鋁及其化合物性質的探究性學習

劉永芬

化學是以實驗為基礎的學科。實驗教學是使學生初步了解和體驗科學探究的價值、過程和方法,初步形成科學探究的能力,初步掌握基本的化學實驗技能的重要的學習方法,發揮著激發學習興趣,增進對科學的情感,理解科學的本質,發展學生的科學素養等重要作用。在教學中充分利用實驗,在解決重點難點問題上可以起到事半功倍的效果。

鋁及其化合物的知識是中學化學中的重點和難點,學生感到理解和記憶困難。在教學中充分利用實驗,讓學生自已設計實驗去驗證鋁及其化合物的性質,這樣既激發了學生的興趣,又加深了學生對知識的理解和記憶,取得了良好的效果。下面把教學設計過程展示如下:

首先給出鋁及其重要化合物之間的轉化關系如下圖所示:

而后明確此次實驗所要驗證的內容及所給試劑。實驗內容主要有以下五點:

1.鋁的重要性質既可以和強酸反應產生氫氣,又可以和強堿反應產生氫氣,但生成的鹽不同。

2.氫氧化鋁的兩性:既可以溶于強酸又可以溶于強堿;

3.Al3+的性質:可以與堿(注意強堿和弱堿的區別)反應;

4.AlO-2的性質:可以與酸(注意強酸和弱酸的區別)反應;

5.驗證Al3+和AlO-2在溶液中能否大量共存。

實驗所用試劑和儀器:鋁條、稀鹽酸、稀NaOH溶液、氨水、石灰石;各種型號試管及單孔塞、導管。

學生情緒高漲、躍躍欲試,但很快有學生舉手提出問題:藥品不全,沒有可溶性鋁鹽和偏鋁酸鹽溶液。我告訴大家,開動腦筋,想想用實驗臺上的已有藥品如何制備所需試劑。同學們通過思考或討論很快解決了問題,臉上都有著無法掩飾的興奮,氣氛更加活躍。

通過鋁與鹽酸及鋁與NaOH溶液反應既制得了AlCl3溶液和NaAlO2溶液為后續實驗提供了必要的試劑,又得出了鋁與NaOH溶液反應的速率比鹽酸快,且用量少。此時我要求學生寫出兩反應的方程式,通過比較方程式得出堿用量少的原因。

下一步指導學生做下面有關化合物性質的實驗。

首先指導學生將所得AlCl3溶液分為兩部分,分別向其中逐滴加入強堿和弱堿至過量,觀察現象:向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液先生成白色沉淀,加過量沉淀消失。向另一份AlCl3溶液中逐滴加入氨水至過量,現象:產生白色沉淀不溶解。說明Al(OH)3可溶于強堿溶液,表現酸性,但酸性極弱,不能溶于弱堿,故可用可溶性鋁鹽溶液和氨水反應制取Al(OH)3。得到的NaAlO2溶液和Al(OH)3沉淀留待后續實驗使用。

讓學生將前面所得NaAlO2溶液分為兩部分,向一份中逐滴加入鹽酸至過量,觀察現象:先產生白色沉淀,加過量沉淀消失。向另一份NaAlO2溶液中通入CO2至過量,現象:產生白色沉淀不溶解。說明Al(OH)3可溶于強酸溶液,表現堿性,但屬弱堿,不能溶于弱酸。(提示學生所得AlCl3溶液留待后續實驗使用)這兩步實驗從感性上使學生感受到Al(OH)3兩性這一重要性質,并對其只溶于強酸、強堿這一事實印象深刻。此時要求學生寫出以上實驗所涉及方程式,學生反映這些方程很容易記住。

最后一個問題是驗證Al3+和AlO-2在溶液中是否能大量共存,這一問題由于雙水解尚未學習,學生理解起來很困難。在此時,只要求學生知道結論,方程式暫不要求,故實驗現象顯得尤其重要。讓學生將前面實驗中所留用的AlCl3溶液和NaAlO2溶液混合,結果產生白色沉淀,說明Al3+和AlO-2在溶液中不能大量共存。

整堂實驗課下來學生都處于一種高度的緊張、興奮、積極思考的情緒之中,對物質的性質、實驗現象、反應方程式、反應原理都產生深刻印象。并且對本次實驗多種反應物循環使用有更深的感觸。這種反應物循環使用的設計不僅節約藥品,更重要的是直接揭示了這幾種物質之間的轉化關系及所用試劑,起到了事倍功半的效果。

我們進行素質教育的核心是提高學生的思維品質,這就要求我們教師要從一點一滴做起,以教材為依托,從教材中挖掘出好的題材,給學生創造想象的空間、提供思維鍛煉的機會,使我們教育出來的學生能放開思想,大膽質疑,在認知水平允許的情況下能夠多角度分析問題,從而達到多角度解決問題。