专题3第一单元铝教案
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专题三 从矿物到基础材料
第一单元 从铝土矿到铝合金
教学目标：
1．了解地壳中铝元素的含量，知道铝元素在自然界中的主要存在形式，了解工业上从铝土矿获得铝的方法，从金属铝冶炼方法的变化体验化学科学的发展对人类生活的影响。
2．知道铝、氧化铝和氢氧化铝的性质，了解铝及其化合物在生产生活中的重要应用，进一步认识化学与生产生活的关系。
3．了解两性氧化物和两性氢氧化物的概念，知道氧化铝和氢氧化铝分别是两性氧化物和两性氢氧化物。
4．通过相关探究活动进一步了解探究学习的一般过程和方法。
5．尝试采用联想、类比等方法学习新知识，学习构建知识结构的常用方法。
基本要求：
①了解地壳中铝元素的含量，知道铝元素在自然界的主要的存在形式，了解从铝土矿获得铝的方法，从炼铝方法的变化体验化学科学的发展对人类生活的影响。
②通过实验探究，理解铝的重要性质，如与酸、碱反应，钝化现象等。了解铝、氧化铝、氢氧化铝的性质，例举铝合金的应用，进一步认识化学与生活的关系。
③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。
发展要求：
①知道明矾的组成和净水作用。
②对铝热反应进行拓展，了解用其他金属氧化物如Cr2O3、MnO2等代替氧化铁也可发生铝热反应，并可用以冶炼铬、锰等金属。
③了解铝及其重要化合物之间的转化关系。
课时具体安排：
从铝土矿中提取铝 1课时
铝的性质 1课时
铝的氢氧化物 1课时
第一课时 从铝土矿中提取铝
教学目标：
知识与技能
1、了解铝在地壳中金属元素的含量；
2、了解铝的存在、物理性质和用途；
3、掌握铝的冶炼方法。
过程与方法
1、通过思考与交流，实验和观察，科学探究、实践活动等，初步学会发现问题、提出问题、分析问题、解决问题，逐步培养敢于质疑、勇于创新的精神和合作精神等；
2、通过实验现象的推理分析，培养学生一切从实际出发，由表及里，以严密的逻辑推理得出结论的思维方法。
情感态度与价值观
1、培养通过实验来研究物质及其变化的科学方法和严谨求实的科学态度；
2、通过安排与他人合作完成布置的探究活动与任务，培养主动参与交流、团队合作的精神。
教学重难点：
氧化铝的两性
教学过程：
教师：故事导入（在19世纪中期，法兰西第二共和国总统拿破仑三世，珍藏着一套铝制的餐具，平时舍不得用，直到国宴时才拿出来炫耀一翻，而元素周期表的创始人门捷列夫在受到英国皇家学会的表彰时，得到的却是一只铝杯，为什么拿破仑没有珍藏金制的餐具而门捷列夫没有给奖励一只金杯呢？其实在当时铝的冶炼相当的困难，从而导致了铝的价格相当的昂贵，甚至都超过了黄金，直到1886年电解法制铝工艺的发明，才使得铝在生产、生活中的应用得以迅速普及。今天我们就来学习怎样从铝土矿中提取铝）
板书：从铝土矿中提取铝
教师：投影：
教师：引导学生观察地壳中元素含量分布图，找出地壳中含量最多的元素，然后找出次多的元素，然后找出地壳中金属元素的含量排布。
学生：观察图表，回答出地壳中含量最多的和次多的元素，然后回答出了地壳中金属元素的多少排布。
教师：投影：地壳中金属元素的含量：Al>Fe>Ca>Na
教师：铝在地壳中是最多的金属元素，为什么不能可被人们所利用的铝很少呢？
学生：思考、讨论。，得出结论：得出结论：铝是比较活泼的金属，在自然界中的铝大多以化合态的形式存在。
教师：我们今天需要制得的铝是单质态的铝，由于铝土矿是地壳铝元素的主要存在形式之一，因此我们采用铝土矿作为提取铝的原料。
教师：投影：铝土矿的图片
学生：观察。
教师：我们来认识下铝土矿，铝土矿主要成分为氧化铝，还有少量的氧化铁和二氧化硅等杂质。
学生：观察，倾听。
教师：请同学们阅读62页，图3-2 从铝土矿制备铝的工艺流程，思考该工艺分几步进行，每一步的操作作用是什么？
学生：阅读，思考后讨论
教师：板书从铝土矿制备铝的工艺流程
学生：阅读，思考，讨论得出该反应分六步进行
教师：投影：①溶解：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
教师：讲解，我们这里溶解Al2O3用的是碱，生成了一种钠盐和水，我们把它叫做偏铝酸钠，Al2O3是碱性氧化物，我们在初中就学过，碱性氧化物可以和酸反应生成盐和水， Al2O3当然也不例外，我们把这种既可以和酸反应有可以和碱反应生成盐和水的氧化物叫做两性氧化物。
学生：倾听
教师：板书 两性氧化物
学生：记笔记
教师：投影：②过滤：除去杂质
