高二化学上《8走进精彩纷呈的金属世界82铝和铝合金的崛起氢氧化铝的弱酸性》74沪科课标教案教学设计讲.docx

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高二化学上《8走进精彩纷呈的金属世界82铝和铝合金的崛起氢氧化铝的弱酸性》74沪科课标教案教学设计讲

铝及其化合物的复习

——以铝土矿冶炼铝为载体

上海理工大学附属中学

徐艳

【教材分析】

铝在元素周期表中位于金属和非金属交界线附近，因此铝及其化合物之间的转化关系比一般的金属或者非金属元素更复杂。

由于溶液酸碱性的不同造成了铝元素存在形式的变化，因此学生在理解Al2O3、Al（OH）3、Al3+、AlO2-之间的相互转化关系时，容易出现混淆和混乱。

在这样的情形下，铝及其化合物之间转化关系的复习课就显得非常有必要。

本节课通过探寻工业上从铝土矿冶炼金属铝的真实情境，帮助学生复习了铝的化合物的化学性质，明晰了各物质之间的转化条件，建构完善了知识网络结构。

由于在这个过程中，没有办法体现出铝的单质的性质，所以在本节课的最后通过口述的方式添加，完善了整个铝三角的转化关系图。

【教材分析】

本节课上课的对象为高二化学选修班学生，在此之前，学生已经学习了卤素、硫、氮、钠、铁、铝等元素化合物的知识，了解了探寻一类元素性质的一般思路和方法，具备了一定的归纳、梳理知识点、建构知识网络的能力，同时也具备了一定的将知识点应用于真是情境解决问题的能力。

