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苏教版专题3 <从矿物到基础材料>重难点知识解析
专题三 课文目录
第一单元 从铝土矿到铝合金
第二单元 铁、铜的获取及应用
第三单元 含硅矿物与信息材料
专题三 从矿物到基础材料
【重难点】
1、氧化铝的性质；氧化铝、氢氧化铝的两性
2、Al(OH) 的两性； Al(OH) 与氨水、 NaOH 反应现象的理解和方程式书写
3 3
3、铝的两性；铝与强碱的反应

一、从铝土矿到铝合金
一、从铝土矿中提取铝
1．铝土矿制备铝的步骤和原理：

过量 NaOH 溶液 过量的 CO
2
步骤：铝土矿 溶解 过滤 酸化 过滤
产物：（Al O ） （NaAlO ） （Al(OH) ）
2 3 2 3
灼烧 电解 铝
（Al O ） （ Al）
2 3
有关反应方程式：
溶解：Al O +2NaOH====2NaAlO +H O 酸化： NaAlO +CO +2H O=Al(OH) ↓+NaHCO
2 3 2 2 2 2 2 3 3
灼烧 通电
灼烧：2Al(OH) Al O +3H O 电解 ：2Al O 4Al+3O ↑
3 2 3 2 2 3 2
2．Al O 的两性
2 3
Al O +3H SO ====Al (SO ) +3H O
2 3 2 4 2 4 3 2
Al O +2NaOH====2NaAlO +H O
2 3 2 2
二、铝的氢氧化物
1．Al(OH) 的两性：溶于过量的强酸和强碱
3
Al(OH) +NaOH====NaAlO +2H O
3 2 2
Al(OH) +3HCl==== AlCl +3H O
3 3 2
用途：（1）耐火材料 (Al O 熔点高 )（2）冶炼金属铝
2 3
2．氢氧化铝 Al(OH) ：典型的两性氢氧化物，既能溶于强酸，又能溶于强碱
3
Al(OH) + 3H + ＝ Al3+ + 3H O Al(OH) + OH －＝ AlO －+ 2H O
3 2 3 2 2
Al3+、AlO －、Al(OH) 之间的关系可用下式表示
2 3


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从铝土矿中提取铝的过程中的的化学方程式
①Al O + 2 NaOH = 2NaAlO + H O ② NaAlO + CO + 2H O = Al(OH)  +
2 3 2 2 2 2 2 3
NaHCO 灼烧 通电
3
③ 2Al(OH) ===== Al O + 3H O ④ 2Al O ===== 4Al + 3O ↑
3 2 3 2 2 3 2

三、铝
（1）铝在常温下能很快被氧化，形成致密的氧化膜，因而具有一定的抗腐蚀性。
（2）跟酸的反应
非氧化性酸： 2Al + 6HCl = 2AlCl + 3H ↑
3 2
强氧化性酸：常温下铝遇浓硫酸或浓硝酸，会在铝表面生成致密的氧化膜而发生钝化。
（3）跟碱的反应
铝能和强碱溶液反应。 该反应可理解为铝先和强碱溶液中的水反应生成氢氧化铝， 氢氧
化铝再和强碱反应生成偏铝酸盐：
2Al + 6H O = 2Al(OH) + 3H ↑ Al(OH) + NaOH = NaAlO + 2H O
2 3 2 3 2 2
简写为： 2Al + 2H O + 2NaOH = 2NaAlO + 3H ↑
2 2 2
（4）与氧化物的反应：
铝热反应： 2Al ＋ Fe O ==== Al O ＋ 2Fe 2Al ＋ Cr O ==== Al O ＋ 2Cr
2 3高温 2 3 高温2 3 2 3
特点： 放出大量热，使生成的金属呈液态。本质：铝从金属氧化物中夺取氧，表现出很
强的还原性。
应用：焊接钢轨和冶炼某些难熔金属（如 V 、Cr、Mn 等）。
四、疑难解析
1．氢氧化铝为什么具有两性 ?
氢氧化铝“两性”的含义是指它既是一种酸，能够电离出H +，能与碱反应生成盐和水；
又是一种碱，能够电离出 OH —，能与酸反应生成盐和水。那么为什么氢氧化铝既可以电离
出 H +，又可以电离出 OH —呢?
其实无论是氢氧化物，还是含氧酸盐都含有R —O —H 的结构，该物质显酸性还是显碱
性主要取决于其在水溶液中断键的位置。若断 R —O 键，则产生 OH —，显碱性；若断 O —H
键，则产生 H +，显酸性。而断键的位置取决于 R —O 及 O —H 键中 R 和 H 对 O 的吸引能力，
当两者对 O 的吸引力相当时， R —O —H 既可以呈酸性电离，又可以呈碱性电离。而R 对 O
的吸引能力又取决于它的离子半径的大小和所带电荷的多少， 铝离子的电荷数和离子半径都
介于 Mg 和 Si之间，所以它在水中既可以发生与 H SiO 类似的酸式
2 3
电离，又可以发生与 Mg(OH) 类似的碱式电离。 A1(OH) 的酸式电离和碱式电离为：
2 3

