4.1金屬礦物的開發(fā)和利用(教案)

1、第四章 化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用第一節(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)與能力：1、了解化學(xué)方法在金屬礦物開發(fā)的應(yīng)用；2、掌握金屬冶煉的一股原理基礎(chǔ)上，了解適用于不同金屬冶煉方法；3、掌握鋁熱反應(yīng)的原理。過程與方法：1、學(xué)習(xí)化學(xué)的過程中，通過觀察、討論、總結(jié)，掌握本節(jié)知識(shí)；情感與態(tài)度：1、關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的熱點(diǎn)問題，形成可持續(xù)發(fā)展的思想；2、了解金屬回收的意義，樹立資源保護(hù)的意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)：不同金屬的冶煉方法、鋁熱反應(yīng)教學(xué)難點(diǎn)：活潑性不同的金屬采用不同的冶煉方法，鋁熱反應(yīng)的原理。教學(xué)方法：分析比較法、歸納總結(jié)法教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體課件、學(xué)案教學(xué)過程：情景引入：師：觀看

2、圖片了解常見的金屬礦物，如金礦、珀礦等是以游離態(tài)的形式存在，而 銅礦、鐵礦等是以化合物的形式存在。 而在現(xiàn)實(shí)生活中，需要大量的金屬單質(zhì)怎 么辦？生：冶煉金屬師：什么是金屬的冶煉呢？所謂的金屬的冶煉就是通過氧化還原反應(yīng)將金屬礦物 中的金屬還原成金屬單質(zhì)，用于生產(chǎn)和制造金屬材料。金屬的冶煉要追溯到公元前6000至7000年前，人們就能夠冶煉出銅制造銅幣、 銅鏡等；大約在西漢時(shí)聰明智慧的勞動(dòng)人民就能夠懂得用木炭與鐵礦石混合高溫 冶煉生鐵，領(lǐng)先歐洲一千余年。板書：第一課題金屬的開發(fā)和利用一、金屬的存在形式開始新課：提問：金屬活動(dòng)順序表生： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H )

3、Cu Hg Ag Pt Au200年前 3000年前6000年前.師：從左往右，金屬的活潑性逐漸減弱；根據(jù)金屬的開發(fā)利用年限你能得到什么 結(jié)論？生：金屬越不活潑開發(fā)利用的越早，越活潑的開發(fā)利用的越晚總結(jié)：金屬的開發(fā)利用和金屬的活潑性有關(guān)PPT： 1金、鉑等極少數(shù)金屬以形式存在。2 絕大多數(shù)金屬以形式存在。在金屬化合物中，金屬元素都顯。冶煉原理金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是根據(jù)反應(yīng)，使金屬礦物中的金屬陽離子 電子生成金屬單質(zhì)的過程：生：完成填空師：Fe2O3-Fe 得到電子板書：二、金屬的冶煉PPT： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au師： 大家都聽過淘金

4、，我們知道金是以游離態(tài)的形式存在，開采出的金礦先粉碎，然后不斷的用水或酸沖洗，最后得到金光閃閃的東西就是金子，對(duì)于鉑和金工業(yè)上主要采用物理提取法。PPT： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au師：對(duì)于一些不太活潑的金屬如：汞和銀，在工業(yè)上常采用熱分解法，所謂的熱分解法就是加熱金屬化合物使其分解得到金屬單質(zhì)的方法。板書： 1、熱分解法師：在學(xué)案上試著寫出加熱Ag2O HgO 的化學(xué)方程式生（師板書）：2Ag2。=上=4Ag + O2 T2HgO =Z= 2Hg + O2 T師：觀察學(xué)生書寫情況并做指導(dǎo)PPT： K Ca Na Mg Al Zn

