第2课时
教学设计
三维目标
知识与技能
1.掌握Al2O3、Al(OH)3的两性。
2.掌握Al(OH)3的制备方法。
3.通过实验和计算的教学，培养学生的观察能力、动手能力及分析、解决问题的能力。
过程与方法
1.通过演示实验和学生实验相结合的方法，使学生理解、掌握Al2O3和Al(OH)3的两性及Al(OH)3的制备方法。
2.结合演示实验使学生理解Al(OH)3生成及溶解的有关图象，并能灵活分析解决一般的计算问题。
3.通过启发、诱导和实验探究，突破教学难点。
情感、态度与价值观
1.通过Al2O3、Al(OH)3、明矾性质和用途的教学，激发学生学习化学的热情，树立为社会、为人类的进步而努力学习的责任感。
2.通过Al2O3、Al(OH)3的两性说明元素性质的递变性，对学生进行辩证唯物主义教育。
3.结合Al(OH)3生成和溶解的图象及相关计算，培养学生思维能力和综合分析能力。
教学重点
Al2O3、Al(OH)3的两性、Al(OH)3生成和溶解的图象及计算。
教学难点
Al(OH)3生成和溶解的图象及相关计算。
教具准备
0.5 mol·L-1 Al2(SO4)2溶液、2 mol·L-1 盐酸、2 mol·L-1 NaOH溶液、氨水、试管、胶头滴管、铝条
教学过程
师：共同回顾钠的重要化合物的性质（主要是Na2O2和NaHCO3）
生：Na2O2和水反应生成NaOH和O2；Na2O2和CO2反应生成Na2CO3和O2；NaHCO3受热分解或者与NaOH反应可以转化为Na2CO3;向Na2CO3溶液中通CO2可以生成NaHCO3。
师：通过钠和铝在周期表中的位置及钠和铝单质的性质，分析钠和铝的金属活动性强弱并举出事实根据。
生：钠比铝活动性强；钠与冷水剧烈反应，铝与水不能直接反应可以说明。
过渡： 钠和铝同属第三周期元素，本课时我们来共同学习铝的重要化合物。
[板书]（二）铝的重要化合物
1.氧化铝
讲述：氧化铝是铝元素在地壳中的具体存在形式，铝元素是地壳中含量最多的金属元素，铝元素只能以化合态存在于自然界中。
（1）Al2O3的物理性质
难溶于水，熔点很高，是比较好的耐火材料，也是工业炼铝的原料。
（2）Al2O3的化学性质
演示：将铝条分别插入盐酸中和NaOH溶液中仔细观察反应现象。
师：哪位同学可以描述一下有关实验现象？
生：铝条分别插入两溶液中并不立即产生气泡，都是过一会儿才有气体生成。
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师：大家思考为什么要过一会儿才看到气泡呢？
生：因为铝表面存在一层致密的Al2O3薄膜，只有Al2O3薄膜被反应掉以后，才会看到气泡。
[板书]Al2O3+6HCl====2AlCl3+3H2O
Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O
指名板演两反应的离子方程式
Al2O3+6H+====2Al3++3H2O
Al2O3+2OH-====2+H2O
师：［设疑］什么是酸性氧化物？什么是碱性氧化物？Al2O3是酸性氧化物还是碱性氧化物？
生：只能与碱反应生成盐和水的氧化物为酸性氧化物;只能与酸反应生成盐和水的氧化物为碱性氧化物;Al2O3既是酸性氧化物，又是碱性氧化物。
［讲述］该同学说法不妥，既能与酸反应生成盐和水又能与碱反应生成盐和水的氧化物叫两性氧化物。Al2O3是一种典型的两性氧化物。
［板书］两性氧化物：
［板书］2.氢氧化铝
①Al(OH)3的实验室制备
［演示］实验37向Al2(SO4)3溶液中滴加氨水，引导学生观察实验现象。
［板书］Al2(SO4)3+6NH3·H2O====2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4
［指名板演离子方程式］Al3++3NH3·H2O====Al(OH)3↓+3NH+4
［指导观察］ 生成的Al(OH)3是一种白色絮状沉淀；继续加氨水，沉淀不溶解。
讲述：Al(OH)3能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素。
