新教材必修二丨高中新教材學(xué)案導(dǎo)學(xué)設(shè)計：8.1.1學(xué)案設(shè)計

第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用第1課時金屬礦物的開發(fā)利用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道金屬在自然界中的存在形態(tài)。2.熟悉金屬冶煉的方法及原理。3.認識金屬冶煉的原理、方法和理解金屬冶煉遵循的一般規(guī)律。4.掌握鋁熱反應(yīng)的原理和實驗。5.認識金屬回收的意義,樹立環(huán)保意識。重、難點重點:金屬冶煉的原理。難點:金屬活動性順序與金屬冶煉方法的關(guān)系。課堂探究主題學(xué)習(xí)探究過程提升素養(yǎng)每課一題古代煉丹術(shù)士葛洪所著《抱樸子》中記載:“丹砂燒之成水銀?！北彼慰茖W(xué)家沈括在《夢溪筆談》中寫道:“信州鉛山縣有苦泉,流以為澗。挹其水熬之,則成膽礬,烹膽礬則成銅。熬膽礬鐵釜,久之亦化為銅?！币陨衔墨I中涉及了哪些金屬的冶煉?寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。文獻中用到的金屬的冶煉方法:

續(xù)表主題學(xué)習(xí)探究過程提升素養(yǎng)知識回顧1.金屬活動性順序:

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2.金屬元素的金屬性與金屬單質(zhì)的還原性和金屬陽離子氧化性的關(guān)系在元素周期律中我們已經(jīng)知道金屬越活潑,金屬單質(zhì)的還原性,而對應(yīng)的金屬陽離子的氧化性,即金屬陽離子越難得電子被還原。

【評價反饋1】從石器、青銅器到鐵器時代,金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平。下圖表示了三種金屬被人類開發(fā)利用的大致年限,之所以有先后,主要取決于()A金屬的導(dǎo)電性強弱B金屬在地殼中的含量多少C金屬的化合價高低 D金屬的活動性強弱金屬元素的金屬性與冶煉難易的關(guān)系:

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一、金屬在自然界中的存在形式一、金屬在自然界中的存在形式1.極少數(shù)的不活潑金屬(如金、鉑等)以的形式存在。絕大多數(shù)金屬以的形式存在。在化合物中,金屬元素都顯。

2.在地殼中,含量最高的金屬元素是,其次是。

3.使用的最早的金屬是。

【思考】從人類使用金屬的歷史來看,先是青銅器時代,而后是鐵器時代,鋁的使用是近百年的事,從中獲得什么啟示?金屬制品的使用早晚與金屬的活潑性有什么關(guān)系?

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二、金屬的冶煉原理及步驟二、金屬的冶煉原理及步驟1.金屬冶煉的原理與實質(zhì)(1)原理:將金屬從其化合物中出來用于生產(chǎn)和制造各種金屬材料的過程。

(2)實質(zhì):讓化合物中的金屬陽離子電子變成金屬單質(zhì)?？杀硎緸椤?/p>

2.金屬冶煉的一般步驟(1):提高礦石中有用成分的含量。

(2):利用氧化還原反應(yīng)原理,在一定條件下,用還原劑把金屬從其礦石中還原出來,得到金屬單質(zhì)(粗)。

(3):采用一定的方法,提煉純金屬。

金屬冶煉用到的原理是。

三、金屬冶煉的方法3.金屬冶煉的方法根據(jù)金屬活動性順序中金屬的活動性差異,思考選擇金屬冶煉方法的依據(jù)是什么?1.物理提取法:適用于極不活潑的金屬,如。

2.熱分解法:適用于一些不活潑的金屬,如。

(1)HgO:。

(2)Ag2O:。

【思考】能用加熱Na2O、MgO的方法來冶煉Na和Mg嗎?1.金屬冶煉方法的選擇依據(jù):

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2.不活潑金屬的冶煉方法:。

續(xù)表主題學(xué)習(xí)探究過程提升素養(yǎng)三、金屬冶煉的方法3.熱還原法:適用于金屬活動性順序中處于中間位置的金屬,如

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(1)CuO:。

(2)Fe2O3:。

(3)常見的還原劑:。

【知識拓展】氧化鐵與鋁反應(yīng)的實驗(鋁熱反應(yīng))(1)實驗裝置:(2)反應(yīng)的化學(xué)方程式:。

(3)實驗現(xiàn)象:。

【總結(jié)】①鋁熱反應(yīng)的定義:。

②鎂條的作用:。

③氯酸鉀的作用:。

(4)鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用①冶煉鉻、錳、釩等。寫出鋁與V2O5反應(yīng)冶煉釩的化學(xué)方程式。

