第四章 第一節 開發利用金屬礦物和海水資源第一課時 金屬礦物的開發利用【教學目標】知識目標1、幫助學生認識和體會化學在自然資源開發和利用中的意義和作用2、掌握金屬冶煉的原理和方法3、掌握鋁熱反應及其應用能力目標學生通過對金屬冶煉原理的學習，能夠提高歸納、總結、比較的能力。情感目標幫助學生樹立節約資源、愛護環境、變廢為寶的意識。利用金屬礦物開發利用這個專題，學生更熱愛自然，熱愛化學。【教學重點、難點】重點：了解化學方法在金屬冶煉方面的作用，并了解鋁熱反應的基本原理難點：在掌握了金屬冶煉的一般原理基礎上，了解使用于不同金屬的冶煉方法【課時安排】一課時【教學方法】實驗以及ppt演示，以師生互動的形式講授【教學器材】多媒體、鐵架臺、火柴、蒸發皿、濕沙、坩堝鉗、濾紙、自來水、鋁粉、三氧化鐵粉末、氯酸鉀、鎂條、【教學過程】導入：觀看PPT圖片，了解金屬廣泛存在于生產生活中，過渡到現代金屬的開發利用。引出本堂課的內容：講解并質疑：金屬元素廣泛存在于生產生活中，金屬是否直接從自然界中獲得？那么金屬元素在自然界中，如礦物或海洋中，是如何存在的呢？這又與什么性質有關？板書：一、金屬元素在自然界中的存在及金屬的冶煉1、 金屬的存在形式游離態：少數不活潑的金屬；化合態：多數比較活潑的金屬（用PPT放映實物圖片，加深對金屬在自然界中存在的形式的印象。）介紹：我國金屬礦產資源現狀：截至到2002年度，我國已發現的礦產有171種，已探明儲量的礦產有157種。已探明的礦產資源總量約占世界的12，僅次于美國。我國的稀土金屬、鎢、鋅、銻和錫在世界各國的儲量中名列前茅，其中稀土、鎢、銻和錫仍是世界上的名牌礦種。中國主要金屬礦產資源儲量較豐富，但人均占有量少，礦產資源稟賦差，采礦、選礦和冶煉難度大。中國正處于工業化的中期，在礦產資源綜合開發利用領域已取得很大的進展，但今后2030年內礦產資源的供需矛盾將加劇。因此，加大勘探力度，加強對礦產資源的開發利用和保護并實施全球化策略是重要的任務。講解：我們日常使用的金屬材料大多是金屬單質或合金。因此必須把化合態的金屬轉化為金屬單質金屬的冶煉。板書：2、金屬的冶煉的定義：用化學的方法把化合態的金屬變成游離態板書：3、金屬冶煉的實質（原理）：是用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子。原理：Mn+ne-M設問：我們該如何從礦石中提煉出金屬單質呢？根據什么原理？板書：1、基本步驟：【學生活動】分組討論、發言講解：（正確評價學生的回答并復述）冶煉金屬的根據是把金屬礦石中的金屬離子還原成單質，經過三個步驟。（PPT放映）第一步：礦石的富集：出去較大的雜質，提高礦石中有用的成分的含量第二步：冶煉：利用氧化還原反應（很不活潑的金屬除外），在一定的條件下還原出金屬單質第三步：精煉：采用一定的方法，提煉出純凈的金屬【分析探討】金屬離子的得電子能力是否全都相同？這與什么有關？講解并用PPT演示：金屬的活動性不同，因此金屬離子得到電子還原成金屬原子的能力也就不同，因此對于不同活性的金屬離子就必須采取不同的還原方法進行冶煉，這就是金屬冶煉的方法依據。板書：4、金屬冶煉的方法依據過渡：對于不同活性的金屬離子就必須采取不同的還原方法進行冶煉，接下來我們一起來學習常見的金屬冶煉方法。板書：二、金屬冶煉的方法（1）物理方法分析：（用PPT演示）Pt 、Au在自然界中主要以游離態存在，利用密度進行水洗法。如：淘金（2）熱分解法：分析：（用PPT演示）分析對于不活潑金屬（活動順序中，Hg及Hg以后）它們的陽離子得電子能力很強，所以其還原的條件比較容易達到，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+O22Ag2O4Ag+O2板書：（3）電解法：分析：非常活潑的金屬（活動順序中：K- Al）我們知道其還原性很強，容易失去電子，而對應的陽離子則氧化性很弱，很難得到電子，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 + Cl2MgCl2（熔融） Mg + Cl22Al2O3 （熔融）4Al + 3O2評價：電解法冶煉金屬耗能較大，大多數金屬我們可以用其他方法進行冶煉板書：（3）熱還原法：回顧知識：大家常見的可用作還原劑的物質有哪些？