《鋁的重要化合物》教案

PAGE1/10第三章金屬及其化合物第2課時鋁的重要化合物教學設計三維目標知識與技能1.掌握Al2O3、Al(OH)3的兩性。2.掌握Al(OH)3的制備方法。3.通過實驗和計算的教學，培養(yǎng)學生的觀察能力、動手能力及分析、解決問題的能力。過程與方法1.通過演示實驗和學生實驗相結(jié)合的方法，使學生理解、掌握Al2O3和Al(OH)3的兩性及Al(OH)3的制備方法。2.結(jié)合演示實驗使學生理解Al(OH)3生成及溶解的有關圖象，并能靈活分析解決一般的計算問題。3.通過啟發(fā)、誘導和實驗探究，突破教學難點。情感、態(tài)度與價值觀1.通過Al2O3、Al(OH)3、明礬性質(zhì)和用途的教學，激發(fā)學生學習化學的熱情，樹立為社會、為人類的進步而努力學習的責任感。2.通過Al2O3、Al(OH)3的兩性說明元素性質(zhì)的遞變性，對學生進行辯證唯物主義教育。3.結(jié)合Al(OH)3生成和溶解的圖象及相關計算，培養(yǎng)學生思維能力和綜合分析能力。教學重點Al2O3、Al(OH)3的兩性、Al(OH)3生成和溶解的圖象及計算。教學難點Al(OH)3生成和溶解的圖象及相關計算。教具準備0.5mol·L-1Al2(SO4)2溶液、2mol·L-1鹽酸、2mol·L-1NaOH溶液、氨水、試管、膠頭滴管、鋁條教學過程師：共同回顧鈉的重要化合物的性質(zhì)（主要是Na2O2和NaHCO3）生：Na2O2和水反應生成NaOH和O2；Na2O2和CO2反應生成Na2CO3和O2；NaHCO3受熱分解或者與NaOH反應可以轉(zhuǎn)化為Na2CO3;向Na2CO3溶液中通CO2可以生成NaHCO3。師：通過鈉和鋁在周期表中的位置及鈉和鋁單質(zhì)的性質(zhì)，分析鈉和鋁的金屬活動性強弱并舉出事實根據(jù)。生：鈉比鋁活動性強；鈉與冷水劇烈反應，鋁與水不能直接反應可以說明。過渡：鈉和鋁同屬第三周期元素，本課時我們來共同學習鋁的重要化合物。[板書]（二）鋁的重要化合物1.氧化鋁講述：氧化鋁是鋁元素在地殼中的具體存在形式，鋁元素是地殼中含量最多的金屬元素，鋁元素只能以化合態(tài)存在于自然界中。（1）Al2O3的物理性質(zhì)難溶于水，熔點很高，是比較好的耐火材料，也是工業(yè)煉鋁的原料。（2）Al2O3的化學性質(zhì)演示：將鋁條分別插入鹽酸中和NaOH溶液中仔細觀察反應現(xiàn)象。師：哪位同學可以描述一下有關實驗現(xiàn)象？生：鋁條分別插入兩溶液中并不立即產(chǎn)生氣泡，都是過一會兒才有氣體生成。師：大家思考為什么要過一會兒才看到氣泡呢？生：因為鋁表面存在一層致密的Al2O3薄膜，只有Al2O3薄膜被反應掉以后，才會看到氣泡。[板書]Al2O3+6HCl====2AlCl3+3H2OAl2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O指名板演兩反應的離子方程式Al2O3+6H+====2Al3++3H2OAl2O3+2OH-====2+H2O師：［設疑］什么是酸性氧化物？什么是堿性氧化物？Al2O3是酸性氧化物還是堿性氧化物？生：只能與堿反應生成鹽和水的氧化物為酸性氧化物;只能與酸反應生成鹽和水的氧化物為堿性氧化物;Al2O3既是酸性氧化物，又是堿性氧化物。［講述］該同學說法不妥，既能與酸反應生成鹽和水又能與堿反應生成鹽和水的氧化物叫兩性氧化物。Al2O3是一種典型的兩性氧化物。［板書］兩性氧化物：［板書］2.氫氧化鋁①Al(OH)3的實驗室制備［演示］實驗37向Al2(SO4)3溶液中滴加氨水，引導學生觀察實驗現(xiàn)象。［板書］Al2(SO4)3+6NH3·H2O====2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4［指名板演離子方程式］Al3++3NH3·H2O====Al(OH)3↓+3NH+4［指導觀察］生成的Al(OH)3是一種白色絮狀沉淀；繼續(xù)加氨水，沉淀不溶解。講述：Al(OH)3能凝聚水中的懸浮物，并能吸附色素。