从铝土矿中提取铝
台州 黄岩中学 马志旦
【教学目标】
知识与技能
1．了解地壳中铝元素的含量，知道铝元素在自然界中的主要存在形式。
2．了解工业上从铝土矿中获得铝的方法，知道氧化铝的两性。
过程与方法
1．通过思考与交流，科学探究、实践活动等，初步学会发现问题、提出问题、分析问题、解决问题，逐步培养敢于质疑、勇于创新精神；
2．通过探究活动进一步了解探究学习的一般方法；尝试采用联想、类比等方法学习新知识，学习构建知识的常见方法。
情感态度与价值观
1．通过学习金属铝冶炼方法的变化，体验化学科学的发展对人类生活的影响；
2．通过安排与他人合作完成布置的探究活动与任务，培养主动参与交流、团队合作的精神。
【教学重难点】氧化铝的两性
【教学设计】
[引言] 上一专题我们学习了“从海水中获得的化学物质”，如金属钠、镁、氯气等。大家回忆一下，为什么这些物质要从海水中提取呢？(学生回答：因为这些元素在海水里的储量都极为丰富)。今天我们要把目光从大海转向地壳，地壳中有非常丰富的矿物质，我们可以从中提取金属铁、铜、铝等一些基础材料，以及一些信息材料，本专题的主题是：“从矿物质到基础材料”。
[你知道吗] 地壳中含量最多的金属元素是 ；
[导入新课] 本单元的主题就是“铝”，既然它的含量最高，它的用途应该很广。请列举你所熟悉的铝制品。
学生甲：制造飞机是利用铝的质轻、密度小
学生乙：铝用来做电线是因为它的导电性
学生丙：铝用来制高压锅是利用它的传热性
学生丁：易拉罐利用了铝很好的延展性
学生戊：铝合金钢材是利用了铝合金的强度高、可塑性
学生己：输油管是利用它的抗腐蚀性
[教师] 展示铝制品（一毛硬币，药片，香烟纸）。展示多媒体图片“铝的用途”；说明铝及铝合金制品如今无处不在，触手可及。
[教师] 总结铝的物理性质：密度小、强度高、可塑性、延展性好、抗腐蚀性强、导电导热性好。
[教师] 从这些例子中，你们可以看出铝的价格怎样？(较便宜)。但是铝在历史上却留下了一段佳话。播放铝的趣史。并提问：铝元素在地壳里的金属中含量最 高，为什么19世纪铝的价格这么昂贵？
[学生] 学生思考得出：铝的提取困难。
[教师] 铝在自然界是以什么形式存在的？阅读课文，得出结论。填写投影练习。
[学生] 铝在自然界是以铝土矿的形式存在的。铝土矿的成分（氧化铝<少量氧化铁和二氧化硅>）。
[教师] 展示“世界上最大的天然铝矿石”，并介绍。
[教师] 给你一块铝矿石，若从中提取铝，你觉得首先要对铝土矿做哪些处理？
[学生] 相互讨论。得出结论：1.得到较为纯净的氧化铝。
[提示提问] 回忆金属镁的提取过程。（1.氯化镁的富集 2.电解氯化镁）
[教师] 所以我们必须从铝土矿中提取较纯的铝的化合物，如何溶解铝土矿中的氧化铝？书写出方程式。
[学生] 用盐酸。Al2O3 +6HCl == 2AlCl3 + 3H2O
[教师] 很好，这是一种方法，但是鉴于现在的知识有限，我们无法深入学习这种方法，有兴趣的同学可以回家查找资料学习。课文中也有一套较成熟的工艺路线。请同学们阅读62页，图3-2。
[学生] 第一个步骤加NaOH溶液溶解。
[教师] 氧化铁会不会溶解？为什么？
[教师] 说明：二氧化硅与氧化铝及氢氧化钠反应生成不溶性物质铝硅酸盐。
[投影] 提示1：氧化铝能溶解在氢氧化钠中，且形成偏铝酸钠（NaAlO2）。请写出第一步骤的化学方程式。
[学生] Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
[教师] 在这里氧化铝体现哪一种类型氧化物的特点？在与酸反应的方程式里，氧化铝又体现哪一种类型氧化物的特点？总结得出两性氧化物概念。
[学生] 学生齐声朗读，并划出重要概念。
[教师] 如今我们得到的是偏铝酸钠溶液，而目标是要得到氧化铝，所以我们必须加入一种物质使它沉淀下来，课文上是用什么物质的？
[学生] 通入二氧化碳。
[教师] 提示2：向偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，请写出第三个步骤化学方程式。
[学生] NaAlO2 +CO2+ 2H2O = Al(OH)3↓+ NaHCO3
[教师] 为什么这个步骤叫“酸化”？
[学生] 因为加入的二氧化碳和水相当于加入了碳酸。
[教师] 这样我们已经得到了氢氧化铝，请大家书写下一步“灼烧”的方程式。
[学生] 书写方程式。
[教师] 请大家列举从氧化铝转变为铝发可行途径，分组讨论。