答：氫氣、一氧化碳、碳、分析：（用PPT演示）在金屬活動性順序表中處于中間位置的金屬（Zn-Cu)，其對應的離子得電子能力較強，其化合物又不能通過受熱分解得到金屬單質，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：練習：讓學生寫出一些常見的金屬氧化物被還原的反應，寫完后用PPT對照：CuO + H2 Cu +H2O2CuO + C 2Cu + CO2Fe2O3+3CO 2Fe + CO2點評并強調：若金屬以硫化物或碳酸鹽形式存在，應先將其轉化成氧化物。過渡：活潑金屬也可以做還原劑，把相對不活潑的金屬置換出來，例如：鋁實驗探究：演示實驗41：（實驗前用磁鐵檢查一下室溫條件下有無鐵存在；反應后再用磁鐵檢查有無鐵生成）學生回答現象寫出化學方程式并分析各試劑的作用。I、現象：鎂條劇烈燃燒，放出大量熱，發出耀眼白光，紙漏斗內劇烈反應，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)，可以發現落下的是鐵珠。、反應方程式： Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3（鋁熱反應）（分析化合價升降）【思考】鋁熱反應中鎂條和氯酸鉀的作用分別是什么？鎂條易燃燒且放出大量的熱，就可以給鋁熱反應提供足夠的熱量引發反應，放出的熱還能使氯酸鉀發生分解放出氧氣。氯酸鉀在鎂條燃燒的情況下發生分解放出氧氣，使插入到鋁熱劑內的鎂條能夠繼續燃燒。、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。體現鋁的還原性、氧化鋁熔點高的性質。(3)鋁熱反應的應用：焊接鋼軌；冶煉高熔點金屬：V、Cr、Mn等。（觀看圖片，體會化學在生產、生活中的實際應用，激發學生熱受化學的情感）小結：金屬活動順序表中不同金屬冶煉方法的選擇（投影）電解法 熱還原法 熱分解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag 【表41】常見金屬的冶煉原理 金 屬 冶 煉 原 理 FeFe2O3+3CO 2Fe + CO2Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3（鋁熱反應） CuCu2S + O2 2Cu + SO2(火法煉銅)Fe CuSO4 = FeSO4 Cu(濕法煉銅) MgMgO C Mg(g) CO(g) MgCl2（熔融） Mg + Cl2 Al2Al2O3 （熔融）4Al + 3O2 Na2NaCl（熔融） 2Na + Cl24NaOH（熔融）4 Na+ O2+2H2O過渡：地球上的金屬礦產資源是有限的，無法再生，而且隨著金屬的使用，金屬會被腐蝕而污染環境，那么我們應該具體怎么做呢？板書：三、有效利用金屬資源的途徑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4、 使用其他材料代替金屬材料閱讀PPT放映的資料，思考金屬的回收與環境、資源保護的方法，并回答。講述：正確評價學生的回答并歸納，講解有關金屬回收再利用的好處。總結：指導學生歸納本節課的內容。【課堂練習】（選講）1、下列關于金屬冶煉的說法不正確的是 （ ） A.金屬冶煉是指用化學的方法將金屬由化合態轉變為游離態 B.天然礦藏很少只含有一種金屬元素，往往含有較多雜質 C.金屬的冶煉方法