市級(jí)教研講座粉煤灰的華麗轉(zhuǎn)身基于情境教學(xué)的鋁和鋁合金案例介紹課件高一化學(xué)

粉煤灰的華麗轉(zhuǎn)身—基于情境教學(xué)的《鋁和鋁合金》案例介紹上溪中學(xué)高一化學(xué)組

蔡

冰

（一）課程標(biāo)準(zhǔn)（2020年修訂版）要求1.結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究，了解鋁及其氧化物的主要性質(zhì)，了解這些物質(zhì)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。2.結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)金屬、非金屬及其化合物的多樣性，了解通過化學(xué)反應(yīng)可以探究物質(zhì)性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在促進(jìn)社會(huì)文明進(jìn)步、自然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)中的重要價(jià)值。

一、教學(xué)目標(biāo)設(shè)定依據(jù)（一）課程標(biāo)準(zhǔn)（2020年修訂版）要求1.結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究，了解鋁及其氧化物的主要性質(zhì)，了解這些物質(zhì)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。2.結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)金屬、非金屬及其化合物的多樣性，了解通過化學(xué)反應(yīng)可以探究物質(zhì)性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在促進(jìn)社會(huì)文明進(jìn)步、自然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)中的重要價(jià)值。

一、教學(xué)目標(biāo)設(shè)定依據(jù)（一）課程標(biāo)準(zhǔn)（2020年修訂版）要求1.結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究，了解鋁及其氧化物的主要性質(zhì)，了解這些物質(zhì)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。2.結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)金屬、非金屬及其化合物的多樣性，了解通過化學(xué)反應(yīng)可以探究物質(zhì)性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在促進(jìn)社會(huì)文明進(jìn)步、自然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)中的重要價(jià)值。

一、教學(xué)目標(biāo)設(shè)定依據(jù)（二）學(xué)情分析1.學(xué)生在初中科學(xué)里學(xué)習(xí)了合金的概念，對(duì)金屬與酸、鹽溶液的反應(yīng)有初步的了解。

2.學(xué)生對(duì)氧化物的概念有了初步的認(rèn)識(shí)，能用氧化還原反應(yīng)的概念和規(guī)律分析問題。3.學(xué)生對(duì)金屬及其化合物的知識(shí)是碎片化的，沒有形成知識(shí)體系。4.學(xué)生在真實(shí)情境中利用必備知識(shí)解決實(shí)際問題的能力有待提高。（二）學(xué)情分析1.學(xué)生在初中科學(xué)里學(xué)習(xí)了合金的概念，對(duì)金屬與酸、鹽溶液的反應(yīng)有初步的了解。

2.學(xué)生對(duì)氧化物的概念有了初步的認(rèn)識(shí)，能用氧化還原反應(yīng)的概念和規(guī)律分析問題。3.學(xué)生對(duì)金屬及其化合物的知識(shí)是碎片化的，沒有形成知識(shí)體系。4.學(xué)生在真實(shí)情境中利用必備知識(shí)解決實(shí)際問題的能力有待提高。二、教學(xué)目標(biāo)與重、難點(diǎn)1.教學(xué)目標(biāo)證據(jù)推理與模型認(rèn)知：通過手持?jǐn)?shù)字化傳感器技術(shù)測(cè)量鋁和酸堿反應(yīng)過程中的體系溫度變化和氫氣產(chǎn)生速率，建立證據(jù)意識(shí)，能基于證據(jù)對(duì)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)?？茖W(xué)探究與創(chuàng)新意識(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(duì)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。二、教學(xué)目標(biāo)與重、難點(diǎn)1.教學(xué)目標(biāo)證據(jù)推理與模型認(rèn)知：通過手持?jǐn)?shù)字化傳感器技術(shù)測(cè)量鋁和堿反應(yīng)過程中的體系溫度變化和氫氣產(chǎn)生速率，建立證據(jù)意識(shí)，能基于證據(jù)對(duì)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)?？茖W(xué)探究與創(chuàng)新意識(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(duì)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。二、教學(xué)目標(biāo)與重、難點(diǎn)1.教學(xué)目標(biāo)證據(jù)推理與模型認(rèn)知：通過手持?jǐn)?shù)字化傳感器技術(shù)測(cè)量鋁和堿反應(yīng)過程中的體系溫度變化和氫氣產(chǎn)生速率，建立證據(jù)意識(shí)，能基于證據(jù)對(duì)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)?？茖W(xué)探究與創(chuàng)新意識(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(duì)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。二、教學(xué)目標(biāo)與重、難點(diǎn)1.教學(xué)目標(biāo)科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任：通過分析“粉煤灰回收氧化鋁”和“鋁合金在船舶及海洋工程中的應(yīng)用”兩個(gè)真實(shí)的情景，體會(huì)到“粉煤灰的華麗轉(zhuǎn)身”變?yōu)榇髧?guó)工程中重要的金屬材料，認(rèn)識(shí)化學(xué)在自然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)中的重要作用，體會(huì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)之間的相互關(guān)系。二、教學(xué)目標(biāo)與重、難點(diǎn)1.教學(xué)目標(biāo)科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任：通過分析“粉煤灰回收氧化鋁”和“鋁合金在船舶及海洋工程中的應(yīng)用”兩個(gè)真實(shí)的情景，體會(huì)到“粉煤灰的華麗轉(zhuǎn)身”變?yōu)榇髧?guó)工程中重要的金屬材料，認(rèn)識(shí)化學(xué)在自然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)中的重要作用，體會(huì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)之間的相互關(guān)系。二、教學(xué)目標(biāo)與重、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：

