第四章第1節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源教學(xué)設(shè)計

1、高考總復(fù)習(xí)同步訓(xùn)練第四章第 1 節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源一、教材分析 開發(fā)利用金屬礦物和構(gòu) 是人教版高中化學(xué)必修二第四章第 1 節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，主要幫助學(xué)生認(rèn)識和體會化學(xué)在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用，解釋化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展的重要關(guān)系，樹立資源保護(hù)意識及合理開發(fā)意識。因此，教學(xué)要圍繞這一教學(xué)目標(biāo)展開。 本節(jié)教學(xué)重點： 解化學(xué)方法在金屬礦物開發(fā) （主要是金屬冶煉）及海水資源開發(fā)中的作用。本節(jié)教學(xué)難點： 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。二、教學(xué)目標(biāo)1知識目標(biāo)：(1)說出金屬冶煉的一般原理及冶煉的一般方法(2)說出海水資源綜合利用對人類社會發(fā)展的重要意義2能力

2、目標(biāo)：(1)通過鋁熱反應(yīng)及海水的實驗，學(xué)會金屬冶煉的原理及簡單了解元素分析的方法(2)通過小組間的交流與合作，提高學(xué)生的語言表達(dá)能力及思維的嚴(yán)密性。3情感、態(tài)度和價值觀目標(biāo)：(1)通過了解金屬回收的意義，培養(yǎng)學(xué)生的資源環(huán)保意識(2)通過聯(lián)系知識與生產(chǎn)實踐的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生對化學(xué)學(xué)科的興趣熱愛三、教學(xué)重點難點重點：了解化學(xué)方法在金屬礦物開發(fā)（主要是金屬冶煉）及海水資源開發(fā)中的作用。難點：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。四、學(xué)情分析學(xué)生已有的知識和實驗水平有差距。有些學(xué)生化學(xué)實驗基礎(chǔ)都不好， 所以講解時需要詳細(xì)。對于研磨和過濾等操作學(xué)生有一定的基礎(chǔ)，但鋁熱實驗是首次

3、接觸，需要教師指導(dǎo)并嚴(yán)格注意實驗安全。五、教學(xué)方法1實驗法：鋁熱反應(yīng)，海帶中提取碘2學(xué)案導(dǎo)學(xué)：見后面的學(xué)案。3新授課教學(xué)基本環(huán)節(jié)：預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑情境導(dǎo)入、展示目標(biāo) 合作探究、精講點撥反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)六、課前準(zhǔn)備1學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案，完成課前預(yù)習(xí)學(xué)案離。2教師的教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案。 3教學(xué)環(huán)境的設(shè)計和布置：六人一組，實驗室內(nèi)教學(xué)。課前打開實驗室門窗通風(fēng)，課前準(zhǔn)備好綠實驗用具七、課時安排： 1 課時八、教學(xué)過程(一 )預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑1檢查落實了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有了針對性。（二）情景導(dǎo)入

4、、展示目標(biāo)?！疽浴拷饘僭谧匀唤缰械姆植己軓V，但金屬元素一般分布在什么區(qū)域？【講解】（正確評價學(xué)生的回答，并補充）金屬元素廣泛分布于礦物中，動植物體內(nèi)及海洋等區(qū)域中?！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)？【板書】一、金屬的存在：游離態(tài)：少數(shù)不活潑的金屬；化合態(tài)：多數(shù)比較活潑的金屬【介紹】我國的礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀，國情教育【講解】我們?nèi)粘Ｊ褂玫慕饘俨牧洗蠖嗍墙饘賳钨|(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?！景鍟慷⒔饘?的冶煉【設(shè)問探究】我們該如何從礦石中提煉出金屬單質(zhì)呢？根據(jù)什么原理？【學(xué)生活動】分組討論、發(fā)言【講解】（正確評價學(xué)生的回答并

5、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)過三個步驟。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?！景鍟?、金屬冶煉的實質(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?！景鍟?2、金屬冶煉的方法【分析】一些不活潑的金屬，它們是在金屬活動順序中位于氫后面的金屬，如Hg、Ag 等，其陽離子得電子能

