人教版必修二4.1金属矿物的开发利用 教案.doc

课题第四章化学与自然资源的开发利用第一节 金属矿物的开发利用(第一课时)备课日期授课日期教 学 目 标1知识与技能：了解金属元素在自然界的存在形态；掌握金属冶炼的原理和方法；了解铝热反应及其应用。2.过程与方法：培养学生的自学能力和查阅相关资料进行分析概括的能力；通过对实验探究，激发学生学习的主动性和创新意识。3情感态度价值观：体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用，揭示化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护意识及合理开发意识。教学重点金属冶炼的原理和方法教学难点学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。教学方法 自学教学手段 学案课标要求以金属矿物的综合利用为例，了解化学方法在实现物质间转化中的作用。认识化学在自然资源综合利用方面的重要价值。教学环节教学步骤、内容教学活动设计导入新课推进新课在初中学习了金属活动顺序表。从左到右，金属性逐渐减弱。1.在自然界中金属大多数以什么形式存在？（化合物除了au、pt等外）2.要使金属矿物转化为金属单质，金属元素的化合价如何变化？（降低）【阅读思考】 p88 资料卡片1、 1.什么是自然资源? 2. 可持续发展的目标是？【自学收获】自学研读课本p88-p90页，边读边完成导学练习。一、金属矿物的开发利用1、金属在自然界中的存在形式（1）自然界中，除_au 、_pt_等极少数金属外，绝大多数金属元素以_化合物_的形式存在。（2）在地壳中含量最高的金属元素是 al ，其次是 fe 。2、金属冶炼的实质和原理: 使金属化合物中的金属阳离子得到电子，变成金属原子。3、金属冶炼的方法（1）热分解法原理：对于不活泼金属，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。适用范围：适用于 不活泼 金属的冶炼。举例： 2hgo 2hgo2 ； 2ag2o 4ago2 。（2）电解法原理：活泼金属较难用还原剂还原，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属。适用范围：适用于 活泼 金属的冶炼。mg的冶炼：mgcl2（熔融）电解 mg + cl2 al的冶炼：2al2o3（熔融） 冰晶石电解 4al + 3o2 na的冶炼：2nacl（熔融）电解 2nacl2 一些对纯度要求较高的不活泼金属也可以采用电解其盐溶液的方法来进行冶炼,例如: 2cuso4+ 2h2o 电解 2cu + 2h2so4+ o2 。另外，某些不活泼金属的精炼也用电解法。【立竿见影】答案 工业上采用电解法冶炼铝的材料是al2o3，而不是alcl3，这是因为alcl3是共价化合物，熔融时无法电离出自由移动的离子，不能导电；工业上采用电解法冶炼镁的材料是mgcl2，而不是mgo，这是因为mgo虽是离子化合物，但其熔点太高，熔融时会消耗大量热能，成本较高。（3）热还原法原理：在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂（ 焦炭、co 、h2 、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来。适用范围：适用于 较活泼 金属的冶炼。举例：高炉炼铁：fe2o3 + 3co 高温 2fe3co2 用氢气还原氧化铜： h2 + cuo = cu + h2o 钨的制备： wo3 + 3h2 高温 w3h2o 铝热反应：（课本p89实验4-1）概念：铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应生成另一种金属并放出大量热的化学反应。原理：铝作还原剂，金属氧化物作氧化剂，用铝将金属氧化物中的金属还原出来。铝热剂：铝粉与某些金属氧化物（如fe2o3 、v2o5 、cr2o3 等）组成的混合物。反应特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，生成的金属单质呈熔融状态且易与al2o3分离。现象： 剧烈反应，火星四射，放出大量的热，纸漏斗被熔穿，生成黑色物质 。注意事项：实验时要注意安全，反应装置应远离易燃物和人；铝粉要细，要没有被氧化，最好用铝银粉（商业名称）；(3)氧化铁粉末要干燥；（4）预先擦去镁带的氧化膜，长度约需10 cm（过短热量不够，影响实验效果）；（5）要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从纸漏斗四周溅出；（6）要用盛有细沙的蒸发皿接收熔融物，以免损坏器物或引起物品的燃烧。反应方程式：3fe2o3 + 8al 高温 4al2o3 + 9fe 。应用：焊接钢轨 冶炼高熔点的相对较不活泼的金属，如v、 cr、 mn等。【思维拓展】铝热反应中镁条和氯酸钾是怎样引起该反应的发生的呢？答案 铝热反应为放热反应，但需要高温才能发生，镁条是引燃剂，氯酸钾是助氧剂，镁条燃烧提供热量，促使 kclo3发生分解；kclo3分解放出o2，保证镁条的继续燃烧，镁条燃烧放出热量，引发铝热反应进行。由于该反应为放热反应，反应放出的热量可以维持反应继续进行，因此反应一经引发，就可剧烈进行。纸漏斗用水浸湿，是为了防止滤纸被烧坏；蒸发皿中盛有沙子，是为了防止落下的熔融物炸裂蒸发皿。