資源簡介

(共19張PPT)
金屬材料
必修1
高中化學(xué)（人教版）
20世紀(jì)50年代后，世界上鋁的年產(chǎn)量已經(jīng)超過銅，成為僅次于鋼鐵的第二大金屬材料。
導(dǎo)彈的用鋁量占總質(zhì)量的10%～ 50%
一架超音速飛機(jī)約由70%的鋁及其合金構(gòu)成
軍事發(fā)展離不開鋁
航空航天離不開鋁
世界各國鋁產(chǎn)量年度數(shù)據(jù)排行榜
任務(wù)一 探究鋁制品堅固耐用的原因
在日常生活中為什么鐵制品容易生銹而鋁制品耐用？
鋁制品表面覆蓋著致密的氧化鋁薄膜，這層膜起著保護(hù)內(nèi)部金屬的作用。
任務(wù)一 探究鋁制品堅固耐用的原因
氧化鋁難溶于水，熔點(diǎn)很高（2054℃），也很堅固，請你推測氧化鋁可用作什么材料？
【資料卡片】
耐火坩堝、耐火管和耐高溫的實(shí)驗(yàn)儀器。
物理性質(zhì)
任務(wù)二 探究Al2O3、Al的化學(xué)性質(zhì)
使用說明書（摘錄）
清洗 ：
使用后，食物及時取出，及時清洗干凈，以免殘留的食物尤其是酸性或堿性物質(zhì)腐蝕鍋體。
清洗宜用（熱）清水加清潔劑，不要用鋼絲球等磨損性大的東西擦洗。
1、為什么不能用鋼絲球擦洗？
2、為什么避免與酸性、堿性物質(zhì)接觸？
任務(wù)二 探究Al2O3、Al的化學(xué)性質(zhì)
【實(shí)驗(yàn)3-4】
取1支試管，加入5mL 的鹽酸，再加入一塊鋁片，觀察現(xiàn)象。過一段時間后，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，觀察到什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？
任務(wù)二 探究Al2O3、Al的化學(xué)性質(zhì)
【實(shí)驗(yàn)3-4】
取1支試管，加入5mL 的鹽酸，再加入一塊鋁片，觀察現(xiàn)象。過一段時間后，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，觀察到什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？
實(shí)驗(yàn)步驟
現(xiàn)象及原理
開始無氣泡或少量氣泡，一段時間后才產(chǎn)生大量氣泡。
將點(diǎn)燃的木條放在試管口_________。
Al2O3 ＋ 6HCl = 2AlCl3 ＋ 3H2O
2Al ＋ 6HCl = 2AlCl3 ＋ 3H2↑
有爆鳴聲
任務(wù)二 探究Al2O3、Al的化學(xué)性質(zhì)
【實(shí)驗(yàn)3-5】
在2支試管中分別加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支試管中放入一小塊鋁片，向另一支試管中放入用砂紙仔細(xì)打磨過（除去表面的氧化膜）的一小塊鋁片。觀察現(xiàn)象。過一段時間后，將點(diǎn)燃的木條分別放在兩支試管口，你觀察到什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？
任務(wù)二 探究Al2O3、Al的化學(xué)性質(zhì)
【思考】
1.會發(fā)生反應(yīng)嗎？
2.假設(shè)發(fā)生了反應(yīng)，那么是誰在反應(yīng)？
3.從物質(zhì)的組成以及氧化還原的角度，預(yù)測兩個反應(yīng)分別產(chǎn)生了哪些物質(zhì)？你能看到什么現(xiàn)象？
4.化學(xué)方程式你能完整的寫出來嗎？
任務(wù)二 探究Al2O3、Al的化學(xué)性質(zhì)
【實(shí)驗(yàn)3-5】
實(shí)驗(yàn)步驟
現(xiàn)象及原理
開始無氣泡，一段時間后才產(chǎn)生氣泡。
Al2O3＋2NaOH = 2NaAlO2＋H2O
（偏鋁酸鈉）
立即產(chǎn)生氣泡。
2Al＋2NaOH＋2H2O = 2NaAlO2＋3H2↑
任務(wù)二 探究Al2O3、Al的化學(xué)性質(zhì)
【歸納總結(jié)】
Al的特性：既能與酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)
例如：2Al ＋ 6HCl = 2AlCl3 ＋ 3H2↑
2Al＋2NaOH＋2H2O = 2NaAlO2＋3H2↑
Al2O3的特性：既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水
例如：Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 O
Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2 O
兩性化合物
鋁制餐具不宜用來蒸煮或長時間存放酸性或堿性食物。
任務(wù)二 探究Al2O3、Al的化學(xué)性質(zhì)
兩性化合物：既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水
的化合物。
Al2O3 :兩性氧化物
Al(OH)3 ：兩性氫氧化物
Al(OH)3 的性質(zhì)
（1）與 酸
Al(OH)3＋3HCl＝
AlCl3＋3H2O
Al(OH)3＋3H＋＝ Al3＋ ＋3H2O
（2）與強(qiáng)堿
Al(OH)3 ＋NaOH＝
NaAlO2＋2H2O
Al(OH)3 ＋ OH-＝AlO2-＋2H2O
注：Al(OH)3不溶于弱堿
Al(OH)3 的制備
制備Al(OH)3能用NaOH溶液和Al2(SO4)3么？為什么？
不能，應(yīng)選用弱堿NH3·H2O
因?yàn)锳l(OH)3溶于NaOH溶液，不溶于氨水
用NaOH溶液用量不便于控制
Al2(SO4)3+6NH3·H2O=2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4
【學(xué)以致用】
家庭的廚衛(wèi)管道內(nèi)常因留有油脂、毛發(fā)、菜渣、紙棉纖維等而造成堵塞，此時可以用一種固體管道疏通劑疏通。
思考：
固體管道疏通劑疏通的原理是什么？
（提示：這種固體管道疏通劑的主要成分有NaOH和鋁粉）
【課堂小練】
1．除去 MgO 中的 Al2O3 可選用的試劑是 ( )
A . NaOH溶液 B．硝酸
C．濃硫酸 D．稀鹽酸
2．下列物質(zhì)中能與鹽酸反應(yīng)，但不能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的是 ( )。
A． NaHCO3 B．Al(OH)3
C． Fe2O3 D．Al2O3
C
A
【課堂小結(jié)】
Al
AlCl3
Al2O3
NaAlO2
Al(OH)3
HCl
HCl
HCl
NaOH
NaOH
NaOH
HCl(少量)或CO2+H2O
NaOH(熔融)或NH3·H2O
O2或Fe2O3
通電(熔融)
△
同學(xué)們，再見教學(xué)設(shè)計
課程基本信息
學(xué)科 高中化學(xué) 年級 高一 學(xué)期 秋季
課題 金屬材料
教科書 化學(xué)必修第一冊教材
教學(xué)目標(biāo)
通過對化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察進(jìn)行適度的推理，建立證據(jù)意識，能基于證據(jù)對物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè)，通過分析推理加以證實(shí)。 通過完成鋁及其化合物的實(shí)驗(yàn)，初步體驗(yàn)有序地、全面地、敏銳地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并能準(zhǔn)確地用語言描述，嘗試對現(xiàn)象進(jìn)行分析、歸納，了解科學(xué)探究的基本方法，培養(yǎng)初步的科學(xué)探究能力。
教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)重點(diǎn)：鋁及其化合物的性質(zhì) 教學(xué)難點(diǎn)：鋁及其化合物的性質(zhì)
教學(xué)過程
情境線問題線活動線知識線素養(yǎng)線探究鋁制品堅固耐用的原因1.在日常生活中為什么鐵制品容易生銹而鋁制品耐用？ 2.請你推測氧化鋁可用作什么材料？1.思考鋁制品耐用的原因 2.討論氧化鋁的物理性質(zhì) 3.討論氧化鋁的用途氧化鋁的物理性質(zhì)宏觀辨識與微觀探析；模型認(rèn)知；科學(xué)精神與社會責(zé)任感探究Al2O3、Al的化學(xué)性質(zhì) 1.鋁鍋為什么不能用鋼絲球擦洗？ 2.鋁鍋為什么要避免與酸性、堿性物質(zhì)接觸？ 3.從物質(zhì)的組成以及氧化還原的角度，預(yù)測兩個反應(yīng)分別產(chǎn)生了哪些物質(zhì)？你能看到什么現(xiàn)象？ 4.化學(xué)方程式你能完整的寫出來嗎？1.回顧鐵合金鋼的特性 2.探究鋁與酸性、堿性物質(zhì)的反應(yīng) 3.分析兩個反應(yīng)的現(xiàn)象和原理 4.書寫化學(xué)方程式氧化鋁、鋁的化學(xué)性質(zhì)科學(xué)精神與社會責(zé)任感；宏觀辨識與微觀探析；模型認(rèn)知；團(tuán)隊意識和合作精神認(rèn)識氫氧化鋁的特性1.氫氧化鋁與鹽酸反應(yīng)、與氫氧化鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式和相應(yīng)的離子方程式？ 2.備Al(OH)3能用NaOH溶液和Al2(SO4)3么？為什么？1.認(rèn)識兩性化合物 2.了解氫氧化鋁的特性 3.書寫化學(xué)方程式及離子方程式 兩性化合物的概念，氫氧化鋁的特性證據(jù)推理與模型認(rèn)知；創(chuàng)新意識
任務(wù)一：探究鋁制品堅固耐用的原因 【設(shè)問】鋁產(chǎn)量的大幅增長也告訴我們?nèi)粘Ｉ钪行枰匿X制品的需求也大，同學(xué)們生活中有沒有過疑問，為什么鐵制品容易生銹而鋁制品耐用？按照金屬活動性順序,鉀鈣鈉鎂鋁鋅鐵錫鉛氫銅汞銀鉑金，鋁在鐵的前面呀，明明是鋁更活潑，為什么反而鐵制品更容易生銹呢？ 【師】這是由于鋁制品表面覆蓋著致密的氧化鋁薄膜，這層膜起著保護(hù)內(nèi)部金屬的作用。而鐵的表面被氧化后生成氧化鐵或鐵銹，而氧化鐵或鐵銹不是致密結(jié)構(gòu)，不能保護(hù)金屬，所以鐵制品更易被腐蝕。那么氧化鋁除了能保護(hù)鋁不被腐蝕之外，還有哪些性質(zhì)呢？ 【講授】你能從這張資料卡片中找到它的性質(zhì)嗎？ 【師】對的，難溶于水、熔點(diǎn)高、硬度大，這些都是氧化鋁的物理性質(zhì)，請你推測一下氧化鋁可用作什么材料？ 【師】是的，我們可以用來制作耐火坩堝、耐火管和耐高溫的實(shí)驗(yàn)儀器。 任務(wù)二：探究Al2O3、Al的化學(xué)性質(zhì) 【設(shè)問】前幾天我在超市買了一個高壓鍋，它的部分說明書如上，大家?guī)臀襾砜纯矗瑸槭裁床荒苡娩摻z球擦洗？為什么要避免與酸性、堿性物質(zhì)接觸呢？ 【講授】上節(jié)課我們講過，鋼的硬度大，用鋼絲球擦洗會破壞鋁鍋的氧化層。那么酸性物質(zhì)和堿性物質(zhì)不能接觸是什么原理呢？我們可以通過實(shí)驗(yàn)來探尋一下原因。取1支試管，加入5mL 的鹽酸，再加入一塊鋁片，觀察現(xiàn)象。過一段時間后，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，又能觀察到什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？接下來借助實(shí)驗(yàn)視頻來了解一下。 【師】看完了實(shí)驗(yàn)視頻，你能回答老師剛才的問題了嗎？在一開始，我們觀察到無氣泡或少量的氣泡，一段時間后才產(chǎn)生大量氣泡。這是為什么呢？大家知道鋁的外層有一層保護(hù)膜氧化鋁，所以在一開始與鹽酸反應(yīng)的是氧化鋁，氧化鋁與鹽酸反應(yīng)生成了氯化鋁和水，此時幾乎看不到氣泡的產(chǎn)生，當(dāng)表面的氯化鋁反應(yīng)完以后，鋁和鹽酸反應(yīng)生成了氯化鋁和氫氣，所以大家看到了大量的氣泡。所以當(dāng)把點(diǎn)燃的木條放在試管口，會聽到爆鳴聲。請大家嘗試著將其中涉及的化學(xué)方程式寫出來。寫好以后可以和PPT上的答案比對一下。 【講授】接下來我們再來探究一下與堿性物質(zhì)的反應(yīng)。在2支試管中分別加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支試管中放入一小塊鋁片，向另一支試管中放入用砂紙仔細(xì)打磨過的一小塊鋁片。觀察現(xiàn)象。過一段時間后，將點(diǎn)燃的木條分別放在兩支試管口，你觀察到什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？在觀看實(shí)驗(yàn)之前，同學(xué)們先來思考幾個問題：1.它們會發(fā)生反應(yīng)嗎？2.假設(shè)發(fā)生了反應(yīng)，那么是誰在反應(yīng)？3.從物質(zhì)的組成以及氧化還原的角度，預(yù)測兩個反應(yīng)分別產(chǎn)生了哪些物質(zhì)？你能看到什么現(xiàn)象？4.化學(xué)方程式你能完整的寫出來嗎？帶著這四個疑問，我們來看一下鋁和氫氧化鈉的實(shí)驗(yàn)。 【師】實(shí)驗(yàn)表明，打磨的鋁片和未打磨的鋁片與氫氧化鈉反應(yīng)時的現(xiàn)象不同，未打磨的鋁片與氫氧化鈉反應(yīng)時開始無氣泡，一段時間后才產(chǎn)生氣泡，打磨的鋁片與氫氧化鈉反應(yīng)立即產(chǎn)生氣泡。這是因?yàn)槲创蚰サ匿X片外層有氧化鋁，氧化鋁先和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，氧化鋁反應(yīng)完后才是鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉、水和氫氣，打磨了的鋁片外層沒有氧化鋁，所以能直接和氫氧化鈉反應(yīng)，因此打磨的鋁片與氫氧化鈉反應(yīng)立即產(chǎn)生氣泡。 【講授】我們一起來總結(jié)一下，鋁既能與酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)，這是鋁的特性；氧化鋁既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水，這是氧化鋁的特性。因此鋁制餐具不宜用來蒸煮或長時間存放酸性或堿性食物。那么像氧化鋁這樣既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的化合物我們稱為兩性化合物，例如氫氧化鋁也是兩性的，既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)，因此氧化鋁是一種兩性氧化物，氫氧化鋁是一種兩性氫氧化物。以鹽酸和氫氧化鈉為例，氫氧化鋁與鹽酸可以反應(yīng)生成氯化鋁和水，氫氧化鋁和氫氧化鈉也可以反應(yīng)，生成偏鋁酸鈉和水。現(xiàn)在請大家回顧一下離子反應(yīng)的知識點(diǎn)，將這兩個反應(yīng)的離子方程式寫出來。是不是和老師寫的一樣？這里大家要注意的是氫氧化鋁不溶于弱堿，它只能溶于強(qiáng)堿。 【過渡】根據(jù)這個性質(zhì)，同學(xué)們是否能想到氫氧化鋁的制備選用哪些試劑比較合適？ 【提問】制備Al(OH)3能用NaOH溶液和Al2(SO4)3么？ 【講授】是的，不能選用NaOH溶液和Al2(SO4)3。因?yàn)锳l(OH)3溶于強(qiáng)堿，不溶于弱堿，用NaOH溶液用量不便于控制，應(yīng)選用弱堿NH3·H2O 。化學(xué)方程式如上。 【師】家庭的廚衛(wèi)管道內(nèi)常因留有油脂、毛發(fā)、菜渣、紙棉纖維等而造成堵塞，此時可以用一種固體管道疏通劑疏通。固體管道疏通劑疏通的原理是什么呢？ 【講授】對的，根據(jù)提示信息，這種固體管道疏通劑的主要成分有NaOH和鋁粉，兩者可以反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，靠氣體的壓強(qiáng)，來沖開堵塞物。 【小結(jié)】通過今天的學(xué)習(xí)，我們知道了兩性氧化物和兩性氫氧化物的概念，也知道了氧化鋁是兩性氧化物，氫氧化鋁是兩性氫氧化物，以及他們相互間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，如圖。氧化鋁、氫氧化鋁在我們的生產(chǎn)生活中也有重要的作用，它的運(yùn)用遠(yuǎn)不止我們剛才在課堂上介紹的這些，有興趣的同學(xué)可以在課后對此做更深入的了解。

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