第四單元鎂和鋁的冶煉 課堂互動講練 知能優化訓練 課前自主學案 學習目標 第四單元鎂和鋁的冶煉 學習目標1 掌握從海水中提取鎂的原理及工藝流程 2 了解電解法冶煉鋁的原理和工藝流程 課前自主學案 一 從海水中提取鎂自然界中的鎂主要以化合態的形式 如mgcl2 存在于地殼和海水中 從海水中提取鎂的過程分為兩步 一是 二是 要從mgcl2濃度極小的海水中把mgcl2提取出 來 把mgcl2中的mg還原出來 以貝殼和海水為原料制取金屬鎂的過程是由貝殼煅燒制石灰再制成石灰乳 用石灰乳和海水制mg oh 2 mg oh 2加鹽酸變為mgcl2溶液 然后濃縮結晶成 再變為mgcl2 電解熔融的氯化鎂就可以得到金屬鎂和氯氣 mgcl2 6h2o 思考感悟實際生產中 氯化鎂的水合晶體加熱脫水的過程在充滿氯化氫氣體的設備中進行 為什么在這種條件下可以得到無水氯化鎂 提示 因為mgcl2屬于強酸弱堿鹽 能發生水解轉化為堿式氯化鎂 mg oh cl 化學方程式為mgcl2 h2o mg oh cl hcl 在充滿氯化氫氣體的環境中 氯化氫分子濃度大 使水解平衡向逆反應方向移動 抑制了mgcl2的水解 從而加熱脫水可得到無水氯化鎂 二 鋁的冶煉電解法冶煉鋁包括由鋁土礦提取 和由氧化鋁 制取金屬鋁兩個過程 1 氧化鋁的生產 從礦石提取氧化鋁的方法是使鋁土礦與 溶液在高溫下反應生成偏鋁酸鈉溶液 然后通入 并降溫析出氫氧化鋁沉淀 再經凈化和高溫煅燒得到氧化鋁 氧化鋁 電解 naoh co2 2 電解氧化鋁 氧化鋁熔點很高 生產中要加入 使它的熔點降低 通電使氧化鋁和冰晶石形成熔融體并電解 生成鋁和氧氣 冰晶 石 課堂互動講練 從海水中提取鎂的基本原理與步驟是 第一步 先將海邊大量存在的貝殼煅燒成生石灰 并將生石灰制成石灰乳 特別提醒 1 生成的氯氣可輸送到制酸廠與氫氣反應生成氯化氫氣體 供第三步使用 2 海水提取鎂用的是海水曬鹽后的母液 3 mgcl2 6h2o在通常情況下受熱時 易與水反應生成堿式氯化鎂 mg oh cl 和氯化氫氣體 即發生水解反應 在氯化氫氣體氛圍中受熱生成氯化鎂和水 氯化氫氣體的存在抑制了水解反應 2011年嘉興調研 海水是一種豐富的資源 工業上從海水中可提取許多種物質 廣泛應用于生活 生產 科技等方面 下圖是某工廠對海水資源進行綜合利用的示意圖 回答下列問題 1 流程圖中操作a的名稱為 2 工業上從海水中提取的nacl 可用來制取純堿 其簡要過程如下 向飽和食鹽水中先通入氣體a 后通入氣體b 充分反應后過濾得到晶體c和濾液d 將晶體c灼燒即可制得純堿 氣體a b是co2或nh3 則氣體a應是 填化學式 濾液d中主要含有nh4cl nahco3等物質 工業上是向濾液d中通入nh3 并加入細小食鹽顆粒 冷卻析出不含有nahco3的副產品nh4cl晶體 則通入nh3的作用是 3 鎂是一種用途很廣的金屬材料 目前世界上60 的鎂從海水中提取 若要驗證所得無水mgcl2中不含nacl 最簡單的操作方法是 操作b是在 氛圍中進行 若在空氣中加熱 則會生成mg oh cl 寫出有關反應的化學方程式 點評 本題是工業流程題 讀懂流程是關鍵 