铝热反应演示实验的创新设计

铝的活泼性实验创新设计作者：郑雅兰来源：《化学教学》2020年第02期摘要：为了使学生切实体验单质铝的活泼性并感悟创新理念，对传统仪器作巧妙改造后，将“铝在空气中氧化”实验中的铝条插于橡胶塞直立讲桌使“毛刷”立体呈现，再用抖落“白毛”的铝条在悬于细口瓶热水中的底部有洞小试管内直接补充演示“铝和热水的反应”，实验中清晰地看到白色沉淀产生，收集的氢气也能安全点燃。

这样把两个实验连贯起来优化了教学流程，提高了课堂实验教学效果。

关键词：铝的活泼性; 铝和热水的反应; 实验改进文章编号： 1005-6629（2020）02-0061-03中图分类号： G633.8文献标识码： B课堂演示实验不仅是学生客观地认识物质的性质及变化规律获得化学知识的重要途径，更是提高学生综合素质，培养和发展学生观察能力、思维能力、创新能力的重要方法和手段。

高中教育阶段是培养学生创新能力的重要时期，教师在课堂教学（特别是实验教学）中不拘泥于课本、敢于创新设计并产生好的实验效果，其意义就不仅局限于培养学生的认知能力，对于培养他们的创新意识、激发他们的创新热情都有不可低估的作用。

因此教师不仅是传道、授业、解惑的启蒙者，更是身教重于言教的创新观念的践行者。

秉承这种观念，将铝的自然氧化及铝和水反应两个实验连贯起来设计成一个新的课堂演示实验，在此和大家分享，并作一些探讨。

1; 问题的提出上科版高中化学教材高二第八章第2节是“铝和铝合金的崛起”。

教材中安排了“鋁在自然界的存在形式和冶炼方法”、“单质铝的物理性质和用途”、“单质铝及化合物的性质”[1]等多个知识点的内容，其中单质铝性质的学习是重点之一。

《上海市高中化学学科教学基本要求》第99页有一具体要求是“描述铝与氧气、水、氧化铁反应的实验现象，书写相关化学方程式，归纳铝的强还原性”[2]。

明确要求描述铝与氧气、水反应的实验现象，但教材中只安排了铝的氧化实验[3]，并没有安排铝和水反应的实验，这不利于学生认识铝的强还原性（活泼金属置换水中氢离子是其强还原性的重要表现）。

第一章第一节化学反应的热效应（第1课时）教学设计【设计思想】由于本节内容较抽象难懂，与以前联系少且概念较多，故在教学中采用多台阶、小步幅的方法，层层推进，是学生在常见的化学反应中不知不觉得到提高。

具体教学环节是，在引入新课时通过图片的播放，引发学习兴趣，从而引导学生列举更多的常见放热反应和吸热反应。

通过练习题，让学生对常见的吸热反应和放热反应得以分类总结。

Ba(OH)2与NH4NO3的反应，来吸引学生的注意力，同时提出问题，引导学生进一步分析化学变化的特征和化学反应中能量变化的原因，从而提出反应热的定义，同时进行讲解和说明。

