《從鋁土礦到鋁合金單元小結》教學設計第1課時從鋁土礦中提取鋁教學目標根據生產、生活中的應用實例，了解鋁的氧化物和氫氧化物及其鹽的主要性質。教學重難點1.了解鋁的工業提取流程和原理。2．理解Al2O3、Al(OH)3、AlOeq\o\al(－,2)、Al3＋的主要性質和應用。教學地位Al2O3和Al(OH)3是中學化學所涉及的唯一一類兩性化合物，其有關性質非常重要，在日常生活、生產中常常涉及其應用。同時也是高考命題熱點內容。新課導入建議根據初中化學所學金屬氧化物，如CuO、CaO、Fe2O3及其氫氧化物Cu(OH)2、Ca(OH)2、Fe(OH)3只能與酸反應生成鹽和水而不能與堿反應，但是有一種金屬氧化物(Al2O3)及其氫氧化物[Al(OH)3]既能與酸反應又能與堿反應且均生成鹽和水，你知道這類物質屬于哪類物質，其主要性質又有哪些呢？本課時將學習相關內容。教學流程設計【課前預習安排】：建議課前用10分鐘預習完成【課前自主導學】和“思考交流”?步驟1：新課引入，分析教學地位?步驟2：對“思考交流1”讓學生知道冰晶石的作用就可以了，對“思考交流2”教師要強調Al(OH)3的兩性。?步驟3：對“探究1”建議結合“例1”理清鋁的提取流程和反應原理及有關實驗問題，學生最后完成“變式訓練1”，教師提問點評。?步驟6：6至8分鐘完成“當堂雙基達標”，教師提問，明確答案點評。?步驟5：回顧本堂知識，歸納指出課堂小結。?步驟4：對“探究2”建議教師結合實驗現象弄清Al3＋、Al(OH)3、AlOeq\o\al(－,2)的三角轉化關系，讓學生熟練掌握有關轉化方程式。同時指出Al2O3、Al(OH)3的兩性含義和實驗探究。學生之間通過討論完成“例2”，教師及時點評，最后提問，明確答案，指出“易錯警鐘”。學生完成“變式訓練2”。對“教師備課資源”可根據學生實際給予補充。從鋁土礦中提取鋁1.鋁的存在(1)含量：鋁元素是地殼中含量最高的金屬元素。(2)存在：地殼中鋁以化合態存在于鋁土礦中，鋁土礦的主要成分是Al2O3。2．從鋁土礦中提取鋁的工藝流程1．電解Al2O3時向其中加冰晶石的作用是什么？【提示】使Al2O3的熔融溫度降低，減少冶煉過程中能量消耗。鋁的氧化物與氫氧化物1.氧化鋁——兩性氧化物(1)物理性質及其應用①Al2O3是白色的難溶的固體，常用于制造耐火材料。②剛玉：主要成分是α-氧化鋁，硬度僅次于金剛石。③紅寶石、藍寶石：主要成分是氧化鋁。(2)化學性質①兩性氧化物：既可以與酸反應，又可以與堿反應，生成鹽和水的氧化物。②Al2O3體現兩性氧化物性質的離子反應方程式Al2O3eq\o(→,\s\up15(鹽酸),\s\do15())Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2Oeq\o(→,\s\up15(NaOH溶液),\s\do15())Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O2．氫氧化鋁——兩性氫氧化物Al(OH)3為白色難溶于水的膠狀物質(1)兩性氫氧化物：既可以與酸反應，又可以與堿反應生成鹽和水的氫氧化物。(2)Al(OH)3表現兩性的離子反應方程式Al(OH)3eq\o(→,\s\up15(鹽酸),\s\do15())Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2Oeq\o(→,\s\up15(NaOH溶液),\s\do15())Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O(3)Al(OH)3的一般實驗室制備①試劑：AlCl3溶液或Al2(SO4)3溶液和氨水②反應離子方程式Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。2．AlCl3溶液中加入過量NaOH溶液能得到Al(OH)3嗎？為什么？【提示】不能，因為開始生成的Al(OH)3又與過量的NaOH反應生成NaAlO2。鋁的提取流程及其原理【問題導思】①鋁土礦中Al2O3一般可用什么物質溶解？【提示】一般可用NaOH溶液或稀鹽酸溶解。②將NaAlO2溶液形成Al(OH)3沉淀可加入什么物質？【提示】可通入足量的CO2。1．提取流程2．反應原理①Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O②NaAlO2＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋NaHCO3③2Al(OH)3eq\o(=,\s\up15(△))Al2O3＋3H2O④2Al2O3eq\o(=,\s\up15(通電))4Al＋3O2↑1．