第一篇：高中化學(xué)《鋁金屬材料》的教案

第二節(jié) 鋁 金屬材料

【教材分析】

鋁是一種非常重要的金屬，鋁單質(zhì)及其合金在生產(chǎn)和生活中的用途廣泛，鋁及其化合物的性質(zhì)是高中階段的重要知識點，本節(jié)內(nèi)容可以進(jìn)一步豐富學(xué)生對金屬元素及其化合物知識的認(rèn)識，給他們一個更為廣闊的認(rèn)識物質(zhì)世界的空間，也為后面學(xué)習(xí)元素周期律和元素周期表打下基礎(chǔ)。同時讓學(xué)生了解金屬及其合金在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活等方面的重要應(yīng)用，認(rèn)識鋁的物理、化學(xué)性質(zhì)與應(yīng)用之間的密切聯(lián)系，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

【學(xué)情分析】

鋁是日常生活中常用的一種金屬，也是學(xué)生接觸比較多的一種金屬元素，在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)了解了鈉、鎂、鐵等金屬單質(zhì)，因此，學(xué)生學(xué)起來會有一種熟悉感。教學(xué)過程中，充分利用好這一資源，激發(fā)和調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

【設(shè)計思路】

本節(jié)課主要采取實驗、探究、啟發(fā)教學(xué)方法，目的是讓學(xué)生對鋁的性質(zhì)能認(rèn)識得更深入、更透徹，同時，提高他們分析問題、解決問題的能力。對于鋁的物理性質(zhì)及鋁與酸的反應(yīng)，采用新舊知識對比的方法，目的是培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)知識進(jìn)行遷移、拓展的能力。對于鋁與氧氣、鋁與氫氧化鈉及鋁熱反應(yīng)，主要采用的是實驗探究的方法，一方面培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)的能力。最后的活動與探究是為了提高學(xué)生綜合運用知識以及培養(yǎng)學(xué)生通過設(shè)計實驗解決問題的能力而設(shè)置的。

【教學(xué)目標(biāo)】

知識與技能：了解鋁的物理性質(zhì)；掌握鋁的化學(xué)性質(zhì)。

過程與方法：增強(qiáng)學(xué)生的實驗探究能力，加深對元素化合物知識學(xué)習(xí)方法的認(rèn)識。

情感態(tài)度與價值觀：加深學(xué)生的辯證唯物主義觀點的認(rèn)識。

【教學(xué)重難點】

重點：鋁的還原性，氧化鋁和氫氧化鋁的性質(zhì)

難點：鋁及其化合物的特性。

【教學(xué)過程】

教學(xué)環(huán)節(jié) 教學(xué)活動 教學(xué)中可能出現(xiàn)的情況 設(shè)計意圖

通過鋁的應(yīng)用創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，引入主題。

【引言】在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的110多種元素中，大約有4/5是金屬。金屬在社會發(fā)展進(jìn)程中，起著非常重要的作用。如：青銅時代、鐵器時代在歷史上都留下光輝的一頁。鋼鐵是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，即使在新材料層出不窮的今天，金屬仍然有它不可取代的地位。我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常接觸到各種各樣的金屬，因此，了解金屬的性質(zhì)是非常有必要的。

【展示】“神舟六號”載人飛船成功發(fā)射的圖片

【設(shè)問】飛船艙體的成分有什么？

【展示】身邊的鋁制品

【提問】誰還能列舉一些你見過的鋁制品？

【課題引入】鋁的性質(zhì)對用途起很大作用。這節(jié)課我們一起探討鋁的性質(zhì)。

【回答】有鋁。

【回答】包裝用的鋁箔；化學(xué)反應(yīng)器；醫(yī)療器械；太陽能灶；航空航天材料等。激發(fā)學(xué)生的愛國情感，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會觀察。體會化學(xué)的實用性。

學(xué)生根據(jù)閱讀和觀察歸納鋁的物理性質(zhì)。

通過演示實驗認(rèn)識鋁和氧氣的反應(yīng)。

【板書】第二節(jié) 鋁 金屬材料

一、鋁的物理性質(zhì)

【引導(dǎo)】根據(jù)課本鋁的用途和觀察說出鋁的物理性質(zhì)。

【板書】顏色：銀白色；狀態(tài)：固態(tài)；密度：較小；導(dǎo)電性：良好；導(dǎo)熱性：良好；延展性：良好；熔點：較低（660.4℃）。

【提問】鋁是典型的金屬，你能推測它具有哪些化學(xué)性質(zhì)？

【追問】能否從實質(zhì)分析鋁為什么可能具有這樣的性質(zhì)？

【講述】我們通過實驗來驗證鋁的化學(xué)性質(zhì)。

【板書】

二、鋁單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)

1、與非金屬的反應(yīng)

【演示實驗】鋁和氧氣的反應(yīng)

（1）將鋁箔在空氣中用酒精燈點燃

（2）將鋁粉灑向酒精燈火焰

（3）將鋁箔放入純氧中點燃

【引導(dǎo)】加熱打磨后的鋁片，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象不同。說明氧化鋁薄膜對鋁的保護(hù)作用。鋁粉在酒精燈上的燃燒，發(fā)現(xiàn)改變實驗條件會改變實驗現(xiàn)象。鋁易與氧結(jié)合，鋁還能奪去金屬氧化物中的氧。

【板書】4Al+ 3O2=== 2 Al2O

3【追問】鋁很容易與氧氣反應(yīng)，為什么生活中有很多鋁制品？

【小結(jié)】鋁不但可以與氧氣反應(yīng)，還能與其它非金屬單質(zhì)反應(yīng)。（如Cl2等）

【回答】顏色：銀白色；狀態(tài)：固態(tài)；密度：較小；導(dǎo)電性：良好；導(dǎo)熱性：良好；延展性：良好；熔點：較低。

【思考】金屬活動順序表中鋁是較活潑的金屬，具有金屬的通性：與非金屬反應(yīng)、與酸反應(yīng)、金屬間的置換等。

【回答】化合價的角度，鋁有還原性，可以與氧化劑反應(yīng)。

觀察實驗現(xiàn)象、思考分析實驗現(xiàn)象并討論得出結(jié)論。

書寫方程式

【實驗現(xiàn)象】（1）只熔化不燃燒（2）鋁粉燃燒，發(fā)出耀眼的點點星光。

（3）鋁箔劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，放出大量的熱，生成白色固體。

【討論】鋁制品表面可形成一層致密的氧化物薄膜，具有抗腐蝕性。

寫方程式：

2Al+3Cl2＝2AlCl

3引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會用化學(xué)思維方式來分析問題。訓(xùn)練學(xué)生類比、分析、綜合的能力，鞏固氧化還原反應(yīng)的知識。

在實驗中發(fā)現(xiàn)特殊現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生求知欲，引出新知識。

通過比較引發(fā)學(xué)生認(rèn)識反應(yīng)條件的重要性。

鋁熱反應(yīng) 【板書】

2、與某些金屬氧化物反應(yīng)

【演示實驗】鋁熱反應(yīng)

【追問】該現(xiàn)象說明什么？

【設(shè)問】該反應(yīng)成為鋁熱反應(yīng)，鋁熱反應(yīng)在實際生產(chǎn)中有什么應(yīng)用？

【板書】（1）制備某些高熔點金屬單質(zhì)

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

2Al+Cr2O3 === Al2O3+2Cr

（2）焊接鋼軌

2Al+ Fe2O3 == Al2O3+ 2Fe 觀察并寫出方程式，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。

2Al+ Fe2O3 == Al2O3+ 2Fe

【實驗現(xiàn)象】有耀眼的白光，并有熔融物生成。

【回答】鋁可以置換出金屬，該反應(yīng)放熱。

培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。了解鋁的廣泛應(yīng)用，體會化學(xué)的實用性。

通過學(xué)生分組設(shè)計實驗、觀察現(xiàn)象、得出結(jié)論

【板書】

3、與酸反應(yīng)

2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑

【思考】鋁還能與哪些酸發(fā)生類似的反應(yīng)？

【強(qiáng)調(diào)】鋁在濃硫酸、濃硝酸中常溫下象鐵一樣鈍化，生成一層至密的氧化膜。

【學(xué)生分組實驗】

【實驗現(xiàn)象】鋁表面有氣泡產(chǎn)生；鋁片逐漸溶解；試管壁發(fā)熱；反應(yīng)一開始比較慢，后來逐漸加快

【討論】稀硫酸、醋酸等，所以鋁鍋不能用來盛食醋。

培養(yǎng)學(xué)生動手能力。進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度教育。

演示鋁與NaOH溶液反應(yīng)

【演示實驗】鋁與NaOH溶液反應(yīng)

【板書】

4、與強(qiáng)堿的反應(yīng)

2Al+2NaOH+2H2O=2Na[Al(OH)4]+ 3H2↑

【說明】鋁是一種兩性金屬 觀察、分析實驗

【現(xiàn)象】鋁溶解，產(chǎn)生氣泡。激發(fā)學(xué)生的求知欲。

總結(jié) 【總結(jié)】通過上述學(xué)習(xí)，我們知道鋁既能與強(qiáng)酸溶液反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，即鋁既具有金屬性，又具有非金屬性，是一種兩性金屬。但從氧化還原觀點分析鋁具有還原性。領(lǐng)悟、記錄。促進(jìn)學(xué)生歸納總結(jié)的能力。

【例題】兩份鋁粉，第一份和足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)，第二份和足量鹽酸反應(yīng)。如在相同條件下放出等體積的氣體，則兩份鋁粉的質(zhì)量比為。

解析：鋁分別和氫氧化鈉、鹽酸反應(yīng)的方程式如下：

2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑

由化學(xué)方程式可知，只要在酸、堿用量足夠的情況下，生成H2的多少決定于參加反應(yīng)的鋁的多少。生成相同物質(zhì)的量的H2, 消耗掉鋁的質(zhì)量相同。

答案：1∶

1【課堂練習(xí)】

1、下列用途主要體現(xiàn)鋁的物理性質(zhì)的是

①家用鋁鍋 ②盛濃硝酸的容器 ③制導(dǎo)線 ④焊接鋼軌 ⑤包裝鋁箔 ⑥煉鋼的脫氧機(jī) ⑦做防銹油漆

A．①②③④ B．⑥⑦ C．①③⑤ D．②④⑥

2、下列有關(guān)廚房鋁制品的使用中，你認(rèn)為合理的是

A.盛放食醋 B.燒煮開水

C.用金屬絲擦洗表面的污垢 D.用堿水洗滌

3、由鋅、鐵、鎂、鋁四種金屬中的兩種組成的混合物10g，與足量的鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2L，則混合物中一定含有的金屬

A．鋅 B．鐵 C．鋁 D．鎂

【課堂檢測】

1、屬于鋁熱反應(yīng)的是

A.Al+HCl B.Al+H2SO4 C.Al+MgO D.Al+WO32、鋁制品比鐵制品在空氣中不易被銹蝕，原因是

A．鋁的金屬性比鐵弱 B．鋁的密度比鐵的密度小

C．鋁在空氣中易與氧氣形成一層致密的氧化膜

D．鋁不能與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

3、下列離子方程式書寫正確的是

A．燒堿溶液與小蘇打溶液反應(yīng)：OH－＋HCO3－ H2O＋CO2↑

B．鋁粉與燒堿溶液反應(yīng)：2Al＋2OH－＋H2O 2AlO2－＋2H2↑

C．氯化亞鐵溶液中滴加氯水：2Fe2＋＋Cl2 2Fe3＋＋2Cl－

D．氯氣通入冷的氫氧化鈉溶液中：

2Cl2＋2OH－ 3Cl－＋ClO－＋H2O4、將等質(zhì)量的鈉、鎂、鋁分別投入足量的鹽酸中，完全反應(yīng)后產(chǎn)生的氫氣最多的是

A、鋁 B、鎂 C、鈉 D、一樣多

5、除去鎂粉中含有的少量鋁粉，可選用的試劑是

A ．鹽酸 B ．NaOH溶液 C ．硝酸 D ．氨水

【課后作業(yè)】課本課后1、2.【課堂反思】

本節(jié)課主要采取實驗、探究、啟發(fā)教學(xué)方法，讓學(xué)生對鋁的性質(zhì)能認(rèn)識得更深入、更透徹，增強(qiáng)學(xué)生的實驗探究能力，加深學(xué)生對“外因通過內(nèi)因起作用”的辨證唯物主義觀點的認(rèn)識。在課堂環(huán)節(jié)中注重學(xué)生的主體地位，教師引導(dǎo)學(xué)生參與課堂教學(xué)中。

【專家點評】

1、教學(xué)目標(biāo)體現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念和三維目標(biāo)要求；定位準(zhǔn)確，符合單元教學(xué)要求以及學(xué)生學(xué)習(xí)和生活實際，有利于學(xué)生發(fā)展。

2、重點、難點、詳略處理得當(dāng)；在正確理解教材、抓住教材特點的基礎(chǔ)上，合理有效地開發(fā)課程資源；教學(xué)過程安排合理、科學(xué)、和諧。