5、Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au師： 對(duì)于一些非?；顫姷慕饘伲仨毑捎幂^強(qiáng)的手段才能使其分解得到金屬單質(zhì)，就是我們今天要講的第二種冶煉方法-電解法板書：2、電解法師： 所謂的電解法就是加熱高溫離子化合物使其熔融，然后在直流電的作用下發(fā)生電解得到金屬單質(zhì)的方法。比如工業(yè)制取金屬鈉通常是電解熔融的NaCl,現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們?cè)趯W(xué)案上試著寫出其化學(xué)方程式生（師板書）：2NaCl （熔融）=2Na + CI2 T師：觀察學(xué)生書寫情況并指導(dǎo)PPT： 電解氯化鈉溶液能制得鈉嗎？生討論并回答：鈉非常活潑，很容易和溶液中水發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，所以得不到金屬鈉師：類似的工業(yè)上制取鎂單質(zhì)的時(shí)候是電

6、解熔融的MgCl2， 大家先試著寫出方程式，同桌之間互相檢查電解生（師板書）：MgCl2 （熔融）=Mg + Cl 2 TPPt: 思考2:工業(yè)上利用電解熔融 MgCl2來制取Mg,而MgO比MgCl2更易獲得，為什么不電解熔融MgO 制取鎂呢？（MgO 的熔點(diǎn)：2852 ， MgCl 2的熔點(diǎn)：710 ）生：小組討論并回答，MgO 的熔點(diǎn)太高，加熱熔融耗費(fèi)能源太高，生產(chǎn)成本增加師：總結(jié)，工業(yè)電解熔融的 Al 2。3可以得到鋁單質(zhì)，但AI2O3的熔點(diǎn)太高，加熱耗費(fèi)太多的能源，通常是加入一種物質(zhì)冰晶石，化學(xué)式Na3AlF6,可以降低氧化鋁的熔點(diǎn)，讓學(xué)生在學(xué)案上寫出電解氧化鋁的化學(xué)方程式 電解生（

7、師板書）：2Al2O3 （熔融）=4 Al + 302 T跟蹤練習(xí)：冰晶石高考鏈接（2014年天津卷）7、（3）已知化合物MgOA12O3MgCl2A1C13離子化合物離子化合物離子化合物共價(jià)化合物熔點(diǎn)/C28002050714191工業(yè)制鎂時(shí)電解 MgCl2而不電解MgO的原因是制鋁時(shí)，電解 Al 2O3而不電解AlCl 3的原因是PPT: K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au師：對(duì)于大部分活潑性中等的金屬，在工業(yè)上大多采用熱還原法，也就是，在加熱或高溫的條件下用還原劑把金屬從其化合物里還原出來的方法?；仡櫼幌挛覀兂踔袑W(xué)習(xí)過的高爐煉鐵，及空

8、|還原氧化銅，現(xiàn)在大家先把方程式寫在學(xué)案上。生（師板書）：F&O3+3CQ = 2Fe + 3CO2 （高爐煉鐵）CuO+H 2 = Cu + H 20師：總結(jié)常見的還原劑；焦碳、一氧化碳、氫氣，除了這幾種今天我們還要再學(xué) 習(xí)一種金屬還原劑，活潑金屬可以把相對(duì)不活潑的金屬置換出來，比如金屬鋁等在高溫的條件下，能把氧化鐵中的鐵還原成單質(zhì)，把鋁和氧化鐵的方程式寫在學(xué) 案上 高溫生（師板書）：F&O3+2A1 = 2Fe + AI2O3 鋁熱反應(yīng)師：這就是我們今天要學(xué)習(xí)的第二個(gè)重點(diǎn)，鋁熱反應(yīng)，什么是鋁熱反應(yīng)呢？PPT:鋁和金屬氧化物在高溫下發(fā)生劇烈反應(yīng)并放出大量熱的化學(xué)反應(yīng)師：鋁熱反

9、應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)步驟請(qǐng)看黑板板書：但熱反應(yīng)的實(shí)的裝置PPT: （2）實(shí)驗(yàn)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)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中（3）實(shí) 驗(yàn) 原 理i=r溫=2Fe + Al 2O3鋁熱劑還原劑師：學(xué)習(xí)了鋁熱反應(yīng)，那他有什么用途呢？PPT:展示野外焊接鐵軌的圖片及冶煉熔點(diǎn)較高的金屬，總結(jié)應(yīng)用（4）,焊接鐵軌、冶煉金屬師：比如鋁熱反應(yīng)可以冶煉熔點(diǎn)非常高的金屬鴇，并了解其他的鋁熱反應(yīng)高溫WO 3+2A1W+ A12O3高溫3MnO2+4A1 = 3Mn+ 2A12O3高溫J2O3+2AI = 2Cr + Al 2O33CO3O4+8AI =9Co + 4A

