《开发利用金属矿物和海水资源》学案设计(第1课时)

知识改变命运，学习成就未来

《开发利用金属矿物和海水资源》学案设计（第1课时）

第 1 页 共 4 页 第四章第一节 《开发利用金属矿物和海水资源》学案设计

第1课时

一、学习目标：

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、掌握金属冶炼的原理和方法

3、掌握铝热反应的原理及实验

4、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。

5、通过学习自然资源的合理开发与利用，培养环保意识和节约意识。

二、学习重点

1、金属冶炼的实质、原理。

2、熟悉金属冶炼的步骤以及方法。

3、通过高炉炼铁了解金属冶炼的基本步骤，并能用速率理论解释某些工艺。

三、学习难点

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、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、学习过程

【温故知新】

复习初中所学有关金属元素在自然界的存在形态及含量的知识。

开心自测：1、在地壳中含量最高的金属元素是 ，其次是 。

2、自然界中金属元素一般以什么形式存在？

【我能自学】

首先请仔细阅读、思考教材上的相关内容，然后完成下列及步步高学案47页的填空：不明白的地方可与同学讨论。

（一）、金属的冶炼

1、金属在自然界中的存在形式

（1）只有 等极少数金属以 的形式存在。

（2）决大多数金属都以 的形式存在。

2、金属元素化合价的特点 。

3、金属冶炼的实质和原理

4、金属冶炼的方法 知识改变命运，学习成就未来

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第 2 页 共 4 页 (1)热分解法

原理：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,

适用范围：适用于 金属的冶炼。

举例：2HgO === ； 2Ag2O === 。

(2)热还原法

原理：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（ 、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来。

适用范围：适用于大多数

金属的冶炼。

举例：高炉炼铁：Fe2O3+CO 高温

；

用氢气还原氧化铜：

钨的制备： WO3+H2 高温

铝热反应炼铁： Fe2O3+Al 高温

。

铝热反应：（课本P81实验4-1）

概念：铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应生成另一种金属并放出大量热的化学反应。

原理：铝作还原剂，金属氧化物作氧化剂，用铝将金属氧化物中的金属还原出来。

铝热剂：铝粉与某些金属氧化物（如Fe2O3 、V2O5 、Cr2O3 等）组成的混合物。

特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，生成的金属单质呈熔融状态且易与Al2O3分离。

现象：

。

注意事项：①实验时要注意安全，反应装置应远离易燃物；②铝粉要细，要没有被氧化，最好用铝银粉（商业名称）；(3)氧化铁粉末要干燥；（4）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。

结论： 。

应用：①焊接钢轨 ②冶炼高熔点的相对较不活泼的金属，如V、 Cr、 Mn等。

(3)电解法

原理：活泼金属较难用还原剂还原,通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属。

适用范围：适用于 的金属的冶炼。 知识改变命运，学习成就未来

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第 3 页 共 4 页 举例：钠的冶炼：NaCl（熔融） 电解

4NaOH（熔融） 电解

4Na+O2+2H2O

镁的冶炼：MgCl2（熔融） 电解

铝的冶炼：Al2O3 电解

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:2CuSO4+2H2O 电解

2Cu+2H2SO4+O2↑

另外，某些不活泼金属的精炼也用电解法。

(4)其他方法：

火法炼铜：铜可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来。 Cu2S + O2 =高温== 2Cu + SO2

湿法炼铜：Fe+CuSO4===

。

（二）、有效利用金属资源的途径

1、提高金属矿物的 。

2、减少金属的

。

3、加强金属资源的

。

4、使用 代替金属材料。

【我能参与】

思考：1、工业上制备金属铝，采用电解熔融的Al2O3（加冰晶石时）而不电解熔融的AlCl3；而工业上制备金属镁，则采用电解熔融的MgCl2，不采用电解MgO的原因是什么？

2、为什么人类使用铁器比使用铜器晚？

3、金属冶炼有哪些步骤？

4、地球上的金属矿物资源是有限的，如何合理开发和有效使用金属资源？

5、在海底发现的大量多金属结核矿是人类重要的金属资源，思考目前开发这些海底金属资源可能遇到的主要问题是什么？

思维拓展：1——4见《步步高学案》47页。

【知识总结】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

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第 4 页 共 4 页 【质疑提问】

五、一显身手

1、冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法，②水煤气（或H2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•MgCl2•6H2O）中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的是（ B ）

A．（Ⅰ）用① B．（Ⅱ）用②

C．（Ⅲ）用③ D．（Ⅳ）用④

六、随堂检测

1．我国古代的湿法冶金术是世界闻名的。我国在世界上最先应用湿法冶金术冶炼的金属是（ ）

A、Fe B、Cu C、Ag D、Hg

2．在冶金工业上，均不能用化学还原剂制得的一组金属是（ ）

A、Na Mg Al B、Na K Zn Fe

C、Zn Fe Cu Ag D、Mg Al Zn Fe

3．下列冶炼方法中，可将化合物中的金属元素还原为金属单质的是（ ）

A、加热Al2O3 B、加热CaCO3

C、电解熔融NaCl D、氯化钠与铝粉高温共热

4．铝能用于冶炼难熔的金属（如：钒、铬、锰等），这是因为铝具有什么性质 （ ）

A、金属性和非金属性 B、导电性

C、熔点低 D、还原性，在冶炼反应中放出大量热

5．下列金属冶炼的反应原理，错误的是 （ ）

A、2NaCl（熔融） 电解

2 Na+Cl2↑ B、MgO+H2 高温

Mg+H2O

C、Fe3O4+4CO 高温

3Fe+4CO2 D、2HgO 高温

2Hg+O2↑

七、布 置作业