①认识铝金属和铝元素。②中国古代炼铝技术③铝金属冶炼原理④冶炼铝的主要方法 - 爱问答

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①认识铝金属和铝元素。②中国古代炼铝技术③铝金属冶炼原理④冶炼铝的主要方法

      ① 认识铝金属和铝元素: 铝(Aluminium)是一种金属元素,元素符号为Al,原子序数为13。其单质是一种银白色轻金属。有延展性。商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝粉在空气中加热能猛烈燃烧,并发出眩目的白色火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液,难溶于水。相对密度2.70。熔点660℃。沸点2327℃。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅,居第三位,是地壳中含量最丰富的金属元素。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。


       ② 中国古代炼铝技术:有一个古廊,古廊里有一口小钟,这口小锺质地很轻,后经化验得知该锺为铝合金。据考证这口锺有一千多年的历史。这就意味着我国在一千多年以前就已掌握了炼铝技术!古人炼铝的工艺是在炼铜铁的基础上产生的,其主要化学反应式为: 高温 3Cu+Al2O3 =3CuO+2Al 密闭 CuO+C =Cu+CO 这是一个有违现代化学理论的反应式,铝的化学性质远比铜活泼,按现代的观点铝不可能失去氧原子而将氧原子给予铜,因此这个反应式是完全错误的,但条件对任何化学反应都有至关重要的作用,只要对此反应给予必要的条件,这个反应也不是不能发生。这个条件是什么呢?这个条件是:在一个没有游离态氧的密闭的耐高温的容器中,把铜和Al2O3 至于其中,加热使其温度上升至铝的沸点,2467℃。即有很少量的Al2O3能瞬间失去氧而变成铝蒸气及时脱离处于融融状态下的铜、氧化铝的混合物的表面而逸出。此时处于融融状态下的铜不得不接受氧而变成氧化铜,因此若能及时开启密闭容器上面的小通道,让铝蒸气不失时机地流往另一个没有氧的密闭的容器中,再降温即可得到单质状态的铝。


       ③ 铝金属冶炼原理铝(Aluminium)的英文名出自明矾(alum),即硫酸复盐KAl(SO4)2·12H2O。史前时代,人类已经使用含铝化合物的黏土(Al2O3·2SiO2·2H2O)制成陶器。铝在地壳中的含量仅次于氧和硅,位列第三。但是由于铝化合物的氧化性很弱,铝不易从其化合物中被还原出来,因而迟迟不能分离出金属铝。1746年德国人波特(J.H.Pott)从明矾制得一种氧化物,即氧化铝。18世纪法国的拉瓦锡(A.L.Lavoisier)认为这是一种未知金属的氧化物,它与氧的亲和力极大,以致不可能用碳和当时已知的其他还原剂将它还原出来。1807年英国人戴维(H.Davy)试图电解熔融的氧化铝以取得金属,没有成功,1809年他将这种想象中的金属命名为alumium,后来改为aluminium。1825年丹麦人奥斯忒(H.C.Oersted)用钾汞齐还原无水氯化铝,第一次得到几毫克金属铝,指出它具有与锡相同的颜色和光泽。1827年德国沃勒(F.W?hler)用钾还原无水氯化铝得到少量金属粉末。1845年他用氯化铝气体通过熔融金属钾的表面,得到一些铝珠,每颗重约10~15毫克,从而对铝的密度和延展性作了初步测定,指出铝的熔点不高。1854年法国德维尔(S.C.Deville)用钠代替钾还原NaAlCl4络合盐,制得金属铝。同年建厂,生产出一些铝制头盔、餐具和玩具。当时铝的价格接近黄金。1886年美国霍尔(C.M.Hall)和法国埃鲁 (P.L.T.Héroult)几乎同时分别获得用冰晶石-氧化铝熔盐电解法制取金属铝的专利。1888年在美国匹兹堡建立第一家电解铝厂,铝的生产从此进入新的阶段。1956年世界铝产量开始超过铜而居有色金属的首位。


       ④ 冶炼铝的主要方法:铝以化合态的形式存在于各种岩石或矿石里,如长石、云母、高岭石、铝土矿、明矾石等等。由铝的氧化物与冰晶石(Na3AlF6)共熔电解可制得铝,其主要反应过程如下: 从铝土矿中提取铝反应过程: 1、溶解:将铝土矿溶于NaOH(aq):(四羟基合铝酸钠) 2、过滤:除去残渣氧化亚铁(FeO)、硅铝酸钠等 3、酸化:向滤液中通入过量CO2: 4、过滤、灼烧 Al(OH)3: 5、电解: 注:电解时为使氧化铝熔融温度降低,在Al2O3中添加冰晶石(Na3AlF6)。不电解熔融AlCl3炼Al,因为AlCl3是共价化合物,其熔融态导电性极差。

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