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《从铝土矿到铝合金》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）了解铝土矿的主要成分和性质。
（2）掌握从铝土矿提取铝的工艺流程和相关化学反应。
（3）理解铝合金的性质和用途。
2、过程与方法目标（1）通过对从铝土矿提取铝的工艺流程的分析，培养学生的逻辑思维和分析问题的能力。
（2）通过实验探究铝合金的性质，提高学生的实验操作能力和观察能力。
3、情感态度与价值观目标（1）让学生感受化学在工业生产中的重要作用，培养学生对化学学科的兴趣。
（2）培养学生的环保意识和可持续发展观念。
二、教学重难点1、教学重点（1）从铝土矿提取铝的工艺流程和相关化学反应。
（2）铝合金的性质和用途。
2、教学难点（1）从铝土矿提取铝的工艺流程中各步骤的原理和作用。
（2）铝的两性在工艺流程中的体现。
三、教学方法讲授法、讨论法、实验探究法四、教学过程1、课程导入（5 分钟）通过展示一些铝合金制品，如铝合金门窗、铝合金轮毂等，提问学生这些铝合金制品是如何从原材料制成的，从而引出本节课的主题——从铝土矿到铝合金。
2、铝土矿的成分和性质（10 分钟）（1）介绍铝土矿的主要成分，包括氧化铝、氧化铁、二氧化硅等。
（2）讲解氧化铝的性质，如两性氧化物的特点，能与酸和碱反应。
3、从铝土矿提取铝的工艺流程（20 分钟）（1）讲解工艺流程的主要步骤：溶解、过滤、酸化、灼烧、电解。
（2）详细分析每个步骤的化学反应原理和作用。
溶解：Al₂O₃＋ 2NaOH ＝ 2NaAlO₂＋ H₂O过滤：除去不溶性杂质。
酸化：NaAlO₂＋ CO₂＋ 2H₂O ＝ Al(OH)₃↓ ＋ NaHCO₃灼烧：2Al(OH)₃＝ Al₂O₃＋ 3H₂O电解：2Al₂O₃(熔融) ＝ 4Al ＋ 3O₂↑4、实验探究铝合金的性质（15 分钟）（1）分组进行实验，探究铝合金的强度、硬度、耐腐蚀性等性质。
（2）引导学生观察实验现象，记录数据，分析结果。
5、铝合金的用途（10 分钟）（1）结合生活实际，介绍铝合金在航空航天、汽车制造、建筑等领域的广泛应用。
《从铝土矿到铝合金》学历案一、学习目标1、了解铝土矿的主要成分和性质。
2、掌握从铝土矿中提取铝的工艺流程和原理。
3、理解铝合金的性质和用途。
4、培养观察、分析和解决问题的能力。
二、学习重难点1、重点（1）从铝土矿中提取铝的工艺流程。
（2）铝合金的性质和应用。
2、难点（1）氧化铝和氢氧化铝的两性。
（2）电解氧化铝的原理。
三、知识链接1、金属的冶炼方法：热还原法、电解法、热分解法等。
2、酸、碱的性质。
四、学习过程（一）铝土矿的认识铝土矿是铝元素在自然界中存在的主要形式之一，它是一种以氧化铝为主要成分的矿石。
常见的铝土矿主要有三水铝石、一水铝石和勃姆石等。
铝土矿的颜色通常为白色、灰色、黄色等，其外观和质地会因所含杂质的不同而有所差异。
（二）从铝土矿提取铝的工艺流程1、溶解将铝土矿与氢氧化钠溶液混合，发生反应：Al₂O₃＋ 2NaOH ＝2NaAlO₂＋ H₂O ，使氧化铝溶解在溶液中，而杂质如二氧化硅等不反应，经过过滤除去。
2、酸化向滤液中通入二氧化碳气体，发生反应：NaAlO₂＋ CO₂＋2H₂O ＝ Al(OH)₃↓ ＋ NaHCO₃，生成氢氧化铝沉淀。
3、灼烧将氢氧化铝沉淀过滤、洗涤后进行灼烧，反应为：2Al(OH)₃＝Al₂O₃＋ 3H₂O ，得到氧化铝。
4、电解电解氧化铝制备铝，反应为：2Al₂O₃(熔融) ＝ 4Al ＋ 3O₂↑ ，在电解过程中，需要加入冰晶石（Na₃AlF₆）来降低氧化铝的熔点。
（三）氧化铝和氢氧化铝的两性氧化铝既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水，是两性氧化物。
氢氧化铝既能与强酸反应生成盐和水，又能与强碱反应生成盐和水，是两性氢氧化物。
例如：Al₂O₃＋ 6HCl ＝ 2AlCl₃＋ 3H₂O ，Al₂O₃＋ 2NaOH ＝2NaAlO₂＋ H₂O ；Al(OH)₃＋ 3HCl ＝ AlCl₃＋ 3H₂O ，Al(OH)₃＋ NaOH ＝ NaAlO₂＋ 2H₂O 。
2015《金版新学案》高中化学总复习讲义：专题二第二单元从铝土矿到铝合金考点一铝的性质和提取1．物理性质铝是银白色、具有金属光泽的固体，硬度较小，具有良好的导电性、导热性和延展性。
