金属与矿物的教案

第金属与矿物的教案 金属与矿物的教案1

一、教材分析

《开发利用金属矿物和构》是人教版高中化学必修二第四章第1节的教学内容，主要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，解释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。因此，教学要围绕这一教学目标展开。本节教学重点：解化学方法在金属矿物开发（主要是金属冶炼）及海水资源开发中的作用。

本节教学难点：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。

二、教学目标

1．知识目标：

(1)说出金属冶炼的一般原理及冶炼的一般方法

(2)说出海水资源综合利用对人类社会发展的重要意义

2．能力目标：

(1)通过铝热反应及海水的实验，学会金属冶炼的原理及简单了解元素分析的方法

(2)通过小组间的交流与合作，提高学生的语言表达能力及思维的严密性。

3．情感、态度和价值观目标：

(1)通过了解金属回收的意义，培养学生的资源环保意识

(2)通过联系知识与生产实践的关系，激发学生对化学学科的兴趣热爱

三、教学重点难点

重点：了解化学方法在金属矿物开发（主要是金属冶炼）及海水资源开发中的作用。

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。

四、学情分析

学生已有的知识和实验水平有差距。有些学生化学实验基础都不好，所以讲解时需要详细。对于研磨和过滤等操作学生有一定的基础，但铝热实验是首次接触，需要教师指导并严格注意实验安全。

五、教学方法

1．实验法：铝热反应，海带中提取碘

2．学案导学：见后面的学案。

3．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习

六、课前准备

1．学生的学习准备：预习导学案，完成课前预习学案离。

2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。3．教学环境的设计和布置：六人一组，实验室内教学。课前打开实验室门窗通风，课前准备好绿实验用具

七、课时安排：1课时

八、教学过程

(一)预习检查、总结疑惑

检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

（二）情景导入、展示目标。

【引言】金属在自然界中的分布很广，但金属元素一般分布在什么区域？

【讲解】（正确评价学生的回答，并补充）金属元素广泛分布于矿物中，动植物体内及海洋等区域中。

【质疑】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

【介绍】我国的矿产资源现状，国情教育

【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

【设问探究】我们该如何从矿石中提炼出金属单质呢？根据什么原理？

【学生活动】分组讨论、发言

【讲解】（正确评价学生的回答并复述）冶炼金属的根据是用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成单质，经过三个步骤。冶炼的步骤：第一步：矿石的富集：除去杂质，提高矿石中有用成分含量。第二步：冶炼：利用氧化还原反应，在一定条件下，用还原剂还原。第三步：精炼：采用一定方法，提炼纯金属。

【板书】1、金属冶炼的实质【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】由于金属的活动性不同，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。

【板书】2、金属冶炼的方法

【分析】一些不活泼的金属，它们是在金属活动顺序中位于氢后面的金属，如Hg、Ag等，其阳离子得电子能力很强，所以其还原的条件比较容易达到。Hg、Ag的氧化物受热就能分解得到单质。

【板书】(1)、热分解法2HgO2Hg＋O2↑2AgO2Ag＋O2↑

【分析】位于活动性顺序表中前端的金属如K、Na、Ca、Al等金属，我们知道其还原性很强，容易失去电子，而其对应的阳离子则氧化性很弱，很难得到电子；一般的还原剂都无法把它的阳离子还原出来。我们只能使用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。

【板书】(2)、电解法MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑

【分析】对于大多数金属，如位于金属活动顺序表中间一段的金属所对应的离子，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，必须使用还原剂还原金属阳离子。常见的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气。一些活泼金属也可作为还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来。

【板书】(3)、热还原法①常用还原剂：焦炭、CO、H2、活泼金属(如Al)等

【练习】分别写出这四种常用的还原剂冶炼赤铁矿的化学方程式。

【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】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)观察、记录实验现象，并思考回答：反应前：无铁存在。反应中：发光、放热、反应剧烈。反应后：用磁铁检查生成物有块状物被吸起。2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3+Q。Al的还原性强于铁，也能与化合态氧结合。证明Al的还原性强于Fe，Al可与化合态的氧反应。（演示铝热反应，由学生写出反应方程式，并分析各种试剂的作用）。

