化學(xué)：4.1《開發(fā)利用金屬礦物和海水資源》教案1(新人教版必修2)高一

1、-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1課時(shí)）【導(dǎo)入】人們通常將化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行分類，在原子、分子乃至超分子等不同的 結(jié)構(gòu)層次上研究物質(zhì)及其發(fā)生化學(xué)變化的規(guī)律， 認(rèn)識(shí)物質(zhì)在變化過程中表現(xiàn)出的 性質(zhì)。所有這些都是人類利用自然資源、 豐富物質(zhì)世界的重要科學(xué)依據(jù)。 本節(jié)課 我們主要以金屬礦物和海水資源的充分利用為例， 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。超分子：通常是指由兩種或兩種以上的分子依靠分子間作用力結(jié)合在一起 的具有一定結(jié)構(gòu)和功能的聚集體?！举Y料卡片】自然資源與可持續(xù)發(fā)展1.自然資源：指在一定時(shí)間、地點(diǎn)的條件下能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值的，以提高人類

2、當(dāng)前和將來福利的自然環(huán)境因素和條件的總稱。2.可持續(xù)發(fā)展：包括經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展、資源可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展和全球可持續(xù)發(fā)展。一.金屬礦物的開發(fā)和利用1.金屬元素在自然界存在的形態(tài)：（1） 游離態(tài)：極少數(shù)的不活潑金屬（金、鉑等）以游離態(tài)存在（單質(zhì)的形式）（2） 化合態(tài)：絕大多數(shù)金屬在自然 界中是以化合態(tài)（化合物的形式）存在，如鋁以鋁土礦形式存在，鐵以鐵礦石形式存在。2.金屬的冶煉：金屬冶煉是工業(yè)上將金屬從含有金屬元素的礦石中還原出來的 生產(chǎn)過程。（1）金屬冶煉的一般方法：金屬的活動(dòng)性不同，冶煉的方法不同。1熱分解法：對(duì)于不活潑金屬（活動(dòng)順序中，Hg及Hg以后）可以直接用加熱

3、分解的方法將金屬從其化合物中還原出來，例如：2HgO 2Hg+OT.-一木2AgO 4Ag+OT2熱還原法：在金屬活動(dòng)性順序表中處于中間位置的金屬（ZnCu）,通常是在高溫下用還原劑（C、CO“、活潑金屬等）將金屬從其化合物中還原出來，例如：-2 -高溫爪Fe2Q+3CO：2Fe + CO 2?高溫WO+ 3H2 -W +3H2O咼溫爪ZnO + C = Zn + CO?FQQ+2AI 聾鼻2Fe + Al 2Q（鋁熱反應(yīng)）漏斗中，混合物上面加少量氯酸鉀固體，中間插一根用砂紙打磨過的鎂條。(3)用燃著的小木條點(diǎn)燃鎂條，觀察現(xiàn)象。n.現(xiàn)象：(1)鎂條劇烈燃燒，并發(fā)出耀眼的白光。(2)引起混合物劇

4、 烈燃燒，發(fā)光發(fā)熱。(3)紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷卻后，除去外層熔渣(AI2Q)，可以發(fā)現(xiàn)落下的是鐵珠。川.反應(yīng)：Fe 2Q+2AI2Fe+Al 2Q(鋁熱反應(yīng))IV.鋁熱劑及應(yīng)用：(1)鋁熱劑：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-3 -鋁熱反應(yīng)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， 使被還原出來的金屬熔化，與熔渣分離。體現(xiàn)鋁的還原 性、氧化鋁高熔點(diǎn)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。3電解法：非?；顫姷慕饘伲ɑ顒?dòng)順序中：K- Al）

5、用一般的還原劑很難將它們還原出來， 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：電解2NaCI（熔融）2Na + Cl 2T電解MgC2（熔融）=Mg + CI 2?電解2AI 203（熔融）4AI + 3O 2?冰晶石有些金屬可以利用氧氣從其硫化物中冶煉出來，例如：冶煉銅CuS + 02 =高 2Cu + SO2【總結(jié)】金屬活動(dòng)順序表中不同金屬冶煉方法的選擇K Ca Na Mg Al；In Fe Sn Pb Cu HgAg- _電解法熱還原法熱分解法【表41】常見金屬的冶煉原理金屬冶煉原理Fe高溫2Fe + CO 2?2Q+3COFeFe2Q+2AI高溫 2Fe + AI 2Q

6、(鋁熱反應(yīng))CU2S + 02 -高溫:2Cu + SO2（火法煉銅）CuFe+CuSO =FeSO4+Cu（濕法煉銅）MgO+C高溫UK zzMg(g)十CO(g)-4 -Mg電解MgCI 2（熔融）Mg + CI 2匸AI電解2AI2O（熔融）=4AI + 3O 2?冰晶石Na電解2NaCI（熔融） -2Na + CI 2?（2）金屬提煉一般步驟：礦石的富集、除雜；冶煉； 精煉3.金屬的利用、回收和資源的保護(hù)（1） 礦產(chǎn)資源是有限的：礦產(chǎn)資源是大自然賦予人類的寶貴財(cái)富，但并非取 之不盡用之不竭，是不可再生的。隨著人們的開發(fā)利用，將會(huì)日漸減少。我 國幅員遼闊，是世界上礦產(chǎn)資源比較豐富、礦產(chǎn)品

7、種比較齊全的國家。我國 礦產(chǎn)資源總值居世界第3位，但人均擁有量約為世界人均水平的 丄。因此，3我們要合理開發(fā)和利用這些礦物資源。（2）合理開發(fā)、有效利用、金屬的回收和資源保護(hù)：合理開發(fā)和利用這些礦物 資源。有效地使用金屬產(chǎn)品、材料。主要途徑有：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，使用代用材料節(jié)約礦產(chǎn)資源、保護(hù)礦產(chǎn) 資源?！倦S堂練習(xí)】1冶煉金屬一般有下列四種方法：焦炭法，水煤氣（或H或CO法，活 潑金屬置換法，電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有（I）火燒 孔雀石法煉銅，（U）濕法煉銅，現(xiàn)代有（川）鋁熱法煉鉻，（W）從光鹵 石（KCI?MgC2?6fO）

8、中煉鎂，對(duì)它們的冶煉方法分析不正確的是A.（I）用（U）用C.（rn）用D.(W)用-5 -2工業(yè)上用鋁土礦（主要成分是Al 203）生產(chǎn)鋁的過程，可用簡單示意圖表示如下（圖中字母代表有關(guān)物質(zhì)的分子式）請(qǐng)寫出反應(yīng)的方程式。Al 2Q + 2NaOH =2NaAIO2 + H 2O2NaAIO2 + CO2 + 3W0= 2AI(OH) 3 J+ NazCONazCO + Ca(OH)2=:=CaCOJ+2NaOH42AKOH) 3AI?Q + 3H? _3.關(guān)于金屬元素在自然界存在的情況的敘述中，正確的是（CDA、 金屬元素僅存在于礦物中。B、 金屬元素存在于礦物和動(dòng)物體內(nèi)，但植物體內(nèi)不含。C、 少數(shù)金屬元素以游離態(tài)存在，大多數(shù)金屬元素以化合態(tài)存在。D金屬元素不僅存在礦物中，動(dòng)物和植物體內(nèi)也存在少量金屬元素。4.下列化學(xué)方程式，能用于工業(yè)上冶煉金屬鎂的是（BD）A、2Na+MgC=2NaCI+Mg B、MgC2（熔化）MgO+CI C 2MgO丄2Mg+OD MgO+C且MgO+C5.下列金屬鐵、