金属矿物开发利用—教案.docx

金属矿物开发利用教案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】1教学内容分析 课程标准呈现：化学 2、专题 3.4 以金属矿物等自然资源的综合利用为例，了解化学方法在实现物质之间转化的作用。相识化学在自然资源综合利用方面的重要价值。考纲方向指引：常见元素的单质及其重要化合物、4.（1）了解金属的通性，金属冶炼的一般原理；（3）了解常见金属的活动依次。考点学问分析：结合苏教版在海水提取镁的工业流程中指出、氢氧化镁与盐酸反应生成六水合氯化镁晶体，并将其在氯化氢气流中加热转化为无水氯化镁，并指出氯化镁的熔点高达 2800 摄氏度，是优质的耐高温材料，其次苏教版还指出从铝土矿中提取铝的工艺，详述电解氧化铝等，再次，苏教版还以铁、铜的获得及应用作为一单元的标题，以从自然界中获得铁和铜，铁、铜及化合物的应用，钢铁的腐蚀作为学问体系并链接了生物炼铜铁及铜化合物的应用等学问较完整与系统；鲁科版指出镁被誉为国际金属是制造汽车飞机火箭等的重要材料. 2学生状况分析 学生在初中化学的学习以及社会生活体验中知道金属的应用非常广泛，学习过钠、镁、铝、铁等重要金属的性质，现结合以前学习到的活泼性依次，进行旧学问的复习巩固和新学问的学习拓展。学问目标 1、帮助学生相识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用 2、驾驭金属冶炼的原理和方法 3、驾驭铝热反应及其应用 实力目标 学生通过对金属冶炼原理的学习，能够提高归纳、总结、比较的实力。情感目标 帮助学生树立节约资源、爱惜环境、变废为宝的意识。利用金属矿物开发利用这个专题，学生更酷爱自然，酷爱化学。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：在驾驭了金属冶炼的一般原理基础上，了解运用于不同金属的冶炼方法试验以及 ppt 演示，以师生互动的形式讲授多媒体、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、一课时5 分钟，从形形色色的金属矿物的呈现，金属的利用到引入金属的冶炼 7 分钟，学生分组探讨所知的金属及其冶炼，列出金属活动依次表 10 分钟，分组汇报探讨结果，填写部分金属冶炼方程式 3 分钟，金.铂的自然界分布及物理富集 3 分钟，银.汞的自然界分布及热分解法 7 分钟，铜的自然界分布及硫酸铜与铝的反应试验-湿法炼铜 硫化亚铜-（鲁科版火法炼铜）氢气还原氧化铜的热还原方程式书写-热还原法 7 分钟，铝粉与赤铁矿（三氧化二铁）高温热还原试验-铝热反应 3 分钟，其他铝热反应方程式书写导入：观看 PPT 图片，自然界中形形色色的金属矿物以及金、铂，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：金属元素广泛分布于矿物中，动植物体内及海洋等区域中。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：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20XX年度，我国已发觉的矿产有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冲突将加剧。因此，加大勘探力度，加强对矿产资源的开发利用和爱护并实施全球化策略是重要的任务。讲解：我们日常运用的金属材料大多是金属单质或合金。因此必需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：我们该如何从矿石中提炼出金属单质呢？依据什么原理？板书：1、基本步骤：分组探讨、发言 ：讲解：（正确评价学生的回答并复述）冶炼金属的依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 其次步：冶炼：利用氧化还原反应（很不活泼的金属除外），在肯定的条件下还原出金属单质 第三步：精炼：采纳肯定的方法，提炼出纯净的金属 板书：2、金属冶炼的实质：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。金属离子的得电子实力是否全都相同？这与什么有关？ 用 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实力也就不同，对于不同活性的金属离子就必需实行不同的还原方法进行冶炼。板书：3、金属冶炼的原理：板书：（1）热分解法：分析：（用PPT演示）分析对于不活泼金属（活动依次中，Hg及Hg以后）它们的阳离子得电子实力很强，所以其还原的条件比较简单达到，可以干脆用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来。例如：2HgO 2Hg+O2↑ 2Ag2O 4Ag+O2↑ ：板书：（2）电解法：回顾学问：写出电解食盐水的反应方程式？ 答：阳极反应：2Cl-2e- = Cl2↑ 阴极反应：2H+ + 2e- = H2↑ 总反应式：2NaCl + 2H2O 电解2NaOH + H2↑+ Cl2↑ 设问：假如液态氯化钠在无水的状况下电解会生成什么物质呢？ 答：钠离子会变成钠单质。