【说明】在该反应中，镁条和氯酸钾是引燃剂，镁条在空气中可以燃烧，氧气是氧化剂。但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应。由于该反应放出大量的热，只要反应已经引发，就可剧烈进行，放出的热使生成的铁熔为液态。【设疑】发生了什么反应？如何书写化学方程式呢？2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3

【讲述】我们把上述反应称为铝热反应。

【板书】②铝热反应

【应用探究】铝热反应有什么用途呢？

【放录像】铝热反应在生产中的应用：焊接钢轨、冶炼难熔金属。看录像。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。

【讲述并板书】③应用：a：野外焊接。b：冶炼难熔金属（要求学生写出冶炼铬、锰的反应）。2Al＋Cr2O3＝2Cr＋Al2O34Al＋3MnO2＝2Al2O3＋3Mn

【小结】金属冶炼的方法：（投影）

【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、金属的回收与环境、资源保护

【阅读指导】阅读教材相关内容。

【讲述】正确评价学生的回答并归纳。

【讲述】有关金属回收再利用的好处。1、废旧金属的最好处理方法是回收利用。2、回收利用废旧金属的意义是减少垃圾量，防止污染环境且缓解资源短缺的矛盾。

【资料介绍】以铝为例，生产一吨原铝至少要消耗四吨铝土矿资源。当前全球原铝的年产量约2500万吨，年消耗铝土矿超过一亿吨，如果照此发展下去，地球上的铝土矿资源就会越来越少，直至有一天枯竭。如果人类消费的铝能够回收利用，只要回收利用量达到产量的二分之一，每年就将减少铝土矿消耗量约5000万吨，这对保护全球铝土矿资源具有极为重要的意义。其次，利用废杂原料生产一吨合金铝锭与用铝土矿原料生产一吨原铝锭相比，可以节省95％以上的能源消耗。每生产一吨原铝锭需要消耗能源213．2TJ(电能约占82％)，而生产一吨再生铝合金锭所需能源消耗为5．5TJ(燃料约占80％)，仅为原铝锭生产能源消耗的2．6％，优势比较明显。由于铝可以反复循环使用，从再生铝废料中再生产铝，其节能效果更加显著。另外，再生铝生产中二氧化碳的产生量和排放量与原铝生产相比，大为减少。有资料统计，再生铝生产可比用水电生产原铝减少二氧化碳排放量91%，比用燃油发电减少二氧化碳排放量97％以上，比用煤发电减少的二氧化碳排放量更多，环保效益十分显著。

【小结】指导学生归纳本节课的内容。

【作业】上网查资料了解中国金属的回收利用情况，并写一份调查报告（300字左右）

【引入】海洋约占地球表面积的71%，具有十分巨大的开发潜力。海洋对于人类的意义，已不再局限于传统的提供生存的自然环境、渔盐之利、航运交通、国家安全等方面。海洋农牧化、海洋油气开发、深海采矿、海水综合利用等产业开发已形成规模，并显示出巨大潜力。开发利用海洋资源，保护海洋生态环境，是解决人口、资源、环境问题的重要途径。我国的社会和经济发展将越来越多地依赖海洋。

【资料展示】海洋之所以被誉为人类未来的希望，是因为海洋中有丰富的资源和能源。海洋自然资源的分类有多种，《中国自然资源丛书海洋卷》按照海洋资源的性质、特点、存在形态，将海洋资源分为6个大类：①海洋生物资源（包括渔业资源、药物资源、珍稀物种资源）；②海底矿产资源（包括金属矿产资源、非金属矿产资源、石油和天然气资源）；③海洋空间资源（包括土地资源、港口和交通资源、环境空间资源）；④海水资源（包括盐业资源、溶存的化学资源、水资源）；⑤海洋新能源（包括潮汐能资源、波浪能资源、海流能资源、温差和盐差能资源、海上风能资源）；⑥海洋旅游资源（包括海洋自然景观旅游资源、娱乐和运动旅游资源、人类海洋历史遗迹旅游资源、海洋科学旅游资源、海洋自然保护区旅游资源）。