［板書］②Al(OH)3的化學性質(zhì)［演示］實驗3-8將［實驗3-7］制得的Al(OH)3沉淀分裝在兩支試管里，分別加入鹽酸和NaOH溶液，邊加邊振蕩，觀察現(xiàn)象。［實驗現(xiàn)象］Al(OH)3沉淀中加鹽酸或NaOH溶液，沉淀都溶解。[板書]Al(OH)3+3HCl====AlCl3+3H2OAl(OH)3+NaOH====NaAlO2+2H2O指導學生寫出反應的離子方程式：Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O;Al(OH)3+OH-====+2H2O師：大家思考，實驗室制Al(OH)3為什么用氨水而不用NaOH溶液？生：Al(OH)3能溶于NaOH溶液。思考：什么是兩性氫氧化物？生：既能與酸反應生成鹽和水，又能與堿反應生成鹽和水的氫氧化物為兩性氫氧化物。師：Al(OH)3對熱也不穩(wěn)定，受熱能分解為氧化鋁和水。[板書]2Al(OH)3Al2O3+3H2O［探索］鋁鹽和偏鋁酸鹽與酸堿溶液反應的圖象。（1）AlCl3和NaOH反應[演示]向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至過量?，F(xiàn)象為：先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀又逐漸溶解。反應方程式：AlCl3+3NaOH====Al(OH)3↓+3NaCl，Al(OH)3+NaOH====NaAlO2+2H2O,離子方程式為：Al3++3OH－====Al(OH)3↓，Al(OH)3+OH－====+2H2O,圖象如下圖（1）。[演示]向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至過量?，F(xiàn)象為：開始無沉淀，過一會出現(xiàn)白色沉淀且不溶解。反應方程式為：AlCl3+4NaOH====NaAlO2+3NaCl+2H2O,3NaAlO2+AlCl3+6H2O====4Al(OH)3↓+3NaCl，離子方程式為：Al3++4OH－====+2H2O,3+Al3++6H2O====4Al(OH)3↓。圖象如下圖（2）。（2）NaAlO2和HCl[演示]向NaAlO2溶液中滴加鹽酸溶液至過量，現(xiàn)象為：先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀逐漸溶解。反應的化學方程式為：NaAlO2+HCl+H2O====NaCl+Al(OH)3↓，Al(OH)3+3HCl====AlCl3+3H2O，離子方程式為:+H++H2O====Al(OH)3↓，Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O，圖象如下圖（3）。[演示]向鹽酸溶液中滴加NaAlO2溶液至過量，現(xiàn)象為：開始無沉淀，過一會出現(xiàn)白色沉淀且不溶解。反應的方程式為：NaAlO2+4HCl====NaCl+AlCl3+2H2O,3NaAlO2+AlCl3+6H2O====4Al(OH)3↓+3NaCl，離子方程式為：+4H+====Al3++2H2O，3+Al3++6H2O====Al(OH)3↓圖象如下圖（3）。思考1：向AlCl3溶液中滴加氨水至過量和向NaAlO2溶液中通入CO2氣體至過量，有何現(xiàn)象？其圖象應該怎樣畫？點撥：向AlCl3溶液中滴加氨水至過量時溶液中出現(xiàn)沉淀且不消失；向NaAlO2溶液中通入CO2至過量，溶液中出現(xiàn)白色沉淀且不消失。AlCl3+3NH3·H2O====Al(OH)3↓+3NH4Cl，NaAlO2+2H2O+CO2====Al(OH)3↓+NaHCO3。思考2：寫出往明礬〔KAl(SO4)2〕溶液中加入少量氫氧化鋇溶液和過量氫氧化鋇溶液的離子方程式。分析:2Al3+++3Ba2++6OH―====3BaSO4↓+2Al(OH)3↓2Ba2++4OH―+Al3++====2BaSO4↓++2H2O[例題剖析]（例1）實驗室如何從含有少量的SiO2和Fe2O3雜質(zhì)的Al2O3混合物中提取純凈的Al2O3?