金属铝冶炼的工业流程高中化学说课课件北京海淀
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以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4 及炭黑等）和 H2SO4 为原料，制备 高纯 PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下：
看原理
（1）过程Ⅰ中，在 Fe2+催化下，Pb 和 PbO2 反应生成 PbSO4 的化学方程式是__________。 （2）过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液 1 经处理后可在过程Ⅱ中重复使用，其目的是_____(选填 序号)。 A．减少 PbO 的损失，提高产品的产率 B．重复利用 NaOH，提高原料的利用率 C．增加浓度，提高脱硫效率
• ②向混合体系中滴加盐 酸至无色，充分震荡， 静置，观察能否用过滤 的方法分离硅酸和氯化 铝溶液？
认识环节
提炼核心
提炼方法
运用提升
归纳转化 循环利用
环节二：铝及其化合物的转化与碳元素的循环利用
1.总结铝及其化合物的转化关系。
归纳转化
环节二：铝及其化合物的转化与碳元素的循环利用
循环利用
2.根据物质的转化，设计使某些元素循环利用，使生产更经济、更节 能。
《金属铝冶炼的工业流程》说课
1.素材分析
• ①复习铝及其化合物的转化关系，以 物质转化为核心设计冶炼工业流程。
• ②形成解决工业流程问题的一般方法。 • ③ 元素化合物复习中可以合理利用各
种工业流程素材复习元素及其化合物 之间的转化关系，并将实验和原理的 复习适当的融合。
百度文库
铝土矿
2.指导思想
铝及其化合物
知识内容进行综合运用的方法。
有一定的知识基础，但知识的迁
知识
移能力没有在化合物复习过程中
体现出来，对问题全面分析能力
有待提高。
5.教学目标
知识目标
（1）复习金属铝及其化合 物的转化关系。 （2）形成解决工业流程问 题的一般方法。 （3）复习电解原理在电镀 方面的应用。
能力目标
（1）形成转化观，体会物 质转化在生产中的意义。 （2）能利用方法模型解决 实际问题。 （3）将化学原理运用到实 际情境中去。
认识环节
提炼核心
提炼方法
运用提升
完善环节 复习原理 提炼方法
环节三：解决实际生产流程中的问题
1.金属铝冶炼工业流程中的纯化。
完善环节
原料--分离、转化--目标产物--纯化
环节三：解决实际生产流程中的问题
2.电解池复习——镀铝制品的生产。
复习原理
(2)镀铝电解池中，金属铝为_____极， 熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以 AlCl4¯和Al2Cl7¯形式存在，铝电极的主要 电极反应式为 _________________________
3.对比两种方案，根据物质性质差异、结实合验实验验证验证选
择恰当分离试剂和方法，找到适合冶炼金属铝的流程。 方法一：先加酸除去SiO2，再加碱除去Fe2O3。
方法二：先加碱除去Fe2O3，再加酸除去SiO2。
环节一：设计金属铝冶炼的工业流程
实验验证：
• ①配制偏铝酸钠和硅酸 钠的混合溶液，像其中 滴加1滴酚酞。
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的 pH 见下表：
沉淀物 开始沉淀 完全沉淀
Fe(OH)3 2.7 3.7
Fe(OH)2 7.6 9.6
Co(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2
7.6
4.0
7.7
9.2
5.2
9.8
7.教学效果检测
看转化
（1）写出浸出过程中 Co2O3 发生反应的离子方程式：_____________________。
《课程标准》要求：根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，了解铝及 其化合物的主要性质，以金属矿物等自然资源的综合利用为例，了解化学方法 在实现物质间转化中的作用。化学科学与生产、生活以及科技的发展有着密切 联系，高中生接触到很多与化学有关的实际问题，本节课以铝的冶炼为素材， 设计转化关系与工业流程，联系生产实际，拓宽学生视野，让学生认识化学在 自然资源综合利用方面的重要价值。