3、合理運用教具、學(xué)具及先進(jìn)的教學(xué)手段。

4、課后能認(rèn)真對照課標(biāo)圍繞“教了什么”、“怎么教的”“為什么這樣教”進(jìn)行反思，找出差距，明確整改方向和目標(biāo)。

5、備課認(rèn)真充分，體現(xiàn)規(guī)范性、實用性、創(chuàng)新性和嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度；作業(yè)設(shè)計量適質(zhì)優(yōu)，體現(xiàn)鞏固性、層次性和開放性。

第二篇：高中化學(xué)《金屬的化學(xué)性質(zhì)》教案_

《金屬的化學(xué)性質(zhì)》--金屬與氧氣的反應(yīng)

一．教材分析

《金屬與氧氣的反應(yīng)》這內(nèi)容，通過初中的學(xué)習(xí)已有知識經(jīng)驗：1.金屬的物理性質(zhì)2.鎂、鐵、銅與氧氣反應(yīng)3.物質(zhì)的分類4.氧化還原反應(yīng)。后期學(xué)習(xí)任務(wù)：1.金屬材料的應(yīng)用2.金屬的腐蝕與防護(hù)

課程標(biāo)準(zhǔn)要求：根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實例或通過實驗探究，了解鈉、鋁等金屬的主要性質(zhì)

教學(xué)重點：鈉、鋁與氧氣在不同條件下反應(yīng)。

教學(xué)難點：鈉能生成兩種氧化物，鋁能形成致密氧化膜。知識與技能

1.知道鈉、鋁等金屬在不同條件下與氧氣反應(yīng)，能判斷反應(yīng)產(chǎn)物，會描述實驗現(xiàn)象。

2.歸納金屬與氧氣反應(yīng)的規(guī)律，能說明金屬活動性對金屬與氧氣反應(yīng)的決定作用。過程與方法

1.通過實驗探究，增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)探究意識，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

2.通過比較、歸納等，讓學(xué)生逐步掌握學(xué)習(xí)元素化合物知識的一般方法。情感態(tài)度與價值觀

1.通過了解金屬及其性質(zhì)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，增強(qiáng)學(xué)好化學(xué)、服務(wù)社會的責(zé)任感和使命感。

2.通過探究實驗、合作學(xué)習(xí)等多樣活動，培養(yǎng)學(xué)生勇于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神和合作意識。

二、教法 學(xué)法

用心

愛心

專心 1

（一）教學(xué)方法 主要教學(xué)方法：引導(dǎo)探究

（二）學(xué)習(xí)方法

學(xué)生知識儲備：金屬活動性順序表；鎂、鐵、銅與氧氣的反應(yīng)； 物質(zhì)的分類；氧化還原反應(yīng)。

學(xué)生技能儲備：基本的實驗操作技能；一定的科學(xué)探究能力 主要學(xué)習(xí)方法：類比探究、實驗探究、合作學(xué)習(xí)

三、教學(xué)程序

整體流程：復(fù)習(xí)回顧（喚醒學(xué)習(xí)新知識所需的已有經(jīng)驗）--科學(xué)探究（現(xiàn)問題→推理假設(shè)→實驗驗證→得出結(jié)論→建構(gòu)新知）--歸納總結(jié)（金屬與氧氣的反應(yīng)規(guī)律）【交流展示“課前回顧”】

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au Mg與氧氣反應(yīng)條件_______________，方程式_____________，現(xiàn)象____________________。

Cu與氧氣反應(yīng)條件 _________________，方程式___________，現(xiàn)象____________________。

Fe與氧氣反應(yīng)條件___________________，方程式__________，現(xiàn)象____________________。1.探究鈉與氧氣反應(yīng)

觀察保存在煤油中的鈉，發(fā)現(xiàn)鈉的有關(guān)性質(zhì)。(1)物理性質(zhì)：固體，密度比煤油大(2)化學(xué)性質(zhì)：

不與煤油反應(yīng)

鈉很活潑，常溫下就很容易跟空氣中的某成分反應(yīng) 學(xué)生分組實驗：

用心

愛心

專心 2

實驗3-1 切開金屬鈉（鈉表面變暗，失去銀白色金屬光澤）實驗3-2 加熱金屬鈉（玻璃燃燒匙)4Na + O2 == 2Na2O 2Na + O2 =△= Na2O2 2.探究鋁與氧氣反應(yīng) 用途廣泛的鋁

提出問題--設(shè)計方案--優(yōu)化方案--實驗探究--實驗探究 學(xué)生探究實驗 教師增補(bǔ)實驗 3.歸納總結(jié)

結(jié)論：活動性不同的金屬，與氧氣反應(yīng)條件、產(chǎn)物、劇烈程度有差異。

四、板書設(shè)計

一、金屬與氧氣的反應(yīng) 1.鈉與氧氣的反應(yīng) Na + O2 == 2Na2O 2Na + O2 =△= Na2O2 2.鋁與氧氣的反應(yīng) 4Al + 3O2 = 2Al2O3 3.金屬與氧氣反應(yīng)的規(guī)律

活潑性不同的金屬，與氧氣反應(yīng)條件、產(chǎn)物、劇烈程度有差異。當(dāng)堂反饋

課后探究：鋁是地殼中儲量最豐富的金屬，但它的價格比鐵的價格高。為什么？請調(diào)查這兩種金屬的相關(guān)信息，如存在、開采、冶煉等，再回答。

五、課后反思

1、本節(jié)課的特點

用心

愛心

專心 3（1）進(jìn)一步培養(yǎng)和發(fā)展了學(xué)生分析問題的能力。

比如，未打磨的鋁片與打磨的鋁片分別插入硫酸銅溶液中，現(xiàn)象不同。對此，只能有一種解釋，那就是未打磨的鋁片表面沒有“鋁”。那么，鋁片置于空氣中會與什么物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)？它的表面是什么？學(xué)生可以通過本次課所設(shè)計的探究性活動，自己得出相應(yīng)結(jié)論，從而讓學(xué)生分析問題的能力得到了進(jìn)一步的提高。（2）進(jìn)一步培養(yǎng)和拓展了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)學(xué)科所應(yīng)該獲得的核心能力。比如，實踐動手能力。本節(jié)課共設(shè)計有6個學(xué)生動手實驗的教學(xué)環(huán)節(jié)，相信經(jīng)過如此教與學(xué)的過程，學(xué)生的實踐動手能力一定會得到進(jìn)一步地提高。（3）進(jìn)一步的培養(yǎng)和增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

本節(jié)課共設(shè)計了3個增補(bǔ)實驗及1個改進(jìn)實驗，這種教師教學(xué)的創(chuàng)新性設(shè)計，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和能力的最好素材和方法。

2、疑惑

學(xué)習(xí)了鈉、鎂、鋁、鐵、銅與氧氣反應(yīng)的劇烈程度、產(chǎn)物及條件的差異后，學(xué)生再進(jìn)行與金屬活動性順序表所對應(yīng)的理論知識的建構(gòu)與總結(jié)時，認(rèn)知與理解上會出現(xiàn)較大的困難，如“為什么鈉能形成過氧化物而鋁不能？”，“為什么氧化鋁薄膜致密而鐵銹不致密？”等，本次教學(xué)還顯得突破不夠。事實上僅通過一次課的教學(xué)也很難突破，在未來的教學(xué)中我會持續(xù)地加以關(guān)注和重視。

用心

愛心

專心 4

第三篇：高中化學(xué)金屬及其化合物教案

篇一：化學(xué)金屬及其化合物教學(xué)設(shè)計

高中化學(xué)必修①第三章單元教學(xué)設(shè)計---《金屬及其化合物》

班級：09級化學(xué)四班

姓名：連莉莉

學(xué)號：40907201 金屬及其化合物單元教學(xué)設(shè)計

一、教材分析

1、本章教材的地位

金屬及其化學(xué)性質(zhì)是新課標(biāo)教材（人教版）必修一第三章內(nèi)容。全章以及在整個中學(xué)化學(xué)課程中的地位：本章開始學(xué)生初步、系統(tǒng)地接觸元素化合物知識，內(nèi)容在化學(xué)實驗基本方法和化學(xué)物質(zhì)及其變化之后。在本節(jié)中，學(xué)生初步嘗試從實驗操作和實驗現(xiàn)象去探索（金屬）物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)；從基本原理去深化對這些性質(zhì)的理解，這種學(xué)習(xí)方式的過程和方法一經(jīng)掌握后，可以駕輕就熟地學(xué)習(xí)后一章非金屬及其化合物的內(nèi)容。

2、本章教材的結(jié)構(gòu)

二、學(xué)情分析

1、學(xué)生的知識、技能的基礎(chǔ)。學(xué)生在學(xué)習(xí)本課之前，已初步理解了從實驗學(xué)化學(xué)的思想，鞏固了化學(xué)實驗的基本方法，學(xué)習(xí)了氧化還原、離子反應(yīng)、物質(zhì)的量等基本概念，具有實驗探究基本技能，能在教師指導(dǎo)下獨立完成實驗，為本章學(xué)習(xí)奠定了一定的知識、技能和心理基礎(chǔ)。但學(xué)生對實驗現(xiàn)象分析能力、思維能力、探究能力有待進(jìn)一步培養(yǎng)和提高。學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過一些鐵的知識，在教學(xué)中應(yīng)多加考慮新舊知識的相互銜接。

2、學(xué)生認(rèn)知心理特點及認(rèn)知發(fā)展水平。高一學(xué)生有很強(qiáng)的好奇心，尤其對化學(xué)實驗充滿期待和向往，因此創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣顯得尤為重要，如何調(diào)動學(xué)生的積極性是三維目標(biāo)能否達(dá)成的關(guān)鍵。

三、課程目標(biāo)

1、了解鈉、鐵、銅等金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)。

2、初步認(rèn)識金屬材料在國民經(jīng)濟(jì)中的重要作用和與人們?nèi)粘Ｉ畹木o密聯(lián)系，以及合理使用金屬材料的重要意義。

3、通過金屬及其化合物性質(zhì)的實驗，提高學(xué)生對“化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)”的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的實驗意識、操作技能、觀察能力和分析問題的能力等。

4、以金屬知識的學(xué)習(xí)為線索，通過閱讀、查閱資料、討論和概括等，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識及信息加工的能力。通過比較、歸納等，讓學(xué)生逐步掌握學(xué)習(xí)元素化合物知識的一般方法。

5、通過金屬及其化合物、金屬材料在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用等的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，增強(qiáng)學(xué)好化學(xué)、服務(wù)社會的責(zé)任感和使命感。

6、通過多種多樣的活動，鼓勵學(xué)生積極提出問題，培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神和合作精神等。

四、教學(xué)目標(biāo)

1、知識與技能

①以活潑金屬鈉，較活潑金屬鋁、鐵，不活潑金屬銅為代表，了解金屬的主要性質(zhì)，并學(xué)會藥品的取用、加熱等基礎(chǔ)實驗操作方法。

②以mgo、fe2o3、cuo為代表，了解金屬氧化物的主要理化性質(zhì)和主要用途。

鞏固藥品取用等基礎(chǔ)實驗操作。

③以鐵的氫氧化物和al(oh)3為代表，了解金屬氫氧化物的制法、性質(zhì)和用

途。④以al2o3、al(oh)3為代表，了解兩性物質(zhì)的特點。以kal(so4)2 為代表，使學(xué)生掌握復(fù)鹽的組成特點。

⑤掌握試管實驗等基礎(chǔ)實驗操作及焰色反應(yīng)操作。

⑥了解碳酸鈉、碳酸氫鈉的性質(zhì)特點，使學(xué)生掌握酸式鹽的組成特點。⑦認(rèn)識金屬與合金在性能上的主要差異。

⑧知道生活中常見合金鐵合金及銅合金的主要成分及性能。

2、過程與方法

①通過觀察、分析實驗現(xiàn)象，了解金屬的主要性質(zhì)，初步了解實驗觀察方法。②通過列表比較，了解各類金屬化合物的性質(zhì)。同時掌握學(xué)習(xí)元素化合物的方法——比較法。

③通過對幾個實驗的探究，體會實驗方法在化學(xué)研究中的作用，并認(rèn)識到實驗過程中控制實驗條件的重要性。

④通過觀察比較部分合金的的組成及性能，了解部分合金的用途及其如何正確的選用。

3、情感態(tài)度與價值觀

①通過實驗、圖表分析、聯(lián)系生活等多渠道的科學(xué)探究，發(fā)展學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，樂于探究物質(zhì)變化的奧秘

②通過對鈉跟氧氣的反應(yīng)、鈉跟水的反應(yīng)、鋁和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)實驗的探究，體驗實驗方法在化學(xué)研究中的作用，并認(rèn)識到實驗過程中控制實驗條件的重要性。

③通過對金屬鈉、鎂、鋁性質(zhì)的科學(xué)探究，發(fā)展學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，樂于探究物質(zhì)變化的奧秘。

