《從鋁土礦中提取鋁》教案9
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111 從鋁土礦中提取鋁的教學(xué)案例與分析 一、 教材分析: 1、教材的地位和作用: 鋁是地殼中含量最高的金屬元素,它具有廣泛的應(yīng)用。 本節(jié)課“從鋁土礦中提取鋁”是高中新課程蘇教版必修1專題3的第一單元第一節(jié)。本章中涉及到的鋁土礦提取鋁的方法,鋁、氧化鋁、氫氧化鋁的性質(zhì)及應(yīng)用是高中化學(xué)必須掌握的化學(xué)知識,又與社會、生產(chǎn)、生活息息相關(guān)。教材編排在學(xué)生學(xué)習(xí)了鈉、鎂等重要金屬元素之后,學(xué)生自然而然地把鈉、鎂、鋁三者作比較,這為以后學(xué)習(xí)元素周期律知識奠定了基礎(chǔ),因此本章在教材中地位是不言而喻的。 本節(jié)課介紹鋁的冶煉和Al2O3的兩性,雖然要求不高,但其重要性不亞于后面章節(jié)。 上好本節(jié)課可以激發(fā)學(xué)生對后面知識學(xué)習(xí)的興趣;通過Al2O3兩性的探究學(xué)生很容易通過類比遷移的方法思考Al(OH)3是否也為兩性物質(zhì),這為后面的學(xué)習(xí)作了很好的鋪墊;通過鋁 的冶煉歷史的介紹,也會促進(jìn)他們崇尚科學(xué)、并熱愛科學(xué),所以本節(jié)課的意義是顯而易見的。 2、教學(xué)目標(biāo): 根據(jù)全面提高學(xué)生素質(zhì)的總體目標(biāo)和教學(xué)大綱要求以及本節(jié)教材內(nèi)容和學(xué)生已有的認(rèn)識基礎(chǔ),我確定本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)如下: (1) 知識目標(biāo): 了解地殼中鋁元素的含量。知道鋁元素在自然界的主要存在形式。 了解工業(yè)上從鋁土礦中提取鋁的方法。了解鋁在生產(chǎn)生活中的重要應(yīng)用。 了解Al2O3的性質(zhì)和兩性氧化物的概念。 加深對性質(zhì)決定用途的理解。 (2) 能力目標(biāo): 通過探究學(xué)習(xí)鋁土礦中提取鋁的工藝流程,培養(yǎng)學(xué)生從信息中獲取新知識的能力,從實驗求證猜想的能力,引導(dǎo)學(xué)生從多角度獲取知識的能力,為將來自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。 (3) 情感目標(biāo): 通過鋁在生產(chǎn)生活中的重要應(yīng)用,進(jìn)一步認(rèn)識化學(xué)與生產(chǎn)生活的密切聯(lián)系。 從金屬鋁的冶煉方法的改變使學(xué)生體驗了化學(xué)學(xué)科發(fā)展對人類生活的影響,激發(fā)它們熱愛化學(xué)、熱愛科學(xué)、崇尚科學(xué)。 3、重點和難點 (1)重點:通過對“Al2O3分別與酸、堿溶液反應(yīng)”的探究,讓學(xué)生更熟悉酸、堿、氧化物之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系,學(xué)習(xí)構(gòu)建化學(xué)學(xué)科知識體系的方法。 (2)難點:Al2O3的兩性,鋁的冶煉涉及的反應(yīng)原理。 二、教具準(zhǔn)備: 多媒體課件,實驗儀器(試管每組4支、滴管1支、燒杯1個) 實驗藥品(Al2O3固體、Fe2O3固體,6mol/L NaOH溶液、6mol/L HCl溶液每組一瓶) 三、 教學(xué)案例與設(shè)計: (一)引入新課: [播放電腦圖片及解說] (圖一)這是一種新型材料-----泡沫鋁,它是將發(fā)泡劑加入到熔融鋁合金中制成,其優(yōu)點是密度小,比木材還輕,可浮在水面,又有很大的剛性和隔音保溫的效果,是一種良好的建筑材料和輕質(zhì)材料。 (圖二)這是一款新型轎車------尼桑頤達(dá),他在廣告中的賣點是“寬敞的空間”和“全鋁合金引擎”。 (圖三)飛機(jī)、火車、汽車、船舶、導(dǎo)彈制造業(yè),使用了各種鋁合金,如一架超音速飛機(jī) 由70%的鋁合金構(gòu)成,每枚導(dǎo)彈用鋁量約占總量的10%--15%,國外已有鋁制火車軌道,而一艘大型船舶用鉛量達(dá)2000噸。 [教師講解]剛才看到這些圖片,大家已了解了鋁在高科技領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,除此之外,在我們身邊,鋁還有哪些應(yīng)用呢? [學(xué)生討論回答] 鋁制炊具、鋁合金門窗、鋁制導(dǎo)線、鋁用于藥品、食品包裝,高質(zhì)量的反射鏡等。 [教師播放鋁制日用品圖] [教師講解]是啊,鋁在我們身邊無處不在,具有廣泛的應(yīng)用。那么再請大家思考一下圖中的一些應(yīng)用主要利用了鋁的哪些性質(zhì)? [板書] 一、鋁的物理性質(zhì)及用途: [學(xué)生討論回答] 飛機(jī)制造----鋁的密度小 用作導(dǎo)線----良好的導(dǎo)電性 鋁制炊具----良好的導(dǎo)熱性 用作包裝----良好的延展性 【 學(xué)生在學(xué)習(xí)了Na、Mg的性質(zhì)之后對金屬的通性已有了一定認(rèn)識,在這里可以使他們回顧舊知識,又可以使他們對性質(zhì)決定用途的有更深的理解。學(xué)生討論不完整時,教師可以適當(dāng)?shù)膯l(fā),師生互動】 (二)推進(jìn)新課: [教師講解]鋁不僅可以促進(jìn)科技發(fā)展日新月異,又和我們家家戶戶生活息息相關(guān),它是大自然賜予人類的寶物。但是追溯到19世紀(jì)中葉,鋁并不是象現(xiàn)在那樣普遍存在。 [多媒體播放](一)在國宴上,拿破侖三世使用一套珍藏的鋁制餐具,而大臣們使用的是銀制餐具。 (二)門捷列夫創(chuàng)建了元素周期表,受到英國皇家學(xué)會的表彰,獎品是一只鋁制獎杯。 [教師]這兩個事例說明了什么? [學(xué)生]19世紀(jì)中葉鋁是很昂貴的金屬(甚至超過黃金)。 [教師]為什么當(dāng)時鋁的價格和現(xiàn)在會有這么大的差別? [學(xué)生]鋁的冶煉水平不同。 [教師]是的,雖然鋁在地殼中的含量非常豐富,占地殼總含量的7.73%,是地殼中含量最多 的金屬元素,但它都以化合態(tài)存在,單質(zhì)鋁必須采用人工方法冶煉出來。這在19世紀(jì)是一個較難的問題,但現(xiàn)在隨著科技的發(fā)展,人們已經(jīng)熟練的掌握了冶煉鋁較好的方法,并投入 大量生產(chǎn)使之服務(wù)于各個行業(yè)。那么我們現(xiàn)在是如何提取鋁的呢? 【通過兩組電腦圖片的對比,使學(xué)生深刻體會到了科技改變了人的生活,激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)、崇尚科學(xué)并立志獻(xiàn)身科學(xué)。然后教師很自然的提出設(shè)問“現(xiàn)在我們是如何提取鋁?”引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究思考】 [板書]二、從鋁土礦中冶煉鋁 [多媒體播放]鋁的工藝流程。(或指導(dǎo)學(xué)生看課本62頁圖3-2) [教師]從鋁的工藝流程來看,煉鋁的原料是地殼中含量較多的鋁土礦,其主要成分是Al2O3、雜質(zhì)Fe2O3、S iO2等, 我們可以把冶煉過程分成兩個階段。 [板書](1)鋁土礦—→氧化鋁 (2)氧化鋁—→鋁 [教師]請同學(xué)們根據(jù)鋁的工藝流程的兩個階段和以下幾個問題一起來探究它的原理。 (雜質(zhì)S iO2暫時忽略,圍繞中間的操作過程和分離后的主產(chǎn)物進(jìn)行探究) (問題一)鋁土礦中取出的氧化鋁是金屬氧化物,請推測其可能性質(zhì),并用所給藥品進(jìn)行驗證。 [學(xué)生活動得出結(jié)論]甲:Al2O3會和鹽酸反應(yīng)。驗證:白色固體溶解,得無色溶液。 乙:Al2O3不會溶于水,也不和水反應(yīng)。 【 讓學(xué)生回顧金屬氧化物的性質(zhì) 】 (問題二)工藝流程中NaOH溶解鋁土礦的目的是什么? [學(xué)生討論驗證] 甲:實驗Fe2O3+NaOH→不反應(yīng) (Fe2O3成為殘渣) 乙:實驗Al2O3+NaOH 現(xiàn)象:白色固體溶解,生成無色溶液。 (過濾后含鋁的化合物進(jìn)入濾液) [教師提示]反應(yīng)后的液體留下備用。 [教師]很好,大家根據(jù)前兩個問題比較Fe2O3、Al2O3兩種金屬氧化物,也找出了它們的區(qū)別。 [多媒體播放](教師總結(jié)比較后得出兩性氧化物的定義) Fe2O3 Al2O3 HCl Fe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2O Al2O3+6HCl==2AlCl3+3H2O NaOH 不反應(yīng) Al2O3+2 NaOH==2NaAlO2 +H2O 類別 堿性氧化物 兩性氧化物 (強調(diào)Al2O3 是最重要的兩性氧化物,大家要熟練掌握并學(xué)會書寫化學(xué)方程式) 【通過學(xué)生思考、實驗找出它們的區(qū)別,加深了對兩性氧化物的概念的理解】 (問題三)NaOH溶解鋁土礦后,濾液中的主要成分是什么? [學(xué)生] 主要成分是NaOH(過量),NaAlO2 (Fe2O3成為殘渣) (問題四)把濾液酸化的作用是什么?(啟發(fā)學(xué)生用前面的備用的NaAlO2溶液逐滴滴入HCl 驗證,看到明顯現(xiàn)象就停止) [學(xué)生] 中和過量的NaOH并和NaAlO2 反應(yīng),現(xiàn)象:有白色沉淀生成。 [教師]那白色沉淀是什么?(從流程中得知要由沉淀制得Al2O3可推測出沉淀是鋁的化合物) [板書] NaAlO2 +HCl+H2O == NaCl + Al(OH)3↓ (問題五)流程中不是用HCl,而是通足量的CO2酸化,反應(yīng)后生成了什么?濾液的主要成分? [學(xué)生]甲:濾液的主要成分Na2CO3 ; 2NaAlO2 +3H2O + CO2 == Na2CO3+2Al(OH)3↓ 乙:濾液的主要成分NaHCO3; NaAlO2 +H2O + CO2 === Al(OH)3↓+NaHCO3 [教師]因為通足量的CO2,所以產(chǎn)物應(yīng)為NaHCO3,也可從P63問題解決得到提示。 (問題六)將過濾后的白色固體灼燒,發(fā)生什么反應(yīng)?寫出有關(guān)的化學(xué)方程式。 [學(xué)生] 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O [教師]分析了第一階段,我們順利提取了Al2O3,涉及反應(yīng)請?zhí)钊胝n本P63的“問題解決”。 【建議:教師在引導(dǎo)學(xué)生一步步探究時,可把每一步的主產(chǎn)物在階段一下面逐一版書】 [板書] 鋁土礦 NaAlO2 Al(OH)3 Al2O3 [教師] 順利提取了Al2O3,接下來怎么由氧化鋁—→鋁?又是利用了什么原理?化合價是否發(fā)生變化? [學(xué)生]甲:發(fā)生了氧化還原反應(yīng) ,按流程提示用電解法制取。 [教師]還有其他方法嗎? [學(xué)生]乙:因為鋁被還原,所以可以用較強還原劑來把鋁還原出來。 