入足量 AgNO3 溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产
品中 CoCl2·6H2O 的质量分数大于 100％，其原因可能是______________________
_________________________________________________________ 。 （答一条即可）
6.教学过程
环 节 一
环 节 二
环 节 三
环 节 四
认识环节
提炼核心
提炼方法
运用提升
认识环节
提炼核心
提炼方法
运用提升
设计流程 提炼环节 实验验证
环节一：设计金属铝冶炼的工业流程
1.根据资料设计冶炼金属铝的流程：
设计流程
铝土矿
烧结法：预先除掉二 氧化硅，再加碱液溶 解，通入石灰石煅烧 产物，得到氢氧化铝 后加热分解。
• 二、运用反应原理解决工业生产流程中的实际问题
• 本节课教学设计第三环节，根据例题中出现有关电镀的知识，主 要做电化学部分的复习。而实际工业流程涵盖方方面面的问题， 在后续教学过程中，可以列举多个工业流程，复习其他内容。
拜耳法：适用于低硅 铝土矿的冶炼，不需 要预先处理二氧化硅。 直接加碱液溶解。
环节一：设计金属铝冶炼的工业流程
任务一：以铝土矿为原料,设计并画出制取铝单质的流程图
环节一：设计金属铝冶炼的工业流程
提炼环节
2.根据设计方案，找到流程图一般包含哪些环节。
原料--分离、转化--目标产物
环节一：设计金属铝冶炼的工业流程
看原理如图 8。萃取剂的作用是__________________
_________________________________________；
其使用的适宜 pH 范围是___________。
A．2.0~2.5 B．3.0~3.5 C．4.0~4.5
（5）为测定粗产品中 CoCl2·6H2O 含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加
环节三：解决实际生产流程中的问题
反应原理 在解决实际
工业流程 中的作用
看原理 (电化学、平衡)
提炼方法
氧化还原 性质差异 绿色化学
看转化 (主反应？副反应？)
几个环节
(分离方法?)
目的
(操作?)
看环节 (框出四部分)
转化观念 分析方法
认识环节
提炼核心
提炼方法
运用提升
环节四：运用解决工业流程问题的一般方法研究问题
3.教学内容分析
1
内容分析
①铝及其化合物的 转化关系。 ②形成解决工业流 程问题的一般方法。
2
教学价值
①知识价值。
②方法价值。
4.学情分析
有一定分析、思考、交流能力，
但设计、总结及系统分析问题，
能力
并运用知识解决问题的能力有待
进一步培养。
掌握研究物质性质一般方法，但 方法 缺乏对元素化合物、基本理论等
看转化 看环节
7.教学效果检测
CoCl2·6H2O 是一 种饲料 营养 强化剂 。一种 利用 水钴矿 [主要 成分为 Co2O3、 Co(OH)3，还含少量 Fe2O3、Al2O3、MnO 等]制取 CoCl2·6H2O 的工艺流程如下：
看环节
已知：①浸出液含有的阳离子主要有 H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；
8.后续课程设计思路
一、切换角度用素材 1.元素化合物角度：在金属铝冶炼的工业流程图中，还包含了铁、碳及其化 合物转化的关系，可以以此流程串联起多元素的转化关系及物质性质的复习； 2.实验技能角度：分析流程图问题的重要一环是根据物质性质差异采取不同 的分离试剂和方法，可以以此素材复习物质分离、提纯的操作； 3.反应原理角度：金属冶炼流程往往涉及电化学或化学速率与平衡的考查， 可以延伸素材中电化学部分内容进行复习； 4.混合物计算角度：工业流程的纯化环节中一般涉及混合物的含量计算，和 定量测定含量的方法，可以延伸素材中考查的办法，开拓学生视野，巩固定 量计算的方法。
（2）NaClO3 的作用是_______________________________________________。 （ 3 ） 加 Na2CO3 调 pH 至 5.2 所 得 沉 淀 为
