金屬礦物的開發(fā)利用—教案

1、第四章 第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源第一課時(shí) 金屬礦物的開發(fā)利用【教學(xué)目標(biāo)】知識(shí)目標(biāo)1、幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)和體會(huì)化學(xué)在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用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)用能力目標(biāo)學(xué)生通過(guò)對(duì)金屬冶煉原理的學(xué)習(xí)，能夠提高歸納、總結(jié)、比較的能力。情感目標(biāo)幫助學(xué)生樹立節(jié)約資源、愛(ài)護(hù)環(huán)境、變廢為寶的意識(shí)。利用金屬礦物開發(fā)利用這個(gè)專題，學(xué)生更熱愛(ài)自然，熱愛(ài)化學(xué)?！窘虒W(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】重點(diǎn)：了解化學(xué)方法在金屬冶煉方面的作用，并了解鋁熱反應(yīng)的基本原理難點(diǎn)：在掌握了金屬冶煉的一般原理基礎(chǔ)上，了解使用于不同金屬的冶煉方法【課時(shí)安排】一課時(shí)【教學(xué)方法】實(shí)驗(yàn)以及ppt演示，以師生互動(dòng)的形式

2、講授【教學(xué)器材】多媒體、鐵架臺(tái)、火柴、蒸發(fā)皿、濕沙、坩堝鉗、濾紙、自來(lái)水、鋁粉、三氧化鐵粉末、氯酸鉀、鎂條、【教學(xué)過(guò)程】導(dǎo)入：觀看PPT圖片，了解金屬?gòu)V泛存在于生產(chǎn)生活中，過(guò)渡到現(xiàn)代金屬的開發(fā)利用。引出本堂課的內(nèi)容：講解并質(zhì)疑：金屬元素廣泛存在于生產(chǎn)生活中，金屬是否直接從自然界中獲得？那么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、金屬元素在自然界中的存在及金屬的冶煉1、 金屬的存在形式游離態(tài)：少數(shù)不活潑的金屬；化合態(tài)：多數(shù)比較活潑的金屬（用PPT放映實(shí)物圖片，加深對(duì)金屬在自然界中存在的形式的印象。）介紹：我國(guó)金屬礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀：截至到2002年度，我國(guó)已發(fā)

3、現(xiàn)的礦產(chǎn)有171種，已探明儲(chǔ)量的礦產(chǎn)有157種。已探明的礦產(chǎn)資源總量約占世界的12，僅次于美國(guó)。我國(guó)的稀土金屬、鎢、鋅、銻和錫在世界各國(guó)的儲(chǔ)量中名列前茅，其中稀土、鎢、銻和錫仍是世界上的名牌礦種。中國(guó)主要金屬礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量較豐富，但人均占有量少，礦產(chǎn)資源稟賦差，采礦、選礦和冶煉難度大。中國(guó)正處于工業(yè)化的中期，在礦產(chǎn)資源綜合開發(fā)利用領(lǐng)域已取得很大的進(jìn)展，但今后2030年內(nèi)礦產(chǎn)資源的供需矛盾將加劇。因此，加大勘探力度，加強(qiáng)對(duì)礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用和保護(hù)并實(shí)施全球化策略是重要的任務(wù)。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。板書：2、金屬的冶煉的定義

4、：用化學(xué)的方法把化合態(tài)的金屬變成游離態(tài)板書：3、金屬冶煉的實(shí)質(zhì)（原理）：是用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子。原理：Mn+ne-M設(shè)問(wèn)：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？板書：1、基本步驟：【學(xué)生活動(dòng)】分組討論、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。（PPT放映）第一步：礦石的富集：出去較大的雜質(zhì)，提高礦石中有用的成分的含量第二步：冶煉：利用氧化還原反應(yīng)（很不活潑的金屬除外），在一定的條件下還原出金屬單質(zhì)第三步：精煉：采用一定的方法，提煉出純凈的金屬【分析探討】金屬離子的得電子能力是否全都相同

5、？這與什么有關(guān)？講解并用PPT演示：金屬的活動(dòng)性不同，因此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，這就是金屬冶煉的方法依據(jù)。板書：4、金屬冶煉的方法依據(jù)過(guò)渡：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，接下來(lái)我們一起來(lái)學(xué)習(xí)常見的金屬冶煉方法。板書：二、金屬冶煉的方法（1）物理方法分析：（用PPT演示）Pt 、Au在自然界中主要以游離態(tài)存在，利用密度進(jìn)行水洗法。如：淘金（2）熱分解法：分析：（用PPT演示）分析對(duì)于不活潑金屬（活動(dòng)順序中，Hg及Hg以后）它們的陽(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，可以直接

