《铝的氧化物和氢氧化物》教学设计.doc

苏教版化学必修1专题3第1单元（第2课时）铝的氧化物和氢氧化物教学设计一、教学设计思路建构主义提倡在教师指导下，以学习者为中心的学习，也就是说，既强调学习者的认知主体作用，又不忽视教师的指导作用，教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传授者与灌输者。根据这一理论，先通过生活中的物质引发学生对氧化铝和氢氧化铝学习的兴趣和热情，在传授新的知识过程中，氧化铝和氢氧化铝两性的性质通过实验演示，教师指导、启发，促使学生通过观察实验现象、思考实验本质、设计实验方案，并在教师的点拨下，自己建构起有关铝化合物的知识体系，由此得到感性的实验认知和化学认知，提高学生对化学探究的热情。最后以练习书写离子方程式为形成性练习，既巩固了新的知识，也加强了离子方程式的书写能力。二、学习任务分析 1、课程标准、学科教学指导意见对本课教学内容的要求课程标准的要求：根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，了解铝等金属及其重要化合物的主要性质。学科教学指导意见的基本要求：通过实验探究，了解铝、氧化铝、氢氧化铝的性质。以铝的氧化物和氢氧化物为例了解两性氧化物，两性氢氧化物的概念和一般性质。2、本课内容的组成成分和在模块学习中的地位和作用（1）本课内容的组成成分 本节教材包括三部分内容：氧化铝及两性氧化物、氢氧化铝及两性氢氧化物、复盐的概念及铝的化合物的应用。在氧化铝中，重点讨论了氧化铝与酸和碱的反应以及两性氧化物的概念，氧化铝的物理性质及应用（以资料卡的形式作简单介绍）。在氢氧化铝中，首先以实验探究的方法引出了氢氧化铝的制备方法，然后讨论了氢氧化铝与酸、碱的反应以及两性氢氧化物的概念。最后，通过介绍氢氧化铝的应用引出了复盐这一概念，对明矾的净水作用做了简单介绍，让同学们了解氢氧化铝在实际生产、生活中的重要用途。（2）在模块学习中的地位和作用本节内容安排在制备铝的工艺流程之后，铝的性质之前，并且铝的氧化物和氢氧化物的内容属于元素化合物知识的范畴，具有承上启下的作用。之前学生已经学习了关于氯、溴、碘等卤素和钠、镁等有关元素化合物的知识，学习了离子反应、离子方程式的书写，学习了从铝土矿中提取铝。但学生没有关于元素周期律的系统的指导性知识，初中和前两个专题所学的知识还无法形成完整的体系，学生对元素化合物了解较少，所以学生的起点较低。因此，通过本节内容的学习，能使学生进一步积累对化合物变化规律性的认识，为今后其它元素化合物的学习打好基础，同时起到深化练习离子方程式的书写的作用，并能使学生获得铝的化合物在生活生产中具有广泛应用的感性认知。教学重点：氧化铝、氢氧化铝的两性。教学难点：对氧化铝、氢氧化铝的两性的理解；实验方案的设计，三、学习者分析1、分析学生已有的认知水平和能力基础在前面学生已经学习了有关卤素化合物的知识，学习了钠、镁等有关元素化合物的知识，初步了解了学习元素化合物的方法，为进一步学习铝的氧化物和氢氧化物元素化合物奠定了基础；学生在初中已经学习了金属活动性顺序，结合之前钠的性质的学习，能预测铝的氧化物作为较活泼的金属氧化物可以与酸发生反应，为两性氧化物和氢氧化物的学习提供了铺垫。通过前面实验的探究教学，对本节教材中的氧化铝和氢氧化铝与酸、碱的反应实验能进行合理的探究，并能对产生现象的原因进行分析。我校属于重点中学，学生的学习基础较好，具备较强的化学预测能力、分析能力、观察能力、理解能力，在课堂上通过实验探究、学生自己观察、分析实验现象能形成较好互动效果，取得较优的教学效果。2、分析学生学习本课可能遇到的困难和问题（1）在理解两性氧化物和两性氢氧化物上可能有一定困难；（2）学生对实验现象的观察和表达尚存在能力不足的问题；（3）对知识的类比、迁移能力尚存在不足。