教案從鋁土礦中提取鋁的教學案例與分析

1、教案:從鋁土礦中提取鋁的教學案例與分析福清一中 吳國海一、教材分析：1、教材的地位和作用： 鋁是地殼中含量最高的金屬元素，它具有廣泛的應用。本節(jié)課“從鋁土礦中提取鋁”是高中新課程蘇教版必修1專題3的第一單元第一節(jié)。本章中涉及到的鋁土礦提取鋁的方法，鋁、氧化鋁、氫氧化鋁的性質(zhì)及應用是高中化學必須掌握的化學知識，又與社會、生產(chǎn)、生活息息相關(guān)。教材編排在學生學習了鈉、鎂等重要金屬元素之后，學生自然而然地把鈉、鎂、鋁三者作比較，這為以后學習元素周期律知識奠定了基礎(chǔ)。本節(jié)課介紹鋁的冶煉和Al2O3的兩性。上好本節(jié)課可以激發(fā)學生對后面知識學習的興趣；通過Al2O3兩性的探究學生很容易通過類比遷移的方法思考

2、Al(OH)3是否也為兩性物質(zhì)，這為后面的學習作了很好的鋪墊；通過鋁的冶煉歷史的介紹，也會促進他們崇尚科學、并熱愛科學。2、教學目標： 根據(jù)全面提高學生素質(zhì)的總體目標和教學大綱要求以及本節(jié)教材內(nèi)容和學生已有的認識基礎(chǔ)，我確定本節(jié)的教學目標如下：（1）知識目標： 了解地殼中鋁元素的含量。知道鋁元素在自然界的主要存在形式。 了解工業(yè)上從鋁土礦中提取鋁的方法。了解鋁在生產(chǎn)生活中的重要應用。 了解Al2O3的性質(zhì)和兩性氧化物的概念。 加深對性質(zhì)決定用途的理解。（2）能力目標： 通過探究學習鋁土礦中提取鋁的工藝流程，培養(yǎng)學生從信息中獲取新知識的能力，從實驗求證猜想的能力，引導學生從多角度獲取知識的能力，

3、為將來自主學習、探究學習打下基礎(chǔ)。（3）情感目標： 通過鋁在生產(chǎn)生活中的重要應用，進一步認識化學與生產(chǎn)生活的密切聯(lián)系。 從金屬鋁的冶煉方法的改變使學生體驗了化學學科發(fā)展對人類生活的影響，激發(fā)它們熱愛化學、熱愛科學、崇尚科學。3、重點和難點（1）重點：通過對“Al2O3分別與酸、堿溶液反應”的探究，讓學生更熟悉酸、堿、氧化物之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，構(gòu)建學習化學學科知識體系的方法。（2）難點：Al2O3的兩性、鋁的冶煉涉及的反應原理。二、教具準備：多媒體課件，實驗儀器（試管每組4支、滴管1支、燒杯1個）實驗藥品（Al2O3固體、Fe2O3固體,6mol/L NaOH溶液、6mol/L HCl溶液每組一

4、瓶）三、教學案例與設(shè)計：（一）引入新課：播放電腦圖片及解說 （圖一）這是一種新型材料-泡沫鋁，它是將發(fā)泡劑加入到熔融鋁合金中制成，其優(yōu)點是密度小，比木材還輕，可浮在水面，又有很大的剛性和隔音保溫的效果，是一種良好的建筑材料和輕質(zhì)材料。 （圖二）這是一款新型“奧迪”轎車，他在廣告中的賣點是“寬敞的空間”和“全鋁合金引擎”。 （圖三）飛機、火車、汽車、船舶、導彈制造業(yè)，使用了各種鋁合金，如一架超音速飛機由70%的鋁合金構(gòu)成，每枚導彈用鋁量約占總量的10%-15%，國外已有鋁制火車軌道，而一艘大型船舶鋁用量達2000噸。教師講解剛才看到這些圖片，大家已了解鋁在高科技領(lǐng)域的廣泛應用，除此之外，在我們身

