《鋁的性質(zhì)和用途》教學(xué)案例

《鋁的性質(zhì)和用途》教學(xué)案例【教學(xué)內(nèi)容】上科版高中二年級第一學(xué)期（試用本）鋁和鋁合金的崛起Ⅰ:教案一、【教學(xué)目標(biāo)】【知識與技能】①知道鋁的物理性質(zhì)和廣泛用途。②掌握鋁跟非金屬、水、酸、堿以及某些氧化物反應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)。③掌握實驗操作的基本技能?！具^程與方法】①通過問題的研究提高探究能力，增強研究性學(xué)習(xí)的水平。②學(xué)會觀察和分析實驗，提高觀察、分析和實驗?zāi)芰Α！厩楦袘B(tài)度與價值觀】通過實驗培養(yǎng)團隊協(xié)作精神，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)、積極探究的學(xué)習(xí)習(xí)慣和品質(zhì)，形成唯物主義觀點。二、【教學(xué)重點與難點】【教學(xué)重點】鋁的化學(xué)性質(zhì)【教學(xué)難點】鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)三、【教學(xué)準(zhǔn)備】砂紙、試管、燒杯、帶鐵圈的鐵架臺、濾紙、火柴、酒精燈、盛沙蒸發(fā)皿、鋁片、硫酸銅溶液、硝酸汞溶液、濃硫酸、鹽酸、熱水、濃氫氧化鈉溶液、鋁粉和氧化鐵粉末的混合物、氯酸鉀、鎂帶四、【教學(xué)過程】【引入】地殼中含量最多的金屬元素是什么？――（鋁）這節(jié)課我們就來討論它的性質(zhì)和用途。【討論】就你所知，鋁有哪些用途？分別運用了它的什么性質(zhì)？【多媒體】答案很多，這些用途主要取決于鋁的物理性質(zhì)。尤其是鋁合金，利用它密度小、而硬度——（大大提高）的性質(zhì)，常用于制造汽車、飛機、火箭等等?？匆欢钨Y料。課后可以總結(jié)把表1填好?！舅伎加懻摗砍酥猓X還有其它的用途嗎？看看下面的實驗?！径嗝襟w】在紙漏斗中，先放入氧化鐵和鋁粉的混合物，再在上面鋪一層氯酸鉀固體，用鎂條引燃。漏斗下面放一個盛沙的蒸發(fā)皿。仔細(xì)觀察現(xiàn)象?！粳F(xiàn)象】1、劇烈反應(yīng)，發(fā)出耀眼的光；2、產(chǎn)生大量的熱，是放熱反應(yīng)。【設(shè)問】從哪里看出是放熱反應(yīng)？（紙漏斗被燒穿，落入沙中的生產(chǎn)物呈火紅的熔融狀態(tài)。）【提問】生產(chǎn)物是什么？――(猜測：鐵)。用磁鐵吸引，表明生成了——（鐵）。鋁和氧化鐵反應(yīng)還有什么物質(zhì)生成？――（氧化鋁）。用鎂條和氯酸鉀引發(fā)反應(yīng)的進行，說明反應(yīng)條件是——（高溫）?！痉匠淌健?Al＋Fe2O3高溫2Fe＋Al2O3+Q稱這個反應(yīng)為：鋁熱反應(yīng)。把鋁和氧化鐵的混合物稱為鋁熱劑?！緫?yīng)用】鋁熱反應(yīng)有很重要的用途。什么用途呢？能猜測一下嗎？【猜測】①用來冶煉某些難熔金屬（如釩、鉻、錳）10Al＋3V2O3高溫6V＋5Al2O3+Q②同時，鋁熱反應(yīng)的溫度高達2500℃以上,可用于焊接鐵軌。也可用于“定向爆破”，拆除舊樓，高溫使鋼筋水泥瞬間熔化，大樓失去支撐，立即倒塌。【提問】從鋁熱反應(yīng)可以看出鋁具有怎樣的化學(xué)性質(zhì)呢？【結(jié)論】說明鋁是較活潑的金屬，具有較強的還原性?！驹賳枴繛槭裁摧^活潑？鋁的化學(xué)性質(zhì)由什么決定？——（結(jié)構(gòu)）?！痉治觥夸X原子最外層電子數(shù)為3個,在化學(xué)反應(yīng)中較容易失去3個電子變?yōu)锳l3＋，充當(dāng)還原劑，因此鋁的化學(xué)性質(zhì)比較活潑?！狙a充】在自然界中鋁元素均以——（化合態(tài)）形式存在?！