《铝的氧化物和氢氧化物》 教案
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铝的氧化物和氢氧化物
四都中学化学组 林惠琳
一、教学目标
1、知识与技能:
(1)掌握氧化铝和氢氧化铝的性质,加深对性质决定用途的认识。
(2)掌握两性氧化物和两性氢氧化物的概念,知道氧化铝是两性氧化物、氢氧化铝是两性氢氧化物。
(3)知道复盐的组成和明矾的净水作用。
2、过程与方法:
(1)通过对氧化铝、氢氧化铝性质的探究,初步培养发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力,并且逐步培养敢于质疑,勇于创新和合作精神等。
(2)体会化学的科学研究方法,养成从化学的角度观察、分析化学现象和进行化学知识的思维习惯。
3、情感态度与价值观:
(1)培养通过实验来研究物质性质的科学方法和严谨求实的科学态度。
(2)培养用实验来探究元素化合物性质的热情。
二、教学策略与手段
情景引入法、实验设计法、类比分析法
三、教学重难点
重点:1、两性氧化物及两性氢氧化物概念的理解
2、氧化铝、氢氧化铝与酸、与碱的化学反应方程式的书写
难点:两性氧化物与两性氢氧化物与碱的反应
四、教学过程
新课导入
展示蓝宝石、红宝石及铝土矿的图片,虽然宝石和铝土矿在价格上有着天壤之别,但从化学的角度看,他们拥有相同的主要成分:Al 2O 3,也就是我们今天这节课将要学习的铝的其中一种重要化合物;红宝石和蓝宝石是刚玉的一种,红宝石之所以显红色,是因为其含少量的铁和钛,蓝宝石之所以显蓝色是因其含少量的铬。铝土矿和刚玉都是氧化铝的天然存在形式。
新课教学
一、Al 2O 3的性质探究
通过观察图片,纯净的Al 2O 3为白色固体,难溶于水,通过上一节课的学习可知Al 2O 3的熔点高达2054。
C ,除此之外,Al 2O 3还是一种高硬度的化合物,性质决定用途,因此Al 2O 3常被用来做耐磨耐高温材料
(一)物理性质:白色固体,难溶于水,高熔点高硬度,常用作耐磨耐高温材料。 分析Al 2O 3的组成元素,可以判断它属于金属氧化物,而大多数的金属氧化物都属于碱 性氧化物,碱性氧化物能与酸反应生成盐和水,Al 2O 3也不例外,它可以和酸反应生成相应的盐和水。例如Al 2O 3与H 2SO 4反应生成Al 2(SO 4)3和H 2O ,生成的盐按照其所含阳离子进行分类,我们可以称其为铝盐,由Al 3+和相应的酸根离子组成。回顾从铝土矿中提取铝,我们又知道Al 2O 3能与NaOH 反应生成H 2O 和一种可溶于水的盐——偏铝酸钠(NaAlO 2),
绝大多数的盐是强电解质,它也不例外,从它的名称我们可以推断,该盐由Na +和 AlO 2—,
按其所含阴离子的种类,我们可以称其为偏铝酸盐。
通过以上对Al 2O 3的学习,我们知道它既能和酸反应生成盐和水,也能和碱反应也生成盐和水,回顾专题一,我们曾根据氧化物的反应特性对氧化物进行分类:能和酸反应生成盐和水的称为碱性氧化物;能和酸反应生成盐和水的称为碱性氧化物。Al 2O 3既符合了碱性氧化物的性质,也符合了酸性氧化物的性质,它应该属于哪类氧化物?