(4)其他方法：火法炼铜：铜可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来。 cu2s + o2 高温 2cu + so2 湿法炼铜： fe + cuso4 feso4 + cu 。【小结】 金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系金属的活动性顺序k ca na mg alzn fe sn pb（h）cuhg ag pt au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4、有效利用金属资源的途径(1)提高金属矿物的 利用率 。 (2)减少金属的 使用量 。(3)加强金属资源的 回收和再利用 。(4)使用 其他材料 代替金属材料。问题导入阅读p88 资料卡片 思考 自学阅读课本p88-p90页，边读边完成学案教师巡视指导学生发表教师提问学生发表教师讲述练习 教师提问学生发表视频：高中化学实验大全-铝实验综合-al的化学性质教师讲解教师强调学生思考回答教师提问学生发表归纳课堂小结金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系提问课堂练习当堂自测巩固所学知识布置作业习题巩固所学知识板书设计第一节 金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用1、金属在自然界中的存在形式: 化合物2、金属冶炼的实质和原理: 使金属化合物中的金属阳离子得到电子，变成金属原子3、金属冶炼的方法:热分解法 电解法 热还原法 其他方法：4、有效利用金属资源的途径课后反思课题第一节 金属矿物的开发利用(第二课时)备课日期2016.6.13授课日期2016.6.16教 学 目 标1知识与技能：帮助学生认识和体会海水资源开发和利用中的意义和作用；揭示化学与可持续发展的重要关系；树立资源保护意识及合理开发意识。2.过程与方法：自主学习，培养学生自学能力；活动探究，通过了解海洋资源的类型、海水资源的开发及利用现状，培养学生归纳能力、比较能力。3情感态度价值观：帮助学生树立节约资源、爱护环境、变废为宝等意识；通过金属矿物以及海水资源的开发利用两个专题，使学生热爱自然，热爱化学。教学重点了解化学方法在海水资源开发中的作用。教学难点海水资源的合理开发及综合应用教学方法 自学教学手段 学案课标要求以海水 的综合利用为例，了解化学方法在实现物质间转化中的作用。认识化学在自然资源综合利用方面的重要价值。教学环节教学步骤、内容教学活动设计导入新课推进新课我国古代的人们就知道从海水中晒盐，从海水中除了可以制取食盐外，海水中还含有很多资源，下面我们来学习海水资源的利用。二海水资源的开发利用（一） 海水资源的利用1类型：主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却等。2海水的淡化(1)主要方法：_蒸馏法_、电渗析法和_离子交换法_等。(2)海水的蒸馏 冷却水的流向：_b_口进，_a_口出。 圆底烧瓶中加入碎瓷片的目的是_防止液体暴沸 _。【思维拓展】海水的蒸馏装置与普通的蒸馏装置有何区别？为什么？答案 因为海水蒸馏得到的是淡水，水的沸点为100 (常压下)，无需用温度计，因此可不用蒸馏烧瓶，而换为圆底烧瓶。（二） 海水化学资源的利用1海水制盐(1)方法：把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐。(2)食盐用途 图413氯碱工业：2nacl2h2o2naohh2cl2。制钠和氯气： _2nacl2nacl2_。制盐酸：_ h2cl22hcl_。制漂白液：_ cl22naoh=naclnacloh2o。制漂白粉：_ 2cl22ca(oh)2=cacl2ca(clo)22h2o 。2海带提碘海带中碘元素以_i_的形式存在，其原理是利用氧化剂将_i-氧化为_i2_。第1步：灼烧。将足量海带放在_坩埚 _内灼烧成灰烬。第2步：i溶液的获取。将灰烬转移到_烧杯 _中，加适量蒸馏水，用玻璃棒充分搅拌，_煮沸_，_过滤_。第3步：氧化。向滤液中先加入_稀硫酸_，再加入_ h2o2_，化学方程式为_2ih2o22h=i22h2o_。第4步：碘单质的检验。向滤液中加入几滴_淀粉_溶液，若_溶液变为蓝色 _，则证明含碘。3海水提溴目前，从海水中提取的溴占世界溴年产量的左右，空气吹出法是用于工业规模海水提溴的常用方法，其实验方法如下：氯化：向酸化的浓缩海水中通入适量的_氯气 _，使溴离子转化为溴单质，化学方程式为_2nabrcl2=br22nacl_。吹出：向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的，化学方程式为_ br2so22h2o=2hbrh2so4_。吸收：向吸收塔内的溶液中通入适量的_ 氯气_ _，化学方程式为_2hbrcl2=2hclbr2_。【思维拓展】空气吹出法进行海水提溴，除了可以用so2作吸收剂吸收br2，还有什么物质可以作为吸收剂吸收br2?答案 在预先经过酸化的浓缩海水中，用氯气置换溴离子使之成为单质溴：2brcl2=br22cl；继而通入空气和水蒸气，将溴吹入吸收塔，用纯碱溶液吸收以达到富集的目的：3br23na2co3=nabro35nabr3co2；然后，用硫酸酸化，即可得到产品溴：nabro35nabr3h2so4=3br23na2so43h2