Tiết 54: Đ9. sản xuất nhôm A. Mục tiêu của bài .
- Học sinh hiểu đợc nhôm trong tự nhiên tồn tại dới dạng nào? Muốn có nhôm nguyên chất phơng pháp và cách sản xuất nh thế nào?.
- Nêu một số nguyên tắc trong sản xuất nhôm.
B. Kiểm tra bài cũ.
1. Hãy cho biết: a, Thành phần; b, tính chất; c, ứng dụng của các hợp kim Duy-ra và electron;
2. Hãy cho biết: a, Thành phần; b, tính chất; c, ứng dụng của các hợp kim Silumin và almelec;
3. Hoà tan hoàn toàn hợp kim Al – Mg bằng dung dịch HNO3, thu đợc 2,24 lít khí N2O duy nhất (đktc). Nếu cho một lợng hợp kim nh trên tác dụng với dung dịch NaOH d, giải phóng 6,72 lít khí hiđro (đktc).
Xác định thành phần phần trăm khối lợng mỗi kim loại trong hợp kim. (đáp số: 69,23%Al; 30,77%Mg)
4. Lấy 35,8 gam hợp kim có 3 kim loại nhôm, magie, đồng cho vào dung dịch HCl d thì thu đợc 35,84 lít khí H2 (đktc). Cũng lấy một lợng hợp kim nh trên cho vào dung dịch NaOH d thì thu đợc 33,6 lít H2 (đktc).
Hãy xác định thành phần phần trăm về khối lợng của các kim loại trong hợp kim (đs: 75,42%Al; 6,7% Mg; 17,88% Cu).
C.tiến trình bài giảng.
Hoạt động của thầy Hoạt động1:
GV thông báo cho HS biết nhôm trong tự nhiên
Hoạt động của trò I. nhôm trong tự nhiên. - Cao lanh: Al2O3.2SiO2.2H2O - Mika: K2O.Al2O.6SiO2.2H2O - Boxit: Al2O3.nH2O
- Criolit: 3NaF.AlF3 (hay Na3AlF6) Hoạt động2:
! Nếu nhôm sản xuất đợc có lẫn tạp chất thì nó sẽ bị ăn mòn điện hoá nhanh chóng (vì Al là kim loại có tính khử mạnh) => cần phải làm sạch nguyên liệu.
? Nêu cách loại tạp chất ra khỏi Al2O3?
Hoạt động3:
?Nêu nguyên tắc đ/c Nhôm.
II. Sản xuất nhôm
1, Nguyên liệu.
- Quặng boxit Al2O3.nH2O lẫn một số tạp chất Fe2O3 và SiO2.
- Làm sạch nguyên liệu.
Quặng boxit nghiền nhỏ cho tác dụng với dung dịch NaOH đặc ở 1800C.
Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
Lọc bỏ phần không tan. Sục khí CO2 qua dung dịch thì thu đợc Al(OH)3 có kết tủa keo trắng.
NaAlO2 + CO2 + 2H2O =Al(OH)3↓ + NaHCO3
2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O ↑
! Gv giới thiệu vai trò của crilolit. - Hạ nhiệt độ nóng chảy của Al2O3 từ 20500C xuống 9000C để tiết kiệm nhiệt.
- Tạo ra hỗn hợp lỏng có độ dẫn điện tốt hơn.
- Khối lợng hỗn hợp lỏng nhẹ hơn nhôm ngăn cách nhôm với khí O2
! GV giới thiệu sơ đồ thùng điện phân.
? Gv gọi học sinh viết các quá trình xẩy ra. Hoạt động 3: 2. Sản xuất nhôm. a, Nguyên tắc. Khử ion Al3+: Al3+ + 3e = Al b, Phơng pháp.
Điện phân Al2O3 nóng chảy. - Chuẩn bị chất điện ly nóng chảy
Hoà tan Al2O3 trong criolit nóng chảy thu đ- ợc hỗn hợp chất lỏng ở 9000C
- Quá trình điện phân.
+ Cực âm (catot) bằng than chì ở đáy thùng. + Cực dơng (anot) bằng các khối than chì có thể chuyển động theo phơng thẳng đứng. + Cờng độ dòng điện: I = 50.000 -> 100.000A
và hiệu điện thế: 5 V.
+ Các phản ứng xẩy ra phức tạp song có thể đơn giản nh sau:
Al2O3 nc 2Al3+ + 3O2-
Catot (than chì) Anot (than chì) Al3+ + 3e = Al 2O2- - 4e = O2 O2 + 2C = 2CO O2 + C = CO2 (điện cực bị ăn mòn) PTĐP: 2Al2O3 4Al + 3O2 C. Củng cố bài.
- Đề thi ĐHA 2002. Viết công thức phân tử của Crilolít. Vai trò của criolit trong sản xuất nhôm từ Al2O3.
- Bài tập 4 (sgk). Đáp số: m (Al2O3) = 2040; m (C) = 180kg