仲淑嫻

摘要：對教材進行再加工，例如調(diào)整授課次序，或?qū)㈥P聯(lián)知識進行整合等，將會起到不一樣的學習效果。將“鋁的氧化物與氫氧化物”與“從鋁土礦中提取鋁”兩課時有機整合，通過工藝流程探索鋁的氧化物與氫氧化物的性質(zhì)，既滲透了化學知識與工業(yè)生產(chǎn)的聯(lián)系，又提高了課堂的效率。

關鍵詞：鋁的氧化物；氫氧化物；工藝流程；鋁三角

文章編號：1008-0546（2017）06-0051-04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.06.015

蘇教版《化學1（必修）》“專題3從礦物到基礎材料”以從礦物資源獲得的重要無機基礎材料為主線，重點介紹鋁、鐵、銅、硅等常見元素的單質(zhì)的冶煉原理，單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)和用途。其中“第一單元從鋁土礦到鋁合金”是在已經(jīng)學習了鈉、鎂兩種活潑金屬后，此時，學生已經(jīng)對活潑金屬的性質(zhì)有所了解。經(jīng)過對學習資源的整合，確定了本單元教學重點為鋁單質(zhì)的性質(zhì)、氧化鋁和氫氧化鋁的兩性、從鋁土礦制備鋁的工藝流程，幫助學生進一步認識酸、堿、鹽、氧化物等物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關系。在學完鋁單質(zhì)、鋁的氧化物和氫氧化物后，再通過鋁土礦的冶煉工藝流程進一步展開運用。筆者思考能否將兩課時內(nèi)容進行整合，用流程探索性質(zhì)，用性質(zhì)鞏固流程，所以在教學設計時作了一些嘗試，緊緊圍繞“從鋁土礦制備鋁的工藝流程”，層層推進，實現(xiàn)氧化鋁、氫氧化鋁兩性的應用，在教學實踐過程中取得了較滿意的效果。

一、教學過程

1. 導入新課

投影兩張圖片，圖1是生活中經(jīng)常能見到的銹蝕的鐵制品，圖2是一個使用過一段時間的鋁飯盒，通過對比發(fā)現(xiàn)比鐵活潑的鋁在空氣中反而不易腐蝕，提出問題。

【問題1】鋁比鐵活潑，鋁在空氣中為什么不易被銹蝕？

學生答：鋁的表面有一層氧化膜。

投影資料：鋁在空氣中能表現(xiàn)出良好的抗腐蝕性，是因為它與空氣中的氧氣反應生成致密的氧化膜并牢固地覆蓋在鋁表面，阻止了內(nèi)部的鋁與空氣接觸，從而防止鋁被進一步氧化。

【問題2】如何用實驗來驗證鋁的表面有氧化鋁呢？

學生答：可以用硫酸銅溶液，將鋁片放入硫酸銅溶液中，如果鋁片表面沒有紅色的銅析出，就可以證明鋁片表面覆蓋了一層致密的氧化膜。

【實驗1】各小組進行鋁片放入硫酸銅溶液的實驗。

實驗現(xiàn)象和結論： 鋁片表面沒有紅色物質(zhì)析出，證明鋁片表面有一層致密的氧化膜。

【問題3】有哪些方法可以除去鋁表面的氧化膜？

學生答：砂紙打磨、鹽酸溶解、氫氧化鈉溶液溶解。

【問題4】如何檢驗你的方法已將氧化膜除去？

學生答：仍然用硫酸銅溶液，將除去氧化膜的鋁片放入硫酸銅溶液，如果鋁片表面析出紅色的銅就可證明氧化膜已經(jīng)除去了。

2. 課堂推進

【實驗2】1-3組完成鹽酸除氧化膜并驗證是否除去的實驗，4-9組完成氫氧化鈉溶液除氧化膜并驗證是否除去的實驗，10-12組完成砂紙打磨除氧化膜并驗證是否除去的實驗。

