归纳与整理优秀完整教案

第四章

归纳总结

第一课时

开发利用金属矿物和海水资源

一、教材分析：

《化学与自然资源的开发利用》安排在高中化学必修2第四章，在高一阶段的基础理论知识中地位适当，通过两本书的学习，学生们从宏观和微观的角度已经较为了解化学世界。而前面学习的均为理论知识，本章将化学研究和应用在自然资源的合理开发和综合利用中发挥出的重要作用大致阐述。利用化学变化，可以改变物质的结构组成，使之具有更加优异的性质和功能，还可以合成自然界中本来没有的物质，可以开发人类社会所需要的新能源，也可以提高已有资源的利用率和利用范围，对于保护环境来说也同样功劳不小。通过认真引导使学生逐步理解化学在实际生产生活中的作业，培养绿色化学的意识。在已经学完本章的基础上，本课时为归纳总结的第一课时，总结金属矿物和海水资源的开发利用。

二、教学目标：

1、知识与技能：

（1）掌握金属矿物的冶炼方法。

（2）掌握海水资源的综合利用，包括海水淡化，海水提盐、溴，海带提碘等。

2、过程与方法：

（1）通过观看实验视频，总结归纳金属的冶炼方法和原理。

（2）通过分析实验步骤，总结海水提盐、溴，海带提碘过程中的原理。

3、情感态度与价值观：

（1）通过实验激发学习兴趣，产生探究欲望，感受化学世界的奇妙。

（2）体会化学在自然资源开发利用中的意义和作用。

4、评价目标：

鼓励自主学习和合作学习，展示理解状况，检查理解程度和鼓励元认知

5、学科核心素养：

通过性质学习培养“宏观辨识与微观探析”、通过实验探究培养

“科学探究与创新意识”以及“科学精神与社会责任”

三、教学重难点：

重点：金属的主要冶炼方法，海水的淡化，海水的综合利用。

难点：铝热反应，海水提溴，海带提碘的一系列操作及原理。

突破方法：通过一系列教法，包括创设情境、多媒体教学、学生实验探究等，让学生观察思考、分析归纳从而得出结论，加深印象与理解

1

四、教学过程：（PPT+板书）

教师活动

【导入回顾】

现在我们来回顾总结一下第一课时，先从金属冶炼的方法开始。金属在生活中的应用很多，有……应用的均为金属单质，但自然界中的金属单质多吗？所以如何把化合态的金属变为游离态的金属单质，就叫做金属的冶炼

学生活动

【回答】：铁轨，铁栏杆，铝合金飞机……

不多，大部分为金属化合物

【引导思考、讨论】

【回顾】

【讨论、回答】

人们最先发现的金属依次是金银铜，是由于什么原因为它们不活泼，易得到金属单质

因？因为在自然界中它们基本是游离态，古人没有响应的条件，所以最容易获得的是金属单质。对于铂和

金这种极不活泼的金属，直接用物理方法即可提取，比如沙里淘金，用的就是过滤。

【回顾】

所以对于其他金属的冶炼就全是化学方法，具体根据金属的活动性顺序来进行。从后往前，一些稍微活泼一点的金属我们用的是什么方法？比如加热氧化汞、氧化银获得对应的汞和银单质，当然也不局限于氧化物，其他种类的化合物也是可以的。大家自己在草稿本上书写这两个方程式

【板书】1.物理提取

2.热分解法：Hg、Ag 【回顾】再往前，也就是我们绝大多数金属的冶炼方【练习】

2HgO = 2Hg＋O2↑

△

2Ag2O = 4Ag＋O2↑

【回忆、回答】

【回忆、回答】

热分解法，加热分解化合物

法，对于从锌到铜的这些金属，它们更活泼了一些，热还原法，用C、CO、H2作还原剂。

所以用的是什么方法？而还原剂一般是？举几个反应例子？写一下对应的方程式。而除了这些还原剂还有一种比较特别的还原剂是什么？发生的叫什么反应？回忆一下书上的铝热反应实验，现象是？在这个过程中，Al和Fe2O3的混合物叫做铝热剂，在Mg条点燃放出的巨大热量下，发生铝热反应，Al把Fe从氧化物中置换出来，大家写一下方程。

2 CuO＋H2=Cu＋H2O △

△CuO＋CO=Cu＋CO2 用Al作还原剂的铝热反应。

现象是，发出耀眼的白光，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入细沙中，即熔融的铁

△

2Al＋Fe2O3 = 2Fe＋Al2O3

在这个反应中，Mg做的是？引燃剂，引发反应，而KCIO3的作用是？助燃剂，因为？分解生成了氧气。大家写一下对应方程。铝热反应应用于工业上，提取熔点高的金属，比如铁，铬，钒等。

【板书】3.热还原法：Zn~Cu：C、CO、H2

铝热反应：Fe2O3、MnO2、Cr2O3、V2O5

【回顾】

再往前，就是一些非常活泼的金属了，比如钾钙钠镁铝，对于这些金属，用一般的还原剂很难还原，所以直接采取电解熔融化合物的电解法冶炼。大家写一下电解法制取钠镁铝单质的方程。这里为什么不电解AlCl3来制取Al单质呢？所以就算电解Al2O3熔点更高，耗能更大，我们仍然选择了电解Al2O3，就是这个原因。

【板书】4.电解法：（K~Al），电解熔融化合物

【总结】

这三种方法是常用的冶炼金属的化学方法，除此之外还有一些，比如火法和湿法炼铜，大家看到书上表格4-1，火法炼铜的原理是加热硫化亚铜分解，湿法炼铜即用铁去置换硫酸铜中的铜单质。如果让你选择，你选择使用哪种方法更为恰当？但由于硫化亚铜是自然界中常见的矿石，所以火法炼铜还是会用的多一些，但是我们倡导在使用前对其进行脱硫。