结论:氧化铝属于两性氧化物。
(二)化学性质:
1、与酸反应:Al 2O 3 +3H 2SO 4 === 2Al 2(SO 4)3 + 3 H 2O
2、与碱反应:Al 2O 3 +2NaOH === 2NaAlO 2+H 2O
酸 碱
两性氧化物:Al
3+ Al 2O 3 AlO 2—
总结:Al 2O 3属于两性氧化物,当它与酸反应时生成了铝盐,表现现出了碱性氧化物的性质,当它与碱反应时生成了偏铝酸盐,表现了酸性氧化物的性质。
二、Al(OH)3的性质探究
(一)物理性质:白色固体,难溶于水。
观察其化学式,初步判断其为碱,能和酸反应生成盐和水,例如,Al(OH)3能和HCl 反应生成AlCl 3和H 2O ,反应的过程中,H +和Al(OH)3中的氢氧根结合生成弱电解质水,而
剩下的Al 3+和Cl —组成可溶于水的铝盐,该反应是典型的复分解反应。
设问:Al 2O 3既能和酸反应也能和碱反应,表现出两性,Al(OH)3是否也能和碱反应,表现出类似Al 一样的两性呢?
类比Al 2O 3和NaOH 反应生成NaAlO 2和H 2O ,而Al(OH)3是Al 2O 3对应的水化物,因此推断Al(OH)3和NaOH 也生成了NaAlO 2和H 2O 。由此可见,Al(OH)3既能和酸反应生成盐和水,也能和碱反应生成盐和水。跟酸反应,体现了碱的性质;跟碱反应体现了酸的性质。它到底属于酸还是碱?
结论:Al(OH)3是两性氢氧化物
(二)化学性质
1、与酸反应:Al(OH)3+3HCl=== AlCl 3+3 H 2O
2、与碱反应:Al(OH)3+NaOH === NaAlO 2+2H 2O
两性氢氧化物:H ++AlO 2-+H 2O Al(OH)3 Al 3+ + 3OH -
酸式电离 碱式电离
总结:Al(OH)3是两性氢氧化物,当与酸反应,表现碱的性质,提供氢氧根,生成铝盐
和水;当与碱反应,表现酸的性质,可将Al(OH)3写成H AlO 2. H 2O ,反应过程中提供氢离
子,从而生成了偏铝酸盐。这样也就不难理解为什么Al(OH)3和NaOH 生成NaAlO 2。
过度:Al(OH)3是一种特殊的氢氧化物,具有两性,在制备Al(OH)3时我们应该注意什么问题?根据Al(OH)3的两种电离方式,进一步探究Al(OH)3的制备。
三、Al(OH)3制备探究
以AlCl 3溶液为原料
总结:AlCl 3为原料可与碱反应制取Al(OH)3,但考虑到Al(OH)3的两性,可与强碱反应生成可溶性的偏铝酸盐,因此实验室用AlCl 3溶液与氨水的反应来制备Al(OH)3。
(三)、Al(OH)3的制备
1、以AlCl 3溶液为原料
加强碱:AlCl 3 +3NaOH =Al(OH)3↓+3 NaCl
Al(OH)3+NaOH = NaAlO 2 + 2H 2O
总:AlCl 3+4NaOH = NaAlO 2 + 3NaCl+2H 2O
加弱碱:AlCl 3+3NH 3·H 2O === Al(OH)3↓+3NH 4Cl
总结:Al(OH)3的实验室制法:AlCl 3+3NH 3·H 2O === Al(OH)3↓+3NH 4Cl 根据Al(OH)3的酸式电离H ++AlO 2-+H 2O Al(OH)3,思考若以NaAlO 2为原料制备Al(OH)3可与什么物质反应?
2、以NaAlO 2溶液为原料
加强酸:NaAlO 2+HCl +H 2O =Al(OH)3 ↓+NaCl
Al(OH)3+3H Cl = AlCl 3+3H 2O
总:NaAlO 2+4HCl =Al Cl 3+ NaCl+2H 2O
加弱酸:NaAlO 2+CO 2+2H 2O =Al(OH)3 ↓+NaHCO 3
总结:根据Al(OH)3的酸式电离,NaAlO 2为原料可与酸反应制取Al(OH)3,但考虑到Al(OH)3的两性,可与强酸反应生成可溶性的铝盐,但不与弱酸反应,因此工业上用CO 2酸化NaAlO 2溶液而不用强酸酸化。
四、氢氧化铝的应用
1、净水剂---明矾(KAl (SO 4)2·12H 2O )
KAl (SO 4)2=== K ++ Al 3++2 SO 42—
Al 3++3H 2O === Al(OH)3(胶体)+3H +
2、药用等