鎂和鋁的冶煉 【教學目的】1.使學生了解金屬的通性。2.使學生了解鋁的物理性質以及用途。3.使學生掌握鎂和鋁的化學性質。4.使學生了解鋁的幾種重要化合物。5.使學生初步了解合金。【教學重點】 鎂和鋁的化學性質、氫氧化鋁的兩性【教學難點】 氫氧化鋁的兩性【教學用具】 投影儀、膠片、鋁箔、氧氣、粗鐵絲、火柴、naoh溶液、co2、鎂帶、氯酸鉀、氧化鐵、鋁粉、濾紙、蒸發皿、砂紙、帶鐵圈的鐵架臺、0.5 moll1 al2(so4)3、氨水、2 moll1鹽酸、氧化鋁、沙子【課時安排】 2課時。【教學方法】 1.運用周期律知識討論推斷鎂和鋁的物理性質和化學性質，以及在工農業生產上的用途。2.用“實驗對比”的方法歸納鎂、鋁的化學性質。3.運用電離平衡的知識，分析、討論氫氧化鋁的兩性。4.對于氫氧化鋁的教學采用實驗探究法【教學過程】第1課時引言人類已經發現了一百多種元素，其中大約有45是金屬元素。金屬在人類社會的發展進程中，一直起著非常重要的作用。即使在各種各樣的新材料層出不窮的現代社會中，金屬仍然起著不可替代的作用。在日常生活中我們常常接觸到各種各樣的金屬，因此，我們了解金屬的重要性質是很必要的。師按照不同的分類標準，可對金屬從不同的角度進行分類。板書1.冶金工業的分類方法黑色金屬：鐵、鉻、錳（注意：實際上，鐵、鉻、錳均為銀白色金屬）有色金屬：除上述三種以外的其他金屬，如常見的鋁、鎂等。2.根據金屬密度的大小輕金屬：密度小于4.5 gcm3的金屬。如鋁、鉀、鎂、鈉等。重金屬：密度大于4.5 gcm3的金屬。如鐵、銅、銀、汞等。3.根據地殼中的含量常見金屬:如鐵、銅、錫、鎂、鋁等。稀有金屬：如鉭、鋯、鈮等。師展示幾種金屬樣品同學們，我這兒有幾種金屬樣品，請仔細觀察，大家通過討論得出金屬的通性。生物理性質1.常溫時，除了汞為液體外，其他金屬都是固體。2.有金屬光澤。這種現象只有當金屬為塊狀時才能表現出來，粉末狀時呈暗灰色或黑色。3.大多數金屬有良好的導電性和導熱性，導電性最好的是ag，其次是cu，再后為al。4.大多數金屬具有展性和延性。延性最好的是鉑，展性最好的是金。5.金屬的硬度一般較大。但不同金屬差別也大，最硬的是鉻，而na、k很軟。6.金屬的熔點一般較高。但高低差別較大，最難熔的是鎢，最易熔的是汞。師同學們，請先回憶學過的一些金屬的化學性質，然后我們共同歸納出金屬的化學通性。生化學性質金屬容易失去最外層電子，變成金屬陽離子，表現出還原性。金屬還原性強弱的順序可歸納為（金屬活動順序表）：kcanamgalznfesnpb(h)cuhgagptau。適用于水溶液（或熔化狀態）中進行的反應，體現如下：（1）排在前面的金屬能把后面的金屬從其鹽溶液中置換出來；（2）排在氫前面的金屬能從稀酸溶液中置換出氫。師為什么不同的金屬在化學反應中所表現出來的還原性強弱不同呢？下面，我們通過比較，來學習最常見的兩種金屬鎂和鋁的性質。板書第四章 幾種重要的金屬第一節 鎂和鋁師鎂和鋁的性質有類似的地方，但由于結構不同，因此性質上又有許多差異。板書一、鎂和鋁的物理性質師下面，我們通過下表來學習一下鎂和鋁的物理性質。投影展示表42表42鎂和鋁的性質元素名稱元素符號核電荷數原子結構示意圖單質的物理性質顏色和狀態硬度鎂mg12銀白色固體很軟1.7386451090鋁al13銀白色固體很軟2.70660.42467師首先同學們畫出鎂和鋁的原子結構示意圖，并指出它們的原子結構有哪些特點？