第二节　资源综合利用　环境保护名师教学视频（文字实录）

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

奎屯市第六中学

张卉

【教学目标】

知识目标

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

能力目标

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。

情感目标

1、帮助学生树立节约资源、爱护环境、变废为宝的意识。

2、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。

3、落实爱国主义教育，通过对我国科学家在历史同期取得的世界领先水平，让学生知道和认识祖国的历史、现状和未来。

【教学重点、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

【课时安排】

一课时

【教学方法】

实验以及ppt演示，以师生互动的形式讲授

【教学器材】

多媒体、铁架台、火柴、蒸发皿、湿沙、坩埚钳、滤纸、自来水、铝粉、三氧化铁粉末、氯酸钾、镁条、

【教学过程】

导入：观看PPT图片，了解古代的金属开发与利用，过渡到现代金属的开发利用。引出本堂课的内容：

讲解并质疑：金属元素广泛分布于矿物中，动植物体内及海洋等区域中。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：游离态：少数不活泼的金属；化合态：多数比较活泼的金属（用PPT放映实物图片，加深对金属在自然界中存在的形式的印象。）

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策略是重要的任务。

德育渗透：通过介绍我国矿产资源的产量和世界排名，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，同时激起学生的民族骄傲和自豪感，以及爱国主义的思想。但同时我国人均占有量少，矿产资源的供需矛盾加剧，也要激起学生们保护资源，节约利用的意识。

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：二、金属的冶炼：

介绍：在公元前600年中国已掌握冶铁技术，比欧洲早了1900多年；公元前200年，中国炼出了球墨铸铁，比英美领先2000年；1000多年前中国已会熔铸红铜；公元前1700年中国已开始冶铸青铜；公元900多年我国的胆水浸铜法是世界上最早的湿法冶金技术……在历史时期，我们国家有着超前的发明和技术，在现在以及将来也一定会更强大！

德育渗透：通过给学生介绍我国古代的冶炼技术进入今天的重点内容，同时，让学生们了解到我国古代所掌握的先进的冶炼技术，远超今天的一些发达国家，让学生们感受到我们祖先所拥有的超前的智慧，激发学生们爱国主义思想，增强国家荣誉感，提高对科学的兴趣。

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：【学生活动】分组讨论、发言

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

板书：2、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。

【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，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。

板书：3、金属冶炼的原理：

板书：（1）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：

△

2HgO

2Hg+O2↑

△

2Ag2O

4Ag+O2↑

板书：（2）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？

答：氢气、一氧化碳、碳、镁、铝、铁、锌

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：

Fe2O3+3CO

高温

2Fe + CO2↑

高温

WO3

+ 3H2 ZnO +

C

Fe2O3+2Al

W

+3H2O

Zn

+ CO↑

2Fe + Al2O3（铝热反应）

高温

高温

高温

Cr2O3+2Al

2Cr+ Al2O3（铝热反应）

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。

实验探究：演示实验4—1：（实验前用磁铁检查一下室温条件下有无铁存在；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。

德育渗透：演示实验，不断唤起学生对化学的热情，体会实验科学的奥秘，从而营造愉快的教学氛围，在教学过程中体现对学生的人文关怀。

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：

Fe2O3+2Al 应）（分析化合价升降）

高温

2Fe+Al2O3（铝热反【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：

(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，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）

板书：（3）电解法：

如果液态氯化钠在无水的情况下电解会生成什么物质呢？

答：钠离子会变成钠单质。

分析：（用PPT演示）其实这就是电解法冶炼金属，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）

MgCl2（熔融）

电解

2Na + Cl2↑

Mg

+ Cl2↑

电解

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

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

高温

2Fe + CO2↑

2Fe + Al2O3（铝热反应）

高温

高温

Cu2S + O2

2Cu + SO2(火法炼铜) Fe ＋

CuSO4 错误！未找到引用源。

FeSO4 ＋

Cu(湿法炼铜)

Mg MgO ＋

C

高温

Mg(g) ＋CO(g)

MgCl2（熔融）

Al

电解

Mg

+ Cl2↑

电解2Al2O3 （熔融）

Na 2NaCl（熔融）

冰晶石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：金属的回收与环境、资源保护：

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。

加强学生保护环境、节约资源的意识。

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。

【课堂练习】（选讲）

。

1、关于金属元素在自然界存在的情况的叙述中，正确的是--------------------------------------（CD）

A、金属元素仅存在于矿物中。

B、金属元素存在于矿物和动物体內，但植物体內不含。

C、少数金属元素以游离态存在，大多数金属元素以化合态存在。

D、金属元素不仅存在矿物中，动物和植物体內也存在少量金属元素。

2、下列化学方程式，能用于工业上冶炼金属镁的是------------------------------------------------( BD) A、2Na+MgCl2====2NaCl+Mg

B、MgCl2(熔化)C、2MgO2Mg+O2

D、MgO+CMgO+Cl2 MgO+C 3、下列金属①铁、②镁、③锰、④矾、⑤铬。可用铝热法制备的有------------------------( C ) A.①②④

B.①②③⑤

C. ①③④⑤

D.①②③④⑤

4、在冶金工业上，通常均不能用化学还原剂制得的金属组是----------------------------------( A )

A．Na、Ba、Mg、A1

B．Zn、Fe、Cu、Ag C．Na、K、Zn、Fe

D．Mg、Al、Zn、Fe

【板书设计】

第一节

开发利用金属矿物和海水资源

金属矿物的开发利用

一、金属的存在形式：

游离态：少数不活泼金属

化合态：多数较活泼的金属

二、金属的冶炼

1、热分解法

2、热还原法

铝热反应

2Al2O3

（熔融）3、电解法

三、金属的回收与环境、资源保护

冰晶石电解4Al + 3O2↑

【课后反思】

本堂课通过金属活动性顺序表为主线，分段讲解了不同活泼性金属的冶炼和方法，层次分明，思路清晰，已基本达到了预期目标，也基本完成了教学任务；

从整体教学效果来看,学生对知识点的掌握是相当不错的,学生都能轻松,愉快地掌握并应用,为后面的新内容的学习打下坚实的基础。在德育渗透方面,希望通过对我国现有矿产资源的介绍以及历史时期超前的冶炼技术,激发学生们的爱国主义思想。

我觉得还有以下几点需要反思和改正： 第一，能够利用提问激发学生的好奇心，创设了问题情境，但学生自主参与太少。第二，学生自主学习能力不够，大部分学生没有课前预习。在整个教学过程中，发现很多学生对所要学习的内容很陌生，课前没有预习，自主学习能力有待加强。