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第四章化學與自然資源的開發(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） 知識與技能 1、幫助學生認識和體會化學在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用。常識性介紹金屬回收和資源保護的意義 2、揭示化學與可持續(xù)發(fā)展的重要關系。 3、樹立資源保護意識及合理開發(fā)意識。 4、初步培養(yǎng)自主查閱資料的能力 5、使學生初步掌握化學實驗基本操作、基本技能 。 過程與方法 1、自主學習，培養(yǎng)學生自學能力。 2、活動動探究，通過了解金屬資源的開發(fā)；金屬冶煉；人類冶煉和使用金屬的歷史；金屬資源的回收和再利用；海洋資源的類型；海水資源的開發(fā)及利用現(xiàn)狀，培養(yǎng)學生歸納能力、比較能力。 情感態(tài)度與價值觀 3、幫助學生樹立節(jié)約資源、愛護環(huán)境、變廢為寶等意識。 4、通過金屬礦物以及海水資源的開發(fā)利用兩個專題，使學生熱愛自然，熱愛化學。 教學重點 了解化學方法在金屬礦物開發(fā)（主要是金屬冶煉）及海水資源開發(fā)中的作用。 教學難點 學生在掌握金屬冶煉的一般原理基礎上，了解適用于不同金屬的冶煉方法。 教具準備 多媒體、投影儀、砂紙、鐵架臺（帶鐵圈）、蒸發(fā)皿、濾紙、火柴、沙子、鋁粉或鋁銀粉（商業(yè)名稱）、鎂帶、氯酸鉀、氧化鐵粉末、小木條 電教器材：視頻展示臺（包括錄象），實物投影儀 掛圖、標本等 課時安排 2課時 2019-2020年人教版高中化學必修二4-1《開發(fā)利用金屬礦物和海水資源》教案 教學過程 【導入】人們通常將化學物質進行分類，在原子、分子乃至超分子等不同的結構層次上研究物質及其發(fā)生化學變化的規(guī)律，認識物質在變化過程中表現(xiàn)出的性質。所有這些都是人類利用自然資源、豐富物質世界的重要科學依據(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合在一起的具有一定結構和功能的聚集體。 【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生經濟價值的，以提高人類當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） Cr2O3+2Al 2Cr+ Al2O3（鋁熱反應） 【實驗4—1】鋁熱反應 I.操作： (1)把兩張濾紙分別折疊成漏斗狀套在一起（內層濾紙底 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： Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3（鋁熱反應） Ⅳ.鋁熱劑及應用： (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，放出大量的熱，其混合物稱為鋁熱劑；反應稱為鋁熱反應。 (2)鋁熱反應的特點：在高溫下引燃后劇烈反應，放出大量的熱，產生高溫，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。 (3)鋁熱反應的應用：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】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） Cu Cu2S + O2 2Cu + SO2(火法煉銅) Fe ＋ CuSO4 錯誤！未找到引用源。 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）礦產資源是有限的： 礦產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，是世界上礦產資源比較豐富、礦產品種比較齊全的國家。我國礦產資源總值居世界第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)約礦產資源、保護礦產資源。 板書設計： 第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源 （第1課時） 一．金屬礦物的開發(fā)利用 1．冶煉步驟 3.冶煉方法 4.金屬的回收和資源保護 （1）熱分解法 2．冶煉原理 （2）熱還原法 （3）電解法 【隨堂練習】 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）生產鋁的過程，可用簡單示意圖表示如下（圖中字母代表有關物質的分子式） 請寫出①～④反應的方程式。 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，但植物體內不含。 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，動物和植物體內也存在少量金屬元素。 4.下列化學方程式，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。可用鋁熱法制備的有------------------------( C ) A.①②④ B.①②③⑤ C. ①③④⑤ D.①②③④⑤