2．化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：①Al错误!错误!②2Al＋3Cl2错误!2AlCl3③Al错误!错误!④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO错误!＋3H2↑⑤2Al＋Fe2O3错误!Al2O3＋2Fe3．从铝土矿中提取铝铝土矿二氧化碳铝↓↓↑溶解―→过滤→酸化→过滤→灼烧→电解↑↓↓↓NaOH溶液残渣滤液H2O写出所有化学方程式：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3,2Al(OH）3错误!Al2O3＋3H2O，2Al2O3(熔融）错误!4Al＋3O2↑。
4．用途纯铝用作导线,铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等.错误!(1）金属铝是活泼的金属，能与酸反应，为什么能用铝槽储运浓H2SO4或浓HNO3?（2）铝与氢氧化钠溶液反应时，反应机理如何？请用单线桥标出电子转移的方向与数目。
（3)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是多少？为什么？提示：（1)常温下浓H2SO4、浓HNO3能使铝钝化(在表面形成一层致密的氧化膜），阻止反应的继续进行。
(2)铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al （OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2。
反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。
2Al＋2NaOH＋6H6e－2O===2NaAlO2＋3H2↑＋4H2O（3）1∶1(或相等)；根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al相等,所得H2必相等。
第二单元从铝土矿到铝合金一、选择题1．下列关于金属铝的叙述中，不正确的是()A．Al是地壳中含量最多的金属元素，但铝是使用较晚的金属B．Al是比较活泼的金属，在化学反应中容易失去电子，表现还原性C．Al箔在空气中受热可以熔化，且发生剧烈燃烧D．Al箔在空气中受热可以熔化，由于氧化膜的存在，熔化的Al并不滴落解析Al箔在空气中受热熔化，Al箔呈红热状态，不会剧烈燃烧。
答案 C2．利用下述操作步骤：①加盐酸溶解②加烧碱溶液溶解③过滤④通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀⑤加盐酸生成Al(OH)3沉淀，由含少量铁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，最恰当的组合是()。
A．②③④③B．②③⑤③C．①③④③D．②⑤③④解析向含少量铁粉的铝粉中加入过量氢氧化钠溶液，由于铁与氢氧化钠不反应，可以除去铁粉；铝与足量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，通入过量CO2可使偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀。
答案 A3．如图所示是向MgCl2和AlCl3的混合溶液中加入一定量NaOH溶液，紧接着再加入一定量稀盐酸，生成沉淀的物质的量y与加入溶液的体积x的关系图。
根据图示判断，下列结论中不正确的是()。
A．N点时溶液中的溶质只有NaClB．M点之前加入的是NaOH溶液，M点之后加入的是盐酸C．c(NaOH)＝c(HCl)D．原混合溶液中c(MgCl2)∶c(AlCl3)＝1∶1解析在MgCl2和AlCl3的混合溶液中加入NaOH溶液，首先发生反应：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，至N点时Mg2＋、Al3＋恰好完全沉淀，溶液中的溶质只有NaCl；接着Al(OH)3开始溶解：Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O，至x＝6时(M点)Al(OH)3恰好完全溶解，x在6～8之间时沉淀量不变，说明M点时仍在加入NaOH溶液；x＝8时(P点)，又产生沉淀：AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，说明加入的盐酸与NaOH反应后有剩余，至x＝9时(F点)，AlO－2恰好完全转化为Al(OH)3沉淀，用去盐酸1 mL，又知在NM段，溶解Al(OH)3需要1 mL NaOH溶液，故c(NaOH)＝c(HCl)；那么沉淀Al3＋需要消耗3 mL NaOH溶液，则沉淀Mg2＋所消耗的NaOH溶液为2 mL，因此c(MgCl2)∶c(AlCl3)＝1∶1。
