2017-2018年高中化学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

1、第一节 开发利用金属矿物和海水资源 第 1 课时本章规划化学科学的发展，增进了人类对自然的认识， 促进了社会的进步。但某些化学现象可能 影响人类的生活和社会的可持续发展，因而帮助学生正确认识化学与社会发展的关系是十分重要的。本章主要包括与化学密切联系的材料、能源、健康、环境等，使学生知道自然资源并不是“取之不尽，用之不竭”的；认识人类要合理地开发和利用资源，树立保护环境、与自然 和谐相处的意识，保证社会的可持续发展。这些内容既是学生今后继续学习化学的基础，也是在生活中经常要接触、需要了解和应用的化学常识。可持续发展的思想已被世界各国人民共识，是解决当前环境问题的一个指导思想。可持续发展包括持续

2、生态、经济、社会三个方面的内容，主张人与自然和谐相处；主 张建立在保护地球系统基础上的持续经济增长，做到发展与资源环境的承载力相协调；主张公平分配，满足当代和后代的全体人民的需求，在教学中注意紧密结合教材内容对学生进行可持续发展观的教育。 如在煤和石油、天然气等内容中介绍我国资源的状况及资源的利用情 况，教育学生节约资源， 合理开发使用资源， 为子孙后代留些宝贵的资源，并努力开发新能源，使能源可持续利用。再如讲大气等污染对人类生存的危害及造成的持久危害。再如讲重要化工原料硫酸、硝酸、 氨气等工业制法中， 注意介绍生产过程中为提高原料的利用率，降 低能耗而采取的有利措施，同时介绍“三废”的处理，

3、变废为宝，实现资源的综合利用。使学生树立保护环境和合理使用资源的可持续发展的观点。1. 地位和功能众所周知，化学研究和应用的一个重要目标就是开发和利用自然界中一切可能的物质资 源和能量资源，为人类生存和社会发展提供必要的物质和能源基础；同时，应该注意到这一过程必须同自然环境相协调，走可持续发展的道路，这也是贯穿本章始终的核心观念。以金属矿物、海水和化石燃料等为例， 了解利用化学变化实现物质间的转化，以及这些过程和产物在我们日常生活和社会发展中的重要作用。从科学、技术和社会相互作用背景的角度，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，并

4、培养做出合理决策的意识和能力；从学科知识的角度，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，主要包括无机物之间的转化（在固态和溶液状态下， 金属及其化合物、 非金属及其化合物的反应）、有机物之间的转 化（裂解反应、聚合反应）。因此，本章作为高中必修模块的结尾，不仅对于学生总结复习很重要，而且对于学生进一步确定、学习后续的选修模块乃至选择自己未来的升学和就业方向 都可能会产生一定的影响。2. 内容选择和呈现（1）突出主题，将科学教育与人文教育融为一体根据课程标准，本章主题是化学与可持续发展，主要包括相辅相成的两个方面，一是利用化学变化不断地提供人类生存和发展的物质条件（主要包括

5、获得有用物质和获得能量），利用化学变化还可以创造自然界原本没有的物质（主要指有机合成高分子化合物），从而使生活更加方便、舒适；二是在开发自然资源的过程中，必须深刻地认识到保护周围环境、维护生态平衡的重要性，建立可持续发展的观念。应该承认，化学与可持续发展是一个很大的主题， 高中必修课程中只能通过一些典型的实例，帮助学生逐步认识这些问题。本章从金属矿物的开发利用引入，通过金属冶炼的基本原理，使学生认识到化学是冶金工业的重要科学基础， 化学方法是由金属化合物转变成金属单质的唯一方式，金属活动性和2氧化还原反应发生的条件是选择金属冶炼方式的主要依据。通过一些实验、思考和讨论，帮助学生认识金属冶炼过程

6、往往需要消耗大量的能量，也容易造成严重的环境污染，那么，改进工艺条件、节能降耗、回收废旧金属制品等，就成为与冶炼金属同样重要的问题。海洋资源的开发是人类生存和发展必须面对的问题，仅以海水为例，如何使其中溶解的大量有用物质为我所用则是一个极具挑战性的课题。同金属冶炼这一古老产业相比，海水资源的利用还处于相对初始阶段，从化学变化角度来看，主要是在海水中各种元素的提取绝不像在实验室进行的试管实验那样简便易行，这里留给学生想象和创造的空间像海洋一样广阔和深远，也会使他们认识到，一些化学原理并不复杂的过程在实际生产中会遇到很多复杂的 问题。通过日常生活经验，学生比较熟悉化石燃料作为能源的利用，对化石燃料