實驗現(xiàn)象和結論：三種方法均能除去鋁片表面的氧化膜，完成鋁置換銅的實驗。

板書：Al2O3 + 6HCl ■ 2AlCl3 + 3H2O

Al2O3 + 2NaOH ■ 2NaAlO2 + H2O

教師小結：氧化鋁作為金屬氧化物，能與鹽酸反應生成鹽和水，我們都能理解，可是氧化鋁還有跟氧化鈉、氧化鎂不一樣的能力，它還能和堿反應生成鹽和水，像氧化鋁這樣既可以與酸反應又可以與堿反應生成鹽和水的氧化物我們稱它為兩性氧化物，將氧化物按性質(zhì)分類可以分為酸性氧化物、堿性氧化物和兩性氧化物。

設計意圖：通過鋁在空氣中不易腐蝕引出氧化鋁，再設計實驗驗證氧化鋁的兩性，總結氧化物的性質(zhì)分類，由設疑→釋疑→驗證→結論，符合學生認知特點。利用了學生的生活常識、初三化學知識，以及上一個單元學習鎂所獲知識，既是“溫故”，也是“知新”，而讓學生親自動手實驗驗證，可讓學生體驗成功感，更加深了對氧化鋁性質(zhì)的了解。

【思考1】鋁制的餐具為什么不能長期存放堿性或酸性食物？

學生答：鋁表面的氧化膜能溶于酸和堿，不再起到保護作用，反應生成的鋁的化合物進入食物，人吃了后會造成慢性中毒，所以不能用鋁制餐具長期存放堿性或酸性食物。

【知識介紹】氧化鋁的天然存在形式

板書：鋁土礦成分：Al2O3、Fe2O3、SiO2

投影：從鋁土礦制備鋁的工藝流程a

教師：紅線圈出來的三步反應完成了氧化鋁的提純，都是非氧化還原反應；綠線圈出來的一步電解氧化鋁制備鋁，可得到氧化鋁的第一個用途：作為冶煉鋁的原料。

投影：用途：①冶煉鋁的原料

教師：最后一步電解時為什么要加入冰晶石？

學生答：因為氧化鋁的熔點很高，加入冰晶石可降低熔融溫度，節(jié)約能源。

投影：②做耐火材料

設計意圖：本節(jié)課的設計主要是圍繞“從鋁土礦制備鋁的工藝流程”，在除鋁片表面氧化膜時學生已運用了工藝流程中第一步氫氧化鈉溶液溶解氧化鋁的知識，后面層層推進仍然緊緊圍繞工藝流程，上述氧化鋁用途的推導從流程中可自然得到。

再次投影“從鋁土礦制備鋁的工藝流程a”，但用紅圈將Al（OH）3突出。

教師：在鋁土礦制備鋁的工藝流程中有一個很重要的中間物質(zhì)——氫氧化鋁，通過灼燒氫氧化鋁得到氧化鋁，在該流程中是用CO2酸化NaAlO2溶液制得了Al（OH）3。

投影：NaAlO2+CO2+2H2O■Al（OH）3↓+NaHCO3

【問題5】換成酸性比碳酸更強的鹽酸行不行？

學生1答：可以。

學生2答：不可以。

教師：既然有爭議，那就用實驗來檢驗誰的觀點是正確的。

【實驗3】 教師演示向NaAlO2溶液中逐滴加入稀鹽酸的實驗。

實驗現(xiàn)象和結論：開始滴加鹽酸時，出現(xiàn)白色沉淀；繼續(xù)滴加，沉淀逐漸溶解。說明鹽酸能與NaAlO2溶液反應生成Al（OH）3白色沉淀，但加入過量鹽酸后，Al（OH）3又能與鹽酸繼續(xù)反應生成可溶性物質(zhì)。

投影：NaAlO2+HCl+H2O■Al（OH）3↓+NaCl

Al（OH）3+3HCl■AlCl3+3H2O

教師小結： 鹽酸與CO2一樣都能與NaAlO2溶液反應生成Al（OH）3沉淀，但Al（OH）3不能溶解在過量的碳酸中，卻可溶解在過量的鹽酸中。

設計意圖：由工藝流程引出本節(jié)課另一重要物質(zhì)Al（OH）3，并且知道它與Al2O3的關系；再由流程中的CO2酸化NaAlO2溶液制得Al（OH）3提出思考，引出強酸與NaAlO2溶液如何反應的問題，最后通過實驗得出結論，解答部分學生的疑惑。課堂設計緊緊圍繞工藝流程，建立在學生已有認知上，不顯突兀，銜接自然，推導合理。

