高中化学《铝金属材料》的教案

第一篇：高中化学《铝金属材料》的教案

第二节 铝 金属材料

【教材分析】

铝是一种非常重要的金属，铝单质及其合金在生产和生活中的用途广泛，铝及其化合物的性质是高中阶段的重要知识点，本节内容可以进一步丰富学生对金属元素及其化合物知识的认识，给他们一个更为广阔的认识物质世界的空间，也为后面学习元素周期律和元素周期表打下基础。同时让学生了解金属及其合金在工农业生产和生活等方面的重要应用，认识铝的物理、化学性质与应用之间的密切联系，激发学习兴趣。

【学情分析】

铝是日常生活中常用的一种金属，也是学生接触比较多的一种金属元素，在前面的学习中，学生已经了解了钠、镁、铁等金属单质，因此，学生学起来会有一种熟悉感。教学过程中，充分利用好这一资源，激发和调动学生的学习积极性。

【设计思路】

本节课主要采取实验、探究、启发教学方法，目的是让学生对铝的性质能认识得更深入、更透彻，同时，提高他们分析问题、解决问题的能力。对于铝的物理性质及铝与酸的反应，采用新旧知识对比的方法，目的是培养学生对所学知识进行迁移、拓展的能力。对于铝与氧气、铝与氢氧化钠及铝热反应，主要采用的是实验探究的方法，一方面培养学生的学习兴趣，另一方面培养学生透过现象看本质的能力。最后的活动与探究是为了提高学生综合运用知识以及培养学生通过设计实验解决问题的能力而设置的。

【教学目标】

知识与技能：了解铝的物理性质；掌握铝的化学性质。

过程与方法：增强学生的实验探究能力，加深对元素化合物知识学习方法的认识。

情感态度与价值观：加深学生的辩证唯物主义观点的认识。

【教学重难点】

重点：铝的还原性，氧化铝和氢氧化铝的性质

难点：铝及其化合物的特性。

【教学过程】

教学环节 教学活动 教学中可能出现的情况 设计意图

通过铝的应用创设学习情境，引入主题。

【引言】在已经发现的110多种元素中，大约有4/5是金属。金属在社会发展进程中，起着非常重要的作用。如：青铜时代、铁器时代在历史上都留下光辉的一页。钢铁是工农业生产的基础，即使在新材料层出不穷的今天，金属仍然有它不可取代的地位。我们日常生活中经常接触到各种各样的金属，因此，了解金属的性质是非常有必要的。

【展示】“神舟六号”载人飞船成功发射的图片

【设问】飞船舱体的成分有什么？

【展示】身边的铝制品

【提问】谁还能列举一些你见过的铝制品？

【课题引入】铝的性质对用途起很大作用。这节课我们一起探讨铝的性质。

【回答】有铝。

【回答】包装用的铝箔；化学反应器；医疗器械；太阳能灶；航空航天材料等。激发学生的爱国情感，引导学生学会观察。体会化学的实用性。

学生根据阅读和观察归纳铝的物理性质。

通过演示实验认识铝和氧气的反应。

【板书】第二节 铝 金属材料

一、铝的物理性质

【引导】根据课本铝的用途和观察说出铝的物理性质。

【板书】颜色：银白色；状态：固态；密度：较小；导电性：良好；导热性：良好；延展性：良好；熔点：较低（660.4℃）。

【提问】铝是典型的金属，你能推测它具有哪些化学性质？

【追问】能否从实质分析铝为什么可能具有这样的性质？

【讲述】我们通过实验来验证铝的化学性质。

【板书】

二、铝单质的化学性质

1、与非金属的反应

【演示实验】铝和氧气的反应

（1）将铝箔在空气中用酒精灯点燃

（2）将铝粉洒向酒精灯火焰

（3）将铝箔放入纯氧中点燃

【引导】加热打磨后的铝片，发现现象不同。说明氧化铝薄膜对铝的保护作用。铝粉在酒精灯上的燃烧，发现改变实验条件会改变实验现象。铝易与氧结合，铝还能夺去金属氧化物中的氧。

【板书】4Al+ 3O2=== 2 Al2O

3【追问】铝很容易与氧气反应，为什么生活中有很多铝制品？

【小结】铝不但可以与氧气反应，还能与其它非金属单质反应。（如Cl2等）

【回答】颜色：银白色；状态：固态；密度：较小；导电性：良好；导热性：良好；延展性：良好；熔点：较低。

【思考】金属活动顺序表中铝是较活泼的金属，具有金属的通性：与非金属反应、与酸反应、金属间的置换等。

【回答】化合价的角度，铝有还原性，可以与氧化剂反应。

观察实验现象、思考分析实验现象并讨论得出结论。

书写方程式

【实验现象】（1）只熔化不燃烧（2）铝粉燃烧，发出耀眼的点点星光。

（3）铝箔剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体。

【讨论】铝制品表面可形成一层致密的氧化物薄膜，具有抗腐蚀性。

写方程式：

2Al+3Cl2＝2AlCl

3引导学生学会用化学思维方式来分析问题。训练学生类比、分析、综合的能力，巩固氧化还原反应的知识。

在实验中发现特殊现象，激发学生求知欲，引出新知识。

通过比较引发学生认识反应条件的重要性。

铝热反应 【板书】

2、与某些金属氧化物反应

【演示实验】铝热反应

【追问】该现象说明什么？

【设问】该反应成为铝热反应，铝热反应在实际生产中有什么应用？

【板书】（1）制备某些高熔点金属单质

4Al+3MnO2 === 2Al2O3+3Mn

2Al+Cr2O3 === Al2O3+2Cr

（2）焊接钢轨

2Al+ Fe2O3 == Al2O3+ 2Fe 观察并写出方程式，标出电子转移的方向和数目。

2Al+ Fe2O3 == Al2O3+ 2Fe

【实验现象】有耀眼的白光，并有熔融物生成。

【回答】铝可以置换出金属，该反应放热。

培养学生的观察能力。了解铝的广泛应用，体会化学的实用性。

通过学生分组设计实验、观察现象、得出结论

【板书】

3、与酸反应

2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑

【思考】铝还能与哪些酸发生类似的反应？

【强调】铝在浓硫酸、浓硝酸中常温下象铁一样钝化，生成一层至密的氧化膜。

【学生分组实验】

【实验现象】铝表面有气泡产生；铝片逐渐溶解；试管壁发热；反应一开始比较慢，后来逐渐加快

【讨论】稀硫酸、醋酸等，所以铝锅不能用来盛食醋。

培养学生动手能力。进行严谨的科学态度教育。

演示铝与NaOH溶液反应

【演示实验】铝与NaOH溶液反应

【板书】

4、与强碱的反应

2Al+2NaOH+2H2O=2Na[Al(OH)4]+ 3H2↑

【说明】铝是一种两性金属 观察、分析实验

【现象】铝溶解，产生气泡。激发学生的求知欲。

总结 【总结】通过上述学习，我们知道铝既能与强酸溶液反应，又能与强碱溶液反应，即铝既具有金属性，又具有非金属性，是一种两性金属。但从氧化还原观点分析铝具有还原性。领悟、记录。促进学生归纳总结的能力。

【例题】两份铝粉，第一份和足量氢氧化钠溶液反应，第二份和足量盐酸反应。如在相同条件下放出等体积的气体，则两份铝粉的质量比为。

解析：铝分别和氢氧化钠、盐酸反应的方程式如下：

2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑

由化学方程式可知，只要在酸、碱用量足够的情况下，生成H2的多少决定于参加反应的铝的多少。生成相同物质的量的H2, 消耗掉铝的质量相同。

答案：1∶

1【课堂练习】

1、下列用途主要体现铝的物理性质的是

①家用铝锅 ②盛浓硝酸的容器 ③制导线 ④焊接钢轨 ⑤包装铝箔 ⑥炼钢的脱氧机 ⑦做防锈油漆

A．①②③④ B．⑥⑦ C．①③⑤ D．②④⑥

2、下列有关厨房铝制品的使用中，你认为合理的是

A.盛放食醋 B.烧煮开水

C.用金属丝擦洗表面的污垢 D.用碱水洗涤

3、由锌、铁、镁、铝四种金属中的两种组成的混合物10g，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2L，则混合物中一定含有的金属

A．锌 B．铁 C．铝 D．镁

【课堂检测】

1、属于铝热反应的是

A.Al+HCl B.Al+H2SO4 C.Al+MgO D.Al+WO32、铝制品比铁制品在空气中不易被锈蚀，原因是

A．铝的金属性比铁弱 B．铝的密度比铁的密度小

C．铝在空气中易与氧气形成一层致密的氧化膜

D．铝不能与氧气发生化学反应

3、下列离子方程式书写正确的是

A．烧碱溶液与小苏打溶液反应：OH－＋HCO3－ H2O＋CO2↑

B．铝粉与烧碱溶液反应：2Al＋2OH－＋H2O 2AlO2－＋2H2↑

C．氯化亚铁溶液中滴加氯水：2Fe2＋＋Cl2 2Fe3＋＋2Cl－

D．氯气通入冷的氢氧化钠溶液中：

2Cl2＋2OH－ 3Cl－＋ClO－＋H2O4、将等质量的钠、镁、铝分别投入足量的盐酸中，完全反应后产生的氢气最多的是

A、铝 B、镁 C、钠 D、一样多

5、除去镁粉中含有的少量铝粉，可选用的试剂是

A ．盐酸 B ．NaOH溶液 C ．硝酸 D ．氨水

【课后作业】课本课后1、2.【课堂反思】

本节课主要采取实验、探究、启发教学方法，让学生对铝的性质能认识得更深入、更透彻，增强学生的实验探究能力，加深学生对“外因通过内因起作用”的辨证唯物主义观点的认识。在课堂环节中注重学生的主体地位，教师引导学生参与课堂教学中。

【专家点评】

1、教学目标体现课程标准的基本理念和三维目标要求；定位准确，符合单元教学要求以及学生学习和生活实际，有利于学生发展。

2、重点、难点、详略处理得当；在正确理解教材、抓住教材特点的基础上，合理有效地开发课程资源；教学过程安排合理、科学、和谐。

3、合理运用教具、学具及先进的教学手段。

4、课后能认真对照课标围绕“教了什么”、“怎么教的”“为什么这样教”进行反思，找出差距，明确整改方向和目标。

5、备课认真充分，体现规范性、实用性、创新性和严谨治学的态度；作业设计量适质优，体现巩固性、层次性和开放性。

第二篇：高中化学《金属的化学性质》教案_

《金属的化学性质》--金属与氧气的反应

一．教材分析

《金属与氧气的反应》这内容，通过初中的学习已有知识经验：1.金属的物理性质2.镁、铁、铜与氧气反应3.物质的分类4.氧化还原反应。后期学习任务：1.金属材料的应用2.金属的腐蚀与防护