5、邊，鋁還有哪些應用呢?學生討論回答 鋁制炊具、鋁合金門窗、鋁制導線、鋁用于藥品、食品包裝，高質(zhì)量的反射鏡等。教師播放鋁制日用品圖 教師講解鋁在我們身邊無處不在，具有廣泛的應用。那么再請大家思考一下圖中的一些應用主要利用了鋁的哪些性質(zhì)？板書（一）鋁的物理性質(zhì)及用途：學生討論回答 飛機制造-鋁的密度小 用作導線-良好的導電性 鋁制炊具-良好的導熱性 用作包裝-良好的延展性學生在學習了Na、Mg的性質(zhì)之后對金屬的通性已有了一定認識，在這里可以使他們回顧舊知識，又可以使他們對性質(zhì)決定用途的有更深的理解。學生討論不完整時，教師可以適當?shù)膯l(fā)，師生互動。（二）推進新課：教師講解鋁不僅可以促進科技發(fā)展日新月

6、異，又和我們家家戶戶生活息息相關(guān)，它是大自然賜予人類的寶物。但是追溯到19世紀中葉，鋁并不是象現(xiàn)在那樣普遍存在。多媒體播放（一）在國宴上，拿破侖三世使用一套珍藏的鋁制餐具，而大臣們使用的是銀制餐具。 （二）門捷列夫創(chuàng)建了元素周期表，受到英國皇家學會的表彰，獎品是一只鋁制獎杯。教師這兩個事例說明了什么？學生19世紀中葉鋁是很昂貴的金屬（甚至超過黃金）。教師為什么當時鋁的價格和現(xiàn)在會有這么大的差別？學生鋁的冶煉水平不同。教師是的，雖鋁在地殼中的含量非常豐富，占地殼總含量的7.73%，是地殼中含量最多的金屬元素，但它都以化合態(tài)存在，單質(zhì)鋁必須采用人工方法冶煉出來。這在19世紀是一個較難的問題，但現(xiàn)在

7、隨著科技的發(fā)展，人們已經(jīng)熟練的掌握了冶煉鋁較好的方法，并投入大量生產(chǎn)使之服務于各個行業(yè)。那么我們現(xiàn)在是如何提取鋁的呢？【通過兩組電腦圖片的對比，使學生深刻體會到了科技改變了人的生活，激發(fā)學生熱愛科學、崇尚科學并立志獻身科學。然后教師很自然的提出設(shè)問“現(xiàn)在我們是如何提取鋁？”引導學生進行探究思考】板書二、從鋁土礦中冶煉鋁多媒體播放鋁的工藝流程。（或指導學生看課本62頁圖3-2）教師從鋁的工藝流程來看，煉鋁的原料是地殼中含量較多的鋁土礦，其主要成分是Al2O3、雜質(zhì)Fe2O3、SiO2等，我們可以把冶煉過程分成兩個階段。板書（1）鋁土礦氧化鋁 （2）氧化鋁鋁教師請同學們根據(jù)鋁的工藝流程的兩個階段和

8、以下幾個問題一起來探究它的原理。（雜質(zhì)SiO2暫時忽略，圍繞中間的操作過程和分離后的主產(chǎn)物進行探究）（問題一）鋁土礦中取出的氧化鋁是金屬氧化物，請推測其可能性質(zhì)，并用所給藥品進行驗證。學生活動得出結(jié)論甲：Al2O3會和鹽酸反應。驗證：白色固體溶解，得無色溶液。乙：Al2O3不會溶于水，也不和水反應?！咀寣W生回顧金屬氧化物的性質(zhì) 】（問題二）工藝流程中NaOH溶解鋁土礦的目的是什么？學生討論驗證 甲：實驗Fe2O3+NaOH不反應（Fe2O3成為殘渣）乙：實驗Al2O3+NaOH 現(xiàn)象：白色固體溶解，生成無色溶液。（過濾后含鋁的化合物進入濾液）教師提示反應后的液體留下備用。教師很好，大家根據(jù)前兩

9、個問題比較Fe2O3、Al2O3兩種金屬氧化物，也找出了它們的區(qū)別。多媒體播放（教師總結(jié)比較后得出兩性氧化物的定義）Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2OAl2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O（強調(diào)Al2O3是最重要的兩性氧化物，大家要熟練掌握并學會書寫化學方程式）【通過學生思考、實驗找出它們的區(qū)別，加深了對兩性氧化物的概念的理解】（問題三）NaOH溶解鋁土礦后，濾液中的主要成分是什么？學生主要成分是NaOH（過量），NaAlO2（Fe2O3成為殘渣）（問題四）把濾液酸化的作用是什么？（啟發(fā)學生用前面的備用的NaAlO2溶液逐滴滴入HCl驗證，看到明顯現(xiàn)象就停止）學生中和過量的Na

