《從鋁土礦到鋁合金》教案14

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111 第三章 從礦物到基礎(chǔ)材料 第一單元 從鋁土礦到鋁合金 第1課時(shí)從鋁土礦提取鋁 教學(xué)目標(biāo)： 知識與技能 1、了解鋁在地殼中金屬元素的含量； 2、了解鋁元素在自然界中的主要存在形式；了解工業(yè)上獲得鋁的方法。 3、從金屬鋁的冶煉方法的變化體驗(yàn)化學(xué)科學(xué)的發(fā)展對人類生活的影響。 過程與方法 1、通過思考與交流，實(shí)驗(yàn)和觀察，科學(xué)探究、實(shí)踐活動等，初步學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題，逐步培養(yǎng)敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神和合作精神等； 2、通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的推理分析，培養(yǎng)學(xué)生一切從實(shí)際出發(fā)，由表及里，以嚴(yán)密的邏輯推理得出結(jié)論的思維方法。 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1、培養(yǎng)通過實(shí)驗(yàn)來研究物質(zhì)及其變化的科學(xué)方法和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度； 2、通過安排與他人合作完成布置的探究活動與任務(wù)，培養(yǎng)主動參與交流、團(tuán)隊(duì)合作的精神。 教學(xué)重難點(diǎn)： 氧化鋁的兩性 教學(xué)設(shè)計(jì)： 教師：投影： “神七飛天”使中國人的航天技術(shù)得到了全世界的認(rèn)可。圖片展示：鋁的應(yīng)用極其廣泛，但鋁的大量使用卻是較晚的。為什么？ 教師：引導(dǎo)學(xué)生觀察地殼中元素含量分布圖，找出地殼中含量最多的元素，然后找出次多的元素，然后找出地殼中金屬元素的含量排布。 教師：投影：地殼中金屬元素的含量：Al>Fe>Ca>Na 教師：鋁是地殼中含量最高的金屬元素，為什么可被人們所利用的鋁很少呢？ 學(xué)生：思考、討論。得出結(jié)論：鋁是比較活潑的金屬，在自然界中的鋁大多以化合態(tài)的形式存在。如何使化合態(tài)的鋁轉(zhuǎn)化為單質(zhì)鋁？（回憶Na Mg的制備。） 教師：投影圖片 鋁的冶煉史 霍爾的電解氧化鋁，這也是目前廣泛使用的制備鋁的方法。 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提取鋁的原料。 板書：一、從鋁土礦中提取鋁 教師：投影：鋁土礦的圖片 學(xué)生：觀察。 教師：投影 鋁土礦主要成分為氧化鋁，還有少量的氧化鐵和二氧化硅等雜質(zhì)。分析：要制備單質(zhì)鋁必須要有純凈的氧化鋁， 學(xué)生：觀察，傾聽。 請同學(xué)們思考如何由鋁土礦制備單質(zhì)鋁？首先我們要獲得純凈的氧化鋁？ 學(xué)生：思考后討論歸納 教師：鋁土礦→純凈氧化鋁→單質(zhì)鋁 學(xué)生：思考后討論歸納 設(shè)計(jì)方案如何除去鋁土礦中的雜質(zhì)？ 教師：板書提示：Al（OH）3+NaOH=2H2O + NaAlO2 （偏鋁酸鈉） H3AlO3-H2O=HAlO2(弱酸性) 學(xué)生：預(yù)計(jì)兩種方案，酸溶和堿溶法 教師可考慮適當(dāng)完善兩方案 教師：攝像展示學(xué)生的討論結(jié)果；并分析兩種方案的可行性及優(yōu)缺點(diǎn)。 