从铝土矿中提取铝
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中的主要存在形式
2. 了解工业上从铝土矿中获得铝的方法和其中的化学知识
3. 了解金属冶炼的一般方法
4. 体检科学发展的曲折历程，培养节约资源、能源，注重环境保护的意识
导入新课
我们先来了解一则有关中国第一艘航母，也就是被中国军方称为航母试验平台的瓦良格号航母的最新消息。
据国防部的消息，今年8月我国航母平台顺利完成了首次出海试验以后，按计划，返回船舱，继续实施改装和测试。目前已完成了有关的工作，于11月29日再次出海试航，是为了开展相关的科研试验。并于12月11日结束为期11天的第二次试航，返回大连的港口。 本次试航时间长是因为项目多的缘故，除了对首次海试中发现的问题进行再次验证之外，还增加了新的试验项目，其中包括舰载机的测试。
据军事专家预测，我国第一艘航母撞在的舰载机是由我国中航工业沈阳飞机制造公司设计制造的歼15战机。"歼-15"是中国第一代舰载战斗机，也是典型的第三代战斗机。
这就是我国的"歼-15"舰载机。这张是"歼-15"和武器全景图。其中从材料的角度看，飞机的将近70%由铝合金构成；而每枚导弹用铝量占总总量的10---15%。
由此可见，铝在航空和军事行业有着极为广泛的使用。
铝的物理性质
同时铝在社会和生活中也随处可见。请举例社会和生活中常见的铝制品。
【学生回答】
那这些铝制品都利用了铝怎么样的物理性质？
【学生回答】导热性、导电性、延展性和密度小
现在铝在生活中有着广泛的使用，但是在19世纪中期，铝的价格却非常的昂贵，甚至远远高于黄金的价格。这里有两则历史故事体现了当时铝的何等宝贵。
19世纪中叶，法兰西第二共和国总统拿破仑三世，珍藏着一套铝制餐具，平时舍不得使用，知道国宴时才拿出来炫耀一番，而其他人只能用金制、银制餐具。
英国皇家学会为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，不惜重金制作了一只铝杯，赠送给门捷列夫。
由此可见，铝在当时的价格非常高，我们知道物以稀为贵，难道是自然界中铝元素含量非常少？
一、 铝的存在
这是"地壳里各种元素的含量图（质量分数）"。从图我们可
以知道，铝是自然界中含量最多的金属元素。
铝元素在自然界中主要以化合态形式存在。
可见当时铝的价格特别昂贵，不是因为自然界中铝元素含量少，
而是当时铝的提炼非常困难。直到1886年，电解法制铝工艺的发明，才使得铝在生产生活中应用得以迅速普及。
接下来，我们一起来了解下提取铝的矿物和提取铝的工艺流程。
工业上，我们一般利主要含有Al2O3的物质为原料来提取铝。自然界中，主要成分是
Al2O3的物质有红宝石、蓝宝石、绿宝石。但是真正应用于工业生产的却是不起眼的氧化铝矿石-铝土矿。
二、 铝的提取
铝土矿（主要成分是Al2O3，还含有少量Fe2O3、SiO2等杂质）。
首先我们一起来看下铝土矿中各成分的主要化学性质。
盐酸
氢氧化钠溶液
Al2O3
Al2O3+6HCl
===2AlCl3+3H2O
Al2O3+2NaOH ===2NaAlO2+H2O
Fe2O3
Fe2O3+6HCl
===2FeCl3+3H2O
不反应
SiO2
不反应
SiO2与NaOH反应生成一种溶于水的Na2SiO3
盐酸
氢氧化钠溶液
CO2
NaAlO2
NaAlO2+HCl+H2O
==NaCl+Al(OH)3 ↓
不反应
NaAlO2+CO2+2H2O
==Al(OH)3↓＋NaHCO3
Al(OH)3
Al(OH)3 ＋3HCl ==AlCl3+3H2O
Al(OH)3+ NaOH ==NaAlO2+2H2O
不反应
Fe(OH)3
Fe(OH)3 ＋3HCl ==FeCl3+3H2O
不反应
不反应
那根据以上信息，我们如何提纯混有少量Fe2O3、SiO2杂质的Al2O3固体粉末？【学生思考，小组讨论，学生发言，教师板书展示，PPT投影】
我们知道铝土矿的主要成分是Al2O3，还含有少量Fe2O3、SiO2杂质。那工业生产中，我们是如何利用铝土矿提取铝的呢？
在专题二的第二单元中我们学习了工业上镁提取的工艺流程。我们一起来回忆下。
从镁提取的工艺流程，我们可以知道，镁的提取分为两个阶段提纯氯化镁和电解氯化镁。 工业生产中，我们也是采用电解法提取铝。那大家思考下，我们首先应该通过铝土矿提纯什么物质作为电解铝的原料？
【学生回答】
Al2O3的熔点约2000℃，AlCl3的熔点约190℃。