居懻摗考热讳X比較活潑，我們推測它還能與哪些物質(zhì)反應(yīng)？――（氧氣、硫、氯氣等非金屬單質(zhì)、水、酸、鹽等）接下來我們繼續(xù)討論它的其它化學(xué)性質(zhì)。2、與氧氣、硫、氯氣等非金屬單質(zhì)反應(yīng)【現(xiàn)象】鋁在氧氣中劇烈燃燒，放出耀眼的白光。說明鋁與氧氣反應(yīng)生成了氧化鋁?！痉匠淌健?Al＋3O2點燃2Al2O3+Q【問題探究】鋁在點燃時能與氧氣反應(yīng)，為什么鋁鍋還能用來燒飯？【猜測】是由于常溫下鋁與氧氣反應(yīng)，在其表面形成了一層致密的氧化膜，起保護作用?！究隙ā亢芎?。鋁不僅在點燃時與氧氣反應(yīng)，在常溫下也與氧氣反應(yīng)，形成一層致密的氧化膜?！痉纸M實驗】將除去氧化膜的Al片放入盛Hg（NO3）2溶液的小燒杯，約10秒后取出。用濾紙將Al片表面的溶液吸干，然后放在濾紙上，觀察現(xiàn)象，相互交流。每兩個同學(xué)一組?！窘涣鳜F(xiàn)象】鋁片表面逐漸“長出”白色疏松的固體，輕輕抖動飄落下來。鋁片表面還微微發(fā)熱。（可能描述不清）【猜測】白色固體可能是什么？猜測——（氧化鋁），怎么產(chǎn)生的？【分析演示】把Al片放入Hg(NO3)2溶液中，發(fā)生置換反應(yīng)，生成的汞附在鋁片表面，和鋁形成鋁汞合金。由于有鋁汞合金存在，所以鋁片表面不可能形成致密的氧化膜，鋁就能夠在常溫下不斷地與空氣中的氧氣反應(yīng)，生成氧化鋁，我們通常形象地稱為“鋁毛”。鋁的表面發(fā)熱，說明反應(yīng)――（放熱）?！揪毩?xí)板演】寫出剛才的化學(xué)方程式。2Al＋3Hg（NO3）2→2Al（NO3）3+3Hg4Al＋3O2常溫2Al2O3＋Q【過渡】鋁在常溫下能與氧氣反應(yīng)，說明的確比較活潑，具有較強的還原性?！締栴}2】通過生活常識我們知道鋁制容器能夠盛水，那能盛強酸或強堿嗎？【思考】可以？不可以？【分組實驗】提供試劑：鋁片（已經(jīng)打磨）、濃硫酸、稀鹽酸、熱水、氫氧化鈉溶液。做三個對比實驗。實驗1：Al與濃硫酸實驗；實驗2：鋁與稀鹽酸實驗；實驗3：將鋁片放入盛熱水（加1滴管）的試管中。觀察現(xiàn)象。再加入NaOH溶液（約1滴管），觀察現(xiàn)象。做完后交流現(xiàn)象。兩個同學(xué)一組?！窘涣鳜F(xiàn)象】實驗1：無明顯現(xiàn)象。實驗2：鋁片表面有氣泡產(chǎn)生?！獙嶒?：鋁與熱水反應(yīng)有氣泡產(chǎn)生。再加入NaOH溶液時，產(chǎn)生氣泡的速度加快。根據(jù)實驗結(jié)果，說明鋁還能跟哪些物質(zhì)反應(yīng)？（能跟鹽酸、熱水、氫氧化鈉溶液反應(yīng)）。實驗1：是由于鋁遇濃硫酸，發(fā)生了——（鈍化）。實驗2：是由于——（鋁置換出酸中的氫生成氫氣）。方程式：2Al＋6HCl→2AlCl3＋3H2↑【難點突破】為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？分析：鋁與熱水反應(yīng)，生成了什么氣體？――（H2）。這與我們學(xué)過的鈉和水的反應(yīng)類似。那么除了H2外還生成了什么？――（氫氧化鋁）。方程。6e2Al＋6H2O△2Al（OH）3+3H2↑【回答】標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。【提問】該反應(yīng)的本質(zhì)是什么？【討論回答】鋁把水中的H+置換出來成為H2?！咀穯枴繛槭裁翠X和水的反應(yīng)較難發(fā)生？【討論回答】生成的Al（OH）3難溶，附在Al的表面，阻止反應(yīng)繼續(xù)進行?！驹賳枴夸X與水能反應(yīng)，為什么還能用鋁鍋、鋁壺盛水？【討論回答】鋁表面有一層氧化膜。【提問】當(dāng)再加入NaOH溶液時，為什么產(chǎn)生氣體的速度加快呢？