金屬的冶煉教學(xué)設(shè)計(jì)

金屬的冶煉教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)背景】 在當(dāng)今全球資源、能源供應(yīng)緊張與人口迅速增長(zhǎng)的矛盾日益突出的情況下，金屬礦物和海水資源同人類(lèi)的生活有著日益緊密的聯(lián)系，教材從金屬礦物以及海水資源的開(kāi)發(fā)利用兩個(gè)專(zhuān)題，闡明化學(xué)在自然資源的合理開(kāi)發(fā)和綜合利用上的作用。本節(jié)教學(xué)的主要目標(biāo)是幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)和體會(huì)化學(xué)在自然資源開(kāi)發(fā)和利用中的意義和作用，揭示化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展的重要關(guān)系，樹(shù)立資源保護(hù)意識(shí)及合理開(kāi)發(fā)意識(shí)。 【教學(xué)目標(biāo)】 知識(shí)與技能目標(biāo) 1、了解金屬元素在自然界的存在形態(tài)。 2、掌握金屬冶煉的原理和方法。 3、掌握鋁熱反應(yīng)及其應(yīng)用。 4能寫(xiě)出冶煉金屬方法中對(duì)應(yīng)的常見(jiàn)金屬冶煉的有關(guān)化學(xué)發(fā)方程式。過(guò)程與方法目標(biāo) 1、通過(guò)案例探究培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)、比較、分類(lèi)、歸納、概括等方法對(duì)獲取的信息進(jìn)行加工，同時(shí)訓(xùn)練學(xué)生的口頭表達(dá)能力和交流能力。 2、通過(guò)對(duì)案例探究，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)新意識(shí)，從而悟出學(xué)好化學(xué)的科學(xué)方法。 情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo) 1、體會(huì)化學(xué)在自然資源開(kāi)發(fā)和利用中的意義和作用，揭示化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展的重要關(guān)系，樹(shù)立資源保護(hù)意識(shí)及合理開(kāi)發(fā)意識(shí)。 2、介紹我國(guó)古代在金屬冶煉方面的成就，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義情感。 4、認(rèn)識(shí)化學(xué)在環(huán)境保護(hù)鐘的作用，樹(shù)立綠色化學(xué)的觀念。 【教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】 教學(xué)重點(diǎn)：了解化學(xué)方法在金屬礦物開(kāi)發(fā)（主要是金屬冶煉）中的作用。 教學(xué)難點(diǎn)：學(xué)生在掌握金屬冶煉的一般原理基礎(chǔ)上，了解適用于不同金屬的冶煉方法。 【教學(xué)方法】 多媒體輔助教學(xué)：利用圖片、視頻、多媒體課件等為學(xué)生提供豐富的背景材料，以便形成豐富的感性認(rèn)識(shí)。 探究式教學(xué)：創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景、結(jié)合實(shí)驗(yàn)視頻，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。 【教學(xué)過(guò)程】 第一課時(shí)【情景導(dǎo)入】金屬在自然界中的分布很廣，但金屬大都都以礦石的形態(tài)存在。比如我們的家鄉(xiāng)大冶就有豐富的礦產(chǎn)資源，鐵礦和銅礦。引導(dǎo)學(xué)生觀看常見(jiàn)幾種礦石的圖片?！举|(zhì)疑】 金屬元素在自然界中，如礦物或海洋中，是如何存在的呢？這又與什么性質(zhì)有關(guān)？【講解】大多數(shù)金屬比較活潑以化合態(tài)存在，少數(shù)以游離態(tài)存在【板書(shū)】 一、 【介紹】 我國(guó)的礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀，國(guó)情教育 【講解】 我們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)中使用的金屬材料大多是金屬單質(zhì)或合金，因此必須把化合態(tài)的金屬轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì)金屬的冶煉。 【板書(shū)】 二、金屬的冶煉 【設(shè)問(wèn)探究】 我們?cè)撊绾螐牡V石中提煉出金屬單質(zhì)呢？根據(jù)什么原理？ 【學(xué)生活動(dòng)】 學(xué)生討論、發(fā)言 【講解】 （正確評(píng)價(jià)學(xué)生的回答并復(fù)述）冶煉金屬的根據(jù)是用還原劑把金屬礦石中的金屬離子還原成單質(zhì)，經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟。冶煉的步驟： 第一步：礦石的富集：除去雜質(zhì)，提高礦石中有用成分含量。 第二步：冶煉：利用氧化還原反應(yīng)，在一定條件下，用還原劑還原。 第三步：精煉：采用一定方法，提煉純金屬。 【板書(shū)】 1、金屬冶煉的實(shí)質(zhì) 【分析探討】金屬離子的得電子能力是否全都相同？這與什么有關(guān)？ 【講解】 由于金屬的活動(dòng)性不同，金屬離子得到電子還原成金屬原子的能力也就不同，因此，對(duì)于不同活性的金屬離子就必須采取不同的還原方法進(jìn)行冶煉。 【板書(shū)】 2、金屬冶煉的方法 【分析】 一些不活潑的金屬，它們是在金屬活動(dòng)順序中位于氫后面的金屬，如 Hg、Ag等，其陽(yáng)離子得電子能力很強(qiáng)，所以其還原的條件比較容易達(dá)到。Hg、Ag的氧化物受熱就能分解得到單質(zhì)。 