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2019-2020年高中化學(xué) 專題3 從礦物到基礎(chǔ)材料 第一單元第一課時(shí) 從鋁土礦中提取鋁教案 蘇教版必修1 教學(xué)過(guò)程： 一、引入： 1. [導(dǎo)入新課]在日常生活中你接觸過(guò)哪些鋁制品？ [學(xué)生] 學(xué)生甲：易拉罐、飛機(jī) 學(xué)生乙：鋁用來(lái)做電線 學(xué)生丙：高壓鍋 學(xué)生?。核幤芳笆称钒b 學(xué)生戊：鋁合金門窗 學(xué)生己：輸油管 2. 投影圖片（飛機(jī)、高壓鍋、易拉罐、電線、鋁合金鋼材、輸油管等）。 3.請(qǐng)學(xué)生聯(lián)系生活說(shuō)出鋁合金的優(yōu)點(diǎn)。 優(yōu)點(diǎn)：密度小、強(qiáng)度高、塑性好、制造工藝簡(jiǎn)單、成本低、抗腐蝕力強(qiáng)等。 點(diǎn)評(píng)：從討論和圖片介紹加深了學(xué)生對(duì)生活中鋁的用途的了解 二、設(shè)置懸念，激發(fā)求知欲 從煉鋁方法的變化體驗(yàn)化學(xué)科學(xué)的發(fā)展對(duì)人類生活的影響。 1.問(wèn)題1：鋁在日常生活中用途這么廣，可想而知它在自然界中的含量應(yīng)該很多，究竟是多少呢？看一副各元素在地殼中的含量圖。 生：觀察圖表，回答出鋁是地殼中含量最多的金屬元素。鋁土礦的主要成分為氧化鋁，還有少量的氧化鐵和二氧化硅等雜質(zhì)。 2.問(wèn)題2：為什么人類使用鐵器的時(shí)代比使用鋁器要長(zhǎng)遠(yuǎn)得多呢？ 學(xué)生思考、分析，討論其原因：鋁是非?；顫姷慕饘?，在自然界主要以化合態(tài)的形式存在，鋁在過(guò)去提煉是非常難的。 3.講述史話：直到19世紀(jì)中期，鋁還是相當(dāng)昂貴的。早期，人們用白金坩堝作為容器，用Na、K等金屬與AlCl3反應(yīng)得到Al，但是這樣得到的Al很不純。所以當(dāng)時(shí)，純鋁的價(jià)格甚至超過(guò)了白金。直到1886年電解法制鋁工藝的發(fā)明，使鋁在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用得以迅速的普及，今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)怎樣從鋁土礦中提取鋁。 點(diǎn)評(píng)：從這幾個(gè)問(wèn)題激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)鋁的制備的好奇心 三、學(xué)習(xí)鋁土礦中提取鋁的工藝流程引出問(wèn)題 1.投影：書本P62圖3-2鋁土礦制備鋁的工藝流程(忽略SiO2的影響) 電解 鋁土礦 二氧化碳 鋁 溶解 過(guò)濾 酸化 過(guò)濾 灼燒 NaOH溶液 殘?jiān)? 濾液 H2O 2.思考： ①該工藝分哪幾步進(jìn)行？ ②猜測(cè)每一步的操作作用是什么？ ③通過(guò)工藝流程的學(xué)習(xí)能推測(cè)出氧化鋁具有哪些重要的性質(zhì)? ④寫出相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式？ 學(xué)生討論，產(chǎn)生問(wèn)題： 最后一步應(yīng)該是電解氧化鋁得到活潑金屬鋁 電解：2Al2O3 4Al+3O2↑ 能夠灼燒后得到氧化鋁和水的應(yīng)該是氫氧化鋁 2Al(OH)3Al2O3+3H2O 疑問(wèn)一：一種溶液中通入CO2能產(chǎn)生氫氧化鋁，這是什么呢？ 疑問(wèn)二：溶液中為什么會(huì)有鋁元素，難道鋁土礦中的氧化鋁能溶于NaOH溶液？ 疑問(wèn)三：氧化鋁應(yīng)該可以溶于鹽酸，為什么鋁土礦不用鹽酸溶解？ 點(diǎn)評(píng)：根據(jù)學(xué)生已有的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析和思考，從而產(chǎn)生了一些疑問(wèn)，為下面的實(shí)驗(yàn)探究以及學(xué)習(xí)兩性氧化物做了鋪墊，同時(shí)更加激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性 四、探究氧化鋁的重要化學(xué)性質(zhì) 投影：現(xiàn)有試劑：氧化鋁、氧化鐵、10%鹽酸、6mol/L的氫氧化鈉溶液。 請(qǐng)用上述試劑設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)解釋疑問(wèn)二和疑問(wèn)三。 學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)： 匯報(bào)現(xiàn)象：加鹽酸氧化鋁、氧化鐵均溶解，加氫氧化鈉溶液氧化鋁溶解，而氧化鐵不溶解。 結(jié)論： 1、氧化鋁既能與鹽酸反應(yīng)又能與氫氧化鈉反應(yīng)。 2、NaOH溶解鋁土礦中的氧化鋁，而不溶解雜質(zhì)氧化鐵，從而可除去雜質(zhì)。 師：指導(dǎo)回憶堿性氧化物與酸性氧化物的概念，引出兩性氧化物的概念。表明氧化鋁是兩性氧化物。 寫出方程式： 學(xué)生寫出：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O 老師給出：Al2O3+2NaOH=H2O+2NaAlO2(偏鋁酸鈉) 師：同學(xué)們是否能寫出得到氫氧化鋁的反應(yīng)方程式呢？ 