冰晶石可以降低Al2O3熔融的溫度。2．電解法制鎂采用電解熔融MgCl2的方法，而不采用電解熔融MgO的方法，是因為MgO是一種高熔點化合物。現在，電解法制鋁采用高熔點的Al2O3，而不采用低熔點的AlCl3，因為AlCl3是共價化合物，熔融狀態不導電，無法電解。工業上用鋁土礦(含氧化鋁、氧化鐵等)制取鋁的過程如下：鋁土礦,NaOH溶液Aeq\f(,操作Ⅰ)沉淀C溶液Beq\f(通CO2,操作Ⅱ)Na2CO3溶液eq\f(CaO,操作Ⅲ)CaCO3沉淀溶液E循環利用Al(OH)3沉淀,Al2O3eq\o(→,\s\up15(冰晶石),\s\do15(電解))Al請回答下列問題：(1)沉淀C的化學式是________，該物質除了可用作顏料以外，還可用于_____________________________。(2)電解熔融氧化鋁時，加入冰晶石的作用是________。(3)操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ都是________(寫操作名稱)。(4)生產過程中，除NaOH、H2O可以循環使用以外，還可以循環使用的物質有________和________(寫化學式)。用此方法制取鋁，副產品除沉淀C以外，還有________(寫化學式)。(5)溶液B中通入足量CO2發生反應的離子方程式為____________________________________。(6)寫出Na2CO3溶液與CaO反應的離子方程式：_____________________________________。【解析】本題在教材流程圖的基礎上進行細化，增加了副產品的循環使用。氧化鐵是堿性氧化物，不溶于燒堿。CaCO3eq\o(=,\s\up15(△))CaO＋CO2↑，因此，除NaOH和H2O外，CaO和CO2也可以循環使用。【答案】(1)Fe2O3金屬冶煉(2)降低氧化鋁的熔點(助熔劑)(3)過濾(4)CaOCO2O2(5)AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3＋HCOeq\o\al(－,3)(6)CaO＋H2O＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3＋2OH－1．下列有關鋁土礦中提煉鋁的說法不正確的是()A．鋁土礦中的鋁元素是以化合態形式存在的，需用化學方法把鋁元素變成游離態B．提煉過程中，先將鋁土礦凈化提取氧化鋁，再進行冶煉C．可用常見的還原劑把氧化鋁中的鋁還原出來D．冶煉鋁的方法同工業冶煉鈉、鎂相似，可用電解法【解析】Al是較活潑金屬，具有強還原性，一般不用還原劑還原法。【答案】CAl2O3、Al(OH)3的兩性及其應用【問題導思】①MgO中含有Al2O3雜質，如何除去？【提示】將樣品投入NaOH溶液，然后過濾、洗滌、干燥。②AlCl3溶液中逐漸加過量NaOH溶液，有什么現象？寫出發生的離子方程式。【提示】先有白色沉淀，然后沉淀又逐漸溶解。Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2OAl2O3、Al(OH)3、Al3＋、AlOeq\o\al(－,2)的轉化關系說明：(1)Al2O3、Al(OH)3是兩性化合物體現在與強酸、強堿反應生成鹽和水，但不溶于H2CO3和氨水溶液中。(2)由于Al(OH)3既溶于強酸溶液又溶于強堿溶液，所以由Al3＋或AlOeq\o\al(－,2)制備Al(OH)3沉淀時，若加入強堿或強酸溶液，其量難以控制，會使部分Al(OH)3溶解，所以最好加入弱堿或弱酸溶液，如加入過量的NH3·H2O或通入過量的CO2。A、B、C、D、E五種化合物，均含有常見元素，它們的轉化關系如圖所示，其中A為澄清溶液，C為難溶的白色固體，E則易溶于水，若取A溶液灼燒，焰色反應為淺紫色(透過藍色鈷玻璃)。(1)寫出化學式：A________，C________，D________，E________。(2)寫出下列反應的離子方程式。A→D_________________________。B→E_________________________。A→B________________________。