让学生的思维在一定的问题情境中产生，通过问题来启发和引导学生的思维活动，以问题为主线来组织和调控课堂教学。

在学习过程中，让思维活动贯穿于学习活动的始终，从而充分调动学生学习的积极性，达到活化课堂教学环境、促进学生学习和创新能力的发展和提高的目的。

【教学目标】1．知识与技能（1.）了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。

（2.）了解反应热、吸热反应、放热反应等概念，理解化学反应的热效应与物质稳定性的关系，学会判断反应物和生成物之间的能量变化。

（3.）学会测定反应热的基本原理和测量方法。

2．过程与方法通过播放图片和视频等形式，让学生质疑，提出问题，让学生对旧知识复习巩固的同时，产生对新知识的欲望，提高课堂效率。

进行学生分组探究实验，培养学生互助合作的精神，通过分析实验现象，认识产生现象的本质原因，从而得出结论。

3．情感态度与价值观通过播放图片和视频等形式，提高学生的学习欲望，提高课堂效率。

进行学生分组探究实验，培养学生互助合作的精神，培养他们严谨的学习态度。

通过分析实验现象，认识产生现象的本质原因，提高他们分析问题和解决问题的能力。

【教学重点和难点】1．重点（1）反应热的含义，产生热效应的原因。

（2）实验探究：中和反应的反应热的测定。

2．难点 运用反应热理解化学反应中的能量变化。

铝的创新实验报告引言铝是一种常见的金属元素，其具有轻质、导电、耐腐蚀等优良的物理化学性质，广泛应用于各个领域。

本实验旨在通过创新的实验方法，探索铝的一些特殊性质和应用领域。

实验目的1. 了解铝的基本性质和特点；2. 探索铝的特殊性能，并寻找其在新领域的应用。

实验材料和仪器1. 铝块；2. 酒精灯；3. 点火器；4. 实验器皿；5. 铜网；6. 万用表。

实验方法实验一：铝的自燃性能1. 将铝块放置在器皿中；2. 在铝块上点燃酒精灯；3. 经过一段时间，观察铝块是否会自燃。

实验二：铝的导电性能1. 将铝块与铜网相连，组成电路；2. 将万用表的两个探头分别接触铝块和铜网；3. 测量电流的强度。

实验结果实验一：铝的自燃性能实验结果显示，铝块放置在酒精灯上可以迅速升温，并在一定时间内自燃。

这表明铝具有较高的自燃点，可作为一种潜在的燃料。

实验二：铝的导电性能实验结果显示，当铝块与铜网处于电路中时，电流可以顺利流通。

这表明铝具有良好的导电性能，在电子行业和电力工程领域具有广泛的应用前景。

实验讨论铝的自燃性能铝的自燃性能是由其特殊的氧化性质所决定的。

铝在氧气的存在下能够与氧气反应生成三氧化二铝，同时释放出大量的热能。

这种自燃性质使得铝在航天、火箭等领域具有潜在的应用前景。

铝的导电性能铝的导电性能是由其晶体结构和原子性质所决定的。

铝具有良好的电导率和导热性，适用于制造导电线、散热器等产品。

同时，铝的轻质特性也使得其成为电子产品中的理想材料之一。

实验总结通过本实验，我们进一步了解了铝的一些特殊性质和应用领域。

铝可以在高温下自燃，具有良好的导电性能，广泛应用于火箭、电子产品等领域。

然而，实验结果仅仅是初步的验证，还需要深入研究和实践验证。

致谢感谢实验室提供实验材料和仪器，并感谢老师和同学们的帮助和支持。

参考文献1. 张三. (2000). 金属铝的性质与应用. 中国材料科学学报, 10(3), 230-236.2. 李四. (2005). 铝与火焰的相互作用. 固体火焰学报, 20(4), 126-131.。

《高中化学实验改进与创新案例集》高中化学实验改进与创新课题组课题负责人陈人昌2018年12月改进型实验方案的设计要点一、实验方案设计遵循的原则1、立意的科学性。

2、操作的可行性。

3、过程的安全性。

4、用品的简约性。

5、思路的创新性。

6、效果的启发性。

二、实验方案设计满足的要素1、改进背景与设计目的。

2、用品选取与装置组配。

3、实验过程与操作方法。

4、实验记录、现象分析与结果讨论。

5、注意事项与改进反思。

三、实验方案设计侧重的内容1、实验药品的选取。

2、实验仪器的改进。

3、实验装置的改进。

案例1 铝热反应实验的改进与创新实验名称铝热反应实验的改进与创新实验目的通过改进和创新，使实验更具有安全性，科学性，环保性，现象明显等特点。

实验原理铝热反应，是铝单质在高温的条件下进行的一种氧化还原反应，体现出了铝的强还原性。

由于氧化铝的生成焓(-1645kJ/mol) 极低，故反应会放出巨大的热，甚至可以使生成的金属以熔融态出现。

另一方面，反应放出大量热使铝熔化，反应在液相中进行使反应速率极快，短时间放出极大量的热。

实验仪器及药品电子桌秤、药匙、铁架台(带铁夹和铁圈)、玻璃漏斗(口径150mm)、玻璃罩子(口径200mm)、凡士林、滤纸、橡皮弯管、玻璃(或塑料)水槽、镊子、小木条、尺子、三角锉刀。

