注重优化整合教材 构建化学高效课堂

仲淑娴

摘要：对教材进行再加工，例如调整授课次序，或将关联知识进行整合等，将会起到不一样的学习效果。将“铝的氧化物与氢氧化物”与“从铝土矿中提取铝”两课时有机整合，通过工艺流程探索铝的氧化物与氢氧化物的性质，既渗透了化学知识与工业生产的联系，又提高了课堂的效率。

关键词：铝的氧化物；氢氧化物；工艺流程；铝三角

文章编号：1008-0546（2017）06-0051-04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.06.015

苏教版《化学1（必修）》“专题3从矿物到基础材料”以从矿物资源获得的重要无机基础材料为主线，重点介绍铝、铁、铜、硅等常见元素的单质的冶炼原理，单质及其化合物的性质和用途。其中“第一单元从铝土矿到铝合金”是在已经学习了钠、镁两种活泼金属后，此时，学生已经对活泼金属的性质有所了解。经过对学习资源的整合，确定了本单元教学重点为铝单质的性质、氧化铝和氢氧化铝的两性、从铝土矿制备铝的工艺流程，帮助学生进一步认识酸、碱、盐、氧化物等物质间的转化关系。在学完铝单质、铝的氧化物和氢氧化物后，再通过铝土矿的冶炼工艺流程进一步展开运用。笔者思考能否将两课时内容进行整合，用流程探索性质，用性质巩固流程，所以在教学设计时作了一些尝试，紧紧围绕“从铝土矿制备铝的工艺流程”，层层推进，实现氧化铝、氢氧化铝两性的应用，在教学实践过程中取得了较满意的效果。

一、教学过程

1. 导入新课

投影两张图片，图1是生活中经常能见到的锈蚀的铁制品，图2是一个使用过一段时间的铝饭盒，通过对比发现比铁活泼的铝在空气中反而不易腐蚀，提出问题。

【问题1】铝比铁活泼，铝在空气中为什么不易被锈蚀？

学生答：铝的表面有一层氧化膜。

投影资料：铝在空气中能表现出良好的抗腐蚀性，是因为它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，阻止了内部的铝与空气接触，从而防止铝被进一步氧化。

【问题2】如何用实验来验证铝的表面有氧化铝呢？

学生答：可以用硫酸铜溶液，将铝片放入硫酸铜溶液中，如果铝片表面没有红色的铜析出，就可以证明铝片表面覆盖了一层致密的氧化膜。

【实验1】各小组进行铝片放入硫酸铜溶液的实验。

实验现象和结论： 铝片表面没有红色物质析出，证明铝片表面有一层致密的氧化膜。

【问题3】有哪些方法可以除去铝表面的氧化膜？

学生答：砂纸打磨、盐酸溶解、氢氧化钠溶液溶解。

【问题4】如何检验你的方法已将氧化膜除去？

学生答：仍然用硫酸铜溶液，将除去氧化膜的铝片放入硫酸銅溶液，如果铝片表面析出红色的铜就可证明氧化膜已经除去了。

2. 课堂推进

【实验2】1-3组完成盐酸除氧化膜并验证是否除去的实验，4-9组完成氢氧化钠溶液除氧化膜并验证是否除去的实验，10-12组完成砂纸打磨除氧化膜并验证是否除去的实验。

实验现象和结论：三种方法均能除去铝片表面的氧化膜，完成铝置换铜的实验。

板书：Al2O3 + 6HCl ■ 2AlCl3 + 3H2O

Al2O3 + 2NaOH ■ 2NaAlO2 + H2O

教师小结：氧化铝作为金属氧化物，能与盐酸反应生成盐和水，我们都能理解，可是氧化铝还有跟氧化钠、氧化镁不一样的能力，它还能和碱反应生成盐和水，像氧化铝这样既可以与酸反应又可以与碱反应生成盐和水的氧化物我们称它为两性氧化物，将氧化物按性质分类可以分为酸性氧化物、碱性氧化物和两性氧化物。

设计意图：通过铝在空气中不易腐蚀引出氧化铝，再设计实验验证氧化铝的两性，总结氧化物的性质分类，由设疑→释疑→验证→结论，符合学生认知特点。利用了学生的生活常识、初三化学知识，以及上一个单元学习镁所获知识，既是“温故”，也是“知新”，而让学生亲自动手实验验证，可让学生体验成功感，更加深了对氧化铝性质的了解。

【思考1】铝制的餐具为什么不能长期存放碱性或酸性食物？

学生答：铝表面的氧化膜能溶于酸和碱，不再起到保护作用，反应生成的铝的化合物进入食物，人吃了后会造成慢性中毒，所以不能用铝制餐具长期存放碱性或酸性食物。

【知识介绍】氧化铝的天然存在形式

板书：铝土矿成分：Al2O3、Fe2O3、SiO2

投影：从铝土矿制备铝的工艺流程a

教师：红线圈出来的三步反应完成了氧化铝的提纯，都是非氧化还原反应；绿线圈出来的一步电解氧化铝制备铝，可得到氧化铝的第一个用途：作为冶炼铝的原料。

投影：用途：①冶炼铝的原料

教师：最后一步电解时为什么要加入冰晶石？

学生答：因为氧化铝的熔点很高，加入冰晶石可降低熔融温度，节约能源。

投影：②做耐火材料

设计意图：本节课的设计主要是围绕“从铝土矿制备铝的工艺流程”，在除铝片表面氧化膜时学生已运用了工艺流程中第一步氢氧化钠溶液溶解氧化铝的知识，后面层层推进仍然紧紧围绕工艺流程，上述氧化铝用途的推导从流程中可自然得到。

再次投影“从铝土矿制备铝的工艺流程a”，但用红圈将Al（OH）3突出。

教师：在铝土矿制备铝的工艺流程中有一个很重要的中间物质——氢氧化铝，通过灼烧氢氧化铝得到氧化铝，在该流程中是用CO2酸化NaAlO2溶液制得了Al（OH）3。

投影：NaAlO2+CO2+2H2O■Al（OH）3↓+NaHCO3

【问题5】换成酸性比碳酸更强的盐酸行不行？

学生1答：可以。

学生2答：不可以。

教师：既然有争议，那就用实验来检验谁的观点是正确的。

【实验3】 教师演示向NaAlO2溶液中逐滴加入稀盐酸的实验。

实验现象和结论：开始滴加盐酸时，出现白色沉淀；继续滴加，沉淀逐渐溶解。说明盐酸能与NaAlO2溶液反应生成Al（OH）3白色沉淀，但加入过量盐酸后，Al（OH）3又能与盐酸继续反应生成可溶性物质。

投影：NaAlO2+HCl+H2O■Al（OH）3↓+NaCl

Al（OH）3+3HCl■AlCl3+3H2O

教师小结： 盐酸与CO2一样都能与NaAlO2溶液反应生成Al（OH）3沉淀，但Al（OH）3不能溶解在过量的碳酸中，却可溶解在过量的盐酸中。

设计意图：由工艺流程引出本节课另一重要物质Al（OH）3，并且知道它与Al2O3的关系；再由流程中的CO2酸化NaAlO2溶液制得Al（OH）3提出思考，引出强酸与NaAlO2溶液如何反应的问题，最后通过实验得出结论，解答部分学生的疑惑。课堂设计紧紧围绕工艺流程，建立在学生已有认知上，不显突兀，衔接自然，推导合理。

投影：从铝土矿制备铝的工艺流程b

【思考2】盐酸也能溶解Al2O3，若第一步用盐酸溶解铝土矿，Al2O3转变为AlCl3溶液，第二步加入什么试剂可以使AlCl3转变为Al（OH）3？

学生1答：NaOH溶液。

学生2答：碱溶液。

教师：AlCl3溶液与碱溶液可发生复分解反应生成Al（OH）3沉淀。在所给试剂中有一元强碱NaOH溶液和一元弱碱溶液氨水，下面我们就分组实验，1-6组完成向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液的实验，7-12组完成向AlCl3溶液中逐滴加入氨水的实验。

【实验4】学生分组完成向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液的实验和向AlCl3溶液中逐滴加入氨水的实验。

实验现象和结论：两组实验都出现白色沉淀，但滴加NaOH溶液的实验中如果继续滴加至过量，白色沉淀又溶解了。说明Al（OH）3能溶解在强碱NaOH溶液中，而不溶于弱碱氨水。

投影：AlCl3+3NH3·H2O■Al（OH）3↓+3NH4Cl

AlCl3+3NaOH■Al（OH）3↓+3NaCl

Al（OH）3+NaOH■NaAlO2+2H2O

设计意图：学生实验过程中，都是只得到了白色沉淀就停止了实验，教师灵活掌控课堂，在此先停顿小结，AlCl3能与碱溶液反应生成Al（OH）3沉淀，强碱、弱碱都可以，然后让各组学生继续实验，再滴加碱溶液，此时得到了不同现象，更加深了强碱与弱碱对Al（OH）3的不同影响，效果反而比连续实验震撼，对比效应更强烈。

板书：Al（OH）3+3HCl■AlCl3+3H2O

Al（OH）3+NaOH■NaAlO2+2H2O

教师：在教师演示实验和学生实验中都出现了白色沉淀溶解的现象，经分析是发生了这样两个反应，两个方程式写在一起跟前面学的哪个物质有类似的性质呢？

学生答：与Al2O3相似，都有两性。

教师小结：既可以与酸反应又可以与碱反应生成盐和水的氢氧化物称为两性氢氧化物。

设计意图：在形式上与Al2O3一致起来，让学生很容易将两者类比，得出Al2O3、Al（OH）3都有两性。

投影：“铝三角”

【问题6】用NaAlO2溶液制备Al（OH）3是通CO2好，还是加盐酸好？

学生答：通CO2好，因为Al（OH）3不溶于过量碳酸，却溶于过量盐酸，若用盐酸，控制盐酸用量有困难。

【问题7】用AlCl3溶液制备Al（OH）3是加氨水好，还是加NaOH溶液好？

学生答：加氨水好，因为Al（OH）3不溶于过量氨水，却溶于过量NaOH溶液，若用NaOH溶液，控制用量有困難。

点评：将本节课的难点“铝三角”在此时亮出，学生更易理解，并与工艺流程结合，解答学生在学习流程时会产生的疑惑。

再次投影“从铝土矿制备铝的工艺流程b”。

教师：工艺流程中第二步“？”里该填什么试剂？

学生答：氨水。

点评：此时学生给出的答案是个错误答案，也是教师为引出后面的问题故意设的一个局。

教师：你们确定是氨水吗？不要忘了铝土矿里还有其它物质哦。

学生答：还有Fe2O3能与盐酸反应生成FeCl3，与AlCl3混在一起，加氨水后也生成沉淀，不能实现Al2O3的提纯。

又一次投影“从铝土矿制备铝的工艺流程b”，但在原“AlCl3溶液”处增加了“FeCl3溶液”。

教师：我们再次思考，“？”里应该用什么试剂，用多少量？

学生答：用过量的NaOH溶液，然后过滤得到NaAlO2溶液，再通过量CO2气体就可制得Al（OH）3沉淀了。

投影：从铝土矿制备铝的工艺流程c。

教师： 加入过量NaOH溶液后过滤得到NaAlO2溶液，又回到“碱溶法”的流程中，从图中就可看出酸溶法多出一步，原料消耗将增多，工业生产必须考虑成本投入，所以工业采用碱溶法比较多。

设计意图：这一处可实现多重的目的，第一完善了酸溶法的工艺流程，第二利用Al（OH）3能溶于强碱的性质进行Al3+与其他金属阳离子的分离除杂，第三让学生了解理论知识与实际生产的联系与区别，一举多得。

二、教后反思

1. 优化教学内容，直击重点知识，打造有效课堂

教材在这部分内容上也是做过调整的，早期版本是将“从铝土矿中提取铝”放在第一课时，学生在未学习过铝及其化合物的相关性质前直接面对流程中的复杂反应，非常困难，后来教材将这一内容调整到第三课时，还是比较合理的，符合学生的一般认知规律。笔者则思考将“铝的氧化物与氢氧化物”与“从铝土矿中提取铝”两课时有机整合，通过工艺流程探索铝的氧化物与氢氧化物的性质，既渗透了化学知识与工业生产的联系，又提高了课堂的效率，将两课时整合为一课时。

2. 突出了化学实验、基本理论对学习元素化合物的支撑作用

本节课中主要物质的性质学习都是通过学生动手实验完成，由实验现象得出物质间反应规律和物质的性质，进而再优化实验制备过程，由实践→理论→实践，是高中学习元素化合物的常用方法。

3. 活中有实，素质教育下一样培养学生的应试能力

江苏化学高考突出工艺流程的考查，本节课中通过工艺流程的研究，不仅是学习了核心化学知识，也让学生初步体验了研究工艺流程的思路方法。本节课还有一个重要任务是进一步巩固离子方程式的书写，根据课堂内容和时间，将离子方程式的练习放在课后作业中，给学生更多的理解、消化时间，本节课的一些反应的离子方程式也是高考常考方程式。

4. 感悟和不足

该教学设计在具体的教学实施中还是遇到了一些问题，例如：在引课阶段提出如何用实验验证铝片表面有氧化膜，授课班级学生化学基础比较薄弱，根本想不到硫酸铜溶液，教师提示后仍然有部分学生反应不过来，课后反思如果将引课设计成一个实验探究题，直接给出硫酸铜，让学生判断实验结果，就可以降低学生思考难度。教学中学生不一定都能按照教师预设的发展方向进行，有时可能需要教师进一步引导，有时却是一个很好的停顿。例如：在做AlCl3与NaOH溶液、氨水反应的实验时，学生做出白色沉淀就停止实验，没有继续探究，与教师预设的实验结果不一致，但这个停顿不一定是坏事，教师正好在这儿给出AlCl3与碱溶液反应的一般规律，然后再让学生继续实验，使对比更强烈，更突显实验效果。

参考文献

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