丙:可以用加熱法使其分解嗎? [教師] 大家已經(jīng)分析出了 Al2O3—→Al 必有化合價變化,是氧化還原反應(yīng),但能否用還原劑還原?此法可行嗎?好不好? [學(xué)生]?。簱?jù)還原劑還原性〉還原產(chǎn)物,還原劑必須用很活潑金屬才可以。 [教師]是的,19世紀(jì)時,人們用鈉熔融條件下還原出鋁,但工藝復(fù)雜,鈉本身也較難得到,當(dāng)時鋁很昂貴。而熱分解法不適于制活潑金屬,因為活潑金屬氧化物很穩(wěn)定,高溫下也難分解。所以和鈉、鎂一樣均采用電解法。 [板書](2)Al2O3—→Al 2Al2O3 4Al+3O2↑ 【指導(dǎo)學(xué)生閱讀】化學(xué)史話 [教師]早期用鈉還原出鋁 ,后來發(fā)展到用電解Al2O3—→Al ,但Al2O3熔點高,熔化電解需大量的電能,所以鋁的價格還很高,當(dāng)時無法進(jìn)行大量的化工生產(chǎn),直到美國化學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)冰晶石可以降低Al2O3的熔點才使Al 廣泛投入生產(chǎn),才使這種19世紀(jì)最昂貴的金屬如“舊時王謝堂前燕,飛入平常百姓家”。但大家要知道,鋁的需求是巨大的,而鋁資源確是有限的,所以大家要從身邊的小事做起,隨手撿起到處亂扔的易拉罐。 【再次讓學(xué)生感受科技造福人類,提高學(xué)生的環(huán)保意識?!? [教師]了解了從鋁土礦中冶煉鋁的工藝流程,也探究了Al2O3的一些性質(zhì),它是一種重要的氧化物,接下來我們在一起回顧一下它的性質(zhì)。 (師生共同歸納) [板書] 三、氧化鋁的性質(zhì): 1、 物性: 2、化性:a.與酸反應(yīng) :Al2O3+6HCl==2AlCl3+3H2O b.與堿反應(yīng):Al2O3+2 NaOH==2NaAlO2 +H2O c.兩性氧化物: 3、是電解質(zhì),熔融條件下可電解。 【氧化鋁的性質(zhì)是本節(jié)的重點,加深學(xué)生的理解】 四、 案例評析: 本案例的設(shè)計從多媒體展示鋁在高科技的應(yīng)用,引導(dǎo)學(xué)生思考鋁在生產(chǎn)生活中的其它應(yīng)用,可使他們對鋁及其化合物產(chǎn)生濃厚興趣,教師不失時機(jī)的提出鋁的來源不是現(xiàn)成的,而是從自然界中含量較多的鋁土礦提取的。圍繞工業(yè)提取鋁的生產(chǎn)流程層層設(shè)疑,啟發(fā)學(xué)生分析、思考、并實驗驗證自己的推斷,這種提出假說再驗證的方法是科研常見的方法,效果不錯。 本節(jié)教材編寫改變了以往從物性――化性――用途――制備的傳統(tǒng)教學(xué)方法,而改用從制備流程中發(fā)現(xiàn)問題――尋找問題答案――獲得知識。其目的是激發(fā)學(xué)生的探究欲,學(xué)會從多角度獲取知識的方法,教學(xué)中應(yīng)該把握好這種安排的目的。 在學(xué)生探究過程中我盡量采取邊設(shè)問、邊啟發(fā)、邊探究的方法。因為多數(shù)學(xué)生基礎(chǔ)一般,若集中所有問題全盤拋出,學(xué)生很難按一定次序逐一探究而變得無所適從,那就可能使得探究課無法順利進(jìn)行。 本節(jié)課的主要活動在于學(xué)生探究提取鋁的工藝,在探究時要求學(xué)生忽略雜質(zhì)二氧化硅是基于學(xué)生還沒有全面的二氧化硅和氫氧化鋁的知識,若貿(mào)然介紹未免就有些喧賓奪主了,至于優(yōu)化提取鋁的工藝流程會在以后學(xué)習(xí)中再次提出,到時也相當(dāng)于一次復(fù)習(xí)了。 111- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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