（思考、可能說不清）為了回答這個問題，我們分解為兩個小問題：1．在這個過程中，氫氣是鋁與什么物質(zhì)反應(yīng)得到的？【回答】與水?！咀穯枴繛槭裁床皇菤溲趸c？【分析】氫氣應(yīng)該是溶液中的H+被還原得到的，水中有H+，而NaOH自身不會產(chǎn)生H+。2Al＋6H2O△2Al（OH）3+3H2↑既然H2是鋁與水反應(yīng)產(chǎn)生的，NaOH又起什么作用呢？思考2：氫氧化鈉起什么作用？【回答】與氫氧化鋁反應(yīng)，使Al與H2O的反應(yīng)能持續(xù)向右進行，產(chǎn)生H2?！痉匠淌健縉aOH+Al（OH）3→NaAlO2＋2H2O（以前已經(jīng)介紹過）【深入】在該反應(yīng)中氫氧化鈉起什么作用？——（堿性）。【綜合】綜合起來，鋁與NaOH溶液的反應(yīng)由上面兩個反應(yīng)組成，把它們疊加起來構(gòu)成一個方程式為：①＋2×②總反應(yīng)：2Al＋2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2↑【提問】在該反應(yīng)中，氧化劑是什么？還原劑是什么？(H2OAl)而氫氧化鈉起——（堿性）作用。課后大家把電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目畫出來?！咎崾尽夸X和酸、堿性溶液均能反應(yīng)，所以一般不用于盛放這些物質(zhì)?！究偨Y(jié)】接下來我們把鋁的化學(xué)性質(zhì)做一個總結(jié)。NaAlO2氫氧化鈉溶液AlCl3鹽酸Or氯氣Al氧氣or氧化鐵Al2O3這樣通過歸納形成了對鋁的比較完整的印象。【訓(xùn)練反饋】等質(zhì)量的鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量比為多少？【思考分析】鹽酸與氫氧化鈉都是足量的，所以以鋁進行計算。都是2Al――3H2↑鋁的質(zhì)量相等。所以得到相同質(zhì)量（或量的）氫氣。答案為1：1。同學(xué)們要善于抓住問題的本質(zhì)。想一想：向盛有二氧化碳的易拉罐（鋁制）中加入足量的濃的氫氧化鈉溶液，觀察到什么現(xiàn)象？【思考分析】先收縮再膨脹。為什么先收縮？原因：二氧化碳被氫氧化鈉溶液吸收，壓強減小，先收縮。怎么又膨脹了呢？原因：過量的氫氧化鈉溶液與鋁反應(yīng)生成氫氣，壓強增大，又膨脹。WHO把鋁列為食品污染源之一，成人每日攝入鋁元素的量應(yīng)控制在以下。油條是中國常用的食品之一，每270g中約含明礬[KAl(SO4)2·12H2O]，其相對分子質(zhì)量為474。試通過計算說明，若成人每日食用一根（約50g）油條，鋁元素的攝入量是否超過安全攝入量？（>）【思考分析】【課后拓展】想一想：能否利用鋁與NaOH溶液反應(yīng)制取的氫氣來充一個氫氣球?（若有時間可介紹其中一種實驗裝置與大家交流，拋磚引玉。）在具支試管中裝一定的鋁和NaOH溶液，用橡膠塞塞好。具支管上先連接一個干燥管，內(nèi)裝堿石灰，作用是――（除去H2中的水蒸氣）。干燥管再連氣球。這樣進入氣球的就是較純凈的氫氣了。Ⅱ：教案設(shè)計說明新課程標(biāo)準(zhǔn)強調(diào)：科學(xué)探究是一種重要而有效的學(xué)習(xí)方式，能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。因此采用科學(xué)探究的方法來實施本堂課的教學(xué)。一、【說教材】【教材的地位和作用】通過對鹵族、氧族、氮族等的學(xué)習(xí)，以及上一節(jié)剛剛討論了金屬通性、應(yīng)用廣泛的金屬材料——鋼鐵，這些都為學(xué)生學(xué)習(xí)“鋁的性質(zhì)與用途”打下了基礎(chǔ)，做好了鋪墊?！