［板书］ ②Al(OH)3的化学性质
［演示］ 实验3-8
将［实验3-7］制得的Al(OH)3沉淀分装在两支试管里，分别加入盐酸和NaOH溶液，边加边振荡，观察现象。
［实验现象］Al(OH)3沉淀中加盐酸或NaOH溶液，沉淀都溶解。
[板书] Al(OH)3+3HCl====AlCl3+3H2O
Al(OH)3+NaOH====NaAlO2+ 2H2O
指导学生写出反应的离子方程式：Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O;
Al(OH)3+OH-====+2H2O
师：大家思考，实验室制Al(OH)3为什么用氨水而不用NaOH溶液？
生：Al(OH)3能溶于NaOH溶液。
思考：什么是两性氢氧化物？
生：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物为两性氢氧化物。
师：Al(OH)3对热也不稳定，受热能分解为氧化铝和水。
[板书]2Al(OH)3Al2O3+3H2O
［探索］铝盐和偏铝酸盐与酸碱溶液反应的图象。
（1）AlCl3和NaOH反应
[演示]向AlCl3溶液中滴加NaOH
7
溶液至过量。现象为：先产生白色沉淀，后沉淀又逐渐溶解。反应方程式：AlCl3+3NaOH====Al(OH)3↓+3NaCl，Al(OH)3+NaOH====NaAlO2+2H2O,离子方程式为：Al3++3OH－====Al(OH)3↓，Al(OH)3+OH－====+2H2O,图象如下图（1）。
[演示]向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至过量。
现象为：开始无沉淀，过一会出现白色沉淀且不溶解。反应方程式为：AlCl3+4NaOH====NaAlO2+3NaCl+2H2O,3NaAlO2+AlCl3+6H2O====4Al(OH)3↓+3NaCl，离子方程式为：Al3++4OH－====+2H2O,3+Al3++6H2O====4Al(OH)3↓。图象如下图（2）。
（2）NaAlO2和HCl
[演示]向NaAlO2溶液中滴加盐酸溶液至过量，现象为：先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解。反应的化学方程式为：NaAlO2+HCl+H2O====NaCl+Al(OH)3↓，Al(OH)3+3HCl====AlCl3+
3H2O，离子方程式为:+H++H2O====Al(OH)3↓，Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O，图象如下图（3）。
[演示]向盐酸溶液中滴加NaAlO2溶液至过量，现象为：开始无沉淀，过一会出现白色沉淀且不溶解。反应的方程式为：NaAlO2+4HCl====NaCl+AlCl3+2H2O,3NaAlO2+AlCl3+6H2====
O4Al(OH)3↓+3NaCl，离子方程式为：+4H+====Al3++2H2O，3+Al3++6H2O====
Al(OH)3↓图象如下图（3）。
思考1：向AlCl3溶液中滴加氨水至过量和向NaAlO2溶液中通入CO2气体至过量，有何现象？其图象应该怎样画？
点拨：向AlCl3溶液中滴加氨水至过量时溶液中出现沉淀且不消失；向NaAlO2溶液中通入CO2至过量，溶液中出现白色沉淀且不消失。AlCl3+3NH3·H2O====Al(OH)3↓+3NH4Cl，NaAlO2+2H2O+CO2====Al(OH)3↓+NaHCO3。
思考2：写出往明矾〔KAl(SO4)2〕溶液中加入少量氢氧化钡溶液和过量氢氧化钡溶液的离子方程式。
分析:2Al3+++3Ba2++6OH―====3BaSO4↓+2Al(OH)3↓
2Ba2++4OH―+Al3++====2BaSO4↓++2H2O
[例题剖析]
（例1）实验室如何从含有少量的SiO2和Fe2O3杂质的Al2O3混合物中提取纯净的Al2O3?
