【化学】总《从铝土矿到铝合金》教案(苏教版必修1).doc

专题三 从矿物到基础材料第一单元 从铝土矿到铝合金第1课时 从铝土矿中提取铝一、学习目标（1）了解地壳中铝元素的含量，知道铝元素在自然界的主要存在形式。（2）了解铝土矿制备铝的工艺流程，掌握相关反应的化学方程式，通过对工艺流程的问题探究，培养了学生从信息中获取新知识的能力。（3）从炼铝方法的变化中体验化学科学的发展对人类生活的影响。二、教学重点和难点（1）重点：铝的冶炼过程（2）难点：Al2O3的两性三、设计思路鉴于铝在生产生活中的广泛应用，在设计教学过程时可以从铝在日常生活中的应用入手，激发他们对铝及其化合物的浓厚兴趣，并引发对铝的来源的深入思考；进而在对制备流程中的分析过程中发现问题，充分激发起学生学习寻求解释的愿望，并在探究过程中获取知识。具体教学流程如下：铝在生产和生活中的应用 工业提取铝的生产流程 铝的冶炼史介绍 环保教育。四、教学过程【情境引入】展示可乐罐，很多同学爱喝可乐，可乐罐是由什么材料制成？【学生回答】主要成分为铝。【讲述】铝元素在自然界中的存在是怎么样的情况呢，我们看下投影资料。【提问】铝在我们身边无处不在，具有广泛的应用，请大家举例铝的应用。【播放图片】 生活和生产中的铝制品【过渡】铝与我们生活和生产密切相关，但是追溯到19世纪中期，铝像现在这样普遍存在吗？【播放资料】（一）法国皇帝拿破仑三世，为显示自己的富有和尊贵，命令官员给自己打造了一顶铝皇冠。他戴上铝皇冠，神气十足地接受百官的朝拜。在宴请宾客时，拿破仑三世使用一套珍藏的铝制餐具，而大臣们使用的是金或银制餐具。（二）门捷列夫创建了元素周期表，受到英国皇家学会的表彰，奖品是一只铝制奖杯。【设问】这两个事例说明了什么？【学生回答】说明当时铝很贵。【过渡】铝在地壳中都以化合态存在，如氧化铝等。在19世纪中期铝的冶炼的困难导致了铝的价格的昂贵，甚至都超过了黄金，但现在随着科学技术的进步，人们已经熟练地掌握了较好的冶炼铝的方法，铝的价格大大降低，走进了我们普通百姓家。那么我们现在是如何提取铝的呢？【板书】一、从铝土矿中冶炼铝【介绍】铝的工艺流程。【设问】炼铝的原料是地壳中含量较多的铝土矿，其主要成分是Al2O3，从铝的工艺流程来看，我们可以把冶炼过程分成哪两个阶段?【板书】（1）铝土矿氧化铝 （2）氧化铝铝【过渡】先来讨论第一阶段：氧化铝的提纯。看下面问题。(问题1) NaOH溶解铝土矿的目的是什么？（提示：我们需要的是反应以后的滤液。）NaOH溶解铝土矿后，滤液中的主要成分是什么？【过渡】氧化铝能否和氢氧化钠反应呢？我们来做下列实验。【学生实验1】Al2O3中滴加足量的NaOH溶液。 【介绍反应】 Al2O3+2 NaOH=2NaAlO2（偏铝酸钠） +H2O（问题2）把滤液酸化的作用是什么？（提示：我们需要的是沉淀物。）【过渡】我们来做下列实验，看看是否和我们预计的一样。【学生实验2】NaAlO2 溶液中慢慢滴加盐酸，看到现象就停止。 【介绍反应】 NaAlO2 +HCl+H2O = NaCl + Al(OH)3（问题3）过滤2和4的作用是什么？（问题4）酸化是通过量的CO2，反应后生成了什么？滤液的主要成分？【讲述】因为通足量的CO2，Na2CO3还能继续与CO2反应，所以产物应为NaHCO3。【介绍反应】 NaAlO2 +H2O + CO2 = Al(OH)3NaHCO3 （问题5）将过滤后的白色固体灼烧，发生什么反应？写出有关的化学方程式。 【板书】 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O【总结】 铝土矿 NaAlO2 Al(OH)3 Al2O3【过渡】我们顺利完成了第一阶段，从铝土矿中提取了Al2O3。接下来怎么由氧化铝铝？我们现在用的是电解法。【板书】 2Al2O3 4Al+3O2 【设问】1该反应化合价是否发生变化？发生了什么反应？