【教学设计】《开发利用金属矿物和海水资源》（人教）-1.docx

开发利用金属矿物和海水资源刘集中学 吴拉马加 教材分析海水资源的开发利用是高中化学人教版必修 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。本节位于必修模块的结尾章节，不仅学生能认识和感受化学知识在开发利用自然资源的重要作用，化学研究和应用在科技进步中的价值，而且对于学生复习总结已学知识十分重要。学习本节内容一方面从学科角度，有利于学生以了解认识海水资源开发利用为载体，将之前所学知识复习、梳理、归纳和拓展延伸；另一方面从科学、技术和社会相互作用的背景角度，有利于学生加深体会应用化学知识可开发海水资源，为人类生存和社会发展提供必要的物质和能源基础，同时学会辩证地看待人类和自然协调发展中可能会遇到的问题，走可持续发展道路，树立资源保护意识及合理开发意识。开发利用金属矿物和海水资源是实现元素化合物性质应用的学科内容，是体现化学学习价值、培养学生认识科学、技术和社会之间关系的重要组成，是落实科学发展观，树立可持续发展思想的重要一章，其中“金属矿物的开发利用”是本节的前半部分内容。本课时是在学生学习了氧化还原反应概念以及钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物主要性质的基础上，在对金属冶炼知识有会意建构的前提下，进一步系统学习关于上述金属工业上冶炼方法的一节。本课旨在学会运用氧化还原反应的概念，了解利用化学变化实现物质之间的转化的基本方法，认识转化过程和产物在我们日常生活和社会发展中的重要作用。通过本课时的学习有利于学生将前面所学过的知识和技能进行必要的梳理、归纳和拓展；有利于学生加深体会化学在综合利用自然资源中的作用，学会辩证地看待人类和自然协调发展中可能会遇到的问题。而且为学生进一步学习选修模块化学与技术中的第二单元化学与资源开发做好知识准备，同时也将对学生选择自己未来升学和就业方向产生一定的积极影响。 教学目标【知识与能力目标】1、 知道金属元素在自然界的存在形态；了解金属冶炼的原理和方法；知道铝热反应及其应用；2、 知道海水资源的特点，了解海水资源开发和利用的前景；3、 了解海水资源开发中的化学反应原理及实验方法，掌握简单的海水资源开发利用的方法；4、 揭示化学与可持续发展的重要关系；5、 初步培养解决问题的能力、自主查阅资料的能力和收集信息素能力。【过程与方法目标】、通过数据列表、图片、视频等多种形式的内容展现过程，认识海水资源的特点以及水资源和化学资源的获取方法及化学原理，从感性认识上升到理性认识；、通过课前搜索、筛选信息资源，课堂交流共享资源的过程，学会自主、合作学习。【情感态度价值观目标】、感受化学知识在海水资源开发利用中的重要性，激发学生学习化学的热情，认识化学与可持续发展的重要关系；、提升爱护自然资源意识和合理开发自然资源意识。 教学重难点【教学重点】、了解金属在自然界中的存在形式；、掌握金属的冶炼方法；、掌握铝热反应原理及实验；(、了解金属回收和资源保护的意义；、认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。、了解海水资源及其利用；、了解海水淡化的方法，掌握海水的蒸馏；、掌握海水化学资源的开发和利用，即海水制盐、海水提溴、海带提碘；)、了解海水综合利用的重要方向。【教学难点】1、 掌握海水化学资源的开发和利用，即海水制盐、海水提溴、海带提碘；2、 掌握铝热反应原理及实验；3、 了解海水淡化的方法，掌握海水的蒸馏； 课前准备 本节试验安排所需相关化学试剂和仪器。 课时安排课时 教学过程第一课时金属矿物的开发利用【导入】通过钓鱼岛事件的新闻，创设情景，引出本节课的内容。【教材整理】教材整理金属矿物的开发利用和金属资源的合理开发金属在自然界中的存在形态金属的冶炼()冶炼的原理原理：将金属从其化合物中还原出来。实质：根据氧化还原反应，使金属矿物中的金属阳离子得到电子生成金属单质：。()冶炼方法热分解法适用于不活泼金属的冶炼。请写出下列反应的化学方程式。加热分解：= 。加热分解：= 。电解法适用于非常活泼金属的冶炼。请写出下列反应的化学方程式。冶炼金属钠，电解熔融：(熔融) 电解= 。冶炼金属镁，电解熔融：(熔融) 电解= 。