③酸化：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3
④过滤：保留氢氧化铝
⑤灼烧：2Al(OH)3 Al2O3+3H2O
⑥电解：2Al2O3 4Al+3O2↑
教师：讲解，其实氧化铝的熔点很高大约是两千摄氏度，直到1886年霍尔在氧化铝中加入了一种物质，叫做冰晶石的物质，才使得氧化铝的熔融温度大大的降低下来，使得电解法制铝工艺能够成功的得以实现。
学生：倾听。
教师：回顾该工艺流程哪些反应可以转化成离子反应方程式？
学生：回忆书写离子反应方程式的必要条件，得出在溶解和酸化两步操作中涉及的反应可以转化为离子反应方程式
教师：上述反应哪些是氧化还原反应
学生：回忆，思考。得出电解这步反应是氧化还原反应
教师：在人们成功制得单质态铝以后，铝和其他金属或非金属熔合成合金我们把它称之为铝合金。
教师：投影：铝合金的特点
1、密度小
2、强度高
3、塑性好
4、制造工艺简单
5、成本低
6、抗腐蚀力强
学生：观看
教师：由于铝合金有这么多特点，这就决定了它在我们生活、生产中具有重要的作用。
教师：投影：（炊具、飞机、神州六号等图片）讲解在生产生活中的作用
学生：观看
作业：P68-7
第二课时 铝的性质
教学目标：
知识与技能
1、通过观察铝片的外观，知道铝是一种在空气中易被氧化的金属
2、通过铝在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化，掌握铝与浓酸的反应规律
3、通过铝与盐酸和氢氧化钠的反应，掌握铝与酸和碱的反应规律
过程与方法
1、学习以实验为基础的实验探究方法；
2、通过铝与浓硫酸、浓硝酸反应以及铝与稀盐酸、稀硫酸反应的现象的探讨，了解对比这一重要科学方法在科学学习过程中的应用
3、通过实验现象的推理分析，培养学生一切从实际出发，由表及里，以严密的逻辑推理得出结论的思维方法
情感态度与价值观
1、通过亲自实验或观看演示实验，进一步认识到“化学是一门以实验为基础的科学”；
2、通过安排与他人合作完成布置的探究活动与任务，培养主动参与交流、团队合作的精神；
3、通过实验或观察或找出金属在生产、生活中的应用，提高学习化学的兴趣，增强学好化学、服务社会的责任感和使命感。
教学重难点：
铝的钝化性质
教学过程：
教师：现在我们已经成功得制得了单质铝，在金属活动性顺序表中铝应该比铁活泼？为什么单质铁在空气中会生锈，而铝却没有生锈呢？带着这个问题请大家先思考下这个问题
学生：倾听，思考
教师：投影，取一段铝片，观察其表面的颜色。将铝片部分浸入4mol·L-1氢氧化钠溶液中，静置一段时间后取出，观察颜色变化。上述实验现象说明了什么问题？
教师：引导，铝暴露在空气中，空气中有氧气，铝和氧气反应，生成了一层氧化物保护膜，将铝片浸入氢氧化钠溶液中会怎样啊？
学生：铝表面会变得光亮，氢氧化钠溶液可以和氧化铝反应，除去铝表面的氧化膜。
教师：现在我们就来探究铝的性质，进行第一组探究实验，在实验之前我们要把铝片打磨下，主要是为了除去氧化膜。
教师：投影 将两段用砂纸打磨过的铝条分别放入两支洁净的试管中，再向试管中分别加入浓硝酸、浓硫酸各3mL，对比观察实验现象。
学生：观察，思考
教师：你们看到了什么现象？
学生：没有现象
教师：由此你得出了什么结论？
学生：铝与浓硝酸、浓硫酸不反应
教师：解释，铝与到浓酸，会在铝的表面反应生成一层氧化物保护膜，使得反应不能够再继续进行下去，我们把这种现象称之为钝化。
学生：倾听，思考，记录。
教师：下面我们进行铝的第二组性质探究实验
教师：投影 将两段用砂纸打磨过的铝条分别放入两支洁净的试管中，再向试管中分别加入6mol·L-1盐酸、 6mol·L-1氢氧化钠溶液各3mL，对比观察实验现象。
教师：下面这组实验我请两位同学上来做，其他同学注意观察
学生：进行实验（其他同学观察）
教师：请你们看到现象时，注意观察下对方试管内的实验现象，然后告诉大家
学生：铝条溶解，产生气泡
教师：你们能得出什么结论？
学生：铝和盐酸及氢氧化钠都反应
教师：讲解 2Al+6HCl= 2AlCl3+3H2↑
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
学生：倾听
教师：结合上面的两组实验，请大家思考下面两个具有挑战的问题
教师：投影 1.和你所熟悉的其他金属相比，铝的性质有何不同？
学生：铝能与碱溶液作用放出氢气；铝放入浓硫酸、浓硝酸中均未发生明显变化。
教师：2.分析上述反应中铝化合价的变化，标明铝得失电子的情况，说明氧化剂、还原剂。