6、力很強， 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】(1)、熱分解法2HgO2Hg O 2 2AgO2Ag O 2 【分析】位于活動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，容易失去電子，而其對應(yīng)的陽離子則氧化性很弱，很難得到電子；一般的還原劑都無法把它的陽離子還原出來。我們只能使用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來冶煉。【板書】(2)、電解法MgCl 2 ( 熔融 )Mg Cl 2【分析】 對于大多數(shù)金屬，如位于金屬活動順序表中間一段的金屬所對應(yīng)的離子，得電子能力較強，其化合物又不能通過受熱分解得到金屬單質(zhì)，必須使用

7、還原劑還原金屬陽離子。常見的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣。一些活潑金屬也可作為還原劑，將相對不活潑的金屬從其化合物中置換出來。2【板書】(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)】分別寫出這四種常用的還原劑冶煉赤鐵礦的化學(xué)方程式?！军c評并強調(diào)】若金屬以硫 化物或碳酸鹽形式存在，應(yīng)先將其轉(zhuǎn)化成氧化物。【實驗探究】實驗 41 (實驗前用磁鐵檢查一下室溫條件下有無鐵存在；反應(yīng)后再用磁鐵檢查有無鐵生成)觀察、記錄實驗現(xiàn)象，并思考回答：反應(yīng)前：無鐵存在。反應(yīng)中：發(fā)光、放熱、反應(yīng)劇烈。反應(yīng)后：用磁鐵檢查生成物有塊狀物被吸起。 2Al+Fe 2 O 3 =2Fe+

8、Al 2 O 3 +Q 。 Al 的還原性強于鐵，也能與化合態(tài)氧結(jié)合。證明Al 的還原性強于Fe，Al 可與化合態(tài)的氧反應(yīng)。（演示鋁熱反應(yīng)，由學(xué)生寫出反應(yīng)方程式，并分析各種試劑的作用）?！菊f明】 在該反應(yīng)中，鎂條和氯酸鉀是引燃劑，鎂條在空氣中可以燃燒，氧氣是氧化劑。但插入混合物中的部分鎂條燃燒時，氯酸鉀則是氧化劑，以保證鎂條的繼續(xù)燃燒， 同時放出足 夠的熱量引發(fā)氧化鐵和鋁粉的反應(yīng)。由于該反應(yīng)放出大量的熱，只要反應(yīng)已經(jīng)引發(fā)，就可劇烈進(jìn)行，放出的熱使生成的鐵熔為液態(tài)。【設(shè)疑】發(fā)生了什么反應(yīng)？如何書寫化學(xué)方程式呢？2Al+Fe 2 O 3=2Fe+Al 2 O 3【講述】我們把上述反應(yīng)稱為鋁熱反應(yīng)。

9、【板書】鋁熱反應(yīng)【應(yīng)用探究】鋁熱反應(yīng)有什么用途呢？【放錄像】鋁熱反應(yīng)在生產(chǎn)中的應(yīng)用：焊接鋼軌、冶煉難熔金屬。看錄像。體會化學(xué)在生產(chǎn)、生活中的實際應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生熱受化學(xué)的情感?！局v述并板書】 應(yīng)用： a：野外焊接。 b：冶煉難熔金屬（要求學(xué)生寫出冶煉鉻、錳的反應(yīng)）。 2AlCr 2 O 3 2Cr Al 2 O 3 4Al 3MnO 2 2Al 2 O 3 3Mn【小結(jié)】金屬冶煉的方法：（投影）【過渡】地球上的金屬礦產(chǎn)資源是有限的，無法再生，而且隨著金屬的使用，金屬會被腐蝕而污染環(huán)境，那么我們應(yīng)該具體怎么做呢？【板書】三、金屬的回收與環(huán)境、資源保護(hù)【閱讀指導(dǎo)】閱讀教材相關(guān)內(nèi)容。【講述】正確評價學(xué)

10、生的回答并歸納?！局v述】 有關(guān)金屬回收再利用的好處。 1、廢舊金屬的最好處理方法是回收利用。 2、回收利用廢舊金屬的意義是減少垃圾量，防止污染環(huán)境且緩解資源短3缺的矛盾?！举Y料介紹】 以鋁為例，生產(chǎn)一噸原鋁至少要消耗四噸鋁土礦資源。當(dāng)前全球原鋁的年產(chǎn)量約 2500 萬噸，年消耗鋁土礦超過一億噸，如果照此發(fā)展下去，地球上的鋁土礦資源就會越來越少，直至有一天枯竭。如果人類消費的鋁能夠回收利用，只要回收利用量達(dá)到產(chǎn)量的二分之一，每年就將減少鋁土礦消耗量約 5000 萬噸，這對保護(hù)全球鋁土礦資源具有極為重要的意義。其次，利用廢雜原料生產(chǎn)一噸合金鋁錠與用鋁土礦原料生產(chǎn)一噸原鋁錠相比， 可以節(jié)省 95以上

