高中化学 2.4 镁和铝的冶炼教案2 苏教版选修2

1、镁和铝的冶炼 【教学目的】1.使学生了解金属的通性。2.使学生了解铝的物理性质以及用途。3.使学生掌握镁和铝的化学性质。4.使学生了解铝的几种重要化合物。5.使学生初步了解合金。【教学重点】 镁和铝的化学性质、氢氧化铝的两性【教学难点】 氢氧化铝的两性【教学用具】 投影仪、胶片、铝箔、氧气、粗铁丝、火柴、NaOH溶液、CO2、镁带、氯酸钾、氧化铁、铝粉、滤纸、蒸发皿、砂纸、带铁圈的铁架台、0.5 mol·L1 Al2(SO4)3、氨水、2 mol·L1盐酸、氧化铝、沙子【课时安排】 2课时。【教学方法】 1.运用周期律知识讨论推断镁和铝的物理性质和化学性质，以及在工农业生产

2、上的用途。“实验对比”的方法归纳镁、铝的化学性质。3.运用电离平衡的知识，分析、讨论氢氧化铝的两性。【教学过程】第1课时引言人类已经发现了一百多种元素，其中大约有45是金属元素。金属在人类社会的发展进程中，一直起着非常重要的作用。即使在各种各样的新材料层出不穷的现代社会中，金属仍然起着不可替代的作用。在日常生活中我们常常接触到各种各样的金属，因此，我们了解金属的重要性质是很必要的。师按照不同的分类标准，可对金属从不同的角度进行分类。黑色金属：铁、铬、锰（注意：实际上，铁、铬、锰均为银白色金属）有色金属：除上述三种以外的其他金属，如常见的铝、镁等。轻金属：密度小于4.5 g·cm3的金

3、属。如铝、钾、镁、钠等。重金属：密度大于4.5 g·cm3的金属。如铁、铜、银、汞等。常见金属:如铁、铜、锡、镁、铝等。稀有金属：如钽、锆、铌等。师展示几种金属样品同学们，我这儿有几种金属样品，请仔细观察，大家通过讨论得出金属的通性。生物理性质1.常温时，除了汞为液体外，其他金属都是固体。2.有金属光泽。这种现象只有当金属为块状时才能表现出来，粉末状时呈暗灰色或黑色。3.大多数金属有良好的导电性和导热性，导电性最好的是Ag，其次是Cu，再后为Al。4.大多数金属具有展性和延性。延性最好的是铂，展性最好的是金。5.金属的硬度一般较大。但不同金属差别也大，最硬的是铬，而Na、K很软。6.

4、金属的熔点一般较高。但高低差别较大，最难熔的是钨，最易熔的是汞。师同学们，请先回忆学过的一些金属的化学性质，然后我们共同归纳出金属的化学通性。生化学性质金属容易失去最外层电子，变成金属阳离子，表现出还原性。金属还原性强弱的顺序可归纳为（金属活动顺序表）：KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu。适用于水溶液（或熔化状态）中进行的反应，体现如下：（1）排在前面的金属能把后面的金属从其盐溶液中置换出来；（2）排在氢前面的金属能从稀酸溶液中置换出氢。师为什么不同的金属在化学反应中所表现出来的还原性强弱不同呢？下面，我们通过比较，来学习最常见的两种金属镁和铝的性质。板书第四章 几种

5、重要的金属第一节 镁和铝师镁和铝的性质有类似的地方，但由于结构不同，因此性质上又有许多差异。板书一、镁和铝的物理性质师下面，我们通过下表来学习一下镁和铝的物理性质。投影展示表42表42镁和铝的性质元素名称元素符号核电荷数原子结构示意图单质的物理性质颜色和状态硬度镁Mg12银白色固体很软6451090铝Al13银白色固体很软2467师首先同学们画出镁和铝的原子结构示意图，并指出它们的原子结构有哪些特点？然后，再说出它们分别位于元素周期表的第几周期，第几族？生在练习本上画镁和铝的原子结构示意图：答：镁和铝分别位于第三周期的A和A族，原子半径r(Mg)r(Al)。师通过上表，请比较镁和铝的物理性质。

