开发利用金属矿物和海水资源正式教案.pdf

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1、 第四章 化学与可连续发展 第一节 开发利用金属资源和海水资源 【三维目标】（一）知识与技术：1、认识金属冶炼的一般原理。2、解金属回收的重要意义，建立资源保护意识。（二）过程与方法：1、自主学习，培育学生自学能力 2、活动研究，经过认识金属资源的开发，金属冶炼，人类冶炼和使用金属的历史，金属资源的回收和再利用，大海资源的种类，海水资源的开发及利用现状，培育学生概括能力、比较能力。（三）感情态度价值观：1、帮助学生建立节俭资源，爱惜环境、变废为宝等意识 2、经过金属矿物及海水资源的开发与利用两个专题，使学生热爱自然，热爱化学。【重点与难点】教课重点：认识化学方法在金属矿物开发（主假如金属冶炼）

2、及海水资源开发中的作 用。教课难点：学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上，认识合用于不一样金属的冶炼方法。【教课方法】利用图片、录像、多媒体课件，议论、概括。【教课过程】【板书】第一节 开发利用金属资源和海水资源 （第 1 课时）【设疑导入】此刻各样报刊媒体屡次出现“可连续发展”一词，有那位同学解说一 下？【学生阅读】资料卡片：自然资源与可连续发展。增添资料：我国 21 世纪初可连续发展的整体目标是：可连续发展能力不停增强，经济构造调整获得显着收效，人口总量获得有效控制，生态环境显然改良，资源利用率显着提升，促使人与自然的和睦，推进整个社会走上生产发展、生活富饶、生态优异的文明发展道路。【解说】

3、人们往常将数以万计的化学物质进行分类，在原子、分子、以致超分子等不一样的构造层次上研究物质及其化学变化规律，认识物质在变化过程中表现出来的性质，全部这些都是人类利用自然资源、丰富物质世界的重要依照。下边我们主要以金属矿物和海水资源的综合利用为例，一同认识领会化学在自然资源开发和利用中的意义合作用。【板书】一、金属矿物的开发利用 【解说】除了金、铂等少量金属外，绝大多半金属都以化合物形式存在于自然界。化学要研究怎样合理、高效的利用这些金属矿石，将此中的金属从化合物中复原出来用于生产和制造各样金属资料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。因为金属的活动性不一样，能够一定采纳不一样的冶炼方法。【板书】1

4、热分解法 【解说】有些不开朗金属仅用热分解法就能制得。在金属活动性次序中，位于氢后边 的金属的氧化物受热就能分解。【板书】2HgO2Hg+O 2Ag2O4Ag+O2 【板书】2热复原法 【解说】多半金属（活动性介于镁和铜之间的金属）的冶炼过程属于热复原法。常用的复原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和开朗金属等。【板书】Fe 2O3+3CO 2Fe+CO WO3+3H2 W+3H2O ZnO+CZn+CO MgO+C Mg(g)+CO(g)Fe 2 O+2Al 2Fe+Al 2 O（铝热反响）3 3 4 4 Fe+CuSO=FeSO+Cu 【板书】3电解法 【解说】在金属活动性次序中，钾、钠、钙、铝等几

5、种金属的复原性很强，这些金属都很简单失掉电子，所以不可以用一般的方法和复原剂使其从化合物中复原出来，而只好用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。【板书】2NaCl（熔融）2Na+Cl 2 4NaOH（熔融）4Na+O 2+2H2O MgCl2（熔融）Mg+Cl 2 电解 2Al 2O3 4Al+3O 2 冰晶石 【板书】4、铝热反响：Fe2O3+2Al 2Fe+Al 2O3（铝热反响）【实验 4-1】铝热反响（演示）：【重申】操作重点：用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一同，使周围都有四层。把内层漏斗拿出，在底部剪一个孔，用水湿润，再跟另一纸漏斗套在一同，架在铁圈上（如 上图），下边搁置盛

6、沙的蒸发皿。把 5 g 炒干的氧化铁粉未和 2 g 铝粉混淆平均，放在纸 漏斗中，上边加少许氯酸钾并在混淆物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条。察看发生的现象。【学生活动】实验现象：镁条强烈焚烧，放出必定的热量，使氧化铁粉未和铝粉在较高温度下发生强烈的反响。反响放出大批的热，并发出刺眼的光辉。我们还能够看到，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除掉外层熔渣，用磁铁吸引，能够发现落下的是铁珠。一些对纯度要求较高的不开朗金属也能够采纳电解其盐溶液的方法来进行冶炼，例 如：2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2 【板书】5、有些金属能够利用氧气从其硫化物中冶炼出来，比如：

