氧化铝制取的方程式.docx
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氧化铝制取的方程式
氧化铝制取的方程式
αK与RP值的关系：
aK是铝酸钠溶液中所含苛性碱与氧化铝的物质的量的比。
Rp是溶液中所含氧化铝与苛性碱的质量比。
两者相乘等与1.645，即是氧化铝分子量的大小除以苛性碱分子量大小的值。
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实验室提纯铝土矿中的氧化铝的方程式
2009-05-1116:
22
求实验室提纯铝土矿中的氧化铝的方程式：
铝土矿中常含有少量的SiO2和Fe2O3，写出实验室由铝土矿制取纯净Al2O3时需加入的试剂和反应方程式：
加HCl溶液过量，过滤除去SiO2沉淀，方程式为Al2O3+6HCl→2AlCl3+3H2O，Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O
加NaOH溶液过量，过滤除去Fe（OH）3，方程式为4NaOH+AlCl3→NaAlO2+3NaCl+2H2O，3NaOH+FeCl3→Fe（OH）3↓+3NaCl
通入CO2过量，过滤得到Al（OH）3，方程式为2NaAlO2+CO2+3H2O→2Al（OH）3↓+Na2CO3
煅烧Al（OH）3可以得到纯净的Al2O3，方程式为2Al（OH）3→Al2O3+3H2O↑
铝土矿的主要化学成分为Al2O3，一般为40％～70%质量分数，另含SiO2、Fe2O3、TiO2及少量CAO、MgO及微量Ga、V、P、V、Cr等。
以Al2O3在矿物存在形态分为：
三水铝石（Al2O3?
3H2O），一水软铝石，一水硬铝石（分子式均为Al2O3.H2O）。
评定铝土矿质量标准是铝硅比，生产要求该值不低于3～3.5。
等
从铝土矿制取Al2O3方法很多，目前工业上几乎采用碱法，又分为拜耳法、烧结法、联合法等三种：
Al2O3?
3H2O（或Al2O3?
H2O）+NaOH→（浸出/分解）NaAl（OH）4+赤泥→（晶种分解/蒸发、苛化）Al2（OH）3→（煅烧）Al2O3。
（一）拜耳法：
是典型的一种湿法冶金的方法，在氧化铝生产中占绝对优势。
工艺流程（如图）
原理如下：
实质是在不同条件下，控制反应向不同方向进行。
其中关键工序是：
1铝土矿的浸出——浸出母液的主要成份是NaOH
主要反应：
1）氧化铝Al2O3?
nH2O+2NaOH→2NaAlO2+nH2O
2）二氧化硅：
SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2O
2Na2SiO3+2NaAlO2+4H2O→Na2O?
Al2O3?
2SiO2?
2H2O↓+4NaOH
3）氧化铁：
溶出的Fe2O3不与NaOH反应，以固相直接进入残渣，呈红色。
4）二氧化钛：
TiO2+2Ca（OH）2→2CaOTiO2?
2H2O直接进入赤泥中
5）碳酸盐：
主要有CaCO3+2NaOH→Na2CO3+Ca（OH）2
MgCO3+2NaOH→Na2CO3+Mg（OH）2
由铝土矿在NaOH溶液中高压溶出的Al2O3水合物进入溶液，SiO2、Fe2O3、TiO2及反应物留在赤泥中（赤泥为铝矿中其他成分与碱液发生作用后的产物），再借助机械方法使溶液与残渣分开，以达到Al2O3与杂质分离。
铝土矿浸出是利用由若干预热器、压煮器和自蒸发器依次串联成的压煮器组来连续作业完成的。
（如图）
2铝酸钠溶液的晶种分解
制成的铝酸钠溶液，其中Al2O3浓度为（145±5）g/l，且在低于100℃温度下不稳定。
越接近30℃，过饱和度越大，若在30℃下加入Al（OH）3晶种，并不断机械搅拌，此时过饱和铝酸钠溶液就可自发水解，产出Al（OH）3。
NaAl2O3+2H2O→Al（OH）3↓+NaOH
这种溶液的苛性比值较高。
种分母液经蒸发浓缩后，作为循环母液返回，溶出过程溶出下批铝土矿。
3氢氧化铝的煅烧及分解
Al2O3?
