“金属矿物的开发利用”教学程序的设计

“金属矿物的开发利用”教学程序的设计张家口市教科所袁东霞人教版化学必修2第四章化学与自然资源的开发利用是高中化学必修模块的结尾部分，其中第一节开发利用金属矿物和海水资源是实现元素化合物性质应用的学科内容，是体现化学学习价值、培养学生认识科学、技术和社会之间关系的重要组成，是落实科学发展观，树立可持续发展思想的重要一章，其中“金属矿物的开发利用”是本节的前半部分内容。本课时是在学生学习了氧化还原反应概念以及钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物主要性质的基础上，在对金属冶炼知识有会意建构的前提下，进一步系统学习关于上述金属工业上冶炼方法的一节。本课旨在学会运用氧化还原反应的概念，了解利用化学变化实现物质之间的转化的基本方法，认识转化过程和产物在我们日常生活和社会发展中的重要作用。通过本课时的学习有利于学生将前面所学过的知识和技能进行必要的梳理、归纳和拓展；有利于学生加深体会化学在综合利用自然资源中的作用，学会辩证地看待人类和自然协调发展中可能会遇到的问题。而且为学生进一步学习选修模块2化学与技术中的第二单元化学与资源开发做好知识准备，同时也将对学生选择自己未来升学和就业方向产生一定的积极影响。教学程序：1。课前组织学生上网查询家乡金属矿产的种类和分布情况，分课题展开小组研究性学习，力图使学生，学会利用调查法、文献法，学会合作、分享，经历研究过程。在拓展学生的知识空间的同时，激发学生情感参与，提升建设家乡、建设祖国的责任感。2。课上组织小组汇报我市金、铁、铜矿开发利用现状。【投影】家乡金属矿产的种类和分布图。（家乡矿产1、金矿2、铁矿3、铜矿。）【讲解】我们的家乡张家口是矿产资源非常丰富的地区，尤其是有些金属矿产在河北省占有重要的地位，课前同学们以我市的优势矿藏金矿、铁矿、铜矿开发利用现状为题，进行了课题研究。下面请同学们分组汇报调查结果。【小组汇报】各组分别以PPT和出示矿物标本为展示方式，对调查结果进行汇报。金矿组以张家口市金矿开发利用的现状为题，从金的存在形式、我市探明储量、东坪金矿冶炼流程、环境影响几方面扼要陈述研究报告。铁矿组以搜集和拍摄到的两个视频资料为汇报内容：一是宣化炼钢厂冶铁炼钢的视频资料，二是庞家堡矿区在开采殆尽后的萧条景象。铜矿组以关于冶铜流程的总结为题，结合出示采集自赤城县、张北县、阳原县的铜矿石标本，展示学习成果。3。教师讲解，归纳金属冶炼的方法。【板书】金属矿物的开发利用一、金属的冶炼【讲述】依据同学们的汇报，我们可以从金属元素的存在形式、冶炼流程、主要设备、核心反应几个方面对比总结金、铁、铜三种金属冶炼的异同。【交流讨论】学生结合采集的高品位金矿样（采自赤城、崇礼县），指出由于金的存在形式是游离态，所以是物理筛选法，不需要用化学方法。而铁和铜以化合态存在，所以需要用氧化还原反应实现由化合态向游离态的转变。【提问】铁和铜的冶炼流程上有什么共性？（回放宣钢炼铁视频）【交流讨论】学生结合铜矿组的研究成果，讨论、回答问题：工业冶炼金属的一般步骤。从氧化还原角度分析工业炼铁炼铜的原理，反应需要在高温下使用还原剂还原，并得出金属冶炼的实质。（3）从安全生产、成本核算以及反应条件等方面讨论得出工业上应该使用CO做还原剂，还原氧化铁。【投影】三种金属冶炼方法对比表。（学生填写三种金属冶炼方法比较表。）【板书】金属冶炼的步骤：选矿富集-金属冶炼-金属的精炼金属冶炼的实质：Mn+ne-=M（金除外）铁矿（以赤铁矿为例）：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2铜矿（以孔雀石为例）：Cu2(OH)2CO3-CuO-Cu【提问】那么实现CuOCu转变，需要什么样的还原剂呢？【小结】根据炼铁和炼铜的原理，总结出这类反应的特点，引出热还原法【板书】热还原法【提问】比较活动的金属也可以作还原剂。教材上有关于铝热法炼铁的记述，能否将该反应用于工业炼铁？铝热法在冶金工业有什么应用吗？【交流讨论】（4）冶炼钒、铬、锰等熔点高的价格远高于铝的金属可以用铝热还原法。Al+MnO2=Mn+Al2O3Al+V2O5=V+Al2O3Co3O4+Al=Co+Al2O3这个问题，【讲述】下节铝热反应实验课上我们还将深入讨论铝热反应，到时还期待大家以小组课题研究的形式进行学学习。也期待大家能够利用网络资源对实验进行改进、创新。（可参考2010年9月化学教育上的实验改进方案。）4。拓展迁移【投影】拿破仑时期铝比金贵的图片。【讲述】铝是生产生活应用广泛的金属，我市没有铝矿藏，你能从前边的研究中得到启发，找出铝的冶炼方法吗？物理法肯定不能用来获得单质铝，那么热还原法行吗？【交流讨论】活泼金属具有强的还原性，可以否定热还原法。假设使用比铝更活泼的金属钾、钠、镁来还原出铝单质，再考虑成本，肯定了该法批量冶炼铝不具可能性。【提问】是否有别的途径能强迫活泼金属阳离子得电子发生还原反应？【展示】其他地区的铝矿标本；霍尔-埃鲁法电解铝图片【板书】铝矿-电解法2Al2O3=电解=4Al+3O2【讲述】比铝更活动的金属都可以用电解法来冶炼2NaCl=电解=2Na+Cl2MgCl2=电解=Mg+Cl2【提问】联想初中知识，你知道汞矿的冶炼原理吗？学生作答后引出热分解法【投影】史记关于秦陵以水银为江河的记载以及葛洪抱朴子中的一段文字：“丹砂烧之成水银”【板书】热分解法，2HgO=加热=2Hg+O25。归纳小结【提问】1、为什么不同金属的冶炼方法不同？2、从金属冶炼的实质角度具体讨论金属活动性和冶炼方法之间的关系学生讨论后，教师结合金属活动顺序表归纳总结金属的冶炼方法。【板书】KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAg电解法热还原法热分解法【提问】金矿组、铁矿组同学的汇报中涉及了开采活动对周边环境的影响，那么怎样促使经济增长与环境友好