然后，再說出它們分別位于元素周期表的第幾周期，第幾族？生在練習本上畫鎂和鋁的原子結構示意圖：答：鎂和鋁分別位于第三周期的a和a族，原子半徑r(mg)r(al)。師通過上表，請比較鎂和鋁的物理性質。生（1）相似性：都是銀白色的輕金屬，有較強的韌性、延性和展性，熔點較低，硬度較小，有良好的導電、導熱性。（2）差異性：鋁的硬度比鎂大，熔點、沸點比鎂高。師請利用鎂鋁的原子結構及有關知識分析二者物理性質上的差異性。生原因：鋁的價電子比鎂多，原子半徑比鎂小，故鋁單質中存在的化學鍵比鎂中的強。師物質的用途常與它們的性質有很大關系，如鋁常用于制作導線和電纜，鋁箔常用于食品、飲料的包裝等。而鎂和鋁的更重要的用途是制造合金。請同學們舉出最常見的鎂、鋁合金的用途。生可用來做門窗。師制成合金可克服純鎂和純鋁的硬度、強度較低，不適于制造機器零件的缺點，而具有質輕、堅韌、機械性能較好等許多優良性質。師鎂和鋁都是第三周期中比較活潑的金屬，它們有哪些化學性質呢？下面我們就來學習一下二者的化學性質。板書二、鎂和鋁的化學性質師在高中化學第一冊第五章，學習元素周期律知識時，我們曾學過鎂、鋁分別跟熱水反應的實驗，請同學們回憶一下實驗現象并寫出化學反應方程式。生化學方程式：mg+2h2omg(oh)2+h2現象：（事先在水中滴加酚酞）待水沸騰后，鎂帶表面變紅，說明有堿生成，而鋁則不能。師鎂和鋁同屬第三周期的元素，原子最外層分別有2個和3個電子，在參加化學反應時，容易失去最外層電子成為陽離子。但為什么與水反應時有如此大的差別呢？請同學們試從原子結構的知識來解釋。生鎂和鋁分屬不同的主族元素，鎂比鋁的原子半徑大，最外層電子數少，原子核對最外層電子的引力更小一些，因此鎂的最外層電子更易失去，鎂比鋁更活潑。結構決定性質，由于結構不同，所以二者性質有差異。師很好。下面我們就采用實驗對比的方法來學習二者的化學性質。板書1.跟非金屬反應思考：我們知道，鎂和鋁都具有金屬光澤，而為什么我手中的鎂帶和鋁箔沒有光澤呢？答在常溫下，鎂和鋁都跟空氣里的氧氣起反應，生成一層致密而堅固的氧化物薄膜，從而使金屬失去光澤。師回答很好。下面我們來觀察一下實驗（展示鎂帶在空氣中燃燒，現象：發出耀眼的強光）。問鋁能不能燃燒呢？讓我們共同觀察一個實驗。演示（實驗41）鋁箔的燃燒實驗說明：應注意當火柴燃盡時，再把鋁箔伸入集氣瓶中，不能過早伸入，以免消耗過多氧氣師同學們，你們能說出鋁箔在氧氣中燃燒的現象，并給出化學方程式嗎？生鋁箔在氧氣中可以燃燒，并放出大量的熱，產生耀眼的白光。化學反應方程式為：2al+3o22al2o3師鎂和鋁都能跟氧氣反應，但在常溫下，鎂、鋁表面都能形成致密氧化物薄膜而阻止金屬繼續氧化，所以鎂和鋁都具有抗腐蝕性。鎂和鋁除能跟氧氣起反應外，在加熱時還能跟其他非金屬如硫、鹵素等起反應。練習寫出鎂、鋁分別與cl2、s反應的化學方程式。答案：mg+cl2mgcl2mg+smgs2al+3cl22alcl32al+3sal2s3板書2.跟酸的反應演示在投影儀上放一培養皿，并盛少量稀鹽酸，用砂紙擦掉鎂帶和鋁箔表面的氧化膜后，放入同一培養皿中觀察投影屏幕。師請同學們說出觀察到的現象。