7、Cu2S+O2 2Cu+SO 2 【学生阅读】表 4-1；常有金属的冶炼原理。【小结】不一样金属冶炼方法的选择 【解说】地球上的金属矿物质源是有限的，我们一定学会集理开发和利用这些矿物质 源。【学生疏组议论】有效的使用金属产品、资料，主要门路。【解说】提升金属矿物的利用率，减少金属的使用量，增强金属的回收和利用，用其余资料取代金属资料等。【投影】海低多金属结核矿石：【思虑与沟通】怎样开发这些海底资源？【小结】略 .【讲堂练习】1我国是世界文明发达最早的国家之一，劳感人民掌握冶铁技术的最从前月是 A、春秋后期 B、商朝 C、南宋期间 D、清代 2用氢气作复原剂和用金属作复原剂对比，所得金属的纯度

8、的说法正确的选项是 A、用氢气的高 B、用金属的高 C、两者同样 D 、没法比较 3用铝热反响冶炼出的金属的状态是 A、固态 B、气态 C、液态 D、三种状态都有可能 4铝能用于冶炼难熔的金属（如铁、钒、锰等），这是因为铝拥有 A、两性 B、导电性好 C、熔点低 D、复原性，在冶炼反响中放出大批的热 5不可以用热分解法制得的金属是 A、铁 B、银 C 、镁 D 、汞 6古代的“药金”外观与金相像，常被人误认为是金子。冶炼方法以下：将碳酸锌、赤铜（Cu2 O）、木炭混淆加热至 800，得金光闪闪的药金。试剖析以下问题：（1）药金的主要成分是 _（用化学式表示）。冶炼过程中发生的化学方程式为 _

9、_。_ 【参照答案】1、A2、A3、C4、D5、AC 6（1）Cu-Zn。（2）C+2Cu 2O 4Cu+CO2，C+2ZnO 2Zn+CO。【作业】p93 1、2、4 【板书计划】一、金属矿物的开发利用 1热分解法 2HgO2Hg+O 2Ag2O4Ag+O2 2热复原法 3电解法 Fe2O3+3CO 2Fe+CO WO+3H W+3H O ZnO+CZn+CO 3 2 2 MgO+C Mg(g)+CO(g)Fe 2 O+2Al 2Fe+Al 2 O（铝热反响）3 3 Fe+CuSO=FeSO+Cu 4 4 4、铝热反响（热复原）：Fe O+2Al 2Fe+Al O（铝热反响）2 3 2 3

10、第一节 开发利用金属资源和海水资源第二课时 【导入】大海是生命的摇篮，海水不单是可贵的水资源，并且储藏着丰富的化学资源。增强对海水（包含苦咸水，下同）资源的开发利用，是解决沿海和西部苦咸水地域淡水危 机和资源欠缺问题的重要举措，是实现公民经济可连续发展战略的重要保证。【板书】二、海水资源的开发和利用 【解说】大海占地球表面的 71%，总面积约亿平方千米。海水资源的利用。主要包含海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。【资料投影】海水淡化：是指从海水中获得淡水的技术和过程。海水淡化方法在 20 世纪 30 年月主假如采纳多效蒸发法；20 世纪 50 年月至 20 世纪 80 年月中期主假如多级闪蒸

11、法（MSF），到现在利用该方法淡化水量仍占相当大的比重；20 世纪 50 年月中期的电渗析 法（ED）、20 世纪 70 年月的反浸透法（RO）和低温多效蒸发法（LT-MED）逐渐发展起来，特别是反浸透法(RO)海水淡化已成为当前发展速度最快的技术。海水循环冷却技术始于 20 世纪 70 年月，在美国等国家已大规模应用，是海水冷却技 术的主要发展方向之一。我国经过 八五 九五 科技攻关，达成了百吨级工业化试验，在 海水缓蚀剂、阻垢分别剂、菌藻杀生剂和海水冷却塔等重点技术上获得重要打破。十五 期间，经过实行国家重要科技攻关项目，正在成立千吨级和万吨级海水循环冷却示范工程。【板书】1、海水淡化、海

12、水循环冷却。【投影】海水蒸馏原理表示图：【资料投影】蒸馏法海水淡化技术研究已有几十年的历史。天津大港电厂引进两台 3000 立方米/日多级闪蒸海水淡化妆置，于 1990 年运行到现在，累积了大批可贵经验。低温多效蒸馏海水淡化技术经过 九五 科技攻关，作为 十五 国家重要科技攻关项目正在青岛成立 3000 吨/日的示范工程。【投影】太阳能蒸发海水表示图：【资料投影】大海是一个 蓝色的宝库 。据估量，假如把整个地球上的海水加以提炼,可获得 550 万吨黄金、4 亿吨白银、40 亿吨铜、137 亿吨铁、41 亿吨锡、27 亿吨钡、70 亿吨锌、137 亿吨钼和 137 亿吨铝。能够 说，地球陆地上有

