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111 專題3從鋁土礦到鋁合金 教學目標: 知識與技能: 1、了解地殼中鋁元素的含量，知道鋁元素在自然界中的主要形式，了解工業(yè)上從鋁土礦獲得鋁的方法，金屬鋁的冶煉方法及變化過程。 2、知道鋁、氧化鋁的性質，了解鋁及其化合物在生產中的重要應用。 3、了解兩性氧化物的概念，知道氧化鋁是兩性氧化物。 過程與方法: 通過探究活動進一步了解探究學習的一般方法；嘗試采用聯想、類比等方法學習新知識，學習構建知識的常見方法。 態(tài)度與價值觀: 1、通過學習金屬鋁冶煉方法的變化，體驗化學科學的發(fā)展對人類生活的影響。 2、通過學習鋁及其化合物在生產、生活中的重要應用，進一步認識化學與生產的關系。 教學重點: Al2O3的兩性。 教學難點: Al2O3的兩性。 教學方法: 試驗探究、設疑、討論、歸納總結。 教學過程: [導入新課]鋁是大自然賜予人類的寶物，但人們對它的認識經歷了較為漫長的過程。19世紀中期，法蘭西第二共和國總統破侖三世，珍藏著一套鋁制餐具平時舍不得用，直到國宴時才拿出來炫耀一下，而元素周期表的創(chuàng)始人門捷列夫在受到英國皇家學會的表彰時，得到卻是一只鋁杯呢？其實當時鋁的冶煉相當的困難，從而導致了鋁的價格相當的昂貴，甚至超過了當時的黃金，隨著科技的發(fā)展，直到1886年電解法制鋁工藝的發(fā)明，使鋁在生產、生活中的應用得以迅速的普及，今天我們就來學習怎樣從鋁土礦中提取鋁。 板書：從鋁土礦中提取鋁 板書：一、鋁的存在形式、地殼中含量、物理性質以及用途 [學生舉例]： [教師提問]我們今天大多數使用的都是單質態(tài)的鋁，由于鋁土礦是地殼鋁元素的主要存在形式之一，因此我們采用鋁土礦作為原料來提取鋁。 [教師]展示鋁土礦的圖片 [學生]觀察。 [教師講解]我們來認識鋁土礦，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。 [學生]觀察、傾聽。 [教師]請同學們閱讀62頁，圖3-2 從鋁土礦制備鋁的工藝流程 思考該工藝分哪幾步？每一步操作的作用？ [學生]閱讀、思考討論 [教師提問]用NaOH溶液溶解鋁土礦的目的是什么？ [教師講解]在這里溶解Al2O3用的堿，生成了一種鈉鹽和水，我們把它叫做偏鋁酸鈉，Al2O3是堿性氧化物我們在初中時候就已經學習過，那么Al2O3也可以和酸反應生成了鹽和水，因此我們把這種既可以與堿反應，又可以與酸反應生成鹽和水。這樣的氧化物稱為兩性氧化物。 板書：二、兩性氧化物 氧化鋁的主要性質 1、 物理性質：白色不溶于水的固體，熔點為2054℃，沸點為2980℃，常用于制造耐火材料和冶煉鋁的原料。 [教師]展示絢麗多彩的寶石圖片 [討論成分] 2、化學性質： （1）與酸反應 Al2O3+3H2SO4====Al2(SO4)3+3H2O （2）與堿反應 Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O 板書：三、從鋁土礦中提取鋁 [教師設問]我們同學認為圖3-2從鋁土礦提取氧化鋁的這個工藝流程，哪些地方還存在小小的缺陷？怎么樣修改調整可以使其工藝更合理？ [討論與交流]進一步相互交流，表達自己的看法，提出自己的觀點。 [教師]組織協調，及時調整，使學生討論的大方向不變，不要偏離中心問題，并引導學生進一步討論。 [教師]要歸納總結討論中出現的新的突發(fā)問題。 討論中可能出現的新問題： （1）SiO2能否除去？ （2）過濾后所得沉淀灼燒后所得是否是純凈的Al2O3？ 通過討論達到以下共識 板書：鋁土礦制備氧化鋁的工藝流程 方法一：先加足量鹽酸（過濾除去SiO2），濾液中再加過量NaOH溶液（使濾液中Fe3+成為Fe(OH)3沉淀而過濾除去），最后再向第二次過濾后所得濾液中通入過量的CO2，最終Al(OH)3沉淀。 過量鹽酸 過量NaOH溶液 過量的CO2 （方案一）鋁土礦 電解 灼燒 Al(OH)3沉淀 Al2O3 Al 設問有無其他合適的辦法？ 方法二：先加過量NaOH溶液（過濾除去Fe2O3），濾液中再加過量鹽酸（過濾除去H4SiO4）, 最后再向第二次過濾后所得濾液中加入過量的氨水，最終得到Al(OH)3沉淀，而后灼燒得到Al2O3。 過量NaOH溶液 過量的氨水 過量鹽酸 （方案二）鋁土礦 灼燒 電解 Al(OH)3沉淀 Al2O3 Al 板書：電解熔融氧化鋁 電解 2Al2O3======4 Al+3O2↑ [教師講解]因為氧化鋁熔點很高，采用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁，生產中能量消耗很大，后來，在熔融氧化鋁中加入了冰晶石Na3AlF6，才使電解的溫度大大降低。 [教師]在人們成功制得單質鋁以后，鋁和其他金屬或非金屬熔合成合金稱為鋁合金。 鋁合金的特點和用途：[學生歸納] 練習反饋: 1．可用作制作熔融燒堿的坩堝物質是　　　　　　　　　　　　?。? ） A．鐵 B．氧化鎂　　　?。茫趸X　　?。模c和鉀合金 ２．鋁鎂合金因堅硬、輕巧、美觀、潔凈、易于加工而成為新型建筑裝潢材料，主要用于制作窗框、卷簾門、防護欄等。下列性質與這些用途無關的（?。? Ａ．不易生銹　　?。拢畬щ娦院谩　　。茫芏刃　　。模畯姸雀? ３．在鋁土礦制金屬制備鋁的４個主要操作：①溶解?、谒峄、圩茻帷、茈娊庵袥]有發(fā)生過的化學反應類型是　　　　　　　　　　　?。ā。? Ａ．氧化還原反應?。拢畯头纸夥磻。茫纸夥磻。模脫Q反應 ４．鋁是地殼中含量最多的金屬元素，為什么人們冶煉并使用鋁的年代較銅、鐵等晚很久？ 課堂小結： 本節(jié)課我們首先交流討論了“鋁土礦制備氧化鋁工藝流程”，對此工藝流程的缺陷作了分析，提出了改進后的方案，緊接著運用實驗探究法探究了“Al2O3是否兩性氧化物”的問題，最后，又運用對比方法得出了“從Al2O3制得單質鋁”的目前的最佳方法。 布置作業(yè) 1、 教材67~68頁1，8。 板書設計 從鋁土礦中提取鋁 一、鋁的存在形式、地殼中含量、物理性質以及用途 二、兩性氧化物 氧化鋁的主要性質 1、 物理性質： 2、化學性質： （1）與酸反應 Al2O3+3H2SO4====Al2(SO4)3+3H2O （2）與堿反應 Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O 三、從鋁土礦中提取鋁 過量的CO2 過量鹽酸 過量NaOH溶液 （方案一）鋁土礦 Al(OH)3沉 電解 灼燒 淀 Al2O3 Al 過量的氨水 過量鹽酸 過量NaOH溶液 （方案二）鋁土礦 電解 灼燒 Al(OH)3沉淀 Al2O3 Al 四、電解熔融氧化鋁 電解 2Al2O3======4 Al+3O2↑ 111