课程标准要求：根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，了解钠、铝等金属的主要性质

教学重点：钠、铝与氧气在不同条件下反应。

教学难点：钠能生成两种氧化物，铝能形成致密氧化膜。知识与技能

1.知道钠、铝等金属在不同条件下与氧气反应，能判断反应产物，会描述实验现象。

2.归纳金属与氧气反应的规律，能说明金属活动性对金属与氧气反应的决定作用。过程与方法

1.通过实验探究，增强学生的科学探究意识，进一步培养学生的创新精神和实践能力。

2.通过比较、归纳等，让学生逐步掌握学习元素化合物知识的一般方法。情感态度与价值观

1.通过了解金属及其性质在生产生活中的应用培养学生学习化学的兴趣，增强学好化学、服务社会的责任感和使命感。

2.通过探究实验、合作学习等多样活动，培养学生勇于质疑、勇于创新的精神和合作意识。

二、教法 学法

用心

爱心

专心 1

（一）教学方法 主要教学方法：引导探究

（二）学习方法

学生知识储备：金属活动性顺序表；镁、铁、铜与氧气的反应； 物质的分类；氧化还原反应。

学生技能储备：基本的实验操作技能；一定的科学探究能力 主要学习方法：类比探究、实验探究、合作学习

三、教学程序

整体流程：复习回顾（唤醒学习新知识所需的已有经验）--科学探究（现问题→推理假设→实验验证→得出结论→建构新知）--归纳总结（金属与氧气的反应规律）【交流展示“课前回顾”】

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au Mg与氧气反应条件_______________，方程式_____________，现象____________________。

Cu与氧气反应条件 _________________，方程式___________，现象____________________。

Fe与氧气反应条件___________________，方程式__________，现象____________________。1.探究钠与氧气反应

观察保存在煤油中的钠，发现钠的有关性质。(1)物理性质：固体，密度比煤油大(2)化学性质：

不与煤油反应

钠很活泼，常温下就很容易跟空气中的某成分反应 学生分组实验：

用心

爱心

专心 2

实验3-1 切开金属钠（钠表面变暗，失去银白色金属光泽）实验3-2 加热金属钠（玻璃燃烧匙)4Na + O2 == 2Na2O 2Na + O2 =△= Na2O2 2.探究铝与氧气反应 用途广泛的铝

提出问题--设计方案--优化方案--实验探究--实验探究 学生探究实验 教师增补实验 3.归纳总结

结论：活动性不同的金属，与氧气反应条件、产物、剧烈程度有差异。

四、板书设计

一、金属与氧气的反应 1.钠与氧气的反应 Na + O2 == 2Na2O 2Na + O2 =△= Na2O2 2.铝与氧气的反应 4Al + 3O2 = 2Al2O3 3.金属与氧气反应的规律

活泼性不同的金属，与氧气反应条件、产物、剧烈程度有差异。当堂反馈

课后探究：铝是地壳中储量最丰富的金属，但它的价格比铁的价格高。为什么？请调查这两种金属的相关信息，如存在、开采、冶炼等，再回答。

五、课后反思

1、本节课的特点

用心

爱心

专心 3（1）进一步培养和发展了学生分析问题的能力。

比如，未打磨的铝片与打磨的铝片分别插入硫酸铜溶液中，现象不同。对此，只能有一种解释，那就是未打磨的铝片表面没有“铝”。那么，铝片置于空气中会与什么物质发生反应？它的表面是什么？学生可以通过本次课所设计的探究性活动，自己得出相应结论，从而让学生分析问题的能力得到了进一步的提高。（2）进一步培养和拓展了学生学习化学学科所应该获得的核心能力。比如，实践动手能力。本节课共设计有6个学生动手实验的教学环节，相信经过如此教与学的过程，学生的实践动手能力一定会得到进一步地提高。（3）进一步的培养和增强学生的创新精神和创新能力。

本节课共设计了3个增补实验及1个改进实验，这种教师教学的创新性设计，是培养学生创新精神和能力的最好素材和方法。

2、疑惑

学习了钠、镁、铝、铁、铜与氧气反应的剧烈程度、产物及条件的差异后，学生再进行与金属活动性顺序表所对应的理论知识的建构与总结时，认知与理解上会出现较大的困难，如“为什么钠能形成过氧化物而铝不能？”，“为什么氧化铝薄膜致密而铁锈不致密？”等，本次教学还显得突破不够。事实上仅通过一次课的教学也很难突破，在未来的教学中我会持续地加以关注和重视。

用心

爱心

专心 4

第三篇：高中化学金属及其化合物教案

篇一：化学金属及其化合物教学设计

高中化学必修①第三章单元教学设计---《金属及其化合物》

班级：09级化学四班

姓名：连莉莉

学号：40907201 金属及其化合物单元教学设计

一、教材分析

1、本章教材的地位

金属及其化学性质是新课标教材（人教版）必修一第三章内容。全章以及在整个中学化学课程中的地位：本章开始学生初步、系统地接触元素化合物知识，内容在化学实验基本方法和化学物质及其变化之后。在本节中，学生初步尝试从实验操作和实验现象去探索（金属）物质化学性质；从基本原理去深化对这些性质的理解，这种学习方式的过程和方法一经掌握后，可以驾轻就熟地学习后一章非金属及其化合物的内容。

2、本章教材的结构

二、学情分析

1、学生的知识、技能的基础。学生在学习本课之前，已初步理解了从实验学化学的思想，巩固了化学实验的基本方法，学习了氧化还原、离子反应、物质的量等基本概念，具有实验探究基本技能，能在教师指导下独立完成实验，为本章学习奠定了一定的知识、技能和心理基础。但学生对实验现象分析能力、思维能力、探究能力有待进一步培养和提高。学生在初中已经学习过一些铁的知识，在教学中应多加考虑新旧知识的相互衔接。

2、学生认知心理特点及认知发展水平。高一学生有很强的好奇心，尤其对化学实验充满期待和向往，因此创设教学情境，激发学习兴趣显得尤为重要，如何调动学生的积极性是三维目标能否达成的关键。

三、课程目标

1、了解钠、铁、铜等金属及其重要化合物的主要性质。

2、初步认识金属材料在国民经济中的重要作用和与人们日常生活的紧密联系，以及合理使用金属材料的重要意义。

3、通过金属及其化合物性质的实验，提高学生对“化学是一门以实验为基础的科学”的认识，培养学生的实验意识、操作技能、观察能力和分析问题的能力等。

4、以金属知识的学习为线索，通过阅读、查阅资料、讨论和概括等，培养学生获取知识及信息加工的能力。通过比较、归纳等，让学生逐步掌握学习元素化合物知识的一般方法。

5、通过金属及其化合物、金属材料在生产和生活中的应用等的学习，提高学生学习化学的兴趣，增强学好化学、服务社会的责任感和使命感。

6、通过多种多样的活动，鼓励学生积极提出问题，培养学生敢于质疑、勇于创新的精神和合作精神等。

四、教学目标

1、知识与技能

①以活泼金属钠，较活泼金属铝、铁，不活泼金属铜为代表，了解金属的主要性质，并学会药品的取用、加热等基础实验操作方法。

②以mgo、fe2o3、cuo为代表，了解金属氧化物的主要理化性质和主要用途。

巩固药品取用等基础实验操作。

③以铁的氢氧化物和al(oh)3为代表，了解金属氢氧化物的制法、性质和用

途。④以al2o3、al(oh)3为代表，了解两性物质的特点。以kal(so4)2 为代表，使学生掌握复盐的组成特点。

⑤掌握试管实验等基础实验操作及焰色反应操作。

⑥了解碳酸钠、碳酸氢钠的性质特点，使学生掌握酸式盐的组成特点。⑦认识金属与合金在性能上的主要差异。

⑧知道生活中常见合金铁合金及铜合金的主要成分及性能。

2、过程与方法

①通过观察、分析实验现象，了解金属的主要性质，初步了解实验观察方法。②通过列表比较，了解各类金属化合物的性质。同时掌握学习元素化合物的方法——比较法。

③通过对几个实验的探究，体会实验方法在化学研究中的作用，并认识到实验过程中控制实验条件的重要性。

④通过观察比较部分合金的的组成及性能，了解部分合金的用途及其如何正确的选用。

3、情感态度与价值观

①通过实验、图表分析、联系生活等多渠道的科学探究，发展学习化学的兴趣，乐于探究物质变化的奥秘

②通过对钠跟氧气的反应、钠跟水的反应、铝和氢氧化钠溶液的反应实验的探究，体验实验方法在化学研究中的作用，并认识到实验过程中控制实验条件的重要性。

③通过对金属钠、镁、铝性质的科学探究，发展学习化学的兴趣，乐于探究物质变化的奥秘。

④通过实践活动认识如何正确使用金属及如何爱护金属资源。

五、教学重点与难点确定

1、重点

①钠的氧化和钠与水的反应，铝与氢氧化钠溶液的反应。

②钠的化合物及镁、铝的性质。

③氢氧化铝、氢氧化铁的性质，fe2+、fe3+ 的转化。

④知道生活中铁合金及铜合金的主要成分及性能。

2、难点

①钠的氧化和钠与水的反应，铝与氢氧化钠溶液的反应。

②钠的化合物及镁、铝的性质。

③氢氧化铝、氢氧化铁的性质，fe2+、fe3+ 的转化。

④铁合金及铜合金的主要成分及性能。

六、教学策略

节次 探究主题 主要内容

篇二：高中化学必修一_第三章第一节_金属及其化合物_教学设计

高中化学必修一 第三章第一节 金属及其化合物 教案（第二课时）

一．教学目标 1.知识与技能

（1）了解铝的物理性质；

（2）掌握铝的化学性质及相关反应；（3）总结金属反应的一般规律。2.过程与方法

（1）培养学生实验观察能力、分析能力，熟悉一些实验基本技能；（2）培养学生勤于思考，团队合作精神。3.情感·态度·价值观

增强学生的实验安全意识,培养学生对化学的兴趣，提高实践能力。二．教学重点 铝的化学性质 三．教学难点

铝与强碱水溶液的反应四．实验设计

教师演示实验 1.铝粉的燃烧 2.铝热反应 学生实验 1.加热铝片 2.铝与酸的反应 3.铝与氢氧化钠溶液的反应 五．教学过程

六．教学反思

铝在生活中普遍存在，教师应根据生活中的有关铝的物质启发学生归纳铝的物理性质和化学性质，培养学生的观察能力，让学生自己动手做有关铝的简单实验，培养学生科学探究能力。