鋁和氧化鋁的性質(zhì)、兩性氧化物的性質(zhì)教學(xué)難點(diǎn)：

能結(jié)合真實(shí)的情境，了解鋁及氧化物的主要性質(zhì)；能利用手持?jǐn)?shù)字化傳感儀器測(cè)定鋁與鹽酸、氫氧化鈉反應(yīng)過程中的溫度變化和氫氣產(chǎn)生速率，引發(fā)對(duì)反應(yīng)本質(zhì)的深層次學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)二、教學(xué)目標(biāo)與重、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：

鋁和氧化鋁的性質(zhì)、兩性氧化物的性質(zhì)教學(xué)難點(diǎn)：

能結(jié)合真實(shí)的情境，了解鋁及氧化物的主要性質(zhì)；能利用手持?jǐn)?shù)字化傳感儀器測(cè)定鋁與鹽酸、氫氧化鈉反應(yīng)過程中的溫度變化和氫氣產(chǎn)生速率，引發(fā)對(duì)反應(yīng)本質(zhì)的深層次學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

一

閱讀以下材料，回答問題材料一

粉煤灰主要是發(fā)電廠煤炭燃燒產(chǎn)生的殘余顆粒物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年我國(guó)粉煤灰排放量約為6.8億噸，2019年為7.48億噸。盡管我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)在發(fā)生變化，但煤炭消費(fèi)仍然是最大的，在未來幾年內(nèi)，排放的粉煤灰量將會(huì)持續(xù)增加。粉煤灰的處置已正成為一個(gè)備受關(guān)注的問題，因?yàn)椴划?dāng)?shù)奶幚頃?huì)給環(huán)境帶來負(fù)面影響。

材料二粉煤灰中含有鋁、鐵、硅、鈣等常量元素及鎵、鍺等微量元素，由石英、玻璃體、莫來石及殘?zhí)嫉冉M成。山西和內(nèi)蒙古地區(qū)排放的高鋁粉煤灰中的氧化鋁含量高達(dá)40%，與傳統(tǒng)鋁土礦中的鋁含量接近，且產(chǎn)量大，年產(chǎn)量約為5000萬噸，所以可以把高鋁粉煤灰當(dāng)成一種可替代鋁土礦的重要非傳統(tǒng)資源加以利用，從而降低我國(guó)對(duì)國(guó)外優(yōu)質(zhì)鋁土礦的依賴度。摘自侯慧耀等，粉煤灰回收氧化鋁工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］礦冶，2021（3）：30-39從材料一和材料二的信息，你有何啟發(fā)？設(shè)計(jì)目的知識(shí)線三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

一

閱讀以下材料，回答問題材料一

粉煤灰主要是發(fā)電廠煤炭燃燒產(chǎn)生的殘余顆粒物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年我國(guó)粉煤灰排放量約為6.8億噸，2019年為7.48億噸。盡管我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)在發(fā)生變化，但煤炭消費(fèi)仍然是最大的，在未來幾年內(nèi)，排放的粉煤灰量將會(huì)持續(xù)增加。粉煤灰的處置已正成為一個(gè)備受關(guān)注的問題，因?yàn)椴划?dāng)?shù)奶幚頃?huì)給環(huán)境帶來負(fù)面影響。

材料二粉煤灰中含有鋁、鐵、硅、鈣等常量元素及鎵、鍺等微量元素，由石英、玻璃體、莫來石及殘?zhí)嫉冉M成。山西和內(nèi)蒙古地區(qū)排放的高鋁粉煤灰中的氧化鋁含量高達(dá)40%，與傳統(tǒng)鋁土礦中的鋁含量接近，且產(chǎn)量大，年產(chǎn)量約為5000萬噸，所以可以把高鋁粉煤灰當(dāng)成一種可替代鋁土礦的重要非傳統(tǒng)資源加以利用，從而降低我國(guó)對(duì)國(guó)外優(yōu)質(zhì)鋁土礦的依賴度。摘自侯慧耀等，粉煤灰回收氧化鋁工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］礦冶，2021（3）：30-39從材料一和材料二的信息，你有何啟發(fā)？設(shè)計(jì)目的知識(shí)線三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

一

閱讀以下材料，回答問題材料一

粉煤灰主要是發(fā)電廠煤炭燃燒產(chǎn)生的殘余顆粒物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年我國(guó)粉煤灰排放量約為6.8億噸，2019年為7.48億噸。盡管我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)在發(fā)生變化，但煤炭消費(fèi)仍然是最大的，在未來幾年內(nèi)，排放的粉煤灰量將會(huì)持續(xù)增加。粉煤灰的處置已正成為一個(gè)備受關(guān)注的問題，因?yàn)椴划?dāng)?shù)奶幚頃?huì)給環(huán)境帶來負(fù)面影響。