②焊接鋼軌。4.電解法:適用于非?；顫姷慕饘?如。

(1)NaCl:。

(2)MgCl2:。

(3)Al2O3:。

【思考】①電解制備Mg時所采用的原料為MgCl2而不用MgO,為什么?②電解制備Al時所采用的原料為Al2O3,能不能采用AlCl3?【思考與討論】計算表明,生產(chǎn)1mol鋁消耗的電能至少為1.8×106J?；厥珍X制飲料罐得到鋁與從鋁土礦制鋁相比,前者的能耗僅為后者的3%~5%。通過對上述數(shù)據(jù)的分析和比較。結(jié)合教材中圖8-1和圖8-2,你想到了什么?啟示1:。

啟示2:。

5.其他方法(1)濕法煉銅:。

(2)火法煉銅:。

【評價反饋2】冶煉金屬常用以下幾種方法:①以C、CO或H2作還原劑還原;②利用鋁熱反應(yīng)原理用Al還原;③電解法;④熱分解法。選出下列金屬各采用哪種方法還原最佳(填序號)。(1)Fe、Zn、Cu等中等活潑的金屬:。

(2)Na、Mg、Al等活潑金屬:。

(3)Hg、Ag等不活潑金屬:。

(4)V、Cr、Mn、W等高熔點金屬:。

3.熱分解法:

4.熱還原法:

5.鋁熱反應(yīng)的原理:

6.鋁熱反應(yīng)的特點:

7.電解法:

合理開發(fā)利用礦物資源的途徑:提高礦物資源的利用率;開發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法;防止金屬的腐蝕;加強廢舊金屬的回收利用;使用其他材料代替金屬材料等。續(xù)表主題學(xué)習(xí)探究過程提升素養(yǎng)總結(jié)【歸納小結(jié)】常見金屬的冶煉原理和方法項目K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、(H)、CuHg、AgPt、Au金屬原子失電子的能力減弱金屬陽離子得電子的能力增強主要冶煉方法電解法熱還原法熱分解法物理方法還原劑或特殊措施通電C、CO、H2、活潑金屬等一般分解對應(yīng)的氧化物富集核心素養(yǎng)專練1.工業(yè)上冶煉金屬一般用熱分解法、熱還原法和電解法。你認為選擇方法的主要依據(jù)是()A.金屬在自然界的存在形式B.金屬元素在地殼中的含量C.金屬熔點的高低D.金屬陽離子得電子的能力2.下列說法錯誤的是()A.有些活潑金屬(如鋁)可用作熱還原法的還原劑B.加強熱,使氧化銅在高溫條件下分解可制備單質(zhì)銅C.金屬冶煉的實質(zhì)是金屬陽離子得到電子被還原成金屬單質(zhì)D.回收舊金屬可以重新制成金屬或它們的化合物3.鋁能用于冶煉難熔的金屬(如Cr、V、Mn等),這不是因為()A.鋁具有還原性B.鋁具有導(dǎo)電性C.鋁較Cr、V、Mn等價格便宜D.冶煉反應(yīng)放出大量的熱4.工業(yè)制備鋁一般是通過鋁土礦制得純凈的Al2O3,然后得到鋁。而不是電解氯化鋁,其主要原因是()A.AlCl3是共價化合物,其熔融態(tài)不導(dǎo)電B.電解AlCl3生成的Cl2會污染大氣C.用氫氣還原氧化鋁即可得到鋁D.AlCl3不存在5.宋朝初期,我國已將濕法煉銅應(yīng)用于生產(chǎn),其反應(yīng)原理為()A.CuO+H2Cu+H2OB.CuO+COCO2+CuC.Fe+CuSO4Cu+FeSO4D.Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑6.下列關(guān)于金屬冶煉的說法不正確的是()A.金屬冶煉是指用化學(xué)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.金屬的冶煉方法主要有熱分解法、熱還原法和電解法三種方法D.金屬冶煉一定要用到還原劑7.鐵是應(yīng)用最廣泛的金屬,自遠古時代人類就學(xué)會了煉鐵,到目前為止,人類研制出了很多煉鐵的方法。某研究性學(xué)習(xí)小組同學(xué)在實驗室中模擬工業(yè)煉鐵的過程,實驗裝置如下:(1)寫出得到單質(zhì)鐵的化學(xué)方程式:。

