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镁和铝的冶炼


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2. 从铝土矿制备铝的生产流程:
① 碱溶法:
Al2O3 过量NaOH Fe2O3除去
溶液
Fe2O3 过滤① SiO2
NaAlO2 Na2SiO3 过量盐酸 NaOH 过滤②
溶液
H2SiO3除去
滤液
AlCl3 NaCl 过量氨水
写出各步过程涉 及的化学反应式
Al
【问题2】 写出沉淀池中发生的化学反应方程式。沉淀池
中制得的Mg(OH)2沉淀混有什么杂质?应怎样除去?
加入MgCl2溶液,充分搅拌过滤,沉淀用水洗涤。
【问题3】 如何由MgCl2溶液中制得MgCl2·6H2O晶体?如 何由MgCl2·6H2O制得无水氯化镁?
加热浓缩MgCl2溶液,冷却结晶、过滤;在HCl气氛中加热晶体。
电解
2Al2O3
4Al + 3O2↑
电解
2NaCl
2Na + Cl2↑
电解
MgCl2
Mg + Cl2↑
适用于冶炼K、Ca、Na、Mg、Al等强还原性金属。
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④ 其他方法:
湿法冶金 CuSO4 + Fe == FeSO4 + Cu
此外,Au、Pt以单质极少量存在于自然界,可采 用物理方法获得,无需冶炼。
在国宴上,拿破仑三世使用一套珍藏的铝制餐具 。而他为 客人提供的是金制的餐具。
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。
1885年,在美国首都华盛顿特区落成的华盛顿纪念碑上的顶 帽也是用金属铝制造的。
尽管铝是地壳中含量最高的金属,但限于当时的金属 冶炼条件,要把铝从矿石中提炼出来,是极其困难的。
HCl 溶液
过滤③
Al(OH)3
通电


Al2O3

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① Al2O3 + 2NaOH == 2NaAlO2 + H2O
SiO2 + 2NaOH == Na2SiO3 + H2O
② NaAlO2 + 4HCl == AlCl3 + NaCl + H2O
Fe2O3 + 3CO 高温 2Fe + 3CO2
高温
WO3 + 3H2
W + 3H2O
Cr2O3 + 2Al 高温 2Cr + Al2O3
TiCl4 + 4Na 高温 Ti + 4NaCl
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③ 电解法:
活泼金属的阳离子氧化性很弱,一般还原剂难以 将它们还原为金属。
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1. 镁的冶炼 2. 铝的冶炼 3. 镁和铝的性质
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【资料卡片】镁的用途与地位
镁是重要的战略物质,由于它具有质量轻并能 在空气中稳定存在等优点,用于制造火箭和导弹上 的多种原件,世界上金属镁的生产量与战争有着密 切的关系。从海水中制取金属镁的年产量在第二次 世界大战前不超过2万吨,战时年产量超过20万吨, 战后年产量则降为3万吨。近些年来,在机械制造 工业上,金属镁有代替钢、和锌等金属的趋势。
3Na + AlCl3(熔融) == 3NaCl + 3Al
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1. 铝的存在:
铝元素占地壳总量的7.45%,是 地壳中含量最高的金属元素。
铝元素在自然界以化合态形式存 在,主要存在于铝土矿中。
铝土矿的成分
主要成分:Al2O3 少量:Fe2O3、SiO2等杂质
Hale Waihona Puke 要从铝土矿中提取铝,必须先制备较纯的氧化铝
2. 金属冶炼的反应原理:
利用氧化还原反应,使金属化合物中的金属离子 得到电子还原成金属单质:
根据Mn+氧化性的不同,常用的有三种冶炼方法。
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag
电解法
热还原法
热分解法
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① 热分解法:
不活泼金属的阳离子氧化性强,加热时可从化合 物内部获得电子被还原成单质。
2. 从海水中提取镁的生产流程:
海水 石灰乳
Mg(OH)2 MgCl2溶液
HCl Cl2 Mg
贝壳 CaO
MgCl2·6H2O
MgCl2
【问题1】请写出上述过程中所涉及到的化学方程式。
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1.贝壳煅烧成石灰: CaCO3 =高=温 CaO + CO2↑
2.石灰制成石灰乳: CaO + H2O == Ca(OH)2(石灰乳)
3.石灰乳加入海水沉淀池中得到氢氧化镁沉淀: Ca(OH)2 + MgCl2 == Mg(OH)2↓ + CaCl2
4.氢氧化镁与盐酸反应: Mg(OH)2 + 2HCl == MgCl2 + 2H2O
5.电解熔融的氯化镁可以得到金属镁: MgCl2 电=解= Mg + Cl2
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2HgO △ 2Hg + O2↑ 2Ag2O △ 4Ag + O2↑
适用于金属活动性顺序表中位于铜后面的金属。
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② 热还原法:
大多数金属(顺序表中Al到Hg之间的元素)可 以用强还原剂,在加热条件下还原。常用的还原剂有: C、CO、H2、活泼金属(如Na、Mg、Al)等。
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1. 镁的存在:
镁是海水中浓度占第三位的元素。镁在海水中 的浓度为0.129%,仅次于氯和钠,整个海洋中 含有约1800亿吨镁。海水中的镁,主要是以 MgCl2和MgSO4的形式存在。
【思考与讨论】海水中的镁如何提炼?请设计合理 的冶炼方法。
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化学技术与生活模块 专题三 从自然资源到化学品
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1. 从金属矿中提炼金属的一般步骤:
① 矿石的富集: 除去杂质提高矿石中有用成分
的含量。
② 冶炼: 利用氧化还原反应,在一定条件下,用
还原剂把金属离子还原为金属单质。
③ 精炼: 采用一定的方法,提炼纯金属。
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【问题4】为何不通过电 解MgO制备镁?
氧化镁熔点高(2800℃) 使氧化镁熔化能耗大,生 产成本高。
【问题5】整个生产流程中 循环使用的物质是_氯__气__
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【资料卡片】铝的化学史话
在19世纪,铝是一种珍贵的金属。人们最初得 到的铝粒如同珍宝,它的价格比黄金还贵。
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