生鎂帶和鋁箔表面都有氣泡，但鎂的反應更劇烈一些。師很好，同學們觀察的很仔細。其實這類反應的實質是金屬跟酸溶液中的氫離子進行反應，氫離子被還原成氫氣。練習請寫出鎂、鋁分別跟稀硫酸反應的離子方程式。答案mg+2h+=mg2+h2 2al+6h+=2al3+3h2師以上是鎂、鋁與非氧化性酸的反應，如果是氧化性的酸，情況則大不相同，如鎂與濃硫酸和濃硝酸的反應分別為：mg+2h2so4mgso4+so2+2h2omg+4hno3mg(no3)2+2no2+2h2o不會產生h2。而對于鋁來說，在冷的濃硫酸或冷的濃硝酸中，表面會被鈍化，生成堅固的氧化膜，可阻止反應的繼續進行。因此，可以用鋁制的容器裝運濃硫酸或濃硝酸。板書3.跟堿反應師我們知道，很多金屬能跟酸起反應，但大多數金屬卻不能跟堿起反應，那么，鎂和鋁遇到堿時能不能發生反應呢？演示（實驗42）由學生演示實驗。師觀察現象并思考如何進行解釋，寫出反應方程式，并標出電子轉移的方向和數目。生mg與堿溶液不反應。al可以與強堿溶液反應，并產生可燃性的氣體（h2），反應方程式為：2al+2h2o+2naoh=2naalo23h2。師鋁的表面有一層氧化膜（氧化鋁），能與氫氧化鈉反應而除去，從而使鋁暴露出來與水反應生成氫氧化鋁，而氫氧化鋁具有兩性，與堿反應生成鹽和水，而使反應得以進行。所以事實上該反應是分兩步進行的：2al+6h2o=2al(oh)3+3h22al(oh)3+2naoh=2naalo2+4h2o總反應為：鋁與氫氧化鈉溶液反應時，氧化劑是水。練習回憶硅與氫氧化鈉溶液的反應，寫出反應方程式。答案：si+2naoh+h2o=na2sio3+2h2師在這個反應中氧化劑也是h2o，所以若要標出電子轉移的數目需要在方程式的兩邊各補上1個h2o分子。板書4.跟某些氧化物的反應師鎂和鋁都是較活潑的金屬，它們的還原性比較強，不僅能把氧氣還原，而且在一定條件下還能跟某些氧化物起反應，將其中的某些元素還原。演示（實驗43）鎂條在二氧化碳里燃燒實驗說明在做鎂條在二氧化碳中燃燒實驗之前，可先用燃著的火柴伸入裝滿co2的集氣瓶里。改用燃著的鎂條時，應引導學生注意觀察現象，并對兩個實驗的現象進行對比，以加深對知識的理解。實驗注意事項1.co2要收集滿，鎂條要稍長一些，并由瓶口逐漸伸入到瓶底，使其充分反應，全部燃燒完。2.實驗所用的鎂條應預先用砂紙擦去表面的氧化膜。師觀察現象然后分析寫出化學方程式。生火柴熄滅，而鎂帶劇烈燃燒，生成白色固體，在集氣瓶壁上有黑色固體生成。反應的化學方程式為：2mg+co22mgo+c師該反應為置換反應，說明了鎂的強還原性，反應同時也說明了co2不支持燃燒是相對的。思考：鎂在二氧化硫中能否燃燒？答：鎂在二氧化硫中燃燒與在二氧化碳中相似，生成氧化鎂和單質硫，但是生成的硫能繼續與鎂反應，生成硫化鎂，反應的方程式為：2mg+so22mgo+s,mg+smgs演示（實驗44）鋁熱反應實驗中應注意的是1.要使用沒有被氧化的鋁粉，氧化鐵粉末要烘干。氧化鐵和鋁粉的質量比為31，混合要均勻。2.kclo3作為引燃劑，也可以用na2o2或bao2代替。實驗時可以不用鎂條點燃，而用在kclo3和白糖的混合物上滴加濃硫酸的方法來點燃。操作方法如下：把白糖和氯酸鉀各0.5 g混合均勻，堆放在鋁粉和鐵粉的混合物上，向其中滴加12滴濃硫酸，立即可以引發反應。