高中化学 铝合金教案 新人教版必修 4页

铝的性质【教学要求】（包括学习目标）1、通过实验探究，理解铝的重要性质，如与酸、碱反应，钝化现象等。2、例举铝合金的应用，进一步认识化学与生活的关系。3、通过实验，了解铝与其它金属的性质差异。4、对铝热反应进行拓展，了解用其它金属氧化物如Cr2O3、MnO2等代替氧化铁。铁也可以发生铝热反应，并可用以冶炼铬、锰等金属。5、了解铝及其重要化合物之间的转化关系。【重点、难点】重点：铝的化学性质。难点：铝与强碱溶液的反应。【导入新课】[设问]1、现实生活中常用的金属容器中一般都是什么材料的？2、铝容器和铁容器那种容易生锈？[生]1.金属的用途略；2.根据生活经验给出铁容器容易生锈。[反问]在金属活动顺序表中，铝比铁活泼，但铝却不像铁那样容易被空气腐蚀，这又是为什么呢？难道铝不能被空气中的氧气氧化？[师]你们能不能设计一个课堂上的简单实验，来确定一下铝有没被氧气氧化呢？[板书]铝的性质[生]可用砂纸打磨铝条表面，观察打磨前后铝条表面颜色是否变化？评价：此方法不错，简单易行。我们也可以利用课本上所用的方法：取一段铝片，让学生观察表面的颜色，将铝片部分浸4mol·L-1氢氧化钠溶液中，静置一段时间后取出，观察颜色变化。[师]为什么打磨前后的颜色会发生变化呢？交流讨论：刚打磨前后，铝条表面呈现的是银白色，后来，表面变暗了，颜色的变化说明了在打磨前后铝条表面的物质是不同的，说明铝条表面生成了其他的物质。[追问]那么表面的物质应该是什么呢？[生]是氧化铝[设疑]铁在空气中被氧化生成Fe2O3而生锈，且生锈后内部的铁被腐蚀的程度和速度都会越来越严重，那么，铝在空气中同样也被氧化表面生成Al2O3，Al为何没有继续被氧化而一直腐蚀下去，两者好象有点矛盾？[生]（讨论）也许是铝表面生成了那层物质Al2O3起的作用吧[师]非常好。铝被空气的氧气氧化后，表面生成的物质反而是一层屏障，是一层保护膜，阻止了内部的铝进一步被氧气氧化。即表面生成的物质是一层致密的氧化膜Al2O3。[板书]1.与氧气的反应：4Al+3O2==2Al2O3[师]（追问）以上两种金属铁和铝在空气中的不同腐蚀情况，是否说明铝的金属活动性比铁弱呢？[生]不是，只说明了Al2O3比起Fe2O3来结构要严密牢固得多，起到了保护作用。\n启发：那么，我们在生活中可以怎么利用这一点呢？[生]厨房用的炊具。追问：应怎样使这些铝制品的使用寿命更长呢？（交流并讨论）：不要破坏它的氧化膜，厨房用的炊具不要用钢丝球等硬物去擦洗它的表面，也不要将酸性或碱性的食物长时间地存放在里面（追问理由。复习前一节课所学Al2O3的两性问题）（铝在碱性溶液中会发生电化学腐蚀，此处简单提示：将在后续的内容中学习到）[演示]P68将一小块用砂纸打磨过的铝条放入一支洁净的试管中，再向试管中加入6mol·L-1盐酸3mL，观察现象。现象：铝条表面上产生大量无色的气泡并逸出。请大家写出铝与稀盐酸反应的离子方程式。[板书]2.与盐酸的反应：2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑2Al+6H+==2Al3++3H2↑[设问]如果换成浓的酸，会有什么差别吗？还会不会有氢气生成呢？（学生思考）[演示]P68将二小块用砂纸打磨过的铝条分别放入二支洁净的试管中，再向试管中分别加入浓硝酸、浓硫酸各3mL，观察现象。现象：这两支试管都没气泡生成。[师]这是为什么呢？都是酸，为什么浓的酸却不能产生气体呢？（学生交流与讨论中……）[生]学生回答，教师补充：盐酸、稀硫酸属于非氧化性酸，而浓硝酸、浓硫酸均是属于氧化性酸，铝放入其中就会在其表面生成一层致密的氧化膜Al2O3。[师]（解释“钝化”）铝能和冷的浓硫酸或浓硝酸发生化学反应，由于生成了一层致密而又坚固的氧化膜，阻止了反应的继续进行。[板书]3.铝遇冷的浓硫酸、浓硝酸会发生“钝化”。[师]利用了铝表面生成氧化膜，而用铝槽车运输浓硫酸、浓硝酸的。说明：铝只有在冷的浓硫酸或浓硝酸中才能发生“钝化”，铝在热的浓硫酸或浓硝酸中只要酸足量，铝会一直反应下去的。[过渡]通过前一节课的学习，我们知道了Al2O3的两性，刚才我们又探究了铝和氧气的反应，以及与浓硝酸、浓硫酸的钝化作用，所有这些，都体现了铝的金属性，那么，铝是否会像它的氧化物Al2O3那样也为两性呢，即铝能否也体现出一定的非金属性呢？