[学生] 讨论得出各种方法， 1.可以用金属钠等活泼金属还原（早在19世纪的时候用，所以那时的金属铝价格昂贵）。2.可以用CO 等气体还原（从还原性不强够）3.电解铝的化合物。最后选择最优方法：电解铝的化合物。（其实电解这一方法在19世纪初就出现了，但是电解法在当时却得不到推广，还跟另一个因素有关，氧化铝的熔点很高，所以铝当时的价格一直很贵，直到另一项新技术的出现。）阅读63页的化学史话。
[学生] 阅读，切实感受新科技给人类生活带来的新面貌。
[教师] 从此铝也从曾经轰动一时的贵族金属飞遍了寻常百姓家。
[师生] 总结整个反应流程：（板书）
[教师] 这个是我们目前提取铝的一套较成熟的工艺，但是如今铝的价格这么便宜，还跟另一个行业非常有关。
[学生] 观看投影“铝的再生”。
[教师] 如今全世界铝的回收占总铝量的25％，一些发达国家如日本已达99.5％
美国等国家的公民都有非常高的回收意识（三分之二以上），而我国仅达到20％，所以环保和能源的充分利用应从小事做起，另外，垃圾，只是暂时被我们放错了地方的财富。
[教师] 这节课的主要内容就到这里，下面我们来放松一下，本节课我们学习的氧化铝都是从铝土矿中提取的氧化铝，但是自然界也存在较为纯净的氧化铝。
[教师] 展示红蓝宝石图片。
[反馈练习] 67页的练习1。
2．练习各反应的离子方程式。
课件24张PPT。从铝土矿中提取铝黄岩中学 马志旦 地壳中含量最多的金属元素是 ；你知道吗？铝 列举你所熟悉的铝制品。 交流与讨论 “铝的趣史”在19世纪，法兰西第二共和国总统拿破仑三世，珍藏着一套铝制的餐具，平时舍不得用，直到国宴时才拿出来炫耀一番，以体现王者气派。
1855年，在巴黎 万国博览会上，展出了一小块铝，标签上写道：“来自黏土的白银”。这一小块铝与当时最珍贵的珠宝并排陈列展出。
1889年，伦敦化学会把铝合金制的花瓶和杯子作为贵重的奖品赠给著名化学家门捷列夫，以表彰他不朽的业绩。
铝元素在地壳中的主要存在于 矿中，
其主要成分是 ，
还含有少量的 。 基础知识Al2O3铝 土Fe2O3、 SiO2?在广西平果县一座山顶上，有一由两块花岗石支撑的大奇石。至今已有５００年之久。这是目前世界上所发现的自然形成的最大铝矿石，含氧化铝９０％以上。 若给你一块铝矿石, 要想从中提取铝，你首先要对这块矿石做哪些处理？
交流与讨论 提示1：
氧化铝能溶解在氢氧化钠溶液中，且形成偏铝酸钠（NaAlO2），请写出该反应方程式。 提示2：
向偏铝酸钠（NaAlO2）溶液中通入二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，请写出该反应化学方程式。 从氧化铝制备铝的可能途径。 交流与讨论 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。铝的再生－“新世纪材料的亮点” 华丽的蓝宝石1. 从铝土矿制备铝所涉及的下列有关反应中，属于氧化还原反应的是： （ ）
A.铝土矿溶于NaOH溶液中
B.偏铝酸钠溶液的酸化
C.灼烧氢氧化铝固体
D.电解熔融的氧化铝
D练一练2. 从铝土矿制备铝所涉及的前两个反应，改写成离子方程式。3. 下列既能与酸反应，又能与碱反应的氧化物是（ ）
A. NaHCO3 B.Al2O3
C. CuO D. CO2
B练一练4. 铝及其化合物因其有优良的性能决定了具有
下列用途： ①制包装糖果和食品用的铝箔
②制易拉罐 ③制电线电缆 ④制备牙膏皮
⑤制炊具 ⑥铝合金门窗 ⑦制飞机构件
（1）由铝的良好的延展性决定的是
（2）由铝的良好的导电导热性决定的是
（3）由铝的合金的密度小，强度高，抗腐蚀
能力强的性质决定的是
（4）铝元素在人体中积累可使人慢性中毒，在
食品污染源中加以控制的是①②③④③⑤⑥⑦①②④⑤练一练全铝车身一直是奥迪最引以为傲的造车技术之一，硬铝的重量不到同体积钢的三分之一，且全铝车身的硬度、强度、耐久度都远高于钢制车身。 铝与人体健康许多科学家经过研究发现，老年性痴呆症与铝有密切关系。同时还发现，铝对人体的脑、心、肝、肾功能都有损害。因此，世界卫生组织于1989年正式将铝确定为食品污染物而加以控制。提出成年人每天允许铝摄入量为60 mg。如经常吃油条、粉丝、油饼等油炸食品，喝铝罐装饮料等，或是经常食用铝制炊具炒出的饭菜，都会使人的摄铝量增加，从而影响脑细胞功能，导致记忆力下降，思维能力迟钝。
小知识 一架超音速飞机的用铝量占其自身重量的70%，一枚导弹用铝量占其总重量的10%以上；目前由铝合金制成的一艘航空母舰，消耗铝材1万吨，而过去的同类航空母舰则需钢材2万吨。