2对比一下钠、镁和铝的提取，看有没有相似之处？【归纳】热分解法不适于制活泼金属，因为活泼金属氧化物很稳定，高温下也难分解。所以铝和钠、镁一样均采用通电使其分解的电解法。【回顾】从铝土矿制备铝的过程中每一步的作用。【要求】从铝土矿制备铝的过程中哪些反应属于氧化还原反应？请用离子反应方程式表示。【指导学生阅读】课本第65页的“化学史话”。【讲述】霍尔找到了冰晶石才使铝这种19世纪最昂贵的金属，有如“旧时王榭堂前燕，飞入平常百姓家”。下面我们回顾下铝的发现及提取的历史。【阅读】材料：铝的再生“新世纪材料的亮点”再生铝又称二次铝，是目前废物界最有价值的材料。现在世界每年从废铝回收的铝量约为400万吨，相当于每年铝产量的25左右。与以铝土矿为起点相比，生产1吨再生铝合金能耗仅为新铝的2.6%，并节省10.5吨水，少用固体材料11吨，比电解铝时少排放CO291%，少处理废液、废渣1.9吨。【提问】看了以上资料，你想到什么？【结束语】在这节课中我们学习了铝的冶炼的相关知识，我们知道铝的需求是巨大的，而铝资源确是有限的，所以大家要从身边的小事做起，比如不要乱丢易拉罐，注意废物回收再利用。【巩固与练习】1下列有关铝土矿中提炼铝的说法不正确的是（ C ）A铝土矿中的铝元素是以化合态存在的，需用化学方法把铝元素变成游离态。B提炼过程中，先将铝土矿净化提取氧化铝,再进行冶炼。C可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来。D冶炼铝的方法同工业冶炼钠、镁相似, 可用电解法。2.下列属于碱性氧化物的是（ B ）；属于酸性氧化物的是（ A ）；属于两性氧化物的是（ C ）ACO2 BNa2O C Al2O3 DCO【作业】1.完成“联系与实践”：第 10题2.调查：在日常生活中，有哪些物质的成分是氧化铝？它们在现实生活中有何应用?第一单元 第2课时 铝的氧化物与氢氧化物一、学习目标(1)初步了解实验方案的设计，通过实验探索，掌握氧化铝和氢氧化铝的两性，体验实验和探究的乐趣，培养学生热爱科学，崇尚科学的态度。(2)了解氧化铝和氢氧化铝的主要用途，感受化学科学与人类生产、生活的密切联系。二、教学重点及难点重点：氧化铝和氧氧化铝的两性、铝化合物之间转化的关系。难点：氢氧化铝的两性。三、设计思路氧化铝部分的教学思路：绚丽的宝石图片展示 氧化铝的性质探究 氧化铝的性质总结。通过上节课的学习，学生已对“两性”的定义有了初步的了解。所以，在此基础上，创设出探究问题的情境，提出探究的主题氢氧化铝是否也是两性氢氧化物，把“氢氧化铝的两性”巧妙地转化为四个设疑和三个学生探究实验。氢氧化铝部分的教学思路： 情境（氢氧化铝是否也是两性氢氧化物 ） 实验探究（氢氧化铝的制备） 实验探究（氢氧化铝的两性） 实验探究（制备氢氧化铝为何使用氨水） 实验探究（制备氢氧化铝为何使用CO2） 氢氧化铝的性质总结。四教学过程【创设情境】红宝石和蓝宝石不仅美丽而且昂贵，我们先来欣赏下绚丽多彩的宝石。【播放图片】美丽的宝石【设问】红、蓝宝石的主要成分是什么？【讲述】氧化铝的存在形式有那些呢？我们看投影。【播放图片】氧化铝的天然存在形式【设问】通过前面的学习，我们对氧化铝有了初步的了解，请推测其可能性质，并用所给药品进行验证？（现有试剂：氧化铝、10%盐酸、6mol/L的氢氧化钠溶液。）【学生活动得出结论】Al2O3既能盐酸反应，又能与氢氧化钠反应。【讲述】既可以与酸反应又可以与碱反应生成盐和水的氧化物称之为两性氧化物。【过渡】氧化铝的性质如何，哪些应用呢？请同学先阅读课本66页的资料卡：“氧化铝及其应用”，然后归纳性质和应用。【板书】一、氧化铝的性质：1.物性：高硬度、高熔点、高沸点2.化性：典型的两性氧化物a.与酸反应 ：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2Ob.