学生：第一个反应铝的化合价升高，2molAl失去6mol电子，氧化剂是HCl还原剂是Al。
第二个反应铝的化合价升高，2molAl失去6mol电子，氧化剂是NaOH和H2O，还原剂是Al。
教师：讲解 铝和氢氧化钠溶液反应实质上是分两步进行的
教师：投影 第一步：2Al+6H2O= 2Al(OH)3+3H2↑
失 6e-
第二步：Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
得 6e-
★总方程式： 2Al+2NaOH+6H2O=2NaAlO2+ 4H2O +3H2↑
学生：观看，记录
教师：从反应的实质我们可以知道，铝和氢氧化钠溶液的反应中，氧化剂并非NaOH和H2O而是H2O。
学生：倾听
教师：由于铝具有强的还原性以及铝转化为氧化铝时能放出大量的热的性质，这使得它在工业上具有重要的作用
学生：倾听
教师：投影 工业上常用铝粉来还原一些金属氧化物
学生：观看
教师：我们把这类反应叫做铝热反应，工人师傅在焊接铁轨时常将铝粉和氧化铁混合后点燃，由于反应放出大量的热，置换出来的铁以熔融态形式流出。让熔融的铁流入铁轨的缝隙，冷却后就将铁轨粘在一起了。
教师：投影 2Al+Fe2O3 2Fe+ Al2O3
学生：观看，记录
教师：发生铝热反应，常见的铝热剂还有很多
教师： 投影 铝热剂：铝粉和某些金属氧化物（Fe2O3、FeO、Fe3O4、V2O5、Cr2O3、MnO2）组成的混合物。
学生：观看，记录
习题练习：见投影
作业设计：课本P68-8
第三课时 铝的氢氧化物
教学目标：
1、知道氢氧化铝的性质，实验室制法
2、了解两性氢氧化物的概念，知道氢氧化铝是两性氢氧化物
3、通过学习和实验，培养学生分析对比的逻辑思维方法和观察能力
4、知道明矾的净水原理
教学重难点：
1、知道氢氧化铝的性质
2、氯化铝与氢氧化钠、偏铝酸钠与盐酸二反应的过程及其图像分析
教学过程：
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学习课题 |
教师活动 |
学生活动 |
教学设想 |
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引入课题，Al(OH)3 的性质 |
氧化铝是典型的两性氧化物。请写出它分别与盐酸、NaOH的反应方程式 设疑：Al2O3的水化物Al(OH)3是否也与它一样具有两性呢？ |
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O |
温故知新，激发兴趣 |
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Al(OH)3的化学性质 |
分组实验 实验1：将2-3 ml 2mol/L氯化铝溶液分别注入两支洁净的试管中，逐滴加入6 mol/L氨水，观察实验现象 实验2：将实验1中的一支试管中加入6mol/L盐酸，向另一支试管中加入6 mol/L氢氧化钠溶液，观察实验现象 写出有关的化学反应式 |
实验1现象： 产生白色絮状沉淀 AlCl3 + 3NH3·H2O = Al(OH)3↓+ 3NH4Cl 实验2现象： 两支试管内的白色沉淀都溶解形成无色、澄清的溶液 Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O Al(OH)3+NaOH = NaAlO2+2H2O 通过实验得出结论：氢氧化铝既能与酸反应，又能与碱反应 |
通过实验培养学生观察、总结能力 |
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Al(OH)3具有两性的原因 |
从两个角度来说明： 1、从Al(OH)3既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠反应来说明 2、从电离的角度来说明， 提问：什么是酸，什么是碱？ |
回答： 在水溶液里电离出的阳离子全部是氢离子的化合物是酸，电离出的阴离子全部是氢氧根离子的化合物是碱。 |
培养学生分析问题的能力 |
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实验室制Al(OH)3 |
实验：在实验1的基础上继续滴加氨水，观察现象。 提问：实验室如何制Al(OH)3？ |
现象： 沉淀不溶解 得出结论： Al(OH)3只溶于强碱，不溶于弱碱，可用可溶性铝盐溶液跟碱（一般用弱碱，例如氨水）反应制Al(OH)3 |
通过实验，培养学生的归纳、总结能力 |