3.紙漏斗必須用水濕潤。4.注意安全，實驗裝置不宜離人太近。師觀察現象，寫出反應方程式，分析各種試劑的作用。生通過實驗我們看到，鎂條劇烈燃燒，放出一定的熱量，使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發生劇烈的反應。反應放出大量的熱，并發出耀眼的光芒。紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中。反應的方程式：2al+fe2o32fe+al2o3反應中用到的鋁熱劑，是鋁粉和某些金屬氧化物（氧化鐵、氧化亞鐵、四氧化三鐵、五氧化二釩、三氧化二鉻、二氧化錳等）組成的混合物。在該反應中，鎂條和氯酸鉀是引燃劑，鎂條在空氣中可以燃燒，氧氣是氧化劑。但插入混合物中的部分鎂條燃燒時，氯酸鉀則是氧化劑，以保證鎂條的繼續燃燒，同時放出足夠的熱量引發氧化鐵和鋁粉的反應。由于該反應放出大量的熱，只要反應已經引發就可劇烈進行，放出的熱使生成的鐵熔化為液態。師鋁熱反應的原理可用于生產上，如焊接鋼軌；也可以用于冶金工業，用來冶煉難熔金屬。練習請同學們寫出鋁與三氧化二鉻、二氧化錳、五氧化二釩反應的化學方程式。答案2al+cr2o3=2cr+al2o3 4al+3mno2=3mn+2al2o3 3v2o5+10al=5al2o3+6v小結本節課重點講鎂和鋁的物理性質和化學性質。它們原子的價電子數都比較少，因而性質上有類似的地方。在物理性質上，它們都是密度較小、熔點較低、硬度較小的銀白色金屬。在化學性質上，它們的原子易失去最外層電子而成為陽離子，所以都是比較活潑的金屬，能跟非金屬、酸起反應。它們都是比較強的還原劑，能跟某些氧化物反應。由于鎂和鋁分處于不同主族，結構不同，所以性質上又有許多差異。在物理性質上，鋁的硬度比鎂稍大，熔點和沸點都比鎂高。在化學性質上，鎂比鋁更容易跟非金屬、水、酸反應。鎂不能跟堿反應，但鋁能跟堿溶液起反應，生成氫氣和偏鋁酸鹽。布置作業教材90頁習題一、1；習題四、1。附:板書設計第四章 幾種重要的金屬第一節 鎂和鋁一、鎂和鋁的物理性質都是銀白色的輕金屬，有較強的韌性、延性和展性，有良好的導電、導熱性。二、鎂和鋁的化學性質1.跟非金屬反應2mg+o22mgo 4al+3o22al2o32.跟酸的反應mg+2h=mg2+h22al+6h+=2al3+3h23.跟堿的反應2al+2naoh+2h2o=2naalo2+3h24.跟某些氧化物的反應2mg+co22mgo+c2al+fe2o32fe+al2o3教學心得:本節是學習理論知識之后集中學習金屬元素知識的，因此在教學中注意引導學生自學討論，運用理論知識指導金屬元素的學習。例如，講鎂、鋁的性質時，可結合元素周期表及周期律的知識。這樣，不僅鞏固高中所學的理論知識，還可以培養學生分析問題、解決問題的能力。另外，在講解鎂和鋁的性質時，可采用實驗對比法，對學生進行精心的引導，讓學生親自參與到學習新知識的過程中來，最后通過對所學知識的應用練習，使本節課的知識得以鞏固，充分發揮學生的主體作用，達到較好的教學效果。第2課時引言從上一節課我們所學的知識可以知道：鎂和鋁都是較活潑的金屬。因此，它們都以化合態存在于自然界中。