④通過實踐活動認(rèn)識如何正確使用金屬及如何愛護(hù)金屬資源。

五、教學(xué)重點與難點確定

1、重點

①鈉的氧化和鈉與水的反應(yīng)，鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)。

②鈉的化合物及鎂、鋁的性質(zhì)。

③氫氧化鋁、氫氧化鐵的性質(zhì)，fe2+、fe3+ 的轉(zhuǎn)化。

④知道生活中鐵合金及銅合金的主要成分及性能。

2、難點

①鈉的氧化和鈉與水的反應(yīng)，鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)。

②鈉的化合物及鎂、鋁的性質(zhì)。

③氫氧化鋁、氫氧化鐵的性質(zhì)，fe2+、fe3+ 的轉(zhuǎn)化。

④鐵合金及銅合金的主要成分及性能。

六、教學(xué)策略

節(jié)次 探究主題 主要內(nèi)容

篇二：高中化學(xué)必修一_第三章第一節(jié)_金屬及其化合物_教學(xué)設(shè)計

高中化學(xué)必修一 第三章第一節(jié) 金屬及其化合物 教案（第二課時）

一．教學(xué)目標(biāo) 1.知識與技能

（1）了解鋁的物理性質(zhì)；

（2）掌握鋁的化學(xué)性質(zhì)及相關(guān)反應(yīng)；（3）總結(jié)金屬反應(yīng)的一般規(guī)律。2.過程與方法

（1）培養(yǎng)學(xué)生實驗觀察能力、分析能力，熟悉一些實驗基本技能；（2）培養(yǎng)學(xué)生勤于思考，團(tuán)隊合作精神。3.情感·態(tài)度·價值觀

增強(qiáng)學(xué)生的實驗安全意識,培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)的興趣，提高實踐能力。二．教學(xué)重點 鋁的化學(xué)性質(zhì) 三．教學(xué)難點

鋁與強(qiáng)堿水溶液的反應(yīng)四．實驗設(shè)計

教師演示實驗 1.鋁粉的燃燒 2.鋁熱反應(yīng) 學(xué)生實驗 1.加熱鋁片 2.鋁與酸的反應(yīng) 3.鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng) 五．教學(xué)過程

六．教學(xué)反思

鋁在生活中普遍存在，教師應(yīng)根據(jù)生活中的有關(guān)鋁的物質(zhì)啟發(fā)學(xué)生歸納鋁的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，讓學(xué)生自己動手做有關(guān)鋁的簡單實驗，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力。

篇三：金屬及其化合物教案

第三章 金屬及其化合物相關(guān)知識總結(jié)與練習(xí)

第三章《金屬及其化合物》

【課標(biāo)要求】： 知識與技能要求：

1了解地殼中金屬元素含量、金屬的存在狀態(tài)、金屬的化學(xué)共性。

2了解na的保存、na常溫下在空氣中的變化，掌握加熱條件下na與o2的反應(yīng)，na與水的反應(yīng)。

3了解fe與al分別與o2的反應(yīng)，al2o3的保護(hù)作用，掌握al與naoh溶液的反應(yīng)。4了解金屬氧化物的物理性質(zhì)，并通過實驗探究掌握金屬氧化物溶于水的規(guī)律、金屬氧化物與酸的反應(yīng)、al（oh）3的兩性。

5掌握na2co3、nahco3的性質(zhì)，了解na2co3、nahco3、kal（so4）2的用途。6掌握鐵鹽、亞鐵鹽的檢驗方法，fe2+、fe3+的性質(zhì)和相互轉(zhuǎn)化 7了解常見合金的性能及用途 過程與方法要求： 1通過金屬及其化合物性質(zhì)的實驗，提高對“化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)”的認(rèn)識，培養(yǎng)實驗意識、操作技能、觀察能力和分析問題的能力。

2以金屬知識的學(xué)習(xí)為線索，通過閱讀、查閱資料、討論和概括等，培養(yǎng)獲取知識及信息加工的能力。通過比較歸納等，逐步掌握學(xué)習(xí)元素化合物知識面的一般方法。3學(xué)會用焰色反應(yīng)判斷某些金屬元素的存在 4學(xué)會選擇金屬材料的方法 情感與價值觀要求：

1初步認(rèn)識金屬材料在國民經(jīng)濟(jì)中的重要作用和與人們?nèi)粘Ｉ畹拿芮新?lián)系，以及合理使用金屬材料的重要意義。

2通過金屬及其化合物，金屬材料在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用等的學(xué)習(xí)，提高我們學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，增強(qiáng)學(xué)好化學(xué)服務(wù)社會的責(zé)任感和使命感

3通過多種多樣的活動，鼓勵積極提出問題，培養(yǎng)敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神和合作精神等

第一講 《金屬的化學(xué)性質(zhì)》

第一課時

地殼中含量最多的金屬元素是al：7.73%，第二位fe：4.75%。大多數(shù)金屬以化合態(tài)存在。原因：金屬元素外層電子數(shù)較少，易失去電子，因而性質(zhì)活潑。【思考與交流】舉例說明金屬能發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)？ 根據(jù)初中所學(xué)內(nèi)容填寫化學(xué)反應(yīng)方程式：

一、金屬與非金屬的反應(yīng) 金屬鈉的物理性質(zhì)與存放方法。

鈉一般存放在石蠟油或煤油中 1：na和o2反應(yīng)

（1）常溫下

【實驗探究1】用小刀從中間切開，觀察鈉切面的顏色變化銀白色逐漸變暗（2）鈉的燃燒。

【實驗探究2】用小刀切下綠豆粒大小的鈉塊，用濾紙吸干煤油后放入坩堝中，點燃酒精燈進(jìn)行加熱。

描述實驗現(xiàn)象：金屬先熔化，在空氣中燃燒，火焰呈黃色，生成淡黃色固體

反應(yīng)可表示為： 2na + o2 na2o2（顏色：淡黃色固體）注意：①用鑷子夾取存放在煤油中的金屬鈉，②用濾紙吸干表面的煤油防止干擾觀察現(xiàn)象，③未用完的鈉塊全部放回原試劑瓶中。

2、鋁與氧氣的反應(yīng) 4al+3o2o3 【實驗探究1】 用坩堝鉗鉗住一塊鋁片在酒精燈上加熱至熔化，輕輕晃動 實驗現(xiàn)象 逐漸熔化，失去光澤，但不滴落

原因： 鋁的熔點 為665℃ 氧化鋁的熔點 為2050℃，鋁表面的致密氧化膜包在鋁的外面，所以熔化了的液態(tài)鋁不會落下。

【實驗探究2】 用坩堝鉗鉗住一塊用砂紙打磨過的鋁片在酒精燈上加熱至熔化，輕輕晃動 實驗現(xiàn)象： 熔化的鋁仍不滴落

原因： 磨去氧化膜的鋁片在空氣中很快又形成一層新的氧化膜

【歸納小結(jié)】 ①金屬的活動性越強(qiáng)，與氧氣反應(yīng)就越易進(jìn)行（如鈉露置空氣中就氧化）；金屬活動性越弱，與氧氣發(fā)生反應(yīng)時反應(yīng)條件較高（如鐵在空氣中不能被點燃），俗語說“真金不怕火煉”就說明金在加熱條件下不與氧氣反應(yīng)。②金屬和氧氣反應(yīng)一般生成普通氧化物，例mgo al2o3 cuo，但鈉在氧氣中燃燒生成na2o2，鐵在氧氣中燃燒生成fe3o4。

③金屬表面的氧化物有的疏松，不能保存內(nèi)層金屬，如鐵；金屬表面的氧化物有的致密，可以保存內(nèi)層金屬鎂、鋁。第二課時

二、金屬和水的反應(yīng) 1.鈉與水反應(yīng)

【實驗探究】 na和燒杯里的水作用：

現(xiàn)象：反應(yīng)劇烈，鈉浮在水面上，熔成小球，迅速游動，嘶嘶作響，溶液變紅。．．．．．（2）現(xiàn)象分析

化學(xué)反應(yīng)方程式：2na＋2h2o=2naoh＋h2↑ 離子方程式：2na＋2h2o=2na+oh＋h2↑ 【思考討論】

①金屬鈉著火，能否用水滅？為什么？應(yīng)該如何處理？（不能，因能和水反應(yīng)。應(yīng)用細(xì)砂）②為什么能將鈉保存在煤油中？能否保存在汽油或ccl4中？(鈉容易被氧氣氧化而變質(zhì)，必須將鈉隔絕空氣保存；鈉不與煤油發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；鈉的密度比煤油大，能夠有效隔絕空氣。不能保存在汽油中，因汽油易揮發(fā)，使鈉暴露在空氣中，發(fā)生火災(zāi)。不能保存在ccl4中因鈉的密度小于ccl4的密度)③將一小塊金屬鈉投入cuso4溶液中，可觀察到什么現(xiàn)象？寫出發(fā)生的化學(xué)方程式。(觀察到現(xiàn)象：反應(yīng)劇烈，鈉熔成小球，浮在水面上，迅速游動，嘶嘶作響，溶液中同時出現(xiàn)藍(lán)色沉淀。2na＋2h 2 o=2naoh＋h2↑，cuso4＋2naoh=cu(oh)2↓＋na2so4)

2、鐵和水反應(yīng)

鐵不能和冷水、熱水反應(yīng)但能和水蒸氣反應(yīng)

鐵與水蒸氣反應(yīng)的實驗裝置見課本p50(引導(dǎo)學(xué)生從水蒸氣的產(chǎn)生，水蒸氣與鐵粉反應(yīng),反應(yīng))【實驗探究】鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)：3fe＋4h2o(g)== fe3o4＋4h2↑ 現(xiàn)象：點燃肥皂泡可聽到爆鳴聲

三、鋁與鹽酸、氫氧化鈉溶液的反應(yīng) 【實驗探究】（1）取2支小試管分別加入5ml鹽酸和5mlnaoh溶液，再分別放入一小段鋁片，觀察現(xiàn)象。

（2）將點燃的木條分別放在兩支試管口，觀察現(xiàn)象。

鋁既能與鹽酸反應(yīng)，又能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，都能產(chǎn)生一種可燃性氣體h2 3+ 鋁與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：2al+6hcl=2alcl3+3h2↑離子方程式：2al+6h+=2al+3h2↑ 鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：2al+2naoh+2h2o=2naalo2+3h2↑--離子方程式：2al+2oh+2h2o=2alo2+3h2↑

【思考討論】

1、在上述實驗中，為什么鋁片放入鹽酸和naoh溶液中，不立即產(chǎn)生氣泡？

2、由上述實驗還能得出哪種物質(zhì)既能與鹽酸反應(yīng)，又能與naoh溶液反應(yīng)？（1）、原因：鋁片表面上的al2o3先和鹽酸和naoh溶液中，所以不立即產(chǎn)生氣泡（2）、物質(zhì)名稱：al2o3 第三課時

物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計算中的運用

一、回憶以物質(zhì)的量為中心的計算公式

二、理解方程式中化學(xué)計量數(shù)之比與物質(zhì)的量之比的含義

我們知道：物質(zhì)是由原子、分子、離子等粒子構(gòu)成的，物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)也是這些粒子按一定的數(shù)目關(guān)系進(jìn)行的，比如在下面的那個反應(yīng)中，na和h2o以及產(chǎn)物naoh、h2是按2：2：2：1的比例進(jìn)行的，也就是說它們的分子數(shù)之比為：2：2：2：1 2na + 2h2o == 2naoh +h2 化學(xué)計量數(shù)之比 2 2 2 1 擴(kuò)大na倍 1.204×1024 1.204×1024 1.204×1024 6.02×1023 物質(zhì)的量之比2mol 2mol 2mol1mol 質(zhì)量之比 4g 32g 36g 從上面一系列的比例中我們可以得出一些什么結(jié)論呢？

結(jié)論：化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比，等于組成各物質(zhì)的粒子數(shù)之比，因而也等于各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比，還等于在相同條件下各氣體的體積之比。

計算時同種物質(zhì)各種量（物質(zhì)的量、質(zhì)量、體積）的單位要統(tǒng)一。即上下單位要一致

三、物質(zhì)的量在方程式中的運用 例題講解 例1見課本p52頁

例2實驗室用60g含 caco3 80％的大理石與足量12mol/l濃鹽酸完全反應(yīng)(雜質(zhì)不參加反應(yīng))求：①參加反應(yīng)濃鹽酸的體積。②生成co2的體積(標(biāo)況下)。

分析思路：把參加反應(yīng)caco3轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量，再根據(jù)化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)，求題目

所求。（注意解題格式）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：參加反應(yīng)濃鹽酸體積為0.08l，生成co2的體積在標(biāo)況下10.75 l。

例3.用8.7 g mno2與100 g 36.5﹪的濃鹽酸反應(yīng)，消耗鹽酸的物質(zhì)的量是多少?產(chǎn)生cl2 在標(biāo)況下的體積是多少?未參加反應(yīng)的hcl的質(zhì)量是多少?被氧化的hcl物質(zhì)的量是多少? 分析思路：根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計算，當(dāng)兩種反應(yīng)物的量均為已知時，首先須判斷何者過量，然后根據(jù)不過量的物質(zhì)來進(jìn)行計算。

解： mno△

+ 4hcl(濃)======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)因為：１ｍｏｌ×０.1ｍｏｌ＜４ｍｏｌ×１ｍｏｌ

所以，反應(yīng)物hcl過量，應(yīng)根據(jù)mno2的物質(zhì)的量0.1 mol計算： 消耗hcl為： n１（hcl）＝ 0.1mol?4mol 1mol ?0.4mol 剩余hcl為：

