归纳与整理教学设计(第一课时)

绵阳实验高级中学

李刚

第四章

化学与自然资源的开发利用（教学设计）

【教学目标】

1、了解金属冶炼的原理和方法，理解铝热反应的实质。

2、了解海水淡化的方法，了解海水资源的开发利用的原理。

3、了解煤、石油、天然气的综合利用方法，了解三大合成材料。

【教学方法】

阅读、反思、归纳、总结。

【教学重难点】金属的冶炼方法、海水中溴、碘的提取方法

【知识梳理】

一、金属矿物的开发利用

思考1：铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？

答：因为铝的化学性质比较活泼，难于冶炼，所以使用较晚

回归教材

1．金属在自然界中的存在

在地壳中除了金、铂等少数极不活泼的金属外，绝大多数金属元素以化合物形式存在于自然界。

2．金属冶炼的实质

金属元素只有正价，所以金属的冶炼过程就是把金属从其化合物中还原出来的过程。

3．金属冶炼的方法

(1)热分解法

如由HgO、Ag2O冶炼Hg、Ag 2HgO===2Hg＋O2↑ 2Ag2O===4Ag＋O2↑

(2)热还原法

①CO还原Fe3O Fe3O4＋4CO

3Fe＋4CO2

②H2还原WO3：

WO3＋3H2 ======W＋3H2O ③C还原CuO：

CuO＋C

Cu＋CO↑

(3)电解法

工业上用电解法冶炼Na、Mg、Al的化学方程式分别为：

2NaCl ====== 2Na + Cl2↑ MgCl2 ===== Mg + Cl2

↑

2Al2O3 ====== 4Al + O2↑

【知识拓展】

金属的冶炼

1．金属冶炼方法与金属活动性顺序的关系

金属活

K、Ca、Na、

Zn、Fe、Sn、

Hg、Ag Pt、Au 动性顺序

Mg、Al Pb(H)、Cu 自然界中

化合态

多数化合态，极少游离态

游离态

存在形态

主要冶

电解法

热还原法

热分解法

金属的富集

炼方法

2．铝热反应

(1)原理

铝将金属氧化物中化合态的金属还原为金属单质，如Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3、Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3、3Co3O4＋8Al9Co＋4Al2O3等。

(2)反应特点

①引燃剂：镁条、氯酸钾。

2019年6月

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李刚

②反应条件：高温。

③反应现象：剧烈燃烧，放出大量的热，导致混合物剧烈反应过后，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。

④结论：Fe2O3中的铁被还原为单质铁，单质铝被氧化为Al2O3，由熔融物及铁珠可知此反应放出大量的热，使生成的铁熔化为铁水。

(3)应用

①野外焊接钢轨。

②冶炼高熔点金属。

二、海水资源的开发利用

思考2：现有以下化工生产过程：①海水的淡化；②海水中提取食盐；③海水中提取金属镁； ④海水中提取碘；⑤海水中提取溴。其中涉及氧化还原反应的有________。

回归教材

1．海水水资源的利用

(1)海水的淡化方法主要有__________、__________和__________等。

(2)蒸馏法

原理：利用水的沸点低，蒸馏时水汽化，而其他物质沸点高，不能汽化，水蒸气冷却得到淡水。

注意：①海水蒸馏原理的装置中冷却水的流向(低进高出)，目的是保证冷凝管中充满冷却水，冷却效果更好和冷凝水的利用效率更高。

②为防止暴沸，海水中必须加入碎瓷片。

2．海水化学资源的开发利用

【知识拓展】

设计从海水中提取溴、碘的主要工艺流程

1．从海水中提取溴的主要工艺流程

(1)流程

(2)有关反应的化学方程式

①2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl ②Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4

③2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2

2．从海水中提取碘的主要工艺流程

(1)流程

2019年6月

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李刚

(2)有关反应的离子方程式

－＋2I＋H2O2＋2H===I2＋2H2O 【练习1】

冶炼金属一般有下列四种方法：

①焦炭法；②水煤气(或H2或CO)法；③活泼金属置换法；④电解法。

四种方法在工业上均有应用。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石法炼铜，(Ⅱ)湿法炼铜，现代有(Ⅲ)铝热法炼铬，(Ⅳ)从光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的是(

)。

A．(Ⅰ)用① B．(Ⅱ)用② C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④

【练习2】全球海水中溴的蕴藏量丰富，约占地球溴总蕴藏量的99%，故溴有“海洋元素”－1之称。海水中溴含量约为67 mg·L，其工业提取方法有：

(1)空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出来，

再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴单质。该方法涉及的反应有：

①__________________________________________(写出离子方程式)；

2－－－②Br2＋3CO3===BrO3＋5Br＋3CO2↑；

③____________________________(写出离子方程式)；其中反应②中氧化剂是________，还原剂是____________。

(2)空气吹出SO2吸收法。该方法基本同(1)，只是将溴吹出后是用SO2来吸收的，使溴转化为氢溴酸，然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。

写出溴与二氧化硫反应的化学方程式：__________________________________。

(3)溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和溶剂中的溶解度不同的原理来进行的。实验室中萃取用到的实验仪器名称是____________。下列可以用于海水中溴的萃取试剂的是______。

①乙醇 ②四氯化碳 ③硝酸 ④己烯

【练习1】B

解析：(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)(Ⅳ)发生的反应分别是：

(Ⅰ)Cu2(OH)2CO3===2CuO＋CO2↑＋H2O,2CuO＋C===2Cu＋CO2↑，符合①；

(Ⅱ)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，符合③；

(Ⅲ)2Al＋Cr2O3===Al2O3＋2Cr，符合③；

(Ⅳ)先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2，MgCl2Mg＋Cl2↑，符合④。

－－【练习2】答案：(1)Cl2＋2Br===2Cl＋Br2

－－＋BrO3＋5Br＋6H===3Br2＋3H2O Br2

Br2

(2)Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4

(3)分液漏斗

②

小结：本节课我们归纳整理了金属矿物的开放利用、海水资源的开发利用，希望同学们掌握金属的冶炼方法和海水的综合利用。

作业：P93 4题

2019年6月