高中化学必修：铝的重要化合物培训

1、人教版高中化学必修：铝的重要化合物人教版高中化学必修：铝的重要化合物培训一、基本说明一、基本说明 教学内容所属 模块： 高中 化学必修模块： 化学 1 年级： 高一年级 所用教材 出版单位 ：人民教育出版社 所属的章节： 第三章 第二节 几种重要的金属化合物 第二课时 铝和铝的化合物 二二、教教学学设设计计 1 1. .教教学学目目标标 ： （1）知识与技能 了解铝的重要化 合物的主要性质及其用途 （2）过程与方法 采用演示实验和学生实验相结合的方法，学习铝的重要化合物的化学性质。通过合作探究学习， 体验科学探究的一般方法，培养学生思维的严密性。 （3）情感态度与价值观 介绍氧化铝在和铝盐在日常生活中的应用，充分调动学生的学习积极性和主动性，激发 学生学习化学的兴趣。2 2. .内内容容分分析析： 本课时的 重点和难点是氧化铝的两性和氢氧化铝的两性3 3. .学学情情分分析析： 氧化铝 与氢氧化铝既能与酸反应，又能与碱反应，学生理解不够深刻，有关的 实验设计学生感到有难度。4 4. .设设计计思思路路： 立足初中所学知识及学生已掌握的有关概念和理论，按氧化物、氢氧化物、盐的知识生长顺序

2、来组织学习材料，运用推理、假设及实验探究验证的分析问题方法来学习物质的性质。三三、教教学学过过程程教学环节 及时间教师活动学生活动设计意图新课引入 3 分钟展示元素在地壳中含量的图片，让学 生知道铝元素在自然界的含量非常丰 富。学生识图、分析、思考。铝在地壳中的含量是最 魇金属元素。人类使用金属有 几千的历史，例 如我国使用青铜 器有 5000 年历 史，使用铁器有 3000 年历史，铝 在自然界的含量 大，为什么只有 200 多年的历史 呢？引发学生的 认知冲突，激发 学生学习的积极 性。展示拿破仑的图片让学生体会到铝的使用 时间还很短， “物以稀为 贵”提问 3 分钟为什么铝的使用时间这么短呢？老师肯定学生的答案不完全对， 因为钾、钠比铝更活泼。学生思考、讨论： 铝很活泼讨论、交流引发学生继续学 习的欲望。15 分钟展示工业上冶炼铝的流程图叙述铝的冶炼可分为两个过程，第一步是 从铝土矿中分离、提纯得到氧化铝，倾听、 思考、讨论得出 第二步较难。电解过 滤NaOH 溶液铝土矿过滤滤液CO2沉淀灼烧 氧化铝铝第二步是电解氧化铝。 哪一步较难呢？质疑学生实验请同学们结合上一节课学过的铝表

3、面 有一层氧化膜的知识说说氧化铝的物 理性质？ 从物质的分类来看，氧化铝属于哪一 类物质？有哪些化学性质，并通过实 验进行探究，证明自己的猜测。学生分组交流、讨论并 分组实验。 学生分组完成氧化铝与 盐酸和氢氧化钠溶液反 应的实验，并写出化学 方程式。 得出氧化铝是一种两生 氧化物学生通过猜测、 实验探究从而解 决问题。提问氧化铝与盐酸反应类似于氧化钠与盐 酸的反应，而氧化铝与氢氧化钠溶液 反应可以与什么做类比呢？思考与交流：（1）铝制餐具可用来蒸煮或长期存放酸性或碱性的食物吗？为什么？二氧化碳与氢氧化钠溶 液反应可以与之做类比 呢 学生思考运用已经学习过 的知识解决日常 生活中的问题15 分钟工业上冶炼铝的流程图中向滤液中通 入二氧化碳，产生了氢氧化铝沉淀和 碳酸氢钠。学生书写有关化学方程式？并要求学生注意二氧化碳的水溶液是 一种酸性物质？学生动手写，有的同学 还讨论该反应是什么反 应类型？氢氧化铝是一 种什么物质？激发学生的兴趣， 引发认知冲突。 因为这个反应是 一个复分解反应， 有点像较强的酸 制取较弱的酸。叙述学生实验氢氧化铝同学们一般会认为是一种碱， 但是在酸性溶液中一般不会