13、的，大海里都有，并且有很多是陆地上储藏不多，而又难于提取的罕有元素，如锶、铀、铷、锂、钡等。这些化学元素都是工农业生产和国防上的重要资源。现 在已在海底勘探和开发的矿产有：天然气、石油、煤、铜、铁、硫、砂、锰等数十种。预计海底石油可开采储量达一千多亿吨。在海水所含的各样化学元素及矿物中，数目最大的 是食盐，即氯化钠。据计算，1 立方千米海水中，含有近 3 千多万吨氯化钠。此刻，全球每年生产海盐 1 亿吨。假如依照这个数字花费，大海里的盐可用 5 亿年!最近几年来，从海 水里直接提取镁、铀、碘、溴都获得成功。镁是制造飞机、轮船、汽车的重要资料，海水 中镁含量可用一千万年以上。溴在陆地上比较少见，

14、绝大多半都储蓄在大海里。【解说】我国海水综合利用技术日臻成熟，海水制盐是我国从海水中提取化学资源最 早的家产，别的，气态膜法提溴、海水提钾、海水镁盐晶提取等都获得了阶段性进展，打破了重点技术，特别是海水提取磷酸二氢钾、碳酸钾、硝酸钾三元复合肥以及人工合成 钾高效吸附剂的研究工作进展顺利，为我国开拓新的优良无氯钾肥根源，打下了坚固的基础。【科学研究】1、怎样将海水中的溴离子变为溴单质？并设计方案。2、怎样证明海带中有碘离子？【板书】2、海水中提取溴和碘。【小组商讨】老师参加并指引。【实验 4-2】海带成分中碘的查验，按课本要求做实验。【展现】优异研究方案：海带成分中碘的查验（赐教课设计后资料）。

15、【例题】海水提溴的过程是：提取 NaCl 后的浓缩卤水中，通入过度 气吹出溴蒸气，用热碱液汲取后，再加入 H2SO4 酸化，经蒸馏可得液溴。Cl 2 反响后，用空 (1)浓缩卤水中通入 Cl 2 的离子反响为 。(2)用空气吹出 Br 2 并用热碱液汲取的目的和化学反响是。(3)用 H2SO4 酸化的原理是 。(4)生产所用 Cl 2、NaOH 的主要根源是。【解说】(1)浓缩卤水中含有低浓度 NaBr，通入 Cl 2 时发生的离子反响是：Cl 2 2Br-Br 2 2Cl (2)经过上边置换反响获得的 Br 2 的浓度很低，难以采集，用空气吹出 Br 2 后用热碱液 汲取，使溴获得富集，这个

16、反响的离子方程式是：3Br -3H2O 26OH=5Br BrO3 (3)在 H2SO4 酸性下，Br-与 BrO3-间发生氧化复原反响，从头生成 Br 2(高浓度)5Br-BrO +3HO 6H 3Br 2 3 2 经蒸馏可得液溴。(4)生产所用 Cl 2 和 NaOH 可由电解饱和食盐水制得。这个电化学反响方程式是：【解说】在工业中，海水提溴能够与其余生产过程联合起来，如利用在电厂冷却的循环海水，将海水淡化的副产物冷却等，以提升经济效益。【投影】依据图 4-5 解说海水综合利用。【学生阅读】海水的其余应用 【板书】3、海水的其余应用：提取铀和重水、开发大海药物、利用潮汐能、波涛能 等。【学

17、生自学】科学视线-自然资源的开源与节流。【报告】感想。【讲堂练习】1.水资源特别重要联合国确立 2003 年为国际淡水年，以下对于水的说法中错误的选项是：A蒸馏是海水淡化的方法之一 B 淡水的密度小于海水的密度 C消融的雪水中矿物含量比深井水中的少 D 0以上，温度越高，水的密度越小 2大海占地球表面积的 3/4，它能对地球生态环境起调理作用，同时也储藏着丰富的 物质资源。（1）据测算，地球上的氧气 90%来自于藻类植物的光合作用，而环境污染的加剧，使 大海表层的浮游植物大批死亡，进而进一步加剧温室效应，这是因为大批浮游植物的死亡 会使大气中的 增添所致。（2）我国开创的铝、空气、海水电池为能