7、作为重要化工原料可能了解并不多， 况且化石燃料的综合利用还是更为重要的发展方向，但限于课时和知识基础，通过本章学习学生只能对此形成一些粗略的认识，主要包括化石燃料的化学成分、 石油化工生产的一般过程和原理、应用广泛的石油化工产品以及石油化工生产的发展趋势 等。塑料、合成纤维和橡胶等有机高分子化合物，目前主要是以化石燃料为原料生产的，这可以帮助学生体会石油化工同日常生活之间的紧密联系，体会石油化工给人类带来的诸多好处，认识化学在物质生产领域的极大创造性和重要价值，提高学习化学、化工的兴趣，提高参与讨论诸如白色污染、可降解塑料等有关社会问题的科学素养水平。环境保护同样是人类可持续发展所面临的一个重

8、大课题。本章教材主要使学生了解化学在环境保护工作中所发挥重要作用的三个主要领域，即环境情况的监测、三废的治理以及寻找源头治理环境污染的生产工艺（绿色化学）等。通过一些“思考与交流”活动，认识含硫、 氮氧化物形成酸雨及其化学控制的原理，分析水华、赤潮等水体污染的成因， 从环境保护的角度，讨论在化学实验中应该注意什么问题等等，提高爱护环境从我做起的自觉性，培养珍惜资源、珍爱生命、爱护地球等现代公民应该具有的价值观和社会责任感。（2）体现基础性、时代性和选择性“基础性”表现在紧紧围绕金属矿物、 海水和化石燃料这些人类重要自然资源的综合利用中的化学基本原理和基础知识，如氧化还原反应原理及其应用；金属活

9、动性顺序； 典型非金属元素一一卤素及其化合物之间的化学转化；分离混合物的基本操作一一蒸馏、 分馏；具有典型结构的有机物一一乙烯的聚合反应等。“时代性”表现在关注自然资源开发和社会可持续发展这一当今社会热点问题，努力揭示化学在面对和解决这一问题中的作用和价值。例如，化学是人类开发和利用金属矿物、海水和化石燃料等物质资源的重要科学基础，也是节约和拓展自然资源（包括能源）的科学基础。再如，化学在环境监测、“三废”治理中的重要作用以及绿色化学的原理，从而帮助学 生树立可持续发展的观念。适当地引入了现代化学的观念，如多金属结核、超分子（对大多数学生不做教学要求）、原子经济等，对传统的知识内容进行了更新。

10、“选择性”主要表现在除了课程模块的选择性外，在基础模块内也体现选择性。如教材内容的典型性和示范性， 教师可以根据这些内容，结合自己的教学经验、 学校条件和学生的实际情况，重新调整和补充教材中的教学内容，有条件的可以指导学生上网、去图书馆、科 技馆和实际生产中进行参观、调查、访问，也可以进行专题的报告，从而丰富教材的内容； 再如通过一些栏目、活动等，满足对于不同学生兴趣、爱好，启发他们更深入地对某些课题进行学习和研究。（3）更新呈现方式，促进学生学习方式转变通过多样的呈现方式， 帮助学生理解化学与可持续发展这一主题，如资料卡片“自然资源一可持续发展”“海水提溴”“甲烷水合物”；科学视野“自然资源

11、的开源与节流”“壁3虎的脚与胶黏剂”以及科学探究、实验、思考与交流、学与问等活动，不仅如此，更主要的 目的在于改变被动的、 接受式学习这种单一的学习方式， 促进学生积极主动地向多样化学习 方式的转变； 改变只重视知识理解和掌握等学习结果的倾向， 向追求多元化学习目标、 重视 过程的理解和体会的转变； 改变教材内容是唯一正确知识的倾向， 向开发以教材为主要学习 媒体的多种、开放、互动的教学资源的转变。第一节： 开发利用金属矿物和海水资源， 安排在第一节， 突出了金属矿物和海水资源的 作用。通过本节学习，有利于培养学生关心社会、热爱生活的习惯。第二节：资源综合利用 环境保护。不仅与人类生产、生活、

12、资源、环境等方面联系密 切，而且在化学教学中的地位更是举足轻重。课时安排：第 1 节 开发利用金属矿物和海水资源 2 课时第 2 节 资源综合利用 环境保护 2 课时复习 1 课时第一节 开发利用金属矿物和海水资源 作者，吕香平，山东淄博高青一中，获 2009 第四届全国实验区新课程实施成果二等奖 教学背景可持续发展，它包括经济可持续发展、社会可持续发展、 资源可持续发展、 社会可持续 发展和全球社会可持续发展。 可持续发展已是当今社会热点问题。 作为高中必修教材的最后 一章， 教材从金属矿物以及海水资源的开发利用两个专题， 阐明化学在自然资源的合理开 发和综合利用上的作用，首先是因为在当今全

