《從鋁土礦到鋁合金》（從鋁土礦中提取鋁）教案1

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111 《從鋁土礦中提取鋁》教案設(shè)計 【教學(xué)目標(biāo)】： 1、 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的主要的存在形式 ② 了解鋁土礦制備鋁的工藝流程，能解釋每一步操作的物質(zhì)成分變化，掌握相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。 ③了解兩性氧化物的概念，知道氧化鋁是兩性氧化物。 ④了解鋁合金、氧化鋁在生產(chǎn)生活中的用途。 2、過程與方法： ①讓學(xué)生自己解讀鋁土礦制備氧化鋁的工藝流程，找出問題和困惑，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)問題的能力。 ②通過實驗探究，掌握Al2O3的性質(zhì)，了解探究學(xué)習(xí)的一般過程與方法。 ③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題的能力。 ④通過概括與總結(jié)，進一步完善學(xué)生對活潑金屬冶煉方法和過程的認(rèn)識，并延伸到金屬冶煉的一般過程與方法，培養(yǎng)學(xué)生從個別到一般的思維方式。 3、情感態(tài)度與價值觀： ①從煉鋁方法的變化體驗化學(xué)科學(xué)的發(fā)展對人類生活的影響 ②通過問題討論和實驗探究，激發(fā)勇于探索的精神，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和合作意識。 【教學(xué)重點】：鋁土礦提取鋁的化學(xué)原理和氧化鋁的兩性。 【教學(xué)難點】：運用學(xué)生初中的有關(guān)氧化物的概念與物質(zhì)轉(zhuǎn)化類型的知識，理解從鋁土礦提取鋁的化學(xué)原理。 【設(shè)計說明】： 蘇教版新教材與現(xiàn)行高中化學(xué)教材相比，弱化了按照元素自然族來介紹元素化合物知識的傳統(tǒng)做法，所涉及的元素化合物知識內(nèi)容在覆蓋面上與現(xiàn)行課程的差別不大，具體化合物知識內(nèi)容的選取以及處理的深廣度也基本相近，但是內(nèi)容的組織線索、學(xué)習(xí)的重點和方式等都有較大的變化，如現(xiàn)行課程元素化合物知識都是按結(jié)構(gòu)→性質(zhì)→用途與制法的組織形式進行教學(xué)，而專題3《從礦物到基礎(chǔ)材料》的知識則是從工業(yè)制備→性質(zhì)→應(yīng)用的組織形式呈現(xiàn)，新教材跳出以單一物質(zhì)為中心的學(xué)習(xí)模式，以元素層面看待元素化合物的學(xué)習(xí)。 《從鋁土礦中提取鋁》是專題3《從礦物到基礎(chǔ)材料》第一單元的第一課時的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生經(jīng)過專題1、專題2的學(xué)習(xí)，已有了一定的實驗?zāi)芰盎顫娊饘僖睙挿椒ǖ某醪礁拍睿诔踔锌茖W(xué)中已具體學(xué)習(xí)了酸和堿的概念及性質(zhì)，對兩性氧化物概念的學(xué)習(xí)有較好的知識鋪墊。本課以從鋁土礦中提取鋁的工藝流程為學(xué)習(xí)載體，通過自學(xué)導(dǎo)學(xué)、實驗探究、交流評價等情景，不僅能進一步完善對活潑金屬冶煉方法和過程的認(rèn)識，而且通過工業(yè)制備流程了解氧化鋁的兩性知識。本課還根據(jù)學(xué)生需要，結(jié)合新課標(biāo)進行非預(yù)設(shè)性教學(xué)。通過呈現(xiàn)氧化鋁制備的工藝流程，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)了自主學(xué)習(xí)的機會和發(fā)現(xiàn)問題的廣闊空間；在實驗探究、分析與工藝流程的沖突、工藝流程的改進等一系列學(xué)習(xí)活動中，學(xué)生不僅可以主動獲得知識，了解化學(xué)解決問題的一般方法，而且能體驗科學(xué)學(xué)習(xí)的過程，形成終身學(xué)習(xí)的意識和能力。 【情景設(shè)計】： 情景1了解鋁合金的用途 設(shè)計意圖 教師活動 學(xué)生活動 從真實的生活情景中了解鋁合金在生產(chǎn)生活中的廣泛用途，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。 1.拿出飲料罐，請學(xué)生回答是由什么材料制成？ 2.并請學(xué)生聯(lián)系生活、生產(chǎn)再舉出一些實例，說出鋁合金的優(yōu)點。 3.投影各種鋁產(chǎn)品。 1.回答：由鋁合金制成。 2.并舉出一些實例：門窗框、藥品包裝、汽車的外殼等。 3.