《從鋁土礦到鋁合金》教案13

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111 從鋁土礦中提取鋁 1.教材分析 本課時是蘇教版《化學(xué)1》專題3的第一課時，按教材體系是從海水中提取化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)向地殼礦物資源中獲取基礎(chǔ)材料的轉(zhuǎn)折點，它既是專題2海水中提鎂的延伸，也是礦物中鐵、銅的冶煉前提，同時也是選修修《化學(xué)與技術(shù)》中金屬的冶煉的基礎(chǔ)，本課時起到了一定的前后聯(lián)系作用。本課時主要是讓學(xué)生認(rèn)識工業(yè)上是如何從鋁土礦中提取鋁，而鋁的化合物及鋁的性質(zhì)教學(xué)均安排在本課時之后，只是對工業(yè)冶煉鋁中涉及的化學(xué)知識進(jìn)行適當(dāng)?shù)牧私?，以求對工藝流程中各步驟目的認(rèn)識，因此本課時總體知識難度要求不高，但對金屬的冶煉方法和思路要有所滲透。 2.教學(xué)目標(biāo) 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中的主要存在形式，能列舉一些鋁合金的重要應(yīng)用。 （2）．了解工業(yè)上從鋁土礦中獲得鋁的方法和其中的化學(xué)知識。 過程與方法： （1）．通過問題的討論、分析、評價等活動，逐步培養(yǎng)學(xué)生的問題意識和和問題解決能力。 （2）．通過聯(lián)想、類比等方法學(xué)習(xí)新知識，學(xué)習(xí)構(gòu)建知識的常見方法。 情感態(tài)度與價值觀： （1）．通過對金屬鋁冶煉方法發(fā)展史的了解，讓學(xué)生體驗化學(xué)科學(xué)發(fā)展的曲折歷程，以及化學(xué)科技發(fā)展對人類生活質(zhì)量提高的貢獻(xiàn)。 （2）．通過安排與他人合作完成布置的討論、探究活動等任務(wù)，培養(yǎng)主動參與交流的合作精神。 （3）．通過資料卡片閱讀，讓學(xué)生體驗廢舊金屬循環(huán)利用的重要意義，培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約資源、能源，注重環(huán)保的意識。 【教學(xué)重難點】鋁土礦提取鋁的方法和工藝流程中相關(guān)化學(xué)反應(yīng)知識。 3.教學(xué)主要過程 [導(dǎo)入新課]（展示海洋圖片）利用對海水中提取重要化學(xué)物質(zhì)簡單回顧。 [教師]當(dāng)我們把目光從海水轉(zhuǎn)向地殼的時候，你發(fā)現(xiàn)這里的礦產(chǎn)資源也同樣豐富。 [教師講解]它們?yōu)槿祟愄峁┝虽X、鐵、銅等大量的基礎(chǔ)材料。（展示礦物圖導(dǎo)入專題3學(xué)習(xí)） [教師提問]地殼中含量最多的金屬元素是誰？它以怎樣的形態(tài)存在呢？（了解鋁在地殼中的含量和存在形式，認(rèn)識鋁是地殼中含量最多的金屬） [教師提問]鋁的含量如此豐富，金屬鋁有沒有重要的使用價值呢？ 你們能否舉一些例子來說明？（引導(dǎo)學(xué)生通過從生活中熟悉的例子認(rèn)識鋁的重要用途和社會價值） [學(xué)生回答]電線、鍋、車（自行車、汽車）、飛機(jī)、電子產(chǎn)品等。 [教師過渡]鋁和鋁合金在生活應(yīng)用非常廣泛。什么樣的優(yōu)點，使得它們有如此廣泛的用途，請大家看一段視頻，了解鋁和鋁合金的優(yōu)點。 （引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識“鋁用途廣泛”與其“性能優(yōu)點”的關(guān)系） [教師提問]鋁的優(yōu)點多，用途廣，儲量豐富。我們?nèi)绾螐匿X土礦中獲得鋁呢？假如由你冶煉鋁，你會想到了哪些方法？ （通過提出問題，利用學(xué)生對已有金屬提煉知識的回憶，提出各種可能方案） [學(xué)生回答]回答各種可能的方法。 [教師]下面我們一起來分析剛才幾位同學(xué)提出的方法。 [教師]科學(xué)家在探索鋁的制取上有無相同的做法的？ [教師]展示化學(xué)史資料1和化學(xué)史資料2 （從反應(yīng)原理、是否適合大規(guī)模生產(chǎn)兩個方面，結(jié)合化學(xué)史知識評價學(xué)生猜想方案的可行性，得出電解法制鋁才是鋁的工業(yè)冶煉的方法，體驗鋁冶煉是一個漫長的科學(xué)探索過程，體驗電解法的應(yīng)用給人類帶來的貢獻(xiàn)） [教師]電解法的發(fā)現(xiàn)，是否表示可以從鋁土礦中得到鋁？ [教師]從鋁土礦中提取鋁主要有哪些步驟？每個步驟有什么作用？其中涉及到那些化學(xué)反應(yīng)知識?下面請大家結(jié)合上述問題，閱讀書本，以四人一組相互討論交流。（提出問題，指導(dǎo)學(xué)生閱讀，了解工業(yè)提鋁的工藝流程和涉及的相關(guān)化學(xué)知識） [學(xué)生]閱讀后回答他們的理解。 1、溶解 目的得到偏鋁酸鈉溶液 2、過濾 除去不溶物質(zhì) 3、酸化 得到氫氧化鋁合碳酸氫鈉 4、過濾 得到氫氧化鋁 5、灼燒 得到高純度氧化鋁 6、電解 得到鋁 [教師]通過同學(xué)們剛才的分析得出，第一步是加氫氧化鈉的作用是溶解鋁土礦中氧化鋁，這說明氧化鋁能跟氫氧化鈉反應(yīng)。（事實是否如此，下面實驗來驗證） [教師]演示實驗（氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)）（讓學(xué)生通過演示實驗，知道氧化鋁能與氫氧化鈉反應(yīng)） [教師]板書：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O，這樣鋁土礦中的氧化鋁就轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉了。（介紹偏鋁酸鈉） [教師]過濾得到偏鋁酸鈉，通人二氧化碳酸化，就生產(chǎn)了氫氧化鋁。 板書：NaAlO2 +CO2+ 2H2O = Al(OH)3↓+ NaHCO3 [教師]演示二氧化碳與偏鋁酸鈉反應(yīng)，（分析該反應(yīng)類型，指明氫氧化鋁既是酸又是堿） 灼燒：2Al(OH)3=Al2O3+3H2O [教師總結(jié)]鋁土礦經(jīng)過這樣6個步驟，才真正實現(xiàn)了從鋁土礦中提取了鋁。從此使鋁這一曾經(jīng)的貴金屬成為了今天普通的基礎(chǔ)材料。 [教師]下面請大家再對比一下鎂和鋁的提取，看有沒有相似之處？ [學(xué)生]有，(引導(dǎo)學(xué)生指出，物質(zhì)的提純、冶煉兩個階段，滲透分離提純方法) [教師]提問：通過鎂鋁的提取過程對比分析給我們的啟示，我們?nèi)绻麖淖匀唤绔@取金屬一般需要考慮幾個方面問題？（引導(dǎo)學(xué)生歸納從自然界獲取金屬的一般思路） [學(xué)生]兩個方面問題：礦物的提純、合適的冶煉方法。 [教師]請大家回去查閱資料，了解從礦物中鐵和銅的冶煉知識，對比上述分析思路，看是否具有一致性。（布置任務(wù)為下單元教學(xué)做好鋪墊） [教師] 鋁是大自然賜予人類的寶物，但也是不可再生資源，鋁的大量使用勢必會最終導(dǎo)致資源的枯竭。同時鋁的冶煉需要消耗大量的能源和資源，也會造成一定的環(huán)境污染，如何在資源、能源節(jié)約和環(huán)保方面做得更好呢？你們有什么好的想法嗎？ [教師]下面我們來看一個相關(guān)的資料卡片：鋁的再生－“新世紀(jì)材料的亮點” 再生鋁又稱二次鋁，是目前廢物界最有價值的材料。現(xiàn)在世界每年從廢鋁回收的鋁量約為400萬噸，相當(dāng)于每年鋁產(chǎn)量的25％左右。與以鋁土礦為起點相比，生產(chǎn)1噸再生鋁合金能耗僅為新鋁的2.6%，并節(jié)省10.5噸水，少用固體材料11噸，比電解鋁時少排放CO291%，少處理廢液、廢渣1.9噸。 [教師]通過上述材料的了解，你又有怎樣的想法呢？ [學(xué)生]要注重廢舊金屬的回收利用，注重資源和能源的節(jié)約，還要注重環(huán)保。 [教師]對，鋁是大自然賜予人類的寶物，但也是不可再生資源，廢舊金屬的回收利用是資源綜合利用的重要舉措。因此，我們倡導(dǎo)節(jié)約從我們做起，環(huán)保從我們做起。謝謝！ [課堂練習(xí)]： [板書]： 從鋁土礦中提取鋁 Al 海水（MgCl2） 鋁土礦（主要成分Al2O3） 純MgCl2 Mg 高純度Al2O3 溶解：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O 酸化：NaAlO2 +CO2+ 2H2O = Al(OH)3↓+ NaHCO3 灼燒：2Al(OH)3=Al2O3+3H2O 電解： 2Al2O3========4Al+3O2↑ 通電 Na3AlF6 111