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Ai-化學李老師工作室歡迎您 目前工業(yè)上大多數是用拜耳法生產氧化鋁，拜耳法系奧地利拜耳（K.J.Bayer）于 1888 年發(fā)明。其原理 是用苛性鈉（NaOH）溶液加溫溶出鋁土礦中的氧化鋁，得到鋁酸鈉溶液。溶液與殘渣（赤泥）分離后，降低溫度，加入氫氧化鋁作晶種,經長時間攪拌,鋁酸鈉分解析出氫氧化鋁，洗凈,并在950～1200℃溫度下煅燒，便得氧化鋁成品。在拜耳法的溶出過程中，SiO2轉變成方鈉石型的水合鋁硅酸鈉(Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O)，隨同赤泥排出。 一般認為“氯化鋁是分子晶體，熔融的氯化鋁不導電，在電解槽中不能電解”，但這不是絕對的，德國的本生(J．Bunsen)和法國的德維葉(C．Deville)在1854年曾經成功地電解NaAlCl4熔鹽制得金屬鋁。1973年美國鋁業(yè)公司的阿爾闊(Alcoa)分公司宣布研究出一種新的氯化鋁電解制鋁法。 由于熔融的氯化鋁不導電，我們可以改變它的環(huán)境，以氧化鋁或含鋁硅酸鹽礦物為原料，氯化得到無水氯化鋁，再以無水氯化鋁為原料，制備A 1C13型離子液體(A1C13-MCl, M為堿金屬或有機陽離子)，以此A1C13型離子液體為電解質進行電解，陰極上生產出鋁，陽極上放出氯氣。這就是低溫電解A1C13熔鹽生產鋁的方法。據介紹氯化鋁電解法制鋁的電解質組成有兩類。一類是純氯化物組成的電解質體系，如NaCl-KCl-AlCl3系或NaCl-KCl-LiCl-A1Cl3系；另一類是氯化物與氟化物混合體系，NaCl-CaCl2-CaF2-A1C13系等。相關的電極反應方程式可表示如下： 參考文獻： 1百度百科，拜耳法生產氧化鋁。 2李俊生，對電解熔融氯化鋁問題的思考，《化學教育》2007年第3期 常溫下鋁與水反應非常不明顯，這是因為A1的表面被已經氧化的一層致密氧化膜與水隔絕所致。但不能認為鋁與水不反應。如果我們創(chuàng)造條件，一方面是去掉Al表面的那層氧化膜另一方面又能阻止新的氧化膜在A1表面再生，這時我們就能觀察到Al跟水反應的真實現象。 從導線里剝取出兩段鋁條，用砂紙擦亮后，放入汞鹽「Hg( N03 ) 2l溶液中浸漬幾秒鐘，取出用濾紙擦干。一根鋁條插入水中，另一根鋁條插入放有少量食鹽的水中?？梢杂^察A1條在稀的NaC1溶液中與水持續(xù)反應產生氫氣泡和生成白色Al(OH)3沉淀的現象。 鋁和氫氧化鈉固體在加熱熔化條件下能發(fā)生反應嗎？通過實驗發(fā)現鋁粉和氫氧化鈉固體在沒有水的情況下，加熱至熔化狀態(tài)時是能產生氫氣的，但速率相對緩和，如果直接用燃著的火柴放在試管口檢驗，有時較難檢測到氫氣的生成，但用排水集氣法收集或借助氫氣傳感器是能檢測到氫氣的。有些學者認為生成的含鋁產物為鋁酸鈉，其化學式為Na3AlO3，并給出反應的化學方程式：2 Al + 6 NaOH＝3 H2↑ + 2 Na3AlO3。當然也有學者認為產物非常復雜。 參考文獻： 1劉懷樂，Al會不會跟水反應生成H2，《中學化學教學參考》2005，(11)：18. 2房壽高，鋁與熔融氫氧化鈉反應的實驗探究，《化學教學》2013年第7期：50-52 α- Al2O3 自然界中的剛玉為α- Al2O3，六方緊密堆積晶體，α- Al2O3的熔點2015± 15℃，密度3.965g/cm3，硬度8.8，不溶于水、酸或堿。α型氧化鋁的晶格中，氧離子為六方緊密堆積，Al3+對稱地分布在氧離子圍成的八面體配位中心，晶格能很大，故熔點、沸點很高。α型氧化鋁不溶于水和酸，工業(yè)上也稱鋁氧，是制金屬鋁的基本原料；也用于制各種耐火材料；高純的α型氧化鋁還是生產人造剛玉、人造紅寶石和藍寶石的原料； γ- Al2O3 γ- Al2O3屬立方緊密堆積晶體，不溶于水，但能溶于酸和堿。γ型氧化鋁是氫氧化鋁在140-150℃的低溫環(huán)境下脫水制得，工業(yè)上也叫活性氧化鋁、鋁膠。γ型氧化鋁不溶于水，能溶于強酸或強堿溶液，將它加熱至1200℃就全部轉化為α型氧化鋁。γ型氧化鋁是一種多孔性物質，每克的內表面積高達數百平方米，活性高吸附能力強。是常用的吸附劑、催化劑和催化劑載體；在實驗室是中性強干燥劑，使用后在175℃以下加熱6-8h還能再生重復使用。 β- Al2O3 還有一種β- Al2O3，它有離子傳導能力（允許Na+通過)，實際上是氧化鈉與氧化鋁的復合氧化物，以β-鋁礬土為電解質制成鈉－硫蓄電池。由于這種蓄電池單位重量的蓄電量大，能進行大電流放電，因而具有廣闊的應用前景。這種電池負極為熔融鈉，正極為多硫化鈉（Na2Sx），電解質為β－鋁礬土（鈉離子導體）。 怎樣才能做好Al2O3與酸、堿反應的演示實驗？ 用汞鹽溶液處理A1條(或A1片)所生成的毛絨狀的白色Al2O3，它與酸、堿的反應性能最好，切忌用市售粉末狀的試劑Al2O3，也不宜用Al(OH)3高溫分解生成的Al2O3。 鋁箔表面的氧化膜認為是氧化鋁的水合物，一般不溶于硫酸與硝酸，而會溶于鹽酸。這主要是氯離子對破壞氧化膜有促進作用，破壞的機理比較復雜，可以簡單的認為是氯離子很容易被吸附在氧化膜上，把氧化膜中的氧離子取代出來。鋁箔（表面有氧化膜）與氯化銅溶液可以反應，而在硫酸銅溶液，硝酸銀溶液反應很慢，通過實驗對比就知道哪些微粒起作用；鋁箔表面的氧化膜也可用氫氧化鈉溶液來除去。 參考文獻： 1劉懷樂等，談談三氧化二鋁，《中學化學》2002年第2期。 2百度百科，氧化鋁。 3江嵐等，鋁表面氧化膜究竟能溶于哪些溶液中，《化學教學》2012年9期。 |
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