6、生（1）相似性：都是银白色的轻金属，有较强的韧性、延性和展性，熔点较低，硬度较小，有良好的导电、导热性。（2）差异性：铝的硬度比镁大，熔点、沸点比镁高。师请利用镁铝的原子结构及有关知识分析二者物理性质上的差异性。生原因：铝的价电子比镁多，原子半径比镁小，故铝单质中存在的化学键比镁中的强。师物质的用途常与它们的性质有很大关系，如铝常用于制作导线和电缆，铝箔常用于食品、饮料的包装等。而镁和铝的更重要的用途是制造合金。请同学们举出最常见的镁、铝合金的用途。生可用来做门窗。师制成合金可克服纯镁和纯铝的硬度、强度较低，不适于制造机器零件的缺点，而具有质轻、坚韧、机械性能较好等许多优良性质。师镁和铝都是第

7、三周期中比较活泼的金属，它们有哪些化学性质呢？下面我们就来学习一下二者的化学性质。板书二、镁和铝的化学性质师在高中化学第一册第五章，学习元素周期律知识时，我们曾学过镁、铝分别跟热水反应的实验，请同学们回忆一下实验现象并写出化学反应方程式。生化学方程式：Mg+2H2OMg(OH)2+H2现象：（事先在水中滴加酚酞）待水沸腾后，镁带表面变红，说明有碱生成，而铝则不能。师镁和铝同属第三周期的元素，原子最外层分别有2个和3个电子，在参加化学反应时，容易失去最外层电子成为阳离子。但为什么与水反应时有如此大的差别呢？请同学们试从原子结构的知识来解释。生镁和铝分属不同的主族元素，镁比铝的原子半径大，最外层电

8、子数少，原子核对最外层电子的引力更小一些，因此镁的最外层电子更易失去，镁比铝更活泼。结构决定性质，由于结构不同，所以二者性质有差异。师很好。下面我们就采用实验对比的方法来学习二者的化学性质。思考：我们知道，镁和铝都具有金属光泽，而为什么我手中的镁带和铝箔没有光泽呢？答在常温下，镁和铝都跟空气里的氧气起反应，生成一层致密而坚固的氧化物薄膜，从而使金属失去光泽。师回答很好。下面我们来观察一下实验（展示镁带在空气中燃烧，现象：发出耀眼的强光）。问铝能不能燃烧呢？让我们共同观察一个实验。演示（实验41）铝箔的燃烧实验说明：应注意当火柴燃尽时，再把铝箔伸入集气瓶中，不能过早伸入，以免消耗过多氧气师同学们

9、，你们能说出铝箔在氧气中燃烧的现象，并给出化学方程式吗？生铝箔在氧气中可以燃烧，并放出大量的热，产生耀眼的白光。化学反应方程式为：2Al+3O22Al2O3师镁和铝都能跟氧气反应，但在常温下，镁、铝表面都能形成致密氧化物薄膜而阻止金属继续氧化，所以镁和铝都具有抗腐蚀性。镁和铝除能跟氧气起反应外，在加热时还能跟其他非金属如硫、卤素等起反应。练习写出镁、铝分别与Cl2、S反应的化学方程式。答案：Mg+Cl2MgCl2Mg+SMgS2Al+3Cl22AlCl32Al+3SAl2S3演示在投影仪上放一培养皿，并盛少量稀盐酸，用砂纸擦掉镁带和铝箔表面的氧化膜后，放入同一培养皿中观察投影屏幕。师请同学们说

10、出观察到的现象。生镁带和铝箔表面都有气泡，但镁的反应更剧烈一些。师很好，同学们观察的很仔细。其实这类反应的实质是金属跟酸溶液中的氢离子进行反应，氢离子被还原成氢气。练习请写出镁、铝分别跟稀硫酸反应的离子方程式。答案Mg+2H+=Mg2+H2 2Al+6H+=2Al3+3H2师以上是镁、铝与非氧化性酸的反应，如果是氧化性的酸，情况则大不相同，如镁与浓硫酸和浓硝酸的反应分别为：Mg+2H2SO4MgSO4+SO2+2H2OMg+4HNO3Mg(NO3)2+2NO2+2H2O不会产生H2。而对于铝来说，在冷的浓硫酸或冷的浓硝酸中，表面会被钝化，生成坚固的氧化膜，可阻止反应的继续进行。因此，可以用铝制

