2022年高中化学 《从铝土矿到铝合金》（从铝土矿中提取铝）教案1 苏教版必修1

2022年高中化学 从铝土矿到铝合金（从铝土矿中提取铝）教案1 苏教版必修1【教学目标】：1、 知识与技能：了解地壳中铝元素的含量，知道铝元素在自然界的主要的存在形式 了解铝土矿制备铝的工艺流程，能解释每一步操作的物质成分变化，掌握相关反应的化学方程式。了解两性氧化物的概念，知道氧化铝是两性氧化物。了解铝合金、氧化铝在生产生活中的用途。2、过程与方法：让学生自己解读铝土矿制备氧化铝的工艺流程，找出问题和困惑，培养学生自主学习和发现问题的能力。通过实验探究，掌握Al2O3的性质，了解探究学习的一般过程与方法。在工艺流程与学生分析冲突的基础上，引导学生完善工艺流程，培养学生质疑能力及多角度分析问题的能力。通过概括与总结，进一步完善学生对活泼金属冶炼方法和过程的认识，并延伸到金属冶炼的一般过程与方法，培养学生从个别到一般的思维方式。3、情感态度与价值观：从炼铝方法的变化体验化学科学的发展对人类生活的影响通过问题讨论和实验探究，激发勇于探索的精神，培养严谨的科学态度和合作意识。【教学重点】：铝土矿提取铝的化学原理和氧化铝的两性。【教学难点】：运用学生初中的有关氧化物的概念与物质转化类型的知识，理解从铝土矿提取铝的化学原理。【设计说明】：苏教版新教材与现行高中化学教材相比，弱化了按照元素自然族来介绍元素化合物知识的传统做法，所涉及的元素化合物知识内容在覆盖面上与现行课程的差别不大，具体化合物知识内容的选取以及处理的深广度也基本相近，但是内容的组织线索、学习的重点和方式等都有较大的变化，如现行课程元素化合物知识都是按结构性质用途与制法的组织形式进行教学，而专题3从矿物到基础材料的知识则是从工业制备性质应用的组织形式呈现，新教材跳出以单一物质为中心的学习模式，以元素层面看待元素化合物的学习。从铝土矿中提取铝是专题3从矿物到基础材料第一单元的第一课时的教学内容，学生经过专题1、专题2的学习，已有了一定的实验能力及活泼金属冶炼方法的初步概念，在初中科学中已具体学习了酸和碱的概念及性质，对两性氧化物概念的学习有较好的知识铺垫。本课以从铝土矿中提取铝的工艺流程为学习载体，通过自学导学、实验探究、交流评价等情景，不仅能进一步完善对活泼金属冶炼方法和过程的认识，而且通过工业制备流程了解氧化铝的两性知识。本课还根据学生需要，结合新课标进行非预设性教学。通过呈现氧化铝制备的工艺流程，给学生创设了自主学习的机会和发现问题的广阔空间；在实验探究、分析与工艺流程的冲突、工艺流程的改进等一系列学习活动中，学生不仅可以主动获得知识，了解化学解决问题的一般方法，而且能体验科学学习的过程，形成终身学习的意识和能力。【情景设计】： 情景1了解铝合金的用途设计意图教师活动学生活动从真实的生活情景中了解铝合金在生产生活中的广泛用途，激发学生的学习热情。1.拿出饮料罐，请学生回答是由什么材料制成？2.并请学生联系生活、生产再举出一些实例，说出铝合金的优点。3.投影各种铝产品。1.回答：由铝合金制成。2.并举出一些实例：门窗框、药品包装、汽车的外壳等。3.归纳出优点：密度小、强度高、塑性好、制造工艺简单、成本低、抗腐蚀力强等情景2炼铝的史话设计意图教师活动学生活动设置悬念，激发求知欲从炼铝方法的变化体验化学科学的发展对人类生活的影响。1.投影地壳中元素含量分布图，铝在自然界的存在（铝土矿）比较铝元素与铁元素在地壳中的含量。