从铝土矿中提取铝
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文档简介
苏教版高一年级《从铝土矿中提取铝》教学案例
临安昌化中学 刘勇
邮编：311321 手机：13071859576
信箱：liu3874504@ ( mailto:liu3874504@ )
一、设计思想：
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；通过实验探究，掌握Al2O3的性质，了解探究学习的一般过程与方法。
二、教材分析：
《课程标准》、《学科教学指导意见》对本课教学内容的要求是：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，了解从铝土矿中获得铝的方法；通过实验探究，了解氧化铝的性质。
本课内容是铝三角中的重要一环，也是学生第一次接触到两性物质，所以在本模块中占有相当重要的作用。
三、学情分析：
《从铝土矿中提取铝》是专题3第一课时的教学内容，学生经过专题1、专题2的学习，已有了一定的实验能力及活泼金属冶炼方法的初步概念，冶炼铝的学习能进一步完善学生对活泼金属冶炼方法和过程的认识，并构建铝及其化合物的知识体系。
四、教学目标：
1、知识与技能：
①了解地壳中铝元素的含量，物理性质和用途，知道铝元素在自然界中的主要存在形式。
②了解铝土矿制备铝的工艺流程，能解释每一步操作的物质成分变化，掌握相关反应的化学方程式
③了解两性氧化物的概念，知道氧化铝是两性氧化物
2、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通过实验探究，掌握Al2O3的性质，了解探究学习的一般过程与方法。
③在工艺流程与学生分析冲突的基础上，引导学生完善工艺流程，培养学生质疑能力及多角度分析问题的能力。
3、情感态度与价值观：
①从炼铝方法的变化体验化学科学的发展对人类生活的影响
②通过问题讨论和实验探究，激发勇于探索的精神，培养严谨的科学态度和合作意识。
五、重点难点：
教学重点：铝土矿提取铝的化学原理和氧化铝的两性。
教学难点：氧化铝的两性
六、教学策略与手段：
通过自学导学、实验探究、交流评价等
七、课前准备：
制作的相关课件、氧化铝、氧化铁、10%盐酸、6mol/L的氢氧化钠溶液。
八、教学过程：
一、引入：
1. [导入新课]在日常生活中你接触过哪些铝制品？
[学生] 学生甲：易拉罐、飞机
学生乙：铝用来做电线
学生丙：高压锅
学生丁：药品及食品包装
学生戊：铝合金门窗
学生己：输油管
2. 投影图片（飞机、高压锅、易拉罐、电线、铝合金钢材、输油管等）。
3.请学生联系生活说出铝合金的优点。
优点：密度小、强度高、塑性好、制造工艺简单、成本低、抗腐蚀力强等。
点评：从讨论和图片介绍加深了学生对生活中铝的用途的了解
二、设置悬念，激发求知欲
从炼铝方法的变化体验化学科学的发展对人类生活的影响。
1.问题1：铝在日常生活中用途这么广，可想而知它在自然界中的含量应该很多，究竟是多少呢？看一副各元素在地壳中的含量图。
生：观察图表，回答出铝是地壳中含量最多的金属元素。铝土矿的主要成分为氧化铝，还有少量的氧化铁和二氧化硅等杂质。
2.问题2：为什么人类使用铁器的时代比使用铝器要长远得多呢？
学生思考、分析，讨论其原因：铝是非常活泼的金属，在自然界主要以化合态的形式存在，铝在过去提炼是非常难的。
3.讲述史话：直到19世纪中期，铝还是相当昂贵的。早期，人们用白金坩埚作为容器，用Na、K等金属与AlCl3反应得到Al，但是这样得到的Al很不纯。所以当时，纯铝的价格甚至超过了白金。直到1886年电解法制铝工艺的发明，使铝在生产、生活中的应用得以迅速的普及，今天我们就来学习怎样从铝土矿中提取铝。
点评：从这几个问题激发学生学习铝的制备的好奇心
三、学习铝土矿中提取铝的工艺流程引出问题
1.投影：书本P62图3-2铝土矿制备铝的工艺流程(忽略SiO2的影响)
2.思考：
①该工艺分哪几步进行？
②猜测每一步的操作作用是什么？
③通过工艺流程的学习能推测出氧化铝具有哪些重要的性质
④写出相应的化学反应方程式？
学生讨论，产生问题：
最后一步应该是电解氧化铝得到活泼金属铝
电解：2Al2O3 4Al+3O2↑
能够灼烧后得到氧化铝和水的应该是氢氧化铝
2Al(OH)3Al2O3+3H2O
疑问一：一种溶液中通入CO2能产生氢氧化铝，这是什么呢？
疑问二：溶液中为什么会有铝元素，难道铝土矿中的氧化铝能溶于NaOH溶液？
疑问三：氧化铝应该可以溶于盐酸，为什么铝土矿不用盐酸溶解？
点评：根据学生已有的知识，引导学生进行分析和思考，从而产生了一些疑问，为下面的实验探究以及学习两性氧化物做了铺垫，同时更加激发了学生学习的积极性
四、探究氧化铝的重要化学性质
投影：现有试剂：氧化铝、氧化铁、10%盐酸、6mol/L的氢氧化钠溶液。
请用上述试剂设计简单实验解释疑问二和疑问三。
学生分组实验：
汇报现象：加盐酸氧化铝、氧化铁均溶解，加氢氧化钠溶液氧化铝溶解，而氧化铁不溶解。
结论：
1、氧化铝既能与盐酸反应又能与氢氧化钠反应。
2、NaOH溶解铝土矿中的氧化铝，而不溶解杂质氧化铁，从而可除去杂质。
师：指导回忆碱性氧化物与酸性氧化物的概念，引出两性氧化物的概念。表明氧化铝是两性氧化物。
写出方程式：
学生写出：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O
老师给出：Al2O3+2NaOH=H2O+2NaAlO2(偏铝酸钠)
师：同学们是否能写出得到氢氧化铝的反应方程式呢？
学生经过讨论：通入CO2使溶液酸化，说明CO2过量，所以还生成了NaHCO3
NaAlO2+ CO2+ 2H2O= NaHCO3+Al(OH)3↓
点评：由实验验证了同学们的疑问，引入了两性氧化物的概念
五、指导学生理解铝土矿提取铝的化学原理
铝土矿制铝的工艺流程及作用
①溶解：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
②过滤：除去杂质
③酸化：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO
④过滤：保留氢氧化铝
⑤灼烧：2Al(OH)3 4Al+3O2↑
⑥电解：2Al2O3 4Al+3O2↑
六、思考：
在工艺流程与学生分析冲突的基础上，引导学生完善工艺流程，培养学生质疑能力及多角度分析问题的能力。
1.信息提示：二氧化硅是酸性氧化物，若铝土矿中SiO2含量超过8%时，用NaOH溶液溶解铝土矿，会有铝硅酸钠生成， NaOH和Al2O3都会有损失。
2.请根据刚刚学过的知识，你认为工业上从铝土矿中制备铝的工艺流程可以做哪些修改或调整？
学生经过思考、分析、讨论。发现：
1.上述得到的氧化铝中会有杂质二氧化硅
2.指出第一步可不用碱溶解，可用盐酸溶解
点评：再一次分析原理，对本节内容进行了总结，同时又对其产生了一些疑问，既加深了同学们对原理的认识，又培养了学生的怀疑精神
九、板书设计：
一、铝及铝合金的性质和用途
二、氧化铝的性质：两性氧化物
1. A12O3+6HCl=2AlCl3+3H2O
2. Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
三、铝土矿制铝的工艺流程及作用
①溶解：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
②过滤：除去杂质
③酸化：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3
④过滤：保留氢氧化铝
⑤灼烧：2Al(OH)34Al+3O2↑
⑥电解：2Al2O3 4Al+3O2↑
十、作业设计
评价酸溶法与碱溶法两种方法的优缺点。
【教学反思】：
本课教学中，紧紧抓住从铝土矿中提取铝的工艺流程图，通过学生自主解读发现问题，自主设计实验探究氧化铝的性质、分组评价工业上从铝土矿中提取铝的工艺流程等不同学习情景的组合，引导师生互动、生生互动、及学生与教科书的互动，激发学生学习兴趣，引导学生进行自主学习、探究学习和合作学习，转变学生的学习方式，帮助学生形成终身学习的意识和能力。
在本课施教过程中，基本上完成课前制订的教学目标。在学生原有知识的基础上，以铝土矿中提取铝的工艺流程为学习载体，通过学生自学、教师引导的方式，促进学生提出问题、交流、讨论与总结，落实本课的知识与技能。本课教学中还注重学习过程，让学生在学习过程中掌握学习方法，体验学习成功的快乐。教师真正起到了学生学习“促进者”的作用，实现了教师的“教”是为学生的“学”服务。
【问题研讨】：
本课实验设计针对氧化铝是否既能与酸反应又能与碱反应，学生先进行预测，再进行设计方案，然后进行实验。虽然符合探究性教学的程序，但本节课的实验是一对一的实验，思维难度教低，难以引起学生的兴趣与探究欲望。如何引导学生设计出更有创意的实验是值得思考的问题。
【参考资料】
文章类：
钱晨岚：《高中化学课堂探究教学方案设计的研究》 《中学化学教与学》 2007年第3期
郭瑞春：《关注教学过程 注重教学效益》 《中学化学教学参考》 2007年第1~2期
网络文章类
阮群《从铝土矿中提取铝》
H2O
滤液
残渣
NaOH溶液
灼烧
过滤
酸化
过滤
溶解
铝
二氧化碳
铝土矿
电解
Al2O3+3H2O
⑥电解：2Al2O3
Al2O3+3H2O
⑥电解：2Al2O3
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临安昌化中学 刘勇
邮编：311321 手机：13071859576
信箱：liu3874504@ ( mailto:liu3874504@ )
一、设计思想：
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；通过实验探究，掌握Al2O3的性质，了解探究学习的一般过程与方法。
二、教材分析：
《课程标准》、《学科教学指导意见》对本课教学内容的要求是：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，了解从铝土矿中获得铝的方法；通过实验探究，了解氧化铝的性质。
本课内容是铝三角中的重要一环，也是学生第一次接触到两性物质，所以在本模块中占有相当重要的作用。
三、学情分析：
《从铝土矿中提取铝》是专题3第一课时的教学内容，学生经过专题1、专题2的学习，已有了一定的实验能力及活泼金属冶炼方法的初步概念，冶炼铝的学习能进一步完善学生对活泼金属冶炼方法和过程的认识，并构建铝及其化合物的知识体系。
四、教学目标：
1、知识与技能：
①了解地壳中铝元素的含量，物理性质和用途，知道铝元素在自然界中的主要存在形式。
②了解铝土矿制备铝的工艺流程，能解释每一步操作的物质成分变化，掌握相关反应的化学方程式
③了解两性氧化物的概念，知道氧化铝是两性氧化物
2、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通过实验探究，掌握Al2O3的性质，了解探究学习的一般过程与方法。
③在工艺流程与学生分析冲突的基础上，引导学生完善工艺流程，培养学生质疑能力及多角度分析问题的能力。
3、情感态度与价值观：
①从炼铝方法的变化体验化学科学的发展对人类生活的影响
②通过问题讨论和实验探究，激发勇于探索的精神，培养严谨的科学态度和合作意识。
五、重点难点：
教学重点：铝土矿提取铝的化学原理和氧化铝的两性。
教学难点：氧化铝的两性
六、教学策略与手段：
通过自学导学、实验探究、交流评价等
七、课前准备：
制作的相关课件、氧化铝、氧化铁、10%盐酸、6mol/L的氢氧化钠溶液。
八、教学过程：
一、引入：
1. [导入新课]在日常生活中你接触过哪些铝制品？
[学生] 学生甲：易拉罐、飞机
学生乙：铝用来做电线
学生丙：高压锅
学生丁：药品及食品包装
学生戊：铝合金门窗
学生己：输油管
2. 投影图片（飞机、高压锅、易拉罐、电线、铝合金钢材、输油管等）。
3.请学生联系生活说出铝合金的优点。
优点：密度小、强度高、塑性好、制造工艺简单、成本低、抗腐蚀力强等。
点评：从讨论和图片介绍加深了学生对生活中铝的用途的了解
二、设置悬念，激发求知欲
从炼铝方法的变化体验化学科学的发展对人类生活的影响。
1.问题1：铝在日常生活中用途这么广，可想而知它在自然界中的含量应该很多，究竟是多少呢？看一副各元素在地壳中的含量图。
生：观察图表，回答出铝是地壳中含量最多的金属元素。铝土矿的主要成分为氧化铝，还有少量的氧化铁和二氧化硅等杂质。
2.问题2：为什么人类使用铁器的时代比使用铝器要长远得多呢？
学生思考、分析，讨论其原因：铝是非常活泼的金属，在自然界主要以化合态的形式存在，铝在过去提炼是非常难的。
3.讲述史话：直到19世纪中期，铝还是相当昂贵的。早期，人们用白金坩埚作为容器，用Na、K等金属与AlCl3反应得到Al，但是这样得到的Al很不纯。所以当时，纯铝的价格甚至超过了白金。直到1886年电解法制铝工艺的发明，使铝在生产、生活中的应用得以迅速的普及，今天我们就来学习怎样从铝土矿中提取铝。
点评：从这几个问题激发学生学习铝的制备的好奇心
三、学习铝土矿中提取铝的工艺流程引出问题
1.投影：书本P62图3-2铝土矿制备铝的工艺流程(忽略SiO2的影响)
2.思考：
①该工艺分哪几步进行？
②猜测每一步的操作作用是什么？
③通过工艺流程的学习能推测出氧化铝具有哪些重要的性质
④写出相应的化学反应方程式？
学生讨论，产生问题：
最后一步应该是电解氧化铝得到活泼金属铝
电解：2Al2O3 4Al+3O2↑
能够灼烧后得到氧化铝和水的应该是氢氧化铝
2Al(OH)3Al2O3+3H2O
疑问一：一种溶液中通入CO2能产生氢氧化铝，这是什么呢？
疑问二：溶液中为什么会有铝元素，难道铝土矿中的氧化铝能溶于NaOH溶液？
疑问三：氧化铝应该可以溶于盐酸，为什么铝土矿不用盐酸溶解？
点评：根据学生已有的知识，引导学生进行分析和思考，从而产生了一些疑问，为下面的实验探究以及学习两性氧化物做了铺垫，同时更加激发了学生学习的积极性
四、探究氧化铝的重要化学性质
投影：现有试剂：氧化铝、氧化铁、10%盐酸、6mol/L的氢氧化钠溶液。
请用上述试剂设计简单实验解释疑问二和疑问三。
学生分组实验：
汇报现象：加盐酸氧化铝、氧化铁均溶解，加氢氧化钠溶液氧化铝溶解，而氧化铁不溶解。
结论：
1、氧化铝既能与盐酸反应又能与氢氧化钠反应。
2、NaOH溶解铝土矿中的氧化铝，而不溶解杂质氧化铁，从而可除去杂质。
师：指导回忆碱性氧化物与酸性氧化物的概念，引出两性氧化物的概念。表明氧化铝是两性氧化物。
写出方程式：
学生写出：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O
老师给出：Al2O3+2NaOH=H2O+2NaAlO2(偏铝酸钠)
师：同学们是否能写出得到氢氧化铝的反应方程式呢？
学生经过讨论：通入CO2使溶液酸化，说明CO2过量，所以还生成了NaHCO3
NaAlO2+ CO2+ 2H2O= NaHCO3+Al(OH)3↓
点评：由实验验证了同学们的疑问，引入了两性氧化物的概念
五、指导学生理解铝土矿提取铝的化学原理
铝土矿制铝的工艺流程及作用
①溶解：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
②过滤：除去杂质
③酸化：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO
④过滤：保留氢氧化铝
⑤灼烧：2Al(OH)3 4Al+3O2↑
⑥电解：2Al2O3 4Al+3O2↑
六、思考：
在工艺流程与学生分析冲突的基础上，引导学生完善工艺流程，培养学生质疑能力及多角度分析问题的能力。
1.信息提示：二氧化硅是酸性氧化物，若铝土矿中SiO2含量超过8%时，用NaOH溶液溶解铝土矿，会有铝硅酸钠生成， NaOH和Al2O3都会有损失。
2.请根据刚刚学过的知识，你认为工业上从铝土矿中制备铝的工艺流程可以做哪些修改或调整？
学生经过思考、分析、讨论。发现：
1.上述得到的氧化铝中会有杂质二氧化硅
2.指出第一步可不用碱溶解，可用盐酸溶解
点评：再一次分析原理，对本节内容进行了总结，同时又对其产生了一些疑问，既加深了同学们对原理的认识，又培养了学生的怀疑精神
九、板书设计：
一、铝及铝合金的性质和用途
二、氧化铝的性质：两性氧化物
1. A12O3+6HCl=2AlCl3+3H2O
2. Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
三、铝土矿制铝的工艺流程及作用
①溶解：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
②过滤：除去杂质
③酸化：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3
④过滤：保留氢氧化铝
⑤灼烧：2Al(OH)34Al+3O2↑
⑥电解：2Al2O3 4Al+3O2↑
十、作业设计
评价酸溶法与碱溶法两种方法的优缺点。
【教学反思】：
本课教学中，紧紧抓住从铝土矿中提取铝的工艺流程图，通过学生自主解读发现问题，自主设计实验探究氧化铝的性质、分组评价工业上从铝土矿中提取铝的工艺流程等不同学习情景的组合，引导师生互动、生生互动、及学生与教科书的互动，激发学生学习兴趣，引导学生进行自主学习、探究学习和合作学习，转变学生的学习方式，帮助学生形成终身学习的意识和能力。
在本课施教过程中，基本上完成课前制订的教学目标。在学生原有知识的基础上，以铝土矿中提取铝的工艺流程为学习载体，通过学生自学、教师引导的方式，促进学生提出问题、交流、讨论与总结，落实本课的知识与技能。本课教学中还注重学习过程，让学生在学习过程中掌握学习方法，体验学习成功的快乐。教师真正起到了学生学习“促进者”的作用，实现了教师的“教”是为学生的“学”服务。
【问题研讨】：
本课实验设计针对氧化铝是否既能与酸反应又能与碱反应，学生先进行预测，再进行设计方案，然后进行实验。虽然符合探究性教学的程序，但本节课的实验是一对一的实验，思维难度教低，难以引起学生的兴趣与探究欲望。如何引导学生设计出更有创意的实验是值得思考的问题。
【参考资料】
文章类：
钱晨岚：《高中化学课堂探究教学方案设计的研究》 《中学化学教与学》 2007年第3期
郭瑞春：《关注教学过程 注重教学效益》 《中学化学教学参考》 2007年第1~2期
网络文章类
阮群《从铝土矿中提取铝》
H2O
滤液
残渣
NaOH溶液
灼烧
过滤
酸化
过滤
溶解
铝
二氧化碳
铝土矿
电解
Al2O3+3H2O
⑥电解：2Al2O3
Al2O3+3H2O
⑥电解：2Al2O3
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