苏教版必修一第一单元 从铝土矿到铝合金教学设计

专题三  从矿物到基础材料

第一单元 从铝土矿到铝合金

第1课时 从铝土矿中提取铝

一、学习目标

（1）了解地壳中铝元素的含量，知道铝元素在自然界的主要存在形式。

（2）了解铝土矿制备铝的工艺流程，掌握相关反应的化学方程式，通过对工艺流程的问题探究，培养了学生从信息中获取新知识的能力。

（3）从炼铝方法的变化中体验化学科学的发展对人类生活的影响。

二、教学重点和难点

（1）重点：铝的冶炼过程

（2）难点：Al2O3的两性

三、设计思路

鉴于铝在生产生活中的广泛应用，在设计教学过程时可以从铝在日常生活中的应用入手，激发他们对铝及其化合物的浓厚兴趣，并引发对铝的来源的深入思考；进而在对制备流程中的分析过程中发现问题，充分激发起学生学习寻求解释的愿望，并在探究过程中获取知识。具体教学流程如下：

铝在生产和生活中的应用     工业提取铝的生产流程     铝的冶炼史介绍        环保教育。

四、教学过程

【情境引入】展示可乐罐，很多同学爱喝可乐，可乐罐是由什么材料制成？

【学生回答】主要成分为铝。

【讲述】铝元素在自然界中的存在是怎么样的情况呢，我们看下投影资料。

【提问】铝在我们身边无处不在，具有广泛的应用，请大家举例铝的应用。

【播放图片】 生活和生产中的铝制品

【过渡】铝与我们生活和生产密切相关，但是追溯到19世纪中期，铝像现在这样普遍存在吗？

【播放资料】

（一）法国皇帝拿破仑三世，为显示自己的富有和尊贵，命令官员给自己打造了一顶铝皇冠。他戴上铝皇冠，神气十足地接受百官的朝拜。在宴请宾客时，拿破仑三世使用一套珍藏的铝制餐具，而大臣们使用的是金或银制餐具。

（二）门捷列夫创建了元素周期表，受到英国皇家学会的表彰，奖品是一只铝制奖杯。

【设问】这两个事例说明了什么？

【学生回答】说明当时铝很贵。

【过渡】铝在地壳中都以化合态存在，如氧化铝等。在19世纪中期铝的冶炼的困难导致了铝的价格的昂贵，甚至都超过了黄金，但现在随着科学技术的进步，人们已经熟练地掌握了较好的冶炼铝的方法，铝的价格大大降低，走进了我们普通百姓家。那么我们现在是如何提取铝的呢？

【板书】一、从铝土矿中冶炼铝

【介绍】铝的工艺流程。

【设问】炼铝的原料是地壳中含量较多的铝土矿，其主要成分是Al2O3，从铝的工艺流程来看，我们可以把冶炼过程分成哪两个阶段?

【板书】（1）铝土矿→氧化铝     （2）氧化铝→铝

【过渡】先来讨论第一阶段：氧化铝的提纯。看下面问题。

(问题1) NaOH溶解铝土矿的目的是什么？（提示：我们需要的是反应以后的滤液。）NaOH溶解铝土矿后，滤液中的主要成分是什么？

【过渡】氧化铝能否和氢氧化钠反应呢？我们来做下列实验。

【学生实验1】Al2O3中滴加足量的NaOH溶液。 

【介绍反应】 Al2O3+2 NaOH==2NaAlO2（偏铝酸钠） +H2O

（问题2）把滤液酸化的作用是什么？（提示：我们需要的是沉淀物。）

【过渡】我们来做下列实验，看看是否和我们预计的一样。

【学生实验2】NaAlO2 溶液中慢慢滴加盐酸，看到现象就停止。

【介绍反应】 NaAlO2 +HCl+H2O == NaCl + Al(OH)3↓

（问题3）过滤2和4的作用是什么？

（问题4）酸化是通过量的CO2，反应后生成了什么？滤液的主要成分？

【讲述】因为通足量的CO2，，Na2CO3还能继续与CO2反应，所以产物应为NaHCO3。

【介绍反应】 NaAlO2 +H2O + CO2 === Al(OH)3↓＋NaHCO3

（问题5）将过滤后的白色固体灼烧，发生什么反应？写出有关的化学方程式。  

【板书】  2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O

【总结】 铝土矿 NaAlO2 Al(OH)3 Al2O3

【过渡】我们顺利完成了第一阶段，从铝土矿中提取了Al2O3。接下来怎么由氧化铝→铝？我们现在用的是电解法。

【板书】 2Al2O3 4Al+3O2↑  

【设问】1．该反应化合价是否发生变化？发生了什么反应？

2．对比一下钠、镁和铝的提取，看有没有相似之处？

【归纳】热分解法不适于制活泼金属，因为活泼金属氧化物很稳定，高温下也难分解。所以铝和钠、镁一样均采用通电使其分解的电解法。

【回顾】从铝土矿制备铝的过程中每一步的作用。

【要求】从铝土矿制备铝的过程中哪些反应属于氧化还原反应？请用离子反应方程式表示。

【指导学生阅读】课本第65页的“化学史话”。

【讲述】霍尔找到了冰晶石才使铝这种19世纪最昂贵的金属，有如“旧时王榭堂前燕，飞入平常百姓家”。下面我们回顾下铝的发现及提取的历史。

【阅读】材料：铝的再生－“新世纪材料的亮点”

再生铝又称二次铝，是目前废物界最有价值的材料。现在世界每年从废铝回收的铝量约为400万吨，相当于每年铝产量的25％左右。与以铝土矿为起点相比，生产1吨再生铝合金能耗仅为新铝的2.6%，并节省10.5吨水，少用固体材料11吨，比电解铝时少排放CO291%，少处理废液、废渣1.9吨。

【提问】看了以上资料，你想到什么？

【结束语】在这节课中我们学习了铝的冶炼的相关知识，我们知道铝的需求是巨大的，而铝资源确是有限的，所以大家要从身边的小事做起，比如不要乱丢易拉罐，注意废物回收再利用。

【巩固与练习】

1．下列有关铝土矿中提炼铝的说法不正确的是（ C ）

A．铝土矿中的铝元素是以化合态存在的，需用化学方法把铝元素变成游离态。

B．提炼过程中，先将铝土矿净化提取氧化铝,再进行冶炼。

C．可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来。

D．冶炼铝的方法同工业冶炼钠、镁相似, 可用电解法。

2.下列属于碱性氧化物的是（ B   ）；属于酸性氧化物的是（  A  ）；属于两性氧化物的是（  C  ）

A．CO2    B．Na2O     C． Al2O3       D．CO

【作业】

1.完成“联系与实践”：第 10题

2.调查：在日常生活中，有哪些物质的成分是氧化铝？它们在现实生活中有何应用?