《开发利用金属矿物和海水资源》教案5(人教版必修2).docx

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1、第一节 开发利用金属矿物和海水资源学习目标 1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。 2掌握金属冶炼的一般原理根底及不同金属的冶炼方法。 3掌握从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品原理及方法。4认识到关心科学、研究科学和探索科学的精神。教学重难点：本节教学重点：掌握金属冶炼的一般原理根底，了解适用于不同金属的冶炼方法。了解海水资源开发和利用。课时安排：两课时教学过程：【引言】A. 3CH4H2O B. CH43H2O C. CH46H2O D. CH48H2O解析：“可燃冰是一种甲烷化合物，要推测“可燃冰的平均组成，关键是要根据题目提供的信息推测“可燃冰中甲烷分子与水

2、分子的个数比。题目中所提到的“笼，可使我们联想到民间的“灯笼，以8个“笼为1个单元，每8个“笼由46个水分子构成，而其中又填充了6个CH4分子、2个H2O分子，所以CH4分子与H2O分子的个数比为646218。所以，正确答案是D。象“可燃冰这样，由两种或两种以上的分子依靠分子间作用力结合在一起的具有一定结构和功能的聚集体叫超分子。人们通常将化学物质进行分类，在原子、分子乃至超分子等不同的结构层次上研究物质及其发生化学变化的规律，认识物质在变化过程中表现出的性质。所有这些都是人类利用自然资源、丰富物质世界的重要科学依据。本节课我们主要以金属矿物为例，一起认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义

3、和作用。第一课时 金属矿物的开发和利用自然资源与可持续开展广义地讲，所谓自然资源，是指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的，以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。可持续开展的目标是满足人类需要，强调人类的行为要受到自然界的制约、强调代际之间、人类和其它生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济的可持续开展，社会的可持续开展、资源可持续开展、环境可持续开展和全球可持续开展。【新课】第一课时 金属矿物的开发和利用一、 金属单质在自然界中的存在形式少数化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态存在，如金、铂、铜、银；化学性质比较活泼的金属，在自然界中以化合态存在。大多

4、数金属在自然界中是以化合态存在的，如铝以铝土矿形式存在，铁以铁矿石形式存在。二、金属的冶炼金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中复原出来的生产过程。金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法。总的说来，金属的性质越稳定，越容易将其从化合物中复原出来。金属冶炼的方法主要有：1热分解法对于不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中复原出来，例如：2HgO2Hg+O22Ag2O4Ag+O22热复原法在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用复原剂C、CO、H2、活泼金属等将金属从其化合物中复原出来，例如：Fe2O3+3CO 2Fe+CO2WO3+3H2 W+3H2OZnO+CZ

5、n+COMgO+C Mg(g)+CO(g)Fe+CuSO4=FeSO4+CuFe2O3+2Al 2Fe+Al2O3铝热反响【演示实验】课本P81实验4-1本卷须知：实验时要注意平安，反响装置应远离易燃物；铝粉要细200目以上，最好用铝银粉商业名称；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。现象：，镁条剧烈燃烧，并发出耀眼的光芒。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除去外层熔渣，可以发现落下的是铁珠。结论：Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3铝热反响铝热反响的特点：高温引燃剧烈放热，表达氧化铝高熔点的性质。 应用：焊接钢轨冶炼高熔点金属3电解法非常活

6、泼的金属用一般的复原剂很难将它们复原出来，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+Cl24NaOH熔融 4Na+O2+2H2OMgCl2熔融 Mg+Cl22Al2O3 4Al+3O2一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 2Cu+2H2SO4+O24有些金属可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来，例如：Cu2S+O2 2Cu+SO2结论：学生总结金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择电解法 热复原法 热分解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn PbHCu Hg Ag【思考】为什么人类使用铁器比

7、使用铜器晚金属使用的先后与金属冶炼的难易有关。三、金属提炼步骤：1矿石的富集、除杂；2冶炼；3精炼。矿产资源是大自然赋予人类的珍贵财富，但并非取之不尽用之不竭，随着人们的开发利用，将会日渐减少，因此要加强金属资源的回收和再利用，节约矿产资源。我国幅员辽阔，是世界上矿产资源比较丰富、矿产品种比较齐全的国家。我国矿产资源总值居世界第3位，但人均拥有量约为世界人均水平的。因此，我们更应注意金属的回收和资源的保护。课堂练习1冶炼金属一般有以下四种方法：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KClMgC

