高中化学人教版高中必修2（新课标）第八章化学与可持续发展-金属矿物的开发利用教学设计

1、第四章 化学与自然资源的开发利用 归纳整理第一课时 金属矿物的开发利用【教学目标】知识与技能目标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2、掌握金属冶炼的原理和方法，在铝热反应中体验化学原理在实践中的应用。过程与方法目标学生通过对金属冶炼原理的学习，能够提高归纳、总结、比较的能力。情感态度与价值观目标帮助学生树立节约资源、爱护环境、变废为宝的意识。利用金属矿物开发利用这个专题，学生更热爱自然，热爱化学。【教学重点、难点】重点:了解化学方法在金属冶炼方面的作用，认识铝热反应的基本原理难点：在掌握了金属冶炼的一般原理基础上，了解使用于不同金属的冶炼方法【课时安排】一课时【教学方

2、法】实验以及ppt演示，以师生互动的形式讲授【教学器材】多媒体【教学过程】导入：通过图片展示，讲述一百多年前拿破仑三世打造铝制餐具以示尊贵，以及，门捷列夫得到铝制奖杯的故事引起学生对于“比黄金还贵的铝”的好奇。引出本堂课的内容：讲解并质疑：金属元素广泛分布于矿物中，动植物体内及海洋等区域中。那么金属元素在自然界中，如矿物或海洋中，是如何存在的呢？这又与什么性质有关？板书：一、金属元素在自然界中的存在：游离态：少数不活泼的金属；化合态：多数比较活泼的金属（用PPT放映实物图片，加深对金属在自然界中存在的形式的印象。）介绍：我国金属矿产资源现状：截至到2023年度，我国已发现的矿产有171种，已探

3、明储量的矿产有157种。已探明的矿产资源总量约占世界的12，仅次于美国。我国的稀土金属、钨、锌、锑和锡在世界各国的储量中名列前茅，其中稀土、钨、锑和锡仍是世界上的名牌矿种。中国主要金属矿产资源储量较丰富，但人均占有量少，矿产资源禀赋差，采矿、选矿和冶炼难度大。中国正处于工业化的中期，在矿产资源综合开发利用领域已取得很大的进展，但今后2030年内矿产资源的供需矛盾将加剧。因此，加大勘探力度，加强对矿产资源的开发利用和保护并实施全球化策略是重要的任务。讲解：我们日常使用的金属材料大多是金属单质或合金。因此必须把化合态的金属转化为金属单质金属的冶炼。板书：二、金属的冶炼：设问：我们该如何从矿石中提炼

4、出金属单质呢？根据什么原理？板书：1、基本步骤：【学生活动】分组讨论、发言讲解：（正确评价学生的回答并复述）冶炼金属的根据是把金属矿石中的金属离子还原成单质，经过三个步骤。（PPT放映）第一步：矿石的富集：出去较大的杂质，提高矿石中有用的成分的含量第二步：冶炼：利用氧化还原反应（很不活泼的金属除外），在一定的条件下还原出金属单质第三步：精炼：采用一定的方法，提炼出纯净的金属板书：2、金属冶炼的实质：是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。【分析探讨】金属离子的得电子能力是否全都相同？这与什么有关？讲解并用PPT演示：金属的活动性不同，因此金属离子得到电子还原成金属原子的能力

5、也就不同，对于不同活性的金属离子就必须采取不同的还原方法进行冶炼。板书：3、金属冶炼的原理：板书：（1）电解法：分析：（用PPT演示）其实这就是电解法冶炼金属，非常活泼的金属（活动顺序中：K- Al）我们知道其还原性很强，容易失去电子，而对应的阳离子则氧化性很弱，很难得到电子，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） 2Na + Cl2MgCl2（熔融） Mg + Cl22Al2O3 （熔融）4Al + 3O2评价：电解法冶炼金属耗能较大，大多数金属我们可以用其他方法进行冶炼板书：（2）热还原法：回顾知识：大家常见的可用作还原剂

6、的物质有哪些？答：氢气、一氧化碳、碳、镁、铝、铁、锌分析：（用PPT演示）在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属（Zn-Cu)，其对应的离子得电子能力较强，其化合物又不能通过受热分解得到金属单质，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：练习：让学生写出一些常见的金属氧化物被还原的反应，写完后用PPT对照：Fe2O3+3CO 2Fe + CO2WO3 + 3H2 W +3H2OZnO + C Zn + COFe2O3+2Al 2Fe + Al2O3（铝热反应） Cr2O3+2Al 2Cr+ Al2O3（铝热反应）点评并强调：若金属以硫化物或碳酸盐形式

7、存在，应先将其转化成氧化物。实验探究：视频播放铝热反应及其在实践中的应用。I、现象：镁条剧烈燃烧，放出大量热，发出耀眼白光，纸漏斗内剧烈反应，有火星喷射，纸漏斗被烧穿，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。、反应方程式： Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3（铝热反应）（分析化合价升降）【思考】铝热反应中镁条和氯酸钾的作用分别是什么？镁条易燃烧且放出大量的热，就可以给铝热反应提供足够的热量引发反应，放出的热还能使氯酸钾发生分解放出氧气。氯酸钾在镁条燃烧的情况下发生分解放出氧气，使插入到铝热剂内的镁条能够继续燃烧。、铝热剂及应用：(1)铝热剂：铝粉

8、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、氧化铝熔点高的性质。(3)铝热反应的应用：焊接钢轨；冶炼高熔点金属：V、Cr、Mn等。（观看图片，体会化学在生产、生活中的实际应用，激发学生热受化学的情感）板书：（3）热分解法：分析：（用PPT演示）分析对于不活泼金属（活动顺序中，Hg及Hg以后）它们的阳离子得电子能力很强，所以其还原的条件比较容易达到，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

9、：2HgO2Hg+O22Ag2O4Ag+O2小结：金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择（投影） 过渡：地球上的金属矿产资源是有限的，无法再生，而且随着金属的使用，金属会被腐蚀而污染环境，那么我们应该具体怎么做呢？板书：金属的回收与环境、资源保护：阅读PPT放映的资料，思考金属的回收与环境、资源保护的方法，并回答。讲述：正确评价学生的回答并归纳，讲解有关金属回收再利用的好处。总结：指导学生归纳本节课的内容。【课堂练习】（选讲）1、冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法，水煤气（或H2或CO）法，活泼金属置换法，电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有（）火烧孔雀石法炼铜，（）湿法炼铜，现代有（）铝

10、热法炼铬，（）从光卤石（KClMgCl26H2O）中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的是（ ） A（）用 B（）用C（）用 D（）用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）请写出反应的方程式。 Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O ； 2NaAlO2 + CO2 + 3H2O = 2Al(OH)3+ Na2CO3 ； Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3+ 2NaOH ； 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O 。3、关于金属元素在自然界存在的情况的叙述中，正确的是（ ）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( )A、2Na+MgCl2=2NaCl+Mg B、MgCl2(熔化)MgO+Cl2C、2MgO2Mg+O2 D、MgO+CMgO+C5、下列金属铁、镁、锰、矾、铬。可用铝热法制备的有 ( )A. B. C. D.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 ( ) ANa、Ba、Mg、A1 BZn、Fe、Cu、Ag