第二节　资源综合利用　环境保护教学设计一等奖

课题：第四章

化学与可持续发展

第一节

开发利用金属矿物

知识

与

技能

授课班级

课

时

高一（2）班

第一课时

1、认识和体会化学在自然资源开发和利于中的作用。常识性介绍金属回收和资源保护的意义

2、提示化学与可持续发展的重要关系

3、树立资源保护意识及合理开发意识

4、初步掌握化学实验基本操作、基本技能

1、自主学习、培养学生自学能力

过程与

2、活动探究，通过了解金属资源的开发、金属冶炼，人类冶炼和使用金属的历史，金属资源的回收和再方法

利用，增强学生探究，归纳和比较能力

情感态度

1、帮助学生树立节约资源、爱护资源、变废为宝等意识

价值观

2、通过金属矿物资源的开发利用使学生热爱自然，热爱化学

重

点

了解化学方法在金属矿物中开发(主要是金属冶炼) 难

点

掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法

第四章

化学与可持续发展

第一节

开发利用金属矿物资源

（一）金属单质在自然界中的存在形式

（二）金属的冶炼

1、金属冶炼的实质：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。

2、金属的冶炼：

将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程在工业上称为金属的冶炼。

（三）金属冶炼的方法

1. 热分解法(Hg – Au)

2.热还原法(Zn – Cu)

知

识

结

构

与

板

书

设

计

铝热反应：3. 电解法

（四）合理开发和利用矿物资源，主要途径有

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

教学步骤、内容

1

【引课】现在各种报刊媒体频繁出现“可持续发展”一词。

请同学【阅读】88资料卡片：自然资源与可持续发展。

【板书】第四章

化学与自然资源的开发利用

【讲解】广义地讲，所谓自然资源，是指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的，以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。可持续发展的目标是满足人类需要，强调人类的行为要受到自然界的制约、强调代际之间、人类和其它生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济的可持续发展，社会的可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展和全球可持续发展。化学研究和应用在自然资源的合理开发和综合利用中发挥着重要作用。

【讲解】人们通常将数以万计的化学物质进行分类，在原子、分子、乃至超分子等不同的结构层次上研究物质及其化学变化规律，认识物质在变化过程中表现出来的性质，所有这些都是人类利用自然资源、丰富物质世界的重要依据。下面我们主要以金属矿物和海水资源的综合利用为例，一起认识体会化学在自然资源开发和利用中的意义合作用。

【板书】第一节

开发利用金属矿物和海水资源

一金属矿物的开发利用

（一）金属单质在自然界中的存在形式

【讲解】少数化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态存在，如金、铂、铜、银；化学性质比较活泼的金属，在自然界中以化合态存在。大多数金属在自然界中是以化合态存在的，如铝以铝土矿形式存在，铁以铁矿石形式存在。

【板书】（二）、金属的冶炼

【讲解】除了金、铂等少数金属外，绝大多数金属都以化合物形式存在于自然界。化学要研究如何合理、高效的利用这些金属矿石，将其中的金属从化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。

用化学的方法把化合态的金属变成游离态金属

Mn+

+ne-

M（还原反应）

【讲解】由于矿石中的金属元素绝大多数都是以正化合价态存在，所以在金属冶炼的过程中，金属元素要经过一个被还原的过程,利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂把金属矿石中以化合态存在的金属还原成金属单质

【板书】1、金属冶炼的实质：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。

【讲解】简单地说，金属的冶炼就是把金属从矿石中提炼出来。

2, 金属的冶炼:将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程在工业上称为金属的冶炼。

【思考与交流】法国皇帝拿破仑是一个喜欢炫耀自己的人。他常常大摆宴席，宴请天下宾客。每次宴会，他总是摆出一副高人一等的样子。餐桌上的用具几乎全是用银制成的，唯有他自己用的那一个碗却是铝制品。为什么贵为法国皇帝，在当时却不用高贵而亮丽的银碗，而用色泽要暗得多的铝碗呢？

【投影回顾】

K

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb

H

Cu

Hg

Ag

Pt

Au 金属活动性逐渐减弱、金属离子的得电子能力逐渐增强

【过渡】不同的金属元素，其金属性不同，由化合态还原为游离态的难易程度不同，因此金属冶炼方法不同。常用的金属冶炼方法有：热分解法、热还原法、电解法等。

【板书】(三)、金属冶炼的方法

【板书】1、热分解法(Hg – Au)

2

【讲解】有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。在金属活动性顺序中，位于氢后面的金属的氧化物受热就能分解。

【板书】

【投影小结】适用于Hg、Ag的冶炼

【板书】2、热还原法(Zn – Cu) 【讲解】多数金属（活动性介于镁和铜之间的金属）的冶炼过程属于热还原法。常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等。

【板书】

【投影小结】常见的还原剂有：

1、CO：适用于较不活泼的金属，多用于冶炼合金，成本较低

2、H2适用于高温不和水反应的金属，金属成分纯度高，熔点高，生产成本高

3、活泼金属：适用于高熔点、较不活泼的金属，生产成本高，金属纯度高

【投影实验4-1】铝热反应（演示）：

【讲解】操作要点：用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起，使四周都有四层。把内层漏斗取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一纸漏斗套在一起，架在铁圈上（如上图），下面放置盛沙的蒸发皿。把5 g炒干的氧化铁粉未和2 g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条。观察发生的现象。

【实验现象】：镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉未和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒。我们还可以看到，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除去外层熔渣，用磁铁吸引，可以发现落下的是铁珠。

【板书】铝热反应：应用：①焊接钢轨②冶炼高熔点金属

【投影】

【注意】铝热反应的特点：高温引燃剧烈放热，体现氧化铝高熔点的性质。

其它铝热反应高温3MnO2+4Al === 3Mn+ 2Al2O3Cr2O3+2Al === 2Cr + Al2O33Co3O4+8Al === 9Co + 4Al2O3

【讲解】由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度超越金银之上，直至19世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。然而自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后，制铝工艺不断改进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成分是Al2O3，当然还是有很多其它杂质的）中冶炼铝的技术了，使得制铝成本大大下降，铝的价格也一降千丈，走入千家万户。

【板书】3、电解法

【讲解】在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，因此不能

3 高温高温

用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。

【板书】

【投影小结】电解熔融物：适用于活泼金属的冶炼，炼得的金属纯度高，耗电量大，生产成本高，熔融物属于离子化合物

【阅读】表4-1；常见金属的冶炼原理。

【小结】不同金属冶炼方法的选择

小结金属活动性顺序与金属的冶炼方法金属单质的还原性减弱，金属离子的氧化性增强K Ca Na MgAl Zn Fe SnPb(H) CuHgAgPt Au电解法热还原法热分解法物理方法

【讲解】地球上的金属矿物资源是有限的，金属冶炼常会消耗许多能量，也易造成环境污染。我们必须学会合理开发和利用这些矿物资源。

【板书】（四）合理开发和利用矿物资源，主要途径有

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

【自我评价】

见PPT 教学回顾：

金属矿物的开发利用是本节课的重点与难点，要求学生课后要认真加以联系和巩固。

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