ｎ２（hcl）＝１ｍｏｌ－0.4ｍｏｌ＝0.6ｍｏｌ 剩余hcl的質(zhì)量為： 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物質(zhì)的量:因參加反應(yīng)的鹽酸一半被氧化所以n(被氧化hcl)=0.4mol/2=0.2mol 答：消耗hcl 0.4 mol，產(chǎn)生cl2 2.24 l，未參加反應(yīng)的hcl為21.9 g，被氧化的hcl物質(zhì)的量是0.2mol。

第二講 《幾種重要的金屬化合物》

第一課時

一、鈉的重要化合物

請同學(xué)回顧鈉在常溫下和加熱條件下與氧氣反應(yīng)的現(xiàn)象及產(chǎn)物的差異？請寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。

篇四：金屬及其化合物復(fù)習(xí)教案

第三章《金屬及其化合物》

【課標(biāo)要求】： 知識與技能要求：

1了解地殼中金屬元素含量、金屬的存在狀態(tài)、金屬的化學(xué)共性。

2了解fe與al分別與o2的反應(yīng)，al2o3的保護(hù)作用，掌握al與naoh溶液的反應(yīng)。3了解常見合金的性能及用途

第一講 《金屬的化學(xué)性質(zhì)》

地殼中含量最多的金屬元素是：7.73%，第二位：4.75%。大多數(shù)金屬以化合態(tài)存在。原因：金屬元素外層電子數(shù)較少，易失去電子，因而性質(zhì)活潑。【思考與交流】舉例說明金屬能發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)？

一、金屬與非金屬的反應(yīng) 1：na和o2反應(yīng)（1）常溫下

【實驗探究1】用小刀從中間切開，觀察鈉切面的顏色變化銀白色逐漸變暗（顏色：白色固體）（2）鈉的燃燒。

【實驗探究2】用小刀切下綠豆粒大小的鈉塊，用濾紙吸干煤油后放入坩堝中，點燃酒精燈進(jìn)行加熱。

描述實驗現(xiàn)象：金屬先熔化，反應(yīng)可表示為： 2na + o2（顏色：淡黃

在空氣中燃燒，火焰呈黃色，生成淡黃色固體na2o2色固體）

注意：①用鑷子夾取存放在煤油中的金屬鈉，②用濾紙吸干表面的煤油防止干擾觀察現(xiàn)象，③未用完的鈉塊全部放回原試劑瓶中。

2、鋁與氧氣的反應(yīng) 4al+3o2 點燃 2o3 【實驗探究1】 用坩堝鉗鉗住一塊鋁片在酒精燈上加熱至熔化，輕輕晃動 實驗現(xiàn)象 逐漸熔化，失去光澤，但不滴落

【實驗探究2】 用坩堝鉗鉗住一塊用砂紙打磨過的鋁片在酒精燈上加熱至熔化，輕輕晃動

實驗現(xiàn)象： 熔化的鋁仍不滴落

原因： 磨去氧化膜的鋁片在空氣中很快又形成一層新的氧化膜

【歸納小結(jié)】 ①金屬的活動性越強(qiáng)，與氧氣反應(yīng)就越易進(jìn)行（如鈉露置空氣中就氧化）；金屬活動性越弱，與氧氣發(fā)生反應(yīng)時反應(yīng)條件較高（如鐵在空氣中不能被點燃），俗語說“真金不怕火煉”就說明金在加熱條件下不與氧氣反應(yīng)。

②金屬和氧氣反應(yīng)一般生成普通氧化物，例mgo al2o3 cuo，但鈉在氧氣中燃燒生成na2o2，鐵在氧氣中燃燒生成fe3o4。

③金屬表面的氧化物有的疏松，不能保存內(nèi)層金屬，如鐵；金屬表面的氧化物有的致密，可以保存內(nèi)層金屬鎂、鋁。

二、金屬和水的反應(yīng) 1.鈉與水反應(yīng)

【實驗探究】 na和燒杯里的水作用：

現(xiàn)象：反應(yīng)劇烈，鈉浮在水面上，熔成小球，迅速游動，嘶嘶作響，溶液變紅。

．．．．．【思考討論】

①金屬鈉著火，能否用水滅？為什么？應(yīng)該如何處理？（不能，因能和水反應(yīng)。應(yīng)用細(xì)砂）

②為什么能將鈉保存在煤油中？能否保存在汽油或ccl4中？(鈉容易被氧氣氧化而變質(zhì)，必須將鈉隔絕空氣保存；鈉不與煤油發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；鈉的密度比煤油大，能夠有效隔 222++oh-2 絕空氣。不能保存在汽油中，因汽油易揮發(fā)，使鈉暴露在空氣中，發(fā)生火災(zāi)。不能保③將一小塊金屬鈉投入cuso4溶液中，可觀察到什么現(xiàn)象？寫出發(fā)生的化學(xué)方程式。(觀察到現(xiàn)象：反應(yīng)劇烈，鈉熔成小球，浮在水面上，迅速游動，嘶嘶作響，溶液中同

2、鐵和水反應(yīng)

鐵不能和冷水、熱水反應(yīng)但能和水蒸氣反應(yīng)

鐵與水蒸氣反應(yīng)的實驗裝置見課本p50(引導(dǎo)學(xué)生從水蒸氣的產(chǎn)生，水蒸氣與鐵粉反應(yīng),)【實驗探究】現(xiàn)象：點燃肥皂泡可聽到爆鳴聲

三、鋁與鹽酸、氫氧化鈉溶液的反應(yīng)

【實驗探究】（1）取2支小試管分別加入5ml鹽酸和5mlnaoh溶液，再分別放入一小段鋁片，觀察現(xiàn)象。

（2）將點燃的木條分別放在兩支試管口，觀察現(xiàn)象。

鋁既能與鹽酸反應(yīng)，又能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，都能產(chǎn)生一種可燃性氣體3+--【思考討論】

1、在上述實驗中，為什么鋁片放入鹽酸和naoh溶液中，不立即產(chǎn)生氣泡？

2、由上述實驗還能得出哪種物質(zhì)既能與鹽酸反應(yīng)，又能與naoh溶液反應(yīng)？（1（2）、物質(zhì)名稱：23 第二講 《幾種重要的金屬化合物》

一、鈉的重要化合物

請同學(xué)回顧鈉在常溫下和加熱條件下與氧氣反應(yīng)的現(xiàn)象及產(chǎn)物的差異？請寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。

4na + o22o（白色固體；鈉表面變暗）

2na + o2o2（淡黃色固體；火焰呈黃色）

1、氧化鈉和過氧化鈉

【思考1】na2o是一種堿性氧化物，其化學(xué)性質(zhì)與氧化鈣類似，具有堿性氧化物的通性。你能列舉出其主要的化學(xué)性質(zhì)嗎？

（1）【演示實驗3-5】na2o2和水反應(yīng)

實驗現(xiàn)象 所得結(jié)論 有大量氣泡產(chǎn)生 過氧化鈉與水劇烈反應(yīng)產(chǎn)生氣體 帶火星木條復(fù)燃 有氧氣產(chǎn)生 試管外壁溫度升高 反應(yīng)放熱

酚酞試液變紅后褪色有堿生成，na2o2氧化性應(yīng)強(qiáng) na2o2也是氧化物，但它不屬于堿性氧化物，因還生成了o2（2）na2o2和co2反應(yīng) 2na2o2+2co2=2na2co3+o2 【思考討論】1過氧化鈉與水反應(yīng)，na2o2與co2反應(yīng)，找出反應(yīng)中的氧化劑和還原劑。過氧化鈉極易與水、二氧化碳反應(yīng)在實驗室里應(yīng)如何保存它呢？ 隔絕空氣、遠(yuǎn)離易燃物、密封保存。

3過氧化鈉為什么可用于呼吸面具或潛水艇中作為氧氣的來源 【歸納與整理】 鈉的氧化物

（1）【實驗探究】na2co3和nahco3在水中的溶解性

篇五：高一化學(xué)教案 金屬及其化合物(1)第四講 章末測試與總結(jié)

復(fù)習(xí)目標(biāo)：

1、掌握金屬單質(zhì)的共性(物理性質(zhì))和金屬化學(xué)性質(zhì)；

2、掌握na2o、na2o2、na2co3、nahco3、fe(oh)

3、al(oh)3等幾種重要的金屬化合物的

性質(zhì)； 1.鋁

工業(yè)

制法 2.2 hal hno3 fe2 電解 h2o alo(熔)2 3-+ 3.h+ oh-al(oh)34.氯化鋁和偏鋁酸鈉 h2oalcl3-3h4oh-4h+al(oh)3 h+oh-

二、掌握有關(guān)鐵的轉(zhuǎn)化關(guān)系

2+3+ fe、fe、fe之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，可用如下大鐵三角關(guān)系圖說明。fe

2、i2 hno3、(強(qiáng)氧化劑)(較弱氧化劑)sh2so4(濃)h+ co 等 cu2+等

、(還原劑)fe、zn、cu、h2s、ki等 fe2+ fe3+ cl2、o2、hno3、h2so4(濃)、kmno4(h+等

（強(qiáng)氧化劑）h2o naalo2 【例1】（2002年全國高考19題）如圖所示已知：①甲、乙、丙、丁均為前三周期元(1)甲是__________，乙是__________。

(2)甲與丙反應(yīng)生成x的化學(xué)方程式是__________。

解析：（1）由②得知，甲必為短周期中的負(fù)三價元素n或p，又由常見反應(yīng)知甲只能為 n。由③得知，乙必為短周期負(fù)二價元素，只有0符合。（乙為s時，分別與丙、丁反應(yīng)比不為1：2）（2）丙、丁也可互換。均符合題意。1）當(dāng)丙為mg時，丁為h2。2）當(dāng)丙為h2時，則丁為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廣東高考試題)將等物質(zhì)的量的兩種氧化物溶于100ml硫酸，而后逐滴加

入1.00mol/l的氫氧化鈉溶液．當(dāng)加入的氫氧化鈉的體積v1=50ml時，開始有沉淀析出，且沉淀量隨氫氧化鈉的加入量逐漸增加．當(dāng)氫氧化鈉的體積v2=650ml時，沉淀量達(dá)到最大值，繼續(xù)滴加氫氧化鈉時，沉淀量逐漸減小．當(dāng)時，沉淀量不再改變．(1)最初加入的50ml氫氧化鈉溶液的作用是什么？(2)計算所用硫酸的濃度．

(3)試判斷兩種氧化物各是什么，并計算其物質(zhì)的量．

分析：本題考察的知識點是物質(zhì)的量在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用及兩性氧化物的性質(zhì)等基礎(chǔ)化

學(xué)知識和簡單的推理計算能力和思維的整體性．從題目中可以得知這兩種化合物都為金屬氧化物，溶于酸后加入氫氧化鈉50ml才開始有沉淀析出，證明硫酸是過量的．這部分氫氧化鈉是來中和過量的硫酸的。當(dāng)又滴入600ml氫氧化鈉時金屬離子完全沉淀，再加入100ml氫氧化鈉時有一種金屬氫氧化物沉淀恰好被溶解完，可判斷該氫氧化物為氫氧化鋁且物質(zhì)的量為0.1mol，則氧化鋁為0.05mol．所以另一種氧化物也為0.05mol，溶于酸后產(chǎn)生的金屬離子完全沉淀時也消耗0.3mol的氫氧化鈉．由此可以推出其化合價為+3價，必為三氧化二鐵。

解答：

(1)中和過量的硫酸

-＋(2)沉淀量最大時所用oh的物質(zhì)的量與100ml強(qiáng)酸中h的物質(zhì)的量相等，-＋＋n(oh)=1.00mol/l×0.650l=0.650mol，故n(h)也為0.650mol，故n(h)也為0.650mol，硫

酸的濃度為3.25mol/l。

-（3）由題意知，其中一種氧化物為al2o3，根據(jù)al(oh)3+oh=alo2+2h2，該反應(yīng)用去的 n(naoh)=1.00mol/l×(0.750-0.650)l=0.100mol故al(oh)3為0.100mol，而al2o3為 3+-0.0500mol根據(jù)al+3oh=al(oh)3,生成al(oh)3用去0.300molnaoh。而生成另一種氫氧化物

也用去0.300molnaoh，且已知兩種氧化物的物質(zhì)的量相等，故另一種氧化物也是三價金屬的氧化物，且不溶于過量堿溶液中，可知其為fe2o3。fe2o3的物質(zhì)的量為0.0500mol 點悟：本題的易錯點是將50ml氫氧化鈉中和的硫酸當(dāng)作100ml硫酸中的全部硫酸，求

出了硫酸的濃度為0.5mol/l．根據(jù)氧化物不溶于氫氧化鈉認(rèn)為是氧化鎂或氧化鐵的確定缺乏說服力，沒有任何說明直接得出結(jié)論．在作題目時要言之有據(jù)．

【例3】(2004年全國理綜ⅲ，26)粉末狀試樣a是由等物質(zhì)的量的mgo和fe2o3組成的混合物。進(jìn)行如下實驗：①取適量a進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，產(chǎn)物中有單質(zhì)b生成；②另取20 g a全部溶于0.15l6.0 mol·l?1鹽酸中，得溶液c；③將①中得到的單質(zhì)b和溶液c反應(yīng)，放出 l.12 l（標(biāo)況）氣體，同時生成溶液d，還殘留有固體物質(zhì)b；④用kscn溶液檢驗時，溶液d不變色。

