第四章 第一节 开发利用金属矿物和海水资源

1、.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【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。情感目标帮助学生树立节约资源、爱护环境、变废为宝的意识。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。【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

2、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，了解金属广泛存在于生产生活中，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：金属元素广泛存在于生产生活中，金属是否直接从自然界中获得？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及金属的冶炼1、 金属的存在形式游离态：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

3、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2030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。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：2、金属的冶炼的定

4、义：用化学的方法把化合态的金属变成游离态板书：3、金属冶炼的实质（原理）：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。原理：Mn+ne-M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【分析探讨】金属离子的得电子能力是否全都相

5、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，因此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，这就是金属冶炼的方法依据。板书：4、金属冶炼的方法依据过渡：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，接下来我们一起来学习常见的金属冶炼方法。板书：二、金属冶炼的方法（1）物理方法分析：（用PPT演示）Pt 、Au在自然界中主要以游离态存在，利用密度进行水洗法。如：淘金（2）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

6、接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来。例如：2HgO2Hg+O22Ag2O4Ag+O2板书：（3）电解法：分析：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） 2Na + Cl2MgCl2（熔融） Mg + Cl22Al2O3 （熔融）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板书：（3）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、分

7、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：CuO + H2 Cu +H2O2CuO + C 2Cu + CO2Fe2O3+3CO 2Fe + CO2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。过渡：活泼金属也可以做还原剂，把相对不活泼的金属置换出来，例如：铝实验探究：演示实验41：（实验前用磁铁检查一下室温条件下有无铁存

8、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。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。、反应方程式： Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3（铝热反应）（分析化合价升降）【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。、铝热剂及应用：(1)铝热剂

9、：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：焊接钢轨；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）小结：金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择（投影）电解法 热还原法 热分解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag 【表41】常见金属的冶炼原理 金 属 冶 炼 原 理

10、 FeFe2O3+3CO 2Fe + CO2Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3（铝热反应） CuCu2S + O2 2Cu + SO2(火法炼铜)Fe CuSO4 = FeSO4 Cu(湿法炼铜) MgMgO C Mg(g) CO(g) MgCl2（熔融） Mg + Cl2 Al2Al2O3 （熔融）4Al + 3O2 Na2NaCl（熔融） 2Na + Cl24NaOH（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：三、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。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、下列关于金属冶炼的说法不正确的是 （ ） A.金属冶炼是指用化学的方法将金属由化合态转变为游离态 B.天然矿藏很少只含有一种金属元素，往往含有较多杂质 C.金属的冶炼方法主要有热分解