4.1.1 开发利用金属矿物和海水资源

第四章第 1 节开发利用金属矿物和海水资源一、教材分析《开发利用金属矿物和构》 是人教版高中化学必修二第四章第 1 节的教学内容， 主要帮 助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用， 解释化学与可持续发展的重 要关系，树立资源保护意识及合理开发意识。

因此，教学要围绕这一教学目标展开。

本节教 学重点：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。

本节教学难点： 学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上， 了解适用于不同金属的冶炼方 法。

二、教学目标 1．知识目标： (1)说出金属冶炼的一般原理及冶炼的一般方法 (2)说出海水资源综合利用对人类社会发展的重要意义 2．能力目标：(1)通过铝热反应及海水的实验，学会金属冶炼的原理及简单了解元素分析的方法 (2)通过小组间的交流与合作，提高学生的语言表达能力及思维的严密性。

3．情感、态度和价值观目标：(1)通过了解金属回收的意义，培养学生的资源环保意识 (2)通过联系知识与生产实践的关系，激发学生对化学学科的兴趣热爱三、教学重点难点 重点：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。

难点：学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。

四、学情分析学生已有的知识和实验水平有差距。

有些学生化学实验基础都不好， 细。

对于研磨和过滤等操作学生有一定的基础， 但铝热实验是首次接触， 格注意实验安全。

五、教学方法 1．实验法：铝热反应，海带中提取碘 2．学案导学：见后面的学案。

3.新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑7情境导入、展示目标7合作探究、精讲点 拨7反思总结、当堂检测7发导学案、布置预习六、 课前准备 1．学生的学习准备：预习导学案，完成课前预习学案离。

2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。

3．教学环境的设计和布置：六人一组，实验室内教学。

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·H2OB. CH4·3H2OC. CH4·6H2OD. 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。

普通高中课程标准实验教科书—化学第二册[人教版]第四章化学与可持续发展第一节开发利用金属资源和海水资源教学目标：1.以金属矿物的开发和利用为例，认识化学方法在实现物质间转化中的作用，体会保护金属资源的重要性。

2、帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。

3、揭示化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护意识及合理开发意识。

教学重点：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。

教学难点：学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。

课时划分：“金属矿物的开发利用”1课时；“海水资源的开发利用”1课时。

教学方法：利用图片、录像、多媒体课件，讨论、归纳。

教学过程：第一课时[引课]现在各种报刊媒体频繁出现“可持续发展”一词，有那位同学解释一下？[阅读]资料卡片：自然资源与可持续发展。

增加资料：我国21世纪初可持续发展的总体目标是：可持续发展能力不断增强，经济结构调整取得显著成效，人口总量得到有效控制，生态环境明显改善，资源利用率显著提高，促进人与自然的和谐，推动整个社会走上生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。

[讲述]人们通常将数以万计的化学物质进行分类，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化学变化规律，认识物质在变化过程中表现出来的性质，所有这些都是人类利用自然资源、丰富物质世界的重要依据。

下面我们主要以金属矿物和海水资源的综合利用为例，一起认识体会化学在自然资源开发和利用中的意义合作用。

[板书]一、金属矿物的开发利用[讲述]除了金、铂等少数金属外，绝大多数金属都以化合物形式存在于自然界。

化学要研究如何合理、高效的利用这些金属矿石，将其中的金属从化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。

由于金属的活动性不同，可以必须采用不同的冶炼方法。

[板书]1．热分解法[讲述]有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。

第一节开发利用金属矿物和海水资源知识与技能：1、了解金属冶炼的一般原理。

2、解金属回收的重要意义，树立资源保护意识。

过程与方法：1、自主学习，培养学生自学能力2、活动探究，通过了解金属资源的开发，金属冶炼，人类冶炼和使用金属的历史，金属资源的回收和再利用，海洋资源的类型，海水资源的开发及利用现状，培养学生归纳能力、比较能力。

情感态度价值观：1、帮助学生树立节约资源，爱护环境、变废为宝等意识2、通过金属矿物及海水资源的开发与利用两个专题，使学生热爱自然，热爱化学。

教学重点：金属冶炼的一般原理教学方法：讨论、讲解、归纳教学过程：阅读教材，总结归纳：[板书] 一、金属冶炼的步骤：①富集矿石、除杂、提高矿石有用成分的含量；②冶炼：利用氧化还原反应的原理，在一定条件下，用还原剂把金属离子还原为金属单质。

③精炼：采用一定的方法，提炼纯金属。

[讲述]由于金属的活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此，必须采用不同的冶炼方法。

二、金属冶炼的方法：1．热分解法有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。

在金属活动性顺序中，位于氢后面的金属的氧化物受热就能分解，例如：2HgO==2Hg+O 2↑ 2Ag 2O==4Ag+O 2↑2．热还原法多数金属（活动性介于镁和铜之间的金属）的冶炼过程属于热还原法。