請?zhí)羁?(1)①中引發(fā)鋁熱反應(yīng)的實驗操作是，產(chǎn)物中的單質(zhì)b是。(2)②中所發(fā)生的各反應(yīng)的化學(xué)方程式是。(3)③中所發(fā)生的各反應(yīng)的離子方程式是。

2＋2＋(4)若溶液d的體積仍視為0.15 l，則該溶液中c（mg）為__________，c（fe）為

__________。

【巧解思路】設(shè)試樣a中mgo、fe2o3的物質(zhì)的量依次為x、y。由題意有如下變化關(guān)系：

因為所加hcl中的氫原子全部進(jìn)入h2o和h2中，所以，據(jù)氫元素守恒有： 1n(h2o)=n(hcl)－2n(h2)]=0.4mol； 2 而水分子中的氧原子全部來自兩種金屬氧化物中，所以，據(jù)氧元素守恒有： n(h2o)= n(mgo)+3n(fe2o3)，即0.4mol=x+3x，解得x=0.1mol；

又因為hcl中的氯原子最終全部進(jìn)入溶液d的mgcl2和fecl2中，所以，根據(jù)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年廣東高考題)取一定量的na2co3、nahco3和na2so4固體的混合物與

－1250ml1.00mol·l過量鹽酸反應(yīng)，生成2.016l co（標(biāo)準(zhǔn)狀況），然后加入500ml0.100mol·l2 －1－1ba(oh)2溶液，得到沉淀的質(zhì)量為2.33 g，溶液中過量的堿用10.0ml1.00mol·l鹽酸恰好完全中和。計算混合物中各物質(zhì)的質(zhì)量。

【巧解思路】本題涉及的反應(yīng)方程式有四個：na2co3＋2hcl==2nacl＋h2o＋co2↑；nahco3 2－2＋＋－＋hcl==nacl＋h2o＋co2↑；so4＋ba==baso4↓；h＋oh==h2o。按常規(guī)思路需分步進(jìn)行計

算，非常繁瑣。而運用元素守恒關(guān)系則可不必寫方程式而快速作答：

設(shè) na2co3、nahco3和na2so4的物質(zhì)的量分別為x、y、z。

題中2.33g 沉淀應(yīng)該為baso4（物質(zhì)的量為0.01mol），而反應(yīng)中加入的ba(oh)2為0.5l 2＋2－×0.100mol/l＝0.05mol，所以，ba有剩余（過量0.05mol-0.01mol=0.04mol），so4反應(yīng)

2－完全，因此，原來so4物質(zhì)的量為0.01mol，即z=0.01mol，na2so4的質(zhì)量為1.42g。2.016l 據(jù)碳元素守恒有 x+y=n(co2)=-1??① 22.4l·mol因為最后所得溶液中的溶質(zhì)有nacl和bacl2，其中含bacl20.04mol。

據(jù)鈉元素守恒可知：n(nacl)=2n(na2co3)+n(nahco3)+2n(na2so4)=（2x+y+2z）mol 據(jù)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聯(lián)立方程組得 x=0.07mol，y=0.02mol 所以，na2co3、nahco3的質(zhì)量分別為0.07mol×106g/mol=7.42g、0.02mol× 16小題，每小題3分，共48分）1.下列所用材料不屬于合金的是 a．家用的鋁窗b．建筑用的鋼筋

c．鑄造用的黃銅 d．溫度計用的水銀

2．國際上推廣使用中國鐵鍋，這是因為鐵鍋

a．是單質(zhì) b．含碳，屬混合物 c．化學(xué)性質(zhì)活潑d．易使食物中含人體所需的鐵

元素

3.下列物質(zhì)中，可用于治療胃酸過多的是 a.碳酸鈉 b.氫氧化鋁 c.氧化鈣 d.碳酸鈣 4.下面有關(guān)na2co3 與nahco3的敘述錯誤的是 ．． a.na2co3遇少量酸可轉(zhuǎn)化為nahco3 b.在水中的溶解度na2co3比nahco3大

c.與同濃度的硫酸反應(yīng)時，na2co3比nahco3劇烈 d.nahco3能與naoh反應(yīng)，而na2co3不能 5.只能用焰色反應(yīng)實驗區(qū)分的是

a.nacl和na2co3b.kcl和nacl c.kcl和k2co3 d.鈉和鉀 6.為了檢驗?zāi)砯ecl2溶液是否變質(zhì)，可向溶液中加入 a.naoh溶液b.鐵片 c.kscn溶液d.石蕊溶液

7.下列反應(yīng)，其產(chǎn)物的顏色按紅色、淡黃色、藍(lán)色順序排列的是

①金屬鈉在純氧中燃燒；②fecl3溶液滴入kscn溶液；③無水硫酸銅放入醫(yī)用酒精中。a.②①③b.③②①c.③①② d.①②③

8.（2006全國ⅱ，8）下列反應(yīng)的離子方程式書寫正確的是

3＋－＋a 氯化鋁溶液中加入過量氨水：al＋4nh3·h2o＝alo2＋4nh4＋2h2o 2＋－－b 澄清石灰水與少量蘇打溶液混合：ca＋oh＋hco3＝caco3↓＋h2o ＋2＋c 碳酸鈣溶于醋酸：caco3＋2h＝ca＋co2↑＋h2o 2＋3＋－d 氯化亞鐵溶液中通入氯氣：2fe＋cl2＝2fe＋2cl 2-9.向明礬溶液中滴入ba(oh)2溶液，當(dāng)so4沉淀完全時，鋁元素的存在形式是 3＋-a．a(chǎn)l(oh)3和al b．a(chǎn)l(oh)3和alo2-c．全部為al(oh)3 d．全部為alo2 ＋2＋2＋3＋10.某溶液中有nh4、mg、fe和al四種離子，若向其中加入過量的氫氧化鈉溶液，微熱并攪拌，再加入過量鹽酸，溶液中大量減少的陽離子是

＋2＋2＋3＋a．nh4 b．mgc．fe d．a(chǎn)l 11.mg、al、fe三種金屬分別跟同濃度、同體積的稀鹽酸反應(yīng)時，放出的氫氣質(zhì)量相等，則下列說法中正確的是

a.三種金屬的物質(zhì)的量相等b.三種金屬均過量

c.三種金屬的質(zhì)量相等 d.參加反應(yīng)的三種金屬的質(zhì)量比為12：9：28 12.將鐵屑溶于過量的鹽酸后，在加入下列物質(zhì)后，會有三價鐵生成的是 a.硫酸 b.氯水 c.硝酸鋅d.氯化銅

13.在允許加熱的條件下，只用一種試劑就可以鑒別硫酸銨、氯化鉀、氯化鎂、硫酸鋁

和硫酸鐵溶液，這種試劑是

a．naoh b．nh3-h2o c．a(chǎn)gno3 d．bacl2 14.在無色透明的強(qiáng)酸性溶液中，能大量共存的離子組是

＋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．僅④⑤c、僅①②③ d．除⑤以外

16.在下面圖中橫坐標(biāo)為向一定量的某溶液中加入某物質(zhì)的量，縱坐標(biāo)為生成沉淀的量.符合向含少量naoh的naalo2溶液中，逐滴加入稀hcl的圖象是

二、填空題（本題含5小題。共43分）

17.（13分）紅磚是用粘土高溫?zé)Y(jié)而成，因其顏色呈紅色或棕紅色而得名，常用作建

筑材料

(1)根據(jù)紅磚的顏色、猜測其可能含有的成份是（寫化學(xué)式）__________________(2)為了檢驗?zāi)愕牟聹y是否正確，請設(shè)計一個實驗方案，簡要地寫出各步操作過程以及

最后的實驗分析和結(jié)論，涉及化學(xué)反應(yīng)的寫出化學(xué)方程式（實驗用品任取，該實驗分幾步自已決定，不必寫實驗裝置中的儀器安裝）

實驗步驟：① 用鐵錘敲碎紅磚，取小塊磨成粉末。

②

③

┇

┇

實驗分析及結(jié)論：

___________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________。

（3）紅磚曾對我國建設(shè)具有重要作用，就目前我國實際情況看，你是認(rèn)為應(yīng)繼續(xù)使用或 者是禁止使用紅磚？____________________，理由是___________________________。18.（6分）在長期載人太空飛行的宇航器中，每個宇航員平均每天需要消耗0.9kg氧氣，呼出1.0kg二氧化碳。為了能保持飛船坐艙內(nèi)空氣成分的穩(wěn)定，有科學(xué)家提出“金屬過氧化物處理系統(tǒng)”，即不斷把艙內(nèi)的空氣通過盛有金屬過氧化物（以過氧化鈉為例）的容器，并把處理后的氣體充入座艙。有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式是：

①；②。

第四篇：人教版高中化學(xué)必修一教案-3.2 幾種重要的金屬化合物 《鋁的重要化合物》

第二節(jié) 幾種重要的金屬化合物 第二課時 鋁的重要化合物

【教學(xué)目的】1.了解鋁的幾種重要化合物的性質(zhì)。2.理解Al(OH)3的兩性。

【教學(xué)重點及難點】Al(OH)3的兩性。【教學(xué)方法】實驗探究法

【教學(xué)用品】：KAl(SO4)2·12H2O晶體、石蕊試液、試管、滴管、蒸餾水、0.5mol·L－1 Al2(SO4)3溶液、氨水、2 mol·L－1 HCl 2 mol·L－1 NaOH 【教學(xué)過程】

[提問]加熱鋁鍋中的水，水跟鋁為什么不反應(yīng)？未打磨的鋁片放到堿溶液中，為什么不即刻冒出氣泡？ ［多媒體展示］鋁元素在地殼中的含量。[板書]

二、鋁的重要化合物 1.氧化鋁（Al2O3）

（１）物理性質(zhì)：白色難溶的固體，其熔點很高，是紅寶石、藍(lán)寶石的主要成分。

[復(fù)習(xí)]酸性氧化物、堿性氧化物、兩性氧化物的概念，Al2O3是哪類氧化物？

[實驗]氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)：取氧化鋁粉末，分別滴加鹽酸和氫氧化鈉溶液。

[結(jié)論] 氧化鋁是兩性氧化物。

[學(xué)生活動]寫出Al2O3與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)的離子方程式。Al2O3+6H+==2Al3++3H2O Al2O3+2OH－== 2AlO?2+H2O [板書]（2）化學(xué)性質(zhì)：

和酸反應(yīng)： Al2O3 +6HCl == 2AlCl3 + 3H2O

Al2O3 + 6H+ ==2Al3+ + 3H2O 和堿反應(yīng)： Al2O3 + 2NaOH == 2NaAlO2 + H2O

Al2O3 + 2OH-=== 2AlO2-+ H2O 氧化鋁是兩性氧化物

[講述]氧化鋁可用來制造耐火坩鍋、耐火管、耐高溫的實驗儀器。[板書]（3）用途：用來制造耐火坩鍋、耐火管、耐高溫的實驗儀器。[過渡]氧化鋁對應(yīng)的水化物是什么？實驗室如何制氫氧化鋁？ [演示][實驗3—4]在Al2(SO4)3溶液中滴加氨水至過量 [板書]2.氫氧化鋁

（1）物理性質(zhì)：白色膠狀物質(zhì)，幾乎不溶于水，有強(qiáng)的吸附性，能凝聚水中的懸浮物,并能吸附色素。(2)制備: Al3++3NH3·H2O = Al(OH)3↓ + 3NH4+

[實驗3—8]將上面制得的Al(OH)3分裝在兩支試管里，向一支試管中滴加2mol·L－1 HCl，向另一支試管里滴加2mol·L－1 NaOH，邊加邊振蕩。[講述]Al(OH)3既可溶于HCl，又可溶于NaOH溶液。

觀察并分析實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論：Al(OH)3只能溶于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，不能溶于弱酸或弱堿。

[提問]根據(jù)Al(OH)3以上性質(zhì)，可以用什么方法制備Al(OH)3? 結(jié)論：用鋁鹽和弱堿溶液（氨水）反應(yīng)。[板書]（3）化學(xué)性質(zhì)：

與酸反應(yīng)：Al(OH)3＋3HCl＝AlCl3＋3H2O Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O 與堿反應(yīng)： Al(OH)3＋NaOH＝NaAlO2＋2H2O

Al(OH)3 + OH-= AlO2-+ 2H2O 氫氧化鋁屬于兩性氫氧化物

氫氧化鋁只與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)，不與弱酸、弱堿反應(yīng)（4）不穩(wěn)定性：氫氧化鋁不穩(wěn)定，受熱易分解。

2Al(OH)3 ＝ Al2O3＋3H2O [過渡]下面我們再介紹一種日常生活中見過的鋁鹽 [板書]3.硫酸鋁鉀[KAl(SO4)2] [展示]明礬晶體

說明：明礬就是帶有12個分子結(jié)晶水的硫酸鋁鉀，即KAl(SO4)2·12H2O [講述]明礬水解產(chǎn)生的膠狀A(yù)l(OH)3吸附能力很強(qiáng)，可以吸附水中雜質(zhì)，并形成沉淀，使水澄清。所以明礬常用作凈水劑。[課時總結(jié)]“鋁三角”