11、的容器装运浓硫酸或浓硝酸。师我们知道，很多金属能跟酸起反应，但大多数金属却不能跟碱起反应，那么，镁和铝遇到碱时能不能发生反应呢？演示（实验42）由学生演示实验。师观察现象并思考如何进行解释，写出反应方程式，并标出电子转移的方向和数目。生Mg与碱溶液不反应。Al可以与强碱溶液反应，并产生可燃性的气体（H2），反应方程式为：2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO23H2。师铝的表面有一层氧化膜（氧化铝），能与氢氧化钠反应而除去，从而使铝暴露出来与水反应生成氢氧化铝，而氢氧化铝具有两性，与碱反应生成盐和水，而使反应得以进行。所以事实上该反应是分两步进行的：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H

12、22Al(OH)3+2NaOH=2NaAlO2+4H2O总反应为：铝与氢氧化钠溶液反应时，氧化剂是水。练习回忆硅与氢氧化钠溶液的反应，写出反应方程式。答案：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2师在这个反应中氧化剂也是H2O，所以若要标出电子转移的数目需要在方程式的两边各补上1个H2O分子。师镁和铝都是较活泼的金属，它们的还原性比较强，不仅能把氧气还原，而且在一定条件下还能跟某些氧化物起反应，将其中的某些元素还原。演示（实验43）镁条在二氧化碳里燃烧实验说明在做镁条在二氧化碳中燃烧实验之前，可先用燃着的火柴伸入装满CO2的集气瓶里。改用燃着的镁条时，应引导学生注意观察现象，并对两个实

13、验的现象进行对比，以加深对知识的理解。2要收集满，镁条要稍长一些，并由瓶口逐渐伸入到瓶底，使其充分反应，全部燃烧完。2.实验所用的镁条应预先用砂纸擦去表面的氧化膜。师观察现象然后分析写出化学方程式。生火柴熄灭，而镁带剧烈燃烧，生成白色固体，在集气瓶壁上有黑色固体生成。反应的化学方程式为：2Mg+CO22MgO+C师该反应为置换反应，说明了镁的强还原性，反应同时也说明了CO2不支持燃烧是相对的。思考：镁在二氧化硫中能否燃烧？答：镁在二氧化硫中燃烧与在二氧化碳中相似，生成氧化镁和单质硫，但是生成的硫能继续与镁反应，生成硫化镁，反应的方程式为：2Mg+SO22MgO+S,Mg+SMgS演示（实验44

14、）铝热反应实验中应注意的是1.要使用没有被氧化的铝粉，氧化铁粉末要烘干。氧化铁和铝粉的质量比为33作为引燃剂，也可以用Na2O2或BaO2代替。实验时可以不用镁条点燃，而用在KClO3和白糖的混合物上滴加浓硫酸的方法来点燃。操作方法如下：把白糖和氯酸钾各0.5 g混合均匀，堆放在铝粉和铁粉的混合物上，向其中滴加12滴浓硫酸，立即可以引发反应。3.纸漏斗必须用水湿润。4.注意安全，实验装置不宜离人太近。师观察现象，写出反应方程式，分析各种试剂的作用。生通过实验我们看到，镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒。纸漏斗的下部被烧

15、穿，有熔融物落入沙中。反应的方程式：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3反应中用到的铝热剂，是铝粉和某些金属氧化物（氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁、五氧化二钒、三氧化二铬、二氧化锰等）组成的混合物。在该反应中，镁条和氯酸钾是引燃剂，镁条在空气中可以燃烧，氧气是氧化剂。但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应。由于该反应放出大量的热，只要反应已经引发就可剧烈进行，放出的热使生成的铁熔化为液态。师铝热反应的原理可用于生产上，如焊接钢轨；也可以用于冶金工业，用来冶炼难熔金属。练习请同学们写出铝与三氧化二铬、二氧化锰、五氧化二钒反应

16、的化学方程式。答案2Al+Cr2O3=2Cr+Al2O3 4Al+3MnO2=3Mn+2Al2O3 3V2O5+10Al=5Al2O3+6V小结本节课重点讲镁和铝的物理性质和化学性质。它们原子的价电子数都比较少，因而性质上有类似的地方。在物理性质上，它们都是密度较小、熔点较低、硬度较小的银白色金属。在化学性质上，它们的原子易失去最外层电子而成为阳离子，所以都是比较活泼的金属，能跟非金属、酸起反应。它们都是比较强的还原剂，能跟某些氧化物反应。由于镁和铝分处于不同主族，结构不同，所以性质上又有许多差异。在物理性质上，铝的硬度比镁稍大，熔点和沸点都比镁高。在化学性质上，镁比铝更容易跟非金属、水、酸反