從流程中找到實驗原理和實驗目的 正確分析每一個實驗步驟 題中考查的內容涉及粗鹽的提取 制堿工業 鎂的提取等 綜合性很強 變式訓練1海水的綜合利用可以制備金屬鎂 其流程如圖所示 1 若在空氣中加熱mgcl2 6h2o生成的是mg oh cl或mgo 寫出相應反應的化學方程式 2 mg oh 2沉淀中混有ca oh 2 應怎樣除去 寫出實驗步驟 3 實驗室里將粗鹽制成精鹽的過程中 在溶解 過濾 蒸發三個步驟的操作中都要用到玻璃棒 分別說明這三種情況下使用玻璃棒的目的 溶解時 過濾時 蒸發時 解析 為使母液mg2 完全沉淀 往往加入過量的石灰乳 要除去過量的ca oh 2 而在不引進新的雜質前提下 我們只加入足量的mgcl2溶液 玻璃棒在實驗中通常有以下作用 攪拌 加速溶解或防止液體局部過熱 引流 使液體沿玻璃棒轉移到相應容器 結合題意 我們不難得出有關答案 1 從鋁土礦提取氧化鋁鋁土礦的主要成分為al2o3 還有少量的fe2o3 sio2等雜質 1 實驗方案一 加足量hcl溶液并過濾 除去sio2 al2o3 6h 2al3 3h2ofe2o3 6h 2fe3 3h2o 流程圖為 流程圖為 2 電解過程陰極 和電源負極相連 4al3 12e 4al陽極 和電源正極相連 6o2 12e 3o2 在高溫下 陽極產生的氧氣會跟碳電極發生反應 生成二氧化碳 所以在電解中要定時補充碳塊 鋁的熔點是660 電解鋁反應的溫度是1000 左右 所以電解生成的鋁呈液態 從電解裝置的底部流出 金屬鋁的生產是以al2o3為原料 在熔融狀態下進行電解 請回答下列問題 1 冰晶石 na3alf6 的作用是 2 電解生成的金屬鋁是在熔融液的 填 上層 或 下層 3 陰極和陽極均由 材料做成 電解時不斷消耗的電極是 填 陽極 或 陰極 4 鋁是高耗能產品 廢舊鋁材的回收利用十分重要 在工業上 最能體現節能減排思想的是將回收鋁做成 填代號 a 冰晶石b 氧化鋁c 鋁錠d 硫酸鋁 解析 1 al2o3的熔 沸點很高 但電解必須在熔融狀態下進行 故用冰晶石降低al2o3的熔化溫度 2 陰極上al3 獲得電子形成金屬al 沉積在熔融液下層 3 陰 陽極材料只起導電的作用 不參與電極反應 選用石墨 電解時 陽極發生氧化反應 生成的o2在高溫下與石墨反應而使石墨不斷消耗 4 最能體現節能減排思想的是通過物理變化的方式將廢舊鋁材回收利用 答案 1 降低al2o3的熔化溫度 2 下層 3 碳素 或石墨 陽極 4 c 變式訓練2鋁和氫氧化鉀都是重要的工業產品 請回答 1 工業冶煉鋁的化學方程式是 2 鋁與氫氧化鉀溶液反應的離子方程式是 3 工業品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質 可用離子交換膜法電解提純 電解槽內裝有陽離子交換膜 只允許陽離子通過 其工作原理如圖所示 該電解槽的陽極反應式是 通電開始后 陰極附近溶液ph會增大 請簡述原因 除去雜質后的氫氧化鉀溶液從液體出口 填寫 a 或 b 導出 解析 1 金屬鋁的冶煉是電解熔融al2o3 2 鋁與強堿反應放出氫氣生成偏鋁酸鹽 3 結合題中給出的信息提示進行解題 溶液中存在陰