第五篇：金屬鋁的生產(chǎn)方法新進(jìn)展

金屬鋁的生產(chǎn)方法新進(jìn)展

金屬鋁的生產(chǎn)方法新進(jìn)展

摘要：現(xiàn)代金屬鋁的生產(chǎn)工藝主要是冰晶石—氧化鋁熔鹽電解法工藝。氧化鋁的生產(chǎn)方法有多種，工業(yè)上用的主要是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁，也有用拜耳燒結(jié)聯(lián)合法等工藝處理低品位鋁土礦。電解過程是在電解槽中進(jìn)行。直流電通入電解槽，槽內(nèi)陰陽兩極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，陰極生成金屬鋁液，陽極生成CO和CO2氣體。鋁液定期用真空抬包吸出，經(jīng)過凈化澄清后，澆注成商品鋁錠。陽極氣體經(jīng)凈化后，廢氣排空，回收的氟化物返回電解槽。關(guān)鍵詞：拜耳法；鋁電解；氧化鋁；反應(yīng) 緒論 1.1引言

1854年，法國化學(xué)家德維爾把鋁礬土、木炭、食鹽混合，通入氯氣后加熱得到NaCl·AlCl3復(fù)鹽，再將此復(fù)鹽與過量的鈉熔融，得到了金屬鋁。直到1886年，美國的豪爾和法國的海朗特，分別獨立地電解熔融的鋁礬土和冰晶石的混合物制得了金屬鋁，奠定了今天大規(guī)模生產(chǎn)鋁的基礎(chǔ)。

1.2鋁元素

鋁位于元素周期表中第三周期第IIIA族，相對密度2.70。熔點660℃。沸點2327℃。鋁在地殼中分布很廣，鋁的活潑性強(qiáng)，不易被還原，在干燥空氣中鋁的表面立即形成厚約50埃的致密氧化膜，使鋁不會進(jìn)一步氧化并能耐水；但鋁的粉末與空氣混合則極易燃燒；熔融的鋁能與水猛烈反應(yīng)；高溫下能將許多金屬氧化物還原為相應(yīng)的金屬；鋁是兩性的，即易溶于強(qiáng)堿，也能溶于稀酸。航空、建筑、汽車三大重要工業(yè)的發(fā)展，要求材料特性具有鋁及其合金的獨特性質(zhì)，這就大大有利于這種新金屬鋁的生產(chǎn)和應(yīng)用。應(yīng)用極為廣泛。

1.3鋁的性質(zhì)

鋁具有很大的強(qiáng)度質(zhì)量比,鋁的強(qiáng)度隨溫度降低而增大。鋁具有良好的防腐蝕性能。在空氣中，鋁表面生成一層厚度約2×10-5cm，光滑的硬氧化鋁薄膜，緊緊粘附在鋁表面。鋁是優(yōu)良的導(dǎo)電材料，具有良好的導(dǎo)熱性能。鋁的另一個重要特性是能夠和多種金屬構(gòu)成有用的合金。

金屬鋁的生產(chǎn)方法新進(jìn)展 2鋁土礦

鋁土礦是含鋁礦物和赤鐵礦、針鐵礦、高嶺石、銳鐵礦、金紅石、鈦鐵礦等礦物的混合礦，一般是指工業(yè)上能利用的，以三水鋁石、一水軟鋁石或一水硬鋁石為主要礦物所組成的礦石的統(tǒng)稱。鋁土礦是生產(chǎn)金屬鋁的最佳原料。我國鋁土礦資源比較豐富，分布甚廣，并根據(jù)本國的鋁礦資源特點，發(fā)展出多種氧化鋁生產(chǎn)方法。50年代初就已用堿石灰燒結(jié)法處理鋁硅比只有3.5的純一水硬鋁石型鋁土礦,開創(chuàng)了具有特色的氧化鋁生產(chǎn)體系。用中國的燒結(jié)法,可使Al2O3的總回收率達(dá)到90%；每噸氧化鋁的堿耗(Na2CO3)約 90公斤；氧化鋁的SiO2含量下降到0.02～0.04％；而且在50年代已經(jīng)從流程中綜合回收金屬鎵和利用赤泥生產(chǎn)水泥。60年代初建成了拜耳燒結(jié)混聯(lián)法氧化鋁廠，使Al2O3總回收率達(dá)到91％，每噸氧化鋁的堿耗下降到60公斤，為高效率地處理較高品位的一水硬鋁石型鋁土礦開創(chuàng)了一條新路。中國在用單純拜耳法處理高品位一水硬鋁石型鋁土礦方面也積累了不少經(jīng)驗。

2.1鋁土礦處理方法

從鋁礦提取鋁有兩個方案，第一個方案是選用高品位鋁土礦，先用化學(xué)方法從礦石中提取純凈的氧化鋁，然后用電解法從氧化鋁中提取純凈的鋁。第二個方案是選用低品位的鋁土礦，經(jīng)過物理選礦，分離掉一部分硅酸鹽礦物后，送入溶出流程中去，提取氧化鋁；或者用化學(xué)法分離掉一部分氧化鐵和氧化鈦后，在電解槽或電弧爐內(nèi)還原出鋁-硅-鐵-鈦合金。

2.2我國鋁土礦特點

（1）儲量集中于煤或水電豐富的地區(qū)，有利于開發(fā)利用。山西、貴州、河南和廣西壯族自治區(qū)儲量合計占全國儲量的85.5%，加上其煤炭和水利資源，為其提供了發(fā)展鋁工業(yè)的有利條件。

（2）礦床類型以沉積型為主，坑采儲量比重較大。

（3）一水硬鋁石型礦石占絕對優(yōu)勢。其特點是高鋁、高硅和低鐵，鋁硅比偏低，一般在4~7之間，鋁硅比在10以上的相對少些。在福建、河南和廣西有少量的三水鋁石型鋁土礦。

3氧化鋁的生產(chǎn)

金屬鋁的生產(chǎn)方法新進(jìn)展 氧化鋁，又稱三氧化二鋁，分子量101.96，通常稱為“鋁氧”，是一種白色無定形粉狀物，俗稱礬土。生產(chǎn)氧化鋁的方法有酸法、堿法、酸堿聯(lián)合法、熱法。

3.1堿法生產(chǎn)氧化鋁

堿法生產(chǎn)氧化鋁，就是用堿(NaOH或Na2CO3)處理鋁土礦，使礦石中的氧化鋁水合物和堿反應(yīng)生成鋁酸鈉溶液。鋁土礦中的鐵、鈦等雜質(zhì)和絕大部分的二氧化硅則成為不溶性的化合物進(jìn)入固體殘渣中。這種殘渣被稱為赤泥。鋁酸鈉溶液與赤泥分離后，經(jīng)凈化處理，分解析出A1(OH)3，將A1(OH)3與堿液分離并經(jīng)過洗滌和焙燒后，即獲得產(chǎn)品氧化鋁。

堿法生產(chǎn)氧化鋁一般有拜耳法、燒結(jié)法和拜耳燒結(jié)聯(lián)合法。

3.1.1拜耳法

拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的基本原理是：

（l）用NaOH溶液溶出鋁土礦，所得到的鋁酸鈉溶液在添加晶種、不斷攪拌的條件下，溶液中的氧化鋁呈氫氧化鋁析出，即種分過程。

（2）分解得到的母液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮后在高溫下可用來溶出新的鋁土礦，即溶出過程。

交替使用這兩個過程，就能夠每處理一批礦石便得到一批氫氧化鋁，構(gòu)成所謂的拜耳法循環(huán)。

用反應(yīng)方程式表示如下：

Al2O（2NaOH＋aq 31或3）H2O＋?2NaAl?OH?4＋aq

拜耳法生產(chǎn)氧化鋁一般有原礦漿制備→高壓溶出→赤泥分離、洗滌→晶種分解→氫氧化鋁分離、洗滌→氫氧化鋁焙燒等工序。

3.1.2燒結(jié)法

燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的基本原理是將鋁土礦與一定量的純堿、石灰（或石灰石）配成爐料在高溫下進(jìn)行燒結(jié)，使氧化硅與石灰化合成不溶于水的原硅酸鈣2CaO·SiO2，氧化鋁與純堿化合成可溶于水的固體鋁酸鈉Na2O·Al2O3，而氧化鐵與純堿化合成可以水解的鐵酸鈉Na2O·Fe2O3，將燒結(jié)產(chǎn)物（熟料）用稀堿溶液溶出時Na2O·Al2O3便進(jìn)入溶液，Na2O·Fe2O3水解放出堿，氧化鐵以水合物

金屬鋁的生產(chǎn)方法新進(jìn)展 與原硅酸鈣一道進(jìn)入赤泥。再用二氧化碳分解鋁酸鈉溶液便可以析出氫氧化鋁。經(jīng)過焙燒后產(chǎn)出氧化鋁。分離氫氧化鋁后的母液成為碳分母液（主要成分為Na2CO3），經(jīng)蒸發(fā)后返回配料。

燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁工序一般為：生料漿的制備→熟料燒結(jié)→熟料溶出→鋁酸鈉溶液脫硅→碳酸鈉分解→氫氧化鋁分離、洗滌→氫氧化鋁焙燒→碳分母液蒸發(fā)。

3.1.3拜耳燒結(jié)聯(lián)合法

拜耳燒結(jié)聯(lián)合法可充分發(fā)揮兩法優(yōu)點，取長補(bǔ)短，利用鋁硅比較低的鋁土礦，求得更好的經(jīng)濟(jì)效果。聯(lián)合法有多種形式，均以拜耳法為主，而輔以燒結(jié)法。按聯(lián)合法的目的和流程連接方式不同，又可分為串聯(lián)法、并聯(lián)法和混聯(lián)法三種工藝流程。

（1）串聯(lián)法是用燒結(jié)法回收拜耳法赤泥中的Na2O和Al2O3于處理拜耳法不能經(jīng)濟(jì)利用的三水鋁石型鋁土礦。擴(kuò)大了原料資源，減少堿耗，用較廉價的純堿代替燒堿，而且Al2O3的回收率也較高。

（2）并聯(lián)法是拜耳法與燒結(jié)法平行作業(yè)，分別處理鋁土礦，但燒結(jié)法只占總生產(chǎn)能力的10～15％，用燒結(jié)法流程轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的NaOH補(bǔ)充拜耳法流程中NaOH的消耗。

（3）混聯(lián)法是前兩種聯(lián)合法的綜合。此法中的燒結(jié)法除了處理拜耳法赤泥外，還處理一部分低品位礦石。

3.2酸法生產(chǎn)氧化鋁

酸法生產(chǎn)氧化鋁是用無機(jī)酸溶出黏土中氧化鋁的生產(chǎn)方法。用各種無機(jī)酸溶出處理黏土?xí)r，原料中氧化硅基本不與酸反應(yīng)，而得到含鐵的鋁鹽酸性水溶液。經(jīng)過除鐵凈化后，可通過不同的方法得到鋁鹽水合物結(jié)晶或氫氧化鋁結(jié)晶，進(jìn)一步煅燒可得到氧化鋁。

3.2.1硫酸法

硫酸法生產(chǎn)氧化鋁，用m（SO3）: m（Al2O3）=2.6的含鐵的硫酸鋁溶液，在403K的溫度下溶出過量的焙燒過的高硅鋁土礦，得到m（SO2）: m（Al2O3）=1.8~1.9的硫酸鋁溶液和吸附了鐵的殘渣。分離殘渣后往硫酸鋁溶液中通入SO2，金屬鋁的生產(chǎn)方法新進(jìn)展 將三價鐵還原成二價鐵，再在573K的溫度下，使硫酸鋁水解析出堿式硫酸鋁。在1423K的溫度下煅燒堿式硫酸鋁得到成品氧化鋁和含SO3較高的氣體。氣體用水解母液吸收后在453K溫度下將上述吸附了鐵的殘渣中的氧化鋁充分溶出后，得到m（SO3）: m（Al2O3）=2.6的硫酸鋁溶液，再用于溶出下一批礦石。

3.2.2鹽酸法

鹽酸法生產(chǎn)氧化鋁是用濃硫酸處理含鋁原料得到硫酸鋁溶液，進(jìn)而冷卻結(jié)晶析出雜質(zhì)含量高的硫酸鋁，然后用鹽酸溶解硫酸鋁，同時通入HCl氣體使溶液飽和，使溶液中以很純的AlCl3·6H2O析出。經(jīng)過洗滌后，在1373~1473K的溫度下煅燒獲得純度比拜耳法還高的氧化鋁成品和可再生鹽酸的含HCl氣體。

4鋁電解

現(xiàn)代鋁工業(yè)生產(chǎn)，采用冰晶石—氧化鋁熔鹽電解法。氧化鋁作溶質(zhì)，冰晶石作溶劑，氧化鋁溶解在冰晶石中形成電解質(zhì)，以炭素材料作電極，通入電流，在電解槽內(nèi)的兩極上進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，即電解過程。

氧化鋁是鋁電解生產(chǎn)中的主原料，鋁電解對于氧化鋁的要求，一是它的化學(xué)純度，再就是其物理性能。冰晶石的分子式為Na3AlF3，它是溶劑的主要成分。鋁電解生產(chǎn)中所用的冰晶石分天然和人造兩種。天然冰晶石的儲量很少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足鋁工業(yè)的需要，所以現(xiàn)代鋁工業(yè)采用人造冰晶石。在鋁電解生產(chǎn)中，氟化鋁是冰晶石—氧化鋁熔體的一種添加劑。它的作用是可以彌補(bǔ)電解質(zhì)中氟化鋁的損失，又可以調(diào)整電解質(zhì)的分子比，主要用于降低熔體的分子比，降低電解溫度。以保證生產(chǎn)技術(shù)條件的穩(wěn)定。其次還需要添加氟化鈣、氟化鎂、氟化鈉和碳酸鈉等用來調(diào)整和改善電解質(zhì)性質(zhì)的添加劑。