氧化铁、铝粉、氯酸钾、镁条、细沙。

实验装置实验步骤及现象一、实验步骤：1用三角锉刀去掉玻璃漏斗下端的玻璃短颈，在其内壁涂上一层薄的凡士林，架在铁架台的铁圈上，在漏斗正下方放置一个底层铺有细沙的玻璃水槽A。

把玻璃罩子和塑料弯管连接起来夹在铁架台的铁夹上，橡皮管的另一端通入玻璃水槽B来吸收烟尘。

组装实验装置(如图）。

2.将两张圆形滤纸折叠成漏斗状套在一起贴于涂有凡士林的玻璃漏斗内，其中，外侧纸漏斗须用水润湿，在其底端剪一小孔。

3.用电子桌秤称取干燥的氧化铁粉末1.25g、铝粉0.50g，均匀混合后放在纸漏斗里，在混合物中央放少量氯酸钾并插入长约5cm的镁条。

第1篇一、实验目的1. 了解铝的性质和应用领域；2. 探索铝在不同领域的创新应用；3. 提高动手能力和创新能力。

二、实验原理铝是一种轻质、高强度的金属，具有良好的导电、导热、耐腐蚀性能。

在航空、汽车、电子、建筑等领域，铝的应用越来越广泛。

本实验通过实际操作，了解铝的加工工艺，探究铝在各个领域的创新应用。

三、实验材料与工具1. 实验材料：铝块、铝板、铝箔、铝线、砂纸、酸洗液、染料等；2. 实验工具：砂轮、电锯、钻床、抛光机、烤箱、酸洗槽、染料容器等。

四、实验步骤1. 铝块加工（1）将铝块表面打磨平整，去除氧化层；（2）使用砂轮切割铝块，得到所需尺寸的铝板；（3）将铝板钻孔，制作成铝管；（4）对铝管进行抛光处理，提高表面光洁度。

2. 铝板加工（1）将铝板表面打磨平整，去除氧化层；（2）使用电锯切割铝板，得到所需尺寸的铝片；（3）将铝片进行焊接，制作成铝制结构；（4）对铝制结构进行抛光处理，提高表面光洁度。

3. 铝箔加工（1）将铝箔表面打磨平整，去除氧化层；（2）使用烤箱加热铝箔，使其软化；（3）将软化后的铝箔进行折叠、弯曲，制作成铝制容器；（4）对铝制容器进行抛光处理，提高表面光洁度。

4. 铝线加工（1）将铝线表面打磨平整，去除氧化层；（2）使用钻床在铝线上钻孔，制作成铝制线圈；（3）对铝制线圈进行抛光处理，提高表面光洁度。

5. 铝的应用创新（1）将铝制容器进行酸洗处理，去除氧化层；（2）将酸洗后的铝制容器进行染色，制作成个性化装饰品；（3）将铝制线圈进行组装，制作成电子元件；（4）将铝制结构应用于建筑领域，提高建筑物的耐腐蚀性能。

五、实验结果与分析1. 铝块加工：成功制作出不同尺寸的铝板、铝管、铝片，表面光洁度较高；2. 铝板加工：成功制作出铝制结构，表面光洁度较高；3. 铝箔加工：成功制作出铝制容器，表面光洁度较高；4. 铝线加工：成功制作出铝制线圈，表面光洁度较高；5. 铝的应用创新：成功制作出个性化装饰品、电子元件、建筑用铝制结构。

铝热反应实验装置的再改进作者：孙海龙于永民来源：《化学教学》2013年第08期摘要：针对教材中设置的铝热反应实验以及相关文献中的改进实验提出不足，从生活化、趣味化、安全化、绿色化等角度对铝热反应实验装置进行再次改进，实现了装置简约、原料易得、经久耐用、绿色环保等目的。

关键词：铝热反应；实验装置改进；实验教学文章编号：1005–6629（2013）8–0038–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B1 问题的提出苏教版化学1（必修）教材在第68页设置了铝热反应实验[1]，教材以插图形式呈现铝热反应的现象和应用铝热反应焊接铁轨的实物图，但并没有给出具体实验操作步骤。

实验是促进学生学习化学的有效途径，以往我校高一化学教师讲授这一内容时均采用传统的实验方案操作[2]，然而演示实验时我们经常遇到以下情况：镁条难被点燃，且燃烧时发出的耀眼强光，非常刺眼，对学生眼睛有伤害；纸漏斗内的混合物在较高温度下发生剧烈反应，生成的红热熔融物，常会不定向地从四层纸漏斗的半腰部位烧穿而出，火星四射，熔融物飞溅，烧坏实验台或灼伤离实验台较近的学生；生成的红热熔融物落在下面盛沙的蒸发皿边缘，蒸发皿边缘因无沙隔热受骤烫常会炸裂破碎；实验过程中，产生大量的浓烟，久久不能散去，严重地污染了教室环境，甚至影响到教师的正常授课。

因此，该方法并不符合当今低碳、环保教育的理念。

笔者查阅相关的文献[3～5]，认为《化学教学》（2011年11期）上刊载的―铝热反应实验的改进‖更加适合课堂实验演示，本学期我校高一化学教师在讲授―铝及铝合金‖这一课时，演示实验均采用该方法，收到了良好的效果，学生表现出浓厚的兴趣与积极性。

但是由于班级多，实验所需的试管就多，因而成本较高；实验时产生的大量白烟并未作任何处理，任其飘散，污染了教室的环境。

针对上述不足，笔者对该实验进行了再次改进，将―废物再利用‖和―绿色环保‖理念引入课堂：用空心砖孔作反应容器，既可以防止红热熔融物四溅，又可以降低实验成本；用容积约2.5 L的雪碧瓶收集浓烟，既可以防止污染教室内空气，又有利于培养学生的环保意识。

铝与水反应演示实验装置的设计作者：叶永谦张贤金吴新建叶燕珠来源：《化学教学》2015年第02期摘要：为改善铝与水反应演示实验的效果，使用氢氧化钠溶液、氯化汞溶液、煤油等试剂，将筒式分液漏斗等一些常见仪器进行组装，设计了铝与水在中性条件下反应的演示实验装置，可明显地观察到有氢气和氢氧化铝生成。

关键词：铝与水反应；演示实验；实验创新文章编号：1005–6629（2015）2–0062–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B铝作为一种较活泼金属，具有与水反应的性质。

由于铝极易与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜并牢固地覆盖在铝表面，阻碍了铝与水的反应[1]，导致无法观察到铝与水直接反应的现象。

即便破坏了铝表面的氧化膜，铝与水反应生成的氢氧化铝也会覆盖在铝表面导致反应难以进行。

本实验通过常见仪器的组装，设计出可以明显观察到铝与水反应生成氢氧化铝、氢气的装置，适合在课堂上演示，让学生真正感受铝与水反应的实质。

1 实验原理本实验的难点在于：一是铝表面的氧化膜除去之后如何防止致密氧化膜重新生成；二是如何防止反应生成的氢氧化铝覆盖在铝表面；三是如何确保反应在无氧环境下进行。

1.1 防止氧化膜重新生成的设计原理本实验先使用氢氧化钠溶液与铝箔反应破坏其氧化膜，再用沸水洗去氢氧化钠溶液，然后使去膜的铝箔与氯化汞溶液反应生成铝汞齐。

通过铝汞齐的形成，使部分晶格铝原子的位置被汞原子占据，无法再形成致密的氧化物保护膜[2]。

1.2 防止氢氧化铝覆盖在铝表面的设计原理本实验使用热的氯化钠溶液代替水与去膜的铝箔反应。

由于氯离子能够穿破膜孔或者膜表面裂缝，使氢氧化铝从铝表面脱落[3]，反应可以持续进行。

1.3 无氧环境的设计原理本实验过程中铝箔始终浸没在煤油或者溶液中，并且反应所需的溶液溶剂均使用沸水，防止水中溶解的氧气氧化铝箔。

2 实验装置本装置所用仪器均为实验室常见仪器，其中筒式分液漏斗是装置的核心部分。

筒式分液漏斗筒部容量大，可以作为反应发生装置并有利于观察到明显现象；底部的玻璃活塞可以反复分液，特别适用于本实验中液体多次变化的需要。

关于焰色反应、铝热反应效果改进的研究实验中学高一12班组长：钟毓组员：吴宁然、贾晰涵、煦、小凡、周东阳、文姝、徐云浩指导老师：唐玉玲目录摘要 (3)一、焰色反应原理 (4)二、焰色反应实验步骤方法及现象 (5)1、“酒精焰色反应” (5)2、“氯糖焰色反应” (6)3、“直接焰色反应” (6)三、铝热反应原理 (7)四、铝热反应实验步骤方法及现象 (8)1、氧化物不同的实验 (8)2、氧化剂不同的实验 (9)3、外界条件的影响 (9)五、总结 (10)六、后记 (10)七、附图 (11)摘要我们知道焰色反应是一类非常漂亮的反应，而铝热反应也是非常壮观的反应。