引燃剂，引发反应

助燃剂

△

2KClO3=2KCl＋3O2↑

【练习】

MgCl2（熔融）

电解

Mg＋Cl2↑

2Al2O3（熔融）

电解

4Al＋3O2↑

2NaCl（熔融）

电解

2Na＋Cl2↑

因为AlCl3是共价化合物，熔融状态下没有自由移动的离子

【回答】

选择湿法炼铜，因为不用加热，节省资源，且火法炼铜会生成二氧化硫，污染环境

总结一下，对于金属的冶炼，一般有一个先后顺序，

不讨论物理提取，热分解法＞焦炭还原法＞铝热还原法＞电解法，氢气还原＞一氧化碳还原，这些顺序是如何制定的呢？

【小结】

地球上的矿物资源是有限的，金属冶炼常会消耗许多的能量，也容易造成环境污染，所以我们必须学会合

3 根据得到反应物的条件，反应耗能量以及产物的性质，肯定以无污染优先

【记忆】

提高金属矿物的利用率，减少金属的使用量，加强金属资源的回收和再利用，使用

理开发利用金属矿物，主要的途径又哪些呢？大家书上勾画，记忆。

【回顾】

说完了陆地上的资源，我们来看看陆地往下的海洋资其他材料代替金属材料等。

【思考、讨论】

比如海边的核电站，工厂，利用海水做冷源。大家书上勾画，海洋资源主要有海水的水资源，却水。还有海产养殖业等都是直接利用海海水中的化学资源，海洋能源，空间资源等等。对于水资源，一般有两种利用方法，一种是直接利用海水进行循环冷却，大家想一些例子呢？一种就是间接利用海水进行淡化。海水中水的储量约占地球总水量的97%，但海水是人们不能直接饮用的，人们能饮用的淡水仅占地球水量的0.3%，所以海水的淡化是一个高度重视的话题。而淡化方法简单分为三类。我们来简单回忆一下蒸馏的实验装置和操作。如图所示，大家总结一下蒸馏时的一些注意要点。

【提问】

使用蒸馏烧瓶，温度计水银球与支管平行，瓶中加沸石，冷凝管中水要下进上出

【回答】

蒸馏法，电渗析法和离子交换法

水

海洋中丰富的化学资源决定了这是一个巨大的宝库，溶解→过滤→除杂→蒸发结晶

元素多达八十多种，利用海水提取物质最主要是海水提盐，还有海带提碘，海水提溴等。那海水煮盐，很简单，蒸发结晶得到粗盐。但如何将粗盐变成细盐？大家回忆一下必修一中粗盐的提纯，要哪些步骤？这里的除杂是除去哪些杂质？又如何决定添加的顺序？

【提问】

对于海水提碘，因为海水中碘虽然含量大，但是浓度很低，所以直接提取海水中的碘，效率不高。海洋中有很多植物富含碘元素，所以我们选择了常见的海带【回答】

灼烧→溶解过滤→取滤液，加入硫酸和过氧化氢→含碘单质的溶液→萃取

过滤除去不溶的泥沙，加试剂除去硫酸根离子，钙离子，镁离子等

加入碳酸钠、氢氧化钠和氯化钡，其中碳酸钠一定要在氯化钡之后，最后加稀盐酸，蒸发结晶

来提取碘单质，大家阅读书上实验，总结一下步骤。蒸馏，将有机溶剂蒸出去

萃取完之后如何得到纯净的碘单质呢？这个过程要注意的是这个氧化还原反应，大家练习一下

2I＋2H＋H2O2 = I2＋2H2O －＋

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【提问】

看到书上的资料卡片，总结一下空气吹出法提取海水中的溴的步骤。在这个过程中，涉及到的方程式有两个，大家练习一下。用二氧化硫吸收后再用氯气氧化的目的是为了？对为了富集溴元素，因为和碘元素一样，浓度很低，单质很分散，富集后便于收集且浓度更高。这就是提溴要注意的一个点

【总结】

根据老师的板书和大家练习的方程，总结一下第一节的知识

【回答】

浓缩海水→通氯气→用热空气和水蒸气吹出溴单质→用二氧化硫吸收→通氯气再次氧化→萃取，分液，蒸馏

①

Cl2＋2Br－

= 2Cl－＋Br2 ②

②Br2＋SO2＋2H2O = 2HBr＋H2SO4

【总结，记忆】

五、板书设计：

一、金属冶炼

1.物理提取：Pt、Au

2.热分解法：Hg、Ag，加热化合物分解：

3.热还原法：Zn~Cu：用C、CO、H2作还原剂

Al作还原剂

Fe2O3、MnO2、Cr2O3、V2O5

等熔点高的金属

2Al＋Fe2O3 = 2Fe＋Al2O3

铝热反应

Mg条：引燃剂

KClO3：助燃剂

4.电解法（K~Al）：电解熔融化合物

MgCl2（熔融）

电解

Mg＋Cl2↑

电解

2Al2O3（熔融）

4Al＋3O2↑

2Na＋Cl↑

2NaCl（熔融）

电解

25.其他方法：火法、湿法炼铜，溶液中的置换……

二、海水综合利用

1.海水淡化：蒸馏法

等

2.海水提盐：BaCl2>Na2CO3

－＋3.海带提碘：2I＋2H＋H2O2 = I2＋2H2O －－4.海水提溴：空气吹出法

①Cl2＋2Br

= 2Cl＋Br2

②Br2＋SO2＋2H2O = 2HBr＋H2SO4

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