4.1電解質(zhì)

在鋁電解生產(chǎn)中，連接陽極和陰極之間不可缺少的熔鹽體叫電解質(zhì)，它主要是以冰晶石為熔劑，氧化鋁為熔質(zhì)而組成。但在現(xiàn)代鋁工業(yè)生產(chǎn)中使用的電解質(zhì)并非單純的冰晶石和氧化鋁。因為冰晶石和氧化鋁含有一定數(shù)量的雜質(zhì)成分，如：氧化鈉、氧化鐵、氧化硒和氧化鈣等。另外，在電解生產(chǎn)中，為了改善電解質(zhì)的物理化學(xué)性能，有利于提高電解生產(chǎn)指標(biāo)，還向電解質(zhì)中加入某些添加劑，如，氟化鋁、氟化鎂、氟化鋰、氯化鈉等。

金屬鋁的生產(chǎn)方法新進(jìn)展 熔融的冰晶石能夠較好的熔解氧化鋁，而且所構(gòu)成的電解質(zhì)可在冰晶石的熔點1008℃以下進(jìn)行電解，從而也降低了氧化鋁的還原溫度。在電解溫度下，熔體狀態(tài)的冰晶石或冰晶石-氧化鋁熔液的比重比鋁液的比重還小約10%，它能更好地漂在電解出來的鋁液上面。冰晶石—氧化鋁熔體具有較好的流動性和良好的導(dǎo)電性。

4.2鋁電解槽

鋁電解槽是煉鋁的主體設(shè)備。電解槽槽型有兩種：（1）自焙陽極電解槽：上插式、側(cè)插式；（2）預(yù)焙陽極電解槽：不連續(xù)、連續(xù)式。自焙槽和預(yù)焙槽比較：

（1）在電解過程中，陽極大約以0.8~1.0 mm/h速度連續(xù)消耗，自焙槽可連續(xù)使用，而預(yù)焙槽不能連續(xù)使用，須定期更換；

（2）自焙槽散發(fā)氟化物，瀝青煙氣，而預(yù)焙槽不散發(fā)煙氣，污染環(huán)境；（3）預(yù)焙槽具有槽型大型化、操作機(jī)械化和自動化、電流效率高、電耗率低、煙害小的優(yōu)點。

4.3鋁電解的兩極反應(yīng)：

鋁工業(yè)上均采用炭素材料作電極——炭陽極和炭陰極。電解對陽極的要求：

(1)導(dǎo)電率高，以降低陽極電阻；

(2)導(dǎo)熱率低以降低糟的熱損失，降低陽極上部的氧化速度和防止電解質(zhì)界面凝固；

(3)熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性良好，使陽極能夠在高溫和腐蝕性的環(huán)境下工作；(4)雜質(zhì)含量低，防止對金屬鋁的污染；(5)適宜的機(jī)械性能，以便經(jīng)受粗糙的搬運；(6)合適的密度和空隙率，減少金屬鋁的侵入；(7)氣體滲透率低，減少陽極內(nèi)部氧化；(8)應(yīng)有適宜的抗熱震性。

在電解過程中，炭陰極原則上是不消耗的，炭陽極由于直接參與電化學(xué)反應(yīng)而消耗。陽極的作用主要有：導(dǎo)電和參加電解時的化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)。

金屬鋁的生產(chǎn)方法新進(jìn)展 在電解過程中，陽極是消耗的，其理論消耗是334kg/t·Al，而實際消耗一般為380~450kg/t·Al，這與陽極質(zhì)量、電解技術(shù)條件有關(guān)。降低陽極消耗可以提高鋁廠的電流效率、降低電耗和增加鋁產(chǎn)量，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

陰極反應(yīng)：

Al3?(配離子)?3e?Al

陽極反應(yīng)：

2O2?(配離子)?C－4e?CO2

總反應(yīng)：

2Al2O3?3C?4Al?3CO2

4.4鋁電解的生產(chǎn)過程

鋁電解槽全部生產(chǎn)過程包括三個階段：焙燒期、啟動和啟動后期、正常生產(chǎn)期。

（1）鋁電解槽的焙燒期

焙燒期在于焙燒自焙陽極（對預(yù)焙槽則是加熱陽極）以及加熱陰極，達(dá)到900~1000℃，以便下一步啟動。自焙陽極新槽采用焦粒焙燒法，預(yù)焙陽極槽采用鋁液焙燒法。

（2）鋁電解槽的啟動期

啟動期在電解槽內(nèi)熔化電解質(zhì)，開始鋁電解。分干式和常規(guī)啟動兩種。干式適用于啟動新系列中的頭幾臺槽，當(dāng)時廠房內(nèi)無現(xiàn)成的熔融電解質(zhì)和鋁液，只好在新槽內(nèi)熔化所需的電解質(zhì)和鋁；常規(guī)啟動適用已有電解槽生產(chǎn)，在開始時從正在進(jìn)行鋁電解槽內(nèi)取出電解液和鋁液倒入新啟動的槽內(nèi)，以加速啟動過程。

（3）鋁電解槽的正常生產(chǎn)期

電解槽經(jīng)過焙燒和啟動之后便進(jìn)入正常生產(chǎn)期，直到停槽為止，正常生產(chǎn)期通常延續(xù)5~7年。

4.5鋁電解用惰性電極 4.5.1惰性陽極

金屬鋁的生產(chǎn)方法新進(jìn)展 采用惰性陽極取代炭陽極,在冰晶石熔液中的溶解度小，在高溫下具有良好的導(dǎo)電性，為電解鋁工業(yè)帶來巨大的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。迄今為止,大多數(shù)惰性陽極材料的研究主要集中在金屬或合金、金屬氧化物陶瓷以及金屬陶瓷方面。

金屬(合金)具有良好的導(dǎo)電性、強(qiáng)度和抗熱震性等優(yōu)點,是較理想的鋁電解陽極材料。但除某些貴金屬外,金屬陽極在鋁電解槽的生產(chǎn)環(huán)境中不能充分抵御冰晶石熔體腐蝕和陽極產(chǎn)生的高溫氧氣的氧化。

氧化物陶瓷材料由于其顯著的化學(xué)惰性而倍受關(guān)注。但幾乎所有的氧化物在冰晶石熔體中都會有不同程度的溶解,其中SnO2 基氧化物、尖晶石類和CeO2涂層溶解速度緩慢被作為陽極材料的首選。

金屬陶瓷集中了陶瓷材料(低的腐蝕速率和抗氧化性)和金屬材料(良好的導(dǎo)電性和較高的抗熱沖擊強(qiáng)度)的優(yōu)點, 其氧化物基體形成抗腐蝕網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)中的金屬相增強(qiáng)了材料的導(dǎo)電性,被看作是最有前途的惰性陽極的材料。

4.5.2惰性陰極

采用惰性陰極材料時，鋁離子可以直接在惰性陰極上放電生成鋁。槽內(nèi)積存的鋁液不再用陰極，所以鋁液涌動所致的波峰減弱，兩極間距可以明顯減弱，從而節(jié)省電能。鋁液還能良好地濕潤惰性陰極，使槽內(nèi)氧化鋁沉淀物不能停留在陰極表面上；鋁液從陰極上淌下來匯集在槽內(nèi)凹溝中減輕了槽生產(chǎn)操作中磁流體攪動的各種干擾，提高電能效率。

4.6鋁電解過程的兩極副反應(yīng) 4.6.1陰極副反應(yīng)

（1）鋁的溶解和損失：

金屬鋁部分地溶解在冰晶石熔體中。一般認(rèn)為，陰極鋁液在電解質(zhì)里的溶解有以下幾種情況：

①溶解在熔融冰晶石中的鋁，生成低價鋁離子和雙原子的鈉離子。

2Al?Al3??3Al? Al?6Na??Al3??3Na?

②在堿性電解質(zhì)中，鋁與氟化鈉發(fā)生置換反應(yīng)。

Al?3NaF?AlF3?3Na

金屬鋁的生產(chǎn)方法新進(jìn)展 ③鋁以電化學(xué)反應(yīng)形式直接溶解進(jìn)入電解質(zhì)熔體中

Al(液)?e?Al?

此外，鋁也可能以不帶電荷狀態(tài)溶解在電解質(zhì)中，構(gòu)成金屬霧。(2)金屬鈉的析出

電解過程中陰極的主反應(yīng)是析出鋁而不是鈉，因為鈉的析出電位比鋁低。但是，隨著溫度升高，電解質(zhì)分子比增大，氧化鋁濃度減少，以及陰極電流密度提高，鈉與鋁的析出電位差越來越小，而有可能使鈉離子與鋁離子在陰極上一起放電，析出金屬鈉：

Na?＋e＝Na

此外，在堿性電解質(zhì)中，溶解的鋁也可能發(fā)生下列反應(yīng)而置換出鈉：

Al＋6NaF?Na3AlF6＋3Na

析出的鈉少部分溶解在鋁中，剩下的一部分被陰極炭素內(nèi)襯吸收，一部分以蒸汽狀態(tài)揮發(fā)出來（鈉的沸點為880℃），在電解質(zhì)表面被空氣或陽極氣體所氧化，產(chǎn)生黃色火焰。可能的反應(yīng)為：

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

4.6.2陽極副反應(yīng)

冰晶石—氧化鋁熔鹽電解在電解過程發(fā)生主反應(yīng)的同時，伴隨著一系列副反應(yīng)，主要發(fā)生如下反應(yīng)：

2Al（溶解的）＋3CO2?Al2O3十3CO

此外，由于碳陽極散落掉渣，分離后飄浮在電解質(zhì)表面，當(dāng)二氧化碳?xì)怏w與這些碳渣接觸時，會發(fā)生還原反應(yīng)而生成一氧化碳。

C＋CO2＝2CO

4.6.3陽極效應(yīng)

陽極效應(yīng)是鋁電解過程中發(fā)生在陽極上的一種特殊現(xiàn)象。當(dāng)其發(fā)生時，陽極

金屬鋁的生產(chǎn)方法新進(jìn)展 上出現(xiàn)許多細(xì)小的電弧，發(fā)出輕微的噼啪聲，此時槽電壓已從正常值（如4.2V)升高到數(shù)十伏。陽極效應(yīng)也在其它種類的熔鹽電解中發(fā)生，例如鈣電解，但在鋁電解中最普遍。陽極效應(yīng)對鋁電解生產(chǎn)有利也有弊。

陽極效應(yīng)發(fā)生時可以利用效應(yīng)來檢查電解槽的生產(chǎn)狀態(tài)是否正常；冷槽時可用效應(yīng)提供熱量調(diào)整熱平衡；偶爾發(fā)生陽極效應(yīng)對清理電解質(zhì)中的碳粒和陽極底掌是有益的。但是陽極效應(yīng)的發(fā)生會增加電能消耗和各種原材料的損失，影響槽內(nèi)鋁質(zhì)量；影響系列的供電穩(wěn)定，尤其在供電容量額定的情況下，效應(yīng)過于頻繁易造成供電和生產(chǎn)之間的惡性循環(huán)，這樣既影響供電又影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行；增加勞動量，惡化場所，打亂作業(yè)計劃。

陽極效應(yīng)對鋁電解生產(chǎn)利少弊多，所以，一般把效應(yīng)系數(shù)控制在較低范圍內(nèi)。

4.7鋁電解的電流效率

鋁電解的電流效率通常是指陰極上實際產(chǎn)出的鋁量對于理論上按照法拉第定律計算的鋁量的百分?jǐn)?shù)。它是鋁電解的一個重要的基本生產(chǎn)指標(biāo)，涉及到鋁電解槽的產(chǎn)量與能耗，而這兩者對鋁生產(chǎn)的成本有直接影響。

現(xiàn)代大型預(yù)焙陽極電解槽的電流損失，造成電流效率降低，主要原因是：（1）二次反應(yīng)，即電解出來的鋁又溶解或機(jī)械混入到電解質(zhì)中，并被循環(huán)著的電解質(zhì)帶到陽極空間或電解質(zhì)表面，為陽極氣體中的CO2或空氣中的氧所氧化。這是電流效率降低的基本原因。這一現(xiàn)象在壓鋁，兩水平波動較大，電解質(zhì)溫度過高或低時最明顯。

（2）其它離子的放電。這里主要是鈉離子放電生成鈉原子，由于鈉原子在電解質(zhì)中溶解度很小，加之本身沸點很低，大部分將以氣體狀態(tài)蒸發(fā)或滲入槽底。這一現(xiàn)象在分子比較高時容易發(fā)生。

（3）電流空耗，包括Al3+不完全放電，以及電解質(zhì)時的V5+、P5+、Ti4+等高價離子不完全放電生成相應(yīng)的低價離子被電解質(zhì)轉(zhuǎn)移到陽級空間后，又再氧化成高價離子，即：

Al3?? 2e ? Al?

