Kiến thức: - HS biết nguyên liệu, nguyên tắc và phương pháp sản xuất nhơm - HS hiểu các quá trình xảy ra trong sản xuất nhơm 2.. Trọng tâm: Phương pháp sản xuất nhơm II/ Phương pháp –
Trang 1Tiết 54: SẢN XUẤT NHÔM
Ngày soạn: 31/03/2008 Ngày giảng: 28 /03/2008
I/ Mục tiêu:
1 Kiến thức:
- HS biết nguyên liệu, nguyên tắc và phương pháp sản xuất nhơm
- HS hiểu các quá trình xảy ra trong sản xuất nhơm
2 Kỹ năng: rèn kỹ năng giải thích, suy luận và giải các bài tập liên quan.
3 Thái độ: Rèn luyện ý thức học tập nghiêm túc, logic, khoa học.
4 Trọng tâm: Phương pháp sản xuất nhơm
II/ Phương pháp – phương tiện
1 Phương pháp: Đàm thoại, diễn giảng, bài tập
2 Phương tiện:
a Giáo viên: Hệ thống câu hỏi, bài tập
b Học sinh: Chuẩn bị các bài tập
III/ Tiến trình bài học:
1 Tổ chức lớp: 1’
2 Bài mới
GV: giới thiệu những dạng tồn tại
của Al trong tự nhiên như: đất sét,
mica, boxit,…
GV: ? Để sản xuất (điều chế) Al,
người ta phải sử dụng phương pháp
nào
HS: Để sản xuất Al chỉ cĩ thể sử
dụng phương pháp điện phân nĩng
chảy muối hoặc oxit ở trạng thái
nĩng chảy hoặc dùng kim loại mạnh
hơn (KLK) đẩy Al ra khỏi muối
GV: Lưu ý, trong đĩ để sản xuất Al
thì người ta đi từ nguyên liệu gì?
Phân tích nguyên nhân
HS: nghe giảng, ghi chép
GV: trong thực tế, quặng boxit
thường lẫn nhiều tạp chất như:
Fe2O3 và SiO2
GV: ? Làm thế nào để cĩ được
Al2O3 tinh khiết để sản xuất Al
HS: Dùng dd NaOH hịa tan Al2O3
trong quặng sau đĩ kết tủa lại dưới
dạng hidroxit, nung nĩng thu được
Al2O3 tinh khiết
GV: Hướng dẫn HS viết các ptpu
I Trạng thái tự nhiên
Trong tự nhiên nhơm chủ yếu tồn tại ở dạng hợp chất (đứng thứ 3 sau O, Si)
Nhơm cĩ trong: đất sét (Al2O3.2SiO2.2H2O, mica (K2O.Al2O3.6SiO2.2H2O), boxit (Al2O3.nH2O), criolit (3NaF.AlF3),
II Sản xuất nhơm
1 Nguyên liệu:
Trong tự nhiên nhơm chủ yếu tồn tại dạng hợp chất, nguyên liệu dùng để sản xuất nhơm là quặng boxit (Al2O3.nH2O)
Boxit trong tự nhiên thường lẫn tạp chất: Fe2O3 và SiO2
Để dùng trong sản xuất, người ta phải làm sạch nguyên liệu theo trình tự:
2
0
2 3
3
900
2 3
O
CO
C
Al O
>
→
→
d 0
dung dÞch muèi chÊt kh«ng tan Fe
+NaOH
180 C
Các ptpư:
1, Al2O3 + 2NaOH →2NaAlO2 + H2O
2, 2NaOH + SiO2 →t0 Na2SiO3 + H2O
3, NaAlO2 + CO2 + 2H2O →Al(OH)3 + NaHCO3
4, 2Al(OH)3 →t0 Al2O3 + 3H2O
Trang 2xảy ra:
GV: Diễn giảng về việc sử dụng
crionit và vai trò của nó trong quá
trình sản xuất Al
HS: Chú ý nghe và ghi chép
HS: Viết sơ đồ - phương trình phản
ứng điện phân
GV: Giới thiệu thêm về các điều
kiện và lịch sử của việc sản xuất Al
với tính chất công nghiệp
• Nguyên tắc: Khử ion trong hợp chất thành Al
Al3+ + 3e →Al0
• Phương pháp: Điện phân nóng chảy Al2O3
- Chuẩn bị chất điện li nóng chảy:
Al2O3 có t0
nc = 20500C Trong thực tế, khi sản xuất nhôm người ta trộn boxit với crionit (Na3AlF6) nhằm: + Giảm nhiệt độ nóng chảy (ở 9000C), tiết kiệm năng lượng
+ Tạo được chất lỏng có tính dẫn điện tốt hơn Al2O3 n/c
+ Hỗn hợp tạo thành có tỷ khối nhỏ hơn Al, nổi lên trên ngăn không cho Alnc bị oxi hóa bởi không khí
- Quá trình điện phân:
Al2O3 →t0 2Al3+ + 3O-2
Catot(than chì):4x Al3+ + 3e -> Al Anot(than chì): 3x 2O-2 + 4e -> O2
Pt diện phân 2Al2O3 →đp 4Al+ 3O2
Điện phân ở 950oC, điện thế 4 - 5 von(thấp), cường độ dòng điện cao (50000 – 100000A)
Các điện cực làm bằng than graphit, do đó anôt bị ăn mòn bởi phản ứng
C + O2 -> CO2
Vì vậy, khi điện phân phải thường xuyên bổ sung than
ở anôt
• Lịch sử của quá trình sản xuất Al:
- Năm 1827, Al được sản xuất lần đầu tiên 3K + AlCl3 nóng chảy → 3KCl + Al => trong thế kỷ
19, nhôm là một kim loại rất quý hiếm
- Năm 1888, Al mới được sản xuất bằng phương pháp điện phân nóng chảy Al2O3
- Nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân
có độ tinh khiết rất cao (99,7%)
- Để có 1 tấn nhôm cần: 2 tấn Al2O3, 0,5 tấn than chì
và 20000 KWh
3 Củng cố: - Cách làm sạch nguyên liệu và việc sử dụng crionit trong quá trình sản
xuất Al
4 Bài tập về nhà:
5 Rút kinh nghiệm: