化学：3.1.1《从铝土矿中提取铝》教案（苏教版必修1）

本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
从铝土矿中提取铝
三维目标
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，能列举一些铝合金的重要应用。
（2）了解工业上从铝土矿中获得铝的方法和其中的化学知识。
过程与方法：
（1）通过问题的讨论、分析、评价等活动，逐步培养问题意识和问题解决能力。
（2）通过联想、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）通过对金属铝冶炼方法发展史的了解，体验化学科学发展的曲折历程，以及化学科技发展对人类生活质量提高的贡献。
教学重点：铝土矿提取铝的方法和工艺流程中相关化学反应知识。
教学难点：氧化铝与碱溶液的反应。
教学过程：
【导入】从今天开始我们要进入专题三的学习：从铝土矿中提取铝。通过专题二的学习，我们知道海水中含有丰富的化学物质，我们可以从海水中提取所需要的氯化钠、镁、溴、碘等物质，从这节课开始，我们把目光从海水转向地壳，会发现这里同样含有丰富的化学物质。
【讲述】先来复习一下，地壳中含量排在前几位的元素有哪些？
【回答】O、Si、Al、Fe
【副板书】O、Si、Al、Fe
【讲述】地壳中含量最多的金属元素是什么？
【回答】Al
【讲述】Al在地壳中含量大约为7.73%，Al在地壳中含量这么丰富，然而，在19世纪中期的时候，拿破仑的皇冠确是铝制的，并且他还精心收藏者一套铝制的餐具，平时都舍不得用，只有到国宴的时候才拿出来炫耀一番，而其他的王宫大臣用的都是金制或者银制的餐具，这是为什么呢？
【回答】当时制备铝的技术很落后。
【提问】为什么以前制备铝这么困难，而现在铝制品却随处可见？生活中有哪些常见的铝制品？
【回答】铝锅、易拉罐、铝合金门窗等等
【讲述】如今铝能被如此广泛应用，是因为人们已经熟练地掌握了制备铝的技术，接下来我们一起来学习工业上是如何制备铝的。
【提问】铝是一种活泼的金属，我们怎么知道它活泼？
【回答】通过金属活动性顺序表（K、Ca、Na、Mg、Al…….），铝排在第五位，所以它很活泼
【讲述】很好
【讲述】通过铝的原子结构也可以知道它很活泼
【提问】铝的原子序数是多少？
【回答】13.
【副板书】
【分析】铝原子的最外层只有三个电子，这三个电子很容易失去变成铝离子，因此铝很活泼
【提问】作为一种活泼的金属，铝在自然界中以什么形式存在？
【回答】化合物。
【讲述】也就是化合态，铝主要是以Al2O3的形式大量存在于铝土矿中，工业上是通过电解熔融Al2O3来制备铝。
【板书】 Al2O3 通电 Al
【讲述】铝土矿中除了氧化铝，还有氧化铁，氧化硅等物质。
【板书】铝土矿（Al2O3 、Fe2O3等）
【提问】既然我们要电解氧化铝，那么氧化铝必须是纯净的，要得到纯净的氧化铝，要将铝土矿怎么处理？
【学生】……
【讲述】要先将铝土矿进行提纯。
【分析】氧化铝有一个很特殊的性质，它能够与碱发生反应，这是高中阶段学到的唯一一个能够与碱反应生成盐和水的金属氧化物，首先往铝土矿中加入氢氧化钠使氧化铝溶解，
【板书】 NaOH
溶解
【讲述】先来看看化学方程式
【板书】Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
【讲述】好，产物出现了一种很陌生的物质，我们要来认识一下，先来看看一种新的酸根离子，偏铝酸根
【副板书】AlO2-：偏铝酸根
【提问】既然它叫做偏铝酸根，那么NaAlO2该怎么命名呢？
【学生】…..
【副板书】SO42-
【讲述】硫酸根大家很熟悉了，对应的盐Na2SO4
【副板书】Na2SO4
【讲述】念作硫酸钠，同理NaAlO2念作？
【回答】偏铝酸钠
【提问】那么NaAlO2能溶于水吗？
【学生】…
【分析】我们说过所有的钠盐都是可溶的，NaAlO2是钠盐，因此当然是可溶的。
【提问】要是AlO2-与H+结合变成什么？
【学生】…..