[演示]P68将一小块用砂纸打磨过的铝条放入一支洁净的试管中，再向试管中加入6mol·L-1氢氧化钠3mL，观察现象。现象：铝条表面上产生大量无色的气泡并逸出。[反问]那么这种气体是什么呢？[演示]收集产生的气体，用然着的火材检验生成的气体。现象：生成无色的气体，该气体被点燃时有轻微的暴鸣声。\n说明生成的气体是氢气。[师]请大家写出对应的反应方程式。[板书]4.与氢氧化钠溶液的反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑[探究结论]铝能与氢氧化钠溶液反应，生成氢气，说明铝也能表现出一定的非金属性，综合前面所讲的内容，可知铝既有一定的金属性，又有一定的非金属性。[师]（提出思考）铝与NaOH溶液的反应，生成氢气和NaAlO2，此反应不能死记硬背，要加强理解，那么，怎样理解此反应呢？此反应的实质如何呢？[生]思考，讨论化合价的变化情况反应前后，有两种元素的化合价发生了变化，分别是铝元素和氢元素，铝元素的化合价从0升到+3，氢元素的价态从+1降到0。（学生提出疑问）NaOH中含有氢元素，H2O中也含有氢元素，那到底是NaOH中的氢还是H2O中的氢元素发生变化呢？（教师活动）解释说明：此反应可理解成铝先与水发生氧化还原反应，生成了Al(OH)3和氢气（这是比较容易理解的，就是金属单质与水的氧化还原反应，如金属Na与H2O反应生成了NaOH和H2），然后Al(OH)3以两性氢氧化物中弱酸性的面目出现，与NaOH反应生成了NaAlO2和水，将这两个反应合并起来，化简约掉Al(OH)3就得到了总反应了，即2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑[过渡]引导：通过前面的学习，我们知道了铝“既有一定的金属性，又有一定的非金属性”，不知大家是否注意到，不论是铝与氧气反应，与浓硝酸、浓硫酸反应，与盐酸、NaOH溶液反应，在这多种情况下，现象虽然有所不同，但是，若作详细分析，就会发现：铝元素都是做还原剂的，具有还原性。大家顺着这个思路往下想，根据铝的这个性质，在工业上，铝又有哪些用途呢？[生]冶炼金属[演示]铝热反应现象：镁条剧烈燃烧，放出的热量使氧化铁粉末和铝粉在较高的温度下剧烈反应。反应放出大量的热量，并发出耀眼的光芒。纸漏斗下部被烧穿，有熔融物落入沙中。高温[板书]5.铝热反应：2Al+Fe2O3==Al2O3+2Fe[师]观察实验现象，写出反应方程式，分析各种试剂的作用。[生]反应中用到的铝热剂，是铝粉和某些氧化物（氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁、五氧化二钒、三氧化二铬、二氧化锰等）组成的混合物。在该反应中，镁条和氯酸钾是引燃剂，镁条在空气中燃烧，氧气就是氧化剂。但是插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应。由于该反应放出大量的热，只要反应已经引发就可剧烈进行，放出的热使生成的铁熔化成液态。铝热反应的原理可用于生产上，如焊接钢轨；也可用于冶金工业，用于冶炼难熔的金属。[练习]请大家试着写出铝与三氧化二铬、五氧化二钒的反应化学方程式。\nAl+Cr2O3---【课堂小结】本节课我们首先探究了“铝表面是否有一层致密的氧化膜“的问题，并联系实际请大家谈了“家庭生活所用的餐具该如何保存和清洁”“工业上运输浓硫酸和浓硝酸用的铝槽车的原因所在”等问题，紧接着在上一节课学习的两性氧化物氧化铝、两性氢氧化物的知识后，本节课，我们运用“联想方法、类比方法”来假想“铝是否有一定的金属性又有一定的非金属性”的问题，又通过当堂的实验操作，来确定了这一假想，最后，结合轻轨轨道建设，一起学习了“铝热反应”的原理和运用，并将此原理推广到许多金属的冶炼上。【布置作业】：1.完成《学习与评价》课时24；2.教材P69的相关内容。3.预习下一节的内容【板书设计】铝的性质1.与氧气反应4Al+3O2==2Al2O32.与盐酸的反应：2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑2Al+6H+==2Al3++3H2↑3.铝遇冷的浓硫酸、浓硝酸会发生“钝化”。4.与氢氧化钠溶液的反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑高温5.铝热反应：2Al+Fe2O3==Al2O3+2Fe