【板书】一、海洋资源的分类【多媒体投影】

【讲述】本节我们仅以海水资源为例，一起来探究一下海水资源的利用和海水化学资源的利用前景。

【阅读教材及资料并思考】1、海水中水资源的利用包括哪几部分？2、海水淡化有哪些方法？

【资料展示】海水直接利用包括沿海工业冷却用水、生活用水和耐盐植物灌溉。这是海水资源开发的一个领域。据预测，20__年时美国工业用水的1/3将由海水提供。我国今后也要发展海水直接利用工程。在沿海地区，特别是在电力、冶金、化工等行业推广海水冷却方法，同时推广在生活领域中使用海水，如冲洗、除尘、消防、灌溉、印染等。目前青岛市已有20多个单位直接利用海水，年用海水量占全市工业用水量的67％，上海石化总厂每小时用海水量达100_104t，青岛、大连、天津等城市的发电、石油、化工等部门每年直接利用海水达50_108m3。海水淡化现有20多种技术方法。目前技术纯熟、经济效益较好的是蒸馏法、电渗析法和反渗透法。蒸馏法即通过将海水加热蒸发，再把蒸汽冷凝得到淡水。这是传统的方法，目前生产能力最大。这种技术正朝着容量大型化（日产10_104t以上）和目的多重化的方向发展，如利用淡化后的浓缩海水提取有用物质，利用发电厂余热进行海水淡化等。我国已进行了日产百吨的淡化装置试制，具备了设计和研制大、中型蒸馏淡化装置的技术能力。我国的海水化学资源

【讲述】海水水资源的利用包括两个方面，1、海水直接利用。2、海水的淡化。

【板书】二、海水水资源的利用：1、海水直接利用。2、海水的淡化。

【讲述】水淡化的方法已有十几种，主要的有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，是目前海水淡化的主要方法。此法耗能大成本较高，因此可利用太阳能进行海水蒸馏淡化。蒸馏装置图

【资料展示】太阳能海水蒸馏器第二次世界大战中，美国国防部制造了许多军用海水淡化急救装置，供飞行员和船员落水后取水用，这种装置实际上是一种简易的太阳能蒸馏容器。２０世纪６０年代，美国在佛罗里达的戴托纳海滩，建立了供大规模太阳能蒸馏研制工作用的特殊实验站。希腊、阿尔及利亚、澳大利亚等国也进行了许多太阳能蒸馏试验。世界上最大的池式太阳能蒸馏器在希腊的帕特莫斯，玻璃总面积为８６５１平方米，最大日产量为４０立方米淡水。太阳能蒸馏器结构简单，主要由装满海水的水盘和覆盖在它上面的玻璃或透明塑胶盖板构成。水盘表面涂黑，装满待蒸馏的水，盘下绝热，水盘上覆盖的玻璃或透明塑胶盖板下缘装有集水沟，并与外部集水槽相通。太阳辐射透过透明盖板，水盘中的水吸热蒸发为水蒸气，与蒸馏室内空气一起对流。由于盖板本身吸热少，温度低于池中温水，水蒸气上升并与盖板接触后凝结成水滴，沿着倾斜盖板借助重力流到集水沟里，而后再流到集水器中。池式太阳能蒸馏器中海水的补充可以是连续的，也可以是断续的。虽然它有很多不同的结构形式，但基本原理是一样的。这类蒸馏器是一种理想的利用太阳能进行海水淡化的装置。

【讲述】海水中溶存着80多种元素，其中不少元素可以提取利用，具有重要的开发价值。我国对海水化学元素的提取都有一些研究，可以列为未来的开发产业。

【板书】三、海水化学资源的利用

【实验探究】海水中几种重要元素的提取：1、海水提溴2、海带中碘元素的证明？

【学生活动】1、阅读教材，写出有关海水提溴利用原理的化学方程式。2、描述“海带中碘元素的证明”实验现象写出相关的化学方程式。

【作业】上网查资料了解从海水中提取其它元素（如钾、镁等），并写一份调查报告（1000字左右）。【板书设计】一、海洋资源的分类二、海水水资源的利用：1、海水直接利用2、海水的淡化三、海水化学资源的利用

