归纳与整理教学设计(教案)

第四章

化学与自然资源的开发利用

第一节

开发利用金属矿物和海水资源 白娟

一、本节教学目标

1.知识与技能 了解海水资源开发利用的主要方面；能顺利完成从海带中提取碘的实验，设计出从海水中提溴的流程图，并能正确写出有关反应的化学方程式。

2.过程与方法

能通过录像或文字资料获取需要的信息，得出海水综合利用的几个方面；在交流、探讨的过程，学生的合作精神得到培养；通过录像和讨论知开源节流的重要性。

3.情感态度价值观

帮助学生认识和体会化学在海水综合利用中的意义和作用，揭示化学与可持续发展的重要关系；在今后人生道路上，把人与自然和谐相处、相互协调共存，走可持续发展道路作为指导思想之一。

二．本节教学重点

了解化学方法在海水资源开发中的应用；使同学们形成热爱自然，为我所用，相互协调，走可持续发展道路的思想。

三．本节教学难点

从海带中提取碘的实验。该实验先刷、后烧，然后再溶解过滤，最后再检验。过滤是必须掌握的分离物质的一种方法。在初中的时候，学习过，在必修1第一章里又作为一重点知识，但同学们对过滤的操作仍不熟悉，操作不当会花较多时间。

四．教学策略设计

为了揭示化学在资源开发和利用上的价值，拉近化学和学生的距离，教学中可以在教材的基础上适当增加素材，尽可能地提供感性材料，便于学生体会。关于金属冶炼以及海水蒸馏这部分知识可以采用多媒体提供材料，学生自己总结归纳的方法学习，也可以采用联系已学知识和生活经验，以实例引导学生讨论的方法展开。

（1）教学方法的选择

设计教学策略时，应该考虑当地和本校的教学条件。教学时都可以利用图片、录像、多媒体课件等为学生提供丰富的背景材料，以便形成丰富的感性认识，再结合已有知识对金属冶炼、海水综合利用等学习内容进行讨论、归纳使同学的认知向前发展。

（2）教学组织形式的选择

教学活动是通过一定的组织形式实现的。根据各地、各学校的具体条件，结合本节课的教学目标，可以采用集体教学或小组教学两种教学形式进行。

（3）教学媒体的选择

虽然本节内容学习难度不大，但是要使学生在有限的课时内了解金属矿物和海水资源开发利用的基本知识，就要有较大的信息量。所以选择教学媒体时可以利用图片、录音、录像材料以及多媒体动画，或将它们有机结合，充分发挥其整体功能优化教学过程。

（4）评价反馈

每节课学习结束，可以采用多种评价方式对学习效果进行反馈，例如可以利用多媒体呈现形成性练习、学生自我总结归纳所学知识、同学互相访谈、提问或分组开展研究性学习，最终形成研究性学习论文，等等。

（5）课时建议

“金属矿物的开发利用”1课时；“海水资源的开发利用”1课时。

五.教学模式设计

针对不同的学生水平，可以采用不同的教学模式。对于第一部分金属矿物的开发利用，教学流程如下：

多媒体展示多种金属矿物及当代矿物开发水平→展示从金属矿石中提炼金属的步骤→引导学生回顾所学有关金属制备的知识，由具体到一般进行归纳总结（或多媒体呈现后学生归纳）→学生讨论归纳金属的活动顺序与金属冶炼的关系、归纳几种常用金属冶炼方法→录像：合理开发金属资源→活动探究：开发海底金属资源设想或回收废旧金属的意义（可做为研究性学习课题）。

对于第二部分海水资源的开发利用，教学流程如下：

【教学设计I 】

录像（或幻灯片）：海水资源介绍→提出问题：利用海水资源，要解决哪些问题？→呈现录像（或幻灯片）：海水淡化装置→实验演示（原理分析）→多媒体呈现：海水化学资源-概况→问题探究：海水提溴、海带中I检验→实验→研讨：自然资源的开源节流。

【教学设计II 】

课前布置任务，搜集海水资源开发资料→小组汇报→提出海水淡化装置设想（包括原理分析）、海水提溴、海带中I检验→相互评价→研讨：自然资源的开源节流。

-六．教学过程

第1课时 金属矿物的开发利用

[引言］金属在自然界中的分布很广，无论是矿物，还是动植物体内，都或多或少地含有金属元素。但由于不同金属的化学动性相差较大，因此在自然界中存在形式也各不相同，那么元素在自然界中有几种存在形式呢？

[学生]元素的存在形式有游离态和化合态两种。

[提问]什么是游离态和化合态？

[学生讨论后回答]元素以单质形态存在则为游离态，元素以化合物形态存在则为化合态。

[教师]不同金属的化学活动性不同，它们在自然界中存在形式也各不相同。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。人们日常应用的金属材料，多为合金或纯金属，这就要求人闪必须把金属从从矿物中提炼出来，也就是金属的冶炼，我们这节课介绍几种金属的冶炼方法。

[板书]

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

[教师]从化合价的变化情况来看，金属冶炼的过程是一个什么过程？

[学生]金属在化合物中显正价，由化合态变为游离态是金属元素被还原的过程。

[教师]由此可见，金属冶炼的过程，就是利用氧化还原反应的原理，在一定条件下用还原剂把金属矿石的金属元素还原为金属单质的过程。

[板书]一、金属冶炼的原理：利用氧化还原反应，使化合态的金属得电子，还原为游离态的金属。Mn++ne-=M

[教师]

根据金属活动性顺序K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au自左到右金属行逐渐减弱，对应金属离子的得电子能力逐渐增强，因此，我们要根据金属的活动性顺序的不同，采用不同的冶炼方法。下面我们学习几中冶炼方法。

