第一单元 应用广泛的金属材料第二课时教学设计

《金属矿物的开发利用》教学设计

玉林实验中学

梁伟

三维目标

知识与技能

了解金属元素在自然界的存在形态，

掌握金属冶炼的原理和方法

，了解铝热反应及其应用

过程与方法

通过对实验探究，激发学生学习的主动性和创新意识，从而悟出学好化学的科学方法

情感、态度、价值观

介绍我国古代在金属冶炼方面的成就，激发学生的爱国主义情感

教学重点

了解化学方法在金属矿物开发（主要是金属冶炼）中的作用。

教学难点

在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。

教学过程

一.金属矿物

1.金属元素在自然界存在的形态：

（1）游离态：极少数的不活泼金属（金、铂等）以游离态存在（单质的形式）

（2）化合态：绝大多数金属在自然界中是以化合态（化合物的形式）存在，如铝以铝土矿形式存在，铁以铁矿石形式存在。

2.金属的冶炼：

金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程。

（1）金属提炼一般步骤：①矿石的富集、除杂；

②冶炼；

③精炼。

（2）金属冶炼的本质

M (+n)→M(0) 金属元素被还原的过程

【引导】让学生从氧化还原的角度分析金属冶炼的实质

【探究】金属活动性顺序表：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 【思考】从氧化还原反应的角度分析金属的性质有什么规律？

【结论】在金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，越容易被还原。

金属冶炼的一般方法：金属的活动性不同，冶炼的方法不同。

①热分解法：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：

2HgO2Hg+O2↑ 2Ag2O4Ag+O2↑

②热还原法：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、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来，例如：

Fe2O3+3CO 2Fe + CO2↑ WO3 + 3H2 W +3H2O ZnO + C Zn + CO↑ Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3（铝热反应）

Cr2O3+2Al 2Cr+ Al2O3（铝热反应）

【实验4—1】铝热反应

I.操作：

(1)把两张滤纸分别折叠成漏斗状套在一起（内层滤纸底

部剪一小孔，用水湿润）架在铁架台上，下面放置一

盛沙子的蒸发皿。

(2)将5g干燥的氧化铁粉末和2g铝粉均匀混合后放入纸

漏斗中，混合物上面加少量氯酸钾固体，中间插一

根用砂纸打磨过的镁条。

(3)用燃着的小木条点燃镁条，观察现象。

Ⅱ.现象：

(1)镁条剧烈燃烧，并发出耀眼的白光。

(2)引起混合物剧烈燃烧，发光发热。

(3)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（Al2O3)，可以发现落下的是铁珠。

Ⅲ.反应：

Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3（铝热反应）

Ⅳ.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、氧化铝高熔点的性质。

(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。

③电解法：非常活泼的金属（活动顺序中：K------ Al）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）

2Na + Cl2↑ MgCl2（熔融）

Mg + Cl2↑ 2Al2O3 （熔融）4Al + 3O2↑ 有些金属可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来，例如：冶炼铜

Cu2S + O2 2Cu + SO2

【总结】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