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铝的重要化合物的转化 |
请学生写出下列转化的方程式 |
(1)Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓ (2)Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O (3)Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O (4)AlO2- + H+ + H2O = Al(OH)3↓ (5)Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O (6)AlO2- + 4H+ = Al3+ + 2H2O |
培养分析对比能力和归纳总结能力。 |
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引入实验探究 |
用图像表示三者的转化关系，实验操作基本图像离子方程式。 分组实验 1．将NaOH溶液逐滴滴入到AlCl3溶液中，直至过量。 2．将AlCl3溶液逐滴滴入到NaOH溶液中，直至过量。 3．将盐酸逐滴滴入到NaAlO2溶液中，直至过量。 4．将NaAlO2溶液逐滴滴入到盐酸中，直至过量 |
现象 1、先产生白色絮状沉淀，当NaOH过量时沉淀消失。 Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓ Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O 2、先产生沉淀，振荡后消失，当AlCl3过量时，产生的沉淀不再消失。 4OH- + Al3+ = AlO2- + 2H2O 3AlO2- + 6H2O + Al3+ = 4Al(OH)3↓ 3、先产生白色絮状沉淀，当HCl过量时沉淀消失。 AlO2- + H+ + H2O = Al(OH)3↓ Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O 4、先产生沉淀，振荡后消失，当NaAlO2过量时，产生的沉淀不再消失。 4H+ + AlO2- = Al3+ + 2H2O Al3+ + 3AlO2- + 6H2O = 4Al(OH)3↓ |
学会用实验解决问题的方法。通过实验，用分析对比的方法认识到量变到质变的辩证唯物主义观点 |
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Al(OH)3的用途 |
请学生观察实验生成的Al(OH)3的形状、颜色，得出Al(OH)3的某些物理性质 提问：絮状氢氧化铝和胶体溶液中的氢氧化铝都有很强的吸附性，在生产生活中有什么用途？ |
Al(OH)3通常为白色固体，难溶于水，在水溶液中生成的氢氧化物为白色絮状固体。 回答：水的净化 |
体会化学在生产、生活中的实际应用，激发学生热受化学的情感。 |
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明矾 |
明矾是一种净水剂，让学生通过观察明矾的化学式，用自己的话得出复盐的定义 |
由讨论得出复盐的定义： 复盐：由两种或两种以上阳离子和一种阴离子组成的盐。 |
培养学生归纳、总结能力 |
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明矾的净水原理 |
请学生写出明矾在水溶液中的电离方程式，并讨论其净水原理 |
电离：KAl（SO4）2 = K++Al3++2SO42- 原理：电离出的铝离子和水反应生成氢氧化铝胶体： Al3+ + 3H2O = Al(OH)3（胶体）+ 3H+ |
培养学生课前预习的好习惯 |
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明矾与氯化铁晶体作为净水剂的比较 |
指出氯化铁与明矾的净水原理相似，请学生讨论并回答氯化铁的净水原理，并依据自己的知识来比较氯化铁与明矾作为净水剂那个更有利于身体健康？ |
氯化铁的净化原理：Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3（胶体）+ 3H+ 通过讨论得出：人体中积聚过多铝容易引发老年痴呆症等疾病，所以氯化铁晶体作为净水剂更合适。 |
体会化学在生活中无处不在，激发学习兴趣 |