篇三：金属及其化合物教案

第三章 金属及其化合物相关知识总结与练习

第三章《金属及其化合物》

【课标要求】： 知识与技能要求：

1了解地壳中金属元素含量、金属的存在状态、金属的化学共性。

2了解na的保存、na常温下在空气中的变化，掌握加热条件下na与o2的反应，na与水的反应。

3了解fe与al分别与o2的反应，al2o3的保护作用，掌握al与naoh溶液的反应。4了解金属氧化物的物理性质，并通过实验探究掌握金属氧化物溶于水的规律、金属氧化物与酸的反应、al（oh）3的两性。

5掌握na2co3、nahco3的性质，了解na2co3、nahco3、kal（so4）2的用途。6掌握铁盐、亚铁盐的检验方法，fe2+、fe3+的性质和相互转化 7了解常见合金的性能及用途 过程与方法要求： 1通过金属及其化合物性质的实验，提高对“化学是一门以实验为基础的科学”的认识，培养实验意识、操作技能、观察能力和分析问题的能力。

2以金属知识的学习为线索，通过阅读、查阅资料、讨论和概括等，培养获取知识及信息加工的能力。通过比较归纳等，逐步掌握学习元素化合物知识面的一般方法。3学会用焰色反应判断某些金属元素的存在 4学会选择金属材料的方法 情感与价值观要求：

1初步认识金属材料在国民经济中的重要作用和与人们日常生活的密切联系，以及合理使用金属材料的重要意义。

2通过金属及其化合物，金属材料在生产和生活中的应用等的学习，提高我们学习化学的兴趣，增强学好化学服务社会的责任感和使命感

3通过多种多样的活动，鼓励积极提出问题，培养敢于质疑、勇于创新的精神和合作精神等

第一讲 《金属的化学性质》

第一课时

地壳中含量最多的金属元素是al：7.73%，第二位fe：4.75%。大多数金属以化合态存在。原因：金属元素外层电子数较少，易失去电子，因而性质活泼。【思考与交流】举例说明金属能发生哪些化学反应？ 根据初中所学内容填写化学反应方程式：

一、金属与非金属的反应 金属钠的物理性质与存放方法。

钠一般存放在石蜡油或煤油中 1：na和o2反应

（1）常温下

【实验探究1】用小刀从中间切开，观察钠切面的颜色变化银白色逐渐变暗（2）钠的燃烧。

【实验探究2】用小刀切下绿豆粒大小的钠块，用滤纸吸干煤油后放入坩埚中，点燃酒精灯进行加热。

描述实验现象：金属先熔化，在空气中燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体

反应可表示为： 2na + o2 na2o2（颜色：淡黄色固体）注意：①用镊子夹取存放在煤油中的金属钠，②用滤纸吸干表面的煤油防止干扰观察现象，③未用完的钠块全部放回原试剂瓶中。

2、铝与氧气的反应 4al+3o2o3 【实验探究1】 用坩埚钳钳住一块铝片在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动 实验现象 逐渐熔化，失去光泽，但不滴落

原因： 铝的熔点 为665℃ 氧化铝的熔点 为2050℃，铝表面的致密氧化膜包在铝的外面，所以熔化了的液态铝不会落下。

【实验探究2】 用坩埚钳钳住一块用砂纸打磨过的铝片在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动 实验现象： 熔化的铝仍不滴落

原因： 磨去氧化膜的铝片在空气中很快又形成一层新的氧化膜

【归纳小结】 ①金属的活动性越强，与氧气反应就越易进行（如钠露置空气中就氧化）；金属活动性越弱，与氧气发生反应时反应条件较高（如铁在空气中不能被点燃），俗语说“真金不怕火炼”就说明金在加热条件下不与氧气反应。②金属和氧气反应一般生成普通氧化物，例mgo al2o3 cuo，但钠在氧气中燃烧生成na2o2，铁在氧气中燃烧生成fe3o4。

③金属表面的氧化物有的疏松，不能保存内层金属，如铁；金属表面的氧化物有的致密，可以保存内层金属镁、铝。第二课时

二、金属和水的反应 1.钠与水反应

【实验探究】 na和烧杯里的水作用：

现象：反应剧烈，钠浮在水面上，熔成小球，迅速游动，嘶嘶作响，溶液变红。．．．．．（2）现象分析

化学反应方程式：2na＋2h2o=2naoh＋h2↑ 离子方程式：2na＋2h2o=2na+oh＋h2↑ 【思考讨论】

①金属钠着火，能否用水灭？为什么？应该如何处理？（不能，因能和水反应。应用细砂）②为什么能将钠保存在煤油中？能否保存在汽油或ccl4中？(钠容易被氧气氧化而变质，必须将钠隔绝空气保存；钠不与煤油发生化学反应；钠的密度比煤油大，能够有效隔绝空气。不能保存在汽油中，因汽油易挥发，使钠暴露在空气中，发生火灾。不能保存在ccl4中因钠的密度小于ccl4的密度)③将一小块金属钠投入cuso4溶液中，可观察到什么现象？写出发生的化学方程式。(观察到现象：反应剧烈，钠熔成小球，浮在水面上，迅速游动，嘶嘶作响，溶液中同时出现蓝色沉淀。2na＋2h 2 o=2naoh＋h2↑，cuso4＋2naoh=cu(oh)2↓＋na2so4)

2、铁和水反应

铁不能和冷水、热水反应但能和水蒸气反应

铁与水蒸气反应的实验装置见课本p50(引导学生从水蒸气的产生，水蒸气与铁粉反应,反应)【实验探究】铁粉与水蒸气的反应：3fe＋4h2o(g)== fe3o4＋4h2↑ 现象：点燃肥皂泡可听到爆鸣声

三、铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应 【实验探究】（1）取2支小试管分别加入5ml盐酸和5mlnaoh溶液，再分别放入一小段铝片，观察现象。

（2）将点燃的木条分别放在两支试管口，观察现象。

铝既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，都能产生一种可燃性气体h2 3+ 铝与盐酸反应的化学方程式：2al+6hcl=2alcl3+3h2↑离子方程式：2al+6h+=2al+3h2↑ 铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：2al+2naoh+2h2o=2naalo2+3h2↑--离子方程式：2al+2oh+2h2o=2alo2+3h2↑

【思考讨论】

1、在上述实验中，为什么铝片放入盐酸和naoh溶液中，不立即产生气泡？

2、由上述实验还能得出哪种物质既能与盐酸反应，又能与naoh溶液反应？（1）、原因：铝片表面上的al2o3先和盐酸和naoh溶液中，所以不立即产生气泡（2）、物质名称：al2o3 第三课时

物质的量在化学方程式计算中的运用

一、回忆以物质的量为中心的计算公式

二、理解方程式中化学计量数之比与物质的量之比的含义

我们知道：物质是由原子、分子、离子等粒子构成的，物质之间的化学反应也是这些粒子按一定的数目关系进行的，比如在下面的那个反应中，na和h2o以及产物naoh、h2是按2：2：2：1的比例进行的，也就是说它们的分子数之比为：2：2：2：1 2na + 2h2o == 2naoh +h2 化学计量数之比 2 2 2 1 扩大na倍 1.204×1024 1.204×1024 1.204×1024 6.02×1023 物质的量之比2mol 2mol 2mol1mol 质量之比 4g 32g 36g 从上面一系列的比例中我们可以得出一些什么结论呢？

结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于组成各物质的粒子数之比，因而也等于各物质的物质的量之比，还等于在相同条件下各气体的体积之比。

计算时同种物质各种量（物质的量、质量、体积）的单位要统一。即上下单位要一致

三、物质的量在方程式中的运用 例题讲解 例1见课本p52页

例2实验室用60g含 caco3 80％的大理石与足量12mol/l浓盐酸完全反应(杂质不参加反应)求：①参加反应浓盐酸的体积。②生成co2的体积(标况下)。

分析思路：把参加反应caco3转化为物质的量，再根据化学方程式中的化学计量数，求题目

所求。（注意解题格式）解n(caco3)? m(caco3)??(caco3)m(caco3)?60g?80% 100g/mol ?0.48mol caco3（s）+2hcl== cacl2+ h2o + co21mol2 mol22.4 l 0.48mol 12mol/l×v [hcl(aq)] v(co2)v [hcl(aq)]=0.08 lv v(co2)=10.752 l 答：参加反应浓盐酸体积为0.08l，生成co2的体积在标况下10.75 l。

例3.用8.7 g mno2与100 g 36.5﹪的浓盐酸反应，消耗盐酸的物质的量是多少?产生cl2 在标况下的体积是多少?未参加反应的hcl的质量是多少?被氧化的hcl物质的量是多少? 分析思路：根据化学方程式进行计算，当两种反应物的量均为已知时，首先须判断何者过量，然后根据不过量的物质来进行计算。

解： mno△

+ 4hcl(浓)======mncl2 ＋cl2↑＋2h2o 1 mol4 mol 22.4 l 8.7g%87g?mol?1 ?0.1mol 100g?36.536.5g?mol?1 ?1mol v(cl2)因为：１ｍｏｌ×０.1ｍｏｌ＜４ｍｏｌ×１ｍｏｌ

所以，反应物hcl过量，应根据mno2的物质的量0.1 mol计算： 消耗hcl为： n１（hcl）＝ 0.1mol?4mol 1mol ?0.4mol 剩余hcl为：

ｎ２（hcl）＝１ｍｏｌ－0.4ｍｏｌ＝0.6ｍｏｌ 剩余hcl的质量为： m（hcl）＝ｎ２（ｈｃｌ）·m（ｈｃｌ）=0.6 mol×36.5 ｇ·ｍｏｌ－１

＝21.9 ｇ

ｖ（cl2）＝ 0.1mol?22.4l 1mol ?2.24l 被氧化的hcl物质的量:因参加反应的盐酸一半被氧化所以n(被氧化hcl)=0.4mol/2=0.2mol 答：消耗hcl 0.4 mol，产生cl2 2.24 l，未参加反应的hcl为21.9 g，被氧化的hcl物质的量是0.2mol。

第二讲 《几种重要的金属化合物》

第一课时

一、钠的重要化合物

请同学回顾钠在常温下和加热条件下与氧气反应的现象及产物的差异？请写出反应的化学方程式。

篇四：金属及其化合物复习教案

第三章《金属及其化合物》

【课标要求】： 知识与技能要求：

1了解地壳中金属元素含量、金属的存在状态、金属的化学共性。

2了解fe与al分别与o2的反应，al2o3的保护作用，掌握al与naoh溶液的反应。3了解常见合金的性能及用途

第一讲 《金属的化学性质》

地壳中含量最多的金属元素是：7.73%，第二位：4.75%。大多数金属以化合态存在。原因：金属元素外层电子数较少，易失去电子，因而性质活泼。【思考与交流】举例说明金属能发生哪些化学反应？