8、l26H2O中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的选项是 A用B用C用D用解析：发生的反响分别是：符合 符合 符合先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2， 符合答案：B课堂练习2工业上用铝土矿主要成分是Al2O3生产铝的过程，可用简单示意图表示如下图中字母代表有关物质的分子式写出反响的方程式。答案：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O2NaAlO2+CO2+3H2O=2Al(OH)3+Na2CO3Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOH2Al(OH)3Al2O3+3H2O【作业】课本P85全部习题【新课】第二课时 海水资源的开发利用一、海水淡化海洋水资源：海水中水的储

9、量约为1.3109亿吨，约占全球总水量的97。海水中水资源的利用，主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却。通过从海水中提取淡水或从海水中把盐别离出去，都可以到达淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。二、海水中的化学资源 由于与岩石、大气、生物的相互作用，海水中溶解和悬浮有大量的无机物和有机物，按含量计，水中的H、O两种元素，加上Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种超过总量的99%，其他为微量元素，总计含有80多种元素。海洋有取之不尽的化学资源。海洋资源中，利用潜力最大的是海水中的化学资源。目前，在陆地上发现的多种化学元素，在海水中已

10、找到多种，其中多种可供提取。如，氯化钠即食盐有亿亿吨，镁约有万亿吨，钾有万亿吨，溴约有万亿吨，核燃料约亿吨亿吨。1海水中含有的各种元素的特点：种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。2从海水中提取物质的方法从海水中提取食盐的主要工艺流程从海水中制取盐的方法主要有：盐田法、电渗析法和冷冻法。其中盐田法历史最悠久，而且也是最简便和经济有效的方法，现在还在广泛采用。盐田法又叫滩晒法，盐田建在海滩边，借用海滩逐渐升高的坡度，开出一片片象扶梯一样的池子。利用涨潮或用风车和泵抽取海水到池内。海水流过几个池子，随着风吹日晒，水份不断蒸发，海水中的盐浓度愈来愈高，最后让浓

11、盐水进入结晶池，继续蒸发，直到析出食盐晶体。我国是世界上最大的产盐国，年产盐量近2000万吨，占世界食盐产量的80%。从海水中提取镁的主要工艺流程 镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取。主要步骤如下：1为了使MgCl2转化为MgOH2，试剂可以选用，要使MgCl2完全转化为沉淀，参加试剂的量应，验证MgCl2已完全转化为MgOH2的方法是。2参加试剂，能够别离得到MgOH2沉淀的方法是。3试剂可以选用。4无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，写出该反响的化学方程式。答案. 1NaOH过量 取上层清夜，滴入NaOH溶液，不产生沉淀2过滤 3HCl 4MgC

12、l2Mg+Cl2从海水中提取溴的主要工艺流程用蒸馏法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的海水酸化。向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以到达富集的目的：Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气：2HBr+Cl2=2HCl+Br2用四氯化碳或苯萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。从海带中提取碘的实验【演示实验】课本P83实验4-2反响原理：海带中的碘元素主要以I-的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2，再萃取出来。 用H2O2做氧化剂，反

13、响的离子方程式是：2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O提取流程含碘单质的有机溶液含碘单质的溶液试剂残渣含碘元素的溶液灼烧海带溶解，过滤海带灰实验本卷须知海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；用干海带从而易于燃烧；灼烧海带的地方要注意通风。3海水综合利用联合工业体系一例如以下列图投影展示三、 海水资源的开发利用简述1从海水中提取淡水海水淡化2海水制盐3从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品4从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料5从海水中获取其他物质和能量课堂练习1海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如以下列图所示：1假设在空气中加热MgCl26H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出

14、相应反响的化学方程式。用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在枯燥的HCl气流中加热MgCl26H2O时，能得到无水MgCl2，其原因是。2Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去写出实验步骤。.3实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的；溶解时：。过滤时：。蒸发时：。(4)获得HCl的反响为2CH4+O2+4Cl2=2CO+8HCl(不考虑其他反响)。事实上，生产中HCl一直在循环使用。试从理论上分析是否需要补充HCl，简要说明理由。答案：1MgCl26H2O = Mg(OH)Cl+HCl+5H2O MgCl26H2O = MgO+HCl+5H2O 在枯燥的HCl气流中，抑制了MgCl2水解，且带走MgCl26H2O受热产生的水气，故能得到无水MgCl2。2参加MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤。3搅拌，加速溶解使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外洒。搅拌，防止因局部过热液滴或晶体飞溅。(4)不需要补充HCl,因为Cl22HClMg(OH)2MgCl2Cl2；依氯元素守恒可以看出理论上不要补充HCl。【作业】同步作业