冶炼金属铝教学
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冶炼金属铝教学
【师】这是什么？谁发现的？门捷列夫发现元素周期表是近代化学的一大创举，为此，在1857年沙皇奖励了门捷列夫先生一个在当时及其珍贵的，价比黄金的铝制成的奖杯。
大家一定很好奇，铝价怎能比黄金呢？又是什么原因使铝从贵金属变成了当今生活中处处可见的常规金属？
【生】炼铝技术的发展/化学技术的发展/铝在地壳中的含量高….
【师】因此本节课学习的内容就是铝的冶炼，这部分内容在人教版选修2 化学与技术第三单元化学与材料的发展。
而《化学与技术》这本教材就是向大家介绍如何运用化学知识解决大规模生产中的具体问题。
当然，这也是我们学习化学、应用化学知识为人类服务的价值体现。
【师】面对铝这种典型金属的冶炼，应从哪些角度分析呢？通常通过“原料的筛选，原理的确定以及生产技术”这三个方面来可以认识一个大规模工业生产过程。
【师】因此首先来看看冶炼铝可以用什么作原料？据我们所知，铝元素在自然界是含量最高的金属元素。
以什么形态存在【化合态】最主要是哪种化合物呢？【氧化铝、】
【师】而把含氧化铝的矿石称之为铝土矿，所以冶炼铝的原料可以是？
【生】铝土矿
【师】但原料的确定还需考虑其他因素，比如原理的可行性。
请你来告诉大家，我们学过哪些金属冶炼原理的一般方法？
【师】【电解法，热还原法，富集法，热分解法】（请学生回答，评价：你的预习工作完成的很认真，不错谢谢！，没有关系，你已经回答了最常见的两种方法。
）
【师】选用哪一种方法呢？我们再一起追寻科学家们的足迹。
【解说科学史话】请分析科学史话资料，迅速完成学案上的三个问题。
（迅速，不给时间填写。
请学生回答）
【问】（1）科学家们在探索中采用了哪些冶炼金属的方法？（恩，你对金属冶炼的一般方法掌握很熟练）
（2）门捷列夫在1857年获得的铝制奖杯是哪位科学家的研究成果？【法国的德维尔】（恩，观察很仔细）
你认为铝价比黄金更贵的原因是？【产量少，技术难，原料少】（好，很有想象力和推测能力）
（3）比较这些方法，你认为是哪一种方法最合理？为什么？【冰晶石——氧化铝熔盐电解法，霍尔和埃鲁】【原料易得便宜是最重要的的原因】
【师】依据原理我们再一次确定用氧化铝作为冶炼铝的原料。
【师】采用自然界含量多的铝土矿为原料冶炼铝，才使得铝从达官贵人走进平民百姓，也由此我们找到了冶炼铝的原理是电解法，也把它称之为“霍尔—埃鲁铝电解法”，在利用这种原理时使用了一种特殊的材料，它是——【冰晶石】什么是冰晶石呢？根据资料查阅，。
，请问冰晶石的作用是什么？
【师】正是这种助熔剂的存在，使氧化铝融化的温度由2050摄氏度，降低到1000摄氏度左右，大大的降低了成本，也解决了曾经困扰科学家数十年难题。
接下来，请各位将电解法制铝原理的总反应方程式和电极反应式写在学案上。
【师】工业上如何实现该原理的呢？这需要对生产的工艺技术进行剖析。
工业生产用了这样的生产车间大量冶炼铝，具体的电解槽装置请同学们阅读教材61页最后一自然段，同时思考以下问题。
（1）电解装置中的电极材料是？电解液是什么？
（2）电解冶炼铝的需要哪些原料？【氧化铝，冰晶石，碳】（运用良好的阅读提取信息的
能力为你找到了准确的答案，这是最重要的学习方法哦，加油！）（在阅读教材的同时，是否关注到电极材料的消耗？）
【师】这些原料中最重要的毫无疑问是氧化铝，从哪里来？可以直接使用么？因此我们需要对铝土矿进行提纯。
据资料查阅，铝土矿中除50~70%氧化铝，还有氧化铁，二氧化硅等杂质。
而提纯除去氧化铁和二氧化钴的过程需运用这三种氧化物的不同性质，据我们所知，三氧化二铝是两性氧化物，二氧化硅是酸性氧化物，三氧化二铁是碱性氧化物，请同学们利用性质的区别，分小组讨论来设计铝土矿的提纯方案。
过程中请参考混合物提纯方案的一般书写方法。
请奇数排同学向后转与偶数排同学一起形成小组讨论，并请偶数排中间同学将方案写在学案上。
时间4分钟。
【请同学汇报】（为什么选择氢氧化钠溶矿？过滤除去了哪一种杂质？选择过量盐酸的目的是？为什么选择二氧化碳？）
【师】根据大家的思路，有酸溶矿和碱溶矿两种方式，工业生产中到底采用的是哪一种方式呢？请同学们阅读教材p61第一自然段开始，
（2）对此你有何疑问？【没有加过量盐酸除去二氧化硅的步骤】（你的阅读分析能力是很不错，你相信教材还是相信自己的思考？）
【师】是的，实践才是检验真理的唯一标准。
接下来就让我们实践吧，要确认教材的处理方法是不是会留下二氧化硅杂质，只需确定加入过量二氧化碳后获得的沉淀中是否有硅酸。
由于用氢氧化钠溶矿需要较长的时间，已由老师替大家完成了，烧杯中就是氢氧化钠浸泡铝土矿的混合物，所以大家只需模拟这一步。
那么接下来请同学们利用实验盘中的药品，和这一套实验装置完成实验。
首先请将滴管压扁后直接取烧杯中浸泡液的清液于小试管中进行实验。
同时分工合作，一起动手，右一同学负责记录哦！实验时间3分钟。
【师】请同学们汇报一下实验。
【仔细观察看到了白色沉淀】能否进一步用实验验证白色沉淀的组成，是氢氧化铝，是硅酸，还是两者兼有？【氢氧化钠，盐酸】（如果向沉淀中滴加盐酸，又将看到怎样的情景？）请你带领大家一起完成实验。
此实验现象清晰而震撼的告诉我们白色沉淀是氢氧化铝。
【师】回眸刚刚的实验，虽说最终证实教材所给方法是可行的，但是二氧化硅到底如何除去，又给我们带来了新的疑问。
根据资料查阅，原来是因为用碱溶矿时，发生了较复杂的反应生成了一种铝硅酸盐的难溶物，同时除去了二氧化硅。
当然，也希望有兴趣的同学下去更多的了解。
这也是奥地利化学家拜耳发明用碱溶法提纯氧化铝的重要意义。
正是此发明，实现了冶炼铝的大规模生产，成为了产量第二的金属材料，使铝从贵金属真正变成了常规金属。
但是在备课过程中，发现冶炼铝的前景不容乐观。
首先，电解铝产业陷入亏损，其次国家对此行业有限制。
你认为这是为什么？【高耗能】确实，由于冶炼原理带来的能耗是很高的，高耗能将带来众多的环境问题。
尤其是在在习总书记提出“建设美丽中国，狠抓节能减排”的方针下，此时电解铝可以有哪些发展方向呢？【开发新能源，改进生产工艺，回收废旧铝材】【师】我们身边最近的是回收易拉罐，以回收易拉罐为例，资料显示：回收易拉罐炼铝的能耗仅为利用铝土矿炼铝的3%，节约能耗97%。
这是多么有前景，多有意义啊！
【师】本节课的教学内容到此，再次回望，我们充分利用了已学的化学知识，解决了冶炼铝过程中层出不穷的问题，回溯了冶炼铝的历史，体验了科学家使铝从贵金属变成常规金属的艰辛过程，模拟了铝土矿提纯实验，认识到严谨科学态度的意义。
正如门捷列夫告诉我们的一样：科学不但能给人以知识，能为人民创造真正的精神财富和物质财富，更能创造出没有它就不能获得的东西——门捷列夫。
这就是科学的魅力
【师】请小组长把实验仪器盘端到教室外面，与老师一起清洗仪器。
谢谢！。