13、球资源、 能源供应紧张与人口迅速增长的矛盾 日益突出的情况下， 金属矿物和海水资源同人类的生活有着日益紧密的联系， 同时学生在前 面的学习中已经了解了钠、铝、铁、铜等金属以及氯、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物 的重要性质， 并且对金属冶炼及海水资源也有一定的了解， 这些都为本节课的学习创造了一 定的条件。教学设计本节从金属矿物的开发利用引入， 通过金属冶炼的基本原理， 使学生认识到化学是冶金 工业的重要科学基础， 化学方法是由金属化合物转变成金属单质的唯一方式， 金属活动性和 氧化还原反应发生的条件是选择金属冶炼方式的主要依据。 通过一些实验、 思考和讨论， 帮 助学生认识金属冶炼过程往往需

14、要消耗大量的能量， 也容易造成严重的环境污染， 那么， 改 进工艺条件、节能降耗、回收废旧金属制品等，就成为与冶炼金属同样重要的问题。海洋资源的开发是人类生存和发展必须面对的问题， 仅以海水为例， 如何使其中溶解的 大量有用物质为我所用则是一个极具挑战性的课题。 同金属冶炼这一古老产业相比， 海水资 源的利用还处于相对初始阶段， 从化学变化角度来看， 主要是在海水中各种元素的提取绝不 像在实验室进行的试管实验那样简便易行，这里留给学生想象和创造的空间像海洋一样广 阔。中学生学习化学知识至今， 已具备了学习和研究可持续发展的基础知识。 对中学生进行 可持续发展思想、 知识的教育和技能的培养， 是

15、提高全民族综合素质的重要措施之一。 针对 目前生活中存在的金属资源浪费、 环境污染以及许多城市的淡水缺乏问题， 让学生真正认识 到问题的严重性， 在复习旧内容、 学习新内容的基础上， 更重要的是培养一种科学的素养和 良好的节约习惯， 为整个国家考虑， 更为我们的后代子孙考虑， 从而使可持续发展得以真正 的体现。根据教材、教学对象分析和教学目标，本教材两部分内容分别作如下设计，第一部分：情景导入T自主探究T交流评价T归纳小结；第二部分：创设情景T自主探究T讨论交流T反馈评价。 通过语言讲授和学生阅读网上资料，以讨论法、谈话法组织整个教学过程。 在设 计课堂时分成几个小专题，分别是：我国古代冶金技

16、术；常见的金属矿石；金属冶炼步骤； 金属冶炼方法；我国金属矿藏资源；金属的回收利用。教学目标(一)知识与技能1 以金属的开发和利用为例，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4要性。2.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。3获得有关化学实验的基础知识和基本技能，学习实验探究的方法，能设计完成简单 的化学实验。(二)过程与方法在学习化学中，学会运用观察、实验等多种手段获取信息。(三)情感态度与价值观通过学习过程，关注与化学有关的热点问题，逐步形成可持续发展的思想。教学重点1 学生在掌握金属冶炼的一般原理的基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。2 知道从海

17、产品中提取溴和碘的原理和实验方法。教学难点1. 不同金属的冶炼方法。2 从海产品中提取溴和碘的原理和实验方法。教学准备本节采用分析比较法、实验探究法、讨论法。第 1 课时金属矿物的开发利用教学过程设问在人类社会发展过程中，人们最先使用的是哪些金属？引入通过最早的铜是由碳和孔雀石制得这个小故事来引出金属单质的最早来源。人们最早为了保存火种， 掌握了摩擦生热的方法，一次偶然的机会，用木棍在孔雀石(主要成分CuCQ CU(0H)2)上摩擦得到了红色的铜。一、金属矿物的开发利用(1) 为什么不同金属的使用先后不同金属的使用和他们的冶炼技术息息相关。冶炼金属的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得

18、到电子变成金属原子。由于不同的金属离子得电子的能力不同，所以冶炼的方法不同。1 金属冶炼的本质M ( +n) M(0)金属元素被还原的过程(2) 金属活动顺序与金属冶炼金属的活动顺序：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，越容易被还原，用一般的还原方法就能使金 属还原；金属的位置越靠前，越难被还原，最活泼金属只能用最强的还原手段来还原。2. 金属冶炼的方法(1) 热分解的方法如 HgO=AgO=(2) 热还原法常用的还原剂：碳、一氧化碳及氢气链接:工业炼铁整个操作过程讨论各种方法的优缺点铝热反应5实验铝与氧化铁的反应注意事项：实验时要注意安全，反应装置应远离易燃物； 氧化铁粉末要炒干，铝粉要细,不要洒太多氯酸钾，预先擦去镁带上的氧化膜，长度约需10 cm（过短热量不够，影响实验效果）。该实验底部可以垫保护层。学生观察现象并总结现象，书写化学方程式（3）电解法NaCI（熔融）=MgCb（熔融）=AI203（熔融）=探究在电解氧化铝时为何要加入一定量的冰晶石结合熔点数据表物质MgOMgC