（四）反思总结，当堂检测。

教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。

设计意图：引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。（课堂实录）

（五）发导学案、布置预习。

布置下节课的预习作业，并对本节课巩固提高。教师课后及时批阅本节的延伸拓展训练。

九、板书设计

一、金属的存在：游离态：少数不活泼的金属；化合态：多数比较活泼的金属

二、金属的冶炼1、金属冶炼的实质2、金属冶炼的方法(1)、热分解法(2)、电解法(3)、热还原法①常用还原剂：焦炭、CO、H2、活泼金属(如Al)等②铝热反应③铝热反应的应用：a：野外焊接。小结：金属冶炼的方法：

三、金属的回收与环境、资源保护

四、海水化学资源的利用。金属与矿物的教案2

重点难点：

重点：1.金属的物理性质和化学性质。

2.含杂质物质的化学方程式的计算；铁的两种合金。

3.铁生锈的条件及防护。

4.石灰石的存在和检验；

5.碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙三种物质之间的相互转化。

难点：1.铁的化学性质实验探究方案的设计；

2.通过和已有化学知识的联系、比较、理解并得出结论"铁的化学性质比较活泼"。

3.含杂质物质的化学方程式的计算；

4."一氧化碳与氧化铁反应"的演示实验。

5.探究铁生锈的条件。

6.碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙三种物质之间的相互转化及相应的化学方程式；

7.碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙三种物质及对应的俗称。

［知识结构］简要地介绍有关金属及其化合物的性质、制备、存在和用途常识，在教学设计与实施中应注意：

①密切联系实际，围绕金属的性质、冶炼、防腐、用途、合金和石灰石的利用等内容，引导学生从生产、生活中发现问题，获取信息。

②指导学生运用化学用语描述物质的性质和变化，认识物质和化学反应的简单分类。

③帮助学生进一步学习和运用探究性学习的方法，通过实验，对实验事实的归纳获取相关的知识结论。

④注意引导学生认识金属的性质和用途间的关系，帮助学生建立"物质的性质决定物质的用途"的观念。

通过学习，使学生既掌握了一定的非金属单质和化合物，又接触了一些金属及矿物的知识；一方面使元素化合物知识的内容比较完整，另一方面因为铁是一种化学性质比较活泼的金属元素，具有一定的代表性，也为今后学习金属活动性顺序和酸、碱、盐等物质及其相互关系的学习作准备。

第一节金属与金属矿物

教材分析：

从金属和氧气、水、稀硫酸的作用，认识金属的化学性质特点。铝、铁跟硫酸的反应是由一种单质跟一种化合物作用生成另一种单质和另一种化合物，这样的反应叫做置换反应。

学习目标：

1、初步比较常见金属的活泼性的强弱，为今后学习金属活动性顺序打下基础。

2、了解金属的物理特征，能区分常见的金属和非金属；

3、知道常见的金属与氧气、酸溶液的反应，铁与硫酸铜之间的反应，置换反应的概念；

4、了解一些常见金属矿物（铁矿、铝矿等）的主要成分。

过程与方法：

通过对金属性质的实验探究，学习利用实验认识物质的性质和变化的方法；初步形成物质的性质决定物质用途的观念。

教学重点：

金属化学性质的探究，置换反应的概念。

教学方法：

启发式、探究式、引导式、讲解式等。

教学过程

常见金属化学性质的探究：在学习氧气的性质时，我们做过铁丝在氧气中燃烧的实验，请回忆一下铁丝在氧气中燃烧的实验现象、化学反应方程式。现象：铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体。

方程式：3Fe+2O2＝Fe3O4

一、金属的物理性质

探究金属物理性质时，除了课本上的探究实验外，可以适当引导、补充一些日常生活中的事例，如造房子用的钢筋、在氧气中燃烧的铁丝、封防盗门的铁皮，说明铁具有延展性。锅、铲、勺的把柄为木材或塑料，家用电线、电工工具的把手用橡胶或塑料将金属包裹起来，说明金属具有良好的导电、导热性。根据金属的物理性质来谈金属的应用时，充分调动学生的积极性，以学生为主体，教师做适当的引导。

