从铝土矿中提取氧化铝的实验研究_铝土矿论文

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铝在国计民生中占有越来越重要的地位,铝的冶炼来自于氧化铝的电解,而氧化铝富含于铝土矿中,但是铝土矿中又含有氧化硅、氧化铁等杂质,那么在实验室里如何从铝土矿中提取氧化铝呢?下面本人设计两种提纯方法以飨读者,同时将教学大纲中的重点、难点总结一下。

实验仪器:烧杯、药匙、玻璃棒、普通漏斗、滤纸、铁架台(带铁圈)、滴管、锥形瓶、双孔橡胶塞、长颈漏斗、酒精灯、蒸发皿、三角支架、玻璃导管、橡皮管。

化学试剂:研磨的铝土矿粉末、氢氧化钠溶液、盐酸溶液、氨水、蒸馏水、碳酸钙。

方法一

操作步骤:

第一步,取少量铝土矿的粉末放入烧杯中,然后加入过量的氢氧化钠(强碱)溶液并充分搅拌(图1)。氧化铝(两性氧化物)、二氧化硅(酸性氧化物)与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠、硅酸钠,氧化铁(碱性氧化物)不反应。

第二步,过滤洗涤除去氧化铁杂质,滤液中含有偏铝酸钠、硅酸钠。

过滤操作要求做到“一贴二低三靠”(图2)。一贴:滤纸紧贴漏斗壁,应先用蒸馏水把滤纸湿润贴在漏斗上,如有气泡用玻璃棒赶走。二低:滤纸上沿低于漏斗上沿,待过滤溶液液面低于滤纸上沿。三靠:漏斗颈紧靠接收滤液的烧杯的内壁,引流的玻璃棒下端紧靠滤纸三层的一侧,盛放待过滤液体的烧杯的嘴部紧靠在引流玻璃棒的中下部。手应握在玻璃棒的中上部。

图2

第三步,在滤液中加入过量盐酸并充分搅拌生成氢氧化铝、原硅酸,氢氧化铝又与过量盐酸(强酸)反应。装置如图1所示。

第四步,过滤并洗涤除去硅的化合物杂质(原硅酸不溶于水),滤液中是氯化铝。装置如图2所示。

第五步,在滤液中加入过量氨水并充分搅拌得到氢氧化铝沉淀,氢氧化铝不与过量的氨水(弱碱)反应。装置如图1所示。

第六步,过滤并洗涤得到氢氧化铝固体。装置如图2所示。

图3

第七步,把氢氧化铝固体放入蒸发皿加热使之分解,用玻璃棒搅拌避免局部受热造成液体飞溅(图3)。

方法二

操作步骤:

第一步,取少量铝土矿的粉末放入烧杯中,然后加入过量的盐酸溶液并充分搅拌氧化铝、氧化铁与盐酸反应,二氧化硅不反应。装置如图1所示。

第二步,过滤洗涤除去二氧化硅杂质,滤液中是氯化铝、氯化铁。装置如图2所示。

第三步,在滤液中加入过量氢氧化钠溶液生成氢氧化铝、氢氧化铁,氢氧化铝与过量的氢氧化钠(强碱)反应生成偏铝酸钠。装置如图1所示。

第四步,过滤并洗涤除去氢氧化铁化合物杂质,滤液中是偏铝酸钠。装置如图2所示。

第五步,用简易装置制取二氧化碳并过量通入滤液中,偏铝酸钠与二氧化碳的水溶液反应生成氢氧化铝,而氢氧化铝不与过量的二氧化碳+水(弱酸)反应(图4)。

第六步,过滤并洗涤得到氢氧化铝固体。装置如图2所示。

第七步,把氢氧化铝固体放入蒸发皿加热使之分解。装置如图3所示。

图4

该设计实验拓宽了学生的思路,既总结了铝、铁、硅化合物的化学性质,同时又复习了酸性氧化物、碱性氧化物、两性氧化物的性质以及化学方程式、离子方程式的书写等,将众多知识融为一体,达到事半功倍的效果。

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