第二节　资源综合利用　环境保护教案评析

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1课时) 三维目标

知识与技能 1．了解化学方法在金属矿物开发(主要是金属冶炼)及海水资源开发中的作用。

2．在掌握金属冶炼的一般原理的基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。

过程与方法 1．通过铝热反应的实验，理解热还原法冶炼金属的原理。

2．通过比较各种金属的活泼性，得到金属冶炼的规律。

情感态度与价值观 通过合作实验学会尊重他人，增强与人合作的意识和能力。

教学重点 掌握金属冶炼的一般原理，了解适用于不同金属的冶炼方法。

教学难点

不同金属的冶炼方法。

教学方法 利用图片、资料、实验、多媒体课件，讨论、归纳。

教学过程

【引课】现在各种报刊媒体频繁出现“可持续发展”一词，有那位同学解释一下？

【阅读】资料卡片：自然资源与可持续发展。

增加资料：我国21世纪初可持续发展的总体目标是：可持续发展能力不断增强，经济结构调整取得显著成效，人口总量得到有效控制，生态环境明显改善，资源利用率显著提高，促进人与自然的和谐，推动整个社会走上生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。

【讲述】人们通常将数以万计的化学物质进行分类，在原子、分子、乃至超分子等不同的结构层次上研究物质及其化学变化的规律，认识物质在变化过程中表现出的性质，所有这些都是人类利用自然资源、丰富物质世界的重要依据。下面我们主要以金属矿物和海水资源的综合利用为例，一起认识体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。

【板书】一、金属矿物的开发利用

【讲述】除了金、铂等少数金属外，绝大多数金属元素以化合物形式存在于自然界。化学要研究如何合理、高效地利用这些金属矿物，将其中的金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。利用金属活动性的不同，可以采用不同的冶炼方法。

【思考交流】早在使用铜、铁之前，人们就开始使用黄金和白银作为装饰物和货币；在历史上，“青铜器时代”早于“铁器时代”，而铝制品近百年才大量使用，这些事实说明了什么？与金属的活泼性和冶炼的难易有什么联系呢？

【板书】1．热分解法

【讲述】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。

【板书】

【板书】2．热还原法

【讲述】多数金属（活动性介于锌和铜之间的金属）的冶炼过程属于热还原法。所谓热还原法是指在加热条件下，利用还原剂(常用的还原剂有焦炭、氢气、一氧化碳及活泼金属铝等)将金属从矿物中还原出来的方法。

【板书】Fe2O3+3CO

高温

2Fe +3CO2

Fe2O3+2Al

高温

2Fe + Al2O3

CuO+ H2

高温

Cu +H2O

【实验4-1】教材P89铝热反应（演示）：

【讲述】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（如图），下面放置盛沙的蒸发皿。把5 g炒干的氧化铁粉未和2 g铝粉混合均匀，放入纸漏斗中，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。

【实验现象】镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉未和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒。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，用磁铁吸引，可以发现落下的是铁珠。

【板书】铝热反应：

【特别提醒】⑴铝热反应是指金属铝与某些金属氧化物的混合物在高温条件下发生置换反应，生成氧化铝和金属单质的过程。实质是用较活泼的还原剂铝，把活泼性相对较弱的金属从其氧化物中还原出来。

⑵铝热反应实验中，镁和KClO3的作用是为铝热反应提供引发反应所需的高温，但该反应属放热反应且放出大量的热，能使生成的金属熔化为液态。铝热反应可应用于冶炼一些高熔点金属，如铁、锰、钒等。

【板书】3．电解法

【讲述】在金属活动性顺序中，钠、镁、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。

【板书】

【板书】4．其它方法

⑴湿法冶金—用活泼金属把不活泼的金属从它的盐溶液中置换出来

Fe + CuSO4 === Cu + FeSO4

⑵火法炼铜

Cu2S+O2

高温

2Cu+SO2

【阅读】教材P89表4-1：常见金属的冶炼原理。

【小结】金属冶炼方法的选择与金属活泼性的关系：

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag 电解法

热还原法

热分解法

【问题讨论】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。那么如何有效地使用金属产品、材料，主要的途径有哪些呢? 【小结】提高金属矿物的利用率，减少金属的使用量，加强金属的回收和再利用，使用其它材料代替金属材料等。

【投影】海底多金属结核矿石：

【思考交流】1．存在于海底的大量多金属结核矿(如图)，将是人类重要的金属资源，请你推测目前开发这些海底金属资源可能会遇到哪些主要问题，并将你的看法同大家交流。

【分析】目前海底矿藏资源的勘探和开采技术还不够成熟，要投入实用更面临许多难题。除了成本比陆地高以外，还存在破坏生态环境等问题。有资料表明，开采海底矿藏作为一个产业将在2010～2030年才能形成。

2．通过调查访问和查阅资料，了解回收废旧钢铁、铝制品等在节约能源、保护环境、降低成本等方面的意义。

【课堂小结】本节课的重点是掌握金属冶炼的一般原理及常见的金属冶炼的三种方法，并能利用金属冶炼的一般规律正确书写有关化学方程式。同时，要充分认识金属回收利用和资源保护的重要意义，牢固树立环境保护意识和开发、节约资源的观念。