10、OH并和NaAlO2反應，現(xiàn)象：有白色沉淀生成。教師那白色沉淀是什么？（從流程中得知要由沉淀制得Al2O3可推測出沉淀是鋁的化合物）板書 NaAlO2 +HCl+H2O = NaCl + Al(OH)3（問題五）流程中不是用HCl，而是通足量的CO2酸化，反應后生成了什么？濾液的主要成分？教師因為通足量的CO2，所以產(chǎn)物應為NaHCO3，也可從P63問題解決得到提示。（問題六）將過濾后的白色固體灼燒，發(fā)生什么反應？寫出有關(guān)的化學方程式。 學生 2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O教師我們順利提取了Al2O3，涉及反應請?zhí)钊胝n本P63的“問題解決”。板書鋁土礦 NaAlO2 Al(OH

11、)3 Al2O3教師 順利提取了Al2O3，接下來怎么由氧化鋁鋁？又是利用了什么原理？化合價是否發(fā)生變化？學生甲：發(fā)生了氧化還原反應 ，按流程提示用電解法制取。教師還有其他方法嗎？學生乙：因為鋁被還原，所以可以用較強還原劑來把鋁還原出來。 丙：可以用加熱法使其分解嗎？教師 大家已經(jīng)分析出了Al2O3Al 必有化合價變化，是氧化還原反應，但能否用還原劑還原？此法可行嗎？好不好？學生丁：據(jù)還原劑還原性還原產(chǎn)物，還原劑必須用很活潑金屬才可以。教師是的，19世紀時，人們用鈉熔融條件下還原出鋁，但工藝復雜，鈉本身也較難得到，當時鋁很昂貴。而熱分解法不適于制活潑金屬，因為活潑金屬氧化物很穩(wěn)定，高溫下也難分

12、解。所以和鈉、鎂一樣均采用電解法。通電板書（2）2Al2O3 =4Al+3O2 【指導學生閱讀】化學史話教師早期用鈉還原出鋁 ，后來發(fā)展到用電解Al2O3Al ，但Al2O3熔點高，熔化電解需大量的電能，所以鋁的價格還很高，當時無法進行大量的化工生產(chǎn)，直到美國化學家霍爾發(fā)現(xiàn)冰晶石可以降低Al2O3的熔點才使Al 廣泛投入生產(chǎn)，才使這種19世紀最昂貴的金屬如“舊時王謝堂前燕，飛入平常百姓家”。但大家要知道，鋁的需求是巨大的，而鋁資源是有限的，所以大家要從身邊的小事做起，隨手撿起到處亂扔的易拉罐?！驹俅巫寣W生感受科技造福人類，提高學生的環(huán)保意識。】教師了解了從鋁土礦中冶煉鋁的工藝流程，也探究了Al

13、2O3的一些性質(zhì)，它是一種重要的氧化物，接下來我們在一起回顧一下它的性質(zhì)。（師生共同歸納）板書 三、氧化鋁的性質(zhì)：1、物理性質(zhì)：2、化學性質(zhì)：a.與酸反應 ：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2Ob.與堿反應Al2O3+2NaOH=2NaAlO2 +H2O通電c.兩性氧化物:3、是電解質(zhì)，熔融條件下可電解。2Al2O3 =4Al+3O2 【氧化鋁的性質(zhì)是本節(jié)的重點，加深學生的理解】四、案例評析：本案例的設(shè)計從多媒體展示鋁在高科技的應用，引導學生思考鋁在生產(chǎn)生活中的其它應用，可使他們對鋁及其化合物產(chǎn)生濃厚興趣，教師不失時機的提出鋁的來源不是現(xiàn)成的，而是從自然界中含量較多的鋁土礦提取的。圍繞工業(yè)提取鋁的生產(chǎn)流程層層設(shè)疑，啟發(fā)學生分析、思考、并實驗驗證自己的推斷，這種提出假說再驗證的方法是科研常見的方法，效果不錯。本節(jié)教材編寫改變了以往從物理性質(zhì)化學性性用途制備的傳統(tǒng)教學方法，而改用從制備流程中發(fā)現(xiàn)問題尋找問題答