分析:混合物的三种氧化物中SiO2为酸性氧化物，Fe2O3为碱性氧化物，Al2O3
7
为两性氧化物。根据它们的性质差异，除去杂质制取纯净Al2O3的过程可表示为：
为确保混合物中的Al2O3不损失，关键的操作步骤是（3），因此NaAlO2与酸反应必须使之能完全转化为Al(OH)3，故反应（3）中以通入过量CO2为宜，反应式为:+2H2O+CO2====Al(OH)3↓+，Al(OH)3不溶于H2CO3。若反应中加入的是其他强酸如盐酸，则常由于难于控制盐酸的用量，使溶液中的可能因为加入的盐酸不足量而没有完全转化为Al(OH)3沉淀，或者又由于加入的盐酸过量而使生成的Al(OH)3部分溶解，其结果都造成混合物中的Al2O3因实验操作不慎而损失。加HCl溶液反应式表示为：
+H++H2O====Al(OH)3↓ Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O
通过上述例题的分析应明确，由铝盐(Al3+)或偏侣酸盐() 制取Al(OH)3，在实验中应采用向铝盐溶液加稍过量氨水或向偏铝酸盐溶液中通入过量的CO2的方法。
（例2）准确称取b g铝土矿（含Al2O3、Fe2O3、SiO2）样品，放入盛有100 mL H2SO4溶液的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入10 mol ·L-1 NaOH溶液，产生沉淀的质量
m(g)与所加NaOH溶液的体积V(mL )的关系如右图所示。
（1）试求H2SO4溶液的物质的量浓度。
（2）若b=2.75，求铝土矿中各成分的质量分数。
（3）b值的范围是_____________，在这个范围内，b值越大，_____________的含量越少。
教师精讲：本题提供了观察能力和思维能力等考查的很好情景。从题给图象看出，当向滤液中加入NaOH溶液时，开始并无沉淀产生，这告诉我们，首先发生的反应是OH－+H+====H2O，可推出，100 mL H2SO4溶液在与b g铝土矿反应后应当有剩余，另外，从沉淀产生到沉淀达最大量，发生的反应为：
Al3++3OH－====Al(OH)3↓ Fe3++3OH－====Fe(OH)3↓
而Al3+和Fe3+是H2SO4与Al2O3、Fe2O3反应所得，即
Al2O3+6H+====2Al3++3H2O Fe2O3+6H+====2Fe3++3H2O
不难看出关系式：3H+Al3+3OH－ 3H+Fe3+3OH－，也就是说35 mL 10 mol·L-1
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的NaOH溶液完成了对100 mL H2SO4溶液的完全中和。
从加入35 mL NaOH溶液到加入45 mL NaOH溶液，完成的是Al(OH)3+OH－====+2H2O，所以图示沉淀量减少直至Al(OH)3完全溶解。若提供b的具体数据，则样品中各物质的质量可得。
关于b值范围的讨论，实质上是关于在完成b g铝土矿样品中Al2O3和Fe2O3之后，过量H2SO4的讨论。在b g样品中，Al2O3的物质的量为0.050 mol 已成事实，溶解0.050 mol Al2O3需H2SO40.150 mol 。知100 mL H2SO4溶液中H2SO4的物质的量为0.175 mol。
（1）假设b g铝土矿中没有Fe2O3，则H2SO4过量0.175 mol －0.150 mol =0.025 mol ，则中和0.025 mol H2SO4需10 mol ·L-1 NaOH溶液5 mL 。但事实上b g铝土矿中有Fe2O3，故b＜5。
（2）假设b g铝土矿中没有SiO2，则Fe2O3的物质的量为（b g－0.05 mol ×102 g· mol-1 ）÷160 g·mol-1 ≈0.005 6 mol 。溶解该Fe2O3还需H2SO4 0.005 6 mol ×3≈0.017 mol 。这样，尚剩余H2SO4的物质的量为：
0.175 mol －0.150 mol －0.017 mol ≈0.008 mol 。中和剩余0.008 mol H2SO4需10 mol ·L-1的NaOH溶液1.60 mL ，但事实上b g铝土矿中有SiO2，故b＞1.60。
答案：（1）1.75 mol ·L-1
（2）w(Al2O3)=85%,
w(Fe2O3)＝10%,w(SiO2)=5%
（3）1.60＜b＜5 Fe2O3
［课堂小结］
铝及其化合物的知识在历年高考试题中出现较多，如在离子共存、离子方程式、物质的鉴别与推断题等题中大量出现；此外，一些定量计算，实验以及在日常、生活、生产中的应用也常出现。解这类题的关键是铝元素的两性，即Al、Al2O3、Al(OH)3均既能与酸反应，又能与碱反应。
板书设计
（二）铝的重要化合物
1.氧化铝
Al2O3+6HCl====2AlCl3+3H2O
Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O
两性氧化物：
2.氢氧化铝
①制备：Al2（SO4）3+6NH3·H2O2Al（OH）3↓+3（NH4）2SO4
②性质：Al（OH）3+3HCl====AlCl3+3H2O
Al（OH）3+NaOH====NaAlO2+2H2O