一、金属与非金属的反应 1：na和o2反应（1）常温下

【实验探究1】用小刀从中间切开，观察钠切面的颜色变化银白色逐渐变暗（颜色：白色固体）（2）钠的燃烧。

【实验探究2】用小刀切下绿豆粒大小的钠块，用滤纸吸干煤油后放入坩埚中，点燃酒精灯进行加热。

描述实验现象：金属先熔化，反应可表示为： 2na + o2（颜色：淡黄

在空气中燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体na2o2色固体）

注意：①用镊子夹取存放在煤油中的金属钠，②用滤纸吸干表面的煤油防止干扰观察现象，③未用完的钠块全部放回原试剂瓶中。

2、铝与氧气的反应 4al+3o2 点燃 2o3 【实验探究1】 用坩埚钳钳住一块铝片在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动 实验现象 逐渐熔化，失去光泽，但不滴落

【实验探究2】 用坩埚钳钳住一块用砂纸打磨过的铝片在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动

实验现象： 熔化的铝仍不滴落

原因： 磨去氧化膜的铝片在空气中很快又形成一层新的氧化膜

【归纳小结】 ①金属的活动性越强，与氧气反应就越易进行（如钠露置空气中就氧化）；金属活动性越弱，与氧气发生反应时反应条件较高（如铁在空气中不能被点燃），俗语说“真金不怕火炼”就说明金在加热条件下不与氧气反应。

②金属和氧气反应一般生成普通氧化物，例mgo al2o3 cuo，但钠在氧气中燃烧生成na2o2，铁在氧气中燃烧生成fe3o4。

③金属表面的氧化物有的疏松，不能保存内层金属，如铁；金属表面的氧化物有的致密，可以保存内层金属镁、铝。

二、金属和水的反应 1.钠与水反应

【实验探究】 na和烧杯里的水作用：

现象：反应剧烈，钠浮在水面上，熔成小球，迅速游动，嘶嘶作响，溶液变红。

．．．．．【思考讨论】

①金属钠着火，能否用水灭？为什么？应该如何处理？（不能，因能和水反应。应用细砂）

②为什么能将钠保存在煤油中？能否保存在汽油或ccl4中？(钠容易被氧气氧化而变质，必须将钠隔绝空气保存；钠不与煤油发生化学反应；钠的密度比煤油大，能够有效隔 222++oh-2 绝空气。不能保存在汽油中，因汽油易挥发，使钠暴露在空气中，发生火灾。不能保③将一小块金属钠投入cuso4溶液中，可观察到什么现象？写出发生的化学方程式。(观察到现象：反应剧烈，钠熔成小球，浮在水面上，迅速游动，嘶嘶作响，溶液中同

2、铁和水反应

铁不能和冷水、热水反应但能和水蒸气反应

铁与水蒸气反应的实验装置见课本p50(引导学生从水蒸气的产生，水蒸气与铁粉反应,)【实验探究】现象：点燃肥皂泡可听到爆鸣声

三、铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应

【实验探究】（1）取2支小试管分别加入5ml盐酸和5mlnaoh溶液，再分别放入一小段铝片，观察现象。

（2）将点燃的木条分别放在两支试管口，观察现象。

铝既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，都能产生一种可燃性气体3+--【思考讨论】

1、在上述实验中，为什么铝片放入盐酸和naoh溶液中，不立即产生气泡？

2、由上述实验还能得出哪种物质既能与盐酸反应，又能与naoh溶液反应？（1（2）、物质名称：23 第二讲 《几种重要的金属化合物》

一、钠的重要化合物

请同学回顾钠在常温下和加热条件下与氧气反应的现象及产物的差异？请写出反应的化学方程式。

4na + o22o（白色固体；钠表面变暗）

2na + o2o2（淡黄色固体；火焰呈黄色）

1、氧化钠和过氧化钠

【思考1】na2o是一种碱性氧化物，其化学性质与氧化钙类似，具有碱性氧化物的通性。你能列举出其主要的化学性质吗？

（1）【演示实验3-5】na2o2和水反应

实验现象 所得结论 有大量气泡产生 过氧化钠与水剧烈反应产生气体 带火星木条复燃 有氧气产生 试管外壁温度升高 反应放热

酚酞试液变红后褪色有碱生成，na2o2氧化性应强 na2o2也是氧化物，但它不属于碱性氧化物，因还生成了o2（2）na2o2和co2反应 2na2o2+2co2=2na2co3+o2 【思考讨论】1过氧化钠与水反应，na2o2与co2反应，找出反应中的氧化剂和还原剂。过氧化钠极易与水、二氧化碳反应在实验室里应如何保存它呢？ 隔绝空气、远离易燃物、密封保存。

3过氧化钠为什么可用于呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源 【归纳与整理】 钠的氧化物

（1）【实验探究】na2co3和nahco3在水中的溶解性

篇五：高一化学教案 金属及其化合物(1)第四讲 章末测试与总结

复习目标：

1、掌握金属单质的共性(物理性质)和金属化学性质；

2、掌握na2o、na2o2、na2co3、nahco3、fe(oh)

3、al(oh)3等几种重要的金属化合物的

性质； 1.铝

工业

制法 2.2 hal hno3 fe2 电解 h2o alo(熔)2 3-+ 3.h+ oh-al(oh)34.氯化铝和偏铝酸钠 h2oalcl3-3h4oh-4h+al(oh)3 h+oh-

二、掌握有关铁的转化关系

2+3+ fe、fe、fe之间的相互转化关系，可用如下大铁三角关系图说明。fe

2、i2 hno3、(强氧化剂)(较弱氧化剂)sh2so4(浓)h+ co 等 cu2+等

、(还原剂)fe、zn、cu、h2s、ki等 fe2+ fe3+ cl2、o2、hno3、h2so4(浓)、kmno4(h+等

（强氧化剂）h2o naalo2 【例1】（2002年全国高考19题）如图所示已知：①甲、乙、丙、丁均为前三周期元(1)甲是__________，乙是__________。

(2)甲与丙反应生成x的化学方程式是__________。

解析：（1）由②得知，甲必为短周期中的负三价元素n或p，又由常见反应知甲只能为 n。由③得知，乙必为短周期负二价元素，只有0符合。（乙为s时，分别与丙、丁反应比不为1：2）（2）丙、丁也可互换。均符合题意。1）当丙为mg时，丁为h2。2）当丙为h2时，则丁为mg。

答案：（1）甲是n2，乙是o2。（2）n2+ +3mg mg3n2（或n2+3h22nh3）；（3）o2+2h2=2h2o（或2mg+o2=2mgo）。

【例2】(2001广东高考试题)将等物质的量的两种氧化物溶于100ml硫酸，而后逐滴加

入1.00mol/l的氢氧化钠溶液．当加入的氢氧化钠的体积v1=50ml时，开始有沉淀析出，且沉淀量随氢氧化钠的加入量逐渐增加．当氢氧化钠的体积v2=650ml时，沉淀量达到最大值，继续滴加氢氧化钠时，沉淀量逐渐减小．当时，沉淀量不再改变．(1)最初加入的50ml氢氧化钠溶液的作用是什么？(2)计算所用硫酸的浓度．

(3)试判断两种氧化物各是什么，并计算其物质的量．

分析：本题考察的知识点是物质的量在化学反应中的应用及两性氧化物的性质等基础化

学知识和简单的推理计算能力和思维的整体性．从题目中可以得知这两种化合物都为金属氧化物，溶于酸后加入氢氧化钠50ml才开始有沉淀析出，证明硫酸是过量的．这部分氢氧化钠是来中和过量的硫酸的。当又滴入600ml氢氧化钠时金属离子完全沉淀，再加入100ml氢氧化钠时有一种金属氢氧化物沉淀恰好被溶解完，可判断该氢氧化物为氢氧化铝且物质的量为0.1mol，则氧化铝为0.05mol．所以另一种氧化物也为0.05mol，溶于酸后产生的金属离子完全沉淀时也消耗0.3mol的氢氧化钠．由此可以推出其化合价为+3价，必为三氧化二铁。

解答：

(1)中和过量的硫酸

-＋(2)沉淀量最大时所用oh的物质的量与100ml强酸中h的物质的量相等，-＋＋n(oh)=1.00mol/l×0.650l=0.650mol，故n(h)也为0.650mol，故n(h)也为0.650mol，硫

酸的浓度为3.25mol/l。

-（3）由题意知，其中一种氧化物为al2o3，根据al(oh)3+oh=alo2+2h2，该反应用去的 n(naoh)=1.00mol/l×(0.750-0.650)l=0.100mol故al(oh)3为0.100mol，而al2o3为 3+-0.0500mol根据al+3oh=al(oh)3,生成al(oh)3用去0.300molnaoh。而生成另一种氢氧化物

也用去0.300molnaoh，且已知两种氧化物的物质的量相等，故另一种氧化物也是三价金属的氧化物，且不溶于过量碱溶液中，可知其为fe2o3。fe2o3的物质的量为0.0500mol 点悟：本题的易错点是将50ml氢氧化钠中和的硫酸当作100ml硫酸中的全部硫酸，求

出了硫酸的浓度为0.5mol/l．根据氧化物不溶于氢氧化钠认为是氧化镁或氧化铁的确定缺乏说服力，没有任何说明直接得出结论．在作题目时要言之有据．

【例3】(2004年全国理综ⅲ，26)粉末状试样a是由等物质的量的mgo和fe2o3组成的混合物。进行如下实验：①取适量a进行铝热反应，产物中有单质b生成；②另取20 g a全部溶于0.15l6.0 mol·l?1盐酸中，得溶液c；③将①中得到的单质b和溶液c反应，放出 l.12 l（标况）气体，同时生成溶液d，还残留有固体物质b；④用kscn溶液检验时，溶液d不变色。

请填空:(1)①中引发铝热反应的实验操作是，产物中的单质b是。(2)②中所发生的各反应的化学方程式是。(3)③中所发生的各反应的离子方程式是。

2＋2＋(4)若溶液d的体积仍视为0.15 l，则该溶液中c（mg）为__________，c（fe）为

__________。

【巧解思路】设试样a中mgo、fe2o3的物质的量依次为x、y。由题意有如下变化关系：

因为所加hcl中的氢原子全部进入h2o和h2中，所以，据氢元素守恒有： 1n(h2o)=n(hcl)－2n(h2)]=0.4mol； 2 而水分子中的氧原子全部来自两种金属氧化物中，所以，据氧元素守恒有： n(h2o)= n(mgo)+3n(fe2o3)，即0.4mol=x+3x，解得x=0.1mol；

