归纳与整理教学实录及点评

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

第一课时

教学目标

以金属矿物的开发和利用为例，认识化学方法在实现物质间转化中的作用，体会保护金属资源的重要性。

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

学生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

引出课题

【投影】甘肃省金属矿产的种类和分布图

【引入】我们的甘肃省是矿产资源非常丰富的地区，尤其是有些金属矿产在甘肃省占有重要的地位。2005 年中央电视台春节联欢晚会上,各省市用对联的形式向观众拜年,其中青海省的上联是:水泽源流江河湖海;甘肃省的下联是:金银铜铁镍铬铅锌。陇南铅锌锑金铜铁汞

开发利用金属矿物

倾听、观看、思考、讨论

通过对家乡金属矿产的种类和分布情况了解，力图使学生在拓展学生的知识空间的同时，激发学生情感参与，提升建设家乡、建设祖国的责任感。

【提问】金属的存在形式？

金属的存在形式

【投影】金属矿物图片。

1.金属元素的存在

【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。

【投影】2.金属的冶炼

金属冶炼的实质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。

【讲解】金属的冶炼就是把金属从矿石中提炼出来。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。

【提问】我们发现，人类最先大量使用的金属单质是铜，其次是铁，再次是铝，这样的结果与什么有关呢？

【学生回答】与金属的活泼性有关。

【投影】3.金属冶炼的方法

【讲解】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。金属的活动性是我们选择金属冶炼方法的依据。

【讲解】按照金属活动性的不同，我们分别用不同的方法对它们进行冶炼，以得到金属单质。

【投影】（1）物理提取法：适用于极不活泼的金属Pt、Au

【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。比铂和金稍活泼一些的金属如银和汞，我们是通过热分解法来制得的。

【投影】（2）热分解法：适用于一些不活泼的金属

【投影】（3）热还原法：适用于Zn到Cu之间的金属

【讲解】多数金属的冶炼过程属于热还原法。这种方法适用于Zn到Cu之

间的金属。常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气等。

【讲解】一些活泼金属也可作还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来。比如西汉的《淮南万毕术》曾记载：曾青得铁则化为铜，说的就是铁从硫酸铜溶液中置换出铜的这个反应。这也是湿法冶金的起源。除了金属铁能置换铜以外，金属铝也可以作为还原剂置换其他的金属单质。

【演示实验4-1】铝热反应

【讲解后演示】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（如右图），下面放置盛沙的蒸发皿。把5 g氧化铁粉末和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。

【学生总结实验现象】镁条剧烈燃烧，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，下部被烧穿，有红热的熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除去外层熔渣，可以发现落下的是铁珠。

【注意】①引燃剂：镁条；助燃剂：氯酸钾；铝热剂：铝粉与金属氧化物组成的混合物。

②反应类型：置换反应

③铝热反应为放热反应

④应用：焊接钢轨和冶炼高熔点金属

【讲解】铝热反应焊接钢轨的原理：反应放出大量的热，置换出的铁以熔融态流出，流入铁轨的裂缝，冷却后将铁轨牢牢地粘在一起。

【投影】其他的铝热反应

【学生板书】

【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。

【投影】（4）电解法：适用于非常活泼的金属

【提问①】为何不电解熔融的MgO制取镁？

【【提问②】为何不电解熔融的AlCl3制取铝？

【讲解】从金属矿石中提炼金属，一般要经过三个步骤：

1. 矿石的富集：减少杂质，提高矿石中有用成分的含量。

2. 金属的冶炼：利用氧化还原反应，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。

3. 金属的精炼：采用一定的方法，提炼纯金属。

【讲解】地球上的金属矿物资源是有限的，我们必须学会合理开发和利用这些矿物资源。

【小结】请结合金属活泼行顺序表总结金属冶炼方法的一般规律

【投影】合理开发和利用矿物资源的途径

（1）

提高金属矿物的利用率。

（2）

减少金属的使用量，使用其他材料代替金属材料。

（3）

加强金属资源的回收和再利用。

【投影】①回收金属的意义

（1）节约矿物资源；

（2）节约能源；

（3）减少环境污染