窘滩奶幚怼勘竟?jié)課包括兩個內(nèi)容：一是鋁的物理性質(zhì)與用途；二是鋁的化學(xué)性質(zhì)。由于有“金屬通性”的知識基礎(chǔ)，鋁的運用也非常廣泛。所以一反傳統(tǒng)“性質(zhì)——用途”的教學(xué)順序，通過結(jié)合實際，從用途出發(fā)來探討鋁的物理性質(zhì)，以激發(fā)學(xué)生對身邊化學(xué)現(xiàn)象的探索和思考。對于本節(jié)課的重點——鋁的化學(xué)性質(zhì)，教材引導(dǎo)從結(jié)構(gòu)分析得出：鋁是較活潑的金屬。而具體的內(nèi)容，還是以傳統(tǒng)的驗證式的方式一一呈現(xiàn)。如果完全按教材的編排來講，學(xué)生的主體作用難以體現(xiàn)。因此，我設(shè)計了幾個探究性問題，把鋁的幾方面化學(xué)性質(zhì)重新進行了整合，教材中的一些演示實驗也改為學(xué)生實驗，并增加了幾個，設(shè)計到探究方案中，通過分組討論、實驗、分析，最終總結(jié)出鋁的化學(xué)性質(zhì)。整個活動中，由于采用科學(xué)探究的方法實施教學(xué)，能有效地調(diào)動學(xué)生的求知欲和積極性，提高分析和解決問題的能力?！窘虒W(xué)目標(biāo)】略，見上【教學(xué)重點與難點】略，見上【教具準(zhǔn)備】略，見上【教學(xué)手段】多媒體輔助教學(xué)，實驗教學(xué)二、說學(xué)法高二學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中：表現(xiàn)出強烈的好奇心和探索精神，但部分學(xué)生興趣不穩(wěn)定，對化學(xué)學(xué)習(xí)有畏難情緒，邏輯思維不成熟、觀察不全面、不細(xì)致等。因此，學(xué)生應(yīng)該主動參與到實驗探究過程中，體驗實驗過程，從而提高興趣，培養(yǎng)觀察和探究能力，并通過比較、分析、歸納、概括，培養(yǎng)邏輯思維能力。三、說教法為了使學(xué)生主動地體驗探究過程，在知識的應(yīng)用過程中養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度，獲得科學(xué)的方法，我主動采用科學(xué)探究模式：即提出問題――設(shè)計方案――實驗――表達交流――反思評價――得出結(jié)論。并在其中貫穿多媒體演示法、引導(dǎo)探究法、對比實驗法。Ⅲ：教學(xué)反思科學(xué)的本質(zhì)在于探索未知，科學(xué)的發(fā)現(xiàn)來源于探究過程?；瘜W(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)強調(diào)：科學(xué)探究是一種重要而有效的學(xué)習(xí)方式。所謂探究性學(xué)習(xí)是指在課堂中，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，自主參與、獲取知識，促使他們加深對知識的體驗，逐步形成勇于探索的積極態(tài)度，掌握探究的基本方法，提高探究能力。本文擬結(jié)合筆者對“鋁的性質(zhì)與用途”的教學(xué)實踐，談?wù)勗诨瘜W(xué)課堂教學(xué)中，如何實施探究性學(xué)習(xí)活動。一、創(chuàng)設(shè)情境，激勵探究在本節(jié)課的教學(xué)中，我設(shè)計了一系列的問題，并通過這些問題把各知識點有機的串聯(lián)起來，激起學(xué)生的思考和探究。二、實驗是最重要的探究方法化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。實驗是化學(xué)學(xué)習(xí)中最重要的探究方法和最主要的學(xué)習(xí)方式，“通過以化學(xué)實驗為主