11、的能源消耗。 每生產(chǎn)一噸原鋁錠需要消耗能源 2132TJ(電能約占 82 )，而生產(chǎn)一噸再生鋁合金錠所需能源消耗為 55TJ( 燃料約 占 80 )，僅為原鋁錠生產(chǎn)能源消耗的 26，優(yōu)勢比較明顯。由于鋁可以反復(fù)循環(huán)使用，從再生鋁廢料中再生產(chǎn)鋁，其節(jié)能效果更加顯著。另外，再生鋁生產(chǎn)中二氧化碳的產(chǎn)生量和排放量與原鋁生產(chǎn)相比，大為減少。有資料統(tǒng)計，再生鋁生產(chǎn)可比用水電生產(chǎn)原鋁減少二氧化碳排放量91% ，比用燃油發(fā)電減少二氧化碳排放量97以上，比用煤發(fā)電減少的二氧化碳排放量更多，環(huán)保效益十分顯著?！拘〗Y(jié)】指導(dǎo)學(xué)生歸納本節(jié)課的內(nèi)容?！咀鳂I(yè)】上網(wǎng)查資料了解中國金屬的回收利用情況，并寫一份調(diào)查報告（300字

12、左右）【引入】海洋約占地球表面積的71% ，具有十分巨大的開發(fā)潛力。海洋對于人類的意義，已不再局限于傳統(tǒng)的提供生存的自然環(huán)境、漁鹽之利、航運交通、國家安全等方面。海洋農(nóng)牧化、海洋油氣開發(fā)、深海采礦、海水綜合利用等產(chǎn)業(yè)開發(fā)已形成規(guī)模，并顯示出巨大潛力。開發(fā)利用海洋資源，保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境，是解決人口、資源、環(huán)境問題的重要途徑。我國的社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展將越來越多地依賴海洋?！举Y料展示】 海洋之所以被譽為人類未來的希望，是因為海洋中有豐富的資源和能源。海洋自然資源的分類有多種， 中國自然資源叢書 ·海洋卷按照海洋資源的性質(zhì)、特點、存在形態(tài)，將海洋資源分為 6 個大類：海洋生物資源 （包括漁業(yè)資源

13、、藥物資源、珍稀物種資源） ；海底礦 產(chǎn)資源（包括金屬礦產(chǎn)資源、非金屬礦產(chǎn)資源、石油和天然氣資源） ；海洋空間資源（包括土地資源、港口和交通資源、環(huán)境空間資源） ；海水資源（包括鹽業(yè)資源、溶存的化學(xué)資源、水資源）；海洋新能源（包括潮汐能資源、波浪能資源、海流能資源、溫差和鹽差能資源、海上風(fēng)能資源） ；海洋旅游資源（包括海洋自然景觀旅游資源、娛樂和運動旅游資源、人類海洋歷史遺跡旅游資源、海洋科學(xué)旅游資源、海洋自然保護(hù)區(qū)旅游資源） 。【板書】一、海洋資源的分類【多媒體投影】4【講述】本節(jié)我們僅以海水資源為例，一起來探究一下海水資源的利用和海水化學(xué)資源的利用前景。【閱讀教材及資料并思考】1、海水中水

14、資源的利用包括哪幾部分？2、海水淡化有哪些方法？【資料展示】 海水直接利用包括沿海工業(yè)冷卻用水、生活用水和耐鹽植物灌溉。這是海水資源開發(fā)的一個領(lǐng)域。據(jù)預(yù)測，2000 年時美國工業(yè)用水的1/3 將由海水提供 。我國今后也要發(fā)展海水直接利用工程。在沿海地區(qū)， 特別是在電力、冶金、化工等行業(yè)推廣海水冷卻方法，同時推廣在生活領(lǐng)域中使用海水，如沖洗、除塵、消防、灌溉、印染等。目前青島市已有20 多個單位直接利用海水，年用海水量占全市工業(yè)用水量的67，上海石化總廠每小時用海水量達(dá) 100×104 t，青島、大連、天津等城市的發(fā)電、石油、化工等部門每年直接利用海水達(dá) 50×10 8 m