四、教学目标1、知识与技能：（1）掌握氧化铝的性质，加深对性质决定用途的认识。（2）掌握氢氧化铝的性质，知道铝的化合物在生产生活中的重要应用。（3）掌握两性氧化物和两性氢氧化物的概念，知道氧化铝是两性氧化物、氢氧化铝是两性氢氧化物。（4）知道复盐的组成和明矾的净水作用。（5）培养设计实验的能力、观察和分析实验的能力。2、过程与方法：（1）通过对氧化铝、氢氧化铝性质的探究，初步培养发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力，并且逐步培养敢于质疑，勇于创新和合作精神等。（2）体会化学的科学研究方法，养成从化学的角度观察、分析化学现象和进行化学知识的思维习惯。3、情感态度与价值观：（1）培养通过实验来研究物质性质的科学方法和严谨求实的科学态度。（2）培养用实验来探究元素化合物性质的热情。五、教学策略与手段情景引入法、实验设计法、类比分析法六、课前准备1、教师的教学准备搜集相关图片、资料并结合教学设计制作成多媒体课件。2、教学用具、实验的设计和准备实验药品：2 molL-1氯化铝溶液、6 molL-1氨水、6 molL-1盐酸、6 molL-1NaOH溶液、稀硫酸实验用具：试管、酒精灯、试管夹、胶头滴管、吸管。七、教学过程【引入】在进入今天新的内容学习之前，我们先来看一组图片。【演示】多媒体展示图片【教师】大屏幕上展示的是世界著名的蓝宝石厄运之星，这是一种鲜艳深蓝色的透明钻石，是稀世珍品，大粒者世界上仅有几颗，名钻“希望”，就是其中之一。而这个，则是素有“瓷都”之称的景德镇的著名瓷器。现在，就请同学来思考一下，这美丽的宝石和陶瓷，它们之间有什么联系？【学生】化学成份都是氧化铝。【教师】没错，它们的主要化学成份都是氧化铝。【板书】一、氧化铝【追问】事实上，除了刚才展示给大家的这两种形态的氧化铝以外，氧化铝还以其它多种形式存在。比如高温耐火材料刚玉粉，其化学成份也是氧化铝，用它可以制耐火砖、坩埚、点火的瓷头等等。那么从这些物质我们可以看出氧化铝具有怎样的物理性质呢？【学生】熔点高、硬度大【教师】没错，氧化铝是一种熔点极高、硬度极大的化合物。【板书】1、物理性质：熔点高、硬度大【教师】这是老师在实验室制取获得的氧化铝粉末（展示一瓶氧化铝粉末），大家看一下，氧化铝的外形具有怎样的特点？【学生】白色固体【教师】是的，氧化铝是一种白色固体物质。【板书】白色固体【教师】显然，氧化铝是一种金属氧化物，那么请大家联系我们之前学过的金属氧化物，来预测一下，氧化铝能与什么物质发生反应？【学生】酸、水【教师】有同学说，氧化铝可以和酸反应，也可以和水反应，那么接下来，我们就来验证一下，氧化铝是否可以与酸和水反应。【实验演示】取一支试管，加入适量氧化铝粉末，加入水、震荡。【提问】同学们观察到了什么现象？【学生】没有反应【教师】我们看到氧化铝在水中没有溶解、更没有发生反应，现在我们再来试一下给试管加热看看氧化铝会不会溶于水。【实验演示】给试管加热至沸腾。【教师】我们可以看到试管中除了水沸腾之外，氧化铝还是没有发生反应。这说明，氧化铝不溶于水，也不与水发生反应。下面我们再来验证氧化铝是否和酸发生反应。【实验演示】取一支试管，加入适量氧化铝粉末，加入硫酸、震荡（必要时可以加热）。【学生】固体溶解了。【教师】我们看到，试管中的氧化铝粉末在硫酸中发生了反应，其反应生成了硫酸铝和水。【板书】2、化学性质与酸反应：Al2O3 +3H2SO4 = 2Al2（SO4）3 + 3 H2O【教师】现在我们已经知道了氧化铝与一般的金属氧化物一样，可以与酸反应，生成盐和水。那么它是否还有其它独特的性质呢？