又因为hcl中的氯原子最终全部进入溶液d的mgcl2和fecl2中，所以，根据氯元素守恒

有：

n(hcl)=2n(mgcl2)+2n(fecl2)，即0.9mol=2×0.1mol+2y，解得y=0.35mol.0.1mol0.35mol2＋-12＋-1因此，d溶液中c（mg）= =0.67mol·l；c（fe）=2.3mol·l。0.15 l 0.15 l 【例4】(2003年广东高考题)取一定量的na2co3、nahco3和na2so4固体的混合物与

－1250ml1.00mol·l过量盐酸反应，生成2.016l co（标准状况），然后加入500ml0.100mol·l2 －1－1ba(oh)2溶液，得到沉淀的质量为2.33 g，溶液中过量的碱用10.0ml1.00mol·l盐酸恰好完全中和。计算混合物中各物质的质量。

【巧解思路】本题涉及的反应方程式有四个：na2co3＋2hcl==2nacl＋h2o＋co2↑；nahco3 2－2＋＋－＋hcl==nacl＋h2o＋co2↑；so4＋ba==baso4↓；h＋oh==h2o。按常规思路需分步进行计

算，非常繁琐。而运用元素守恒关系则可不必写方程式而快速作答：

设 na2co3、nahco3和na2so4的物质的量分别为x、y、z。

题中2.33g 沉淀应该为baso4（物质的量为0.01mol），而反应中加入的ba(oh)2为0.5l 2＋2－×0.100mol/l＝0.05mol，所以，ba有剩余（过量0.05mol-0.01mol=0.04mol），so4反应

2－完全，因此，原来so4物质的量为0.01mol，即z=0.01mol，na2so4的质量为1.42g。2.016l 据碳元素守恒有 x+y=n(co2)=-1??① 22.4l·mol因为最后所得溶液中的溶质有nacl和bacl2，其中含bacl20.04mol。

据钠元素守恒可知：n(nacl)=2n(na2co3)+n(nahco3)+2n(na2so4)=（2x+y+2z）mol 据氯元素守恒又有n(nacl)+2n(bacl2)=n(hcl)即

-1-12x+y+2z+0.04mol×2=0.25l×1.00mol·l+0.01l×1.00mol·l=0.26mol 整理得 2x+y=0.16 ??②

解①②联立方程组得 x=0.07mol，y=0.02mol 所以，na2co3、nahco3的质量分别为0.07mol×106g/mol=7.42g、0.02mol× 16小题，每小题3分，共48分）1.下列所用材料不属于合金的是 a．家用的铝窗b．建筑用的钢筋

c．铸造用的黄铜 d．温度计用的水银

2．国际上推广使用中国铁锅，这是因为铁锅

a．是单质 b．含碳，属混合物 c．化学性质活泼d．易使食物中含人体所需的铁

元素

3.下列物质中，可用于治疗胃酸过多的是 a.碳酸钠 b.氢氧化铝 c.氧化钙 d.碳酸钙 4.下面有关na2co3 与nahco3的叙述错误的是 ．． a.na2co3遇少量酸可转化为nahco3 b.在水中的溶解度na2co3比nahco3大

c.与同浓度的硫酸反应时，na2co3比nahco3剧烈 d.nahco3能与naoh反应，而na2co3不能 5.只能用焰色反应实验区分的是

a.nacl和na2co3b.kcl和nacl c.kcl和k2co3 d.钠和钾 6.为了检验某fecl2溶液是否变质，可向溶液中加入 a.naoh溶液b.铁片 c.kscn溶液d.石蕊溶液

7.下列反应，其产物的颜色按红色、淡黄色、蓝色顺序排列的是

①金属钠在纯氧中燃烧；②fecl3溶液滴入kscn溶液；③无水硫酸铜放入医用酒精中。a.②①③b.③②①c.③①② d.①②③

8.（2006全国ⅱ，8）下列反应的离子方程式书写正确的是

3＋－＋a 氯化铝溶液中加入过量氨水：al＋4nh3·h2o＝alo2＋4nh4＋2h2o 2＋－－b 澄清石灰水与少量苏打溶液混合：ca＋oh＋hco3＝caco3↓＋h2o ＋2＋c 碳酸钙溶于醋酸：caco3＋2h＝ca＋co2↑＋h2o 2＋3＋－d 氯化亚铁溶液中通入氯气：2fe＋cl2＝2fe＋2cl 2-9.向明矾溶液中滴入ba(oh)2溶液，当so4沉淀完全时，铝元素的存在形式是 3＋-a．al(oh)3和al b．al(oh)3和alo2-c．全部为al(oh)3 d．全部为alo2 ＋2＋2＋3＋10.某溶液中有nh4、mg、fe和al四种离子，若向其中加入过量的氢氧化钠溶液，微热并搅拌，再加入过量盐酸，溶液中大量减少的阳离子是

＋2＋2＋3＋a．nh4 b．mgc．fe d．al 11.mg、al、fe三种金属分别跟同浓度、同体积的稀盐酸反应时，放出的氢气质量相等，则下列说法中正确的是

a.三种金属的物质的量相等b.三种金属均过量

c.三种金属的质量相等 d.参加反应的三种金属的质量比为12：9：28 12.将铁屑溶于过量的盐酸后，在加入下列物质后，会有三价铁生成的是 a.硫酸 b.氯水 c.硝酸锌d.氯化铜

13.在允许加热的条件下，只用一种试剂就可以鉴别硫酸铵、氯化钾、氯化镁、硫酸铝

和硫酸铁溶液，这种试剂是

a．naoh b．nh3-h2o c．agno3 d．bacl2 14.在无色透明的强酸性溶液中，能大量共存的离子组是

＋2＋—2—＋3＋—-a.na、mg、mno4、so4 b.nh4、al、no3、cl ＋＋—2＋＋—-c.k、na、alo、no3 d.mg、k、hco3、oh ①h2 ②co ③co和h2 ④hcooch3 ⑤hooc-cooh a、全部 b．仅④⑤c、仅①②③ d．除⑤以外

16.在下面图中横坐标为向一定量的某溶液中加入某物质的量，纵坐标为生成沉淀的量.符合向含少量naoh的naalo2溶液中，逐滴加入稀hcl的图象是

二、填空题（本题含5小题。共43分）

17.（13分）红砖是用粘土高温烧结而成，因其颜色呈红色或棕红色而得名，常用作建

筑材料

(1)根据红砖的颜色、猜测其可能含有的成份是（写化学式）__________________(2)为了检验你的猜测是否正确，请设计一个实验方案，简要地写出各步操作过程以及

最后的实验分析和结论，涉及化学反应的写出化学方程式（实验用品任取，该实验分几步自已决定，不必写实验装置中的仪器安装）

实验步骤：① 用铁锤敲碎红砖，取小块磨成粉末。

②

③

┇

┇

实验分析及结论：

___________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________。

（3）红砖曾对我国建设具有重要作用，就目前我国实际情况看，你是认为应继续使用或 者是禁止使用红砖？____________________，理由是___________________________。18.（6分）在长期载人太空飞行的宇航器中，每个宇航员平均每天需要消耗0.9kg氧气，呼出1.0kg二氧化碳。为了能保持飞船坐舱内空气成分的稳定，有科学家提出“金属过氧化物处理系统”，即不断把舱内的空气通过盛有金属过氧化物（以过氧化钠为例）的容器，并把处理后的气体充入座舱。有关反应的化学方程式是：

①；②。

第四篇：人教版高中化学必修一教案-3.2 几种重要的金属化合物 《铝的重要化合物》

第二节 几种重要的金属化合物 第二课时 铝的重要化合物

【教学目的】1.了解铝的几种重要化合物的性质。2.理解Al(OH)3的两性。

【教学重点及难点】Al(OH)3的两性。【教学方法】实验探究法

【教学用品】：KAl(SO4)2·12H2O晶体、石蕊试液、试管、滴管、蒸馏水、0.5mol·L－1 Al2(SO4)3溶液、氨水、2 mol·L－1 HCl 2 mol·L－1 NaOH 【教学过程】

[提问]加热铝锅中的水，水跟铝为什么不反应？未打磨的铝片放到碱溶液中，为什么不即刻冒出气泡？ ［多媒体展示］铝元素在地壳中的含量。[板书]

二、铝的重要化合物 1.氧化铝（Al2O3）

（１）物理性质：白色难溶的固体，其熔点很高，是红宝石、蓝宝石的主要成分。

[复习]酸性氧化物、碱性氧化物、两性氧化物的概念，Al2O3是哪类氧化物？

[实验]氧化铝的化学性质：取氧化铝粉末，分别滴加盐酸和氢氧化钠溶液。

[结论] 氧化铝是两性氧化物。

[学生活动]写出Al2O3与强酸、强碱反应的离子方程式。Al2O3+6H+==2Al3++3H2O Al2O3+2OH－== 2AlO2+H2O [板书]（2）化学性质：

和酸反应： Al2O3 +6HCl == 2AlCl3 + 3H2O

Al2O3 + 6H+ ==2Al3+ + 3H2O 和碱反应： Al2O3 + 2NaOH == 2NaAlO2 + H2O

Al2O3 + 2OH-=== 2AlO2-+ H2O 氧化铝是两性氧化物

[讲述]氧化铝可用来制造耐火坩锅、耐火管、耐高温的实验仪器。[板书]（3）用途：用来制造耐火坩锅、耐火管、耐高温的实验仪器。[过渡]氧化铝对应的水化物是什么？实验室如何制氢氧化铝？ [演示][实验3—4]在Al2(SO4)3溶液中滴加氨水至过量 [板书]2.氢氧化铝

（1）物理性质：白色胶状物质，几乎不溶于水，有强的吸附性，能凝聚水中的悬浮物,并能吸附色素。(2)制备: Al3++3NH3·H2O = Al(OH)3↓ + 3NH4+

[实验3—8]将上面制得的Al(OH)3分装在两支试管里，向一支试管中滴加2mol·L－1 HCl，向另一支试管里滴加2mol·L－1 NaOH，边加边振荡。[讲述]Al(OH)3既可溶于HCl，又可溶于NaOH溶液。

观察并分析实验现象，得出结论：Al(OH)3只能溶于强酸、强碱，不能溶于弱酸或弱碱。

[提问]根据Al(OH)3以上性质，可以用什么方法制备Al(OH)3? 结论：用铝盐和弱碱溶液（氨水）反应。[板书]（3）化学性质：

与酸反应：Al(OH)3＋3HCl＝AlCl3＋3H2O Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O 与碱反应： Al(OH)3＋NaOH＝NaAlO2＋2H2O