18、源的新式海水标记灯已研制成功。这类灯 以海水为电解质，靠空气中的氧使铝不停氧化而产生电流。上述新式电池 参照答案：1、C 2 、（1）CO（2）Al 为负极。2 【小结】略 【作业】P933 【板书计划】二、海水资源的开发和利用 1、海水淡化、海水循环冷却。2、海水中提取溴和碘。3、海水的其余应用：提取铀和重水、开发大海药物、利用潮汐能、波涛能等。【附优异研究实验方案设计】海带成分中碘的查验 一、实验仪器 烧杯、试管、坩埚、坩埚钳、铁架台、三角架、泥三角、玻璃棒、酒精灯、量桶、胶头滴管、刷子、漏斗、滤纸、火柴、剪刀 二、实验药品 干海带、过氧化氢溶液（H2O2 的质量分数为 3%）、稀硫酸溶液

19、（3mol/L）、NaOH 溶液、酒精、淀粉溶液（质量分数为 1%）、CCl4、食用碘盐、硝酸银溶液、稀硝酸 三、实验步骤 1.取 10g 食用干海带，用刷子把干海带表面附着物刷净，不要用水洗。将海带剪碎，用酒精湿润放入瓷坩埚中，把坩埚置于泥三角上。2 用酒精灯灼烧盛有海带的坩埚，至海带完整烧成炭黑色灰后，停止加热，自然冷却。3.将坩埚内海带灰放至小烧杯中，再加入 15mL 蒸馏水，不停搅拌，煮沸 4min 5min，使可溶物溶解，10 分钟后过滤。4.将滤液分红四份放入试管中，并标为1、2、3、4 号。在 1 号试管中滴入 6 滴稀硫酸 后，再加入约 3mLH2O2 溶液，察看现象。滴入 1

20、%淀粉液 12 滴，察看现象。5.在 2 号试管中加入 2mL 新制的饱和氯水，振荡溶液，察看现象。2 分钟后把加入氯 水的溶液分红两份。此中甲中再滴入 1%淀粉液 12 滴，察看现象。乙溶液中加入 2mLCCl4，振荡萃取，静置 2 分钟后察看现象。6.向加有 CCl4 的溶液的试管中加入 NaOH 溶液 10mL，充分振荡后，将混淆溶液倒入 指定的容器中。加入氢氧化钠目的是汲取溶解在 CCl4 中的碘单质，把节余溶液倒入指定容 器防备污染环境。7.在 3 号试管中加入食用碘盐 3g，振荡使之充分溶解后滴入 6 滴稀硫酸。在滴入 1%淀粉液 1 2 滴，察看现象。8.在 4 号试管中加入硝酸

21、银溶液，振荡，再加入稀硝酸溶液。察看实验现象。9.取用三种不一样产地的海带产品重复上述实验。【实验议论】1、实验前为何要用刷子而不可以用水洗食用干海带？2、为何要用新制氯水与滤液反响？加入氯水多了为何不可以？3、为何要向 2 号乙中加入 NaOH 溶液？4、号中加入碘盐和稀硫酸的反响原理是什么？5、可否用焰色反响判定海带中存在的是 NaI 仍是 KI？四、实验现象及剖析 试管号 加入试剂 实验现象 实验结论 1 号 稀硫酸、H O、淀 经过利用化学反响原理-+2 2 溶液马上由褐色 2I +2H+HO=I +2H O 由淀粉溶液变蓝 2 粉液 2 2 2 变为蓝色 可知有碘单质生成证明海带中有

22、碘元 素 2 号 甲 新制的饱和氯水、利用化学反响：溶液马上由褐色 2I-+Cl 2=I 2+2Cl-经过置换反响生成碘 1%淀粉液 变为蓝色 单质溶液变蓝证明海带中存在碘离子 试管号 加入试剂 实验现象 实验结论 2 号 乙 溶液分红两层上 利用化学反响 新制的饱和氯水、层为靠近无色，2I-+Cl 2=I 2+2Cl-经过置换反响利用萃 CCl4 基层 CCl4 体现紫 取现象证明生成碘单质海带中存在碘 红色 离子 3 号 溶液马上由无色 利用化学反响：食用碘盐、稀硫 变为蓝色 5I-+IO3-+6H+=3I 2+3H2O 由碘 盐中存 在 酸、1%淀粉液 KIO3 和反响原理可知海带中存在碘元 素主要以碘离子形式存在 4 号 溶液中产生白色 原想利用反响 Ag+I-=AgI生成黄色 硝酸银溶液、硝酸 积淀，加入稀硝 积淀来查验离子。经过实验发现海带 酸积淀不用逝 中存在大批氯化钠，Ag+Cl-=AgCl生 溶液 成白色 AgCl 掩饰黄色 AgI 积淀。用此 方法查验碘元素失败。五、实验最后结论 经过四组化学实验的操作和实验现象，证明海带中存在的碘元素主要形式为碘离子，不是碘酸根离子，更不是碘单质。因为查找资料可知卤族单质化学性质开朗，碘单质在自 然界里没有游离态形式存在。可知海带中碘主要以 NaI 形式存在。