3.2.4微专题4 工业冶炼铝 讲义 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

工业冶炼铝 【方法与技巧】 铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3、MgO等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3、MgO是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯氧化铝的方案 1．酸溶法 工艺流程 主要反应 ①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O ②Al3＋＋4OH－===AlOeq \o\al(－,2)＋2H2O，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ ③AlOeq \o\al(－,2)＋2H2O＋CO2(过量)===Al(OH)3 ↓＋HCOeq \o\al(－,3) ④2Al(OH)3eq \o(=====,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O ⑤2Al2O3eq \o(=====,\s\up11(电解),\s\do4(Na3AlF6))4Al＋3O2↑ 注意事项 不用氨水沉淀Fe3＋是因为：Al(OH)3只能溶于强碱，不能溶于氨水，若用氨水则不能将Fe(OH)3和Al(OH)3分离 2．碱溶法 工艺流程 主要反应 ①Al2O3＋2OH－===2AlOeq \o\al(－,2)＋H2O，SiO2＋2OH－===SiOeq \o\al(2－,3)＋H2O ②AlOeq \o\al(－,2)＋4H＋===Al3＋＋2H2O，SiOeq \o\al(2－,3)＋2H＋===H2SiO3↓ ③Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \o\al(＋,4) 注意事项 不用盐酸(或H2SO4)酸化，因为AlOeq \o\al(－,2)与酸反应生成的Al(OH)3具有两性，可溶于强酸，不易控制酸的量；CO2廉价而且生成的副产物NaHCO3用途广泛，经济效益好 【课时跟踪检测】 1．工业上以铝土矿(主要成分是氧化铝，含氧化铁杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下，下列叙述正确的是(　　) A．反应①中试剂X是氢氧化钠溶液 B．试剂Y是HCl，它与AlOeq \o\al(－,2)反应生成氢氧化铝 C．图中所示转化反应中包含2个氧化还原反应 D．将X与Y试剂进行对换，最终可以达到相同结果 2．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2、Fe2O3等杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下，对下述流程中的判断正确的是(　　) A．试剂X为稀硫酸，沉淀中含有硅的化合物 B．反应Ⅱ中生成Al(OH)3的反应为CO2＋AlOeq \o\al(－,2)＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCOeq \o\al(－,3) C．结合质子(H＋)的能力由弱到强的顺序是OH－>COeq \o\al(2－,3)>AlOeq \o\al(－,2) D．Al2O3熔点很高，工业上还可采用电解熔融AlCl3的方法冶炼Al 3．工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图，对上述流程中的判断正确的是(　　) A．试剂X可以是氨水，沉淀中含有铁的化合物 B．工业上可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，但成本较高 C．反应Ⅱ中CO2可以用CH3COOH溶液代替 D．反应Ⅰ中的反应为CO2＋2AlOeq \o\al(－,2)＋3H2O===2Al(OH)3↓＋COeq \o\al(2－,3) 4．以铝土矿(主要成分为Al2O3，还含少量Fe2O3、SiO2等)为主要原料生产金属铝的工艺流程如图。已知滤渣中含有硅铝酸钠(Na2Al2Si2O8)沉淀。下列说法错误的是(　　) A．碱溶过程发生复杂的氧化还原反应 B．加入NaHCO3溶液的方程式为：NaHCO3＋NaAlO2＋H2O===Al(OH)3↓＋Na2CO3 C．X的主要溶质是Na2CO3 D．产生Al和O2的电解过程通常使用助熔剂Na3AlF6 5．工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下，对上述流程中的判断正确的是(　　) A．试剂X可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物 B．CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替 C．反应Ⅱ中的离子方程式为CO2＋AlO2－＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCOeq \o\al(－,3) D．工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低 6．镓(Ga)与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如下图所示，下列判断不合理的是(　　) A．Al、Ga均处于第最外层有3个电子 B．Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3 C．Ga(OH)3可与NaO