高中化学 4.1《开发利用金属矿物和海水资源》教案 新人教版必修2

用心 爱心 专心 1 第四章化学与自然资源的开发利用 第一节 开发利用金属矿物和海水资源（第1课时） 知识与技能 1、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。常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 3、帮助学生树立节约资源、爱护环境、变废为宝等意识。 4、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（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。 教具准备 多媒体、投影仪、砂纸、铁架台（带铁圈）、蒸发皿、滤纸、火柴、沙子、铝粉或铝银粉（商业名称）、镁带、氯酸钾、氧化铁粉末、小木条 电教器材：视频展示台（包括录象），实物投影仪 挂图、标本等 课时安排 2课时

（第1课时） 教学过程 【导入】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和海水资源的充分利用为例，认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。 ※超分子：通常是指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。 【资料卡片】自然资源与可持续发展 1.自 然 资源：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。 2.可持续发展：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。 一.金属矿物的开发和利用 用心 爱心 专心 2

1.金属元素在自然界存在的形态： （1）游离态：极少数的不活泼金属（金、铂等）以游离态存在（单质的形式） （2）化合态：绝大多数金属在自然界中是以化合态（化合物的形式）存在，如铝以铝土矿形式存在，铁以铁矿石形式存在。 2.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。

（1）金属冶炼的一般方法：金属的活动性不同，冶炼的方法不同。

①热分解法：对于不活泼金属（活动顺序中，Hg及Hg以后）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+O2↑ 2Ag2O △ 4Ag+O2↑ ②热还原法：在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属（Zn-------Cu), 通常是在高温下

用还原剂（C、CO、H2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来，例如： Fe2O3+3CO 高温 2Fe + CO2↑

WO3 + 3H2 高温 W +3H2O ZnO + C 高温 Zn + CO↑ Fe2O3+2Al 高温 2Fe + Al2O3（铝热反应） Cr2O3+2Al 高温 2Cr+ Al2O3（铝热反应） 【实验4—1】铝热反应 I.操作： (1)把两张滤纸分别折叠成漏斗状套在一起（内层滤纸底 部剪一小孔，用水湿润）架在铁架台上，下面放置一 盛沙子的蒸发皿。 (2)将5g干燥的氧化铁粉末和2g铝粉均匀混合后放入纸 漏斗中，混合物上面加少量氯酸钾固体，中间插一 根用砂纸打磨过的镁条。 (3)用燃着的小木条点燃镁条，观察现象。 Ⅱ.现象： (1)镁条剧烈燃烧，并发出耀眼的白光。 (2)引起混合物剧烈燃烧，发光发热。 (3)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（Al2O3)，可以发现落下的是铁珠。 用心 爱心 专心 3

Ⅲ.反应： Fe2O3+2Al 高温 2Fe+Al2O3（铝热反应） Ⅳ.铝热剂及应用：

(1)铝热剂：铝粉与某些金属（比铝不活泼的金属）氧化物的混合物。在高温下发生反应，放出大量的热，其混合物称为铝热剂；反应称为铝热反应。 (2)铝热反应的特点：在高温下引燃后剧烈反应，放出大量的热，产生高温，使被还原出来的金属熔化，与熔渣分离。体现铝的还原性、氧化铝高熔点的性质。 (3)铝热反应的应用：①焊接钢轨 ②冶炼高熔点金属：V、Cr、Mn等。

③电解法：非常活泼的金属（活动顺序中：K------ Al）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 + Cl2↑

MgCl2（熔融） 电解 Mg + Cl2↑

2Al2O3 （熔融）电解冰晶石4Al + 3O2↑ ※有些金属可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来，例如：冶炼铜 Cu2S + O2 高温 2Cu + SO2

【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 Cu Hg Ag

【表4—1】常见金属的冶炼原理

金 属 冶 炼 原 理

Fe Fe2O3+3CO 高温 2Fe + CO2↑

Fe2O3+2Al 高温 2Fe + Al2O3（铝热反应）

Cu Cu2S + O2 高温 2Cu + SO2(火法炼铜)

Fe ＋ CuSO4 === FeSO4 ＋ Cu(湿法炼铜)

Mg MgO ＋ C 高温 Mg(g) ＋ CO(g)

电解法 热还原法 热分解法 用心 爱心 专心 4

MgCl2（熔融） 电解 Mg + Cl2↑

Al 2Al2O3 （熔融）电解冰晶石4Al + 3O2↑

Na 2NaCl（熔融） 电解 2Na + Cl2↑

（2）金属提炼一般步骤： ①矿石的富集、除杂； ②冶炼； ③精炼。 3.金属的利用、回收和资源的保护 （1）矿产资源是有限的： 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，是不可再生的。随着人们的开发利用，将会日渐减少。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31。因此，我们要合理开发和利用这些矿物资源。 （2）合理开发、有效利用、金属的回收和资源保护：合理开发和利用这些矿物资源。有效地使用金属产品、材料。主要途径有： ①提高金属矿物的利用率。 ②减少金属的使用量。 ③加强金属资源的回收和再利用，使用代用材料节约矿产资源、保护矿产资源。 板书设计：

第一节 开发利用金属矿物和海水资源 （第1课时） 一．金属矿物的开发利用 1．冶炼步骤 3.冶炼方法 4.金属的回收和资源保护 （1）热分解法 2．冶炼原理 （2）热还原法 （3）电解法 用心 爱心 专心 5

【随堂练习】 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 2工业上用铝土矿（主要成分是Al2O3）生产铝的过程，可用简单示意图表示如下（图中字母代表有关物质的分子式）

请写出①～④反应的方程式。 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 。 用心 爱心 专心 6

3.关于金属元素在自然界存在的情况的叙述中，正确的是--------------------------------------（CD） A、金属元素仅存在于矿物中。 B、金属元素存在于矿物和动物体內，但植物体內不含。 C、少数金属元素以游离态存在，大多数金属元素以化合态存在。 D、金属元素不仅存在矿物中，动物和植物体內也存在少量金属元素。 4.下列化学方程式，能用于工业上冶炼金属镁的是------------------------------------------------( BD)

A、2Na+MgCl2====2NaCl+Mg B、MgCl2(熔化)MgO+Cl2

C、2MgO2Mg+O2 D、MgO+CMgO+C 5.．下列金属①铁、②镁、③锰、④矾、⑤铬。可用铝热法制备的有------------------------( C ) A.①②④ B.①②③⑤ C. ①③④⑤ D.①②③④⑤ 6．在冶金工业上，通常均不能用化学还原剂制得的金属组是----------------------------------( A ) A．Na、Ba、Mg、A1 B．Zn、Fe、Cu、Ag C．Na、K、Zn、Fe D．Mg、Al、Zn、Fe

第二节 开发利用金属矿物和海水资源（第2课时） 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。