答案 B4．双羟基铝碳酸钠是医疗上常用的一种抑酸剂，其化学式是NaAl(OH)2CO3。
关于该物质的说法正确的是()。
A．该物质属于两性氢氧化物B．该物质是Al(OH)3和Na2CO3的混合物C．1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗3 mol H＋D．该药剂不适合于胃溃疡患者服用解析双羟基铝碳酸钠属于盐类，A错误；它是一种化合物，B错误。
1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗4 mol H＋。
由于能与胃酸反应放出CO2气体，不适用于胃溃疡患者。
答案 D5．下列离子方程式表达正确的是()A．氯化铝溶液中加入过量氨水：Al3＋＋4NH3·H2O===AlO－2＋4NH＋4＋2H2OB. “84消毒液”(有效成分NaClO溶液)和“洁厕灵”(浓盐酸)混合放出氯气：ClO－＋Cl－＋H＋===Cl2↑＋OH－C．硫酸亚铁溶液被空气中氧气氧化：4Fe2＋＋O2＋2H2O===4Fe3＋＋4OH－D. AlCl3溶液与NaAlO2溶液混合：Al3＋＋3AlO－2＋6H2O＝4Al(OH)3↓解析Al(OH)3不能溶于过量的氨水，A项错误；B项中Cl2能和OH－反应，二者不可能同时作为一个反应的生成物，B错误；C项忽视了Fe3＋和OH－能结合生成沉淀，二者不可能同时作为一个反应的生成物，C错误。
答案 D6．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：下列叙述正确的是()。
A．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸B．反应①、过滤后所得沉淀为氢氧化铁C．图中所示转化反应都不是氧化还原反应D．反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3解析由后续流程可知，反应①中试剂X的作用是将铝元素转移到溶液中，从而与Fe2O3分离。
由于Al2O3属于两性氧化物，而Fe2O3属于碱性氧化物，所以应选用氢氧化钠溶液溶解Al2O3，A、B均错误；流程最后一步电解Al2O3制取Al时元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，C项错误；由反应①分析，溶液乙的溶质是NaAlO2；反应②的产物是Al(OH)3和NaHCO3，说明通入物质Y是CO2，根据元素守恒，反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3，D项正确。
答案 D7．将由NaOH、BaCl2、Al2(SO4)3三种固体组成的混合物溶于足量的水中，充分溶解，向混合物溶液中滴加1 mol·L－1的稀硫酸，加入稀硫酸的体积与生成沉淀的质量关系如图所示。
下列有关判断不正确的是()。
A．AB段发生反应的离子方程式为Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO2－4===BaSO4↓＋2H2OB．BC段发生反应的离子方程式为H＋＋OH－===H2OC．D点表示的沉淀的化学式为Al(OH)3、BaSO4D ．E 点表示的溶液呈中性 解析 CD 段发生反应的离子方程式为AlO －2＋H ＋＋H 2O===Al(OH)3↓，E 点时Al(OH)3恰好完全溶解，此时溶液中有Al 3＋，Al 3＋水解呈酸性。
答案 D二、非选择题8．如图是某同学在实验室中进行铝热反应(铝过量)的实验装置，实验中他观察到的现象之一为“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。
(1)写出该反应的化学方程式：__________________________________________________________________________________________________。
(2)探究铝热反应后固体的性质： 将反应后容器中的固体残余置于烧杯中，加入一定量的稀硝酸，固体完全溶解，反应过程中无气体放出(活泼金属可把稀HNO 3还原为NH 4NO 3)。