大家来回想一下，再前一节课我们学习了从铝土矿中制备铝，其工艺流程的第一步就是用NaOH溶解铝土矿，发生的反应就是Al2O3 和NaOH的反应。【板书】与碱反应：Al2O3 +2NaOH = 2NaAlO2+H2O【教师】联系刚才我们做的两个现象，Al2O3 和H2SO4 反应生成了盐和水，体现的是Al2O3 的碱性氧化物的性质，而Al2O3 又可以和NaOH 反应，也生成了盐和水，在这个反应中体现的则是它的酸性氧化物的性质。那么Al2O3怎么既是酸性氧化物、又是碱性氧化物呢？其实啊，像氧化铝这样既可以与酸反应又可以与碱反应生成盐和水的氧化物，我们将它称为两性氧化物。【板书】两性氧化物【过渡】同学们再来回忆一下，上节课我们学习的制备铝的工艺流程中，我们是通过什么方法得到氧化铝的？【学生】高温灼烧氢氧化铝。【教师】很好。我们就是通过在高温下灼烧氢氧化铝来得到氧化铝的。那么现在再请同学们来预测一下，既然氧化铝是两性氧化物，那么它对应的水化物氢氧化铝，是否也具有两性呢？【学生】有或没有。【教师】Al(OH)3到底是否也与Al2O3一样，既可以与酸反应，又可以与碱反应呢？我们也需要通过实验来验证。但是，我们现在遇到了一个问题：实验室没有Al(OH)3 ，我们首先需要现场配制Al(OH)3。老师现在有AlCl3溶液、NaOH溶液和氨水，请同学们讨论一下，如何用这几种试剂制得Al(OH)3？【学生】（讨论）两种答案制得Al(OH)3：AlCl3溶液与NaOH溶液反应；AlCl3溶液与氨水反应。【教师】同学们提出了两种方案制备Al(OH)3，下面我们就用这两种方法分别来制备Al(OH)3，看哪种方法更可行。【实验演示】制取方案步骤及分析方案一步骤AlCl3溶液中滴加少量NaOH溶液继续滴加NaOH溶液现象白色沉淀沉淀溶解本质Al3+3OH= Al(OH)3Al(OH)3+OH= AlO2+2H2O方案二步骤AlCl3溶液中滴加少量氨水继续滴加氨水现象白色沉淀沉淀不溶解本质Al3+3NH3H2O = Al(OH)3+3NH+ 4【教师】我们看到两支试管发生了不同的现象，滴加NaOH溶液的试管最终变澄清，而滴加氨水的试管最终生成沉淀，这沉淀物质便是我们要得到的Al(OH)3，它是一种白色胶状沉淀。【板书】二、氢氧化铝1、物理性质：白色胶状固体【教师】那么，为何滴加NaOH溶液的试管中，先是生成白色沉淀，滴加过量NaOH溶液后，白色沉淀又消失呢？我们用方案二的方法制备得到的Al(OH)3，滴加NaOH溶液，来研究一下，Al(OH)3与强碱发生的反应。大家先来预测一下，会发生什么现象？【学生】白色沉淀溶解了【实验演示】取方案二得到的有白色Al(OH)3沉淀的试管，滴加NaOH溶液。【教师】正如大家所预料的一样，当我们向Al(OH)3沉淀中滴加NaOH溶液时，白色沉淀消失了，这也正是为何在AlCl3溶液中滴加少量NaOH溶液时有白色沉淀生成，而过量的NaOH溶液又使白色沉淀消失的原因Al(OH)3与NaOH发生了反应。【板书】2、化学性质与强碱反应：Al(OH)3+NaOH = NaAlO2+2H2O 【教师】现在我们知道了Al(OH)3与强碱反应生成盐和水，那么我们再回过头来看一下刚才实验中，Al(OH)3与弱碱氨水作用时有没有发生反应呢？【学生】没有【教师】没错，Al(OH)3与弱碱并不发生反应，所以实验室用AlCl3溶液与氨水的反应来制备Al(OH)3，而不用AlCl3溶液与NaOH溶液的反应，因为过量的NaOH又会溶解Al(OH)3，使其难以生成。【板书】3、制备AlCl3+3NH3H2O = Al(OH)3+3NH4Cl【教师】现在我们知道了Al(OH)3沉淀能溶于强碱却不与弱碱反应，那么，请同学们再来预测一下Al(OH)3与强酸、弱酸的反应分别又有什么现象呢？