【讲述】AlO2-与H+结合变成偏铝酸
【副板书】AlO2- HAlO2
【分析】偏铝酸很容易与水结合变为铝酸
【副板书】 H3AlO3
【分析】铝酸通常不这么写，而是写成氢氧化铝
【副板书】（或Al(OH)3）
【分析】铝酸和氢氧化铝是同种物质的不同形式，它们在元素组成上是完全相同的……
【过渡】好，回到刚才氧化铝变为偏铝酸钠溶液，那么，还有其他不溶性杂质该怎么办？以前学过用什么方法分离固体和液体？
【回答】过滤
【提问】这边过滤是为了得到什么物质？
【回答】偏铝酸钠溶液
【板书】
过滤：除杂，得到NaAlO2
【过渡】接着下一步要将偏铝酸钠溶液进行酸化，怎么酸化呢？
通入足量的二氧化碳
CO2
酸化：NaAlO2 + CO2 + H2O
【讲述】产物是什么呢？
【学生】……
【分析】二氧化碳与水结合相当于碳酸，盐与酸反应生成什么？
【回答】新盐和新酸
【分析】很好，这是个复分解反应，偏铝酸钠与碳酸阴阳离子分别交换后结合，偏铝酸根与氢离子结合变为偏铝酸，而前面我们讲过，偏铝酸很容易与水结合变为铝酸，而铝酸通常写成氢氧化铝的形式，所以产物之一应该是什么？
【回答】氢氧化铝
【板书】= Al(OH)3↓
【提问】那么，新的盐是什么？
【回答】碳酸钠
【追问】是碳酸钠吗？
【学生】……
【分析】大家注意这里通入的是足量的二氧化碳，学习碳酸钠的性质的时候，我们知道往碳酸钠溶液中通入二氧化碳会生成什么？
【回答】碳酸氢钠
【分析】由于通入的二氧化碳是过量的，所以，这边生成的碳酸钠会继续与二氧化碳反应生成碳酸氢钠，因此，另一种产物应该是碳酸氢钠。
【板书】NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3↓ + NaHCO3
【过渡】通过酸化得到了氢氧化铝沉淀，该怎么把它分离出来呢？
【回答】过滤
【分析】对，还是过滤，不过这一步过滤要得到沉淀物氢氧化铝，除去滤液。
【板书】得到Al(OH)3↓
【提问】氢氧化铝该怎么转化为所需要的氧化铝呢？
【学生】…….
【分析】将氢氧化铝在高温下灼烧，得到氧化铝
【板书】灼烧：2Al(OH)3 ==========Al2O3+3H2O
【讲述】此时，得到了较纯净的氧化铝，我们将这些步骤称为铝土矿的提纯。
【板书】
提
纯
【讲述】要制备铝，要将氧化铝进行电解，电解熔融的氧化铝得到了铝和氧气。
【板书】电解：2Al2O3========4Al+3O2↑
【分析】氧化铝的熔点相当高，达两千多摄氏度，如果直接电解的话就要消耗很大的能量，工业上在氧化铝中添加冰晶石，使氧化铝的熔点降低到一千摄氏度，从而减少了冶炼过程中的能量消耗，这是由美国化学家霍尔研究发现的。
【过渡】通过上述方法得到了铝，但是铝比较软，生活中用到的基本都是铝合金，铝合金的硬度比铝大，能用来制成汽车车轮骨架，还有飞机、火箭的构件等等。
【小结】
【作业】
板书设计
从铝土矿中提取铝
铝土矿（Al2O3 、Fe2O3等）
NaOH
溶解：Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O
过滤：除杂，得到NaAlO2
提 CO2
酸化：NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3↓ + NaHCO3
纯
过滤：得到Al(OH)3↓
灼烧：2Al(OH)3 ==========Al2O3+3H2O
电解：2Al2O3========4Al+3O2↑
s.5.u.c.o.m
www.
Al
（偏铝酸）
（偏铝酸根）
H2O
（铝酸）
（过量）
高温
通电
（过量）
高温
通电
冰晶石
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网