材料二粉煤灰中含有鋁、鐵、硅、鈣等常量元素及鎵、鍺等微量元素，由石英、玻璃體、莫來石及殘?zhí)嫉冉M成。山西和內(nèi)蒙古地區(qū)排放的高鋁粉煤灰中的氧化鋁含量高達(dá)40%，與傳統(tǒng)鋁土礦中的鋁含量接近，且產(chǎn)量大，年產(chǎn)量約為5000萬噸，所以可以把高鋁粉煤灰當(dāng)成一種可替代鋁土礦的重要非傳統(tǒng)資源加以利用，從而降低我國(guó)對(duì)國(guó)外優(yōu)質(zhì)鋁土礦的依賴度。摘自侯慧耀等，粉煤灰回收氧化鋁工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］礦冶，2021（3）：30-39從材料一和材料二的信息，你有何啟發(fā)？設(shè)計(jì)目的

知識(shí)線三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

一

閱讀以下材料，回答問題材料一

粉煤灰主要是發(fā)電廠煤炭燃燒產(chǎn)生的殘余顆粒物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年我國(guó)粉煤灰排放量約為6.8億噸，2019年為7.48億噸。盡管我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)在發(fā)生變化，但煤炭消費(fèi)仍然是最大的，在未來幾年內(nèi)，排放的粉煤灰量將會(huì)持續(xù)增加。粉煤灰的處置已正成為一個(gè)備受關(guān)注的問題，因?yàn)椴划?dāng)?shù)奶幚頃?huì)給環(huán)境帶來負(fù)面影響。

材料二粉煤灰中含有鋁、鐵、硅、鈣等常量元素及鎵、鍺等微量元素，由石英、玻璃體、莫來石及殘?zhí)嫉冉M成。山西和內(nèi)蒙古地區(qū)排放的高鋁粉煤灰中的氧化鋁含量高達(dá)40%，與傳統(tǒng)鋁土礦中的鋁含量接近，且產(chǎn)量大，年產(chǎn)量約為5000萬噸，所以可以把高鋁粉煤灰當(dāng)成一種可替代鋁土礦的重要非傳統(tǒng)資源加以利用，從而降低我國(guó)對(duì)國(guó)外優(yōu)質(zhì)鋁土礦的依賴度。摘自侯慧耀等，粉煤灰回收氧化鋁工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］礦冶，2021（3）：30-39從材料一和材料二的信息，你有何啟發(fā)？設(shè)計(jì)目的

知識(shí)線1.垃圾只是放錯(cuò)地方的資源。垃圾分類是實(shí)現(xiàn)資源綜合利用重要途徑。2.通過研究，應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)從粉煤灰中回收氧化鋁的現(xiàn)代工藝。3.科學(xué)是促進(jìn)自然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)的重要手段。三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

一

閱讀以下材料，回答問題材料一

粉煤灰主要是發(fā)電廠煤炭燃燒產(chǎn)生的殘余顆粒物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年我國(guó)粉煤灰排放量約為6.8億噸，2019年為7.48億噸。盡管我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)在發(fā)生變化，但煤炭消費(fèi)仍然是最大的，在未來幾年內(nèi)，排放的粉煤灰量將會(huì)持續(xù)增加。粉煤灰的處置已正成為一個(gè)備受關(guān)注的問題，因?yàn)椴划?dāng)?shù)奶幚頃?huì)給環(huán)境帶來負(fù)面影響。

材料二粉煤灰中含有鋁、鐵、硅、鈣等常量元素及鎵、鍺等微量元素，由石英、玻璃體、莫來石及殘?zhí)嫉冉M成。山西和內(nèi)蒙古地區(qū)排放的高鋁粉煤灰中的氧化鋁含量高達(dá)40%，與傳統(tǒng)鋁土礦中的鋁含量接近，且產(chǎn)量大，年產(chǎn)量約為5000萬噸，所以可以把高鋁粉煤灰當(dāng)成一種可替代鋁土礦的重要非傳統(tǒng)資源加以利用，從而降低我國(guó)對(duì)國(guó)外優(yōu)質(zhì)鋁土礦的依賴度。摘自侯慧耀等，粉煤灰回收氧化鋁工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］礦冶，2021（3）：30-39從材料一和材料二的信息，你有何啟發(fā)？設(shè)計(jì)目的

創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，引出從粉煤灰回收氧化鋁的思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。知識(shí)線1.垃圾只是放錯(cuò)地方的資源。垃圾分類是實(shí)現(xiàn)資源綜合利用重要途徑。2.通過研究，應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)從粉煤灰中回收氧化鋁的現(xiàn)代工藝。3.科學(xué)是促進(jìn)自然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)的重要手段。三、教學(xué)過程情境線過渡一

粉煤灰中的

含量和鋁硅比達(dá)不到用拜耳法提取的要求，與鋁土礦相比，粉煤灰中的二氧化硅含量高，若直接應(yīng)用拜耳法工藝，脫硅過程中會(huì)形成不溶性的鈉鋁硅酸鹽，導(dǎo)致堿損失大。為此，科研工作者們?cè)诮梃b拜耳法的基礎(chǔ)上，探索其它提鋁工藝。根據(jù)粉煤灰的成分特點(diǎn)以及浸出介質(zhì)的不同，從粉煤灰中提取氧化鋁的工藝可以分為堿法、酸法、酸堿聯(lián)合和其它方法等。摘自侯慧耀等，粉煤灰回收氧化鋁工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］礦冶，2021（3）：30-39設(shè)計(jì)目的知識(shí)線三、教學(xué)過程情境線過渡一