________________________________。
（4）萃取剂对金属离子的萃取率与 pH 的关系
看原理
（1）过程Ⅰ中，在 Fe2+催化下，Pb 和 PbO2 反应生成 PbSO4 的化学方程式是__________。 （2）过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液 1 经处理后可在过程Ⅱ中重复使用，其目的是_____(选填 序号)。 A．减少 PbO 的损失，提高产品的产率 B．重复利用 NaOH，提高原料的利用率 C．增加浓度，提高脱硫效率
• ②向混合体系中滴加盐 酸至无色，充分震荡， 静置，观察能否用过滤 的方法分离硅酸和氯化 铝溶液？
认识环节
提炼核心
提炼方法
运用提升
归纳转化 循环利用
环节二：铝及其化合物的转化与碳元素的循环利用
1.总结铝及其化合物的转化关系。
归纳转化
环节二：铝及其化合物的转化与碳元素的循环利用
循环利用
2.根据物质的转化，设计使某些元素循环利用，使生产更经济、更节 能。
《金属铝冶炼的工业流程》说课
1.素材分析
• ①复习铝及其化合物的转化关系，以 物质转化为核心设计冶炼工业流程。
• ②形成解决工业流程问题的一般方法。 • ③ 元素化合物复习中可以合理利用各
种工业流程素材复习元素及其化合物 之间的转化关系，并将实验和原理的 复习适当的融合。
百度文库
铝土矿
2.指导思想
铝及其化合物
知识内容进行综合运用的方法。
有一定的知识基础，但知识的迁
知识
移能力没有在化合物复习过程中
体现出来，对问题全面分析能力
有待提高。
5.教学目标
知识目标
（1）复习金属铝及其化合 物的转化关系。 （2）形成解决工业流程问 题的一般方法。 （3）复习电解原理在电镀 方面的应用。
能力目标
（1）形成转化观，体会物 质转化在生产中的意义。 （2）能利用方法模型解决 实际问题。 （3）将化学原理运用到实 际情境中去。
认识环节
提炼核心
提炼方法
运用提升
完善环节 复习原理 提炼方法
环节三：解决实际生产流程中的问题
1.金属铝冶炼工业流程中的纯化。
完善环节
原料--分离、转化--目标产物--纯化
环节三：解决实际生产流程中的问题
2.电解池复习——镀铝制品的生产。
复习原理
(2)镀铝电解池中，金属铝为_____极， 熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以 AlCl4¯和Al2Cl7¯形式存在，铝电极的主要 电极反应式为 _________________________
3.对比两种方案，根据物质性质差异、结实合验实验验证验证选
择恰当分离试剂和方法，找到适合冶炼金属铝的流程。 方法一：先加酸除去SiO2，再加碱除去Fe2O3。
方法二：先加碱除去Fe2O3，再加酸除去SiO2。
环节一：设计金属铝冶炼的工业流程
实验验证：
• ①配制偏铝酸钠和硅酸 钠的混合溶液，像其中 滴加1滴酚酞。
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的 pH 见下表：
沉淀物 开始沉淀 完全沉淀
Fe(OH)3 2.7 3.7
Fe(OH)2 7.6 9.6
Co(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2
7.6
4.0
7.7
9.2
5.2
9.8
7.教学效果检测
看转化
（1）写出浸出过程中 Co2O3 发生反应的离子方程式：_____________________。
《课程标准》要求：根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，了解铝及 其化合物的主要性质，以金属矿物等自然资源的综合利用为例，了解化学方法 在实现物质间转化中的作用。化学科学与生产、生活以及科技的发展有着密切 联系，高中生接触到很多与化学有关的实际问题，本节课以铝的冶炼为素材， 设计转化关系与工业流程，联系生产实际，拓宽学生视野，让学生认识化学在 自然资源综合利用方面的重要价值。