【解析】題目應以B物質作為突破口：【答案】(1)KAlO2Al2O3AlCl3NaAlO2(2)AlOeq\o\al(－,2)＋4H＋=Al3＋＋2H2OAl(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2OAlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)1．Al3＋存在于強酸性溶液中，不能存在于堿性溶液中，AlOeq\o\al(－,2)存在于強堿性溶液中，不能存在于酸性溶液中。2．NaAlO2溶液中通入①少量CO2時發生2AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋3H2O=2Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)反應，通入過量CO2時，發生AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3＋HCOeq\o\al(－,3)反應。2．以Al2O3為原料制取氫氧化鋁，最好的方法是()A．將Al2O3溶于水B．將Al2O3先溶于鹽酸中，之后滴加氫氧化鈉溶液C．將Al2O3先溶于鹽酸中，之后滴加氨水D．將Al2O3先溶于NaOH溶液中，之后滴加鹽酸【解析】Al2O3不溶于水，也不與水反應，但可溶于酸和堿，因此由Al2O3制取Al(OH)3，應先將Al2O3溶于鹽酸或NaOH溶液中，然后滴加氨水或通入CO2，因為Al(OH)3具有兩性，由AlCl3或NaAlO2制取Al(OH)3時，不能選用強堿或強酸。C項正確。【答案】C【教師備課資源】(2012·海東高一質檢)某校化學興趣小組用如圖所示過程除去AlCl3溶液中含有的Mg2＋、K＋雜質離子并盡可能減少AlCl3的損失。請回答下列問題：eq\b\lc\\rc\](\a\vs4\al\co1(Al3＋,Mg2＋,K＋,Cl－))eq\o(→,\s\up15(足量NaOH,溶液),\s\do15())Mg(OH)2沉淀溶液aeq\o(→,\s\up15(鹽酸),\s\do15())沉淀aeq\o(→,\s\up15(鹽酸),\s\do15())AlCl3溶液溶液b(1)寫出混合物中加入足量氫氧化鈉溶液時，溶液中發生反應的離子方程式________________、__________________、__________________。氫氧化鈉溶液能否用氨水代替，為什么？______________________。(2)溶液a中存在的離子有__________；在溶液a中加入鹽酸時需控制溶液的pH，為什么？____________；為此，改進方法是___________________。【解析】(1)加入足量氫氧化鈉溶液，Mg2＋可與OH－反應生成Mg(OH)2沉淀，Al3＋與OH－反應生成NaAlO2和H2O；氫氧化鈉溶液不能用氨水代替，因為在Al3＋與氨水反應生成Al(OH)3后，Al(OH)3不能與氨水繼續反應，從而不能將Al(OH)3與Mg(OH)2分開；(2)加入氫氧化鈉溶液后除去了Mg2＋，但又引入了Na＋，同時Al3＋轉化成了AlOeq\o\al(－,2)；因為氫氧化鋁能與強酸反應，所以在加入鹽酸沉淀AlOeq\o\al(－,2)時，需要控制溶液的pH，以防止部分氫氧化鋁轉化成Al3＋；氫氧化鋁只能與強堿或強酸反應，因此，可在溶液a中通入過量二氧化碳氣體。【答案】(1)Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O不能，因為在Al3＋與氨水反應生成Al(OH)3后，不能繼續與氨水反應，不能將Al(OH)3與Mg(OH)2分開(2)K＋、Cl－、Na＋、AlOeq\o\al(－,2)因為Al(OH)3能溶于強酸，所以需控制pH，防止部分氫氧化鋁轉化成Al3＋向溶液a中通入過量CO2氣體1．鋁土礦提取鋁的4步反應原理鋁土礦eq\o(→,\s\up15(NaOH溶液),\s\do15(①溶解))eq\o(→,\s\up15(過量CO2),\s\do15(②沉淀))eq\o(→,\s\up15(灼燒),\s\do15(③分解))eq\o(→,\s\up15(電解),\s\do15(④))鋁(Al)\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(Al2O3,AlOH3))的兩性eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(與酸反應生成鹽和水,與強堿反應生成鹽和水))3．