粉煤灰中的

含量和鋁硅比達(dá)不到用拜耳法提取的要求，與鋁土礦相比，粉煤灰中的二氧化硅含量高，若直接應(yīng)用拜耳法工藝，脫硅過程中會(huì)形成不溶性的鈉鋁硅酸鹽，導(dǎo)致堿損失大。為此，科研工作者們?cè)诮梃b拜耳法的基礎(chǔ)上，探索其它提鋁工藝。根據(jù)粉煤灰的成分特點(diǎn)以及浸出介質(zhì)的不同，從粉煤灰中提取氧化鋁的工藝可以分為堿法、酸法、酸堿聯(lián)合和其它方法等。摘自侯慧耀等，粉煤灰回收氧化鋁工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］礦冶，2021（3）：30-39設(shè)計(jì)目的知識(shí)線三、教學(xué)過程情境線過渡一

粉煤灰中的

含量和鋁硅比達(dá)不到用拜耳法提取的要求，與鋁土礦相比，粉煤灰中的二氧化硅含量高，若直接應(yīng)用拜耳法工藝，脫硅過程中會(huì)形成不溶性的鈉鋁硅酸鹽，導(dǎo)致堿損失大。為此，科研工作者們?cè)诮梃b拜耳法的基礎(chǔ)上，探索其它提鋁工藝。根據(jù)粉煤灰的成分特點(diǎn)以及浸出介質(zhì)的不同，從粉煤灰中提取氧化鋁的工藝可以分為堿法、酸法、酸堿聯(lián)合和其它方法等。摘自侯慧耀等，粉煤灰回收氧化鋁工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］礦冶，2021（3）：30-39設(shè)計(jì)目的知識(shí)線介質(zhì)不同，粉煤灰中的氧化鋁可以發(fā)生不同反應(yīng)。三、教學(xué)過程情境線過渡一

粉煤灰中的

含量和鋁硅比達(dá)不到用拜耳法提取的要求，與鋁土礦相比，粉煤灰中的二氧化硅含量高，若直接應(yīng)用拜耳法工藝，脫硅過程中會(huì)形成不溶性的鈉鋁硅酸鹽，導(dǎo)致堿損失大。為此，科研工作者們?cè)诮梃b拜耳法的基礎(chǔ)上，探索其它提鋁工藝。根據(jù)粉煤灰的成分特點(diǎn)以及浸出介質(zhì)的不同，從粉煤灰中提取氧化鋁的工藝可以分為堿法、酸法、酸堿聯(lián)合和其它方法等。摘自侯慧耀等，粉煤灰回收氧化鋁工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］礦冶，2021（3）：30-39設(shè)計(jì)目的從拜耳法引出酸溶法和堿溶法回收氧化鋁兩種工藝，為氧化鋁的性質(zhì)做出鋪墊知識(shí)線介質(zhì)不同，粉煤灰中的氧化鋁可以發(fā)生不同反應(yīng)。三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

二

直接酸浸法

一步酸溶法就是典型的直接酸浸，一步酸溶法為神華集團(tuán)與吉林大學(xué)共同研發(fā)，通過一步鹽酸浸出可綜合回收鋁、鎵、鐵等。具體工藝為，先磁選除去粉煤灰中部分的鐵氧化物，后由鹽酸浸出粉煤灰，過濾得到AlCl3溶液，溶液中的鎵、鐵經(jīng)系統(tǒng)回收后，接著進(jìn)行濃縮、煅燒后得到冶金級(jí)氧化鋁。氧化鋁經(jīng)過一系列反應(yīng)生成單質(zhì)鋁。摘自侯慧耀等，粉煤灰回收氧化鋁工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］礦冶，2021（3）：30-39設(shè)計(jì)目的知識(shí)線三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

二

直接酸浸法

一步酸溶法就是典型的直接酸浸，一步酸溶法為神華集團(tuán)與吉林大學(xué)共同研發(fā)，通過一步鹽酸浸出可綜合回收鋁、鎵、鐵等。具體工藝為，先磁選除去粉煤灰中部分的鐵氧化物，后由鹽酸浸出粉煤灰，過濾得到AlCl3溶液，溶液中的鎵、鐵經(jīng)系統(tǒng)回收后，接著進(jìn)行濃縮、煅燒后得到冶金級(jí)氧化鋁。氧化鋁經(jīng)過一系列反應(yīng)生成單質(zhì)鋁。摘自侯慧耀等，粉煤灰回收氧化鋁工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］礦冶，2021（3）：30-39設(shè)計(jì)目的知識(shí)線三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

二

直接酸浸法

一步酸溶法就是典型的直接酸浸，一步酸溶法為神華集團(tuán)與吉林大學(xué)共同研發(fā)，通過一步鹽酸浸出可綜合回收鋁、鎵、鐵等。具體工藝為，先磁選除去粉煤灰中部分的鐵氧化物，后由鹽酸浸出粉煤灰，過濾得到AlCl3溶液，溶液中的鎵、鐵經(jīng)系統(tǒng)回收后，接著進(jìn)行濃縮、煅燒后得到冶金級(jí)氧化鋁。氧化鋁經(jīng)過一系列反應(yīng)生成單質(zhì)鋁。摘自侯慧耀等，粉煤灰回收氧化鋁工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］礦冶，2021（3）：30-39設(shè)計(jì)目的利用真實(shí)的文獻(xiàn)資料，引出氧化鋁和鹽酸的反應(yīng)，又能提高學(xué)生分析和處理信息能力，進(jìn)一步掌握離子方程的書寫。知識(shí)線氧化鋁和鹽酸反應(yīng)Al2O3+