（陰極上）Al?? 2e ? Al3?

（陽極上）

如此循環(huán)，造成電流空耗。這種現(xiàn)象在陰極表面的電子密度（即電流密度）

金屬鋁的生產(chǎn)方法新進(jìn)展 較小時，如爐溫過高、化爐膛時，或整流所突然限電時比較明顯。

（4）漏電，通常是爐幫結(jié)殼熔化，并且電解質(zhì)面上有大量炭渣時發(fā)生，即電流有可能連接槽殼與格子板之間，及鐵渣箱體與槽殼接觸等均可造成漏電損失。

電流效率的影響因素有：電解質(zhì)溫度、極距、電解質(zhì)成分、電流密度、鋁液高度。既然電流效率降低的主要原因是熔解鋁的再氧化（二次反應(yīng)）損失，那么提高電流效率的措施可以從控制鋁損失過程中探索，具體措施有：

（1）在適當(dāng)?shù)偷倪^熱溫度下進(jìn)行電解；

電解質(zhì)溫度正常與否，對電解槽電流效率等工作指標(biāo)有著決定性的影響，根據(jù)我廠實踐中的多次測量表明，電解質(zhì)溫度每升高10℃，電流效率大約降低1~2%。電解質(zhì)溫度過低會使電解質(zhì)發(fā)粘，致使鋁珠與電解質(zhì)分離困難，反而易于鋁的損失，使電流效率降低。

（2）建立和保持理想的槽膛內(nèi)型；

極距增大，電解質(zhì)攪拌強(qiáng)度將減弱，因為相同的陽極氣體量所攪拌的兩極間的液體量增加，攪拌減弱，則使擴(kuò)散層厚度增加，使用使鋁損失減少，電流效率提高。但極距超過某一限度，電流效率變化不大，因此，力求使極距保持在實際所能允許的最小值，否則隨著極距增加，不但不能提高電流效率，反而使槽電壓徒然升高，加大電耗、最終還是不利于降低產(chǎn)品成本。

（3）電解質(zhì)成分；

當(dāng)CR（NaF/AlF3之重量比）小于1.5，有過剩AlF3時，電流效率開始提高，這是由于此時鋁液與電解質(zhì)之間界面張力增大，有利于分散于電解質(zhì)中的鋁珠匯集，且鋁的溶解度減小的緣故。同時在酚性電解質(zhì)中，Na+的放電及鋁自電解質(zhì)中取代鈉的反應(yīng)減弱；但電解質(zhì)過酸，又使生成低價氟化鋁反應(yīng)增強(qiáng)，增加鋁的損失。因此，鋁電解生產(chǎn)一般采用弱酸性電解質(zhì)，其分子比（CR）在1.25~1.35之間。

（4）Al2O3濃度；

在冰晶石—Al2O3熔體中，在5%（重量）Al2O3時，電流效率最低，大于或小于此電流效率均能升高，大型預(yù)焙槽生產(chǎn)，采用Al2O3濃度：2.5~3.0%較適宜。

（5）電流密度；

金屬鋁的生產(chǎn)方法新進(jìn)展 為了取得較高電流效率，陰極電流密度不能過高，也不能過低，因為陰極電流密度過低時，由于單位陰極面積上的電子密度過小，Al3+產(chǎn)生不完全放電；陰極電流密度過高時，則發(fā)生Na+大量放電，兩者都會造成電流無謂的消耗，從而降低了電流密度。因而陰極電流密度有一個對應(yīng)最高電流密度的臨界值—臨界陰極電流密度。

陽極電流密度增大，陽極氣體的析出量增加，對電解質(zhì)液攪拌加強(qiáng)，使溶解金屬的擴(kuò)散系數(shù)增大，二次反應(yīng)加快，電流效率將降低；陽極電流密度減小時，陽極氣體的析出排出的速度減弱，攪拌減小時，電流效率提高，但陽極電流密度保持過小，則系列電流強(qiáng)度也將變小，不利于強(qiáng)化生產(chǎn)，最終電流效率也無法保證。

（6）盡可能使槽內(nèi)鋁液保持平靜并處于一定水平；

槽內(nèi)鋁液水平較高時，則可較快地使這部分多余的熱量疏導(dǎo)出去，從而減少陽極下部和側(cè)部溫度差，避免二次反應(yīng)，從而提高電流效率。但鋁液水平過高不僅使?fàn)t膛爐溫偏低，陰極電流密度增大，降低電流效率，而且傳熱量加大、熱損失過大、也使電耗增加。

（7）選用低熔點的電解質(zhì)組成，使用惰性的可濕潤陰極，如二氧化硼涂層陰極。

4.8鋁電解的電能效率

所謂電能效率是指在電解槽生產(chǎn)一定量鋁時，理論上應(yīng)耗電能（W理）與實際消耗電能（W實）之比。以百分?jǐn)?shù)表示：

?電能（%）=W理?100% W實理論電耗是指為了使電解過程能連續(xù)而穩(wěn)定地進(jìn)行，理論上應(yīng)付出的最低電能。鋁電解槽的槽工作電壓主要由以下幾部分組成：氧化鋁的實際分解電壓、陽極電壓降、陰極電壓降、電解質(zhì)電壓降、母線電壓降和陽極效應(yīng)分?jǐn)傠妷航怠?/p>

4.8.1鋁電解的節(jié)能措施

鋁電解的節(jié)能根本途徑是降低槽平均電壓和提高電流效率。提高電流效率的措施前文已提及，下面主要是降低槽平均電壓的措施：

鋁電解槽的槽工作電壓主要由以下幾部分組成：氧化鋁的實際分解電壓、陽

金屬鋁的生產(chǎn)方法新進(jìn)展 極電壓降、陰極電壓降、電解質(zhì)電壓降、母線電壓降和陽極效應(yīng)分?jǐn)傠妷航怠?/p>

（1）減小電解質(zhì)電壓降。

電解質(zhì)的電壓降與其電阻率、陽極浸入電解質(zhì)的表面積、鋁液鏡面面積、極間距離等因素有關(guān)。其中最主要的是電阻率和極間距離。

① 電解質(zhì)的電阻率

在工業(yè)電解槽內(nèi)經(jīng)常有碳渣，主要是從陽極上掉下來的，炭渣越細(xì)夾雜在電解質(zhì)里的數(shù)目越多，電解質(zhì)導(dǎo)電率所受的影響越大。所以，采用弱酸性電解質(zhì)并添加能夠減小電解質(zhì)對于炭粒濕潤性的物質(zhì)如CaF2和MgF2，使炭渣漂浮起來。

可以在預(yù)焙槽上用氧化鋁或電解質(zhì)顆粒覆蓋在陽極上保護(hù)陽極，而在自焙槽上放置淌糊。在電解質(zhì)里還有懸浮的固體氧化鋁也會增大電解質(zhì)的電阻率，所以應(yīng)嚴(yán)格控制其數(shù)量。另外，添加鋰鹽或NaCl也能夠提高電解質(zhì)的導(dǎo)電率。

② 適當(dāng)縮短極距

據(jù)工業(yè)電解槽測定，每1cm極距所對應(yīng)的電解質(zhì)電壓降，側(cè)插棒槽為400~450mV，預(yù)焙槽為300~330mV。因此，改進(jìn)槽體結(jié)構(gòu)材料，極距可大幅降低，進(jìn)而可節(jié)省電能。

（2）減小極化電壓

極化電壓包括理論可逆分解電壓、陽極過電壓和陰極過電壓等部分。可以增大陽極截面積以減小其電流密度，或者添加鋰鹽，增大陽極活性，在電解質(zhì)內(nèi)添加堿土金屬鹵化物，或添加AlF3、增大Al2O3濃度都有助于減小陽極過電壓。

（3）在現(xiàn)有的電解槽上加大導(dǎo)電母線的截面積

導(dǎo)線電壓降取決于其電阻率、電流密度和長度。可以加大導(dǎo)線的截面積，減小電流密度，進(jìn)而使其電壓降減小。

（4）改善導(dǎo)體接觸點

在電解槽中，金屬導(dǎo)體之間的接觸點很多，所以消耗電能很大，需要改善。壓接點應(yīng)定期清刷，焊接點亦應(yīng)保持平整，可使電壓降減小。

（5）減小陽極電壓降

可以擴(kuò)大現(xiàn)有陽極的截面積，即充分利用槽殼增大陽極在槽膛內(nèi)的填充率。這樣在不增加鋁損失的情況下降低槽電壓。

（6）減小陰極電壓降

金屬鋁的生產(chǎn)方法新進(jìn)展 陰極電壓降是指從鋁液至陰極棒頭這段導(dǎo)體中的電壓降。改善陰極棒的電流分配狀況可以減小陰極電壓降。

（7）減小陽極效應(yīng)

發(fā)生陽極效應(yīng)所升高的平均電壓為：

?V效應(yīng)=k(V效應(yīng)?V工作)?效應(yīng)1440

減少陽極效應(yīng)次數(shù)并縮短效應(yīng)時間，可以節(jié)能省電。在生產(chǎn)上采取勤加工少下料的操作方法 以減少陽極效應(yīng)的發(fā)生。

（8）電介質(zhì)溫度

隨著電解質(zhì)溫度降低，會發(fā)生

① 靠近陰極的電解質(zhì)中溶解鋁的濃度降低；

② 黏度增大，陰極氣體體積減小，從而使擴(kuò)散層厚度增加； ③ 擴(kuò)散系數(shù)減小。

這些使溶解鋁擴(kuò)散速度減小，使鋁損失降低，提高電流效率。

5鋁的精煉 5.1鋁的純度分類

(1)原鋁。通常是指用熔鹽電解法在工業(yè)電解槽內(nèi)制取的鋁，其純度一般為99.5%~99.85%。

（2）精鋁。一般來自三層液精煉電解槽。在精煉槽內(nèi)，原鋁和銅配成的合金作為陽極，冰晶石-鋇鹽熔液作為電解質(zhì)，析出在陰極上的精鋁，其純度通常在99.99~99.999%。

（3）高純鋁。主要用區(qū)域熔煉法制取。選用精鋁作原料，得到雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過1×10-6的高純鋁。高純鋁還可用有機(jī)鋁化合物物電解與區(qū)域熔煉相結(jié)合的方法制取。

5.2鋁液凈化

往鋁液中通入惰性氣體(如氮氣)或活性氣體(氯氣)，可使鋁液中的固態(tài)夾雜物吸附在氣泡上，并隨氣泡上升至鋁液表面,最后在過濾層中分離。

凈化方法：在低溫（剛剛?cè)埸c以上）長時間靜止或通入氮氣加以攪拌，清

金屬鋁的生產(chǎn)方法新進(jìn)展 除氫。通入氯氣，與鋁反應(yīng)生成氯化鋁氣泡。比氮氣效果好。

5.3鋁的精煉方法 5.3.1鋁的電解精煉原理

電解精煉的最終結(jié)果是從陽極合金中溶解出來，并在陰極上沉積，得到純度為99.99%的精鋁。在陽極合金的各種金屬元素當(dāng)中，只有鋁在陰極上溶解出來。陽極合金中，如銅、鐵、硅之類比不活潑的金屬元素，并不溶解，仍然殘留在合金內(nèi)。陽極上的電化學(xué)溶解反應(yīng)是：

Al?3e?Al3?

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

6、AlF4-之外，增加了上述反應(yīng)中的鋁離子Al3+。

遷往陰極的各種陽離子中，鋁的電極電位比較正，故Al3+優(yōu)先在陽極上獲得電子，析出金屬鋁：

Al3??3e?Al

而其余的各種陽離子，如Ba2+，Na+之類，并不放電。但是電解質(zhì)本身所含的電位比鋁更正的元素，例如Si和Fe，卻會在陰極上析出，使鋁的純度降低。

5.3.2鋁的偏析法精煉原理

一般當(dāng)原鋁從熔融狀態(tài)下徐緩冷卻，到達(dá)其初晶點時，結(jié)晶析出純度很高的鋁粒，然后將此種鋁粒跟剩余的鋁液分離，便得到所要求的偏析法產(chǎn)物，可從99.8%的原鋁中提取到純度為99.95%的鋁，其提取率為5~10%。

偏析法精煉鋁具有產(chǎn)量大、能耗低、成本低的優(yōu)點，但是這種方法生產(chǎn)的精鋁純度較低。

5.3.3 區(qū)域熔煉法制取高純鋁

在鋁的凝固過程中，雜質(zhì)在固相中的溶解度小于在熔融金屬中的溶解度，因此，當(dāng)金屬凝固時，大部分雜質(zhì)將匯聚在熔區(qū)內(nèi)。如果逐漸移動熔區(qū)，則雜質(zhì)會跟著轉(zhuǎn)移,最后富集在試樣的尾部。這種方法的分離效果取決于元素的分配系數(shù)。

分配系數(shù)是指雜質(zhì)元素在固相中和在液相中的質(zhì)量分配比率。分配系數(shù)小于1的雜質(zhì)元素在區(qū)域熔煉中富集在試樣的尾部；分配系數(shù)大于1的雜質(zhì)元素在區(qū)

金屬鋁的生產(chǎn)方法新進(jìn)展 域熔煉中富集在試樣的頭部；分配系數(shù)等于1的雜質(zhì)元素在區(qū)域熔煉中難以分離。

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