二、常见金属的化学性质

学习化学性质时，可增加金属镁，引导学生观察四种金属（镁、铝、铁和铜）与氧气、酸反应的快慢，为今后学习金属的活动性顺序作准备。

做铁和硫酸铜溶液的反应时，可适当补充我国古代湿法炼铜的历史。

置换反应是一种重要的基本反应类型，应与化合反应、分解反应、氧化反应结合起来学习，并强调氧化反应不属于基本反应类型。

三、常见的金属矿物

本节在本章中的地位与作用：金属与金属矿物，在工农业生产、科学技术和日常生活都有广泛的用途，与人类的生存和发展密不可分。本节从常见金属的用途引入，通过金属性质的探究性实验，分析、归纳出金属的'性质。初步形成物质的性质决定物质的用途的观点。通过对常见金属性质的探究和学习，使学生逐步学会用归纳、概括等方法对获取的信息进行加工，并能准确表述有关信息。通过符合认知规律的教学过程，对学生进行科学方法的教育。了解金属矿物资源的价值，认识合理开发与利用的重要性。

四、参考资料

1、金属通常可分为黑色金属和有色金属两大类，黑色金属包括铁、锰和铬以及它们的合金，主要是铁碳合金（钢铁），有色金属是指除去铁、锰和铬之外的所有金属。

有色金属大致上按其密度、价格、在地壳中的储量和分布情况、被人们发现以及使用的早晚等分为五大类：

①轻有色金属：一般指密度在4.5g/cm3以下的有色金属，包括铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡。这类金属共同点是：密度小（0.53~4.5g/cm3），化学性质活泼，与氧、硫、碳和卤素的化合物都相当稳定。

②重有色金属：一般指密度在4.5g/cm3以上的有色金属，其中有铜、镍、铅、锌、钴、锡、锑、汞、镉、铋等。

③贵金属：这类金属包括金、银和铂族元素（铂、铱、锇、钌、钯、铑。）由于它们对氧和其它试剂的稳定性，而且在地壳中含量少，开采和提取比较困难，故价格比一般金属贵，因而得名贵金属。它们的特点是密度大（10.4~22.4g/cm3）；熔点高（1189~3273K）；化学性质稳定。

④准金属：一般指硅、锗、硒、碲、钋、砷、锑、硼、其物理化学性质介于金属与非金属之间。

⑤稀有金属：通常是指在自然界中含量很少，分布稀散、发现较晚，难以从原料中提取的或在工业上制备和应用较晚的金属。这类金属包括：锂、铷、铯、铍、钨、钼、钛、镓、铟、铊等稀土元素和人造超铀元素。

金属的导电性和导热性：大多数金属有良好的导电性和导热性。善于导电的金属也善于导热，按照导电和导热能力由大到小的顺序，将常见的几种金属排列如下：AgCuAuAlZnPtSnFePbHg。

金属的延展性：金属有延性，可以抽成细丝。例如最细的白金丝直径不过（1/5000）mm。金属又有展性，可以压成薄片，例如最薄的金箔，只有（1/10000）mm厚。

金属的密度：锂、钠、钾比水轻，大多数其它金属密度较大。

金属的硬度：金属的硬度一般较大，但它们之间有很大差别。有的坚硬如铬、钨等；有些软如蜡，可用小刀切割如钠、钾等。

金属的熔点：金属的熔点一般较高，但高低差别较大。最难熔的是钨，最易熔的是汞和铯、镓。汞在常温下是液体，铯和镓在手上受热就能熔化。

2、金属之最

展性最强的金属--金。延性最好的金属--铂。导电性性最强的金属--银。

地壳中含量最高的金属--铝。熔点最低的金属--汞。熔点最高的金属--钨。

制造新型高速飞机最重要的金属--钛，也被科学家称为"21世纪的金属"，或被称为未来的钢铁。

最硬的金属--铬。密度最大的金属--锇。密度最小的金属--锂。

光照下最易产生电流的金属--铯。最能吸收气体的金属--钯。

最易应用的超导元素--铌。价格最高的金属--锎。

海水中储量最大最大的放射性元素--铀。

1克锎的价格为10亿美元。金属与矿物的教案3

一．金属（Metal）的物理性质

1．金属光泽：

（1）金属都具有一定的金属光泽，一般都呈银白色，而少量金属呈现特殊的颜色，如：金（Au）是黄色、铜（Cu）是红色或紫红色、铅（Pb）是灰蓝色、锌（Zn）是青白