熟練書寫6個離子方程式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O,Al2O3＋2OH－=2AlO\o\al(－,2)＋H2O,AlOH3＋3H＋=Al3＋＋3H2O,AlOH3＋OH－=AlO\o\al(－,2)＋2H2O,AlO\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=AlOH3↓＋HCO\o\al(－,3),Al3＋＋3NH3·H2O=AlOH3↓＋3NH\o\al(＋,4)))第2課時鋁及鋁合金教學目標根據生產、生活中的應用實例，了解鋁的主要性質，能列舉鋁合金的重要應用。教學重難點1.知道鋁的主要性質和應用。2．舉例說明鋁合金的應用。教學地位一般活潑金屬與堿溶液是不反應，但金屬鋁可以與強堿溶液反應并放出H2，故鋁的性質有其特殊性，從而證明了鋁化學性質的重要性。由此高考命題專家特別關注鋁單質的特殊性。新課導入建議在上節課我們學習了鋁的氧化物和氫氧化物，通過學習我們已經知道Al2O3和Al(OH)3都能既與強酸反應又能與強堿反應且生成鹽和水，那么鋁的單質與強酸、強堿反應又如何呢？是否也生成鹽和水呢？要解答上述問題，我們來探討本課時內容——鋁與鋁合金。教學流程設計【課前預習安排】：建議課前用10分鐘預習完成【課前自主導學】和“思考交流”?步驟1：新課引入，分析教學地位?步驟2：對“思考交流1”，引導學生知道鋁自身的抗腐蝕性。對“思考交流2”讓學生知道鋁制品使用應注意的問題。?步驟3：對“探究1”要通過實驗(可以演示)讓學生親眼看見Al與強堿溶液反應和鋁熱反應，并引導分析其原理。然后讓學生完成“例1”和“變式訓練1”，最后教師提問點評，明確答案和注意的問題。?步驟6：8分鐘完成“當堂雙基達標”，然后教師提問點評、糾錯。?步驟5：回顧本課時內容，歸納強調“課堂小結”。?課標解讀重點難點1.了解明礬的凈水作用及原理。2.理解鋁的性質及其應用。3.了解鋁合金的性質及其應用。1.明礬的凈水原理。(重點)2.鋁的主要性質及應用。(重點)3.鋁與堿溶液的反應原理。(難點)明礬的凈水作用1.復鹽由兩種或兩種以上陽離子和一種陰離子組成的鹽。如明礬，化學式為KAl(SO4)2·12H2O。2．明礬的凈水原理明礬電離KAl(SO4)2=K＋＋Al3＋＋2SOeq\o\al(2－,4)(電離方程式)生成膠體Al3＋＋3H2O=Al(OH)3(膠體)＋3H＋](離子方程式)吸附雜質Al(OH)3膠體具有很強的吸附能力，能凝聚水中的懸浮物并使之沉淀，從而達到凈水的目的鋁的性質1.物理性質鋁是銀白色有金屬光澤的固體，有良好的導電性、導熱性和延展性，密度較小，質地柔軟。2．化學性質鋁的原子結構示意圖○＋13eq\o(2,\s\up15(),\s\do15())eq\o(8,\s\up15(),\s\do15())eq\o(3,\s\up15(),\s\do15())，易失去3個電子，表現較強還原性。(1)常溫下，與空氣中的氧氣反應生成致密的氧化膜，具有抗腐蝕性。(2)寫出下列反應的化學方程式或離子方程式：Aleq\f(酸,)eq\o(→,\s\up15(非氧化性酸),\s\do15(稀鹽酸或稀硫酸))2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑eq\o(→,\s\up15(濃硫酸、濃硝酸),\s\do15(常溫))鈍化，形成一層致密的氧化膜，阻止內部Al進一步反應eq\f(非金屬,)eq\o(→,\s\up15(O2),\s\do15())4Al＋3O2,2Al2O3eq\o(→,\s\up15(Cl2),\s\do15())2Al＋3Cl2點燃,2AlCl3強堿溶液,2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑eq\o(→,\s\up15(鋁熱反應),\s\do15(如Fe2O3))Fe2O3＋2Al高溫,Al2O3＋2Fe1．鋁在常溫下就能和空氣中的氧氣反應，為什么鋁制品在生活中卻隨處可見？【提示】常溫下鋁和空氣中的氧氣反應生成一層致密的氧化膜，牢固地覆蓋在鋁表面，阻止了內部的鋁與空氣接觸，因此具有良好的抗腐蝕性。鋁合金和鋁制品使用1.鋁合金形成鋁和其他金屬(或非金屬)熔合形成鋁合金特點密度小、強度高、塑性好、抗腐蝕能力強等用途建筑材料、汽車車輪骨架、飛機構件及電子元件2．鋁制品使用(1)鋁制品不宜用于盛放酸、堿溶液，不宜長時間盛放咸菜等腌制食品。(2)不能用具有強酸性或強堿性的洗滌劑來洗滌鋁制品。2．鋁制品不宜長時間盛咸菜等腌制品的原因是什么？