17、应。镁不能跟碱反应，但铝能跟碱溶液起反应，生成氢气和偏铝酸盐。布置作业教材90页习题一、1；习题四、1。附:板书设计第四章 几种重要的金属第一节 镁和铝一、镁和铝的物理性质都是银白色的轻金属，有较强的韧性、延性和展性，有良好的导电、导热性。二、镁和铝的化学性质2Mg+O22MgO 4Al+3O22Al2O3Mg+2H=Mg2+H22Al+6H+=2Al3+3H22Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H22Mg+CO22MgO+C2Al+Fe2O32Fe+Al2O3教学心得:本节是学习理论知识之后集中学习金属元素知识的，因此在教学中注意引导学生自学讨论，运用理论知识指导金属元素的学习。

18、例如，讲镁、铝的性质时，可结合元素周期表及周期律的知识。这样，不仅巩固高中所学的理论知识，还可以培养学生分析问题、解决问题的能力。另外，在讲解镁和铝的性质时，可采用实验对比法，对学生进行精心的引导，让学生亲自参与到学习新知识的过程中来，最后通过对所学知识的应用练习，使本节课的知识得以巩固，充分发挥学生的主体作用，达到较好的教学效果。第2课时引言从上一节课我们所学的知识可以知道：镁和铝都是较活泼的金属。因此，它们都以化合态存在于自然界中。镁占地壳总质量的2.0%，在所有元素中为第8位，主要存在形式有：光卤石（KCl·MgCl2·6H2O)、白云石（MgCO3·CaC

19、O3）、菱镁矿（MgCO3)、硫酸镁、滑石、石棉等。铝占地壳总质量的7.7%，在所有元素中是第3位，在金属中为第1位，主要存在形式有：铝土矿（Al2O3)、明矾石KAl(SO4)2·12H2O、长石、云母等。铝的最常见的重要化合物有：Al2O3、Al(OH)3、硫酸铝钾等，它们有哪些性质呢？下面我们就来学习这几种重要的铝的化合物的性质。板书三、铝的重要化合物1.氧化铝（Al2O3）师（展示氧化铝）Al2O3为白色粉末，不溶于水，熔点2050，用作耐火材料。自然界中纯净的Al2O3为无色晶体，俗称刚玉，硬度仅次于金刚石。在高一元素周期律一节中曾介绍过氧化铝是典型的两性氧化物。现在，请同

20、学们回忆一下，什么样的氧化物是两性氧化物？生像Al2O3这类既能与酸起反应生成盐和水，又能与碱起反应生成盐和水的氧化物，叫做两性氧化物。师回答很好，请同学们写出Al2O3分别与盐酸、NaOH溶液反应的化学方程式及对应的离子方程式。板书Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2OAl2O3+6H+=2Al3+3H2OAl2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2OAl2O3+2OH=2AlO+H2O师Al2O3呈两性，那么它对应的水化物Al(OH)3的性质又怎样呢？板书2.氢氧化铝Al(OH)3师现在我给同学们演示一下教材实验45，你们一定要通过观察后描述出实验现象。生溶液中产生了不溶于水的白色胶

21、状物质；蒸发皿中生成了白色粉末。师好，观察得非常仔细，我们必须具备观察能力。现在我给大家解释一下反应原理。讲解并板书上述反应可以表示如下：Al2(SO4)3+6NH3·H2O=2Al(OH)3+3(NH4)2SO42Al(OH)3Al2O3+3H2O师在实验室里可以用铝盐溶液跟氨水的反应来制取氢氧化铝。练习请同学们写出实验室制取Al(OH)3的离子方程式。答案2Al3+6NH3·H2O=2Al(OH)36NH师在高一元素周期律一节中我们曾提到过：Al(OH)3是典型的两性氢氧化物，既能跟酸起反应，又能跟碱起反应的氢氧化物。好，现在我们通过实验来验证Al(OH)3是两性氢氧化

22、物。演示实验46板书并讲解实验表明，Al(OH)3在盐酸和NaOH溶液里都能溶解。这就说明它既能跟酸起反应，又能跟碱起反应，反应的化学方程式及离子方程式为：Al(OH)3+3HCl=AlCl33H2OAl(OH)33H=Al3+3H2OAl(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2OAl(OH)3+OH=AlO+2H2O问通过实验45和46分析：氢氧化铝能否和所有的碱溶液反应？答不是，只跟强碱溶液发生反应。师为什么Al(OH)3具有两性呢？板书并讲解我们可用平衡移动的原理来作分析，氢氧化铝在水溶液中有两种电离方式：H+AlO+H2O Al(OH)3 Al3+3OH酸式电离 碱式电离当向Al(O