4、生成碱。 难到氢氧化铝在这里可认为一种酸？ 下面请同学们利用实验桌子上的药品 制取氢氧化铝。学生分组设计实验、动 手实验并记录实验现象。（因为只提供了氯化铝， 盐酸、氧化钠、氨水等 药品，也没有要求。有 的学生做了氯化铝和氢 氧化钠的反应，有沉淀 生成，但能溶解在过量 的氢氧化钠溶液中，而 没有制取氢氧化铝）因为只提供了氯 化铝，盐酸、氧 化钠、氨水等药 品，也没有要求。 有的学生做了分组指导 学生实验我对那些用氨水与氯化铝反应制取了 氢氧化铝的组要求他们，实验氢氧化 铝分别与盐酸和氢氧化钠的反应，与 氧化铝分别与盐酸和氢氧化钠的反应 进行对比。对那些用氯化铝与氢氧化钠反应的组， 我和他们一起分析、交流，这些组的学生发现氢氧 化铝也有两性 学生记录现象，并书写 有关化学方程式。学生记录现象，并书写 有关化学方程式。分组指导 学生实验什么生成的沉淀会溶解在氢氧化钠溶 液中呢？说明什么问题呢？这个时候，我对他们提出了一个问题， 你们没有制取出氢氧化铝的原因是氢 氧化钠过量，怎么使氢氧化钠不过量 呢？有些学生发现，虽然没 有制取出氢氧化铝的沉 淀，但同样可以得出氢 氧化铝有一定的酸性。 有学

5、生可能会提出问题： 我还要实验氢氧化铝与 盐酸反应呢？没有制取 出氢氧化铝那可不行的。有些同学说向里面加入 盐酸，有些同学说向里 加入氯化铝。能不能产生氢氧化铝沉淀，你可以通 过实验进行验证的。学生实验后发现都可以 产生沉淀，但是加入的 盐酸过量后又会使沉淀 溶解。让学生能发现问 题，并解决一个 问题是很重要的。总结 3 分钟每一个小组的学生都通过实验，得出 了氢氧化铝能分别与盐酸和氢氧化钠 溶液反应，说明氢氧化铝是一种两性 氢氧化物。但是氢氧化铝不能溶解在 氨水这样的弱碱里面。同样氢氧化铝 与不能与碳酸这样的弱酸反应。归纳得出：制取氢氧化铝的最佳实验 药品和实验步骤。下面我们再来看一下冶炼铝的流程图， 在分离提纯得到氧化铝时，我们还用 到了氢氧化铝的另外一个性质。学生思考、整理。学生思考得出氢氧化铝 可以受热分解。 学生书写有关化学方程 式完善氢氧化铝的 化学性质，充分 利用好讲课的线 索。课堂练习【思考交流】现有铝屑和 500 mL 2 mol/L NaOH溶液和 1500 mL 1mol/L H2SO4溶液，请设计实验，利用上述物质制取最多量的 Al(OH)3。学生分组讨论并书写

6、有 关化学方程式，并通过 设计不同的实验步骤计 算、比较怎样才能得到 更多的氢氧化铝。解决问题【课外与思考】明矾的净水作用在没有自来水的边远地区，井水、河水或池塘水是生活用水的主要来源。当水比较浑浊时，人们就向水缸中少量明矾，搅拌，过一段时间，在水缸的底部，会出现很多絮状沉淀物，而水却变得清澈透明了。请通过查阅有关资料（或通过互联网）后回答下列问题。1、明矾的化学式： ；2、明矾的净水原理： ；3、现有 200 mL 1 mol/L 明矾溶液，加入一定量 Ba(OH)2溶液刚好使 Al3+沉淀的离子方程式为 ；刚好使 Ba2+沉淀的离子方程式为 。老师可以去了解的课外备课资料：老师可以去了解的课外备课资料： （这些资料可以给成绩好的、学习兴趣大的学生阅读，老师们还可让那些看完了的同学写出资料里面涉 及到的一些化学方程式。 ）曾经是金属中的贵族曾经是金属中的贵族在 19 世纪以前，铝被认为是一种希罕的贵金属，价格比黄金还要贵。当一个欧洲君主买了一件有铝钮扣的衣服时，他就瞧不起那些买不起这种奢侈品的其它君主。而没有铝钮扣衣服的君主，又是多么渴望有朝一日自己也能穿上这种带铝钮扣的衣服。在法国

