、 杂质存在。

6．从铝土矿制备铝的工艺流程：Al 2O 3（含杂质） NaAlO 2 Al(OH)3 Al 2O 3 Al ⑴请依次写反响的化学方程式① ② ③ ④ ⑵请写上述属①②的离子方程式① ② ⑶电解参加冰晶石的作用是7．铝合金具有密度小、强度高、塑性好、制造工艺简单、本钱低、抗腐蚀才能强等特点，主要用于建筑业、交通运输业以及电子行业。

8．试设计一个实验证明Al 2O 3是两性氧化物。

答案：1．B 2．BF ；ACG ；E 3．C4．①Al 2O 3 +2NaOH===2NaAlO 2+H 2ONaOH 溶液 通CO 2 灼烧 电解 ① ② ③ ④②NaHCO3======Na2CO3+CO2+H2O5．见教材P626．①Al 2O3 +2NaOH===2NaAlO2+H2O ②NaAlO2 + CO2+2H2O===NaHCO3+Al(OH)3↓③2Al(OH)3======= Al 2O3 + 3H2O ④2Al 2O3（熔融）====== 4Al+3O2↑电解7．参见教材P638．各取少量新制的氧化铝于三支试管中，分别参加水、适量的盐酸和氢氧化钠溶液，并加热，加水的试管中的氧化铝不溶解，加盐酸及加氢氧化钠溶液均溶解，说明氧化铝既能与盐酸反响又能与氢氧化钠反响，说明氧化铝是两性氧化物。

第三课时从铝土矿中提取铝1.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,还有少量杂质Fe2O3、SiO2等)提取纯Al2O3作冶炼铝的原料,提取时操作过程如下图所示,图中操作错误的是( )A.④⑤B.③④C.②⑤D.①②解析:④用过量盐酸会溶解生成的Al(OH)3沉淀,可以通足量的CO2使溶液中的NaAlO2完全形成Al(OH)3沉淀;⑤Al(OH)3沉淀灼烧生成Al2O3。

答案:A2.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.偏铝酸钠溶液的酸化C.灼烧氢氧化铝固体D.电解熔融的氧化铝解析:电解熔融的氧化铝发生的反应是2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,属于氧化还原反应。

答案:D3.下列化学方程式书写错误的是( )A.Al2O3粉末溶于NaOH溶液中:Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2OB.NaAlO2溶液中通入足量的C O2:2NaAlO2+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+Na2CO3C.灼烧氢氧化铝固体:2Al(OH)3Al2O3+3H2OD.电解熔融的氧化铝:2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑解析:NaAlO2溶液中通入足量的CO2:NaAlO2+CO2+2H2O Al(OH)3↓+NaHCO3。

答案:B4.下列有关铝土矿中提炼铝的说法不正确的是( )A.铝土矿中的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B.提炼过程中,先将铝土矿净化提取氧化铝,再进行冶炼C.可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来D.冶炼铝的方法同工业冶炼钠、镁相似,可用电解法解析:铝的金属性很强,用常见的还原剂不能把氧化铝中的铝还原出来,应用电解法。

答案:C5.在MgO中混有少量的Al2O3杂质,欲将杂质除去可选用的试剂是( )A.稀硫酸B.浓氨水C.稀盐酸D.氢氧化钠溶液解析:欲除去A l2O3杂质则应选择能溶解Al2O3而与MgO不反应的试剂,只有氢氧化钠溶液符合要求。