15、3 。 海水淡化現(xiàn)有 20 多種技術(shù)方法。目前技術(shù)純熟、經(jīng)濟(jì)效益較好的是蒸餾法、電滲析法和反滲透法。蒸餾法即通過將海水加熱蒸發(fā)，再把蒸汽冷凝得到淡水。這是傳統(tǒng)的方法，目前生產(chǎn)能力最大。這種技術(shù)正朝著容量大型化（日產(chǎn) 10×10 4 t 以上）和目的多重化的方向發(fā)展， 如利用淡化后的濃縮海水提取有用物質(zhì)，利用發(fā)電廠余熱進(jìn)行海水淡化等。我國已進(jìn)行了日產(chǎn)百噸的淡化裝置試制，具備了設(shè)計和研制大、中型蒸餾淡化裝置的技術(shù)能力。我國的海水化學(xué)資源【講述】海水水資源的利用包括兩個方面，1、海水直接利用。 2、海水的淡化?！景鍟?二、海水水資源的利用： 1、海水直接利用。 2、海水的淡化?！局v述】

16、水淡化的方法已有十幾種，主要的有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久，技術(shù)和工藝也比較完善，是目前海水淡化的主要方法。此法耗能大成本較高，因此可利用太陽能進(jìn)行海水蒸餾淡化。蒸餾裝置圖5【資料展示】 太陽能海水蒸餾器 第二次世界大戰(zhàn)中，美國國防部制造了許多軍用海水淡化急救裝置，供飛行員和船員落水后取水用，這種裝置實際上是一種簡易的太陽能蒸餾容器。 世紀(jì)年代， 美國在佛羅里達(dá)的戴托納海灘，建立了供大規(guī)模太陽能蒸餾研制工作用的特殊實驗站。希臘、阿爾及利亞、澳大利亞等國也進(jìn)行了許多太陽能蒸餾試驗。世界上最大的池式太陽能蒸餾器在希臘的帕特莫斯，玻璃總面積為平方米，最大日產(chǎn)量為立方米淡水。

17、 太陽能蒸餾器結(jié)構(gòu)簡單，主要由裝滿海水的水盤和覆蓋在它上面的玻璃或透明塑膠蓋板構(gòu)成。水盤表面涂黑，裝滿待蒸餾的水，盤下絕熱，水盤上覆蓋的玻璃或透明塑膠蓋板下緣裝有集水溝，并與外部集水槽相通。太陽輻射透過透明蓋板，水盤中的水吸熱蒸發(fā)為水蒸氣，與蒸餾室內(nèi)空氣一起對流。由于蓋板本身吸熱少， 溫度低于池中溫水， 水蒸氣上升并與蓋板接觸后凝結(jié)成水滴，沿著傾斜蓋板借助重力流到集水溝里，而后再流到集水器中。池式太陽能蒸餾器中海水的補充可以是連續(xù)的，也可以是斷續(xù)的。雖然它有很多不同的結(jié)構(gòu)形式，但基本原理是一樣的。這類蒸餾器是一種理想的利用太陽能進(jìn)行海水淡化的裝置。【講述】 海水中溶存著 80 多種元素，其中不

18、少元素可以提取利用，具有重要的開發(fā)價值。我國對海水化學(xué)元素的提取都有一些研究，可以列為未來的開發(fā)產(chǎn)業(yè)?！景鍟咳⒑Ｋ瘜W(xué)資源的利用【實驗探究】 海水中幾種重要元素的提?。?1、海水提溴 2、海帶中碘元素的證明？【學(xué)生活動】1、閱讀教材，寫出有關(guān)海水提溴利用原理的化學(xué)方程式。2、描述 “海帶中碘元素的證明 ”實驗現(xiàn)象寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。【作業(yè)】上網(wǎng)查資料了解從海水中提取其它元素（如鉀、鎂等），并寫一份調(diào)查報告（1000 字左右）。 【板書設(shè)計】一、海洋資源的分類二、海水水資源的利用：1、海水直接利用2、海水的淡化三、海水化學(xué)資源的利用（四）反思總結(jié)，當(dāng)堂檢測。教師組織學(xué)生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容