[板书]二、金属的冶炼

[教师]请同学们根据以下几个问题阅读教材内容。

1．金属的提炼要经过哪几步？

2．目前工业上冶炼金属有哪几种方法？各适用于哪些金属？

[学生阅读后小结并板书]

1.金属提炼步骤：（1）矿石的富集、除杂；（2）冶炼；（3）精炼。

［板书］2冶炼金属常用的方法

（1）物理提炼法：极不活泼的金属。如Pt、Au （2）热分解法：适用于金属活动性顺序表中氢后面的金属。如Hg、Ag。

（3）热还原法：适用于大多数多属的冶炼。

[教师]：请大家写出工业上用此法冶炼Cu、Fe、W、Cr的方程式，说出用这种方法冶炼金属常用的还原剂有哪些？

高温［学生］MgO+CMg+CO↑

高温Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

高温WO3+3H2W+3H2O 高温Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3

常用的还原剂有：焦炭、CO、H2、活泼金属等。

[问题探究]炼铁中，为什么不用焦碳直接还原氧化铁？

[学生]焦炭是固体，与氧化铁的表面接触很有限，很难反应完合，而一氧化碳是气体，能与氧化铁充分接触完全反应。所以，炼铁中必须通过一氧化碳去还原氧化铁。

[教师]对于本身就具有很强还原性的金属用什么方法来冶炼。

[学生回答教师板书]（4）电解法：适用于治炼K、Ca、Na、Mg、Al等强还原性的金属。

[教师] 由于这些金属本身还原性很强，很难找到比它们还原性更强的还原剂将它们还原，因此要用电解它们的熔融盐或氧化物的方法将它们还原。这种方法得到的金属一般纯度较高。但要消耗大量电能，价格较贵。

[举例]

2NaCl(熔融)===2 Na + Cl2

↑

（条件：电解）

MgCl 2(熔融)===Mg + Cl2↑

(条件：电解) 2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑

(条件：电解，冰晶石) [思考] 工业上采用电解法冶炼铝和镁所选材料分别为Al2O3

和MgCl

2，为什么不是AlCl3和

MgO呢？

[讲述] 这是因为AlCl3是共价化合物，熔融时无法电离出自由移动的离子，不导电；而MgO虽是离子化合物，但其熔点太高，熔融会消耗大量的电能，成本较高。

[教师] 下面请同学们阅读课本P89的实验4—1。

[实验4--1]

教师演示实验，并观察实验现象。

[现象]

镁带剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光；纸漏斗内被烧穿，有红色熔融物落入沙中，冷却后熔融物变为黑色。

[思考] 1.发生了什么反应？

2.镁带和氯酸钾的作用分别是什么？

3.漏斗下面为何要放一盛沙子的蒸发皿？

高温[讨论后回答] 1.Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3

2.镁带引起氯酸钾分解，而氯酸钾引发铝热反应。

3.沙子要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。

[教师] 这个反应称为铝热反应，铝和金属氧化物在高温发生剧烈反应并放出大量热的反应。

[练习]

如下铝热反应：MnO2

、Cr2O3 、

Fe3O4

与Al的反应。

高温3MnO2+4Al3Mn+2Al2O3 高温Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3 高温3Fe3O4+8Al9Fe+4Al2O3

[过渡]矿产资源是大自然赋予人类的宝贵财富，但并非取之不尽用之不竭，随着人们的开发利用，将会日渐减少，因此要中强金属资源的回收和再利用，节约矿产资源。

[板书]三、金属的回收和资源保护

[讲述]我国幅员辽阔，是世界上矿产资源比较丰富、矿产品种比较齐全的国家。我国矿产资源总值居世界第3位，但人均拥有量约为世界人均水平的1，居世界第3位，因此，我们更3应注意金属的回收和资源的保护。

[板书设计] 金属矿物的开发利用

一、金属冶炼的原理

利用氧化还原反应，使化合态的金属得电子，还原为游离态的金属。Mn++ne-=M

二、金属的冶炼

1．金属提炼步骤

(1)矿石的富集、除杂；

(2)冶炼；

(3)精炼。

2．冶炼金属常用的方法

（1）物理提炼法：极不活泼的金属。如Pt、Au （2）热分解法：适用于金属活动性顺序表中氢后面的金属。如Hg、Ag。

（3）热还原法：适用于大多数多属的冶炼。

（4）电解法：适用于治炼K、Ca、Na、Mg、Al等强还原性的金属。

高温MgO+CMg+CO↑

高温Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

高温WO3+3H2W+3H2O 3.铝热反应：铝和金属氧化物在高温发生剧烈反应并放出大量热的反应。

高温Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3

3MnO2+4Al3Mn+2Al2O3 高温Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3 高温3Fe3O4+8Al9Fe+4Al2O3

高温三、金属的回收和资源保护

练习

1．下列各组金属均需用H2、CO把它们从化合物中还原出来的是

(

C

)

A．Ca、Mg

B．Al、Fe

C．Sn、Cu

D．Hg、Ag

2．不能用铝热法冶炼的金属是

(

A

)

①Fe

②w

③Cr

④Mg

⑤Mn

A．④

B．③⑤

C．①②③

D．①③④⑤

3．用H2还原某+n价金属的氧化物时，l g H2能还原m g氧化物，则该金属氧化物中金属元素的相对原子质量是

(

A

) A．(m一8)n

B．(8一m)n

C．mn+8n

D．(m一16)n

4.工业上用铝土矿（主要成分是Al2O3）生产铝的过程，可用简单示意图表示如下（图中字母代表有关物质的分子式）

写出①～④反应的方程式

①Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O ②2NaAlO2+CO2+3H2O====2Al(OH)3↓+Na2CO3

③Na2CO3+Ca(OH)2====CaCO3↓+2NaOH

④2Al(OH)3Al2O3+3H2O