2.为什么人类使用铁器的时代比使用铝器要长远得多呢？3.讲述史话：直到19世纪中期，铝还是相当昂贵的。早期，人们用白金坩埚作为容器，用Na、K等金属与AlCl3反应得到Al，但是这样得到的Al很不纯。所以当时，纯铝的价格甚至超过了白金。直到1886年电解法制铝工艺的发明，使铝在生产、生活中的应用得以迅速的普及，今天我们就来学习怎样从铝土矿中提取铝.1.观察图表，回答出铝是地壳中含量最多的元素。铝土矿的主要成分为氧化铝，还有少量的氧化铁和二氧化硅等杂质2.学生思考、分析，讨论其原因：铝是非常活泼的金属，在自然界主要以化合态的形式存在，铝在过去提炼是非常难的。情景3学生自主解读从铝土矿中提取铝的工艺流程设计意图教师活动学生活动让学生自己解读铝土矿制备氧化铝的工艺流程，找出问题和困惑，培养学生自主学习和发现问题的能力，把学习的主动权交给学生。1.投影：书本P62图3-2铝土矿制备铝的工艺流程(忽略SiO2的影响)2.思考：该工艺分哪几步进行？猜测每一步的操作作用是什么？通过工艺流程的学习能推测出氧化铝具有哪些重要的性质?提示:理解每个步骤时，如有疑问可提出，共同探讨。教师到学生中去指导学习。1.阅读、思考2.分小组讨论，问题汇总。如：为什么不用盐酸溶解，NaOH溶解了什么物质？向过滤后的溶液中通入过量CO2进行酸化处理,为什么能得到Al(OH)3?此外所得滤液主要成分为什么是NaHCO3?情景4探究氧化铝的重要化学性质设计意图教师活动学生活动通过实验探究，解决问题,使学生掌握化学解决问题的一般方法，学习新知识，并培养实验能力。1.解决问题为什么不用盐酸溶解，NaOH溶解了什么物质？2.投影：现有试剂：氧化铝、氧化铁、10%盐酸、6mol/L的氢氧化钠溶液。请用上述试剂设计简单实验说明铝土矿用氢氧化钠溶解的原因。提示：液体用量一般约为2mL。 若反应较慢时，可小心加热提高反应速率，但液体加热时一定要注意安全！3.指导回忆碱性氧化物与酸性氧化物的概念，引出两性氧化物的概念。1.学生讨论，设计方案：分别取少量新制的氧化铝、氧化铁于四支试管中，分别加入适量的盐酸和氢氧化钠溶液，并加热，观察现象。2.学生分组实验：汇报现象：加盐酸氧化铝、氧化铁均溶解，加氢氧化钠溶液氧化铝溶解，而氧化铁不溶解。3.结论：NaOH溶解铝土矿中的氧化铝，而不溶解杂质氧化铁，从而可除去杂质。4.推出氧化铝既能与盐酸反应又能与氢氧化钠反应，表明氧化铝是两性氧化物。写出方程式：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2OAl2O3+2NaOH=H2O+2NaAlO2(偏铝酸钠)情景5指导学生理解铝土矿提取铝的化学原理设计意图教师活动学生活动根据学生现有知识，教师进行指导，与学生交流、讨论，解决问题，培养学生学会学习的能力，使学生体会到自己是学习的主体。巩固新知识，掌握相关反应的化学方程式，打下扎实的基础。1.解决问题向过滤后的溶液中通入过量CO2进行酸化处理,为什么能得到Al(OH)3?此外所得滤液主要成分为什么是NaHCO3?2.指导回顾盐与酸反应规律。点拨：NaAlO2是一种盐，CO2与H2O相当于碳酸，盐和另一种酸，盐为碳酸钠，另一种酸呢？3.点拨：1molHAlO2很容易结合1molH2O，生成H3AlO3，它与Al(OH)3组成上有何差异？点拨：是同一物质的不同表现形式。