铝及其化合物性质的探究性学习

刘永芬

化学是以实验为基础的学科。实验教学是使学生初步了解和体验科学探究的价值、过程和方法,初步形成科学探究的能力,初步掌握基本的化学实验技能的重要的学习方法,发挥着激发学习兴趣,增进对科学的情感,理解科学的本质,发展学生的科学素养等重要作用。在教学中充分利用实验,在解决重点难点问题上可以起到事半功倍的效果。

铝及其化合物的知识是中学化学中的重点和难点,学生感到理解和记忆困难。在教学中充分利用实验,让学生自已设计实验去验证铝及其化合物的性质,这样既激发了学生的兴趣,又加深了学生对知识的理解和记忆,取得了良好的效果。下面把教学设计过程展示如下:

首先给出铝及其重要化合物之间的转化关系如下图所示:

而后明确此次实验所要验证的内容及所给试剂。实验内容主要有以下五点:

1.铝的重要性质既可以和强酸反应产生氢气,又可以和强碱反应产生氢气,但生成的盐不同。

2.氢氧化铝的两性:既可以溶于强酸又可以溶于强碱;

3.Al3+的性质:可以与碱(注意强碱和弱碱的区别)反应;

4.AlO-2的性质:可以与酸(注意强酸和弱酸的区别)反应;

5.验证Al3+和AlO-2在溶液中能否大量共存。

实验所用试剂和仪器:铝条、稀盐酸、稀NaOH溶液、氨水、石灰石;各种型号试管及单孔塞、导管。

学生情绪高涨、跃跃欲试,但很快有学生举手提出问题:药品不全,没有可溶性铝盐和偏铝酸盐溶液。我告诉大家,开动脑筋,想想用实验台上的已有药品如何制备所需试剂。同学们通过思考或讨论很快解决了问题,脸上都有着无法掩饰的兴奋,气氛更加活跃。

通过铝与盐酸及铝与NaOH溶液反应既制得了AlCl3溶液和NaAlO2溶液为后续实验提供了必要的试剂,又得出了铝与NaOH溶液反应的速率比盐酸快,且用量少。此时我要求学生写出两反应的方程式,通过比较方程式得出碱用量少的原因。

下一步指导学生做下面有关化合物性质的实验。

首先指导学生将所得AlCl3溶液分为两部分,分别向其中逐滴加入强碱和弱碱至过量,观察现象:向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液先生成白色沉淀,加过量沉淀消失。向另一份AlCl3溶液中逐滴加入氨水至过量,现象:产生白色沉淀不溶解。说明Al(OH)3可溶于强碱溶液,表现酸性,但酸性极弱,不能溶于弱碱,故可用可溶性铝盐溶液和氨水反应制取Al(OH)3。得到的NaAlO2溶液和Al(OH)3沉淀留待后续实验使用。

让学生将前面所得NaAlO2溶液分为两部分,向一份中逐滴加入盐酸至过量,观察现象:先产生白色沉淀,加过量沉淀消失。向另一份NaAlO2溶液中通入CO2至过量,现象:产生白色沉淀不溶解。说明Al(OH)3可溶于强酸溶液,表现碱性,但属弱碱,不能溶于弱酸。(提示学生所得AlCl3溶液留待后续实验使用)这两步实验从感性上使学生感受到Al(OH)3两性这一重要性质,并对其只溶于强酸、强碱这一事实印象深刻。此时要求学生写出以上实验所涉及方程式,学生反映这些方程很容易记住。

最后一个问题是验证Al3+和AlO-2在溶液中是否能大量共存,这一问题由于双水解尚未学习,学生理解起来很困难。在此时,只要求学生知道结论,方程式暂不要求,故实验现象显得尤其重要。让学生将前面实验中所留用的AlCl3溶液和NaAlO2溶液混合,结果产生白色沉淀,说明Al3+和AlO-2在溶液中不能大量共存。

整堂实验课下来学生都处于一种高度的紧张、兴奋、积极思考的情绪之中,对物质的性质、实验现象、反应方程式、反应原理都产生深刻印象。并且对本次实验多种反应物循环使用有更深的感触。这种反应物循环使用的设计不仅节约药品,更重要的是直接揭示了这几种物质之间的转化关系及所用试剂,起到了事倍功半的效果。

我们进行素质教育的核心是提高学生的思维品质,这就要求我们教师要从一点一滴做起,以教材为依托,从教材中挖掘出好的题材,给学生创造想象的空间、提供思维锻炼的机会,使我们教育出来的学生能放开思想,大胆质疑,在认知水平允许的情况下能够多角度分析问题,从而达到多角度解决问题。