云南省德宏州潞西市芒市中學(xué)2014年高中化學(xué) 3.2.2 鋁的重要化合物導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修1

云南省德宏州潞西市芒市中學(xué)2014年高中化學(xué)3.2.2鋁的重要化合物導(dǎo)學(xué)案新人教版必修1一、教學(xué)內(nèi)容及其解析教學(xué)內(nèi)容：Al2O3、Al(OH)3的性質(zhì)。解析：Al2O3、Al(OH)3性質(zhì)特殊且重要，是典型的兩性氧化物和兩性氫氧化物，通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)真觀察，并結(jié)合前面學(xué)習(xí)過的離子反應(yīng)知識(shí)，寫出離子反應(yīng)方程式，這樣，既鞏固了舊知識(shí)又學(xué)習(xí)了新知識(shí)，一舉兩得。二、目標(biāo)及其解析教學(xué)目標(biāo)：（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(shí)驗(yàn)和計(jì)算的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手能力及分析、解決問題的能力。解析：（1）通過演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，使學(xué)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(shí)驗(yàn)使學(xué)生理解Al(OH)3生成及溶解的有關(guān)圖象，并能靈活分析解決一般的計(jì)算問題。三、教學(xué)重難點(diǎn)及解析教學(xué)重點(diǎn)：Al2O3、Al(OH)3的兩性。教學(xué)難點(diǎn)：Al(OH)3的實(shí)驗(yàn)室制法和原因。解析：通過啟發(fā)、誘導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)探究，突破教學(xué)難點(diǎn)，使學(xué)生加深認(rèn)識(shí)和理解，達(dá)到鞏固知識(shí)之目的。多采用討論式教學(xué)法、問題式教學(xué)法。五、教學(xué)過程設(shè)計(jì)（一）教學(xué)基本流程AlAl2O3的性質(zhì)Al(OH)3的性質(zhì)鋁三角圖像小結(jié)（二）教學(xué)情景檢查學(xué)生預(yù)習(xí)情況，生生交流預(yù)習(xí)成果問題探究導(dǎo)入新課,練習(xí)內(nèi)化［思考1］回顧鈉的重要化合物的性質(zhì)（主要是Na2O2和NaHCO3），寫出化學(xué)方程式。Na2O2和水反應(yīng)生成NaOH和O2；Na2O2和CO2反應(yīng)生成Na2CO3和O2；NaHCO3受熱分解或者與NaOH反應(yīng)可以轉(zhuǎn)化為Na2CO3;向Na2CO3溶液中通CO2可以生成NaHCO3。［思考2］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(dòng)性強(qiáng)弱并舉出事實(shí)根據(jù)。鈉比鋁活動(dòng)性強(qiáng)；鈉與冷水劇烈反應(yīng)，鋁與水不能直接反應(yīng)可以說明。［思考3］鋁能與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)，那么Al2O3能否也溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿呢？在醫(yī)療上有一種藥叫胃舒平，你知道它的作用嗎？你知道它的成分是什么？Al(OH)3是醫(yī)用的胃酸中和劑中的一種，它的堿性不強(qiáng)，不至于對胃壁產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激或腐蝕作用，但卻可以與酸反應(yīng)，使胃液酸度降低，起到中和過多胃酸的作用。設(shè)計(jì)意圖：通過知識(shí)回顧，引入鋁的重要化合物的學(xué)習(xí)。［過渡］鈉和鋁同屬第三周期元素，本課時(shí)我們來共同學(xué)習(xí)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(diǎn)很高，也很堅(jiān)固；是比較好的耐火材料，也是工業(yè)煉鋁的原料。（2）Al2O3的化學(xué)性質(zhì)［問題1］演示：將鋁條分別插入鹽酸中和NaOH溶液中仔細(xì)觀察反應(yīng)現(xiàn)象。描述一下有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？鋁條分別插入兩溶液中并不立即產(chǎn)生氣泡，都是過一會(huì)兒才有氣體生成。［思考］為什么要過一會(huì)兒才看到氣泡呢？因?yàn)殇X表面存在一層致密的Al2O3薄膜，只有Al2O3薄膜被反應(yīng)掉以后，才會(huì)看到氣泡。［問題2］寫出氧化鋁與鹽酸、氫氧化鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式和離子方程式。[板書]Al2O3+6HCl====2AlCl3+3H2OAl2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O指名板演兩反應(yīng)的離子方程式Al2O3+6H+====2Al3++3H2OAl2O3+2OH-====2+H2O［設(shè)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？只能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物為酸性氧化物;只能與酸反應(yīng)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(xué)說法不妥，既能與酸反應(yīng)生成鹽和水又能與堿反應(yīng)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：結(jié)論：氧化鋁難溶于水，卻能溶于酸或強(qiáng)堿溶液中。Al2O3是一種兩性氧化物。