：分析：（用 PPT 演示）其实这就是电解法冶炼金属，特别活泼的金属（活动依次中：K- Al）我们知道其还原性很强，简单失去电子，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，通常采纳电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属，例如：2NaCl（熔融）电解 2Na + Cl2↑ MgCl2（熔融）电解 Mg+ Cl2↑ 2Al2O3 （熔融）=电解冰晶石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：回顾学问：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、镁、铝、铁、锌 ：分析：（用 PPT 演示）在金属活动性依次表中处于中间位置的金属（Zn-Cu)，其对应的离子得电子实力较强，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 比照：Fe2O3+3CO高温 2Fe + CO2↑ WO3+ 3H2高温 W+3H2O ZnO +C 高温 Zn+ CO↑ Fe2O3+2Al高温 2Fe + Al2O3（铝热反应）Cr2O3+2Al高温 2Cr+ Al2O3（铝热反应）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。：试验探究：演示试验 41：（试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）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：镁条猛烈燃烧，放出大量热，发出刺眼白光，纸漏斗内猛烈反应，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)，可以发觉落下的是铁珠。、反应方程式：Fe2O3+2Al高温 2Fe+Al2O3（铝热反应）（分析化合价升降）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，就可以给铝热反应供应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状况下发生分解放出氧气，使插入到铝热剂内的镁条能够接着燃烧。、铝热剂及应用：(1)铝热剂：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：在高温下引燃后猛烈反应，放出大量的热，产生高温，使被还原出来的金属熔化，与熔渣分别。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：金属活动依次表中不同金属冶炼方法的选择（投影）K Ca Na Mg AlZn Fe SnPbCuHg Ag常见金属的冶炼原理 金属 冶 炼 原 理Fe Fe2O3+3CO高温 2Fe + CO2↑ Fe2O3+2Al高温 2Fe + Al2O3（铝热反应）Cu Cu2S + O2高温 2Cu + SO2(火法炼铜) Fe CuSO4 = FeSO4 Cu(湿法炼铜) Mg MgO C 高温 Mg(g) CO(g)MgCl2（熔融）电解 Mg+ Cl2↑Al 2Al2O3 （熔融）=电解冰晶石4Al + 3O2↑Na 2NaCl（熔融）电解 2Na + Cl2↑ 4NaOH（熔融）电解4 Na+ O2↑+2H2O 过渡：地球上的金属矿产资源是有限的，无法再生，而且随着金属的运用，金属会被腐蚀而污染环境，那么我们应当详细怎么做呢？ 板书：金属的回收与环境、资源爱护：阅读 PPT 放映的资料，思索金属的回收与环境、资源爱护的方法，并回答。讲解并描述：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。】（选讲）1、冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法，水煤气（或 H2 或 CO）法，活泼金属置换法，电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有（）火烧孔雀石法炼铜，（）湿法炼铜，现代有（）铝热法炼铬，（）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-（ B ）A（）用 B（）用 电解法热还原法 热分解法C（）用 D（）用 2、工业上用铝土矿（主要成分是 Al2O3）生产铝的过程，可用简洁示意图表示如下（图中字母代表有关物质的分子式）请写出反应的方程式。Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O； 2NaAlO2 + CO2 + 3H2O = 2Al(OH)3↓+ Na2CO3； Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3↓+ 2NaOH； 2Al(OH)3 D= Al2O3 + 3H2O。3 、 关 于 金 属 元 素 在 自 然 界 存 在 的 情 况 的 叙 述 中 ， 正 确 的 是-（CD）A、金属元素仅存在于矿物中。B、金属元素存在于矿物和动物体內，但植物体內不含。C、少数金属元素以游离态存在，大多数金属元素以化合态存在。D、金属元素不仅存在矿物中，动物和植物体內也存在少量金属元素。4 、 下 列 化 学 方 程 式 ， 能 用 于 工 业 上 冶 炼 金 属 镁 的 是-( BD) A、2Na+MgCl2=2NaCl+MgB、MgCl2(熔化) MgO+Cl2 C、2MgO 2Mg+O2D、MgO+C MgO+C 5、下列金属铁、镁、锰、矾、铬。可用铝热法制备的有-( C ) A. B.C. D. 6 、 在 冶 金 工 业 上 ， 通 常 均 不 能 用 化 学 还 原 剂 制 得 的 金 属 组 是-( A ) ANa、Ba、Mg、A1BZn、Fe、Cu、AgCNa、K、Zn、FeDMg、Al、Zn、Fe第一节开发利用金属矿物和海水资源 金属矿物的开发利用 一、金属的存在形式：游离态：少数不活泼金属 化合态：多数较活泼的金属 二、金属的冶炼 1、冶炼步骤2、冶炼实质 3、冶炼原理 （1）热分解法 （2）电解法 （3）热还原法 常用还原剂：C、CO、H2、活泼金属 4、铝热反应 5、金属的回收与环境、资源爱护