HCl=

AlCl3+

.離子方程式

.三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

二

直接酸浸法

一步酸溶法就是典型的直接酸浸，一步酸溶法為神華集團(tuán)與吉林大學(xué)共同研發(fā)，通過一步鹽酸浸出可綜合回收鋁、鎵、鐵等。具體工藝為，先磁選除去粉煤灰中部分的鐵氧化物，后由鹽酸浸出粉煤灰，過濾得到AlCl3溶液，溶液中的鎵、鐵經(jīng)系統(tǒng)回收后，接著進(jìn)行濃縮、煅燒后得到冶金級(jí)氧化鋁。氧化鋁經(jīng)過一系列反應(yīng)生成單質(zhì)鋁。摘自侯慧耀等，粉煤灰回收氧化鋁工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］礦冶，2021（3）：30-39設(shè)計(jì)目的利用真實(shí)的文獻(xiàn)資料，引出氧化鋁和鹽酸的反應(yīng)，又能提高學(xué)生分析和處理信息能力，進(jìn)一步掌握離子方程的書寫。知識(shí)線氧化鋁和鹽酸反應(yīng)Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O離子方程式Al2O3+6H+=2Al3++3H2O三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

二

兩步堿溶法

蘇雙青等使用兩步堿溶解工藝由粉煤灰制備超細(xì)氫氧化鋁。在此過程中，先將粉煤灰在一定溫度條件下用NaOH溶液預(yù)脫硅，然后進(jìn)行過濾，濾餅用NaOH和CaO溶出，得到高苛性比的NaAlO2溶液，經(jīng)一系列工序處理后得到Al(OH)3。Al(OH)3經(jīng)過一系列反應(yīng)生成單質(zhì)鋁。摘自侯慧耀等，粉煤灰回收氧化鋁工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］礦冶，2021（3）：30-39設(shè)計(jì)目的知識(shí)線三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

二

兩步堿溶法

蘇雙青等使用兩步堿溶解工藝由粉煤灰制備超細(xì)氫氧化鋁。在此過程中，先將粉煤灰在一定溫度條件下用NaOH溶液預(yù)脫硅，然后進(jìn)行過濾，濾餅用NaOH和CaO溶出，得到高苛性比的NaAlO2溶液，經(jīng)一系列工序處理后得到Al(OH)3。Al(OH)3經(jīng)過一系列反應(yīng)生成單質(zhì)鋁。摘自侯慧耀等，粉煤灰回收氧化鋁工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］礦冶，2021（3）：30-39設(shè)計(jì)目的知識(shí)線三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

二

兩步堿溶法

蘇雙青等使用兩步堿溶解工藝由粉煤灰制備超細(xì)氫氧化鋁。在此過程中，先將粉煤灰在一定溫度條件下用NaOH溶液預(yù)脫硅，然后進(jìn)行過濾，濾餅用NaOH和CaO溶出，得到高苛性比的NaAlO2溶液，經(jīng)一系列工序處理后得到Al(OH)3。Al(OH)3經(jīng)過一系列反應(yīng)生成單質(zhì)鋁。摘自侯慧耀等，粉煤灰回收氧化鋁工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］礦冶，2021（3）：30-39設(shè)計(jì)目的利用真實(shí)的文獻(xiàn)資料，引出氧化鋁和氫氧化鈉的反應(yīng)，初步掌握陌生方程式的書寫技巧。知識(shí)線氧化鋁在堿性溶液中的反應(yīng)Al2O3+

NaOH=

NaAlO2

+.離子方程式.

三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

二

兩步堿溶法

蘇雙青等使用兩步堿溶解工藝由粉煤灰制備超細(xì)氫氧化鋁。在此過程中，先將粉煤灰在一定溫度條件下用NaOH溶液預(yù)脫硅，然后進(jìn)行過濾，濾餅用NaOH和CaO溶出，得到高苛性比的NaAlO2溶液，經(jīng)一系列工序處理后得到Al(OH)3。Al(OH)3經(jīng)過一系列反應(yīng)生成單質(zhì)鋁。摘自侯慧耀等，粉煤灰回收氧化鋁工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］礦冶，2021（3）：30-39設(shè)計(jì)目的利用真實(shí)的文獻(xiàn)資料，引出氧化鋁和氫氧化鈉的反應(yīng)，初步掌握陌生方程式的書寫技巧。知識(shí)線氧化鋁在堿性溶液中的反應(yīng)Al2O3+2NaOH=2NaAlO2

