归纳与整理优秀教案内容

第四章第一节开发利用金属矿物和海水资源

第一课时金属矿物的开发利用

【教学目标】

知识与技能

1、帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用

2、掌握金属冶炼的原理和方法

3、掌握铝热反应及其应用

过程与方法

学生通过对金属冶炼原理的学习,能够提高归纳、总结、比较的能力。

情感态度价值观

1、帮助学生树立节约资源、爱护环境、变废为宝的意识。

2、利用金属矿物开发利用这个专题,学生更热爱自然,热爱化学。

【教学重点、难点】

重点:了解化学方法在金属冶炼方面的作用,并了解铝热反应的基本原理

难点:在掌握了金属冶炼的一般原理基础上,了解使用于不同金属的冶炼方法

【课型

课时】

新课 一课时

【教学方法】

实验以及ppt演示,以师生互动的形式讲授

【教学手段】

教案、教材

【教学过程】

导入:观看PPT图片,了解金属广泛存在于生产生活中,过渡到现代金属的开发利用。引出本堂课的内容: 讲解并质疑:金属元素广泛存在于生产生活中,金属是否直接从自然界中获得?那么金属元素在自然界中,如矿物或海洋中,是如何存在的呢?这又与什么性质有关?

板书:一、金属元素在自然界中的存在及金属的冶炼

1、金属的存在形式

游离态:少数不活泼的金属; 化合态:多数比较活泼的金属(用PPT放映实物图片,加深对金属在自然界中存在的形式的印象。) 介绍:我国金属矿产资源现状:截至到2002年度,我国已发现的矿产有171种,已探明储量的矿产有157种。已探明的矿产资源总量约占世界的12%,仅次于美国。我国的稀土金属、钨、锌、锑和锡在世界各国的储量中名列前茅,其中稀土、钨、锑和锡仍是世界上的名牌矿种。中国主要金属矿产资源储量较丰富,但人均占有量少,矿产资源禀赋差,采矿、选矿和冶炼难度大。中国正处于工业化的中期,在矿产资源综合开发利用领域已取得很大的进展,但今后20~30年内矿产资源的供需矛盾将加剧。因此,加大勘探力度,加强对矿产资源的开发利用和保护并实施全球化策略是重要的任务。

讲解:我们日常使用的金属材料大多是金属单质或合金。因此必须把化合态的金属转化为金属单质-金属的冶炼。

板书:2、金属的冶炼的定义: 用化学的方法把化合态的金属变成游离态

板书:3、金属冶炼的实质(原理): 是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。

原理:Mn++ne-→M 设问:我们该如何从矿石中提炼出金属单质呢?根据什么原理? 板书:1、基本步骤:【学生活动】分组讨论、发言

讲解:(正确评价学生的回答并复述)冶炼金属的根据是把金属矿石中的金属离子还原成单质,经过三个步骤。(PPT放映) 第一步:矿石的富集:出去较大的杂质,提高矿石中有用的成分的含量

第二步:冶炼:利用氧化还原反应(很不活泼的金属除外),在一定的条件下还原出金属单质

第三步:精炼:采用一定的方法,提炼出纯净的金属

【分析探讨】金属离子的得电子能力是否全都相同?这与什么有关? 讲解并用PPT演示:金属的活动性不同,因此金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同,因此对于不同活性的金属离子就必须采取不同的还原方法进行冶炼,这就是金属冶炼的方法依据。

板书:4、金属冶炼的方法依据

过渡:对于不同活性的金属离子就必须采取不同的还原方法进行冶炼,接下来我们一起来学习常见的金属冶炼方法。

板书:二、金属冶炼的方法

(1)物理方法

分析:(用PPT演示)Pt、Au在自然界中主要以游离态存在,利用密度进行水洗法。如:淘金

(2)热分解法: 分析:(用PPT演示)分析对于不活泼金属(活动顺序中,Hg及Hg以后)它们的阳离子得电子能力很强,所以其还原的条件比较容易达到,可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来。例如: 2HgO 加热2Hg+O2↑

2Ag2O 加热4Ag+O2↑

(3)电解法: 分析:非常活泼的金属(活动顺序中:K------Al)我们知道其还原性很强,容易失去电子,而对应的阳离子则氧化性很弱,很难得到电子,用一般的还原剂很难将它们还原出来,通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属,例如: 2NaCl(熔融)电解2Na+Cl2↑

MgCl2(熔融)电解Mg+Cl2↑

2Al2O3(熔融)电解冰晶石4Al+3O2↑

评价:电解法冶炼金属耗能较大,大多数金属我们可以用其他方法进行冶炼

(4)热还原法: 回顾知识:大家常见的可用作还原剂的物质有哪些?