歸納出優(yōu)點：密度小、強度高、塑性好、制造工藝簡單、成本低 、抗腐蝕力強等 情景2煉鋁的史話 設(shè)計意圖 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)置懸念，激發(fā)求知欲 從煉鋁方法的變化體驗化學(xué)科學(xué)的發(fā)展對人類生活的影響。 1.投影地殼中元素含量分布圖，鋁在自然界的存在（鋁土礦）比較鋁元素與鐵元素在地殼中的含量。 2.為什么人類使用鐵器的時代比使用鋁器要長遠(yuǎn)得多呢？ 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，純鋁的價格甚至超過了白金。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，今天我們就來學(xué)習(xí)怎樣從鋁土礦中提取鋁. 1.觀察圖表，回答出鋁是地殼中含量最多的元素。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.學(xué)生思考、分析，討論其原因：鋁是非?；顫姷慕饘伲谧匀唤缰饕曰蠎B(tài)的形式存在，鋁在過去提煉是非常難的。 情景3學(xué)生自主解讀從鋁土礦中提取鋁的工藝流程 設(shè)計意圖 教師活動 學(xué)生活動 讓學(xué)生自己解讀鋁土礦制備氧化鋁的工藝流程，找出問題和困惑，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)問題的能力，把學(xué)習(xí)的主動權(quán)交給學(xué)生。 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) 2.思考：①該工藝分哪幾步進行？ ②猜測每一步的操作作用是什么？ ③通過工藝流程的學(xué)習(xí)能推測出氧化鋁具有哪些重要的性質(zhì)? 提示:理解每個步驟時，如有疑問可提出，共同探討。 教師到學(xué)生中去指導(dǎo)學(xué)習(xí)。 1.閱讀、思考 2.分小組討論，問題匯總。 如：①為什么不用鹽酸溶解，NaOH溶解了什么物質(zhì)？ ②向過濾后的溶液中通入過量CO2進行酸化處理,為什么能得到Al(OH)3?此外所得濾液主要成分為什么是NaHCO3? 情景4探究氧化鋁的重要化學(xué)性質(zhì) 設(shè)計意圖 教師活動 學(xué)生活動 通過實驗探究，解決問題①,使學(xué)生掌握化學(xué)解決問題的一般方法，學(xué)習(xí)新知識，并培養(yǎng)實驗?zāi)芰Α? 1.解決問題①為什么不用鹽酸溶解，NaOH溶解了什么物質(zhì)？ 2.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。 請用上述試劑設(shè)計簡單實驗說明鋁土礦用氫氧化鈉溶解的原因。 提示：①液體用量一般約為2mL。 ②若反應(yīng)較慢時，可小心加熱提高反應(yīng)速率，但液體加熱時一定要注意安全！ 3.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。 1.學(xué)生討論，設(shè)計方案：分別取少量新制的氧化鋁、氧化鐵于四支試管中，分別加入適量的鹽酸和氫氧化鈉溶液，并加熱，觀察現(xiàn)象。 2.學(xué)生分組實驗：匯報現(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。 3.結(jié)論：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)。 4.推出氧化鋁既能與鹽酸反應(yīng)又能與氫氧化鈉反應(yīng)，表明氧化鋁是兩性氧化物。 寫出方程式： Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Al2O3+2NaOH=H2O+2NaAlO2(偏鋁酸鈉) 情景5指導(dǎo)學(xué)生理解鋁土礦提取鋁的化學(xué)原理 設(shè)計意圖 教師活動 學(xué)生活動 根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有知識，教師進行指導(dǎo)，與學(xué)生交流、討論，解決問題②，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)的能力，使學(xué)生體會到自己是學(xué)習(xí)的主體。 鞏固新知識，掌握相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式，打下扎實的基礎(chǔ)。 1.解決問題②向過濾后的溶液中通入過量CO2進行酸化處理,為什么能得到Al(OH)3?此外所得濾液主要成分為什么是NaHCO3? 2.指導(dǎo)回顧鹽與酸反應(yīng)規(guī)律。點撥：NaAlO2是一種鹽，CO2與H2O相當(dāng)于碳酸，鹽和另一種酸，鹽為碳酸鈉，另一種酸呢？ 3.點撥：1molHAlO2很容易結(jié)合1molH2O，生成H3AlO3，它與Al(OH)3組成上有何差異？ 點撥：是同一物質(zhì)的不同表現(xiàn)形式。 4.所得濾液主要成分為什么是NaHCO3? 5.