投影：從鋁土礦制備鋁的工藝流程b

【思考2】鹽酸也能溶解Al2O3，若第一步用鹽酸溶解鋁土礦，Al2O3轉(zhuǎn)變?yōu)锳lCl3溶液，第二步加入什么試劑可以使AlCl3轉(zhuǎn)變?yōu)锳l（OH）3？

學生1答：NaOH溶液。

學生2答：堿溶液。

教師：AlCl3溶液與堿溶液可發(fā)生復分解反應生成Al（OH）3沉淀。在所給試劑中有一元強堿NaOH溶液和一元弱堿溶液氨水，下面我們就分組實驗，1-6組完成向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液的實驗，7-12組完成向AlCl3溶液中逐滴加入氨水的實驗。

【實驗4】學生分組完成向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液的實驗和向AlCl3溶液中逐滴加入氨水的實驗。

實驗現(xiàn)象和結論：兩組實驗都出現(xiàn)白色沉淀，但滴加NaOH溶液的實驗中如果繼續(xù)滴加至過量，白色沉淀又溶解了。說明Al（OH）3能溶解在強堿NaOH溶液中，而不溶于弱堿氨水。

投影：AlCl3+3NH3·H2O■Al（OH）3↓+3NH4Cl

AlCl3+3NaOH■Al（OH）3↓+3NaCl

Al（OH）3+NaOH■NaAlO2+2H2O

設計意圖：學生實驗過程中，都是只得到了白色沉淀就停止了實驗，教師靈活掌控課堂，在此先停頓小結，AlCl3能與堿溶液反應生成Al（OH）3沉淀，強堿、弱堿都可以，然后讓各組學生繼續(xù)實驗，再滴加堿溶液，此時得到了不同現(xiàn)象，更加深了強堿與弱堿對Al（OH）3的不同影響，效果反而比連續(xù)實驗震撼，對比效應更強烈。

板書：Al（OH）3+3HCl■AlCl3+3H2O

Al（OH）3+NaOH■NaAlO2+2H2O

教師：在教師演示實驗和學生實驗中都出現(xiàn)了白色沉淀溶解的現(xiàn)象，經(jīng)分析是發(fā)生了這樣兩個反應，兩個方程式寫在一起跟前面學的哪個物質(zhì)有類似的性質(zhì)呢？

學生答：與Al2O3相似，都有兩性。

教師小結：既可以與酸反應又可以與堿反應生成鹽和水的氫氧化物稱為兩性氫氧化物。

設計意圖：在形式上與Al2O3一致起來，讓學生很容易將兩者類比，得出Al2O3、Al（OH）3都有兩性。

投影：“鋁三角”