學(xué)生經(jīng)過(guò)討論：通入CO2使溶液酸化，說(shuō)明CO2過(guò)量，所以還生成了NaHCO3 NaAlO2+ CO2+ 2H2O= NaHCO3+Al(OH)3↓ 點(diǎn)評(píng)：由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了同學(xué)們的疑問(wèn)，引入了兩性氧化物的概念 五、指導(dǎo)學(xué)生理解鋁土礦提取鋁的化學(xué)原理 鋁土礦制鋁的工藝流程及作用 ①溶解：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O ②過(guò)濾：除去雜質(zhì) ③酸化：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO Al2O3+3H2O ⑥電解：2Al2O3 ④過(guò)濾：保留氫氧化鋁 ⑤灼燒：2Al(OH)3 4Al+3O2↑ ⑥電解：2Al2O3 4Al+3O2↑ 六、思考： 在工藝流程與學(xué)生分析沖突的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生完善工藝流程，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑能力及多角度分析問(wèn)題的能力。 1.信息提示：二氧化硅是酸性氧化物，若鋁土礦中SiO2含量超過(guò)8%時(shí)，用NaOH溶液溶解鋁土礦，會(huì)有鋁硅酸鈉生成， NaOH和Al2O3都會(huì)有損失。 2.請(qǐng)根據(jù)剛剛學(xué)過(guò)的知識(shí)，你認(rèn)為工業(yè)上從鋁土礦中制備鋁的工藝流程可以做哪些修改或調(diào)整？ 學(xué)生經(jīng)過(guò)思考、分析、討論。發(fā)現(xiàn)： 1.上述得到的氧化鋁中會(huì)有雜質(zhì)二氧化硅 2.指出第一步可不用堿溶解，可用鹽酸溶解 點(diǎn)評(píng)：再一次分析原理，對(duì)本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，同時(shí)又對(duì)其產(chǎn)生了一些疑問(wèn)，既加深了同學(xué)們對(duì)原理的認(rèn)識(shí)，又培養(yǎng)了學(xué)生的懷疑精神 九、板書設(shè)計(jì)： 一、鋁及鋁合金的性質(zhì)和用途 二、氧化鋁的性質(zhì)：兩性氧化物 1.A12O3+6HCl=2AlCl3+3H2O 2.Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O 三、鋁土礦制鋁的工藝流程及作用 ①溶解：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O ②過(guò)濾：除去雜質(zhì) ③酸化：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3 Al2O3+3H2O ⑥電解：2Al2O3 ④過(guò)濾：保留氫氧化鋁 ⑤灼燒：2Al(OH)34Al+3O2↑ ⑥電解：2Al2O3 4Al+3O2↑ 十、作業(yè)設(shè)計(jì) 評(píng)價(jià)酸溶法與堿溶法兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。 【教學(xué)反思】： 本課教學(xué)中，緊緊抓住從鋁土礦中提取鋁的工藝流程圖，通過(guò)學(xué)生自主解讀發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究氧化鋁的性質(zhì)、分組評(píng)價(jià)工業(yè)上從鋁土礦中提取鋁的工藝流程等不同學(xué)習(xí)情景的組合，引導(dǎo)師生互動(dòng)、生生互動(dòng)、及學(xué)生與教科書的互動(dòng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，幫助學(xué)生形成終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力。 在本課施教過(guò)程中，基本上完成課前制訂的教學(xué)目標(biāo)。在學(xué)生原有知識(shí)的基礎(chǔ)上，以鋁土礦中提取鋁的工藝流程為學(xué)習(xí)載體，通過(guò)學(xué)生自學(xué)、教師引導(dǎo)的方式，促進(jìn)學(xué)生提出問(wèn)題、交流、討論與總結(jié)，落實(shí)本課的知識(shí)與技能。本課教學(xué)中還注重學(xué)習(xí)過(guò)程，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中掌握學(xué)習(xí)方法，體驗(yàn)學(xué)習(xí)成功的快樂(lè)。教師真正起到了學(xué)生學(xué)習(xí)“促進(jìn)者”的作用，實(shí)現(xiàn)了教師的“教”是為學(xué)生的“學(xué)”服務(wù)。 【問(wèn)題研討】： 本課實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)針對(duì)氧化鋁是否既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)，學(xué)生先進(jìn)行預(yù)測(cè)，再進(jìn)行設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。雖然符合探究性教學(xué)的程序，但本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)是一對(duì)一的實(shí)驗(yàn)，思維難度教低，難以引起學(xué)生的興趣與探究欲望。如何引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)出更有創(chuàng)意的實(shí)驗(yàn)是值得思考的問(wèn)題。