在反应后的溶液中缓慢滴加4 mol·L －1的NaOH 溶液，产生沉淀的物质的量(mol)与加入NaOH 溶液的体积(mL)的关系如图所示：①写出DE 段发生反应的离子方程式：__________________________。
②B 与A 的差值为________________________________________________。
答案 (1)2Al ＋Fe 2O 3=====高温Al 2O 3＋2Fe (2)①NH ＋4＋OH －===NH 3·H 2O ②0.008 9．某实验小组拟探究在含Mg 2＋、Al 3＋的混合溶液中滴加NaOH 溶液时，生成氢氧化物沉淀的过程。
【实验】在0.10 mol·L－1 MgSO4、0.05 mol·L－1 Al2(SO4)3的混合溶液中加0.05 mol·L－1NaOH溶液，借助于氢离子传感器和相应分析软件，测得溶液的pH 随NaOH溶液加入变化情况如图所示。
(1)为精确控制加入NaOH溶液的体积，可将NaOH溶液置于________(填仪器名称)中滴加。
(2)图中有个pH增加缓慢的阶段，第一阶段(a点前)对应的实验现象是________________________________________________________________。
(3)对第二阶段(b、c之间)溶液pH变化缓慢的本质，小组同学做出如下推测，请补充推测2和3：推测1：生成Mg(OH)2沉淀，消耗OH－推测2：______________________________________________________推测3：____________________________________________________若推测1符合实际情况，则a点之前反应的离子方程式为________________________，请据此描述Mg(OH)2、Al(OH)3两种物质在水溶液中溶解性的差异：_____________________________________________。
(4)请分析f点后溶液中较大量存在的含金属元素的离子并设计实验检验(可不填满)解析(1)(3)整个过程3个阶段可以理解成Al3＋沉淀、Mg2＋沉淀、Al(OH)3溶解。
若第二阶段为Mg2＋沉淀，则第一阶段为Al3＋沉淀。
说明Al3＋先沉淀，即Al(OH)3溶解度小。
(4)f 点后溶液为NaOH、NaAlO2的混合溶液，溶液中含金属元素的离子为Na＋、AlO －2。
答案 (1)碱式滴定管 (2)生成白色沉淀并逐渐增多 (3)生成Al(OH)3沉淀，消耗OH － Al(OH)3沉淀溶解，消耗OH － Al 3＋＋3OH －===Al(OH)3↓Al(OH)3比Mg(OH)2更难溶(或其他合理答案) (4)2424323223质。
利用明矾石制备氢氧化铝的流程如下：回答下列问题： (1)焙烧过程中发生的反应为2Al 2(SO 4)3＋3S=====高温2Al 2O 3＋9SO 2↑，其中氧化剂为________。
(2)“溶解”时反应的离子方程式为_____________________________。
(3)调节pH 后过滤、洗涤Al(OH)3沉淀，证明已洗涤干净的实验操作和现象是____________________________________________________________。
(4)调节pH 时使用的是质量浓度(单位体积溶液所含溶质的质量)为882 g·L －1的H 2SO 4，配制1 L 该溶液，需用量筒量取质量分数为98%的硫酸(密度是1.8 g·cm －3)________mL 。
(5)“废渣”“母液”中可回收的物质分别是________、________。
解析 (1)根据化合价分析，Al 2(SO 4)3中硫元素由＋6价降为＋4价，Al 2(SO 4)3为氧化剂。
(2)“溶解”时与氢氧化钠反应的是氧化铝，反应生成偏铝酸钠和水。
(3)洗涤Al(OH)3沉淀时是洗去残留在表面的硫酸钠和硫酸钾溶液，可以取最后的洗涤液用氯化钡或硝酸钡溶液检验是否含有硫酸根的方法进行判断。
(4)需要配制的1 L溶液中含溶质硫酸为882 g，根据质量分数和浓硫酸的密度可以求得浓硫酸的体积。
(5)要仔细分析各步转化中的化学反应，明矾石脱水后加硫磺焙烧时，硫酸铝被还原而硫酸钾、氧化铁没变，加氢氧化钠溶解时，氧化铝反应掉，硫酸钾也溶解在溶液中，氧化铁就留在废渣中，氢氧化铝沉淀后，母液中是硫酸钾和硫酸钠，所以废渣中可以回收的是氧化铁，母液中可以回收的硫酸钾和硫酸钠。