【教学目标】

一、知识与技能

1、加深理解Al2O3、Al（OH）3、Al3+、AlO2-之间的相互转化关系

2、了解工业冶炼铝的一般方法

二、过程与方法

1、在冶炼铝工业生产讨论的过程中，培养学生交流合作能力，增强应用化学原理分析解决问题的能力。

2、通过置换铝的方法讨论和实验验证，了解解决科学问题的一般思路和方法，培养学生动手操作能力。

三、情感态度与价值观

1、通过对铝的工业生产流程的讨论，感受合作学习的乐趣。

2、从铝工业的困境中，感受回收铝制品的重要性，增强学生的环保意识。

【重点与难点】

掌握铝三角中各物质之间的转化关系及其条件

【教学流程】

引入：

铝的广泛使用以及亲民的价格

探寻从“铝土矿”到金属铝的冶炼

讨论从Al2O3中除杂方案的合理性

电解铝的原理及价格下降的原因

了解电解铝工业的困境

小结及作业

【教学过程】

教学内容

教师活动

学生活动

教学目的

引入

【展示】前面几节课我们学习了铝及其化合物的性质。

铝在我们的生活中用途广泛，用途极大，比如：

（ppt1），来看看它的产量（ppt2）

开宗明义，从生活入手点题

提出课题

如此巨大的用量，说明它的价格一定比较低廉（ppt3）。

与此同时，铝比黄金便宜很多。

但是在一百多年前（ppt4），拿破仑三世给自己用铝餐具，给他的客人用黄金餐具；同时花重金给自己制作了一个铝制皇冠。

说明在当时，铝的价格一定超过了黄金。

是什么导致了铝的价格在短短一百多年就变得如此亲民呢？

今天这节课，我们就来探寻这样的一个过程。

铝元素在地壳中的含量高吗？

我们知道地壳中含量最高的金属是铝，普通的泥土中，便含有许多氧化铝。

（ppt5），既然含量这么高，为什么在当时还那么贵呢？

那么我们是怎么把它转化成单质的呢？

【生答】：

1、高，排名第3

2、因为铝在地壳中以化合态存在，不容易得到单质。

目前，工业上大多是用铝土矿来冶炼铝的（ppt6）。

这是铝土矿的资料，如果你是工程师，应该设计怎样的流程从其中提取金属铝？

【提示】：

氧化铝纯吗？

先除杂（展示硅的资料及混合物一般除杂的流程图）

以小组为单位，讨论从氧化铝中除去铁、硅元素的方案，并汇报交流。

【讨论方案、填写学案并汇报】：

酸溶解、碱溶解都可以

解决问题框架

【实物投影】学生的方案，同时

请同学上黑板书写⑤⑥⑦

指导学生写出正确方案

合作探究

【问】：

工业生产中大多是用以下流程来除杂的，与我们设计的流程相比，它的优点究竟在哪里呢？

请查阅资料以后回答，这是

开拓眼界

今天的第1个回家作业。

PPT8

具体环节分析

【提问】：

除杂以后，我们就可以冶炼铝了。

从目前的氯化铝或者偏铝酸钠溶液开始，制取金属铝，可以用什么方法？

PPT9

置换是否可行？

以你所学的范围内，如果用置换反应，选择氯化铝还是偏铝酸钠溶液？

还原剂又是什么？

反应原理和预期现象又是什么？

PPT10

【生答】：

置换/电解

寻找还原剂：

钠或者镁，

或者：

只有镁（钠会和水反应）

选择氯化铝溶液

灰黑色固体溶解，同时产生银白色物质

知识延伸

动手实践

【提问】：

请动手实验PPT11

【实验】：

镁和氯化铝溶液反应

认知冲突

【提问】：

现象是什么？

产生大量气泡，放热

【提问】：

猜测是什么气体？

怎么会产生的？

【生答】：

氢气。

铝离子水解导致溶液呈酸性，置换反应不明显

提升思维能力

【追问】：

如何证明确实是氢气？

【生答】：

爆鸣实验

【演示实验】：

氢气爆鸣

【提问】：

为什么会产生氢气？

【生答】：

因为氯化铝水解显酸性

【追问】：

那能否使用置换熔化状态的氯化铝呢？

（停顿）

从原理上来说是可以的，但是为什么没有被采用呢？

PPT12

其实早在1827年，德国化学家维勒等人就发明了类似方法，他们用钾和钠与熔融的氯化铝反应置换出了金属铝。

可是这种方法得到的铝价格都太高，为什么？

【生答】：

因为钠和钾的价格都太贵

思维转换

【过渡】：

事实上，一般的还原剂如H2、CO、C等物质都不能置换出铝，而能够置换出铝的方法成本实在太高，所以最终我们选择了电解法。

目前世界上基本上都用冰晶石-氧化铝熔盐电解法制取金属铝。

看一下PPT13

正是由于氧化铝的熔点太高，需要消耗大量的能耗来加热到熔化，所以价格非常高。

但自从有了冰晶石的帮助，使铝的熔点下降到了1000摄氏度以下，大大降低了能耗，才有了今天的铝走进了寻常百姓家。

【生答】：

先得到氢氧化铝，再加热分解得到氧化铝。

那么我们是如何从刚才的氯化铝和偏铝酸钠溶液得到氧化铝的呢？

电解铝虽然成本大大降低了，但仍然存在着很大的问题，我们来看一段视频。

聆听

结合实际生活

【视频】、【资料】

思考：

在电解氧化铝制取金属铝的过程中：

1、为什么会有这么大的能耗？

2、污染是什么？

请查阅资料后回答。

这是今天的第2个回家作业。

（PPT15）

人文素养

【思考】：

为了解决这种困境，你认为我们可以做什么？

（PPT16）

【生答】:

回收铝制品，保护环境，节约能源，从我做起

价值提升

【展示ppt17、18】

总结、

作业

这节课我们铝土矿说起，探究了金属铝的冶炼方法，复习了铝的化合物的性质。

从前面几节课中我们了解到金属铝的重要性质，能与酸、碱、反应，可以生成氧化铝（补齐板书中其余内容），这就是本铝的重要物质的转化关系图，（PPT19）请在下课后写出图中的化学方程式和离子方程式，这是第3个回家作业。

[布置作业]

1、冶炼铝的工业生产流程与我们的设计的流程有所不同，它的优点究竟在哪里呢？

请查阅资料以后回答。

2、在电解氧化铝制取金属铝的过程中：

①为什么会有这么大的能耗？

②污染是什么？

请查阅资料后回答。

3、完成下列化学反应方程式的书写，并写出对应的离子反应方程式。

Al2O3

Al3+

Al（OH）3

AlO2-

Al

①

②

⑩

③

④

⑨

⑤

⑥

⑦

⑧

【对体现活力课堂理念的设想】：

本节课以“如何从铝土矿中冶炼金属铝”的真实情境为载体，通过几个重要问题的贯穿，完成了工业冶炼金属铝的流程设计，使学生对铝的各种化合物之间的转化关系从零散到系统、从模糊到清晰，完成了对铝的各种化合物的化学性质的复习。

这些问题包括：

①是什么原因，使得铝在短短一百多年中，价格下降地如此之快呢？

②如果你是工程师，请设计工业流程，完成从铝土矿冶炼金属铝的任务。

③为什么不考虑用还原剂与氯化铝溶液反应得到金属铝？

整节课在教师不断创设问题、合作讨论、解决问题的过程中进行，通过师生互动、生生交流，引导学生一步一步完成情境问题，以及对知识点的梳理。

【期望达到的目的】

本节课学生们通过镁粉和氯化铝溶液的反应的实验设计、动手实验、产生认知冲突、得出结论的过程，了解解决科学问题的一般思路和方法。

在整个过程中，教师与学生充分讨论和交流，共同探索解决化学问题，培养学生实事求是的科学态度和好问善问的创智精神，体现了化学实验利于锻炼学生动手和动脑能力的特色育人价值。

【本节课的不足之处】

本节课的内容比较多，对于学生来说思考容量比较大，在试讲过程中，学生大多数的反应都比较符合教学设计的预设，绝大多数学生都能紧跟教师上课的节奏，学生参与度比较高。

但是在提出问题“请设计工业流程，完成任务：

如何除去氧化铝中的氧化铁和二氧化硅？

”这个问题时，没能很清晰地向学生表达具体任务，导致有的学生设计的流程直接到了金属铝，有的学生只到含铝的溶液，有待于更进一步的设计。