3H2O（225℃）→AlO3?
H2O+2H2O
Al2O3?
H2O（500-550℃）→γ-Al2O3+H2O
γ-Al2O3（900℃开始/1200℃维持）→α-AL2O3
在带冷却机的回转窑中进行，重油煤气作燃料，产物Al2O3或于管状机中冷却或送入车间直接电解。
4母液的蒸发与苛化
生产过程因各种原因进入大量水分，会引起缩环母液浓度降低，需适时蒸发水分，保持母液浓度。
浸出过程中，高浓度的苛性钠与矿石中碳酸盐反应或空气中CO2反应，使NaOH部分转化为Na2CO3或形成Na2CO3?
H2O。
均不能溶解Al2O3水合物，需转变为有用的NaOH，即利用石灰乳与其苛化反应生成NaOH溶液。
Na2CO3+Ca（OH）→2NaOH+CaCO3
（二）碱石灰烧结法生产Al2O3。
适于处理铝硅比小于4的铝土矿（如图）
1）实质：
是铝土矿与足量Na2CO3、石灰配成炉料，在1200℃下烧结，生成可溶于水的铝酸钠（Na2O?
Al2O3）。
其中SiO2与碳生成不溶于水的原硅酸钙（2CaO?
SiO2），用稀碱溶液浸入Na2O?
Al2O3，与2CaO?
SiO2分离。
溶液脱S后通入CO2气体进行碳酸化分解，析出Al（OH）3及碳分母液，用过滤机将两者分离。
氢氧化铝经洗涤后，最终送煅烧，分解成Al2O3。
母液经蒸发浓缩，用于配料处理循环使用。
2）工艺为：
生料烧结，熟料溶化，铝酸钠液脱硅，碳酸化分解。
8、工业制备铝一般是从铝土矿（主要成分是Al2O3，含有Fe2O3杂质）中得到纯净的是Al2O3，然后电解是Al2O3得到铝。
下图是从铝土矿中提纯是Al2O3的简单示意图。
其中牵涉到的一个反应是：
2NaAlO2＋CO2＋3H2O＝Na2CO3＋2Al（OH）3↓
（1）写出图示中
（1）的实验操作是过滤；图示中
（2）加入的试剂Ca（OH）2。
（2）试推断物质（写化学式）BNaAlO2；CFe2O3；HCaCO3；FAl2O3。
（3）写出化学方程式：
①Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O
②Na2CO3＋Ca（OH）2＝CaCO3↓＋2NaOH
③2Al（OH）3Al2O3＋3H2O
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电解铝的生成公式
2009-05-1116:
19
题：
用电解生氧化铝的方法制取单质铝的化学方程式为:
2Al2O3==通电4Al+3O2↑,电解10t氧化铝最多可产多少吨铝?
设可生产xt铝。
2Al2O3==通电4Al+3O2↑
204-------108
10--------x
204/10=108/x
x=5.294
即电解10t氧化铝最多可生5.294吨铝。
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氧化铝性质
2009-05-1116:
08
氧化铝通常称为“铝氧”，是一种白色粉状物，属共价化合物，熔点为2050℃，沸点为3000℃，真密度为3.6g/cm3。
它的流动性好，不溶于水，能溶解在熔融的冰晶石中。
它是铝电解生产的中的主要原料。
名称氧化铝;刚玉;白玉;红宝石;蓝宝石;刚玉粉;corundum
化学式Al2O3
外观白色晶状粉末或固体
物理属性
式量101.96amu
熔点2303K
沸点3250K
密度3.97kg/m..
晶体结构三方晶系（hex）
热化学属性
ΔfH0liquid?
1620.57kJ/mol
ΔfH0solid?
1675.69kJ/mol
S0liquid,1bar67.24J/mol?
K
S0solid50.9J/mol?