常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等，例如：Fe 2O 3+3CO====2Fe+3CO 2 WO 3+3H 2====W+3H 2OCr 2O 3+2Al====2Cr+Al 2O 3若金属以硫化物或碳酸盐形式存在，应先将其转化成氧化物。

3．电解法在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。

2Al 2O 3====4Al+3O 2↑2NaCl====2Na+Cl 2↑ 三、不同金属冶炼方法的选择△ △高温高温 高温 电解电解四、常见金属的冶炼原理Fe Cu Mg Al Na 的冶炼五、金属的回收和资源保护：1、废旧金属的最好处理方法是回收利用。

第四章第一节开发利用金属矿物和海水资源海水资源的开发利用<2）编写：2018学年高一化学备课组【学习目标】1.了解海水资源开发和利用的前景及化学在其中可以发挥的作用；2.体验工业生产的复杂性、艰苦性。

3.认识到关心科学、研究科学和探索科学的精神。

【学习重点】了解海水资源开发和利用。

【学习难点】从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品原理及方法。

【知识链接】海水中提取食盐【学习内容】知识点1、海水水资源的利用a.海水是一个远未开发的巨大化学资源宝库。

海水中含有多种元素，其中 11种元素的含量较高，其余为元素。

常从海水中提取，并在传统海水制盐工业基础上制取镁、钾、溴及其化合物。

r5xqaxYJjTb.海水水资源的利用主要包括：海水淡化和直接利用海水进行循环冷却。

海水淡化的方法：主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等.其中蒸馏法的历史悠久,技术和工艺也比较完善,但成本较高.c. 描述蒸馏原理和过程，思考蒸馏实验操作中有哪些注意事项？r5xqaxYJjT 2、海水化学资源的开发利用<1）海带中提取碘【实验讨论】浓缩海水溴单质溴化氢硫酸溴单质①海带为什么不能用水冲洗？②海带剪碎后，为什么要用酒精润湿？③实验中用H2O2氧化I—，写出反应的离子方程式。

用H2O2氧化I—有何优点？<2）海水提溴:①向硫酸酸化的海水中通入适量的，使溴离子<主要以溴化钠存在）转化为溴单质，涉及的化学方程式为：；r5xqaxYJjT②向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入的吸收塔内，使溴单质蒸气、水和吸收剂二氧化硫相互反应生成溴化氢和硫酸，以达到富集的目的，涉及的化学方程式为：；r5xqaxYJjT ③向吸收塔的溶液内通入适量的氯气得到溴单质，用四氯化碳萃取、分液得到产品溴，涉及的化学方程式为：。

r5xqaxYJjT【归纳小结】1.海水资源的淡化和利用2.海水中提取碘和溴的原理和实验操作方法【基础达标】1．如果实行海水淡化来供居民用水，下列方法中在原理上完全不可行的是( >A．加明矾使海水中的盐沉淀出来而淡化B．利用太阳能使海水升温，通过蒸馏而使其淡化C．将海水缓慢降温凝固以获取淡水D．将海水通过离子交换树脂以除去各种离子2．6月5日是世界环境日，环境与可持续发展是永远的主题，利用海水是可持续发展的一个任务，对于海水的利用认识错误的是( >r5xqaxYJjTA．海水中有人类大量需要的物质，人类可以大量开发海水中的物质，以满足资源短缺的问题B．海水可以成为廉价的能源基地，但不能开发过度，要适度使用和开发C．可以用太阳能电解海水以获取氢能源D．人类在利用海水时要兼顾海洋生物和海洋生态平衡3．海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是( >A．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质B．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能4．从海藻灰中提取碘的方法：往海藻灰浸取液中通入Cl2后，用升华方法将置换的碘提纯。

第四章化学与可持续发展第一节开发利用金属矿物和海水资源（第1课时）授课时间：主备人：袁玉梅审批人：三维目标知识与技能：识性介绍金属回收和资源保护的意义2、揭示化学与可持续发展的重要关系。

3、树立资源保护意识及合理开发意识。

4、初步培养自主查阅资料的能力。

5、使学生初步掌握化学实验基本操作、基本技能。

过程与方法：1、自主学习，培养学生自学能力。

2、活动动探究，通过了解金属资源的开发；金属冶炼；人类冶炼和使用金属的历史；金属资源的回收和再利用；海洋资源的类型；海水资源的开发及利用现状，培养学生归纳能力、比较能力。

情感态度与价值观：1、帮助学生树立节约资源、爱护环境、变废为宝等意识。

2、通过金属矿物以及海水资源的开发利用两个专题，使学生热爱自然，热爱化学。

教学重点：了解化学方法在金属矿物开发及海水资源开发中的作用。

教学难点：学生在掌握金属冶炼一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。

教学过程新课导入介绍金属在自然界中的分布、存在形态、储量以及金属资源的回收和保护的必要性（配合金属及矿物的实物录象和旁解录音，简介我国金属矿产资源在世界的排名情况，树立人均拥有资源的意识）少数化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态存在，如金和铂以及少量的银和铜，较活泼的铁只能存在于陨石中，而化学性质活泼的金属，在自然界中总是以化合态存在。

