Sản xuất Al

Tiết 54: SẢN XUẤT NHÔM Ngày soạn: 31/03/2008 Ngày giảng: 28 /03/2008 I/ Mục tiêu: 1. Kiến thức: - HS biết ngun liệu, ngun tắc và phương pháp sản xuất nhơm - HS hiểu các q 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 bò các bài tập. III/ Tiến trình bài học: 1. Tổ chức lớp: 1’ 2. Bài mới Hoạt động của GV-HS Nội dung 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 có thể sử dụng phương pháp điện phân nóng chảy muối hoặc oxit ở trạng thái nóng chảy hoặc dùng kim loại mạnh hơn (KLK) đẩy Al ra khỏi muối. GV: Lưu ý, trong đó để sản xuất Al thì người ta đi từ ngun liệu gì? Phân tích ngun nhân. HS: nghe giảng, ghi chép GV: trong thực tế, quặng boxit thường lẫn nhiều tạp chất như: Fe 2 O 3 và SiO 2 . GV: ? Làm thế nào để có được Al 2 O 3 tinh khiết để sản xuất Al HS: Dùng dd NaOH hòa tan Al 2 O 3 trong quặng sau đó kết tủa lại dưới dạng hidroxit, nung nóng thu được Al 2 O 3 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 có trong: đất sét (Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O, mica (K 2 O.Al 2 O 3 .6SiO 2 .2H 2 O), boxit (Al 2 O 3 .nH 2 O), criolit (3NaF.AlF 3 ), . II. Sản xuất nhơm 1. Ngun liệu: Trong tự nhiên nhơm chủ yếu tồn tại dạng hợp chất, ngun liệu dùng để sản xuất nhơm là quặng boxit (Al 2 O 3 .nH 2 O). Boxit trong tự nhiên thường lẫn tạp chất: Fe 2 O 3 và SiO 2 . Để dùng trong sản xuất, người ta phải làm sạch ngun liệu theo trình tự: 2 0 2 3 3 900 2 3 ( ) O CO C boxit Al OH Al O >    →   →      → d 0 dung dÞch mi chÊt kh«ng tan Fe +NaOH 180 C Các ptpư: 1, Al 2 O 3 + 2NaOH → 2NaAlO 2 + H 2 O 2, 2NaOH + SiO 2  → 0 t Na 2 SiO 3 + H 2 O 3, NaAlO 2 + CO 2 + 2H 2 O → Al(OH) 3 + NaHCO 3 4, 2Al(OH) 3  → 0 t Al 2 O 3 + 3H 2 O xảy 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 2. Sản xuất nhôm • Nguyên tắc: Khử ion trong hợp chất thành Al Al 3+ + 3e → Al 0 • Phương pháp: Điện phân nóng chảy Al 2 O 3 - Chuẩn bị chất điện li nóng chảy: Al 2 O 3 có t 0 nc = 2050 0 C. Trong thực tế, khi sản xuất nhôm người ta trộn boxit với crionit (Na 3 AlF 6 ) nhằm: + Giảm nhiệt độ nóng chảy (ở 900 0 C), tiết kiệm năng lượng + Tạo được chất lỏng có tính dẫn điện tốt hơn Al 2 O 3 n/c + Hỗn hợp tạo thành có tỷ khối nhỏ hơn Al, nổi lên trên ngăn không cho Al nc bị oxi hóa bởi không khí - Quá trình điện phân: Al 2 O 3  → 0 t 2Al 3+ + 3O -2 Catot(than chì):4x Al 3+ + 3e -> Al Anot(than chì): 3x 2O -2 + 4e -> O 2 Pt diện phân 2Al 2 O 3  → đp 4Al + 3O 2 Điện phân ở 950 o C, 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 + O 2 -> CO 2 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 + AlCl 3 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 Al 2 O 3 - 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 Al 2 O 3 , 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: . ở anôt. • Lịch sử của quá trình sản xuất Al: - Năm 1827, Al được sản xuất lần đầu tiên 3K + AlCl 3 nóng chảy → 3KCl + Al => trong thế kỷ 19, nhôm là. xuất Al với tính chất công nghiệp 2. Sản xuất nhôm • Nguyên tắc: Khử ion trong hợp chất thành Al Al 3+ + 3e → Al 0 • Phương pháp: Điện phân nóng chảy Al