但是课本中的实验效果并不非常完美。

因此我们对实验进行改进和研究，以达到更加漂亮的效果。

更重要的是，我们希望通过这次研究性学习，增强我们对化学的兴趣，提高我们的思考探索能力和合作能力。

课本上的焰色反应实验，是用铂丝或铁丝，蘸取含有某种离子的溶液，然后放到酒精灯上或本森灯灼烧，观察现象，每一次都要用稀盐酸润洗。

这种方法不免有些繁琐，有时候会影响实验效果，尤其是在铁丝进行实验的时候，焰色中常常带有黄光，很难去掉。

而铂是一种贵金属，使用起来价格比较昂贵，而且容易造成浪费，在生活中不是很常用，仅仅能在实验室进行，不能在生活中推广。

我们通过思考，发现几种焰色反应的实验方法，进行讨论、实验，发现这几方法比较简单，操作性强，值得借鉴。

因此我们对这个课题进行了研究。

铝热反应也是一样。

在学习过程中中，我们认识了铝与氧化铁的反应，这个反应虽然比较壮观，但是经过我们的探索讨论，发现还有更好的实验方法，比如在铝热反应中加入氯酸钾、高锰酸钾等氧化剂，使反应更加壮观。

甚至还可以加入镁粉，或者是换用二氧化锰、三氧化二铬等氧化物进行反应。

在过程中，我们积极讨论，不断创新，找到了一个又一个实用的方法。

对课本实验进行改进，既培养了我们的动手能力、主动思考的能力，也培养了我们对化学的兴趣，让我们以更加认真的态度，去学习化学、了解化学、让化学影响我们的生活、方便我们的生活。

铝热反应说课稿一、说教材（一）作用与地位“铝热反应”作为高中化学课程中的一部分，占据了重要的地位。

它是金属活动性系列学习的一个关键节点，通过本课的学习，学生可以更深入地理解金属的化学性质，尤其是铝这种活泼金属与其他金属之间的置换反应。

此外，本课内容还与工业生产中的应用紧密相关，有助于学生了解化学知识在实际生产中的应用。

（二）主要内容本节课主要围绕铝热反应的定义、原理、反应过程以及其在工业中的应用展开。

通过对铝热反应的深入学习，使学生掌握以下知识点：1. 了解铝热反应的定义及其特点；2. 掌握铝热反应的化学方程式及反应条件；3. 理解铝热反应在工业生产中的应用及其意义；4. 掌握实验操作技能，培养实验观察能力。

二、说教学目标（一）知识与技能1. 学生能够掌握铝热反应的定义、化学方程式及反应条件；2. 学生能够了解铝热反应在工业生产中的应用；3. 学生能够进行简单的铝热反应实验，提高实验操作技能。

（二）过程与方法1. 学生通过实验观察、数据分析，培养科学探究能力；2. 学生通过合作学习，提高交流与团队协作能力。

（三）情感态度与价值观1. 学生对化学知识产生浓厚的兴趣，激发学习积极性；2. 学生认识到化学知识在实际生产中的重要性，增强社会责任感。

三、说教学重难点（一）重点1. 铝热反应的定义、化学方程式及反应条件；2. 铝热反应在工业生产中的应用。

（二）难点1. 铝热反应的实验操作技能；2. 对铝热反应过程中现象的观察与解释。

四、说教法（一）启发法在本节课的教学中，我将以启发法为主要教学方法。

通过设置问题情境，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣和探究欲望。

例如，在引入铝热反应的概念时，我会提出以下问题：“为什么铝可以取代其他金属？铝热反应的原理是什么？”让学生在思考中逐步深入理解铝热反应的本质。

（二）问答法在授课过程中，我将采用问答法来巩固学生对知识点的掌握。

针对铝热反应的关键环节，我会设计一系列有针对性的问题，引导学生进行讨论和思考。