答:氢气、一氧化碳、碳

分析:(用PPT 演示)在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属(Zn-------Cu),其对应的离子得电子能力较强,其化合物又不能通过受热分解得到金属单质,通常是在高温下用还原剂(C、CO、H2、活泼金属等)将金属从其化合物中还原出来,例如: 练习:让学生写出一些常见的金属氧化物被还原的反应,写完后用PPT 对照: CuO+H2高温Cu+H2O 2Cu+CO2↑

2Fe+CO2↑

2CuO+C高温Fe2O3+3CO高温点评并强调:若金属以硫化物或碳酸盐形式存在,应先将其转化成氧化物。

过渡:活泼金属也可以做还原剂,把相对不活泼的金属置换出来,例如:铝

实验探究:演示实验4—1:(实验前用磁铁检查一下室温条件下有无铁存在;反应后再用磁铁检查有无铁生成)学生回答现象写出化学方程式并分析各试剂的作用。

I、现象:镁条剧烈燃烧,放出大量热,发出耀眼白光,纸漏斗内剧烈反应,有火星喷射,纸漏斗被烧穿,有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后,除去外层熔(Al2O3),可以发现落下的是铁珠。

Ⅱ、反应方程式: Fe2O3+2Al降)

【思考】铝热反应中镁条和氯酸钾的作用分别是什么? 镁条易燃烧且放出大量的热,就可以给铝热反应提供足够

的热量引发反应,放出的热还能使氯酸钾发生分解放出氧气。

氯酸钾在镁条燃烧的情况下发生分解放出氧气,使插入到铝热剂内的镁条能够继续燃烧。

Ⅲ、铝热剂及应用: (1)铝热剂:铝粉与某些金属(比铝不活泼的金属)氧化物的混合物。在高温2Fe+Al2O3(铝热反应)(分析化合价升

高温下发生反应,放出大量的热,其混合物称为铝热剂;反应称为铝热反应。

(2)铝热反应的特点:在高温下引燃后剧烈反应,放出大量的热,产生高温,使被还原出来的金属熔化,与熔渣分离。体现铝的还原性、氧化铝熔点高的性质。

(3)铝热反应的应用:①焊接钢轨;②冶炼高熔点金属:V、Cr、Mn等。(观看图片,体会化学在生产、生活中的实际应用,激发学生热受化学的情感)小结:金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择(投影) K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag 【表4—1】常见金属的冶炼原理

金属冶炼原理

Fe2O3+3COFe2O3+2AlCuCu2S+O2高温2Fe+CO2↑

2Fe+Al2O3(铝热反应) 2Cu+SO2(火法炼铜) 高温高温Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(湿法炼铜) MgO+C高温Mg(g)+CO(g) MgCl2(熔融)电解Mg+Cl2↑

2Al2O3熔融)电解冰晶石4Al+3O2↑

2NaCl(熔融)电解2Na+Cl2↑

过渡:地球上的金属矿产资源是有限的,无法再生,而且随着金属的使

用,金属会被腐蚀而污染环境,那么我们应该具体怎么做呢? 板书:三、有效利用金属资源的途径

1、提高金属矿物的利用率

2、减少金属的使用量

3、加强金属资源的回收和再利用

4、使用其他材料代替金属材料

阅读PPT放映的资料,思考金属的回收与环境、资源保护的方法,并回答。

电解法热还原法热分解法

讲述:正确评价学生的回答并归纳,讲解有关金属回收再利用的好处。

总结:指导学生归纳本节课的内容。

【课堂练习】

1、下列关于金属冶炼的说法不正确的是( ) A.金属冶炼是指用化学的方法将金属由化合态转变为游离态

B.天然矿藏很少只含有一种金属元素,往往含有较多杂质

C.金属的冶炼方法主要有热分解法,热还原法和电解法三种方法

D.金属冶炼一定要用到还原剂

2、下列对铝热反应的说法错误的是( ) A.铝热剂中还原剂是铝粉

B.铝热剂是纯净物

C.铝与Fe2O3可组成铝热剂

D.铝热反应是放热反应