設(shè)計(jì)意圖：通過演示與練習(xí)，掌握氧化鋁的兩性。師生活動(dòng)：學(xué)生思考回答，教師總結(jié)。［板書］2.氫氧化鋁①Al(OH)3的實(shí)驗(yàn)室制備［問題3］演示實(shí)驗(yàn)3-7：向Al2(SO4)3溶液中滴加氨水。觀察并描述實(shí)驗(yàn)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(dǎo)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(xué)性質(zhì)［問題4］［演示］實(shí)驗(yàn)3-8：將［實(shí)驗(yàn)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。觀察并描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？［實(shí)驗(yàn)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(dǎo)學(xué)生寫出反應(yīng)的離子方程式：Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O;Al(OH)3+OH-====+2H2O［思考1］實(shí)驗(yàn)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2］什么是兩性氫氧化物？既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氫氧化物為兩性氫氧化物。結(jié)論：氫氧化鋁既能跟強(qiáng)酸反應(yīng)生成鹽和水，又能跟強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水，所以氫氧化鋁是兩性氫氧化物。注意：Al(OH)3不能溶于較弱的酸和弱堿。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（這是工業(yè)上制取純凈氧化鋁的方法。）［思考3］（P59學(xué)與問）為什么常用氨水與硫酸鋁溶液反應(yīng)制取氫氧化鋁，而不用氫氧化鈉溶液呢?答：因?yàn)闅溲趸X能溶于過量的氫氧化鈉溶液中；另外，使用氨水過量時(shí)對產(chǎn)物沒有影響。設(shè)計(jì)意圖：通過演示與練習(xí)，掌握氫氧化鋁的制備與兩性。師生活動(dòng)：學(xué)生思考回答，教師總結(jié)。閱讀：資料卡片——硫酸鋁鉀明礬晶體----[KAl(SO4)2?12H2O]［探索］鋁鹽和偏鋁酸鹽與酸堿溶液反應(yīng)的圖象。（1）AlCl3和NaOH反應(yīng)[演示]向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至過量。現(xiàn)象為：先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀又逐漸溶解。反應(yīng)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。現(xiàn)象為：開始無沉淀，過一會(huì)出現(xiàn)白色沉淀且不溶解。反應(yīng)方程式為：AlCl3+4NaOH====NaAlO2+3NaCl+2H2O,3NaAlO2+AlCl3+6H2O====4Al(OH)3↓+3NaCl，離子方程式：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(yīng)的化學(xué)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(huì)出現(xiàn)白色沉淀且不溶解。反應(yīng)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====4Al(OH)3↓，圖象如下圖（4）。［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(yīng)該怎樣畫？點(diǎn)撥：向AlCl3溶液中滴加氨水至過量時(shí)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設(shè)計(jì)意圖：掌握鋁三角圖像。師生活動(dòng)：通過演示讓學(xué)生思考回答，教師總結(jié)。［例1］實(shí)驗(yàn)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?；旌衔镏械腁l2O3不損失，關(guān)鍵的操作步驟是（3），因此NaAlO2與酸反應(yīng)必須使之能完全轉(zhuǎn)化為Al(OH)3，故反應(yīng)（3）中以通入過量CO2為宜，反應(yīng)式為:+2H2O+CO2====Al(OH)3↓+，Al(OH)3不溶于H2CO3。若反應(yīng)中加入的是其他強(qiáng)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?yàn)榧尤氲柠}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?yàn)操作不慎而損失。加HCl溶液反應(yīng)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(yīng)明確，由鋁鹽(Al3+)或偏侶酸鹽()制取Al(OH)3，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)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。練習(xí)內(nèi)化：1、準(zhǔn)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(yīng)后過濾，向?yàn)V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(guān)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?jǐn)?shù)。