但是Al2O3在熔融时不能电离，不能电解，不能导电。所以工业生产中我们采用电解熔融的Al2O3而不是AlCl3。
那我们该如何设计工艺流程，通过什么方法溶解铝土矿提纯Al2O3？
是加盐酸溶解，还是加氢氧化钠溶液溶解？
【提问学生回答，结合之前Al2O3提纯除杂进行分析（步骤和原料角度）】
根据两种除杂的办法，我们可以得到两条工艺流程，其中酸处理法步骤复杂，原料消耗多，成本高，所以我们一般采用碱处理法。
【PPT投影铝提取的工艺流程】
这一段就是提纯氧化铝，这一段就是电解氧化铝。
接下来我们一起来分析和研究下工业提取铝的工艺流程。（边讲边板书）
1. 溶解：溶解氧化铝（Fe2O3、SiO2不反应）
2. 过滤：除去不溶物质（Fe2O3、SiO2）
3. 酸化：得到Al(OH)3 （通入过量的二氧化碳）【为什么不加盐酸？】
4. 过滤：得到Al(OH)3
5. 灼烧：得到Al2O3
6. 电解：得到Al
电解铝方法的发明
Al2O3的熔点约2000℃，直接加热到熔融在电解工业成本太高。
1886年，美国化学家霍尔通过不断摸索, 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，从而大大降低了铝的生产成本，使铝的生产得以工业化。
三、 金属冶炼的一般方法
K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Pt、Au
K、Ca、Na、Mg、Al ：电解熔融物
Zn、Fe、Sn、Pb、Cu：高温下，H2， CO还原或者铝热反应
Hg、Ag：高温分解
Pt、Au：物理方法
四、 铝物质之间相互转化
铝三角：金属铝，铝离子，偏铝酸根。再加上氧化铝就组成了化学中
的奔驰
五、 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。现在全世界每年从废铝中回收的铝量约为400万吨，相当于每年铝产量的25%。与铝土矿为起点相比，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。
要注重废旧金属的回收利用，注重资源和能源的节约和环境的保护。
垃圾是放错地方的资源。
从铝土矿中提取铝
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中的主要存在形式
2. 了解工业上从铝土矿中获得铝的方法和其中的化学知识
3. 了解金属冶炼的一般方法
4. 体检科学发展的曲折历程，培养节约资源、能源，注重环境保护的意识
导入新课
我们先来了解一则有关中国第一艘航母，也就是被中国军方称为航母试验平台的瓦良格号航母的最新消息。
据国防部的消息，今年8月我国航母平台顺利完成了首次出海试验以后，按计划，返回船舱，继续实施改装和测试。目前已完成了有关的工作，于11月29日再次出海试航，是为了开展相关的科研试验。并于12月11日结束为期11天的第二次试航，返回大连的港口。 本次试航时间长是因为项目多的缘故，除了对首次海试中发现的问题进行再次验证之外，还增加了新的试验项目，其中包括舰载机的测试。
据军事专家预测，我国第一艘航母撞在的舰载机是由我国中航工业沈阳飞机制造公司设计制造的歼15战机。"歼-15"是中国第一代舰载战斗机，也是典型的第三代战斗机。
这就是我国的"歼-15"舰载机。这张是"歼-15"和武器全景图。其中从材料的角度看，飞机的将近70%由铝合金构成；而每枚导弹用铝量占总总量的10---15%。
由此可见，铝在航空和军事行业有着极为广泛的使用。
铝的物理性质
同时铝在社会和生活中也随处可见。请举例社会和生活中常见的铝制品。
【学生回答】
那这些铝制品都利用了铝怎么样的物理性质？
【学生回答】导热性、导电性、延展性和密度小
现在铝在生活中有着广泛的使用，但是在19世纪中期，铝的价格却非常的昂贵，甚至远远高于黄金的价格。这里有两则历史故事体现了当时铝的何等宝贵。
19世纪中叶，法兰西第二共和国总统拿破仑三世，珍藏着一套铝制餐具，平时舍不得使用，知道国宴时才拿出来炫耀一番，而其他人只能用金制、银制餐具。
英国皇家学会为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，不惜重金制作了一只铝杯，赠送给门捷列夫。
由此可见，铝在当时的价格非常高，我们知道物以稀为贵，难道是自然界中铝元素含量非常少？
一、 铝的存在
这是"地壳里各种元素的含量图（质量分数）"。从图我们可
