2026年中考化学二轮复习教学素材：电解铝的冶炼原理

【教学素材】 电解铝的冶炼原理 湖北省石首市文峰初级中学 刘涛（正高级教师） 【知识链接】中国是全球最大的电解铝生产国，电解铝是通过电解熔融的氧化铝和冰晶石混合物生产出的金属铝，目前全球工业生产原铝的唯一方法是霍尔-埃鲁法，该工艺自1886年发明以来，已成为现代铝工业的核心技术。整个过程在950℃～970℃的高温下进行，以碳素体为阳极、铝液为阴极，在通入强大直流电后发生电化学反应，阴极析出液态金属铝，阳极则生成二氧化碳和一氧化碳等气体。 铝在全球消费量仅次于钢铁的金属之一，铝是一种轻质、耐腐蚀、导电导热性能良好的金属，具有密度小、强度高、导电性好、导热性佳、抗腐蚀性强等多种优异性能，在现代工业和日常生活中有着极为广泛的应用。 ‌（1）交通运输领域‌：用于制造汽车、飞机、火车、船舶等的车身、发动机部件及结构件，实现轻量化设计，从而提高燃油效率或延长电动车辆的续航里程。 ‌（2）建筑行业‌：广泛用于门窗、幕墙、屋顶、结构框架等，具备美观性、耐久性和易加工。 ‌（3）电力行业‌：作为导电材料，用于制造高压输电线路、电缆和变压器绕组，其导电性仅次于铜，但密度更小、成本更低。 ‌（4）包装材料‌：用于生产铝箔、易拉罐、食品和药品包装等，具有良好的阻隔性、无毒性和可回收。 ‌（5）机械与电子工业‌：用于制造精密仪器、电子散热器、五金制品、3C产品外壳等，利用其良好的导热性和加工性能。 【母题】（人教版下册第25页6题）请回答下列问题：（1）工业冶炼铝的原理是电解熔融的Al2O3，生成铝和一种气体。该反应的化学方程式为 。 解析：工业冶炼铝是通过电解熔融氧化铝实现的，反应物为熔融状态的，反应条件为通电，生成物为铝单质（Al）和氧气（O2）反应的化学方程式2Al2O3 ( 通电 )4Al↑＋3O2↑。 答案：2Al2O3 ( 通电 )4Al↑＋3O2↑。 ‌ 同步训练设计 1．电解铝是目前广泛使用的金属。下列关于铝的叙述正确的是（ ） A．铝的化学性质很活跃，在空气中极易锈蚀 B．铝对稀硫酸有耐腐蚀性质 C．铝在高温下还原性很强，可以用铝冶炼高熔点金属 D．铝的导电性比铜、银更强，所以常用以制造电线、电缆 2．铝是一种应用广泛的金属。下列有关铝的描述正确的是（ ） A．铝是地壳中含量最高的元素  B．铝合金可用于制造飞机  C．铝的化学性质不如铁的活泼 D．铝制容器的表面有一层氧化物保护膜．可以用来盛装盐酸 3．世界卫生组织把铝列为食品污染源之一,指出每人每日铝的摄入量应控制在4毫克以内。长期食用铝含量过高的膨化食品会干扰人的思维、意识与记忆功能，引起神经系统病变，下列关于铝的应用不科学的是（　　） A．使用含铝膨松剂制作油条           B．使用铁锅代替铝制炊具 C．用纸盒代替铝制品易拉罐盛装饮料 D．用氢氧化镁代替氢氧化铝中和过多胃酸 4．如图为元素周期表中铝元素的相关信息，下列说法正确的是（　　） A．铝原子核内质子数为13 B．铝为非金属元素 C．铝原子核内中子数为13 D．铝元素的原子结构示意图为 5．金属铝是日常生活中用途非常广泛的一种金属。工业上常用电解氧化铝的方法冶炼铝。 （1）生活中铝制品不易被锈蚀的原因是 。 （2）电解102t氧化铝，理论上制得铝的质量为多少？（写出计算过程） 6．阅读下面短文，回答问题。 19世纪初，铝是比黄金还贵的金属，主要是由于铝的化学性质很活泼，在自然界以化合物形式存在。当时采用钠与氯化铝在一定条件下发生置换反应得到铝，因生产成本高，所以铝十分珍贵。19世纪末，霍尔应用电解熔融金属化合物的方法制备金属。他在用氧化铝制备金属铝的过程中，发现氧化铝的熔点很高（2050 ℃），很难达到熔融状态，必须寻找一种能够溶解氧化铝而又能降低其熔点的材料，实验过程中发现冰晶石（Na3AlF6）能起到这种作用。霍尔在坩埚中，把氧化铝溶解在10%～15%的熔融的冰晶石里进行电解，发现有小球状银白色的铝生成，冰晶石在电解过程中不被分解，并有足够的流动性，有利于电解的进行。这种廉价炼铝方法的发现，使铝成为广泛应用的金属材料，至今仍在使用。 （1）金属铝的物理性质 。 （2）冰晶石中氟元素的化合价为 。 （3）霍尔用电解法制取铝的化学方程式为 。 （4）电解法制铝的过程中，冰晶石的作用是 。 7．铝是地壳中含量最多的金属元素。铝合金被广泛应用于航空航天领域。工业上用铝土矿（主要成分为AI2O3，另含有Fe2O3和SiO2）为原料冶炼铝的流程如图所示，回答问题： 【查阅资料】 能与盐酸反应，但不能与氢氧化钠溶液反应；  既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，反应原理为  ，其中  易溶于水。 （1）操作a的名称是 ，该操作在实验室里要到的玻璃仪器有烧杯、 、 。 试剂X是 （填“氢氧化钠溶液”或“盐酸”）。 （2）反应Ⅳ是电解熔融状态下的，该过程中还生成了一种常见的气体，写出该反应的化学方程式 。 （3）科学研究表明，人体过量吸入铝元素会严重危害身体健康。请你结合实际提出两条杜绝铝元素过量吸人的措施： 。 8．电解铝技术的出现与成熟，让铝从皇家珍品变成汽车、轮船、航天航空制造、化工生产等行业的重要材料。工业上用铝土矿（含氧化铝、氧化铁）制取铝的过程如下： 【查阅资料】（1）氧化铝和氢氧化钠溶液能发生化学反应，而氧化铁不能和氢氧化钠反应； （2）2NaOH＋Al2O3＝2NaAlO2＋H2O。 请根据上述流程提供的信息回答下列问题： （1）操作Ⅱ的名称是 。 （2）沉淀C的化学式是 ，实验室用盐酸将其溶解得到 色的溶液。 （3）生产过程中，除H2O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有 （填序号） A．二氧化碳          B．氧化钙          C．氢氧化钠 （4）写出溶液B和二氧化碳发生反应的化学方程式 。 参考答案 1～4．C、C、A、A。 5．铝表面生成致密的氧化铝薄膜；（2）54t。 6．（1）白色固体或导电性等；（2） －1；（3）2Al2O3 ( 通电 )4Al↑＋3O2↑；（4）溶解氧化铝，并降低其熔点。 7．（1）过滤；玻璃棒、漏斗；氢氧化钠溶液；（2）2Al2O3 ( 通电 )4Al↑＋3O2↑；（3）不用铝制品炊具或不用铝箔包装食品（合理即可）。 8．（1）过滤；（2）Fe2O3；黄；（3）ABC；2NaAlO2＋3H2O＋CO2＝Na2CO3＋2Al（OH）3↓。 学科网（北京）股份有限公司 $