K
氧化铝表面积研究是非常重要的，氧化铝表面积检测数据只有采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠的，国内目前有很多仪器只能做直接对比法的检测，现在国内也被淘汰了。
目前国内外比表面积测试统一采用多点BET法，国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法为基础的，请参看我国国家标准（GB/T19587-2004）-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法。
比表面积检测其实是比较耗费时间的工作，由于样品吸附能力的不同，有些样品的测试可能需要耗费一整天的时间，如果测试过程没有实现完全自动化，那测试人员就时刻都不能离开，并且要高度集中，观察仪表盘，操控旋钮，稍不留神就会导致测试过程的失败，这会浪费测试人员很多的宝贵时间。
F-Sorb2400比表面积分析仪是真正能够实现BET法检测功能的仪器（兼备直接对比法），更重要的F-Sorb2400比表面积分析仪是迄今为止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备，其测试结果与国际一致性很高，稳定性也很好，同时减少人为误差，提高测试结果精确性。
安全性
食入低危险
吸入可能造成刺激或肺部伤害
皮肤低危险
眼睛低危险
在没有特别注明的情况下，使用SI单位和标准气温和气压。
氧化铝是铝和氧的化合物，分子式为Al2O3。
在矿业、制陶业和材料科学上又被称为矾土。
应急处理
隔离泄漏污染区，限制出入。
建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿防毒服。
避免扬尘，小心扫起，置于袋中转移至安全场所。
若大量泄漏，用塑料布、帆布覆盖。
收集回收或运至废物处理场所处置。
制备
强热氢氧化铝，可得无定形之白色氧化铝粉末。
2Al（OH）3→Al2O3+3H2O
用途
1.红宝石、蓝宝石的主成份皆为氧化铝，因为其它杂质而呈现不同的色泽。
红宝石含有氧化铬而呈红色，蓝宝石则含有氧化铁及氧化钛而呈蓝色。
2.在铝矿的主成份铁铝氧石中，氧化铝的含量最高。
工业上，铁铝氧石经由Bayerprocess纯化为氧化铝，再由Hall-Heroultprocess转变为铝金属。
3.氧化铝是金属铝在空气中不易被腐蚀的原因。
纯净的金属铝极易与空气中的氧气反应，生成一层薄的氧化铝薄膜覆盖在暴露于空气中铝表面。
这层氧化铝薄膜能防止铝被继续氧化。
这层氧化物薄膜的厚度和性质都能通过一种称为阳极处理（阳极防腐）的处理过程得到加强。
4.铝为电和热的良导体。
铝的晶体形态金刚砂因为硬度高，适合用作研磨材料及切割工具。
5.氧化铝粉末常用作色层分析的媒介物。
6.2004年8月，在美国3M公司任职的科学家开发出以铝及稀土元素化合成的合金制造出称为transparentalumina的强化玻璃。
资料刚玉粉硬度大可用作磨料，抛光粉，高温烧结的氧化铝，称人造刚玉或人造宝石，可制机械轴承或钟表中的钻石。
氧化铝也用作高温耐火材料，制耐火砖、坩埚、瓷器、人造宝石等，氧化铝也是炼铝的原料。
煅烧氢氧化铝可制得γ-Al2O3。
γ-Al2O3具有强吸附力和催化活性，可做吸附剂和催化剂。
刚玉主要成分α-Al2O3。
桶状或锥状的三方晶体。
有玻璃光泽或金刚光泽。
密度为3.9～4.1g/cm3，硬度9，熔点2000±15℃。
不溶于水，也不溶于酸和碱。
耐高温。
无色透明者称白玉，含微量三价铬的显红色称红宝石；含二价铁、三价铁或四价钛的显蓝色称蓝宝石；含少量四氧化三铁的显暗灰色、暗黑色称刚玉粉。
可用做精密仪器的轴承，钟表的钻石、砂轮、抛光剂、耐火材料和电的绝缘体。
色彩艳丽的可做装饰用宝石。
人造红宝石单晶可制激光器的材料。
除天然矿产外，可用氢氧焰熔化氢氧化铝制取
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