分析:混合物的三種氧化物中SiO2為酸性氧化物，F(xiàn)e2O3為堿性氧化物，Al2O3為兩性氧化物。根據(jù)它們的性質(zhì)差異，除去雜質(zhì)制取純凈Al2O3的過程可表示為：為確保混合物中的Al2O3不損失，關鍵的操作步驟是（3），因此NaAlO2與酸反應必須使之能完全轉(zhuǎn)化為Al(OH)3，故反應（3）中以通入過量CO2為宜，反應式為:+2H2O+CO2====Al(OH)3↓+，Al(OH)3不溶于H2CO3。若反應中加入的是其他強酸如鹽酸，則常由于難于控制鹽酸的用量，使溶液中的可能因為加入的鹽酸不足量而沒有完全轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀，或者又由于加入的鹽酸過量而使生成的Al(OH)3部分溶解，其結(jié)果都造成混合物中的Al2O3因?qū)嶒灢僮鞑簧鞫鴵p失。加HCl溶液反應式表示為：+H++H2O====Al(OH)3↓Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O通過上述例題的分析應明確，由鋁鹽(Al3+)或偏侶酸鹽()制取Al(OH)3，在實驗中應采用向鋁鹽溶液加稍過量氨水或向偏鋁酸鹽溶液中通入過量的CO2的方法。（例2）準確稱取bg鋁土礦（含Al2O3、Fe2O3、SiO2）樣品，放入盛有100mLH2SO4溶液的燒杯中，充分反應后過濾，向濾液中加入10mol·L-1NaOH溶液，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量m(g)與所加NaOH溶液的體積V(mL)的關系如右圖所示。（1）試求H2SO4溶液的物質(zhì)的量濃度。（2）若b=2.75，求鋁土礦中各成分的質(zhì)量分數(shù)。（3）b值的范圍是_________，在這個范圍內(nèi)，b值越大，_________的含量越少。教師精講：本題提供了觀察能力和思維能力等考查的很好情景。從題給圖象看出，當向濾液中加入NaOH溶液時，開始并無沉淀產(chǎn)生，這告訴我們，首先發(fā)生的反應是OH－+H+====H2O，可推出，100mLH2SO4溶液在與bg鋁土礦反應后應當有剩余，另外，從沉淀產(chǎn)生到沉淀達最大量，發(fā)生的反應為：Al3++3OH－====Al(OH)3↓Fe3++3OH－====Fe(OH)3↓而Al3+和Fe3+是H2SO4與Al2O3、Fe2O3反應所得，即Al2O3+6H+====2Al3++3H2OFe2O3+6H+====2Fe3++3H2O不難看出關系式：3H+Al3+3OH－3H+Fe3+3OH－，也就是說35mL10mol·L-1的NaOH溶液完成了對100mLH2SO4溶液的完全中和。從加入35mLNaOH溶液到加入45mLNaOH溶液，完成的是Al(OH)3+OH－====+2H2O，所以圖示沉淀量減少直至Al(OH)3完全溶解。若提供b的具體數(shù)據(jù)，則樣品中各物質(zhì)的質(zhì)量可得。關于b值范圍的討論，實質(zhì)上是關于在完成bg鋁土礦樣品中Al2O3和Fe2O3之后，過量H2SO4的討論。在bg樣品中，Al2O3的物質(zhì)的量為0.050mol已成事實，溶解0.050molAl2O3需H2SO40.150mol。知100mLH2SO4溶液中H2SO4的物質(zhì)的量為0.175mol。（1）假設bg鋁土礦中沒有Fe2O3，則H2SO4過量0.175mol－0.150mol=0.025mol，則中和0.025molH2SO4需10mol·L-1NaOH溶液5mL。但事實上bg鋁土礦中有Fe2O3，故b＜5。（2）假設bg鋁土礦中沒有SiO2，則Fe2O3的物質(zhì)的量為（bg－0.05mol×102g·mol-1）÷160g·mol-1≈0.0056mol。溶解該Fe2O3還需H2SO40.0056mol×3≈0.017mol。這樣，尚剩余H2SO4的物質(zhì)的量為：0.175mol－0.150mol－0.017mol≈0.008mol。