以知道，铝是自然界中含量最多的金属元素。
铝元素在自然界中主要以化合态形式存在。
可见当时铝的价格特别昂贵，不是因为自然界中铝元素含量少，
而是当时铝的提炼非常困难。直到1886年，电解法制铝工艺的发明，才使得铝在生产生活中应用得以迅速普及。
接下来，我们一起来了解下提取铝的矿物和提取铝的工艺流程。
工业上，我们一般利主要含有Al2O3的物质为原料来提取铝。自然界中，主要成分是
Al2O3的物质有红宝石、蓝宝石、绿宝石。但是真正应用于工业生产的却是不起眼的氧化铝矿石-铝土矿。
二、 铝的提取
铝土矿（主要成分是Al2O3，还含有少量Fe2O3、SiO2等杂质）。
首先我们一起来看下铝土矿中各成分的主要化学性质。
盐酸
氢氧化钠溶液
Al2O3
Al2O3+6HCl
===2AlCl3+3H2O
Al2O3+2NaOH ===2NaAlO2+H2O
Fe2O3
Fe2O3+6HCl
===2FeCl3+3H2O
不反应
SiO2
不反应
SiO2与NaOH反应生成一种溶于水的Na2SiO3
盐酸
氢氧化钠溶液
CO2
NaAlO2
NaAlO2+HCl+H2O
==NaCl+Al(OH)3 ↓
不反应
NaAlO2+CO2+2H2O
==Al(OH)3↓＋NaHCO3
Al(OH)3
Al(OH)3 ＋3HCl ==AlCl3+3H2O
Al(OH)3+ NaOH ==NaAlO2+2H2O
不反应
Fe(OH)3
Fe(OH)3 ＋3HCl ==FeCl3+3H2O
不反应
不反应
那根据以上信息，我们如何提纯混有少量Fe2O3、SiO2杂质的Al2O3固体粉末？【学生思考，小组讨论，学生发言，教师板书展示，PPT投影】
我们知道铝土矿的主要成分是Al2O3，还含有少量Fe2O3、SiO2杂质。那工业生产中，我们是如何利用铝土矿提取铝的呢？
在专题二的第二单元中我们学习了工业上镁提取的工艺流程。我们一起来回忆下。
从镁提取的工艺流程，我们可以知道，镁的提取分为两个阶段提纯氯化镁和电解氯化镁。 工业生产中，我们也是采用电解法提取铝。那大家思考下，我们首先应该通过铝土矿提纯什么物质作为电解铝的原料？
【学生回答】
Al2O3的熔点约2000℃，AlCl3的熔点约190℃。
但是Al2O3在熔融时不能电离，不能电解，不能导电。所以工业生产中我们采用电解熔融的Al2O3而不是AlCl3。
那我们该如何设计工艺流程，通过什么方法溶解铝土矿提纯Al2O3？
是加盐酸溶解，还是加氢氧化钠溶液溶解？
【提问学生回答，结合之前Al2O3提纯除杂进行分析（步骤和原料角度）】
根据两种除杂的办法，我们可以得到两条工艺流程，其中酸处理法步骤复杂，原料消耗多，成本高，所以我们一般采用碱处理法。
【PPT投影铝提取的工艺流程】
这一段就是提纯氧化铝，这一段就是电解氧化铝。
接下来我们一起来分析和研究下工业提取铝的工艺流程。（边讲边板书）
1. 溶解：溶解氧化铝（Fe2O3、SiO2不反应）
2. 过滤：除去不溶物质（Fe2O3、SiO2）
3. 酸化：得到Al(OH)3 （通入过量的二氧化碳）【为什么不加盐酸？】
4. 过滤：得到Al(OH)3
5. 灼烧：得到Al2O3
6. 电解：得到Al
电解铝方法的发明
Al2O3的熔点约2000℃，直接加热到熔融在电解工业成本太高。
1886年，美国化学家霍尔通过不断摸索, 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，从而大大降低了铝的生产成本，使铝的生产得以工业化。
三、 金属冶炼的一般方法
K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Pt、Au
K、Ca、Na、Mg、Al ：电解熔融物
Zn、Fe、Sn、Pb、Cu：高温下，H2， CO还原或者铝热反应
Hg、Ag：高温分解
Pt、Au：物理方法
四、 铝物质之间相互转化
铝三角：金属铝，铝离子，偏铝酸根。再加上氧化铝就组成了化学中
的奔驰
五、 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。现在全世界每年从废铝中回收的铝量约为400万吨，相当于每年铝产量的25%。与铝土矿为起点相比，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。
要注重废旧金属的回收利用，注重资源和能源的节约和环境的保护。
垃圾是放错地方的资源。