教師學(xué)生雙邊活動：解釋酸溶和堿溶的流程關(guān)系，解決部分疑問 鋁 氧化鋁 教師：一、酸溶法的分析鋁土礦 AlCl3 FeCl3溶液 NaAlO2溶液 HCl　　　　　　　　　溶液 過濾 灼燒 電解 通入CO2 過量NaOH溶液 過濾 Al(OH)3 沉淀 過濾濾 1． 酸溶解目的： 溶解Al2O 3 Fe2O3 2． 過濾：除去二氧化硅雜質(zhì) 3． 加堿的目的：使氫氧化鐵沉淀 鋁變?yōu)镹aAlO2留在溶液中 4． 過濾：除去氫氧化鐵沉淀 5． 通入CO2酸化的目的：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3 反應(yīng)原理：強(qiáng)酸制備弱酸 思考能否用更強(qiáng)的酸HCl溶液來制備Al(OH)3 教師實(shí)驗(yàn)：NaAlO2溶液中通入足量CO2 NaAlO2溶液中逐滴滴加稀HCl溶液 學(xué)生：觀察現(xiàn)象，解釋現(xiàn)象；書寫方程式；攝像展示結(jié)果 教師歸納：足量CO2使Al(OH)3完全沉淀；若用鹽酸難控制用量，經(jīng)濟(jì)上不節(jié)約。 6．過濾：獲得氫氧化鋁沉淀 7．灼燒：2Al(OH)3 =Al2O3+3H2O 8．電解：2Al2O3=4Al+3O2↑ 教師：講解，其實(shí)氧化鋁的熔點(diǎn)很高大約是兩千攝氏度，直到1886年霍爾在氧化鋁中加入了一種叫做冰晶石（Na3AlF6）的物質(zhì)，才使得氧化鋁的熔融溫度大大的降低下來，使得電解法制鋁工藝能夠成功的得以實(shí)現(xiàn)。降低了能耗。 學(xué)生：討論分析上述流程的合理性，教師評價(jià)。 教師：投影：二、堿溶法流程分析（學(xué)生為主） 氧化鋁 鋁土礦 NaAlO2溶液 Al(OH)3沉淀 過濾 ＮaＯＨ　　　　　　　　　溶液 通 入 ＣＯ２ 過濾 灼燒 電解 鋁 1．堿溶解目的： 溶解Al2O 3 類推：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O 教師：實(shí)際上Al2O3如同Al(OH)3既能和酸反應(yīng)也能和堿反應(yīng)生成鹽和水；溶解Al2O3用的是堿，生成了一種鈉鹽和水，我們把它叫做偏鋁酸鈉. 2．過濾：除去不溶性雜質(zhì)（加信息提示） 3．通入CO2酸化的目的：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3 4．過濾：獲得純凈的Al(OH)3 5．灼燒：2Al(OH)3 =Al2O3+3H2O 6．電解：2Al2O3=4Al+3O2↑ 學(xué)生：討論分析上述流程的合理性，教師評價(jià)。 教師：理論上同學(xué)們設(shè)計(jì)的兩大方案都可以制備單質(zhì)鋁；請同學(xué)們比較兩大方案的優(yōu)缺點(diǎn) 學(xué)生：自由討論分析 教師：引導(dǎo)學(xué)生看書本上的工藝流程，分析選擇工業(yè)生產(chǎn)方案的理由 教師：總結(jié)工業(yè)生產(chǎn)中我們應(yīng)該考慮的幾方面的問題：①原料節(jié)約 ②步驟簡單 ③產(chǎn)品的產(chǎn)率高 ④無污染或少污染⑤ 教師：板書： 二、Al2O3兩性氧化物：既能和酸反應(yīng)又能和堿反應(yīng)都生成鹽和水的氧化物 三、Al(OH)3 1．兩性氫氧化物：既可以和酸反應(yīng)又可以和堿反應(yīng)生成鹽和水的氫氧化物 2．不穩(wěn)定性：受熱分解 [課堂延伸] 近年來低溫電解AlCl3融鹽生產(chǎn)鋁的方法取得了很多的研究成果，制備AlCl3型離子液體(AlCl3—MCl ， M為堿金屬或有機(jī)陽離子) ，以此AlCl3型離子液體為電解質(zhì)電解，在180℃～200℃溫度范圍內(nèi)，控制適當(dāng)?shù)碾娏髅芏染涂傻玫焦饣⒅旅?、外觀銀白色的鋁。 111