【提示】氯化鈉溶液中的Cl－會破壞鋁制品表面的氧化膜的結構，加速鋁制品的腐蝕。鋁的主要化學性質及其實驗問題探究【問題導思】①在常溫下，Al與所有酸均能持續反應嗎？【提示】不一定均能反應，如常溫下，Al與濃H2SO4、濃HNO3鈍化形成氧化膜不能持續反應。②鋁熱反應的工業應用是什么？【提示】可以用于焊接鋼軌和冶煉難熔金屬如Fe。1．鋁與氧氣的反應【實驗步驟】取一塊鋁片，將鋁片部分浸入4mol·L－1氫氧化鈉溶液中，靜置一段時間后取出，觀察現象。【實驗現象】浸入溶液的部分顏色變得更光亮，為銀白色，而另一部分較暗。但是取出一段時間后，銀白色部分也逐漸變暗。【實驗結論】鋁表面很易被空氣氧化為氧化鋁(Al2O3)保護膜。2．鋁與酸、堿溶液反應【實驗步驟】將幾小塊用砂紙打磨過的鋁片，分別放入4支潔凈的試管中，再向試管中分別加入濃HNO3、濃H2SO4、6mol·L－1鹽酸、6mol·L－1氫氧化鈉溶液各3mL。觀察實驗現象。【實驗現象及結論】見下表：與鋁反應的物質實驗現象結論或化學方程式濃硝酸無明顯現象常溫下，鋁遇濃硫酸或濃硝酸會在鋁表面生成致密的氧化膜而發生鈍化濃硫酸無明顯現象鹽酸有氣泡生成與鐵等金屬相似，鋁也能與鹽酸反應生成氫氣：2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑氫氧化鈉溶液有氣泡生成鋁能與NaOH溶液反應，生成氫氣：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑3.鋁與金屬氧化物反應——鋁熱反應以Fe2O3為例：2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up15(高溫))2Fe＋Al2O34．與鹽溶液反應2Al＋3CuSO4=Al2(SO4)3＋3Cu鋁與NaOH溶液反應可認為是以下兩個反應的合反應：2Al＋6H2O=2Al(OH)3＋3H2↑，Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O，其中前一個反應為置換反應，后一個反應為復分解反應。為了除去鎂粉中混有的少量鋁粉，可選用的試劑是()A．氨水 B．KOH溶液C．稀鹽酸 D．濃硝酸【解析】鋁與氨水不反應，不能除去Al粉，A不正確；KOH溶液與Al反應但不與Mg反應，可以除去Al粉，B正確；稀鹽酸與Al、Mg均反應，C不正確；濃硝酸與Al發生鈍化，不能除去Al，D不正確。【答案】B1．下列說法正確的是()A．將表面有氧化膜的鋁片放入足量NaOH溶液中不可能放出H2B．鋁在常溫下不與濃H2SO4反應C．鋁與強堿溶液反應中還原劑為鋁D．鋁熱反應中鋁作氧化劑，發生氧化反應【解析】A項，當氧化膜與NaOH反應完，Al與NaOH溶液反應放出H2，錯誤；B項，鈍化也是一種反應，錯誤；D項，鋁作還原劑，發生氧化反應，錯誤。【答案】C鋁、鎂等金屬與酸、堿反應的有關計算【問題導思】①等物質的量的Al、Mg與足量稀H2SO4反應生成H2的物質的量比為多少？【提示】3∶2②等量的Al分別與足量NaOH溶液、鹽酸反應生成H2的物質的量比為多少？【提示】1∶11．Al、Mg與酸、堿反應的原理eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑,Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO\o\al(－,2)＋3H2↑,Mg與OH－不反應))2．方法規律(1)等量的鋁分別與足量的強酸、強堿溶液反應時，生成氫氣的量相等，消耗的H＋和OH－的物質的量之比為3∶1。(2)足量的鋁分別和等物質的量的H＋、OH－反應時，消耗鋁的物質的量之比為1∶3，同時產生氫氣的物質的量之比為1∶3。(3)一定量的鋁分別和一定量的H＋、OH－反應時，若產生氫氣的體積比為eq\f(1,3)＜eq\f(VH＋H2,VOH－H2)＜1，則必定是與酸反應時鋁過量，與堿反應時鋁不足。(4)等物質的量Mg、Al與足量酸反應生成H2的物質的量之比等于化合價之比(2∶3)等體積、等物質的量濃度的硫酸、氫氧化鈉溶液分別放在甲、乙燒杯中，各加等質量的鋁，生成氫氣的體積比為5∶6，則甲、乙兩燒杯中的反應情況可能是()A．甲、乙都是鋁過量B．甲中鋁過量，乙中堿過量C．甲中酸過量，乙中鋁過量D．甲中酸過量，乙中堿過量【解析】2Al＋3H2SO4=Al2(SO4)3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2