冶炼金属铝，电解熔融：(熔融) 电解= 冰晶石。热还原法适用于大多数中等活泼金属的冶炼，常用的还原剂有、等。请写出下列冶炼金属反应的化学方程式。高炉炼铁：高温= 。铝热反应炼铁：高温= 。用氢气还原氧化铜：= 。其他方法火法炼铜：高温= 。湿法炼铜：。金属资源的合理开发利用()合理开发利用金属资源的意义金属矿物资源是不可再生资源且贮量有限，冶炼过程中会消耗大量能量，也易造成环境污染。故应合理开发利用金属资源。()有效利用金属资源的途径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。使用其他材料代替金属材料等。【特别提醒】金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系金属活动性顺序 () 金属原子失电子能力强弱金属离子得电子能力弱强主要冶炼方法电解法热还原法热分解法物理方法【思考探究】探究铝热反应的实验问题铝热反应实验装置如下：问题思考：()装置中镁带、的作用是什么？【提示】镁带：引燃剂；：助燃剂，引发铝热反应。()引发铝热反应的操作是什么？【提示】往铝热剂上放少量，并插入镁带，然后将镁带点燃，即可引发铝热反应。()铝热反应需要高温条件，所以铝热反应是吸热反应吗？【提示】不是。()内层纸漏斗底部剪一小孔的目的是什么？【提示】使反应生成的熔融物易于落下。()实验室欲在常温下溶解此熔融物，能否选用稀硫酸？能否选用浓硫酸或溶液？请说明理由。【提示】能选择稀硫酸，因为稀硫酸能完全溶解此熔融物，并且不会造成环境污染；不能选择浓硫酸或溶液，因为常温下浓硫酸会使、发生钝化，溶液不能溶解单质铁。()整个实验过程的实验现象有哪些？【提示】镁带剧烈燃烧。氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应。反应放出大量的热，并发出耀眼的白光。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中，液珠冷却后变为黑色固体。【知识升华】铝热反应实验现象镁带剧烈燃烧。氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应。反应放出大量的热，并发出耀眼的白光。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中，液珠冷却后变为黑色固体。原因分析镁带燃烧，放出大量的热；作为引燃剂在受热状态下发生分解，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生反应：高温= ，生成的铁在高温下呈熔化状态。铝热反应体现了较强的还原性。注意事项氯酸钾的作用是分解提供氧气，使镁带快速充分燃烧，要放在混合物的上面。要保证纸漏斗重叠的四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从四周溅出，同时损坏纸漏斗。蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。【课堂练习】题组金属冶炼的方法与原理在冶金工业上，均能用化学还原剂制得的一组金属是()、【解析】、一般不能用化学还原剂还原制得。【答案】下列化工原理生产中错误的是()可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠可以用钠加入氯化镁的饱和溶液中制取金属镁用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝工业上用电解熔融氯化镁的方法制取金属镁【解析】工业上一般采用电解熔融氯化钠的方法冶炼金属钠；若将钠加入到氯化镁溶液中，发生反应：，()，所以不能冶炼金属镁；氯化铝属于共价化合物，因此不能用氯化铝作原料，通过电解的方法得到金属铝；由于、均为离子化合物且熔点：活泼性，不能置换出；汞的冶炼是热分解法。【答案】第二课时 海水资源的开发利用【导入】复习上节课内容。海水资源虽多且广，但富集程度低，无法直接使用，需要开发才能利用。哪些海水资源可开发？使用什么方法开发？本节课我们一起来探究海水资源的开发利用。