Tiết 54: SAÛN XUAÁT NHOÂM
Ngày soạn: 31/03/2008
Ngày giảng: 28 /03/2008
I/ Muïc tieâu:
Kieán thöùc:
HS biết nguyên liệu, nguyên tắc và phương pháp sản xuất nhôm
HS hiểu các quá trình xảy ra trong sản xuất nhôm
Kyõ naêng: rèn kỹ năng giải thích, suy luận và giải các bài tập liên quan.
Thaùi ñoä: Rèn luyện ý thức học tập nghiêm túc, logic, khoa học.
Troïng taâm: Phương pháp sản xuất nhôm
II/ Phöông phaùp – phöông tieän
Phöông phaùp: Ñaøm thoaïi, diễn giảng, baøi taäp
Phöông tieän:
Giaùo vieân: Heä thoáng caâu hoûi, baøi taäp
Hoïc sinh: Chuaån bò caùc baøi taäp.
III/ Tieán trình baøi hoïc:
Toå chöùc lôùp: 1’
Bài mới
Hoạt động của GV-HS
Noäi 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 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 có được Al2O3 tinh khiết để sản xuất Al
HS: Dùng dd NaOH hòa tan Al2O3 trong quặng sau đó kết tủa lại dưới dạng hidroxit, nung nóng thu được Al2O3 tinh khiết
GV: Hướng dẫn HS viết các ptpu 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
I. Trạng thái tự nhiên
Trong tự nhiên nhôm chủ yếu tồn tại ở dạng hợp chất (đứng thứ 3 sau O, Si).
Nhôm có trong: đất sét (Al2O3.2SiO2.2H2O, mica (K2O.Al2O3.6SiO2.2H2O), boxit (Al2O3.nH2O), criolit (3NaF.AlF3),...

II. Sản xuất nhôm
Nguyên liệu:
Trong tự nhiên nhôm chủ yếu tồn tại dạng hợp chất, nguyên liệu dùng để sản xuất nhôm 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:


Các ptpư:
1, Al2O3 + 2NaOH
2NaAlO2 + H2O
2, 2NaOH + SiO2
Na2SiO3 + H2O
3, NaAlO2 + CO2 + 2H2O
Al(OH)3 + NaHCO3
4, 2Al(OH)3
Al2O3 + 3H2O

Sản xuất nhôm
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 t0nc = 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
2Al3+ + 3O-2
Catot(than chì):4x Al3+ + 3e -> Al
Anot(than chì): 3x 2O-2 + 4e -> O2
Pt diện phân 2Al2O3
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

Củng cố: - Cách làm sạch nguyên liệu và việc sử dụng crionit trong quá trình sản xuất Al
Bài tập về nhà:
Rút kinh nghiệm: