注重優(yōu)化整合教材 構(gòu)建化學(xué)高效課堂

仲淑嫻

摘要：對教材進行再加工，例如調(diào)整授課次序，或?qū)㈥P(guān)聯(lián)知識進行整合等，將會起到不一樣的學(xué)習(xí)效果。將“鋁的氧化物與氫氧化物”與“從鋁土礦中提取鋁”兩課時有機整合，通過工藝流程探索鋁的氧化物與氫氧化物的性質(zhì)，既滲透了化學(xué)知識與工業(yè)生產(chǎn)的聯(lián)系，又提高了課堂的效率。

關(guān)鍵詞：鋁的氧化物；氫氧化物；工藝流程；鋁三角

文章編號：1008-0546（2017）06-0051-04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.06.015

蘇教版《化學(xué)1（必修）》“專題3從礦物到基礎(chǔ)材料”以從礦物資源獲得的重要無機基礎(chǔ)材料為主線，重點介紹鋁、鐵、銅、硅等常見元素的單質(zhì)的冶煉原理，單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)和用途。其中“第一單元從鋁土礦到鋁合金”是在已經(jīng)學(xué)習(xí)了鈉、鎂兩種活潑金屬后，此時，學(xué)生已經(jīng)對活潑金屬的性質(zhì)有所了解。經(jīng)過對學(xué)習(xí)資源的整合，確定了本單元教學(xué)重點為鋁單質(zhì)的性質(zhì)、氧化鋁和氫氧化鋁的兩性、從鋁土礦制備鋁的工藝流程，幫助學(xué)生進一步認識酸、堿、鹽、氧化物等物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。在學(xué)完鋁單質(zhì)、鋁的氧化物和氫氧化物后，再通過鋁土礦的冶煉工藝流程進一步展開運用。筆者思考能否將兩課時內(nèi)容進行整合，用流程探索性質(zhì)，用性質(zhì)鞏固流程，所以在教學(xué)設(shè)計時作了一些嘗試，緊緊圍繞“從鋁土礦制備鋁的工藝流程”，層層推進，實現(xiàn)氧化鋁、氫氧化鋁兩性的應(yīng)用，在教學(xué)實踐過程中取得了較滿意的效果。

一、教學(xué)過程

1. 導(dǎo)入新課

投影兩張圖片，圖1是生活中經(jīng)常能見到的銹蝕的鐵制品，圖2是一個使用過一段時間的鋁飯盒，通過對比發(fā)現(xiàn)比鐵活潑的鋁在空氣中反而不易腐蝕，提出問題。

【問題1】鋁比鐵活潑，鋁在空氣中為什么不易被銹蝕？

學(xué)生答：鋁的表面有一層氧化膜。

投影資料：鋁在空氣中能表現(xiàn)出良好的抗腐蝕性，是因為它與空氣中的氧氣反應(yīng)生成致密的氧化膜并牢固地覆蓋在鋁表面，阻止了內(nèi)部的鋁與空氣接觸，從而防止鋁被進一步氧化。

【問題2】如何用實驗來驗證鋁的表面有氧化鋁呢？

學(xué)生答：可以用硫酸銅溶液，將鋁片放入硫酸銅溶液中，如果鋁片表面沒有紅色的銅析出，就可以證明鋁片表面覆蓋了一層致密的氧化膜。

【實驗1】各小組進行鋁片放入硫酸銅溶液的實驗。

實驗現(xiàn)象和結(jié)論： 鋁片表面沒有紅色物質(zhì)析出，證明鋁片表面有一層致密的氧化膜。

【問題3】有哪些方法可以除去鋁表面的氧化膜？

學(xué)生答：砂紙打磨、鹽酸溶解、氫氧化鈉溶液溶解。

【問題4】如何檢驗?zāi)愕姆椒ㄒ褜⒀趸こィ?/p>

學(xué)生答：仍然用硫酸銅溶液，將除去氧化膜的鋁片放入硫酸銅溶液，如果鋁片表面析出紅色的銅就可證明氧化膜已經(jīng)除去了。

2. 課堂推進

【實驗2】1-3組完成鹽酸除氧化膜并驗證是否除去的實驗，4-9組完成氫氧化鈉溶液除氧化膜并驗證是否除去的實驗，10-12組完成砂紙打磨除氧化膜并驗證是否除去的實驗。

實驗現(xiàn)象和結(jié)論：三種方法均能除去鋁片表面的氧化膜，完成鋁置換銅的實驗。

板書：Al2O3 + 6HCl ■ 2AlCl3 + 3H2O

Al2O3 + 2NaOH ■ 2NaAlO2 + H2O

教師小結(jié)：氧化鋁作為金屬氧化物，能與鹽酸反應(yīng)生成鹽和水，我們都能理解，可是氧化鋁還有跟氧化鈉、氧化鎂不一樣的能力，它還能和堿反應(yīng)生成鹽和水，像氧化鋁這樣既可以與酸反應(yīng)又可以與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物我們稱它為兩性氧化物，將氧化物按性質(zhì)分類可以分為酸性氧化物、堿性氧化物和兩性氧化物。

設(shè)計意圖：通過鋁在空氣中不易腐蝕引出氧化鋁，再設(shè)計實驗驗證氧化鋁的兩性，總結(jié)氧化物的性質(zhì)分類，由設(shè)疑→釋疑→驗證→結(jié)論，符合學(xué)生認知特點。利用了學(xué)生的生活常識、初三化學(xué)知識，以及上一個單元學(xué)習(xí)鎂所獲知識，既是“溫故”，也是“知新”，而讓學(xué)生親自動手實驗驗證，可讓學(xué)生體驗成功感，更加深了對氧化鋁性質(zhì)的了解。

【思考1】鋁制的餐具為什么不能長期存放堿性或酸性食物？

學(xué)生答：鋁表面的氧化膜能溶于酸和堿，不再起到保護作用，反應(yīng)生成的鋁的化合物進入食物，人吃了后會造成慢性中毒，所以不能用鋁制餐具長期存放堿性或酸性食物。

【知識介紹】氧化鋁的天然存在形式

板書：鋁土礦成分：Al2O3、Fe2O3、SiO2

投影：從鋁土礦制備鋁的工藝流程a

教師：紅線圈出來的三步反應(yīng)完成了氧化鋁的提純，都是非氧化還原反應(yīng)；綠線圈出來的一步電解氧化鋁制備鋁，可得到氧化鋁的第一個用途：作為冶煉鋁的原料。

投影：用途：①冶煉鋁的原料

教師：最后一步電解時為什么要加入冰晶石？

學(xué)生答：因為氧化鋁的熔點很高，加入冰晶石可降低熔融溫度，節(jié)約能源。

投影：②做耐火材料

設(shè)計意圖：本節(jié)課的設(shè)計主要是圍繞“從鋁土礦制備鋁的工藝流程”，在除鋁片表面氧化膜時學(xué)生已運用了工藝流程中第一步氫氧化鈉溶液溶解氧化鋁的知識，后面層層推進仍然緊緊圍繞工藝流程，上述氧化鋁用途的推導(dǎo)從流程中可自然得到。

再次投影“從鋁土礦制備鋁的工藝流程a”，但用紅圈將Al（OH）3突出。

教師：在鋁土礦制備鋁的工藝流程中有一個很重要的中間物質(zhì)——氫氧化鋁，通過灼燒氫氧化鋁得到氧化鋁，在該流程中是用CO2酸化NaAlO2溶液制得了Al（OH）3。

投影：NaAlO2+CO2+2H2O■Al（OH）3↓+NaHCO3

【問題5】換成酸性比碳酸更強的鹽酸行不行？

學(xué)生1答：可以。

學(xué)生2答：不可以。

教師：既然有爭議，那就用實驗來檢驗誰的觀點是正確的。

【實驗3】 教師演示向NaAlO2溶液中逐滴加入稀鹽酸的實驗。

實驗現(xiàn)象和結(jié)論：開始滴加鹽酸時，出現(xiàn)白色沉淀；繼續(xù)滴加，沉淀逐漸溶解。說明鹽酸能與NaAlO2溶液反應(yīng)生成Al（OH）3白色沉淀，但加入過量鹽酸后，Al（OH）3又能與鹽酸繼續(xù)反應(yīng)生成可溶性物質(zhì)。

投影：NaAlO2+HCl+H2O■Al（OH）3↓+NaCl

Al（OH）3+3HCl■AlCl3+3H2O

教師小結(jié)： 鹽酸與CO2一樣都能與NaAlO2溶液反應(yīng)生成Al（OH）3沉淀，但Al（OH）3不能溶解在過量的碳酸中，卻可溶解在過量的鹽酸中。

設(shè)計意圖：由工藝流程引出本節(jié)課另一重要物質(zhì)Al（OH）3，并且知道它與Al2O3的關(guān)系；再由流程中的CO2酸化NaAlO2溶液制得Al（OH）3提出思考，引出強酸與NaAlO2溶液如何反應(yīng)的問題，最后通過實驗得出結(jié)論，解答部分學(xué)生的疑惑。課堂設(shè)計緊緊圍繞工藝流程，建立在學(xué)生已有認知上，不顯突兀，銜接自然，推導(dǎo)合理。

投影：從鋁土礦制備鋁的工藝流程b

【思考2】鹽酸也能溶解Al2O3，若第一步用鹽酸溶解鋁土礦，Al2O3轉(zhuǎn)變?yōu)锳lCl3溶液，第二步加入什么試劑可以使AlCl3轉(zhuǎn)變?yōu)锳l（OH）3？

學(xué)生1答：NaOH溶液。

學(xué)生2答：堿溶液。

教師：AlCl3溶液與堿溶液可發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成Al（OH）3沉淀。在所給試劑中有一元強堿NaOH溶液和一元弱堿溶液氨水，下面我們就分組實驗，1-6組完成向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液的實驗，7-12組完成向AlCl3溶液中逐滴加入氨水的實驗。

【實驗4】學(xué)生分組完成向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液的實驗和向AlCl3溶液中逐滴加入氨水的實驗。

實驗現(xiàn)象和結(jié)論：兩組實驗都出現(xiàn)白色沉淀，但滴加NaOH溶液的實驗中如果繼續(xù)滴加至過量，白色沉淀又溶解了。說明Al（OH）3能溶解在強堿NaOH溶液中，而不溶于弱堿氨水。

投影：AlCl3+3NH3·H2O■Al（OH）3↓+3NH4Cl

AlCl3+3NaOH■Al（OH）3↓+3NaCl

Al（OH）3+NaOH■NaAlO2+2H2O

設(shè)計意圖：學(xué)生實驗過程中，都是只得到了白色沉淀就停止了實驗，教師靈活掌控課堂，在此先停頓小結(jié)，AlCl3能與堿溶液反應(yīng)生成Al（OH）3沉淀，強堿、弱堿都可以，然后讓各組學(xué)生繼續(xù)實驗，再滴加堿溶液，此時得到了不同現(xiàn)象，更加深了強堿與弱堿對Al（OH）3的不同影響，效果反而比連續(xù)實驗震撼，對比效應(yīng)更強烈。

板書：Al（OH）3+3HCl■AlCl3+3H2O

Al（OH）3+NaOH■NaAlO2+2H2O

教師：在教師演示實驗和學(xué)生實驗中都出現(xiàn)了白色沉淀溶解的現(xiàn)象，經(jīng)分析是發(fā)生了這樣兩個反應(yīng)，兩個方程式寫在一起跟前面學(xué)的哪個物質(zhì)有類似的性質(zhì)呢？

學(xué)生答：與Al2O3相似，都有兩性。

教師小結(jié)：既可以與酸反應(yīng)又可以與堿反應(yīng)生成鹽和水的氫氧化物稱為兩性氫氧化物。

設(shè)計意圖：在形式上與Al2O3一致起來，讓學(xué)生很容易將兩者類比，得出Al2O3、Al（OH）3都有兩性。

投影：“鋁三角”

【問題6】用NaAlO2溶液制備Al（OH）3是通CO2好，還是加鹽酸好？

學(xué)生答：通CO2好，因為Al（OH）3不溶于過量碳酸，卻溶于過量鹽酸，若用鹽酸，控制鹽酸用量有困難。

【問題7】用AlCl3溶液制備Al（OH）3是加氨水好，還是加NaOH溶液好？

學(xué)生答：加氨水好，因為Al（OH）3不溶于過量氨水，卻溶于過量NaOH溶液，若用NaOH溶液，控制用量有困難。

點評：將本節(jié)課的難點“鋁三角”在此時亮出，學(xué)生更易理解，并與工藝流程結(jié)合，解答學(xué)生在學(xué)習(xí)流程時會產(chǎn)生的疑惑。

再次投影“從鋁土礦制備鋁的工藝流程b”。

教師：工藝流程中第二步“？”里該填什么試劑？

學(xué)生答：氨水。

點評：此時學(xué)生給出的答案是個錯誤答案，也是教師為引出后面的問題故意設(shè)的一個局。

教師：你們確定是氨水嗎？不要忘了鋁土礦里還有其它物質(zhì)哦。

學(xué)生答：還有Fe2O3能與鹽酸反應(yīng)生成FeCl3，與AlCl3混在一起，加氨水后也生成沉淀，不能實現(xiàn)Al2O3的提純。

又一次投影“從鋁土礦制備鋁的工藝流程b”，但在原“AlCl3溶液”處增加了“FeCl3溶液”。

教師：我們再次思考，“？”里應(yīng)該用什么試劑，用多少量？

學(xué)生答：用過量的NaOH溶液，然后過濾得到NaAlO2溶液，再通過量CO2氣體就可制得Al（OH）3沉淀了。

投影：從鋁土礦制備鋁的工藝流程c。

教師： 加入過量NaOH溶液后過濾得到NaAlO2溶液，又回到“堿溶法”的流程中，從圖中就可看出酸溶法多出一步，原料消耗將增多，工業(yè)生產(chǎn)必須考慮成本投入，所以工業(yè)采用堿溶法比較多。

設(shè)計意圖：這一處可實現(xiàn)多重的目的，第一完善了酸溶法的工藝流程，第二利用Al（OH）3能溶于強堿的性質(zhì)進行Al3+與其他金屬陽離子的分離除雜，第三讓學(xué)生了解理論知識與實際生產(chǎn)的聯(lián)系與區(qū)別，一舉多得。

二、教后反思

1. 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，直擊重點知識，打造有效課堂

教材在這部分內(nèi)容上也是做過調(diào)整的，早期版本是將“從鋁土礦中提取鋁”放在第一課時，學(xué)生在未學(xué)習(xí)過鋁及其化合物的相關(guān)性質(zhì)前直接面對流程中的復(fù)雜反應(yīng)，非常困難，后來教材將這一內(nèi)容調(diào)整到第三課時，還是比較合理的，符合學(xué)生的一般認知規(guī)律。筆者則思考將“鋁的氧化物與氫氧化物”與“從鋁土礦中提取鋁”兩課時有機整合，通過工藝流程探索鋁的氧化物與氫氧化物的性質(zhì)，既滲透了化學(xué)知識與工業(yè)生產(chǎn)的聯(lián)系，又提高了課堂的效率，將兩課時整合為一課時。

2. 突出了化學(xué)實驗、基本理論對學(xué)習(xí)元素化合物的支撐作用

本節(jié)課中主要物質(zhì)的性質(zhì)學(xué)習(xí)都是通過學(xué)生動手實驗完成，由實驗現(xiàn)象得出物質(zhì)間反應(yīng)規(guī)律和物質(zhì)的性質(zhì)，進而再優(yōu)化實驗制備過程，由實踐→理論→實踐，是高中學(xué)習(xí)元素化合物的常用方法。

3. 活中有實，素質(zhì)教育下一樣培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)試能力

江蘇化學(xué)高考突出工藝流程的考查，本節(jié)課中通過工藝流程的研究，不僅是學(xué)習(xí)了核心化學(xué)知識，也讓學(xué)生初步體驗了研究工藝流程的思路方法。本節(jié)課還有一個重要任務(wù)是進一步鞏固離子方程式的書寫，根據(jù)課堂內(nèi)容和時間，將離子方程式的練習(xí)放在課后作業(yè)中，給學(xué)生更多的理解、消化時間，本節(jié)課的一些反應(yīng)的離子方程式也是高考?？挤匠淌?。

4. 感悟和不足

該教學(xué)設(shè)計在具體的教學(xué)實施中還是遇到了一些問題，例如：在引課階段提出如何用實驗驗證鋁片表面有氧化膜，授課班級學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)比較薄弱，根本想不到硫酸銅溶液，教師提示后仍然有部分學(xué)生反應(yīng)不過來，課后反思如果將引課設(shè)計成一個實驗探究題，直接給出硫酸銅，讓學(xué)生判斷實驗結(jié)果，就可以降低學(xué)生思考難度。教學(xué)中學(xué)生不一定都能按照教師預(yù)設(shè)的發(fā)展方向進行，有時可能需要教師進一步引導(dǎo)，有時卻是一個很好的停頓。例如：在做AlCl3與NaOH溶液、氨水反應(yīng)的實驗時，學(xué)生做出白色沉淀就停止實驗，沒有繼續(xù)探究，與教師預(yù)設(shè)的實驗結(jié)果不一致，但這個停頓不一定是壞事，教師正好在這兒給出AlCl3與堿溶液反應(yīng)的一般規(guī)律，然后再讓學(xué)生繼續(xù)實驗，使對比更強烈，更突顯實驗效果。

參考文獻

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