【教材整理】海水水资源的利用物理过程海水水资源的利用类型海水水资源的利用主要包括：海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却等。海水淡化的主要方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法。海水的蒸馏原理()主要仪器：圆底烧瓶；：冷凝管；：锥形瓶。()冷凝水的流向：口进，口出。()中加入碎瓷片的目的是防止海水暴沸。()原理将海水加热，海水中的水分受热变成气态(其余成分因沸点较高，不易汽化，留在烧瓶中)，经过冷凝管后又冷凝成液态水。经过蒸馏冷凝得到的液态水即为淡水。【课堂练习】题组海水淡化和食盐提取下列是四位同学对于海水淡化供居民用水所提供的方法，其中原理上完全不可行的是()【解析】海水淡化的方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法。选项，明矾的主要成分是()，加明矾不能使海水中的盐沉淀出来，所以不能使海水淡化。【答案】中国食盐产量居世界首位。下列实验室中的操作类似“海水晒盐”原理的是()蒸馏蒸发过滤搅拌【解析】实验室中的“蒸发”操作是利用水受热易挥发的特点，其中的溶质因溶剂减少而析出的过程，这与海水晒盐的原理是类似的。【答案】【课堂总结】海水淡化的方法和原理方法原理蒸馏法将海水加热至沸腾汽化，然后将蒸气冷凝而得到蒸馏水电渗析法在外加直流电场作用下，利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐的目的离子交换法用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阴、阳离子，得到去离子水【教师讲解】海水中的化学元素() ()特点：种类很多，总储量很大，但许多元素的富集程度很低。海水化学资源的开发利用海水提碘流程：海带灼烧浸泡过滤氧化萃取提纯碘单质主要的化学原理：(写出离子方程式)海水提溴方法：在预先经过酸化的浓缩海水中，用氧化溴离子使之成为溴单质主要的化学原理：其他能量的利用提取核能开发中的重要原料铀和重水开发海洋药物潮汐能、波浪能等有待开发的新型能源【课堂练习】题组海水中提取、是从海水中提取出来的一种重要物质，除食用外，它还是一种工业原料，下列以为原料的产品(物质)是()烧碱纯碱金属钠氯气盐酸【解析】电解的水溶液可制得、；、可合成；溶液又可与、反应来制取；热分解可得，电解熔融的可制备金属钠。【答案】从海水中可提取多种化工原料，下面是工业上对海水资源综合利用的示意图。试回答下列问题：()粗盐中含有、等杂质离子，精制时所用试剂为.盐酸；溶液；溶液；溶液。则加入试剂的顺序是(填字母)。()写出用海滩上的贝壳制()的化学方程式：。()电解无水可制取镁和，其中副产品和()可制得漂白粉。制漂白粉的化学方程式为。()用海滩上的贝壳制()，而不从异地山中开凿石灰石制取，主要考虑到什么问题？。()从经济效益角度看，该化工厂厂址应选在。【解析】化工生产是综合利用化学知识解决实际问题的过程，在此过程中，除运用到我们所学的化学知识外，还要从环境保护、能源利用、经济效益等方面考虑。()该小题属离子除杂题。除杂原则是在除去、时，不能带入新的杂质离子。所以，解此题的关键是把握好加入离子的顺序：必须在之前加入；、必须在之前加入，所以、不分先后，而、本身既分先后，又必须放在、之后才能满足条件。()由贝壳()的反应为()。()漂白粉的主要成分为和()，可将通入石灰乳中制得。()海滩上的物质为海水综合利用创造了便利条件，不用运输，就地取材，从经济效益角度考虑是有利的。()由此可见，应在海滩建化工厂或在沿海陆地建厂。【答案】()(或)()煅烧= ，()()()()()经济效益()海边题组海水中提取溴与碘某课外小组将灼烧海带产生的灰烬浸泡后过滤，得到澄清的滤液。他们设计了如下的几个方案，你认为能证明海带的灰烬中含有碘元素的是()取适量滤液，蒸干，观察是否有紫色固体生成取适量滤液，加入苯，振荡，静置，苯层无色，证明不含碘元素取适量滤液，向其中加入淀粉溶液，无明显现象，证明不含碘元素取适量滤液，加入酸化的，再加入淀粉溶液，呈蓝色，证明含有碘元素【解析】海带的灰烬中含有的碘元素，是以形式存在的，不是以单质形式存在，所以、均不正确；中发生了氧化还原反应：，产生了，使淀粉溶液呈蓝色。【答案】海