（3）b值的范圍是_____________，在這個(gè)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(dāng)向?yàn)V液中加入NaOH溶液時(shí)，開始并無沉淀產(chǎn)生，這告訴我們，首先發(fā)生的反應(yīng)是OH－+H+====H2O，可推出，100mLH2SO4溶液在與bg鋁土礦反應(yīng)后應(yīng)當(dāng)有剩余，另外，從沉淀產(chǎn)生到沉淀達(dá)最大量，發(fā)生的反應(yīng)為：Al3++3OH－====Al(OH)3↓Fe3++3OH－====Fe(OH)3↓而Al3+和Fe3+是H2SO4與Al2O3、Fe2O3反應(yīng)所得，即Al2O3+6H+====2Al3++3H2OFe2O3+6H+====2Fe3++3H2O不難看出關(guān)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(guān)于b值范圍的討論，實(shí)質(zhì)上是關(guān)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(shí)，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(shè)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(shí)上bg鋁土礦中有Fe2O3，故b＜5。（2）假設(shè)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(shí)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設(shè)計(jì)意圖：通過練習(xí)使學(xué)生理解鋁三角的有關(guān)圖像，并能靈活分析解決一般的計(jì)算問題。師生活動(dòng)：師生共同分析，得出結(jié)論。板書設(shè)計(jì)（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(dòng)與探究今用鋁、稀硫酸和氫氧化鈉溶液為原料，在實(shí)驗(yàn)室制備一定量的氫氧化鋁?？煞謩e采用如下化學(xué)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。目標(biāo)檢測1.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(yīng)產(chǎn)生的沉淀質(zhì)量W與加入氨水的體積V關(guān)系正確的是(C)2.向20mL某物質(zhì)的量濃度AlCl3溶液中滴入2mol·L-1NaOH溶液時(shí)，得到Al(OH)3沉淀質(zhì)量與所滴加NaOH溶液的體積（mL）關(guān)系如右圖所示，試回答下列問題：（1）圖中A點(diǎn)表示的意義是___________________________。（2）圖中B點(diǎn)所示的意義是___________________________。（3）上述兩步反應(yīng)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(shí)用去NaOH溶液的體積為_________________。答案:(1)加入NaOH溶液15mL時(shí)，沉淀達(dá)到最多，質(zhì)量為0.78g。（2）當(dāng)NaOH溶液達(dá)到20mL時(shí)，生成的沉淀恰好全部溶解。（3）Al3++4OH-====+2H2O(4)7.5mL或17.5mL3.物質(zhì)的分離和提純有多種方法。物質(zhì)分離、提純方案的設(shè)計(jì)在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位。(1)工業(yè)上冶煉鋁的原料是鋁土礦(主要成分是Al2O3，雜質(zhì)為Fe2O3、SiO2等)。某研究小組設(shè)計(jì)的提純Al2O3的方案如下：（1）寫出X、Y的化學(xué)式：X______________，Y______________。（2）通入過量CO2時(shí)反應(yīng)的離子方程式為____________________________。答案:(1)HClNaOH(2)+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+4.將1mol·L-1AlCl3溶液100mL加入過量氨水中，可得到Al(OH)3沉淀多少克？若取上述AlCl3溶液100mL加入到100mL某焰色反應(yīng)為黃色的X物質(zhì)的溶液中，恰好完全反應(yīng)，得Al(OH)3沉淀31.2g，請判斷X為何物質(zhì)，溶液的物質(zhì)的量濃度為多少？答案:7.8g;X為NaAlO2,3mol·L-1設(shè)計(jì)意圖：通過檢測牢固掌握Al2O3、Al(OH)3的兩性知識(shí)。師生活動(dòng)：通過學(xué)生思考與練習(xí)，了解學(xué)生掌握知識(shí)的情況。［課堂小結(jié)］鋁及其化合物的知識(shí)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(jì)算，實(shí)驗(yàn)以及在日常、生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用也常出現(xiàn)。解這類題的關(guān)鍵是鋁元素的兩性，即Al、Al2O3、Al(OH)3均既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)。AlAl3+Al(OH)33OH-AlO2-OH3H+H++H2O4OH-4H+“鋁三角”1.怎樣以AlCl3溶液為原料制取Al(OH)3？2.怎樣以NaAlO2溶液為原料制取Al(OH)3？[思考]配餐作業(yè)一、基礎(chǔ)題（A組題）1．不能只用NaOH溶液除去括號(hào)中雜質(zhì)的是（）A.Mg（Al2O3）B．MgCl2（AlCl3）C．Fe（Al）D．Fe2O3（Al2O3）2．實(shí)驗(yàn)室制備Al(OH)3最好用（）A．Al2O3和稀鹽酸B．Al2O3和水C．Al2(SO4)3和KOHD．AlCl3和氨水3．實(shí)驗(yàn)室中，要使AlCl3溶液中的Al3+離子全部沉淀出來，適宜用的試劑是（）A．NaOH溶液B．Ba(OH)2溶液