+2H2O離子方程式Al2O3+2OH-=2AlO2-

+2H2O三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

二

兩步堿溶法

蘇雙青等使用兩步堿溶解工藝由粉煤灰制備超細(xì)氫氧化鋁。在此過程中，先將粉煤灰在一定溫度條件下用NaOH溶液預(yù)脫硅，然后進(jìn)行過濾，濾餅用NaOH和CaO溶出，得到高苛性比的NaAlO2溶液，經(jīng)一系列工序處理后得到Al(OH)3。Al(OH)3經(jīng)過一系列反應(yīng)生成單質(zhì)鋁。摘自侯慧耀等，粉煤灰回收氧化鋁工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］礦冶，2021（3）：30-39設(shè)計(jì)目的利用真實(shí)的文獻(xiàn)資料，引出氧化鋁和氫氧化鈉的反應(yīng)，初步掌握陌生方程式的書寫技巧。知識(shí)線氧化鋁在堿性溶液中的反應(yīng)Al2O3+2NaOH=2NaAlO2

+2H2O離子方程式Al2O3+2OH-=2AlO2-

+2H2O設(shè)計(jì)目的2基于文獻(xiàn)材料，學(xué)生發(fā)現(xiàn)金屬氧化物還能和堿反應(yīng)，沖擊了他們?cè)谝郧皩W(xué)習(xí)中形成的物質(zhì)轉(zhuǎn)化觀念。在沖突中，使學(xué)生初步形成證據(jù)意識(shí)，能夠基于事實(shí)進(jìn)行合理的推導(dǎo)。三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

二

兩步堿溶法

蘇雙青等使用兩步堿溶解工藝由粉煤灰制備超細(xì)氫氧化鋁。在此過程中，先將粉煤灰在一定溫度條件下用NaOH溶液預(yù)脫硅，然后進(jìn)行過濾，濾餅用NaOH和CaO溶出，得到高苛性比的NaAlO2溶液，經(jīng)一系列工序處理后得到Al(OH)3。Al(OH)3經(jīng)過一系列反應(yīng)生成單質(zhì)鋁。摘自侯慧耀等，粉煤灰回收氧化鋁工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］礦冶，2021（3）：30-39設(shè)計(jì)目的利用真實(shí)的文獻(xiàn)資料，引出氧化鋁和氫氧化鈉的反應(yīng)，初步掌握陌生方程式的書寫技巧。知識(shí)線氧化鋁在堿性溶液中的反應(yīng)Al2O3+2NaOH=2NaAlO2

+2H2O離子方程式Al2O3+2OH-=2AlO2-

+2H2O板書：一

鋁和鋁合金1.1氧化鋁

兩性氧化物Al2O3和酸反應(yīng)，Al2O3和堿反應(yīng)設(shè)計(jì)目的3由此，引出兩性氧化物概念三、教學(xué)過程情境線過渡

二

材料1鋁合金在船舶和海洋工程中的應(yīng)用

船舶以及海洋工程在運(yùn)作的過程中會(huì)面對(duì)非常特殊且復(fù)雜的環(huán)境。海水作為一種電解質(zhì)溶液，能夠腐蝕許多的金屬，而鋁合金防水以及耐腐蝕的性能在眾多合金當(dāng)中尤為突出，即使長(zhǎng)期在水中浸泡，也不會(huì)被腐蝕。摘自

崔倫儀.鋁合金在船舶和海洋工程中的運(yùn)用[J].船舶物資與市場(chǎng),2021,(5):81-82.材料2

摘自化學(xué)（人教版）必修第一冊(cè)P76第一段

鋁是地殼中含量最多的金屬元素，鋁是一種活潑金屬，在常溫下就能與空氣中的氧氣反應(yīng)，表面生成一層致密的氧化物薄膜。……思考：船舶及海洋工程中使用的鋁合金防水，能耐腐蝕。那普通的鋁片能耐酸堿腐蝕嗎？打磨過的鋁片呢？設(shè)計(jì)目的知識(shí)線從粉煤灰回收的氧化鋁，再經(jīng)過一系列

反應(yīng)和制造工藝后能夠轉(zhuǎn)化為特種鋁合金，在我國(guó)船舶和海洋工程提供重要的材料支撐。2.常見的鋁片表面都有一層致密的氧化物薄膜。三、教學(xué)過程情境線過渡

二

材料1鋁合金在船舶和海洋工程中的應(yīng)用

船舶以及海洋工程在運(yùn)作的過程中會(huì)面對(duì)非常特殊且復(fù)雜的環(huán)境。海水作為一種電解質(zhì)溶液，能夠腐蝕許多的金屬，而鋁合金防水以及耐腐蝕的性能在眾多合金當(dāng)中尤為突出，即使長(zhǎng)期在水中浸泡，也不會(huì)被腐蝕。摘自

崔倫儀.鋁合金在船舶和海洋工程中的運(yùn)用[J].船舶物資與市場(chǎng),2021,(5):81-82.材料2

摘自化學(xué)（人教版）必修第一冊(cè)P76第一段

鋁是地殼中含量最多的金屬元素，鋁是一種活潑金屬，在常溫下就能與空氣中的氧氣反應(yīng)，表面生成一層致密的氧化物薄膜?！伎迹捍凹昂Ｑ蠊こ讨惺褂玫匿X合金防水，能耐腐蝕。那普通的鋁片能耐酸堿腐蝕嗎？打磨過的鋁片呢？設(shè)計(jì)目的

