第一节开发利用金属矿物和海水资源
学习目标
1．了解化学方法在金属矿物开发（主要是金属冶炼）及海水资源开发中的作用。
2．掌握金属冶炼的一般原理基础及不同金属的冶炼方法。
3．掌握从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品原理及方法。
4．认识到关心科学、研究科学和探索科学的精神。
教学重难点：
本节教学重点：掌握金属冶炼的一般原理基础，了解适用于不同金属的冶炼方法。了解海水资源开发和利用。
课时安排：两课时
教学过程：
【引言】
例. 第28届国际地质大会提供的资料显示，海底蕴藏着大量的天然气水合物，俗称“可燃冰”。“可燃冰”是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构成8个笼，每个笼内可容纳1个CH4分子或1个游离的H2O分子。若晶体中每8个笼有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离的H2O分子填充。则“可燃冰”的平均组成可表示为（）
A. 3CH4·H2O
B. CH4·3H2O
C. CH4·6H2O
D. CH4·8H2O
解析：“可燃冰”是一种甲烷化合物，要推测“可燃冰”的平均组成，关键是要根据题目提供的信息推测“可燃冰”中甲烷分子与水分子的个数比。题目中所提到的“笼”，可使我们联想到民间的“灯笼”，以8个“笼”为1个单元，每8个“笼”由46个水分子构成，而其中又填充了6个CH4分子、2个H2O分子，所以CH4分子与H2O分子的个数比为6∶（46＋2）＝1∶8。所以，正确答案是D。
象“可燃冰”这样，由两种或两种以上的分子依靠分子间作用力结合在一起的具有一定结构和功能的聚集体叫超分子。
人们通常将化学物质进行分类，在原子、分子乃至超分子等不同的结构层次上研究物质及其发生化学变化的规律，认识物质在变化过程中表现出的性质。所有这些都是人类利用自然资源、丰富物质世界的重要科学依据。本节课我们主要以金属矿物为例，一起认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。
第一课时金属矿物的开发和利用
阅读课本P80资料卡片
自然资源与可持续发展
广义地讲，所谓自然资源，是指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的，以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。可持续发展的目标是满足人类需要，强调人类的行为要受到自然界的制约、强调代际之间、人类和其它生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济的可持续发展，社会的可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展和全球可持续发展。
【新课】第一课时金属矿物的开发和利用
一、金属单质在自然界中的存在形式
少数化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态存在，如金、铂、铜、银；化学性质比较活泼的金属，在自然界中以化合态存在。大多数金属在自然界中是以化合态存在的，如铝以铝土矿形式存在，铁以铁矿石形式存在。
二、金属的冶炼
金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程。金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法。总的说来，金属的性质越稳定，越容易将其从化合物
中还原出来。
㈠金属冶炼的方法主要有： （1）热分解法
对于不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来，例如：
2HgO
△
2Hg+O 2↑ 2Ag 2O
△
4Ag+O 2↑
（2）热还原法
在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂（C 、CO 、H 2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来，例如：
Fe 2O 3+3CO
高温
2Fe+CO 2↑
WO 3+3H 2 高温
W+3H 2O
ZnO+C
高温
Zn+CO ↑ MgO+C
高温
Mg(g)+CO(g)
Fe+CuSO 4=FeSO 4+Cu
Fe 2O 3+2Al
高温
2Fe+Al 2O 3（铝热反应）
【演示实验】课本P81实验4-1
注意事项：实验时要注意安全，反应装置应远离
易燃物；铝粉要细（200目以上），最好用铝银粉（商业名称）；预先擦去镁带的氧化膜，长度约需10 cm （过短热量不够，影响实验效果。
现象：，镁条剧烈燃烧，并发出耀眼的光芒。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除去外层熔渣，可以发现落下的是铁珠。
结论：Fe 2O 3+2Al
高温
2Fe+Al 2O 3（铝热反应）
铝热反应的特点：高温引燃剧烈放热，体现氧化铝高熔点的性质。
应用：①焊接钢轨②冶炼高熔点金属 （3）电解法
非常活泼的金属用一般的还原剂很难将它们还原出来，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属，例如：
2NaCl （熔融） 电解
2Na+Cl 2↑ 4NaOH （熔融）
电解
4Na+O 2+2H 2O
MgCl 2（熔融）
电解
Mg+Cl 2↑
2Al 2O 3
电解
冰晶石
4Al+3O 2
↑
一些对纯度要求较高的不活泼金属也可以采用电解其盐溶液的方法来进行冶炼，例如：
2CuSO 4+2H 2O
电解
2Cu+2H 2SO 4+O 2↑
（4）有些金属可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来，例如：
Cu 2S+O 2
高温
2Cu+SO 2
结论：（学生总结）金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H ）Cu Hg Ag
【思考】为什么人类使用铁器比使用铜器晚？
金属使用的先后与金属冶炼的难易有关。 三、金属提炼步骤：
（1）矿石的富集、除杂；（2）冶炼；（3）精炼。
矿产资源是大自然赋予人类的宝贵财富，但并非取之不尽用之不竭，随着人们的开发利用，将会日渐减少，因此要加强金属资源的回收和再利用，节约矿产资源。我国幅员辽阔，是世界上矿产资源比较丰富、矿产品种比较齐全的国家。
我国矿产资源总值居世界第3位，但人均拥有量约为世界人均水平的3
1
。因此，
我们更应注意金属的回收和资源的保护。
[课堂练习1]
冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法，②水煤气（或H 2或CO ）法，③活泼金属置换法，④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有（Ⅰ）火烧孔雀石法炼铜，（Ⅱ）湿法炼铜，现代有（Ⅲ）铝热法炼铬，（Ⅳ）从光卤石（KCl •MgCl 2•6H 2O ）中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的是（ ） A ．（Ⅰ）用① B ．（Ⅱ）用② C ．（Ⅲ）用③ D ．（Ⅳ）用④
解析：（Ⅰ）（Ⅱ）（Ⅲ）（Ⅳ）发生的反应分别是：
（Ⅰ）
符合①
（Ⅱ） 符合③
电解法 热还原法 热分解法