4.所得滤液主要成分为什么是NaHCO3?5.投影：请结合书本p62图3-2，写出从铝土矿制备铝的过程中发生反应的化学方程式，哪些反应属于氧化还原反应？1、3步骤，请用离子反应方程式表示。教师进行指导1.思考2.回答：一种盐和一种酸反应，生成另一种盐和另一种酸。3.猜想： HAlO2H3AlO3与Al(OH)3组成相同恍然大悟4.回答：为了得到足量的Al(OH)3， CO2通过量，才生成NaHCO3，少量时生成Na2CO3。5.学生书写有关化学方程式，或离子反应方程式。情景6评价工业上从铝土矿中提取铝的工艺流程设计意图教师活动学生活动在工艺流程与学生分析冲突的基础上，引导学生完善工艺流程，培养学生质疑能力及多角度分析问题的能力。1.信息提示：若铝土矿中SiO2含量超过8%时，用NaOH溶液溶解铝土矿，会有铝硅酸钠生成， NaOH和Al2O3都会有损失。2.请根据刚刚学过的知识，你认为工业上从铝土矿中制备铝的工艺流程可以做哪些修改或调整？ 1.思考、分析、讨论。2.指出第一步可不用碱溶解，可用盐酸溶解。3.评价酸溶法与碱溶法两种方法的优缺点。情景7活泼金属冶炼方法和过程的概括与整合设计意图教师活动学生活动联系专题2中的知识，进一步完善学生对活泼金属冶炼方法和过程的认识，并延伸到金属冶炼的一般过程与方法，培养学生从个别到一般的思维方式。1.请学生归纳钠、镁、铝的工业提取过程的共同点。2.引导学生结合金属活动性顺序进行归纳金属冶炼方法。1.回答：活泼金属冶炼在自然以化合态存在在矿物或海水中，先矿物进行富集、净化，再用电解法进行冶炼。2.归纳：金属冶炼要考虑：矿物的富集与净化合适的冶炼方法,冶炼方法的选择与金属活动性有关。巩固练习略作业1.书P67 1、2、82.调查：在日常生活中，你认为哪些物质的成分是氧化铝？它们在现实生活中有何应用?【教学反思】：1反思新课程理念的体现本课教学中，教师巧妙创设教学情景，体现课改新理念，通过学生自主解读从铝土矿中提取铝的工艺流程、自主设计实验探究氧化铝的性质、分组评价工业上从铝土矿中提取铝的工艺流程等不同学习情景的组合，引导师生互动、生生互动、及学生与教科书的互动，激发学生学习兴趣，引导学生进行自主学习、探究学习和合作学习，转变学生的学习方式，帮助学生形成终身学习的意识和能力。2反思教学目标的落实在本课施教过程中，基本上完成课前制订的教学目标。在学生原有知识的基础上，以铝土矿中提取铝的工艺流程为学习载体，通过学生自学、教师引导的方式，促进学生提出问题、交流、讨论与总结，落实本课的知识与技能。本课教学中还注重学习过程，让学生在学习过程中掌握学习方法，体验学习成功的快乐。教师真正起到了学生学习“促进者”的作用，实现了教师的“教”是为学生的“学”服务。但由于本课的情景设计注重学生生成性问题的解决、知识与能力的提升，学生的思维空间教师预留很大，如让学生评价酸溶法与碱溶法两种方法的优缺点，归纳拓展金属冶炼的一般方法等，不同层次的学生表达差异较大，个别学生难以达到预设目标要求。3反思实验探究的效果实验是化学的基础，实验设计对学生的思维的开发有着不可代替的作用。本课实验设计针对氧化铝是否既能与酸反应又能与碱反应，学生先进行预测，再进行设计方案，然后进行实验。虽然符合探究性教学的程序，但本节课的实验是一对一的实验，思维难度教低，难以引起学生的兴趣与探究欲望。如何引导学生设计出更有创意的实验是值得思考的问题。