当 A1(OH) 与强酸反应时，将促使 A1(OH) 电离生成 OH —，即发生碱式电离，生成铝
3 3
盐；当 A1(OH) 与强酸反应时，将促使 A1(OH) 电离生成 H +，即发生酸式电离，生成偏铝
3 3
酸盐。
2．铝土矿中铝的浸出

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氧化铝以铝土矿形式存在，铝土矿是不纯的一水铝石或三水铝石，含A1 O 45％一
2 3
65％，主要杂质是氧化硅和氧化铁，氧化硅含量可达 12％，氧化铁含量可达 25％。铝土矿
中还含有二氧化钛等，其含量约为 3％，结晶水含量为 14 ％～ 36 ％。
因铝土矿中的杂质铁也能溶于硫酸， 故铝土矿不能用硫酸浸出， 可根据氢氧化钠与氧化
铝反应，用氢氧化钠溶液浸出。
A1 O +2NaOH==2NaAlO 十 H O
2 3 2 2
一水铝石 (A1 O ·H O)在氢氧化钠溶液中的溶解度比三水铝石 (A1 O ·3H O)在氢氧化
2 3 2 2 3 2
钠溶液中的溶解度小， 对一水铝石而言， 就需要更严格的浸出条件。 这两种铝土矿都采用中
压浸出，浸出之前，将矿石粉碎，然后磨细，与氢氧化钠和热水一起加到球磨机中细磨。细
磨产物以浓度固定的矿浆形式放出， 然后送入压煮器。 压煮器是用低碳钢制成的， 采用蒸汽
夹套加热，或直接喷射高压新鲜蒸汽加热。
母液均应脱除赤泥 (不溶残渣 )。首先在浓密机中进行逆流倾析，然后用压滤机过滤，将
滤液冷却，使之成为过饱和溶液，最后再从过饱和溶液中沉淀出氢氧化铝。
赤泥含有三氧化二铁、 二氧化钛和铝硅酸钠复盐。赤泥中有铝硅酸钠存在，说明氢氧化
钠和氧化铝都有损失。铝硅酸钠的生成量与铝土矿中氧化硅的含量有关，铝土矿每含 1kg
氧化硅就要损失约 1．1kg 氧化铝和 1．2kg 氢氧化钠。 这种情况就限定了上述方法只能处理
氧化硅含量小于 8％的铝土矿。氧化硅含量为 8％～ 15 ％的其他铝土矿就得采用其他改良法
处理。实际上，一些与黏土伴生的氧化硅含量高达 25％的铝土矿也被开采。这种铝土矿能
够和低硅矿掺和成含 SiO 12％的混合矿，就可以用改良法较好地进行处理。