中和剩余0.008molH2SO4需10mol·L-1的NaOH溶液1.60mL，但事實上bg鋁土礦中有SiO2，故b＞1.60。答案：（1）1.75mol·L-1（2）w(Al2O3)=85%,w(Fe2O3)＝10%,w(SiO2)=5%（3）1.60＜b＜5Fe2O3［課堂小結(jié)］鋁及其化合物的知識在歷年高考試題中出現(xiàn)較多，如在離子共存、離子方程式、物質(zhì)的鑒別與推斷題等題中大量出現(xiàn)；此外，一些定量計算，實驗以及在日常、生活、生產(chǎn)中的應用也常出現(xiàn)。解這類題的關鍵是鋁元素的兩性，即Al、Al2O3、Al(OH)3均既能與酸反應，又能與堿反應。板書設計（二）鋁的重要化合物1.氧化鋁Al2O3+6HCl====2AlCl3+3H2OAl2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O兩性氧化物：2.氫氧化鋁①制備：Al2（SO4）3+6NH3·H2O2Al（OH）3↓+3（NH4）2SO4②性質(zhì)：Al（OH）3+3HCl====AlCl3+3H2OAl（OH）3+NaOH====NaAlO2+2H2O兩性氫氧化物：2Al（OH）3Al2O3+3H2O活動與探究今用鋁、稀硫酸和氫氧化鈉溶液為原料，在實驗室制備一定量的氫氧化鋁?？煞謩e采用如下化學方程式所表示的兩種方法：①2Al+3H2SO4====Al2(SO4)3+3H2↑Al2(SO4)3+6NaOH====2Al(OH)3↓+3Na2SO4②2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑2NaAlO2+H2SO4+2H2O====2Al(OH)3↓+Na2SO4上述哪一種方法比較節(jié)約試劑？參考答案：第②種方法比較節(jié)約試劑。隨堂練習1.已知Ba［Al(OH)4］2可溶于水。如右圖表示的是向Al2(SO4)3溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液時，生成沉淀的物質(zhì)的量y與加入Ba(OH)2的物質(zhì)的量x的關系。下列有關敘述正確的是（）A.a~b時沉淀的物質(zhì)的量：Al(OH)3比BaSO4多B.c~d時溶液中離子的物質(zhì)的量：［Al(OH)4］-比Ba2+多C.a~d時沉淀的物質(zhì)的量：BaSO4可能小于Al(OH)3D.d~e時溶液中離子的物質(zhì)的量：Ba2+可能等于OH-答案:BD2.在AlCl3溶液中逐滴加入過量的氨水至溶液呈堿性，下列圖中，能表示該反應產(chǎn)生的沉淀質(zhì)量W與加入氨水的體積V關系正確的是()答案:C3.將鋁和過氧化鈉混合溶于足量的水中，得到澄清溶液，同時產(chǎn)生3.5g氣體，向所得溶液中加入200mL3.5mol·L-1的鹽酸，先有沉淀出現(xiàn)，隨后沉淀恰好溶解，則Al和Na2O2的物質(zhì)的量之比為()A.1∶2B.1∶4C.11∶2D.2∶11答案:A4.向100mL0.25mol·L-1的AlCl3溶液中加入金屬鈉完全反應，恰好生成只含NaCl和Na［Al(OH)4］的澄清溶液，則加入金屬鈉的質(zhì)量是()A.3.45gB.2.3gC.1.15g答案:B5.向20mL某物質(zhì)的量濃度AlCl3溶液中滴入2mol·L-1NaOH溶液時，得到Al(OH)3沉淀質(zhì)量與所滴加NaOH溶液的體積（mL）關系如右圖所示，試回答下列問題：（1）圖中A點表示的意義是___________________________。（2）圖中B點所示的意義是___________________________。（3）上述兩步反應用總的離子方程式可表示為___________________________。（4）假若溶液中有Al(OH)3沉淀0.39g，則此時用去NaOH溶液的體積為_________________。答案:(1)加入NaOH溶液15mL時，沉淀達到最多，質(zhì)量為0.78g。（2）當NaOH溶液達到20mL時，生成的沉淀恰好全部溶解。（3）Al3++4OH-====+2H2O(4)7.5