【学生】与强酸反应，与弱酸不反应【教师】我们再用实验来验证一下同学们的猜想。【实验演示】用方案二制备Al(OH)3方法分别于两支试管中制得Al(OH)3沉淀，其中一支试管滴加HCl溶液，另一支试管请同学用自带的弱酸进行反应（向试管中吹CO2）【教师】正如同学们预想的一样，Al(OH)3与HCl溶液反应，沉淀消失了。而当同学向有Al(OH)3沉淀的试管中吹CO2的时候，沉淀不消失。也就是说，Al(OH)3与强酸溶液发生反应了，而不与弱酸反应。【板书】与强酸反应Al(OH)3+3HCl= AlCl3+3 H2O 【教师】所以，我们可以看出，铝的氢氧化物氢氧化铝既可以和强酸反应，也可以和强碱反应，是一种两性氢氧化物。我们把既可以与酸反应又可以与碱反应生成盐和水的氢氧化物叫做两性氢氧化物。【板书】两性氢氧化物【教师】刚才我们分别用氧化铝和氢氧化铝与碱进行了反应，反应后都得到了同一种盐NaAlO2。那么请同学们来想一想，我们可不可以从这种盐来制得Al(OH)3呢？【提示】回忆上节课学习的制备铝的工艺流程中，如何得到Al(OH)3 的？【板书】NaAlO2+ CO2 +2H2O = Al(OH)3+ NaHCO3【教师】这里我们提出的是NaAlO2弱酸的反应，那么NaAlO2可以和强酸反应吗？请同学们思考讨论。【启发】NaAlO2和强酸，比如盐酸反应，首先生成的是 Al(OH)3这一步反应和弱酸一样，但是当我们继续滴加盐酸的时候，盐酸和Al(OH)3发生了酸碱中和反应，最终得到的是AlCl3 。【教师】我们已经知道了，Al(OH)3是一种白色胶状沉淀，那么在实际工业生产和生活中，它具有怎样的应用呢？因为Al(OH)3具有较强的吸附性，所以常用来净水。那么在实际应用中，我们是如何得到氢氧化铝的呢？下面我们就要引入一个新的概念复盐。复盐是由两种或两种以上阳离子和一种阴离子组成的盐。明矾就是一种复盐，大家可以看一下书上66页资料卡中明矾的分子式（十二水合硫酸铝钾），也是一种常见的净水剂。明矾溶于水后电离出Al3+【板书】三、应用1、复盐：两种或两种以上阳离子和一种阴离子组成的盐2、KAl (SO4)2= K+ Al3+2 SO42【教师】电离出的Al3+与水反应生成Al(OH)3胶体【板书】 Al3+3H2O = Al(OH)3(胶体)+3H+【教师】Al(OH)3胶体具有很强的凝聚能力，它能凝聚水中的悬浮物并使之沉降，从而达到净水的目的。但明矾在净水的过程中，会产生铝离子，而我们知道铝离子对人的智力系统有一定的影响，所以使用受到限制，现在铁系净水剂逐渐取代了铝系净水剂。比如高铁酸钾 （K2 FeO4）。此外，氢氧化铝还广泛地应用于涂料、净水、金属冶炼、材料合成、化工、造纸油墨等方面。【多媒体演示】在医学上，制成一些药片，比如胃舒平，来治疗胃病。这主要是应用了氢氧化铝作为碱来中和胃酸。它还可以作为牙膏的摩擦剂使用，虽然颗粒较大，但是保氟性能好，并且不伤牙质，有良好的洁齿能力。【小结】通过今天的学习，我们知道了两性氧化物和两性氢氧化物的概念，也知道了氧化铝是两性氧化物，氢氧化铝是两性氢氧化物。它们与碱反应都生成偏铝酸钠，我们来归纳一下氧化铝、氢氧化铝、偏铝酸钠、氯化铝以及刚刚所介绍的硫酸铝钾这些铝的化合物之间，存在怎样的转化关系。【多媒体演示】HClNaOH Al2O3氨水NaOH（少量）NaOH HCl CO2 +H2OHCl（少量） NaAlO2 Al(OH)3 AlCl3 KAl (SO4)2【教师】这就是铝化合物之间的转化关系，我们可以称其为双三角关系，氧化铝、氢氧化铝在我们的生产生活中也有着重要的应用，它的应用远不止刚才我们在课堂上介绍的这些，有兴趣的同学可以在课后对此做更深入的了解