第二节　资源综合利用　环境保护优质课教案设计

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

授课人：赵光海

【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。

情感态度与价值观：

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。

【教学方法】

分析比较法、实验探究法

【教学器材】

多媒体、铁架台、火柴、蒸发皿、沙、坩埚钳、滤纸、水、铝粉、三氧化铁粉末、氯酸钾、镁条、

【教学过程】

导入：观看视频引入本节内容。

板书：一、金属矿物的开发利用

讲解并质疑：金属元素广泛分布于矿物中，动植物体内及海洋等区域中。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？

使用导学案，完成【探究一】。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。

板书：1.金属元素在自然界中的存在：游离态：少数不活泼的金属；化合态：多数比较活泼的金属

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。

设问：我们该如何从矿石中提炼出金属单质呢？

板书：2.金属的冶炼：

板书：（1）步骤：观看视频（高炉炼铁）

【学生活动】分组讨论、发言

1

讲解：（正确评价学生的回答并复述）冶炼金属经过三个步骤。（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：从矿石中提炼出金属单质；

第三步：精炼：采用一定的方法，提炼出纯净的金属。

设问：从矿石中提炼出金属单质根据什么原理？

板书：（2）实质：

金属元素：化合态

被还原

游离态

Mn++ne-=M 【总结】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。

【分析探讨】使用导学案，完成探究二

板书：（3）方法：

板书：①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，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）

MgCl2（熔融）

2Al2O3

（熔融）

电解

2Na + Cl2↑

Mg

+ Cl2↑

4Al + 3O2↑

电解

冰晶石电解评价：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

板书：②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)，通常是在高温下用还原剂（C、CO、H2）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。

Fe2O3+3CO

高温

2Fe + CO2↑

高温

WO3

+ 3H2

W

+3H2O 高温

2CuO +

C

2Cu

+ CO2↑

实验探究：演示实验4—1：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，除去外层熔渣（Al2O3)，可以发现落下的是铁珠。

2

Ⅱ、反应方程式：

Fe2O3+2Al

高温

2Fe+Al2O3（铝热反应）（分析化合价升降）

【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）

【练习】见导学案：书写下列铝热反应的化学方程式

③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）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：

△

2HgO2Ag2O

2Hg+O2↑

△

4Ag+O2↑

小结：金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择

K Ca Na Mg Al

Zn Fe Sn

Pb

Cu

Hg Ag

电解法

热还原法

热分解法

【表4—1】常见金属的冶炼原理

金

属

Fe

冶

炼

原

理

Fe2O3+3CO Fe2O3+2Al

高温

2Fe + CO2↑

2Fe + Al2O3（铝热反应）

高温

高温

Cu

Cu2S + O2

2Cu + SO2(火法炼铜) Fe ＋

CuSO4

错误！未找到引用源。

FeSO4

＋

Cu(湿法炼铜)

Mg Al MgCl2（熔融）

电解

Mg

+ Cl2↑

2Al2O3

（熔融）冰晶石电解4Al + 3O2↑

3

Na 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？

思考金属的回收与环境、资源保护的方法，并回答。

总结：指导学生归纳本节课的内容。

【课堂练习】见导学案

【板书设计】

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

游离态：极少数不活泼金属

1.金属的存在形式

化合态：大多数的金属

2. 金属的冶炼

（1）步骤：矿石的富集---冶炼金属------精炼

被还原

游离态

（2）实质：金属元素：化合态

Mn++ne-=M （3）方法：

K Ca Na Mg Al

Zn Fe Sn

Pb

Cu

Hg Ag

电解法

热还原法

热分解法

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