【問題6】用NaAlO2溶液制備Al（OH）3是通CO2好，還是加鹽酸好？

學生答：通CO2好，因為Al（OH）3不溶于過量碳酸，卻溶于過量鹽酸，若用鹽酸，控制鹽酸用量有困難。

【問題7】用AlCl3溶液制備Al（OH）3是加氨水好，還是加NaOH溶液好？

學生答：加氨水好，因為Al（OH）3不溶于過量氨水，卻溶于過量NaOH溶液，若用NaOH溶液，控制用量有困難。

點評：將本節(jié)課的難點“鋁三角”在此時亮出，學生更易理解，并與工藝流程結合，解答學生在學習流程時會產(chǎn)生的疑惑。

再次投影“從鋁土礦制備鋁的工藝流程b”。

教師：工藝流程中第二步“？”里該填什么試劑？

學生答：氨水。

點評：此時學生給出的答案是個錯誤答案，也是教師為引出后面的問題故意設的一個局。

教師：你們確定是氨水嗎？不要忘了鋁土礦里還有其它物質(zhì)哦。

學生答：還有Fe2O3能與鹽酸反應生成FeCl3，與AlCl3混在一起，加氨水后也生成沉淀，不能實現(xiàn)Al2O3的提純。

又一次投影“從鋁土礦制備鋁的工藝流程b”，但在原“AlCl3溶液”處增加了“FeCl3溶液”。

教師：我們再次思考，“？”里應該用什么試劑，用多少量？

學生答：用過量的NaOH溶液，然后過濾得到NaAlO2溶液，再通過量CO2氣體就可制得Al（OH）3沉淀了。

投影：從鋁土礦制備鋁的工藝流程c。

教師： 加入過量NaOH溶液后過濾得到NaAlO2溶液，又回到“堿溶法”的流程中，從圖中就可看出酸溶法多出一步，原料消耗將增多，工業(yè)生產(chǎn)必須考慮成本投入，所以工業(yè)采用堿溶法比較多。

設計意圖：這一處可實現(xiàn)多重的目的，第一完善了酸溶法的工藝流程，第二利用Al（OH）3能溶于強堿的性質(zhì)進行Al3+與其他金屬陽離子的分離除雜，第三讓學生了解理論知識與實際生產(chǎn)的聯(lián)系與區(qū)別，一舉多得。

二、教后反思

1. 優(yōu)化教學內(nèi)容，直擊重點知識，打造有效課堂

教材在這部分內(nèi)容上也是做過調(diào)整的，早期版本是將“從鋁土礦中提取鋁”放在第一課時，學生在未學習過鋁及其化合物的相關性質(zhì)前直接面對流程中的復雜反應，非常困難，后來教材將這一內(nèi)容調(diào)整到第三課時，還是比較合理的，符合學生的一般認知規(guī)律。筆者則思考將“鋁的氧化物與氫氧化物”與“從鋁土礦中提取鋁”兩課時有機整合，通過工藝流程探索鋁的氧化物與氫氧化物的性質(zhì)，既滲透了化學知識與工業(yè)生產(chǎn)的聯(lián)系，又提高了課堂的效率，將兩課時整合為一課時。

2. 突出了化學實驗、基本理論對學習元素化合物的支撐作用

本節(jié)課中主要物質(zhì)的性質(zhì)學習都是通過學生動手實驗完成，由實驗現(xiàn)象得出物質(zhì)間反應規(guī)律和物質(zhì)的性質(zhì)，進而再優(yōu)化實驗制備過程，由實踐→理論→實踐，是高中學習元素化合物的常用方法。

3. 活中有實，素質(zhì)教育下一樣培養(yǎng)學生的應試能力

江蘇化學高考突出工藝流程的考查，本節(jié)課中通過工藝流程的研究，不僅是學習了核心化學知識，也讓學生初步體驗了研究工藝流程的思路方法。本節(jié)課還有一個重要任務是進一步鞏固離子方程式的書寫，根據(jù)課堂內(nèi)容和時間，將離子方程式的練習放在課后作業(yè)中，給學生更多的理解、消化時間，本節(jié)課的一些反應的離子方程式也是高考?？挤匠淌健?/p>

4. 感悟和不足

該教學設計在具體的教學實施中還是遇到了一些問題，例如：在引課階段提出如何用實驗驗證鋁片表面有氧化膜，授課班級學生化學基礎比較薄弱，根本想不到硫酸銅溶液，教師提示后仍然有部分學生反應不過來，課后反思如果將引課設計成一個實驗探究題，直接給出硫酸銅，讓學生判斷實驗結果，就可以降低學生思考難度。教學中學生不一定都能按照教師預設的發(fā)展方向進行，有時可能需要教師進一步引導，有時卻是一個很好的停頓。例如：在做AlCl3與NaOH溶液、氨水反應的實驗時，學生做出白色沉淀就停止實驗，沒有繼續(xù)探究，與教師預設的實驗結果不一致，但這個停頓不一定是壞事，教師正好在這兒給出AlCl3與堿溶液反應的一般規(guī)律，然后再讓學生繼續(xù)實驗，使對比更強烈，更突顯實驗效果。

參考文獻

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