第1单元
从铝土矿到铝合金
单元分析
一、内容分析
本单元主要包括金属铝、氧化铝、氢氧化铝、铝盐等内容。在组织教材内容时，教材改变了传统的“金属单质→氧化物→碱→盐”的学科中心思路，从铝的社会性出发，围绕在生活中具有广泛应用的金属铝的来源、性质及应用进行组织。
在主题1从铝土矿到铝合金中，教材首先介绍了铝在自然界中的主要存在形式及丰富的矿产资源，促使学生认识到需要将铝由化合态转化为游离态，以获取金属铝；在此基础上以铝的冶炼史为例介绍提取铝的过程中出现的难题和解决方案；进而以介绍了由铝土矿提取铝的工艺流程。
在学习由铝土矿提取铝合金的过程中，学生接触到了两个从未学习过的新知识，一是氧化铝可以溶于氢氧化钠溶液，二是将二氧化碳通入偏铝酸钠溶液中可以得到氢氧化铝。为帮助学生深入认识反应原理，教材在主题2中系统地介绍了氧化铝和氢氧化铝，并重点强调其两性。
主题3重点探讨了铝的性质，主要包括钝化、与酸反应、与碱反应、铝热反应等内容，在此基础上说明了铝在生产生活中的使用注意点，以指导学生在生活中更好地使用铝制品。
二、目标分析
《课程标准》要求“根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，了解铝及其重要化合物的主要性质”。根据该要求，在教学过程中需要达到如下内容目标：
（1）了解地壳中铝元素的含量，知道铝元素在自然界中的主要存在形式，了解工业上从铝土矿获得铝的方法，从金属铝冶炼方法的变化体验化学科学的发展对人类生活的影响。
（2）知道铝、氧化铝和氢氧化铝的性质，了解铝及其化合物在生产生活中的重要应用，进一步认识化学与生产生活的关系。
（3）了解两性氧化物和两性氢氧化物的概念，知道氧化铝和氢氧化铝分别是两性氧化物和两性氢氧化物。
三、重难点分析
无论是金属铝、还是其氧化物和氢氧化物，在化学反应中均表现出两性。学生在以前从未学习过两类物质，因而缺乏必要的知识基础，会导致理解难度的增加。因此，有关铝、氧化铝、氢氧化铝的性质既是本单元的教学重点，也是教学难点。
在剖析从铝土矿制备铝的工艺流程时要注意处理好这些内容的深广度，不需要太过于关注细节，例如氧化铝的电解目前只需要了解总反应即可，而不必详细说明电极反应，因为电解及金属的冶炼内容将会在后续相关模块中进一步学习。两性物质的性质讲解，主要突破氧化铝的两性。氢氧化铝的两性可由类比的方法来学习，氧化铝的两性建议采用实验探究的形式，让学生自己在实验过程中感受和领悟氧化铝的两性的特点。
在进行氧化铝的两性的教学设计时可考虑学生的原有知识层次，初中学生详细学习了酸和碱的概念及性质，对两性氢氧化物概念的学习有较好的知识铺垫，高一化学专题1第一单元介绍了酸性氧化物、碱性氧化物的概念，因此在学习两性氧化物的概念及性质前，可以让学生再回忆酸性氧化物、碱性氧化物的概念，以帮助对后面学习的两性氧化物概念的区分。
四、实验研究
1.用于和氢氧化钠溶液反应的氧化铝的选择
氧化铝是白色晶状粉末，化学式为Al2O3。氧化铝有多种变体：
①α-Al2O3
α-Al2O3熔点2015℃ ，沸点2980℃，密度4.0g／cm3 ，莫氏硬度8.8 。既不溶于水，也不溶于酸和碱，耐腐蚀和绝缘性能好，用于制造耐火材料、砂轮和绝缘材料。金属铝在氧气中燃烧，或将氢氧化铝灼烧至高温都能得α-Al2O3，自然界存在的刚玉也属于α-Al2O3。
②γ-Al2O3
将氢氧化铝或铝铵矾加热至300℃ ，得到γ-Al2O3。γ-Al2O3不溶于水 ，能溶于酸和碱，在低温下稳定，灼烧至高温，就会转变成α-Al2O3。γ-Al2O3是一种多孔物质，具有很大的表面积，因而有很强的吸附能力和很高的催化活性，被大量用作催化剂载体。γ-Al2O3还可做色谱分析中的吸附剂。
③β-Al2O3
β-Al2O3是一种固体电解质，用于制造新型电池。
在氧化铝的几种变体中γ-Al2O3是具有两性的，能溶于酸和碱，而γ-Al2O3可由氢氧化铝或铝铵矾加热至300℃得到。此处，另外由铝与氧气的“毛刷”实验生成的氧化铝也能完成两性实验。
“毛刷”实验步骤：取一根长约20cm、粗约2 cm的铝导线先用砂皮打磨，除去表面的氧化铝保护膜，然后手持上端，将下端（约5cm长）浸入盛在试管里的热氢氧化钠溶液中（浓度为6 mol/L），到反应出现大量气泡后取出，用流水冲洗后再将这一端浸入盛在试管里的0.1 mol/L的硝酸汞溶液中1～2 min，取出后立即用流水冲洗并用滤纸吸干表面的水。然后将此铝条静置在玻璃片上，观察现象。可见铝条表面很快生成白色绒毛状物质（氧化铝）并在一段时间内增长呈毛刷状。这个毛刷状物质就是新鲜的氧化铝。
2.氢氧化铝的吸附性（补充实验）
实验步骤：
（1）取试管一支，制取Al(OH)3，并加入纯蓝墨水2滴，振荡，观察现象。
（2）取空试管一支，加入一定量的水，加入纯蓝墨水2滴，振荡，与Al(OH)3试管比对。
（3）取空试管一支，加入一定量的水，与Al(OH)3试管比对。
五、教学建议
基于单元是在资源与可持续发展相联系的背景下介绍铝及其化合物的知识的，在教学过程中除了需要建构元素化合物知识体系外，还要关注化学、技术与社会的关系，揭示化学课程的人文内涵。本专题内容与生产和生活联系紧密，在教学中要通过创设贴近学生生活的问题情景组织教学，以提高学生学习本专题内容的兴趣。
在教学中还要重视通过探究活动使学生获得知识，发展能力。例如，通过对氢氧化铝是否为两性氢氧化物的活动探究，让学生在获得结论的同时，学习采用类比提出假说的方法；通过对铝与酸溶液或碱溶液反应的探究，学习科学研究的一般方法。
要引导学生关心社会热点问题，把化学学习与提高生活质量、促进社会发展等联系起来。例如学习铝及其化合物可与生活中铝的应用、健康、资源利用紧密联系起来。
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