23、H)3溶液中加酸时，抑制酸式电离，促进碱式电离。若加入足量的酸，则Al(OH)3将完全以碱的形式电离，即Al(OH)3溶于酸中；当向氢氧化铝溶液中加碱时，抑制碱式电离，促进酸式电离。若加入足量的碱，则Al(OH)3完全以酸的形式电离，即Al(OH)3溶于碱中。强调氢氧化铝不能与弱酸反应，如向氢氧化铝浊液中通入二氧化碳不溶解；也不与弱碱反应如氨水。故实验室用NH3·H2O制Al(OH)3，而不用强碱。投影练习下列各图中，横坐标为某溶液中加入的某物质的量，纵坐标为生成沉淀的量，从AE中选择符合表中各题要求的序号，填在表中。溶 液加入的物质答案序号饱和石灰水通入过量CO2AlCl3溶液加入

24、过量氨水含少量NaOH的NaAlO2溶液通入过量CO2含少量NaOH的NaAlO2溶液逐滴加入稀盐酸MgCl2、AlCl3混合溶液逐滴加入NaOH溶液至过量思路分析BCa(OH)2+CO2=CaCO3H2O；CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2，随着CO2的通入，沉淀量先达到最大值而后逐渐减少至消失；CAlCl33NH3·H2O=Al(OH)33NH4Cl，Al(OH)3不与弱碱反应，沉淀量达到最大值而不变；D因为含少量的NaOH，所以最初不会产生Al(OH)3沉淀；ENaOH+HCl=NaCl+H2O，最初无沉淀，待NaOH反应完后，发生反应NaAlO2+HCl+H2O=Na

25、Cl+Al(OH)3,Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O，开始产生沉淀达最大值，而后减少至消失，从达到最大值到消失，消耗HCl的物质的量之比为13；A产生的沉淀为Mg(OH)2和Al(OH)3，而Mg(OH)2不与NaOH溶液反应，所以沉淀量达最大值后，再加NaOH，减少的是Al(OH)3，因此最后剩余为Mg(OH)2板书3.硫酸铝钾KAl(SO4)2师我们在初中学过复盐，那么，什么样的盐是复盐呢？生能电离出两种不同的阳离子和一种阴离子的盐。师硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的化合物，是一种复盐，其化学式为KAl(SO4）2，它电离时能产生两种金属的阳离子。请同学们

26、写出电离方程式。板书KAl(SO4)2=K+Al3+2SO师十二水合硫酸铝钾KAl(SO4)2·12H2O的俗名是明矾，是无色晶体，易溶于水，溶于水时，发生水解反应。下面请同学们思考一个问题。思考：明矾的水溶液是呈酸性还是碱性？答：明矾的水溶液呈酸性板书Al3+3H2O Al(OH)33H师明矾水解所产生的胶状物Al(OH)3吸附能力很强，可以吸附水里的杂质，并形成沉淀，使水澄清，所以明矾常用作净水剂，但广泛使用铝盐净化水可能导致脑损伤，造成严重的记忆力丧失，这是老年性痴呆症特有的症状。使用时要切实注意，尽量扬长避短，才能使铝及其化合物对人类社会发展发挥出更为重要的作用。投影练习向明

27、矾溶液里加入Ba(OH)2溶液，待SO沉淀完全时，铝元素的存在形式是( )A.一部分为Al(OH)3沉淀，一部分以Al3+形式存在溶液中B.一部分为Al(OH)3，一部分以AlO形式存在溶液中C.全部为Al(OH)3沉淀形式存在于溶液中答案：D（要使SO沉淀完全，则所需Ba(OH)2的物质的量为SO的2倍，因此，相当于1 mol KOH与1 mol Al(OH)3刚好反应，生成1 mol KAlO2，KOHAl(OH)3=KAlO2+2H2O）师请同学们阅读课本第87页合金部分，然后回答以下几个问题：1.什么是合金？ 2.合金的性质特点是什么？（学生仔细阅读）讲解并板书四、合金1.定义：由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合在一起形成的具有金属特