6、用加熱分解的方法將金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原出來(lái)。例如：2HgO2Hg+O22Ag2O4Ag+O2板書：（3）電解法：分析：非?；顫姷慕饘伲ɑ顒?dòng)順序中：K- Al）我們知道其還原性很強(qiáng)，容易失去電子，而對(duì)應(yīng)的陽(yáng)離子則氧化性很弱，很難得到電子，用一般的還原劑很難將它們還原出來(lái)，通常采用電解熔融的金屬化合物的方法冶煉活潑金屬，例如：2NaCl（熔融） 2Na + Cl2MgCl2（熔融） Mg + Cl22Al2O3 （熔融）4Al + 3O2評(píng)價(jià)：電解法冶煉金屬耗能較大，大多數(shù)金屬我們可以用其他方法進(jìn)行冶煉板書：（3）熱還原法：回顧知識(shí)：大家常見的可用作還原劑的物質(zhì)有哪些？答：氫氣、一氧化碳、碳、分析

7、：（用PPT演示）在金屬活動(dòng)性順序表中處于中間位置的金屬（Zn-Cu)，其對(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)，通常是在高溫下用還原劑（C、CO、H2、活潑金屬等）將金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原出來(lái)，例如：練習(xí)：讓學(xué)生寫出一些常見的金屬氧化物被還原的反應(yīng)，寫完后用PPT對(duì)照：CuO + H2 Cu +H2O2CuO + C 2Cu + CO2Fe2O3+3CO 2Fe + CO2點(diǎn)評(píng)并強(qiáng)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。過(guò)渡：活潑金屬也可以做還原劑，把相對(duì)不活潑的金屬置換出來(lái)，例如：鋁實(shí)驗(yàn)探究：演示實(shí)驗(yàn)41：（實(shí)驗(yàn)前用磁鐵檢查一下室溫條件下有無(wú)鐵存在

8、；反應(yīng)后再用磁鐵檢查有無(wú)鐵生成）學(xué)生回答現(xiàn)象寫出化學(xué)方程式并分析各試劑的作用。I、現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量熱，發(fā)出耀眼白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，有火星噴射，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷卻后，除去外層熔渣（Al2O3)，可以發(fā)現(xiàn)落下的是鐵珠。、反應(yīng)方程式： Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3（鋁熱反應(yīng)）（分析化合價(jià)升降）【思考】鋁熱反應(yīng)中鎂條和氯酸鉀的作用分別是什么？鎂條易燃燒且放出大量的熱，就可以給鋁熱反應(yīng)提供足夠的熱量引發(fā)反應(yīng)，放出的熱還能使氯酸鉀發(fā)生分解放出氧氣。氯酸鉀在鎂條燃燒的情況下發(fā)生分解放出氧氣，使插入到鋁熱劑內(nèi)的鎂條能夠繼續(xù)燃燒。、鋁熱劑及應(yīng)用：(1)鋁熱劑：

9、鋁粉與某些金屬（比鋁不活潑的金屬）氧化物的混合物。在高溫下發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱，其混合物稱為鋁熱劑；反應(yīng)稱為鋁熱反應(yīng)。(2)鋁熱反應(yīng)的特點(diǎn)：在高溫下引燃后劇烈反應(yīng)，放出大量的熱，產(chǎn)生高溫，使被還原出來(lái)的金屬熔化，與熔渣分離。體現(xiàn)鋁的還原性、氧化鋁熔點(diǎn)高的性質(zhì)。(3)鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用：焊接鋼軌；冶煉高熔點(diǎn)金屬：V、Cr、Mn等。（觀看圖片，體會(huì)化學(xué)在生產(chǎn)、生活中的實(shí)際應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生熱受化學(xué)的情感）小結(jié)：金屬活動(dòng)順序表中不同金屬冶煉方法的選擇（投影）電解法 熱還原法 熱分解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag 【表41】常見金屬的冶煉原理 金 屬 冶 煉 原 理

10、FeFe2O3+3CO 2Fe + CO2Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3（鋁熱反應(yīng)） CuCu2S + O2 2Cu + SO2(火法煉銅)Fe CuSO4 = FeSO4 Cu(濕法煉銅) MgMgO C Mg(g) CO(g) MgCl2（熔融） Mg + Cl2 Al2Al2O3 （熔融）4Al + 3O2 Na2NaCl（熔融） 2Na + Cl24NaOH（熔融）4 Na+ O2+2H2O過(guò)渡：地球上的金屬礦產(chǎn)資源是有限的，無(wú)法再生，而且隨著金屬的使用，金屬會(huì)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、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閱讀PPT放映的資料，思考金屬的回收與環(huán)境、資源保護(hù)的方法，并回答。講述：正確評(píng)價(jià)學(xué)生的回答并歸納，講解有關(guān)金屬回收再利用的好處?？偨Y(jié)：指導(dǎo)學(xué)生歸納本節(jié)課的內(nèi)容。【課堂練習(xí)】（選講）1、下列關(guān)于金屬冶煉的說(shuō)法不正確的是 （ ） A.金屬冶煉是指用化學(xué)的方法將金屬由化合態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài) B.天然礦藏很少只含有一種金屬元素，往往含有較多雜質(zhì) C.金屬的冶煉方法