從粉煤灰到特種鋁合金，實(shí)現(xiàn)了華麗的轉(zhuǎn)身，讓學(xué)生驚嘆科學(xué)和技術(shù)的偉大?！捌胀ǖ匿X片能耐酸堿腐蝕嗎？”、“打磨過的鋁片呢？”兩個(gè)問題既能引出本課鋁性質(zhì)的研究，實(shí)現(xiàn)自然過渡，又能強(qiáng)烈刺激了他們的科學(xué)探究欲望。知識(shí)線從粉煤灰回收的氧化鋁，再經(jīng)過一系列

反應(yīng)和制造工藝后能夠轉(zhuǎn)化為特種鋁合金，在我國(guó)船舶和海洋工程提供重要的材料支撐。2.常見的鋁片表面都有一層致密的氧化物薄膜。三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

三

分組探究鋁和鹽酸的反應(yīng)

在一支試管中加入5ml鹽酸，再向試管中放入一小塊鋁片。過一段時(shí)間后，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象：

設(shè)計(jì)目的知識(shí)線

三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

三

分組探究鋁和鹽酸的反應(yīng)

在一支試管中加入5ml鹽酸，再向試管中放入一小塊鋁片。過一段時(shí)間后，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象：

剛開始產(chǎn)生少量的氣泡，一小段時(shí)間后產(chǎn)生大量的氣泡。

設(shè)計(jì)目的知識(shí)線

鋁表面的氧化膜和鋁均能與鹽酸發(fā)生反應(yīng)。Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑2Al+6H+=2Al3++3H2↑三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

三

分組探究鋁和鹽酸的反應(yīng)

在一支試管中加入5ml鹽酸，再向試管中放入一小塊鋁片。過一段時(shí)間后，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象：

剛開始產(chǎn)生少量的氣泡，一小段時(shí)間后產(chǎn)生大量的氣泡。

設(shè)計(jì)目的使學(xué)生通過小組合作的形式有序地、全面地地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并能準(zhǔn)確地用語言描述，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。知識(shí)線

鋁表面的氧化膜和鋁均能與鹽酸發(fā)生反應(yīng)。Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑2Al+6H+=2Al3++3H2↑三、教學(xué)過程設(shè)計(jì)目的知識(shí)線情境線學(xué)生任務(wù)

四

利用數(shù)字化傳感儀器探究鋁和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)

①氫氣檢測(cè)探頭②溫度檢測(cè)探頭③數(shù)據(jù)采集器

④

平板電腦

三、教學(xué)過程設(shè)計(jì)目的知識(shí)線1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

未打磨過的鋁片，剛開始溫度沒有明顯升高，未檢測(cè)到氫氣，一段時(shí)間后，溫度明顯升高，探頭檢測(cè)到有大量氫氣產(chǎn)生。

打磨過的鋁片，溫度明顯升高，探頭檢測(cè)到有大量氫氣產(chǎn)生。2.反應(yīng)原理情境線學(xué)生任務(wù)

四

利用數(shù)字化傳感儀器探究鋁和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)

①氫氣檢測(cè)探頭②溫度檢測(cè)探頭③數(shù)據(jù)采集器

④

平板電腦

三、教學(xué)過程設(shè)計(jì)目的知識(shí)線1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

未打磨過的鋁片，剛開始溫度沒有明顯升高，未檢測(cè)到氫氣，一段時(shí)間后，溫度明顯升高，探頭檢測(cè)到有大量氫氣產(chǎn)生。

打磨過的鋁片，溫度明顯升高，探頭檢測(cè)到有大量氫氣產(chǎn)生。2.反應(yīng)原理Al2O3+2NaOH=2NaAlO2

+2H2O2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+

3H2↑情境線學(xué)生任務(wù)

四

利用數(shù)字化傳感儀器探究鋁和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)

①氫氣檢測(cè)探頭②溫度檢測(cè)探頭③數(shù)據(jù)采集器

④

平板電腦

三、教學(xué)過程設(shè)計(jì)目的

利用手持?jǐn)?shù)字化傳感器技術(shù)測(cè)量鋁和堿反應(yīng)的體系溫度變化和氫氣產(chǎn)生速率，建立證據(jù)意識(shí)。能基于證據(jù)提出鋁片和堿反應(yīng)的不同歷程。同時(shí)引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，金屬還能堿反應(yīng)，拓展了他們的物質(zhì)轉(zhuǎn)化觀。知識(shí)線1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

未打磨過的鋁片，剛開始溫度沒有明顯升高，未檢測(cè)到氫氣，一段時(shí)間后，溫度明顯升高，探頭檢測(cè)到有大量氫氣產(chǎn)生。

打磨過的鋁片，溫度明顯升高，探頭檢測(cè)到有大量氫氣產(chǎn)生。2.反應(yīng)原理Al2O3+2NaOH=2NaAlO2

+2H2O2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+

3H2↑情境線學(xué)生任務(wù)

四

利用數(shù)字化傳感儀器探究鋁和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)

①氫氣檢測(cè)探頭②溫度檢測(cè)探頭③數(shù)據(jù)采集器

④

平板電腦

三、教學(xué)過程設(shè)計(jì)目的

利用手持?jǐn)?shù)字化傳感器技術(shù)測(cè)量鋁和堿反應(yīng)的體系溫度變化和氫氣產(chǎn)生速率，建立證據(jù)意識(shí)。能基于證據(jù)提出鋁片和堿反應(yīng)的不同歷程。同時(shí)引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，金屬還能堿反應(yīng)，拓展了他們的物質(zhì)轉(zhuǎn)化觀。知識(shí)線1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