投影：請結(jié)合書本p62圖3-2，寫出從鋁土礦制備鋁的過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式，哪些反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)？1、3步驟，請用離子反應(yīng)方程式表示。 教師進行指導(dǎo) 1.思考 2.回答：一種鹽和一種酸反應(yīng)，生成另一種鹽和另一種酸。 3.猜想： HAlO2 H3AlO3與Al(OH)3組成相同 恍然大悟 4.回答：為了得到足量的Al(OH)3， CO2通過量，才生成NaHCO3，少量時生成Na2CO3。 5.學(xué)生書寫有關(guān)化學(xué)方程式，或離子反應(yīng)方程式。 情景6評價工業(yè)上從鋁土礦中提取鋁的工藝流程 設(shè)計意圖 教師活動 學(xué)生活動 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題的能力。 1.信息提示：若鋁土礦中SiO2含量超過8%時，用NaOH溶液溶解鋁土礦，會有鋁硅酸鈉生成， NaOH和Al2O3都會有損失。 2.請根據(jù)剛剛學(xué)過的知識，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？ 1.思考、分析、討論。 2.指出第一步可不用堿溶解，可用鹽酸溶解。 3.評價酸溶法與堿溶法兩種方法的優(yōu)缺點。 情景7活潑金屬冶煉方法和過程的概括與整合 設(shè)計意圖 教師活動 學(xué)生活動 聯(lián)系專題2中的知識，進一步完善學(xué)生對活潑金屬冶煉方法和過程的認(rèn)識，并延伸到金屬冶煉的一般過程與方法，培養(yǎng)學(xué)生從個別到一般的思維方式。 1.請學(xué)生歸納鈉、鎂、鋁的工業(yè)提取過程的共同點。 2.引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合金屬活動性順序進行歸納金屬冶煉方法。 1.回答：活潑金屬冶煉在自然以化合態(tài)存在在礦物或海水中，先礦物進行富集、凈化，再用電解法進行冶煉。 2.歸納：金屬冶煉要考慮：①礦物的富集與凈化②合適的冶煉方法,冶煉方法的選擇與金屬活動性有關(guān)。 鞏固練習(xí) 略 作業(yè) 1.書P67 1、2、8 2.調(diào)查：在日常生活中，你認(rèn)為哪些物質(zhì)的成分是氧化鋁？它們在現(xiàn)實生活中有何應(yīng)用? 【教學(xué)反思】： 1．反思新課程理念的體現(xiàn) 本課教學(xué)中，教師巧妙創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景，體現(xiàn)課改新理念，通過學(xué)生自主解讀從鋁土礦中提取鋁的工藝流程、自主設(shè)計實驗探究氧化鋁的性質(zhì)、分組評價工業(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、生生互動、及學(xué)生與教科書的互動，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生進行自主學(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)的意識和能力。 2．反思教學(xué)目標(biāo)的落實 在本課施教過程中，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，通過學(xué)生自學(xué)、教師引導(dǎo)的方式，促進學(xué)生提出問題、交流、討論與總結(jié)，落實本課的知識與技能。本課教學(xué)中還注重學(xué)習(xí)過程，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中掌握學(xué)習(xí)方法，體驗學(xué)習(xí)成功的快樂。教師真正起到了學(xué)生學(xué)習(xí)“促進者”的作用，實現(xiàn)了教師的“教”是為學(xué)生的“學(xué)”服務(wù)。但由于本課的情景設(shè)計注重學(xué)生生成性問題的解決、知識與能力的提升，學(xué)生的思維空間教師預(yù)留很大，如讓學(xué)生評價酸溶法與堿溶法兩種方法的優(yōu)缺點，歸納拓展金屬冶煉的一般方法等，不同層次的學(xué)生表達(dá)差異較大，個別學(xué)生難以達(dá)到預(yù)設(shè)目標(biāo)要求。 3．反思實驗探究的效果 實驗是化學(xué)的基礎(chǔ)，實驗設(shè)計對學(xué)生的思維的開發(fā)有著不可代替的作用。本課實驗設(shè)計針對氧化鋁是否既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)，學(xué)生先進行預(yù)測，再進行設(shè)計方案，然后進行實驗。雖然符合探究性教學(xué)的程序，但本節(jié)課的實驗是一對一的實驗，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)計出更有創(chuàng)意的實驗是值得思考的問題。 111