入足量 AgNO3 溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产
品中 CoCl2·6H2O 的质量分数大于 100％，其原因可能是______________________
_________________________________________________________ 。 （答一条即可）
6.教学过程
环 节 一
环 节 二
环 节 三
环 节 四
认识环节
提炼核心
提炼方法
运用提升
认识环节
提炼核心
提炼方法
运用提升
设计流程 提炼环节 实验验证
环节一：设计金属铝冶炼的工业流程
1.根据资料设计冶炼金属铝的流程：
设计流程
铝土矿
烧结法：预先除掉二 氧化硅，再加碱液溶 解，通入石灰石煅烧 产物，得到氢氧化铝 后加热分解。
• 二、运用反应原理解决工业生产流程中的实际问题
• 本节课教学设计第三环节，根据例题中出现有关电镀的知识，主 要做电化学部分的复习。而实际工业流程涵盖方方面面的问题， 在后续教学过程中，可以列举多个工业流程，复习其他内容。
拜耳法：适用于低硅 铝土矿的冶炼，不需 要预先处理二氧化硅。 直接加碱液溶解。
环节一：设计金属铝冶炼的工业流程
任务一：以铝土矿为原料,设计并画出制取铝单质的流程图
环节一：设计金属铝冶炼的工业流程
提炼环节
2.根据设计方案，找到流程图一般包含哪些环节。
原料--分离、转化--目标产物
环节一：设计金属铝冶炼的工业流程
看原理如图 8。萃取剂的作用是__________________
_________________________________________；
其使用的适宜 pH 范围是___________。
A．2.0~2.5 B．3.0~3.5 C．4.0~4.5
（5）为测定粗产品中 CoCl2·6H2O 含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加
环节三：解决实际生产流程中的问题
反应原理 在解决实际
工业流程 中的作用
看原理 (电化学、平衡)
提炼方法
氧化还原 性质差异 绿色化学
看转化 (主反应？副反应？)
几个环节
(分离方法?)
目的
(操作?)
看环节 (框出四部分)
转化观念 分析方法
认识环节
提炼核心
提炼方法
运用提升
环节四：运用解决工业流程问题的一般方法研究问题
3.教学内容分析
1
内容分析
①铝及其化合物的 转化关系。 ②形成解决工业流 程问题的一般方法。
2
教学价值
①知识价值。
②方法价值。
4.学情分析
有一定分析、思考、交流能力，
但设计、总结及系统分析问题，
能力
并运用知识解决问题的能力有待
进一步培养。
掌握研究物质性质一般方法，但 方法 缺乏对元素化合物、基本理论等
看转化 看环节
7.教学效果检测
CoCl2·6H2O 是一 种饲料 营养 强化剂 。一种 利用 水钴矿 [主要 成分为 Co2O3、 Co(OH)3，还含少量 Fe2O3、Al2O3、MnO 等]制取 CoCl2·6H2O 的工艺流程如下：
看环节
已知：①浸出液含有的阳离子主要有 H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；
8.后续课程设计思路
一、切换角度用素材 1.元素化合物角度：在金属铝冶炼的工业流程图中，还包含了铁、碳及其化 合物转化的关系，可以以此流程串联起多元素的转化关系及物质性质的复习； 2.实验技能角度：分析流程图问题的重要一环是根据物质性质差异采取不同 的分离试剂和方法，可以以此素材复习物质分离、提纯的操作； 3.反应原理角度：金属冶炼流程往往涉及电化学或化学速率与平衡的考查， 可以延伸素材中电化学部分内容进行复习； 4.混合物计算角度：工业流程的纯化环节中一般涉及混合物的含量计算，和 定量测定含量的方法，可以延伸素材中考查的办法，开拓学生视野，巩固定 量计算的方法。
（2）NaClO3 的作用是_______________________________________________。 （ 3 ） 加 Na2CO3 调 pH 至 5.2 所 得 沉 淀 为
________________________________。
（4）萃取剂对金属离子的萃取率与 pH 的关系