未打磨過的鋁片，剛開始溫度沒有明顯升高，未檢測(cè)到氫氣，一段時(shí)間后，溫度明顯升高，探頭檢測(cè)到有大量氫氣產(chǎn)生。

打磨過的鋁片，溫度明顯升高，探頭檢測(cè)到有大量氫氣產(chǎn)生。2.反應(yīng)原理Al2O3+2NaOH=2NaAlO2

+2H2O2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+

3H2↑情境線學(xué)生任務(wù)

四

利用數(shù)字化傳感儀器探究鋁和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)

①氫氣檢測(cè)探頭②溫度檢測(cè)探頭③數(shù)據(jù)采集器

④

平板電腦

三、教學(xué)過程設(shè)計(jì)目的

利用手持?jǐn)?shù)字化傳感器技術(shù)測(cè)量鋁和堿反應(yīng)的體系溫度變化和氫氣產(chǎn)生速率，建立證據(jù)意識(shí)。能基于證據(jù)提出鋁片和堿反應(yīng)的不同歷程。同時(shí)引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，金屬還能堿反應(yīng)，拓展了他們的物質(zhì)轉(zhuǎn)化觀。知識(shí)線板書一

鋁和鋁合金1.1氧化鋁

兩性氧化物Al2O3和酸反應(yīng)，Al2O3和堿反應(yīng)1.2鋁

Al和酸反應(yīng)，Al和堿反應(yīng)情境線學(xué)生任務(wù)

四

利用數(shù)字化傳感儀器探究鋁和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)

①氫氣檢測(cè)探頭②溫度檢測(cè)探頭③數(shù)據(jù)采集器

④

平板電腦

三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

五

鋁合金及其常見應(yīng)用

材料一

材料二

設(shè)計(jì)目的知識(shí)線三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

五

鋁合金及其常見應(yīng)用

材料一

材料二

設(shè)計(jì)目的知識(shí)線思考和討論1.鋁制餐具為什么不能長(zhǎng)期盛放酸性或堿性食物？2.我國(guó)大飛機(jī)C919的外殼主要成分是鋁合金，為什么選擇鋁合金制造大飛機(jī)呢？三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

五

鋁合金及其常見應(yīng)用

材料一

材料二

設(shè)計(jì)目的知識(shí)線思考和討論1.鋁制餐具為什么不能長(zhǎng)期盛放酸性或堿性食物？2.我國(guó)大飛機(jī)C919的外殼主要成分是鋁合金，為什么選擇鋁合金制造大飛機(jī)呢？鋁鋁合金成分Al鋁中加入少量Cu、Mg、Si、Mn、Zn的其他金屬元素和稀土元素性能硬度和強(qiáng)度較小抗腐蝕能力強(qiáng)，強(qiáng)度高，密度小。硬鋁的性能三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)

五

鋁合金及其常見應(yīng)用

材料一

材料二

設(shè)計(jì)目的通過“大飛機(jī)C919的外殼為什么選用鋁合金？”問題，引發(fā)對(duì)合金材料定義和結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步理解。知識(shí)線思考和討論1.鋁制餐具為什么不能長(zhǎng)期盛放酸性或堿性食物？2.我國(guó)大飛機(jī)C919的外殼主要成分是鋁合金，為什么選擇鋁合金制造大飛機(jī)呢？鋁鋁合金成分Al鋁中加入少量Cu、Mg、Si、Mn、Zn的其他金屬元素和稀土元素性能硬度和強(qiáng)度較小抗腐蝕能力強(qiáng)，強(qiáng)度高，密度小。硬鋁的性能三、教學(xué)過程情境線課堂小結(jié)

設(shè)計(jì)目的知識(shí)線一

鋁和鋁合金1.1氧化鋁

兩性氧化物Al2O3和酸反應(yīng)：Al2O3和堿反應(yīng)：1.2鋁

Al和酸反應(yīng)：Al和堿反應(yīng)：1.3鋁合金硬鋁三、教學(xué)過程情境線學(xué)生任務(wù)六

學(xué)以致用例1某地煤矸石經(jīng)預(yù)處理后含SiO2（63%）、Al2O3（25%）、Fe2O3（5%）及少量鈣鎂的化合物等，一種綜合利用工藝設(shè)計(jì)如下：（1）“酸浸”過程中主要反應(yīng)的離子方程式為：_______、______．（2）“酸浸”時(shí)，提高浸出速率的具體措施有___、___．（寫出兩個(gè)）（3）“堿溶”的目的是

,物質(zhì)X的化學(xué)式為________．（4）從流程中分離出來的Fe（OH）3沉淀可在堿性條件下用KClO溶液處理，制備新型水處理劑高鐵酸鉀（K2FeO4），該反應(yīng)的離子方程式為：________________．（5）若根據(jù)過濾出的Fe（OH）3沉淀來推算煤矸石中Fe2O3的含量，須將沉淀清洗干凈，檢驗(yàn)沉淀是否洗干凈的具體操作方法是_________．

備注：Al(OH)3是兩性氫氧化物，也能和堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽。設(shè)計(jì)目的

知識(shí)線答案：1.Al2O3+6H+=2Al3++3H2O

Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O2