(2)實驗過程中看到玻璃管內(nèi)的粉末由紅棕色逐漸變黑,請設(shè)計一個實驗來驗證生成了單質(zhì)鐵:。

(3)裝置末端氣球的作用為。

(4)實驗結(jié)束時,應(yīng)該先停止加熱還是先停止通入CO?原因是什么?。

8.鎂鋁合金在工業(yè)上有著廣泛的用途,氧化鋁是冶煉金屬鋁的主要原料。從鋁土礦(主要成分是Al2O3,含有SiO2、Fe2O3、MgO等雜質(zhì))中提取氧化鋁的兩種工藝流程如下圖所示:回答下列問題:(1)Al2O3、SiO2、Fe2O3、MgO四種物質(zhì)中,屬于酸性氧化物的是,屬于堿性氧化物的是。

(2)流程一中,沉淀③是(填化學(xué)式,下同),沉淀⑥是。

(3)流程二中,加入燒堿溶解SiO2的化學(xué)方程式為。

(4)濾液⑤中的可溶性鹽是NaCl、(填化學(xué)式),濾液⑨與過量氨水反應(yīng)的離子方程式為。

(5)在電解氧化鋁制取金屬鋁的反應(yīng)中,氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量之比為。

參考答案課堂探究【每課一題】Hg、Cu;HgSHg+S、Fe+CuSO4FeSO4+Cu?！咎嵘仞B(yǎng)】熱分解和置換法【知識回顧】1.K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au。2.越強越弱【提升素養(yǎng)】金屬元素的金屬性越強,陽離子的氧化性越弱,越難被還原,冶煉越難【評價反饋1】D一、金屬在自然界中的存在形式1.游離態(tài)(或單質(zhì))化合態(tài)正價2.鋁(或Al)鐵(或Fe)3.銅(或Cu)【思考】不活潑的金屬易得到,使用的越早。【提升素養(yǎng)】越活潑的金屬,越難冶煉,使用的越晚二、金屬的冶煉原理及步驟1.(1)還原(2)得Mn+(化合態(tài))+ne-→M(游離態(tài))2.(1)富集(2)冶煉(3)精煉【提升素養(yǎng)】氧化還原反應(yīng)三、金屬冶煉的方法1.Pt、Au2.Hg、Ag(1)2HgO2Hg+O2↑(2)2Ag2O4Ag+O2↑【思考】不能,Na2O、MgO加熱時不易分解3.Zn、Fe、Sn、Pb、Cu(1)H2+CuOH2O+Cu或2CuO+C2Cu+CO2↑(2)3CO+Fe2O32Fe+3CO2(合理即可)(3)C、CO、H2、活潑金屬等【知識拓展】(2)Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe(3)鎂條劇烈燃燒,放出大量的熱,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?！究偨Y(jié)】①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)②引燃劑③助燃劑(4)①3V2O5+10Al6V+5Al2O34.K、Ca、Na、Mg、Al(1)2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑(2)MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑(3)2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑【提升素養(yǎng)】1.金屬在自然界中的存在形式和金屬的活動性2.物理方法3.一般加熱分解不活潑金屬的氧化物,得到金屬單質(zhì)4.在加熱條件下用還原劑將金屬從其氧化物中置換出來5.利用鋁的還原性將不如鋁活潑的金屬在高溫條件下置換出來6.劇烈的放熱反應(yīng)7.用電解熔融的金屬化合物的方法冶煉活潑金屬【思考】①MgO的熔點很高,熔融時需要消耗很多的能量,不經(jīng)濟②不能,AlCl3是共價化合物,熔融狀態(tài)下沒有自由移動的Al3+。【思考與討論】啟示1:從鋁土礦制鋁消耗的能量要遠遠多于回收鋁制飲料罐得到鋁消耗的能量,因而在實際生產(chǎn)過程中要考慮成本。啟示2:加強廢舊金屬的回收和再利用是合理開發(fā)和利用金屬資源的重要途徑。在日常生活中要大力倡導(dǎo)金屬垃圾的分類回收和再利用(或?qū)嶋H生產(chǎn)中,從金屬礦物到純凈金屬的冶煉過程是一個復(fù)雜的過程,在得到所需產(chǎn)品的同時也會產(chǎn)生廢棄物,因此必須考慮廢棄物的處理對環(huán)境的影響,形成綠色化學(xué)觀念和可持續(xù)發(fā)展的意識。5.(1)Fe+CuSO4FeSO4+Cu(2)Cu2S+O22Cu+SO2【評價反饋2】(1)①(2)③(3)④(4)②核心素養(yǎng)專練1.D2.