Al(OH)3 + OH-= AlO2-+ 2H2O 氢氧化铝属于两性氢氧化物

氢氧化铝只与强酸、强碱反应，不与弱酸、弱碱反应（4）不稳定性：氢氧化铝不稳定，受热易分解。

2Al(OH)3 ＝ Al2O3＋3H2O [过渡]下面我们再介绍一种日常生活中见过的铝盐 [板书]3.硫酸铝钾[KAl(SO4)2] [展示]明矾晶体

说明：明矾就是带有12个分子结晶水的硫酸铝钾，即KAl(SO4)2·12H2O [讲述]明矾水解产生的胶状Al(OH)3吸附能力很强，可以吸附水中杂质，并形成沉淀，使水澄清。所以明矾常用作净水剂。[课时总结]“铝三角”

第五篇：金属铝的生产方法新进展

金属铝的生产方法新进展

金属铝的生产方法新进展

摘要：现代金属铝的生产工艺主要是冰晶石—氧化铝熔盐电解法工艺。氧化铝的生产方法有多种，工业上用的主要是拜耳法生产氧化铝，也有用拜耳烧结联合法等工艺处理低品位铝土矿。电解过程是在电解槽中进行。直流电通入电解槽，槽内阴阳两极发生电化学反应，阴极生成金属铝液，阳极生成CO和CO2气体。铝液定期用真空抬包吸出，经过净化澄清后，浇注成商品铝锭。阳极气体经净化后，废气排空，回收的氟化物返回电解槽。关键词：拜耳法；铝电解；氧化铝；反应 绪论 1.1引言

1854年，法国化学家德维尔把铝矾土、木炭、食盐混合，通入氯气后加热得到NaCl·AlCl3复盐，再将此复盐与过量的钠熔融，得到了金属铝。直到1886年，美国的豪尔和法国的海朗特，分别独立地电解熔融的铝矾土和冰晶石的混合物制得了金属铝，奠定了今天大规模生产铝的基础。

1.2铝元素

铝位于元素周期表中第三周期第IIIA族，相对密度2.70。熔点660℃。沸点2327℃。铝在地壳中分布很广，铝的活泼性强，不易被还原，在干燥空气中铝的表面立即形成厚约50埃的致密氧化膜，使铝不会进一步氧化并能耐水；但铝的粉末与空气混合则极易燃烧；熔融的铝能与水猛烈反应；高温下能将许多金属氧化物还原为相应的金属；铝是两性的，即易溶于强碱，也能溶于稀酸。航空、建筑、汽车三大重要工业的发展，要求材料特性具有铝及其合金的独特性质，这就大大有利于这种新金属铝的生产和应用。应用极为广泛。

1.3铝的性质

铝具有很大的强度质量比,铝的强度随温度降低而增大。铝具有良好的防腐蚀性能。在空气中，铝表面生成一层厚度约2×10-5cm，光滑的硬氧化铝薄膜，紧紧粘附在铝表面。铝是优良的导电材料，具有良好的导热性能。铝的另一个重要特性是能够和多种金属构成有用的合金。

金属铝的生产方法新进展 2铝土矿

铝土矿是含铝矿物和赤铁矿、针铁矿、高岭石、锐铁矿、金红石、钛铁矿等矿物的混合矿，一般是指工业上能利用的，以三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石为主要矿物所组成的矿石的统称。铝土矿是生产金属铝的最佳原料。我国铝土矿资源比较丰富，分布甚广，并根据本国的铝矿资源特点，发展出多种氧化铝生产方法。50年代初就已用碱石灰烧结法处理铝硅比只有3.5的纯一水硬铝石型铝土矿,开创了具有特色的氧化铝生产体系。用中国的烧结法,可使Al2O3的总回收率达到90%；每吨氧化铝的碱耗(Na2CO3)约 90公斤；氧化铝的SiO2含量下降到0.02～0.04％；而且在50年代已经从流程中综合回收金属镓和利用赤泥生产水泥。60年代初建成了拜耳烧结混联法氧化铝厂，使Al2O3总回收率达到91％，每吨氧化铝的碱耗下降到60公斤，为高效率地处理较高品位的一水硬铝石型铝土矿开创了一条新路。中国在用单纯拜耳法处理高品位一水硬铝石型铝土矿方面也积累了不少经验。

2.1铝土矿处理方法

从铝矿提取铝有两个方案，第一个方案是选用高品位铝土矿，先用化学方法从矿石中提取纯净的氧化铝，然后用电解法从氧化铝中提取纯净的铝。第二个方案是选用低品位的铝土矿，经过物理选矿，分离掉一部分硅酸盐矿物后，送入溶出流程中去，提取氧化铝；或者用化学法分离掉一部分氧化铁和氧化钛后，在电解槽或电弧炉内还原出铝-硅-铁-钛合金。

2.2我国铝土矿特点

（1）储量集中于煤或水电丰富的地区，有利于开发利用。山西、贵州、河南和广西壮族自治区储量合计占全国储量的85.5%，加上其煤炭和水利资源，为其提供了发展铝工业的有利条件。

（2）矿床类型以沉积型为主，坑采储量比重较大。

（3）一水硬铝石型矿石占绝对优势。其特点是高铝、高硅和低铁，铝硅比偏低，一般在4~7之间，铝硅比在10以上的相对少些。在福建、河南和广西有少量的三水铝石型铝土矿。

3氧化铝的生产

金属铝的生产方法新进展 氧化铝，又称三氧化二铝，分子量101.96，通常称为“铝氧”，是一种白色无定形粉状物，俗称矾土。生产氧化铝的方法有酸法、碱法、酸碱联合法、热法。

3.1碱法生产氧化铝

碱法生产氧化铝，就是用碱(NaOH或Na2CO3)处理铝土矿，使矿石中的氧化铝水合物和碱反应生成铝酸钠溶液。铝土矿中的铁、钛等杂质和绝大部分的二氧化硅则成为不溶性的化合物进入固体残渣中。这种残渣被称为赤泥。铝酸钠溶液与赤泥分离后，经净化处理，分解析出A1(OH)3，将A1(OH)3与碱液分离并经过洗涤和焙烧后，即获得产品氧化铝。

碱法生产氧化铝一般有拜耳法、烧结法和拜耳烧结联合法。

3.1.1拜耳法

拜耳法生产氧化铝的基本原理是：

（l）用NaOH溶液溶出铝土矿，所得到的铝酸钠溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液中的氧化铝呈氢氧化铝析出，即种分过程。

（2）分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的铝土矿，即溶出过程。

交替使用这两个过程，就能够每处理一批矿石便得到一批氢氧化铝，构成所谓的拜耳法循环。

用反应方程式表示如下：

Al2O（2NaOH＋aq 31或3）H2O＋2NaAlOH4＋aq

拜耳法生产氧化铝一般有原矿浆制备→高压溶出→赤泥分离、洗涤→晶种分解→氢氧化铝分离、洗涤→氢氧化铝焙烧等工序。

3.1.2烧结法

烧结法生产氧化铝的基本原理是将铝土矿与一定量的纯碱、石灰（或石灰石）配成炉料在高温下进行烧结，使氧化硅与石灰化合成不溶于水的原硅酸钙2CaO·SiO2，氧化铝与纯碱化合成可溶于水的固体铝酸钠Na2O·Al2O3，而氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠Na2O·Fe2O3，将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时Na2O·Al2O3便进入溶液，Na2O·Fe2O3水解放出碱，氧化铁以水合物

金属铝的生产方法新进展 与原硅酸钙一道进入赤泥。再用二氧化碳分解铝酸钠溶液便可以析出氢氧化铝。经过焙烧后产出氧化铝。分离氢氧化铝后的母液成为碳分母液（主要成分为Na2CO3），经蒸发后返回配料。

烧结法生产氧化铝工序一般为：生料浆的制备→熟料烧结→熟料溶出→铝酸钠溶液脱硅→碳酸钠分解→氢氧化铝分离、洗涤→氢氧化铝焙烧→碳分母液蒸发。

3.1.3拜耳烧结联合法

拜耳烧结联合法可充分发挥两法优点，取长补短，利用铝硅比较低的铝土矿，求得更好的经济效果。联合法有多种形式，均以拜耳法为主，而辅以烧结法。按联合法的目的和流程连接方式不同，又可分为串联法、并联法和混联法三种工艺流程。

（1）串联法是用烧结法回收拜耳法赤泥中的Na2O和Al2O3于处理拜耳法不能经济利用的三水铝石型铝土矿。扩大了原料资源，减少碱耗，用较廉价的纯碱代替烧碱，而且Al2O3的回收率也较高。

（2）并联法是拜耳法与烧结法平行作业，分别处理铝土矿，但烧结法只占总生产能力的10～15％，用烧结法流程转化产生的NaOH补充拜耳法流程中NaOH的消耗。

（3）混联法是前两种联合法的综合。此法中的烧结法除了处理拜耳法赤泥外，还处理一部分低品位矿石。

3.2酸法生产氧化铝

酸法生产氧化铝是用无机酸溶出黏土中氧化铝的生产方法。用各种无机酸溶出处理黏土时，原料中氧化硅基本不与酸反应，而得到含铁的铝盐酸性水溶液。经过除铁净化后，可通过不同的方法得到铝盐水合物结晶或氢氧化铝结晶，进一步煅烧可得到氧化铝。

3.2.1硫酸法

硫酸法生产氧化铝，用m（SO3）: m（Al2O3）=2.6的含铁的硫酸铝溶液，在403K的温度下溶出过量的焙烧过的高硅铝土矿，得到m（SO2）: m（Al2O3）=1.8~1.9的硫酸铝溶液和吸附了铁的残渣。分离残渣后往硫酸铝溶液中通入SO2，金属铝的生产方法新进展 将三价铁还原成二价铁，再在573K的温度下，使硫酸铝水解析出碱式硫酸铝。在1423K的温度下煅烧碱式硫酸铝得到成品氧化铝和含SO3较高的气体。气体用水解母液吸收后在453K温度下将上述吸附了铁的残渣中的氧化铝充分溶出后，得到m（SO3）: m（Al2O3）=2.6的硫酸铝溶液，再用于溶出下一批矿石。

3.2.2盐酸法

盐酸法生产氧化铝是用浓硫酸处理含铝原料得到硫酸铝溶液，进而冷却结晶析出杂质含量高的硫酸铝，然后用盐酸溶解硫酸铝，同时通入HCl气体使溶液饱和，使溶液中以很纯的AlCl3·6H2O析出。经过洗涤后，在1373~1473K的温度下煅烧获得纯度比拜耳法还高的氧化铝成品和可再生盐酸的含HCl气体。