两性氢氧化物：
2Al（OH）3Al2O3+3H2O
活动与探究
今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，在实验室制备一定量的氢氧化铝。可分别采用如下化学方程式所表示的两种方法：
①2Al + 3H2SO4====Al2(SO4)3+3H2↑
Al2(SO4)3+6NaOH====2Al(OH)3↓+3Na2SO4
②2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑
2NaAlO2+H2SO4+2H2O====2Al(OH)3↓+Na2SO4
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上述哪一种方法比较节约试剂？
参考答案：第②种方法比较节约试剂。
随堂练习
1.已知Ba［Al(OH)4］2可溶于水。如右图表示的是向Al2(SO4)3溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液时，生成沉淀的物质的量y与加入Ba(OH)2的物质的量x的关系。下列有关叙述正确的是（ ）
A.a~b时沉淀的物质的量：Al(OH)3比BaSO4多
B.c~d时溶液中离子的物质的量：［Al(OH)4］-比Ba2+多
C.a~d时沉淀的物质的量：BaSO4可能小于Al(OH)3
D.d~e时溶液中离子的物质的量：Ba2+可能等于OH-
答案:BD
2.在AlCl3溶液中逐滴加入过量的氨水至溶液呈碱性，下列图中，能表示该反应产生的沉淀质量W与加入氨水的体积V关系正确的是( )
答案:C
3.（2007山东临沂模拟，2）将铝和过氧化钠混合溶于足量的水中，得到澄清溶液，同时产生3.5 g气体，向所得溶液中加入200 mL 3.5 mol·L-1的盐酸，先有沉淀出现，随后沉淀恰好溶解，则Al和Na2O2的物质的量之比为( )
A.1∶2 B.1∶4 C.11∶2 D.2∶11
答案:A
4.向100 mL 0.25 mol·L-1的AlCl3溶液中加入金属钠完全反应，恰好生成只含NaCl和Na［Al(OH)4］的澄清溶液，则加入金属钠的质量是( )
A.3.45 g B.2.3 g C.1.15 g D.0.575 g
答案:B
5.向20 mL某物质的量浓度AlCl3溶液中滴入2 mol·L-1 NaOH溶液时，得到Al(OH)3沉淀质量与所滴加NaOH溶液的体积（mL）关系如右图所示，试回答下列问题：
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（1）图中A点表示的意义是___________________________。
（2）图中B点所示的意义是___________________________。
（3）上述两步反应用总的离子方程式可表示为___________________________。
（4）假若溶液中有Al(OH)3沉淀0.39 g，则此时用去NaOH溶液的体积为_________________。
答案:(1)加入NaOH溶液15 mL时，沉淀达到最多，质量为0.78 g。
（2）当NaOH溶液达到20 mL时，生成的沉淀恰好全部溶解。
（3）Al3++4OH-====+2H2O
(4)7.5 mL或17.5 mL
6.物质的分离和提纯有多种方法。物质分离、提纯方案的设计在科学研究和工业生产中占有十分重要的地位。
(1)工业上冶炼铝的原料是铝土矿(主要成分是Al2O3，杂质为Fe2O3、SiO2等)。某研究小组设计的提纯Al2O3的方案如下：
（1）写出X、Y的化学式：X______________，Y______________。
（2）通入过量CO2时反应的离子方程式为____________________________。
答案:(1)HCl NaOH
(2)+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+
7.(2007山东临沂模拟，20)现有甲、乙两瓶无色溶液，已知它们是AlCl3和NaOH溶液。现做如下实验：
(1)取400 mL甲溶液与120 mL乙溶液反应产生1.56 g沉淀；
(2)若取120 mL甲溶液与440 mL乙溶液反应，也产生1.56 g沉淀；
(3)若取120 mL甲溶液与400 mL乙溶液反应产生3.12 g沉淀。
由此可知甲是______________溶液，乙是______________溶液，甲溶液的物质的量浓度是______________，乙溶液的物质的量浓度是______________。
答案:AlCl3 NaOH 0.500 mol·L-1 0.500 mol·L-1
8.将1 mol ·L-1 AlCl3溶液100 mL 加入过量氨水中，可得到Al(OH)3沉淀多少克？若取上述AlCl3溶液100 mL 加入到100 mL 某焰色反应为黄色的X物质的溶液中，恰好完全反应，得Al(OH)3沉淀31.2 g，请判断X为何物质，溶液的物质的量浓度为多少？
答案:7.8 g;X为NaAlO2,3mol·L-1
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