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2019-2020年高一化學(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 第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源（第1課時） 【導(dǎo)入】人們通常將化學(xué)物質(zhì)進行分類，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，認識物質(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。 ※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。 【資料卡片】自然資源與可持續(xù)發(fā)展 1.自 然 資源：指在一定時間、地點的條件下能夠產(chǎn)生經(jīng)濟價值的，以提高人類當(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)濟的可持續(xù)發(fā)展，社會的可持續(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：金屬的活動性不同，冶煉的方法不同。 ①熱分解法：對于不活潑金屬（活動順序中，Hg及Hg以后）可以直接用加熱分解的方法將金屬從其化合物中還原出來，例如： 2HgO2Hg+O2↑ 2Ag2O4Ag+O2↑ ②熱還原法：在金屬活動性順序表中處于中間位置的金屬（Zn-------Cu), 通常是在高溫下用還原劑（C、CO、H2、活潑金屬等）將金屬從其化合物中還原出來，例如： Fe2O3+3CO 2Fe + CO2↑ WO3 + 3H2 W +3H2O ZnO + C Zn + CO↑ Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3（鋁熱反應(yīng)） Cr2O3+2Al 2Cr+ Al2O3（鋁熱反應(yīng)） 【實驗4—1】鋁熱反應(yīng) I.操作： (1)把兩張濾紙分別折疊成漏斗狀套在一起（內(nèi)層濾紙底 部剪一小孔，用水濕潤）架在鐵架臺上，下面放置一 盛沙子的蒸發(fā)皿。 (2)將5g干燥的氧化鐵粉末和2g鋁粉均勻混合后放入紙 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)用燃著的小木條點燃鎂條，觀察現(xiàn)象。 Ⅱ.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（Al2O3)，可以發(fā)現(xiàn)落下的是鐵珠。 Ⅲ.反應(yīng)： Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3（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)稱為鋁熱反應(yīng)。 (2)鋁熱反應(yīng)的特點：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、氧化鋁高熔點的性質(zhì)。 (3)鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用：①焊接鋼軌 ②冶煉高熔點金屬：V、Cr、Mn等。 ③電解法：非?；顫姷慕饘伲ɑ顒禹樞蛑校篕------ Al）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： 2NaCl（熔融） 2Na + Cl2↑ MgCl2（熔融） Mg + Cl2↑ 2Al2O3 （熔融）4Al + 3O2↑ ※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 Cu2S + O2 2Cu + SO2 【總結(jié)】金屬活動順序表中不同金屬冶煉方法的選擇 電解法 熱還原法 熱分解法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag 【表4—1】常見金屬的冶煉原理 金 屬 冶 煉 原 理 Fe Fe2O3+3CO 2Fe + CO2↑ Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3（鋁熱反應(yīng)） Cu Cu2S + O2 2Cu + SO2(火法煉銅) Fe ＋ CuSO4 === FeSO4 ＋ Cu(濕法煉銅) Mg MgO ＋ C Mg(g) ＋ CO(g) MgCl2（熔融） Mg + Cl2↑ Al 2Al2O3 （熔融）4Al + 3O2↑ Na 2NaCl（熔融） 2Na + Cl2↑ （2）金屬提煉一般步驟： ①礦石的富集、除雜； ②冶煉； ③精煉。 3.金屬的利用、回收和資源的保護 （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。因此，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：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、保護礦產(chǎn)資源。 【隨堂練習(xí)】 1. 冶煉金屬一般有下列四種方法：①焦炭法，②水煤氣（或H2或CO）法，③活潑金屬置換法，④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，（Ⅱ）濕法煉銅，現(xiàn)代有（Ⅲ）鋁熱法煉鉻，（Ⅳ）從光鹵石（KCl?MgCl2?6H2O）中煉鎂，對它們的冶煉方法分析不正確的是------------------------------------------------------------------------（ B ） A．（Ⅰ）用① B．（Ⅱ）用② 　C．（Ⅲ）用③ 　 D．（Ⅳ）用④ 2工業(yè)上用鋁土礦（主要成分是Al2O3）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） 請寫出①～④反應(yīng)的方程式。 ① Al2O3 + 2NaOH ==== 2NaAlO2 + H2O ； ② 2NaAlO2 + CO2 + 3H2O ==== 2Al(OH)3↓+ Na2CO3 ； ③ Na2CO3 + Ca(OH)2 ==== CaCO3↓+ 2NaOH ； ④ 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O 。 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--------------------------------------（CD） A、金屬元素僅存在于礦物中。 B、金屬元素存在于礦物和動物體內(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+MgCl2====2NaCl+Mg B、MgCl2(熔化)MgO+Cl2 C、2MgO2Mg+O2 D、MgO+CMgO+C 5.．下列金屬①鐵、②鎂、③錳、④礬、⑤鉻?？捎娩X熱法制備的有------------------------( C ) A.①②④ B.①②③⑤ C. ①③④⑤ D.①②③④⑤ 6．在冶金工業(yè)上，通常均不能用化學(xué)還原劑制得的金屬組是----------------------------------( A ) A．Na、Ba、Mg、A1 B．Zn、Fe、Cu、Ag C．Na、K、Zn、Fe D．Mg、Al、Zn、Fe