4铝电解

现代铝工业生产，采用冰晶石—氧化铝熔盐电解法。氧化铝作溶质，冰晶石作溶剂，氧化铝溶解在冰晶石中形成电解质，以炭素材料作电极，通入电流，在电解槽内的两极上进行电化学反应，即电解过程。

氧化铝是铝电解生产中的主原料，铝电解对于氧化铝的要求，一是它的化学纯度，再就是其物理性能。冰晶石的分子式为Na3AlF3，它是溶剂的主要成分。铝电解生产中所用的冰晶石分天然和人造两种。天然冰晶石的储量很少，远远不能满足铝工业的需要，所以现代铝工业采用人造冰晶石。在铝电解生产中，氟化铝是冰晶石—氧化铝熔体的一种添加剂。它的作用是可以弥补电解质中氟化铝的损失，又可以调整电解质的分子比，主要用于降低熔体的分子比，降低电解温度。以保证生产技术条件的稳定。其次还需要添加氟化钙、氟化镁、氟化钠和碳酸钠等用来调整和改善电解质性质的添加剂。

4.1电解质

在铝电解生产中，连接阳极和阴极之间不可缺少的熔盐体叫电解质，它主要是以冰晶石为熔剂，氧化铝为熔质而组成。但在现代铝工业生产中使用的电解质并非单纯的冰晶石和氧化铝。因为冰晶石和氧化铝含有一定数量的杂质成分，如：氧化钠、氧化铁、氧化硒和氧化钙等。另外，在电解生产中，为了改善电解质的物理化学性能，有利于提高电解生产指标，还向电解质中加入某些添加剂，如，氟化铝、氟化镁、氟化锂、氯化钠等。

金属铝的生产方法新进展 熔融的冰晶石能够较好的熔解氧化铝，而且所构成的电解质可在冰晶石的熔点1008℃以下进行电解，从而也降低了氧化铝的还原温度。在电解温度下，熔体状态的冰晶石或冰晶石-氧化铝熔液的比重比铝液的比重还小约10%，它能更好地漂在电解出来的铝液上面。冰晶石—氧化铝熔体具有较好的流动性和良好的导电性。

4.2铝电解槽

铝电解槽是炼铝的主体设备。电解槽槽型有两种：（1）自焙阳极电解槽：上插式、侧插式；（2）预焙阳极电解槽：不连续、连续式。自焙槽和预焙槽比较：

（1）在电解过程中，阳极大约以0.8~1.0 mm/h速度连续消耗，自焙槽可连续使用，而预焙槽不能连续使用，须定期更换；

（2）自焙槽散发氟化物，沥青烟气，而预焙槽不散发烟气，污染环境；（3）预焙槽具有槽型大型化、操作机械化和自动化、电流效率高、电耗率低、烟害小的优点。

4.3铝电解的两极反应：

铝工业上均采用炭素材料作电极——炭阳极和炭阴极。电解对阳极的要求：

(1)导电率高，以降低阳极电阻；

(2)导热率低以降低糟的热损失，降低阳极上部的氧化速度和防止电解质界面凝固；

(3)热稳定性和化学稳定性良好，使阳极能够在高温和腐蚀性的环境下工作；(4)杂质含量低，防止对金属铝的污染；(5)适宜的机械性能，以便经受粗糙的搬运；(6)合适的密度和空隙率，减少金属铝的侵入；(7)气体渗透率低，减少阳极内部氧化；(8)应有适宜的抗热震性。

在电解过程中，炭阴极原则上是不消耗的，炭阳极由于直接参与电化学反应而消耗。阳极的作用主要有：导电和参加电解时的化学反应和电化学反应。

金属铝的生产方法新进展 在电解过程中，阳极是消耗的，其理论消耗是334kg/t·Al，而实际消耗一般为380~450kg/t·Al，这与阳极质量、电解技术条件有关。降低阳极消耗可以提高铝厂的电流效率、降低电耗和增加铝产量，从而提高经济效益。

阴极反应：

Al3(配离子)3eAl

阳极反应：

2O2(配离子)C－4eCO2

总反应：

2Al2O33C4Al3CO2

4.4铝电解的生产过程

铝电解槽全部生产过程包括三个阶段：焙烧期、启动和启动后期、正常生产期。

（1）铝电解槽的焙烧期

焙烧期在于焙烧自焙阳极（对预焙槽则是加热阳极）以及加热阴极，达到900~1000℃，以便下一步启动。自焙阳极新槽采用焦粒焙烧法，预焙阳极槽采用铝液焙烧法。

（2）铝电解槽的启动期

启动期在电解槽内熔化电解质，开始铝电解。分干式和常规启动两种。干式适用于启动新系列中的头几台槽，当时厂房内无现成的熔融电解质和铝液，只好在新槽内熔化所需的电解质和铝；常规启动适用已有电解槽生产，在开始时从正在进行铝电解槽内取出电解液和铝液倒入新启动的槽内，以加速启动过程。

（3）铝电解槽的正常生产期

电解槽经过焙烧和启动之后便进入正常生产期，直到停槽为止，正常生产期通常延续5~7年。

4.5铝电解用惰性电极 4.5.1惰性阳极

金属铝的生产方法新进展 采用惰性阳极取代炭阳极,在冰晶石熔液中的溶解度小，在高温下具有良好的导电性，为电解铝工业带来巨大的环境效益和经济效益。迄今为止,大多数惰性阳极材料的研究主要集中在金属或合金、金属氧化物陶瓷以及金属陶瓷方面。

金属(合金)具有良好的导电性、强度和抗热震性等优点,是较理想的铝电解阳极材料。但除某些贵金属外,金属阳极在铝电解槽的生产环境中不能充分抵御冰晶石熔体腐蚀和阳极产生的高温氧气的氧化。

氧化物陶瓷材料由于其显著的化学惰性而倍受关注。但几乎所有的氧化物在冰晶石熔体中都会有不同程度的溶解,其中SnO2 基氧化物、尖晶石类和CeO2涂层溶解速度缓慢被作为阳极材料的首选。

金属陶瓷集中了陶瓷材料(低的腐蚀速率和抗氧化性)和金属材料(良好的导电性和较高的抗热冲击强度)的优点, 其氧化物基体形成抗腐蚀网络,网络中的金属相增强了材料的导电性,被看作是最有前途的惰性阳极的材料。

4.5.2惰性阴极

采用惰性阴极材料时，铝离子可以直接在惰性阴极上放电生成铝。槽内积存的铝液不再用阴极，所以铝液涌动所致的波峰减弱，两极间距可以明显减弱，从而节省电能。铝液还能良好地湿润惰性阴极，使槽内氧化铝沉淀物不能停留在阴极表面上；铝液从阴极上淌下来汇集在槽内凹沟中减轻了槽生产操作中磁流体搅动的各种干扰，提高电能效率。

4.6铝电解过程的两极副反应 4.6.1阴极副反应

（1）铝的溶解和损失：

金属铝部分地溶解在冰晶石熔体中。一般认为，阴极铝液在电解质里的溶解有以下几种情况：

①溶解在熔融冰晶石中的铝，生成低价铝离子和双原子的钠离子。

2AlAl33Al Al6NaAl33Na

②在碱性电解质中，铝与氟化钠发生置换反应。

Al3NaFAlF33Na

金属铝的生产方法新进展 ③铝以电化学反应形式直接溶解进入电解质熔体中

Al(液)eAl

此外，铝也可能以不带电荷状态溶解在电解质中，构成金属雾。(2)金属钠的析出

电解过程中阴极的主反应是析出铝而不是钠，因为钠的析出电位比铝低。但是，随着温度升高，电解质分子比增大，氧化铝浓度减少，以及阴极电流密度提高，钠与铝的析出电位差越来越小，而有可能使钠离子与铝离子在阴极上一起放电，析出金属钠：

Na＋e＝Na

此外，在碱性电解质中，溶解的铝也可能发生下列反应而置换出钠：

Al＋6NaFNa3AlF6＋3Na

析出的钠少部分溶解在铝中，剩下的一部分被阴极炭素内衬吸收，一部分以蒸汽状态挥发出来（钠的沸点为880℃），在电解质表面被空气或阳极气体所氧化，产生黄色火焰。可能的反应为：

4Na＋O2＝2Na2O 2Na＋CO2＝Na2O＋CO 2Na＋CO＝Na2O＋C

4.6.2阳极副反应

冰晶石—氧化铝熔盐电解在电解过程发生主反应的同时，伴随着一系列副反应，主要发生如下反应：

2Al（溶解的）＋3CO2Al2O3十3CO

此外，由于碳阳极散落掉渣，分离后飘浮在电解质表面，当二氧化碳气体与这些碳渣接触时，会发生还原反应而生成一氧化碳。

C＋CO2＝2CO

4.6.3阳极效应

阳极效应是铝电解过程中发生在阳极上的一种特殊现象。当其发生时，阳极

金属铝的生产方法新进展 上出现许多细小的电弧，发出轻微的噼啪声，此时槽电压已从正常值（如4.2V)升高到数十伏。阳极效应也在其它种类的熔盐电解中发生，例如钙电解，但在铝电解中最普遍。阳极效应对铝电解生产有利也有弊。

阳极效应发生时可以利用效应来检查电解槽的生产状态是否正常；冷槽时可用效应提供热量调整热平衡；偶尔发生阳极效应对清理电解质中的碳粒和阳极底掌是有益的。但是阳极效应的发生会增加电能消耗和各种原材料的损失，影响槽内铝质量；影响系列的供电稳定，尤其在供电容量额定的情况下，效应过于频繁易造成供电和生产之间的恶性循环，这样既影响供电又影响生产的正常进行；增加劳动量，恶化场所，打乱作业计划。

阳极效应对铝电解生产利少弊多，所以，一般把效应系数控制在较低范围内。

4.7铝电解的电流效率

铝电解的电流效率通常是指阴极上实际产出的铝量对于理论上按照法拉第定律计算的铝量的百分数。它是铝电解的一个重要的基本生产指标，涉及到铝电解槽的产量与能耗，而这两者对铝生产的成本有直接影响。

现代大型预焙阳极电解槽的电流损失，造成电流效率降低，主要原因是：（1）二次反应，即电解出来的铝又溶解或机械混入到电解质中，并被循环着的电解质带到阳极空间或电解质表面，为阳极气体中的CO2或空气中的氧所氧化。这是电流效率降低的基本原因。这一现象在压铝，两水平波动较大，电解质温度过高或低时最明显。

（2）其它离子的放电。这里主要是钠离子放电生成钠原子，由于钠原子在电解质中溶解度很小，加之本身沸点很低，大部分将以气体状态蒸发或渗入槽底。这一现象在分子比较高时容易发生。