鎂占地殼總質量的2.0%，在所有元素中為第8位，主要存在形式有：光鹵石（kclmgcl26h2o)、白云石（mgco3caco3）、菱鎂礦（mgco3)、硫酸鎂、滑石、石棉等。鋁占地殼總質量的7.7%，在所有元素中是第3位，在金屬中為第1位，主要存在形式有：鋁土礦（al2o3)、明礬石kal(so4)212h2o、長石、云母等。鋁的最常見的重要化合物有：al2o3、al(oh)3、硫酸鋁鉀等，它們有哪些性質呢？下面我們就來學習這幾種重要的鋁的化合物的性質。板書三、鋁的重要化合物1.氧化鋁（al2o3）師（展示氧化鋁）al2o3為白色粉末，不溶于水，熔點2050，用作耐火材料。自然界中純凈的al2o3為無色晶體，俗稱剛玉，硬度僅次于金剛石。在高一元素周期律一節中曾介紹過氧化鋁是典型的兩性氧化物。現在，請同學們回憶一下，什么樣的氧化物是兩性氧化物？生像al2o3這類既能與酸起反應生成鹽和水，又能與堿起反應生成鹽和水的氧化物，叫做兩性氧化物。師回答很好，請同學們寫出al2o3分別與鹽酸、naoh溶液反應的化學方程式及對應的離子方程式。板書al2o3+6hcl=2alcl3+3h2oal2o3+6h+=2al3+3h2oal2o3+2naoh=2naalo2+h2oal2o3+2oh=2alo+h2o師al2o3呈兩性，那么它對應的水化物al(oh)3的性質又怎樣呢？板書2.氫氧化鋁al(oh)3師現在我給同學們演示一下教材實驗45，你們一定要通過觀察后描述出實驗現象。生溶液中產生了不溶于水的白色膠狀物質；蒸發皿中生成了白色粉末。師好，觀察得非常仔細，我們必須具備觀察能力。現在我給大家解釋一下反應原理。講解并板書上述反應可以表示如下：al2(so4)3+6nh3h2o=2al(oh)3+3(nh4)2so42al(oh)3al2o3+3h2o師在實驗室里可以用鋁鹽溶液跟氨水的反應來制取氫氧化鋁。練習請同學們寫出實驗室制取al(oh)3的離子方程式。答案2al3+6nh3h2o=2al(oh)36nh師在高一元素周期律一節中我們曾提到過：al(oh)3是典型的兩性氫氧化物，既能跟酸起反應，又能跟堿起反應的氫氧化物。好，現在我們通過實驗來驗證al(oh)3是兩性氫氧化物。演示實驗46板書并講解實驗表明，al(oh)3在鹽酸和naoh溶液里都能溶解。這就說明它既能跟酸起反應，又能跟堿起反應，反應的化學方程式及離子方程式為：al(oh)3+3hcl=alcl33h2oal(oh)33h=al3+3h2oal(oh)3+naoh=naalo2+2h2oal(oh)3+oh=alo+2h2o問通過實驗45和46分析：氫氧化鋁能否和所有的堿溶液反應？答不是，只跟強堿溶液發生反應。師為什么al(oh)3具有兩性呢？板書并講解我們可用平衡移動的原理來作分析，氫氧化鋁在水溶液中有兩種電離方式：h+alo+h2o al(oh)3 al3+3oh酸式電離 堿式電離當向al(oh)3溶液中加酸時，抑制酸式電離，促進堿式電離。若加入足量的酸，則al(oh)3將完全以堿的形式電離，即al(oh)3溶于酸中；當向氫氧化鋁溶液中加堿時，抑制堿式電離，促進酸式電離。若加入足量的堿，則al(oh)3完全以酸的形式電離，即al(oh)3溶于堿中。強調氫氧化鋁不能與弱酸反應，如向氫氧化鋁濁液中通入二氧化碳不溶解；也不與弱堿反應如氨水。