第二节　资源综合利用　环境保护优秀公开课教案

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

一、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和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。

情感态度价值观：帮助学生树立节约资源、爱护环境、变废为宝的意识。

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。

二、教学重难点

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

三、教法学法分析

教法: 实验以及ppt演示，以师生互动的形式讲授（情景导学法、实验探究法）。

学法：听讲；小组讨论法

四、教学过程

教学环节

教师活动

学生设计意活动

图

情景导入，引出本节课的内容。

让学生了解金属资源的使用情况，树立节约资情境【导入】观看PPT图片，了解金属广泛存在于生产生活中，过渡到现代金属的开发利用。引出本堂课的内容：

导入

【讲解并质疑】金属元素广泛存在于生产生活中，金属是否直接从自然界中获得？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？

【板书】

一、金属元素在自然界中的存在及金属的冶炼

1、金属的存在形式

游离态：少数不活泼的金属；

化合态：多数比较活泼的金属

【介绍】我国金属矿产资源现状：截至到2002年度，我国已发现的矿产有171种，已探明储量的矿产有157种。已探明的矿产资源总量约占世界的12％，仅次于美国。我国的稀土金属、钨、锌、锑和锡在世界各国的储量中名列前茅，其中稀土、钨、锑和锡仍是世界上的名牌矿种。中国主要金属矿产资源储量较丰富，但人均占有量少，矿产资源禀赋差，采矿、选矿和冶炼难度大。中国正处于工业化的中期，在矿产资源综合开发利用领域已取得很大的进展，但今后20～30年内矿产资源的供需矛盾将加剧。因此，加大勘探力度，加强对矿产资源的开发利用和保护并实施全球化观看

思考

听讲

策略是重要的任务。

【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。

【板书】2、金属的冶炼的定义：

用化学的方法把化合态的金属变成游离态

【板书】3、金属冶炼的实质（原理）：

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。

原理：Mn++ne-→M 【设问】我们该如何从矿石中提炼出金属单质呢？根据什么原理？

【板书】1、基本步骤：

【讲解】（正确评价学生的回答并复述）冶炼金属的根据是把金属矿石中的金属离子还原成单质，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：利用氧化还原反应（很不活泼的金属除外），在一定的条件下还原出金属单质

第三步：精炼：采用一定的方法，提炼出纯净的金属

【分析探讨】金属离子的得电子能力是否全都相同？这与什么有关？

【讲解并用PPT演示】金属的活动性不同，因此金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此对于不同活性的金属离子就必须采取不同的还原方法进行冶炼，这就是金属冶炼的方法依据。

【板书】4、金属冶炼的方法依据

【过渡】对于不同活性的金属离子就必须采取不同的还原方法进行冶炼，接下来我们一起来学习常见的金属冶炼方法。

【板书】二、金属冶炼的方法

（1）物理方法

【分析】（用PPT演示）Pt 、Au在自然界中主要以游离态存在，利用密度进行水洗法。如：淘金

（2）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）它们的阳离子得电子能力很强，所以其还原的条件比较容易达到，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：

△

源、爱护环境的意识

分组讨

论、发让学生回言

听

记笔记

顾学过的知识，提高其归纳的能力

2HgO

2Hg+O2↑

△

2Ag2O

4Ag+O2↑

【板书】（3）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，而对应的阳离子则氧化性很弱，很难得到电子，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）

电解

2Na + Cl2↑

MgCl2（熔融）

电解

Mg

+ Cl2↑

思考

做练习

趁热打铁

巩固所学内容

实验更科学，具体直观

2Al2O3 （熔融）冰晶石电解4Al + 3O2↑

【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】（3）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？

【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)，其对应的离子得电子能力较强，其化合物又不能通过受热分解得到金属单质，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：

【练习】让学生写出一些常见的金属氧化物被还原的反应，写完后用PPT对照：

CuO

+ H2

高温

Cu

+H2O

2CuO +

C

高温

2Cu

+ CO2↑

高温

Fe2O3+3CO

2Fe + CO2↑

【点评并强调】若金属以硫化物或碳酸盐形式存在，应先将其转化成氧化物。

【过渡】活泼金属也可以做还原剂，把相对不活泼的金属置换出来，例如：铝

实验

【实验探究】演示实验4—1：（实验前用磁铁检查一下室温条件探究

下有无铁存在；反应后再用磁铁检查有无铁生成）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。

Ⅱ、反应方程式：

高温

观察实验

记录实验现象

Fe2O3+2Al

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：

思考

回答：

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）。

(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、氧化铝熔点高的性质。

(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。

观看图片

归纳小结

小结：金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择（投影）

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

Cu

Mg

高温

提高归纳、总结、比较的能力。

回忆

小结

记笔记

2Fe + CO2↑

2Fe + Al2O3（铝热反应）

高温

高温

Cu2S + O2

2Cu + SO2(火法炼铜) Fe ＋

CuSO4 === FeSO4 ＋

Cu(湿法炼铜)

MgO ＋

C

高温

Mg(g) ＋CO(g)

电解

MgCl2（熔融）

Mg

+ Cl2↑

Al

Na 2Al2O3 （熔融）2NaCl（熔融）

冰晶石电解4Al + 3O2↑

电解

2Na + Cl2↑

电解

4NaOH（熔融）

4 Na+ O2↑+2H2O 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？

板书：三、有效利用金属资源的途径

1、提高金属矿物的利用率

1、

减少金属的使用量

2、

加强金属资源的回收和再利用

3、

使用其他材料代替金属材料

阅读PPT放映的资料，思考金属的回收与环境、资源保护的方法，并回答。

讲述：正确评价学生的回答并归纳，讲解有关金属回收再利用的好处。

总结：指导学生归纳本节课的内容

课堂【课堂练习】（选讲）

练习

1、下列关于金属冶炼的说法不正确的是

（

）

在一定学以致时间内用，及时

A.金属冶炼是指用化学的方法将金属由化合态转变为游离态

完成练巩固知识习

点

B.天然矿藏很少只含有一种金属元素，往往含有较多杂质

C.金属的冶炼方法主要有热分解法，热还原法和电解法三种方法

D.金属冶炼一定要用到还原剂

2、下列对铝热反应的说法错误的是(

) A．铝热剂中还原剂是铝粉

B．铝热剂是纯净物

C．铝与Fe2O3可组成铝热剂

D．铝热反应是放热反应

3、工业上冶炼金属通常有四种方法:

①热分解法 ②热还原法

③湿法冶金 ④电解法

请判断，工业上对下列金属常采用什么方法冶炼?

Na＿ Ag＿ W＿ Fe＿ Cu＿

课后1、完成课后题以及金榜学案相关内容

作业

巩固所学内容

并为下一节课做准备

六、板书设计

一、金属元素在自然界中的存在及金属的冶炼

1、金属的存在形式

游离态：少数不活泼的金属；

化合态：多数比较活泼的金属

2、金属的冶炼的定义：

3、金属冶炼的实质（原理）：Mn++ne-→M 基本步骤：

4、金属冶炼的方法依据

二、金属冶炼的方法

（1）物理方法

Pt 、Au（如淘金）

（2）热分解法：

△

2HgO2Ag2O（3）电解法：MgCl2（熔融）

（4）热还原法：

三、有效利用金属资源的途径

电解

2Hg+O2↑

△

4Ag+O2↑

Mg

+ Cl2↑