（3）电流空耗，包括Al3+不完全放电，以及电解质时的V5+、P5+、Ti4+等高价离子不完全放电生成相应的低价离子被电解质转移到阳级空间后，又再氧化成高价离子，即：

Al3 2e  Al

（阴极上）Al 2e  Al3

（阳极上）

如此循环，造成电流空耗。这种现象在阴极表面的电子密度（即电流密度）

金属铝的生产方法新进展 较小时，如炉温过高、化炉膛时，或整流所突然限电时比较明显。

（4）漏电，通常是炉帮结壳熔化，并且电解质面上有大量炭渣时发生，即电流有可能连接槽壳与格子板之间，及铁渣箱体与槽壳接触等均可造成漏电损失。

电流效率的影响因素有：电解质温度、极距、电解质成分、电流密度、铝液高度。既然电流效率降低的主要原因是熔解铝的再氧化（二次反应）损失，那么提高电流效率的措施可以从控制铝损失过程中探索，具体措施有：

（1）在适当低的过热温度下进行电解；

电解质温度正常与否，对电解槽电流效率等工作指标有着决定性的影响，根据我厂实践中的多次测量表明，电解质温度每升高10℃，电流效率大约降低1~2%。电解质温度过低会使电解质发粘，致使铝珠与电解质分离困难，反而易于铝的损失，使电流效率降低。

（2）建立和保持理想的槽膛内型；

极距增大，电解质搅拌强度将减弱，因为相同的阳极气体量所搅拌的两极间的液体量增加，搅拌减弱，则使扩散层厚度增加，使用使铝损失减少，电流效率提高。但极距超过某一限度，电流效率变化不大，因此，力求使极距保持在实际所能允许的最小值，否则随着极距增加，不但不能提高电流效率，反而使槽电压徒然升高，加大电耗、最终还是不利于降低产品成本。

（3）电解质成分；

当CR（NaF/AlF3之重量比）小于1.5，有过剩AlF3时，电流效率开始提高，这是由于此时铝液与电解质之间界面张力增大，有利于分散于电解质中的铝珠汇集，且铝的溶解度减小的缘故。同时在酚性电解质中，Na+的放电及铝自电解质中取代钠的反应减弱；但电解质过酸，又使生成低价氟化铝反应增强，增加铝的损失。因此，铝电解生产一般采用弱酸性电解质，其分子比（CR）在1.25~1.35之间。

（4）Al2O3浓度；

在冰晶石—Al2O3熔体中，在5%（重量）Al2O3时，电流效率最低，大于或小于此电流效率均能升高，大型预焙槽生产，采用Al2O3浓度：2.5~3.0%较适宜。

（5）电流密度；

金属铝的生产方法新进展 为了取得较高电流效率，阴极电流密度不能过高，也不能过低，因为阴极电流密度过低时，由于单位阴极面积上的电子密度过小，Al3+产生不完全放电；阴极电流密度过高时，则发生Na+大量放电，两者都会造成电流无谓的消耗，从而降低了电流密度。因而阴极电流密度有一个对应最高电流密度的临界值—临界阴极电流密度。

阳极电流密度增大，阳极气体的析出量增加，对电解质液搅拌加强，使溶解金属的扩散系数增大，二次反应加快，电流效率将降低；阳极电流密度减小时，阳极气体的析出排出的速度减弱，搅拌减小时，电流效率提高，但阳极电流密度保持过小，则系列电流强度也将变小，不利于强化生产，最终电流效率也无法保证。

（6）尽可能使槽内铝液保持平静并处于一定水平；

槽内铝液水平较高时，则可较快地使这部分多余的热量疏导出去，从而减少阳极下部和侧部温度差，避免二次反应，从而提高电流效率。但铝液水平过高不仅使炉膛炉温偏低，阴极电流密度增大，降低电流效率，而且传热量加大、热损失过大、也使电耗增加。

（7）选用低熔点的电解质组成，使用惰性的可湿润阴极，如二氧化硼涂层阴极。

4.8铝电解的电能效率

所谓电能效率是指在电解槽生产一定量铝时，理论上应耗电能（W理）与实际消耗电能（W实）之比。以百分数表示：

电能（%）=W理100% W实理论电耗是指为了使电解过程能连续而稳定地进行，理论上应付出的最低电能。铝电解槽的槽工作电压主要由以下几部分组成：氧化铝的实际分解电压、阳极电压降、阴极电压降、电解质电压降、母线电压降和阳极效应分摊电压降。

4.8.1铝电解的节能措施

铝电解的节能根本途径是降低槽平均电压和提高电流效率。提高电流效率的措施前文已提及，下面主要是降低槽平均电压的措施：

铝电解槽的槽工作电压主要由以下几部分组成：氧化铝的实际分解电压、阳

金属铝的生产方法新进展 极电压降、阴极电压降、电解质电压降、母线电压降和阳极效应分摊电压降。

（1）减小电解质电压降。

电解质的电压降与其电阻率、阳极浸入电解质的表面积、铝液镜面面积、极间距离等因素有关。其中最主要的是电阻率和极间距离。

① 电解质的电阻率

在工业电解槽内经常有碳渣，主要是从阳极上掉下来的，炭渣越细夹杂在电解质里的数目越多，电解质导电率所受的影响越大。所以，采用弱酸性电解质并添加能够减小电解质对于炭粒湿润性的物质如CaF2和MgF2，使炭渣漂浮起来。

可以在预焙槽上用氧化铝或电解质颗粒覆盖在阳极上保护阳极，而在自焙槽上放置淌糊。在电解质里还有悬浮的固体氧化铝也会增大电解质的电阻率，所以应严格控制其数量。另外，添加锂盐或NaCl也能够提高电解质的导电率。

② 适当缩短极距

据工业电解槽测定，每1cm极距所对应的电解质电压降，侧插棒槽为400~450mV，预焙槽为300~330mV。因此，改进槽体结构材料，极距可大幅降低，进而可节省电能。

（2）减小极化电压

极化电压包括理论可逆分解电压、阳极过电压和阴极过电压等部分。可以增大阳极截面积以减小其电流密度，或者添加锂盐，增大阳极活性，在电解质内添加碱土金属卤化物，或添加AlF3、增大Al2O3浓度都有助于减小阳极过电压。

（3）在现有的电解槽上加大导电母线的截面积

导线电压降取决于其电阻率、电流密度和长度。可以加大导线的截面积，减小电流密度，进而使其电压降减小。

（4）改善导体接触点

在电解槽中，金属导体之间的接触点很多，所以消耗电能很大，需要改善。压接点应定期清刷，焊接点亦应保持平整，可使电压降减小。

（5）减小阳极电压降

可以扩大现有阳极的截面积，即充分利用槽壳增大阳极在槽膛内的填充率。这样在不增加铝损失的情况下降低槽电压。

（6）减小阴极电压降

金属铝的生产方法新进展 阴极电压降是指从铝液至阴极棒头这段导体中的电压降。改善阴极棒的电流分配状况可以减小阴极电压降。

（7）减小阳极效应

发生阳极效应所升高的平均电压为：

V效应=k(V效应V工作)效应1440

减少阳极效应次数并缩短效应时间，可以节能省电。在生产上采取勤加工少下料的操作方法 以减少阳极效应的发生。

（8）电介质温度

随着电解质温度降低，会发生

① 靠近阴极的电解质中溶解铝的浓度降低；

② 黏度增大，阴极气体体积减小，从而使扩散层厚度增加； ③ 扩散系数减小。

这些使溶解铝扩散速度减小，使铝损失降低，提高电流效率。

5铝的精炼 5.1铝的纯度分类

(1)原铝。通常是指用熔盐电解法在工业电解槽内制取的铝，其纯度一般为99.5%~99.85%。

（2）精铝。一般来自三层液精炼电解槽。在精炼槽内，原铝和铜配成的合金作为阳极，冰晶石-钡盐熔液作为电解质，析出在阴极上的精铝，其纯度通常在99.99~99.999%。

（3）高纯铝。主要用区域熔炼法制取。选用精铝作原料，得到杂质质量分数不超过1×10-6的高纯铝。高纯铝还可用有机铝化合物物电解与区域熔炼相结合的方法制取。

5.2铝液净化

往铝液中通入惰性气体(如氮气)或活性气体(氯气)，可使铝液中的固态夹杂物吸附在气泡上，并随气泡上升至铝液表面,最后在过滤层中分离。

净化方法：在低温（刚刚熔点以上）长时间静止或通入氮气加以搅拌，清

金属铝的生产方法新进展 除氢。通入氯气，与铝反应生成氯化铝气泡。比氮气效果好。

5.3铝的精炼方法 5.3.1铝的电解精炼原理

电解精炼的最终结果是从阳极合金中溶解出来，并在阴极上沉积，得到纯度为99.99%的精铝。在阳极合金的各种金属元素当中，只有铝在阴极上溶解出来。阳极合金中，如铜、铁、硅之类比不活泼的金属元素，并不溶解，仍然残留在合金内。阳极上的电化学溶解反应是：

Al3eAl3

因此，电解液中除了原有的Al3+、Ba2+、Na+、F-、Cl-、AlF3-

6、AlF4-之外，增加了上述反应中的铝离子Al3+。

迁往阴极的各种阳离子中，铝的电极电位比较正，故Al3+优先在阳极上获得电子，析出金属铝：

Al33eAl

而其余的各种阳离子，如Ba2+，Na+之类，并不放电。但是电解质本身所含的电位比铝更正的元素，例如Si和Fe，却会在阴极上析出，使铝的纯度降低。

5.3.2铝的偏析法精炼原理

一般当原铝从熔融状态下徐缓冷却，到达其初晶点时，结晶析出纯度很高的铝粒，然后将此种铝粒跟剩余的铝液分离，便得到所要求的偏析法产物，可从99.8%的原铝中提取到纯度为99.95%的铝，其提取率为5~10%。

偏析法精炼铝具有产量大、能耗低、成本低的优点，但是这种方法生产的精铝纯度较低。

5.3.3 区域熔炼法制取高纯铝

在铝的凝固过程中，杂质在固相中的溶解度小于在熔融金属中的溶解度，因此，当金属凝固时，大部分杂质将汇聚在熔区内。如果逐渐移动熔区，则杂质会跟着转移,最后富集在试样的尾部。这种方法的分离效果取决于元素的分配系数。

分配系数是指杂质元素在固相中和在液相中的质量分配比率。分配系数小于1的杂质元素在区域熔炼中富集在试样的尾部；分配系数大于1的杂质元素在区

金属铝的生产方法新进展 域熔炼中富集在试样的头部；分配系数等于1的杂质元素在区域熔炼中难以分离。

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