但在实际生产和生活中应用的金属材料却往往是纯金属或合金，着就需要把金属从金属矿物中提炼出来，这就叫做金属的冶炼。

学生自学发现问题（1）你知道从金属矿物中提炼金属，一般要经过哪些步骤？关键的一步是什么？（2）要将化合态的金属矿物转化为金属单质，有哪些方法？其实质是什么？生生交流合作学习一、金属矿物的冶炼（一）金属矿物的冶炼步骤：矿石富集——金属冶炼——金属精炼（二）冶炼的化学方法实质：利用还原的方法，使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。

（三）金属冶炼的一般方法：1．热分解法 2．热还原法 3．电解法师举例讲解：不活泼的金属汞和银的氧化物不稳定，受热易分解生成金属单质和氧气；较活泼的金属如铁等和不活泼金属铜的氧化物较稳定，受热不易分解，需用还原剂（焦炭、一氧化碳、氢气、铝）来还原；活泼金属如钠、铝等氧化物非常稳定，加热或热还原剂均无法使其分解，只能用最强的还原手段即电解法使其氯化物、氧化物还原。

开发利用金属矿物和海水资源教案
第一节开发利用金属矿物和海水资源（第2课时）
 三维目标
 知识与技能
 1、帮助学生认识和体会海水资源开发和利用中的意义和作用。

 2、揭示化学与可持续发展的重要关系。

 3、树立资源保护意识及合理开发意识。

 4、初步培养自主查阅资料的能力
 过程与方法：活动动探究，通过了解海洋资源的类型；海水资源的开发及利用现状，培养学生归纳能力、比较能力。

 情感态度与价值观：帮助学生树立节约资源、爱护环境、变废为宝等意识，使学生热爱自然，热爱化学。

 教学重点：了解化学方法在海水资源开发中的作用。

 教学难点：海水资源合理开发综合应用
 教具准备：多媒体、投影仪、电教器材：视频展示台（包括录象），实物投影仪挂图、标本等
 教学过程
 【录象导课】
 师：放映录像（或幻灯片）：海水资源介绍→提出问题：利用海水资源，要解决哪些问题？→呈现录像（或幻灯片）：海水淡化装置→实验演示（原理分析）→多媒体呈现：海水化学资源概况→问题探究：海水提溴、海带中I-检验→实验→研讨：自然资源的开源节流。

 生：阅读课本，归纳、总结。

第四章第一节开发利用金属矿物和海水资源金属矿物的开发利用<1）【学习目标】1.了解金属元素在自然界中的存在形态2.重点掌握金属冶炼的原理，熟悉金属冶炼的步骤以及方法。

【教案重点】了解化学方法在金属矿物开发中的作用【教案难点】学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法【教案方法】探究法【知识链接】金属活动顺序表【学习内容】知识点：1、金属的存在：除了金、铂等少数金属外，绝大多数金属以的形式存在于自然界。

2<化合态）<游离态）。

b5E2RGbCAP3、金属冶炼的一般步骤：(1>：，提高矿石中有用成分的含量。

(2>：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂把金属从其矿石中还原出来，得到金属单质<粗）。

(3>：采用一定的方法，提炼纯金属。

4、金属冶炼的方法① 热分解法在金属活动顺序中，位于汞以后的不活泼金属可以直接用的方法从其化合物中还原出来。

例如：氧化汞分解：氧化银分解：②热还原法来完成，常用的还原剂有、、等。

例如：氧化铁和一氧化碳反应：氧化铜和氢气反应：对于一些高熔点的金属如铁、铬、锰、钨等可以用冶炼。

实验：观察〖实验4-1〗，完成下列表格讨论：⑴在实验中为什么要在铝与氧化铁混合粉末的上面加少量的氯酸钾固体，中间插一根用砂纸打磨过的镁条？⑵这个实验说明什么？③ 电解法对于金属活动顺序表中Zn前面非常活泼的金属，采用一般的还原剂很难将它们还原出来，工业上常用冶炼，例如：p1EanqFDPw电解熔融的氯化镁：电解熔融的氯化钠：电解熔融的氧化铝：5、 (1>回收金属的意Ⅳ义：节约矿物资源，节约能源，减少环境污染。

(2>废旧金属的处理方法:回收利用。

回收金属的实例：a.废旧钢铁用于炼钢；b.废铁屑用于制铁盐；c.从电影业、照相业、科研单位和医院X光室回收的定影液中，可以提取金属银。

【归纳小结】常见金属的冶炼原理【基础达标】1．金属冶炼的实质是( >A．金属元素失去电子B．金属元素获得电子C．金属元素被氧化了D．金属元素可能被氧化了，也可能被还原了2．金属材料在日常生活、生产中有着广泛的运用，下列关于金属的说法不正确的是( >A．越活泼的金属越难冶炼B．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D．工业上金属Mg、Al都是用电解其熔融的氯化物制得的3．从金属被利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是近几百年的事。