10、I2O3PPT：高考鏈接（2014年山東卷）30、（3）用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)需要的試劑還有 a.KClb.KClO3c.MnO2d.Mg生：討論并回答bd師：除了這幾個(gè)最常見的冶煉方法，我們?cè)賮砹私馄渌囊睙挿椒ò鍟海?）其他的冶煉方法師：在高溫條件下，往粉碎的輝銅礦里不斷的通入空氣把銅礦里的硫轉(zhuǎn)化為二氧化硫，這種方法叫您法煉銅PPT: CU2S+O2 =2Cu + SO22CuO+C =lcu + CO 2師：這兩種方法都稱之為火法煉銅，在初中我們學(xué)過鐵能把硫酸銅溶液中的銅置換出來，這種方法叫做濕法煉銅。生：Fe+CuSO4 = FeSO4 + Cu師：現(xiàn)在我們來做兩個(gè)練習(xí)題檢

11、測(cè)一下學(xué)習(xí)效果怎么樣PPT: （2011年北京海淀區(qū)高一檢測(cè)）下表中金屬的冶煉原理與方法不完全正確的是（）冶煉原理方法A2HgO2Hg + O2 T熱分解法B一，、一，電解一人2 Al203（熔融）=4Al+ 302 T電解法C高溫CU2S+O22Cu + SO2熱分解法D高溫Fe2O3+ 2Al2Fe +Al2O3熱還原法生：討論并回答CPPT:變式訓(xùn)練1金屬鋰是密度最小的金屬，等質(zhì)量的金屬鋰能釋放出更多的 電子，故常用來制造高能量電池。已知鋰的金屬性介于鈉和鎂之間， 則下列能冶 煉出金屬鋰的方法是（）A.電解法B.熱還原法C.熱分解法D.鋁熱法解析：可以根據(jù)金屬活動(dòng)性與金屬冶煉方法之間的聯(lián)

12、系來推斷，鋰的金屬性介于鈉和鎂之間，應(yīng)該與鈉、鎂的冶煉方法相同，即用電解法。師：非常好，現(xiàn)在我們來總結(jié)一下今天學(xué)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容PPT:小結(jié)：冶金的一般方法：金屬活動(dòng)順序K、 Ca、 Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb (H)、 CuHg、AgPt、 Au金屬失電子能 力弱 一 強(qiáng)金屬離子的得 電子弱一強(qiáng)主要冶煉方法電解法熱還原法熱分 解法物理提 取法師：大家想一想，在自然界中礦物資源的存在是無窮的嗎?生：不是師：對(duì)，不管是什么金屬礦物，我們開采一點(diǎn)就會(huì)少一點(diǎn)，而且每一種金屬的冶煉都要耗費(fèi)大量的能源，所以我們要對(duì)金屬資源加以綜合利用，那么利用金屬資源的有效途徑有哪些？板書： 三、有效利用金屬礦

13、物資源的途徑生：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跟蹤練習(xí)：學(xué)案2t 4t 7t （ 5min）布置作業(yè)PPT：作業(yè)本作業(yè)1、 寫出金屬Na、 Mg、 AL、 Fe、 Cu、 Hg、 Ag 的冶煉原理并注明冶煉方法（注：有的金屬有多重冶煉方法，每個(gè)方程式寫2 遍）課后作業(yè)1、完成學(xué)案板書設(shè)計(jì)：第一課題金屬礦物的開發(fā)和利用一、金屬的存在形式二、金屬的冶煉1.熱分解法2Ag2O =上=4Ag + O2 f2HgO =Z= 2Hg + O2 T2、電解法：2NaCl （熔融）=2Na + CI2 T電解MgCl2 （熔融）=Mg + Cl 2 T電解2Al2O