与碱反应：Al2O3+2 NaOH=2NaAlO2 +H2O3.用途：可作很好的耐火材料及用做提取铝的原料。【讲述】铝的氧化物具有两性，那么铝的氢氧化物呢？下面我们来讨论氢氧化铝的性质。【探究一】首先思考如何在实验室里制备氢氧化铝？请提出可行的方法。【交流与讨论】学生根据所学知识提出几种不同的实验方案。方案：1偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳。2偏铝酸钠溶液中滴加盐酸。3氯化铝溶液中加入氢氧化钠溶液。4氯化铝溶液中加入氨水。要求统一用方案4制备氢氧化铝。【学生实验1】Al(OH)3的制备取一支洁净的试管，注入23mL氯化铝溶液，加入适量氨水，制备Al(OH)3，观察、记录实验现象。【过渡】 为什么用第4套方案来制备氢氧化铝呢？为了解答这个疑问，我们还得进一步探究氢氧化铝的性质。【设问】氧化铝是什么氧化物？两性判断的依据是什么？【探究二】氧化铝和氢氧化铝同属铝的化合物,用类比的方法，你推测氢氧化铝是否也是两性氢氧化物？请设计实验探究氢氧化铝是否具有两性。【交流与谈论】 分组讨论，设计实验方案，师生讨论,共同确定最佳方案。【学生实验2】Al(OH)3的两性将实验1制得的Al(OH)3分成两份，第一支试管逐滴加入盐酸直至过量，第二支试管逐滴加入NaOH溶液直至过量，观察、记录实验现象。【探究结论】 氢氧化铝既可以与酸溶液反应生成盐和水，又可以与碱溶液反应生成盐和水，是两性氢氧化物。【探究三】为什么制备氢氧化铝使用氨水而不用氢氧化钠溶液呢？【交流与讨论】分组讨论,设计实验方案，师生讨论，共同确定最佳方案。【学生实验3】Al(OH)3制备方案比较将少量AlCl3溶液分别注入两支试管中，一支逐滴加入氢氧化钠溶液直至过量，另一支逐滴加入氨水直至过量，观察并记录实验现象。【分析与讨论】结论：Al(OH)3易溶于强碱，难溶于弱碱：氨水。从反应控制难易来看，方案2优于方案1。【演示】Al(OH)3中通入CO2。【强调】氢氧化铝是典型的两性氢氧化物，但只能与强酸和强碱反应。【探究四】请你通过所学知识比较下（1）偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳（2）偏铝酸钠溶液中滴加盐酸，两种制备方法的优劣。【演示实验】（1）偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳（2）偏铝酸钠溶液中滴加盐酸【分析与讨论】方案2若加入的盐酸过量，沉淀会溶解；方案1即使二氧化碳通至过量沉淀也不溶解。结论：从反应控制的角度来看，方案1优于方案2。【小结】制备氢氧化铝可以采用的方法有：（1）氯化铝溶液中加入氨水（2）偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳。【追问】 在前一节课学习的提取铝的工艺流程中，为什么选用二氧化碳酸化而不用盐酸酸化？【讲述】本节课我们通过实验探究了氢氧化铝的两性，我们再来回顾一下氢氧化铝的性质【投影】一、物理性质 白色胶状物，不溶于水，能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素。二、化学性质（两性）：1与强酸反应：2与强碱反应： 【讲述】氢氧化铝有很多用途，请举例。三、应用：1医学上的应用2净水【巩固练习】1氢氧化铝可作为治疗某种胃病的内服药，这是利用了氢氧化铝的 ( B ) A酸性 B碱性 C两性 D氧化性2下列物质中属于两性氢氧化物的是（ B ）ANaOH BAl(OH)3 CMg(OH)2 DBa(OH)23要使AlCl3中的Al3+完全转化成Al(OH)3沉淀，选用的最佳试剂为：（ C ）A NaOH B稀盐酸 C氨水 D AgNO3【结束语】本节课通过实验探究的方法，掌握了Al(OH)3的两性及其制取方法，初步了解了实验方案的设计，并体验了科学探究的过程。