【板書(shū)】 (1)、熱分解法 2HgO 2HgO 2 2AgO 2AgO 2 【分析】 位于活動(dòng)性順序表中前端的金屬如 K、Na、Ca、Al等金屬，我們知道其還原性很強(qiáng)，容易失去電子，而其對(duì)應(yīng)的陽(yáng)離子則氧化性很弱，很難得到電子；一般的還原劑都無(wú)法把它的陽(yáng)離子還原出來(lái)。我們只能使用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來(lái)冶煉?！景鍟?shū)】 (2)、電解法 2Al2O3(熔融) 4Al + 3O2（用冰晶石作助熔劑）2NaCl(熔融) 2Na + Cl2MgCl 2(熔融) MgCl 2 【講解】冶煉鋁用的是其氧化物而不是氯化物，結(jié)合必修一化學(xué)鍵的知識(shí)知道氯化鋁是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)不能導(dǎo)電，所以只能是電解氧化鋁。引導(dǎo)學(xué)生回憶必修一學(xué)習(xí)金屬鋁時(shí)還有一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，將一塊鋁箔放在酒精燈上灼燒時(shí)的現(xiàn)象。學(xué)生可以回答出內(nèi)層融化的鋁不會(huì)滴落，那是因?yàn)橥饷姘粚友趸X，而氧化鋁的熔點(diǎn)很高，達(dá)2000多度，所以在這個(gè)過(guò)程中要加入冰晶石作助熔劑。氯化鈉和氯化鎂相對(duì)其氧化物來(lái)源廣且易，此外氧化鈉熔點(diǎn)較高，加熱熔化前已經(jīng)分解產(chǎn)生鈉和過(guò)氧化鈉；氧化鎂熔點(diǎn)很高，要使其熔化需要的能力較多，所以綜上所述不同的金屬電解時(shí)選擇不同的熔融物。【分析】 對(duì)于大多數(shù)金屬，如位于金屬活動(dòng)順序表中間一段的金屬所對(duì)應(yīng)的離子，得電子能力較強(qiáng)，其化合物又不能通過(guò)受熱分解得到金屬單質(zhì)，必須使用還原劑還原金屬陽(yáng)離子。常見(jiàn)的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣。一些活潑金屬也可作為還原劑，將相對(duì)不活潑的金屬?gòu)钠浠衔镏兄脫Q出來(lái)。 【板書(shū)】 (3)、熱還原法 常用還原劑：焦炭、CO、H 2 、活潑金屬(如Al)等 【練習(xí)】 必修一所學(xué)習(xí)氧化還原反應(yīng)以氫氣還原氧化銅為例，寫(xiě)出該反應(yīng)。（要求學(xué)生黑板演練）【板書(shū)】Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 WO3 + 3H2 = W + 3H2O（高溫）Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3【講解】以最后一個(gè)反應(yīng)為例，以金屬作還原劑。以鋁作為還原劑時(shí)，這樣的反應(yīng)叫鋁熱反應(yīng)?！景鍟?shū)】鋁熱反應(yīng)：鋁和金屬氧化物在高溫條件下發(fā)生的劇烈化學(xué)反應(yīng)（反應(yīng)放熱）【觀看實(shí)驗(yàn)視頻】 實(shí)驗(yàn) 41 【學(xué)生活動(dòng)】 學(xué)生討論、發(fā)言 ，給出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象【教師總結(jié)】鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中?！景鍟?shū)】Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3（高溫）【講解】像這樣鋁和鐵的混合物叫鋁熱劑，鋁在這個(gè)反應(yīng)中作還原劑。根據(jù)實(shí)驗(yàn)提出問(wèn)題，鎂條和氯酸鉀分別起什么作用？【學(xué)生活動(dòng)】 學(xué)生討論、發(fā)言，適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生正確回答【教師總結(jié)】給出正確答案【問(wèn)題】 對(duì)于根據(jù)這個(gè)反應(yīng)，推測(cè)鋁熱反應(yīng)在生活生產(chǎn)上的應(yīng)用，學(xué)生討論回答【教師總結(jié)】 兩個(gè)應(yīng)用：焊接鋼軌 制備高熔點(diǎn)金屬【結(jié)論】鋁是常用的還原劑，在一定的條件下與某些金屬氧化物反應(yīng)，把其中的金屬還原成單質(zhì)?！緦W(xué)生活動(dòng)】 教師寫(xiě)出其他的鋁熱劑，學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)寫(xiě)出相關(guān)反應(yīng)【板書(shū)】教師指正，給出正確答案3MnO2 + 4Al = 3Mn + 2 Al2O3（高溫） Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3（高溫）3Co3O4 + 8Al = 9Co + 4Al2O3（高溫）【分析】 不同的金屬根據(jù)其活潑性有不同的冶煉方法，對(duì)于同種金屬根據(jù)其反應(yīng)物及用途不同也可以有不同的冶煉方法以銅為例，有三種冶煉方法：熱還原法：CuO+H2 = Cu+H2O火法煉銅：Cu2S+O2=2Cu+SO2（高溫）濕法煉銅：Fe+CuSO4 = FeSO4+Cu【小結(jié)】 金屬冶煉的方法：（投影） 【過(guò)渡】 地球上的金屬礦產(chǎn)資源是有限的，無(wú)法再生，而且金屬的冶煉過(guò)程會(huì)消耗大量的能量，金屬還會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染，所以我們要學(xué)會(huì)合理開(kāi)發(fā)和利用這些礦物資源，有效地利用金屬產(chǎn)品?！鹃喿x指導(dǎo)】 閱讀教材相關(guān)內(nèi)容。 【講述】 正確評(píng)價(jià)學(xué)生的回答并歸納。有效利用金屬資源的途徑：1、提高金屬礦物的利用率2、減少金屬的使用量3、加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用4、使用其他材料代替金屬材料【小結(jié)】 指導(dǎo)學(xué)生歸納本節(jié)課的內(nèi)容?！揪毩?xí)