7、拿破仑三世统治时期，就曾经发生过现在看来很好笑的一件事情。在一个国王举办的盛宴上，只有王室成员和贵族来宾才能荣幸地用铝匙和铝叉用餐。当然，被伤了脸面的客人们是无论如何吃不好这顿盛餐的了。此外，为了让其他国王对自己产生羡慕和妒忌，他花了大量资金让他的警卫部队的卫士穿上铝铠甲，因备有铝铠甲的确太昂贵了，其他国王无能为力。拿破仑拿破仑俄罗斯作家车尔尼雪夫斯基（Chernyshevsky）曾在他的小说怎么办（1863）年中写到：终有一天，铝将代替木材，甚至可能代替石头。看，这一切是多么奢侈，到处都是铝。1889 年，当门捷列夫在伦敦时，为了表彰他的伟大勋业，他被赠予一件贵重奖品用金和铝制作的天平。其实，这些都不足为奇，因为铝的价值贵贱，完全取决于炼铝工业的水平。随着铝产量的增加，铝价也就下降。1854 年，1 公斤铝需 1200 卢布，而到了十九世纪末就降到 1 卢布。显然，珠宝商人已经对铝完全失去了兴趣，但是，铝却立即吸引了整个工业界。1919 年，用铝合金造出了第一架飞机，从此以后，铝的命运就牢固地与飞机制造业联系在一起了。铝被誉为“带翼的金属”。铝的发现铝的发现古代，人们曾用一种称为明矾

8、（意思是结合）的矿物作染色固定剂。俄罗斯第一次生产明矾的年代 可追溯到八至九世纪。明矾用于染色业和用山羊皮鞣制皮革。16 世纪，德国医生兼自然科学历史学家帕拉塞斯（Parace/sus P.A.T.1949-1541）在铝的历史上写下了 新的一页。他研究了许多物质和金属，其中也包括明矾（硫酸铝），证实它们是“某种矾土盐”。这种 矾土盐的一种成分是当时还不知道的一种金属氧化物，后来叫做氧化铝。1754 年，德国化学家马格拉夫（Marggraf.A.S.1709-1937）终于能够分离“矾土”了。这正是帕拉塞提 到过的那种物质。但是，直到 1807 年，英国的戴维才把隐藏在明矾中的金属分离出来，用电解法发现了 钾和钠，却没能够分解氧化铝。瑞典化学家贝采尼乌斯进行了类似的实验，但是失败了。不过，科学家 还是给这种含糊不清的金属取了一个名字。开始贝采尼乌斯称它为“铝土”。后来，戴维又改称它为铝。 这是一个奇怪的现象，在没提炼出纯铝时，铝就有了自己的名字。1825 年，丹麦科学家奥斯特发表文章说，他提炼出一块金属，颜色和光泽有点象锡。他是将氯气通过红 热的木炭和铝土（氧化铝）的混合物，制得了氯化

9、铝，然后让钾汞齐与氯化铝作用，得到了铝汞齐。将 铝汞齐中的汞在隔绝空气的情况下蒸掉，就得到了一种金属。现在看来，他所得到的是一种不纯的金属 铝。因刊登文章的杂志不出名，奥斯特又忙于自己的电磁现象研究，这个实验就被忽视了。二年后，提 炼铝的荣誉就归于德国年青的化学家维勒（Wohler.F.1800-1882）。奥斯特与维勒是朋友，他把制备金属铝的实验过程和结果告诉维勒，并说打算不再继续做提炼铝的 实验。而维勒却很感兴趣。他开始重复奥斯特的实验，发现钾汞齐与氯化铝反应以后，能形成一种灰色 的熔渣。当将熔渣中所含的汞蒸去后，得到了一种与铁的颜色一样的金属块。把这种金属块加热时，它 还能产生钾燃烧时的烟雾。维勒把这一切写信给了贝采里乌斯，告知重复了奥斯特的实验，但制不出金 属铝，这不是一种制备金属铝的好方法。于是，维勒从头做起，设计自己提炼铝的方法。他将热的碳酸钾与沸腾的明矾溶液作用，将所得到 的氢氧化铝经过洗涤和干燥以后，与木炭粉、糖、油等混合，并调成糊状，然后放在密闭的坩埚中加热， 得到了氧化铝和木炭的烧结物。将这种烧结物加热到红热的程度，通入干燥的氯气，就得到了无水氯化 铝。然后将少量金属钾放在铂坩埚中，在它的上面覆盖一层过量的无水氯化铝，并用坩埚盖将反应物盖 住。当坩埚加热后，很快就达到了白热的程度，等反应完成后，让坩埚冷却，把坩埚放入水中，就发现 坩埚中的混合物并不与水发生反应，水溶液也不显碱性，可见坩埚中的反应物之一金属钾已经完全 作用完了。剩下的混合物乃是一种灰色粉末，它就是金属铝。1827 年末，维勒发表文章介绍了自己提炼 铝的方法。当时，他提炼出来的铝是颗粒状的，大小没超过一个针头。但他坚持把实验进行下去，终于 提炼出了一块致密的铝块，这个实验用去了他十八年念头。此外，他还用相同的方法制得了金属铍。由于维勒是最初分离出金属铝的化学家。在美国威斯汀豪斯实验室曾经铸了一个铝制的维勒挂像。

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