【作业】1完成“练习与实践”：第4、7题。2胃舒平是一种常用的胃药，用于治疗胃酸过多，它的主要成分是Al(OH)3，请设计实验方案检验胃舒平中Al(OH)3的存在。第一单元 第3课时 铝的性质一、学习目标1通过对铝的性质的实验探究，掌握铝与氧化物、酸、碱溶液的反应，锻炼学生的实验能力和观察能力。2了解铝制品的相关使用知识，体验化学与生活的紧密联系。二、教学重点及难点：教学重点：铝的化学性质。教学难点：铝与强碱溶液的反应、铝的钝化。三、设计思路：铝是生活中常见的金属材料，所以本节内容的设计紧紧抓住铝在日常生活中的应用展开。首先根据常见的铝制品和铝在高科技上的应用归纳出铝的物质性质，再利用铝制品和铁制品的腐蚀程度不同、铝锅能否经常用金属清洁球或煤渣擦亮、铝桶能否放酸液等生活问题创设情境，通过“设置疑问-实验探究-理性认识的过程”使学生清晰的掌握铝的相关知识。四、教学设计【设置情境】（图1）铝合金具有密度小、导热性好、易于成形、价格低廉等优点，已广泛应用于航空航天、交通运输、轻工建材等部门，是轻合金中应用最广、用量最多的合金。(图2)这是一架播音747飞机, 铝合金是飞机的主要用材，用量占70%80%，其中仅铝合金铆钉一项就有40150万个，用铝约22吨，据预测，2010年全球航空航天铝材的消费量可达60万吨，年平均增长率约为4.5%。（图3）这是一款新型轿车，在广告中的卖点是“宽敞的空间”和“全铝合金引擎”。 1991-1999年铝及铝合金在汽车上的应用翻了一番，预计到2005年还将再翻一番。预计2005年美国汽车用铝及铝合金将超过130kg/辆，西欧将达到119kg/辆。【提问】请大家思考下日常生活中铝还有什么应用？主要利用了铝的哪些物理性质？【板书】一、铝的物理性质及用途： 飞机制造-铝的密度小 用作导线-良好的导电性 铝制炊具-良好的导热性 用作包装-良好的延展性【提问】我们知道铝是地壳里含量最丰富的金属元素，但是它在自然界中是以游离态还是化合态存在的？说明了铝的性质如何？【过渡】 铝的性质很活泼。根据金属活动性顺序表，铝比铁活泼，我们来看看现实中铝和铁制品的使用情况。请同学分别来展示你们的调查记录：【学生活动】先将活动地点、活动时间、活动情况作简要表述，然后将记录内容投影出来。（投影内容）观察对象现象初步结论铁门铁窗锈迹斑斑，锈蚀严重，表皮脱落，裸露出来的内层铁也被腐蚀了铁在空气中生锈腐蚀铝制门窗表面平整光滑，无生锈腐蚀现象铝制品没有发生生锈腐蚀【设疑一】这个与金属活动顺序不符。铝怎么不像铁那样容易被空气腐蚀？铝难道不能被空气中的氧气氧化？你们能设计一个简单实验，来确认铝有没有被氧气氧化吗？【学生活动】互相讨论，设计方案。教师评价，确定实验方案。【学生实验】用砂纸打磨铝条表面，观察表面颜色变化，然后将铝条在空气中放置一会儿。【设问】1为何铝条在打磨前后颜色会有变化？在打磨后铝表面是什么物质呢？2放置后铝片表面颜色变化说明铝的活泼性如何？【追问】铁在空气中被氧化表面生成Fe2O3而生锈腐蚀，且生锈后内部的铁被腐蚀的程度和速度都会越来越严重，那么，Al在空气中同样也被氧化表面生成了Al2O3，Al为何没有继续被氧化而一直腐蚀下去，越来越严重呢？两者好像有点矛盾啊。【强调】因为铝与氧气反应生成了Al2O3，Al2O3是一层致密的氧化膜，牢固覆盖在金属铝的表面上，使内部的铝与氧气隔绝，起到了一个保护作用，从而防止了铝进一步被氧化。【板书】二化学性质：1与氧气反应4Al+3O2=2Al2O3【追问】（1）以上两种金属铁和铝在空气中的不同腐蚀情况，是否说明Al的金属活动性比不上铁呢？（2）家中的铝锅能否经常用金属清洁球或煤渣擦亮呢？ 【设疑二】 铝的氧化物和氢氧化物都有两性，既能与酸反应，又能与碱反应。那么铝的性质是否与它们相似呢？请大家设计实验来探究下。【学生实验】完成下列实验，并将实验现象与结论填入表中。将用砂纸打磨过的铝条分别与6mol/L的盐酸