故實驗室用nh3h2o制al(oh)3，而不用強堿。投影練習下列各圖中，橫坐標為某溶液中加入的某物質的量，縱坐標為生成沉淀的量，從ae中選擇符合表中各題要求的序號，填在表中。溶 液加入的物質答案序號飽和石灰水通入過量co2alcl3溶液加入過量氨水含少量naoh的naalo2溶液通入過量co2含少量naoh的naalo2溶液逐滴加入稀鹽酸mgcl2、alcl3混合溶液逐滴加入naoh溶液至過量思路分析bca(oh)2+co2=caco3h2o；caco3co2h2o=ca(hco3)2，隨著co2的通入，沉淀量先達到最大值而后逐漸減少至消失；calcl33nh3h2o=al(oh)33nh4cl，al(oh)3不與弱堿反應，沉淀量達到最大值而不變；d因為含少量的naoh，所以最初不會產生al(oh)3沉淀；enaoh+hcl=nacl+h2o，最初無沉淀，待naoh反應完后，發生反應naalo2+hcl+h2o=nacl+al(oh)3,al(oh)3+3hcl=alcl3+3h2o，開始產生沉淀達最大值，而后減少至消失，從達到最大值到消失，消耗hcl的物質的量之比為13；a產生的沉淀為mg(oh)2和al(oh)3，而mg(oh)2不與naoh溶液反應，所以沉淀量達最大值后，再加naoh，減少的是al(oh)3，因此最后剩余為mg(oh)2板書3.硫酸鋁鉀kal(so4)2師我們在初中學過復鹽，那么，什么樣的鹽是復鹽呢？生能電離出兩種不同的陽離子和一種陰離子的鹽。師硫酸鋁鉀是由兩種不同的金屬離子和一種酸根離子組成的化合物，是一種復鹽，其化學式為kal(so4）2，它電離時能產生兩種金屬的陽離子。請同學們寫出電離方程式。板書kal(so4)2=k+al3+2so師十二水合硫酸鋁鉀kal(so4)212h2o的俗名是明礬，是無色晶體，易溶于水，溶于水時，發生水解反應。下面請同學們思考一個問題。思考：明礬的水溶液是呈酸性還是堿性？答：明礬的水溶液呈酸性板書al3+3h2o al(oh)33h師明礬水解所產生的膠狀物al(oh)3吸附能力很強，可以吸附水里的雜質，并形成沉淀，使水澄清，所以明礬常用作凈水劑，但廣泛使用鋁鹽凈化水可能導致腦損傷，造成嚴重的記憶力喪失，這是老年性癡呆癥特有的癥狀。使用時要切實注意，盡量揚長避短，才能使鋁及其化合物對人類社會發展發揮出更為重要的作用。投影練習向明礬溶液里加入ba(oh)2溶液，待so沉淀完全時，鋁元素的存在形式是( )a.一部分為al(oh)3沉淀，一部分以al3+形式存在溶液中b.一部分為al(oh)3，一部分以alo形式存在溶液中c.全部為al(oh)3沉淀d.幾乎全部以alo形式存在于溶液中答案：d（要使so沉淀完全，則所需ba(oh)2的物質的量為so的2倍，因此，相當于1 mol koh與1 mol al(oh)3剛好反應，生成1 mol kalo2，kohal(oh)3=kalo2+2h2o）師請同學們閱讀課本第87頁合金部分，然后回答以下幾個問題：1.什么是合金？ 2.合金的性質特點是什么？（學生仔細閱讀）講解并板書四、合金1.定義：由兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合在一起形成的具有金屬特性的