高中化学第4章化学与可持续发展第1节开发利用金属矿物和海水资源教案高二化学教案

1、第四章化学与可持续发展一、教学目标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。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。认识煤、石油和天然气等化石燃料综合利用的意义。以聚乙烯为例，了解高分子材料在生活等领域中的应用及可能带来的环境问题。认识化学在环境保护中的作用，树立绿色化学的观念。二、内容分析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互协调，走可持续发展的道路。这也是贯穿本章始终的重要核心

2、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，并培养做出明达决策的意识和能力；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

3、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。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

4、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惟一方式，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，就成为了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

5、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

6、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

7、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。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；金属活动性顺序；典型非金属元素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储、分储；具有典型结构的有机物乙烯的聚合反应等。“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

8、。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。“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

9、深入对某些课题进行学习和研究。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“自然资源可持续发展”、“海水提溴”、“甲烷水合物”；科学视野“自然资源的开源与节流”、“壁虎的脚与胶黏剂”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，促进学生积极主动的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；改变教材内容是惟一正确知识的倾向，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。3.内容结构三、课

10、时建议第一节开发利用金属矿物和海水资源课时；第二节化学与资源综合利用、环境保护2课时；复习和机动1课时。第一节开发利用金属矿物和海水资源一、教学设计本节教学的主要目标是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，揭示化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护意识及合理开发意识。因此，教学要围绕这一教学目标展开。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钠、铝、铁、铜等金属以及氯

11、、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物的主要性质，并且对金属冶炼及海水资源也有一定的了解，这些都为本节学习创造了条件。本节教学重点：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。本节教学难点：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。教学策略设计为了揭示化学在资源开发和利用上的价值，拉近化学和学生的距离，教学中可以在教材的基础上适当增加素材，尽可能地提供感性材料，便于学生体会。关于金属冶炼以及海水蒸馏这部分知识可以采用多媒体提供材料，学生自己总结归纳的方法学习，也可以采用联系已学知识和生活经验，以实例引导学生讨论的方法展开。（1）教学方法的选择设计教学

12、策略时，应该考虑当地和本校的教学条件。教学时都可以利用图片、录像、多媒体课件等为学生提供丰富的背景材料，以便形成丰富的感性认识，再结合已有知识对金属冶炼、海水综合利用等学习内容进行讨论、归纳使同学的认知向前发展。（2）教学组织形式的选择教学活动是通过一定的组织形式实现的。根据各地、各学校的具体条件，结合本节课的教学目标，可以采用集体教学或小组教学两种教学形式进行。（3）教学媒体的选择虽然本节内容学习难度不大，但是要使学生在有限的课时内了解金属矿物和海水资源开发利用的基本知识，就要有较大的信息量。所以选择教学媒体时可以利用图片、录音、录像材料以及多媒体动画，或将它们有机结合，充分发挥其整体功能优

13、化教学过程。（4）评价反馈每节课学习结束，可以采用多种评价方式对学习效果进行反馈，例如可以利用多媒体呈现形成性练习、学生自我总结归纳所学知识、同学互相访谈、提问或分组开展研究性学习，最终形成研究性学习论文，等等。（5）课时建议“金属矿物的开发利用”1课时；“海水资源的开发利用”1课时。教学模式设计针对不同的学生水平，可以采用不同的教学模式。对于金属矿物的开发利用，可以参考以下教学流程：多媒体展示多种金属矿物及当代矿物开发水平一展示从金属矿石中提炼金属的步骤-引导学生回顾所学有关金属制备的知识，由具体到一般进行归纳总结（或多媒体呈现后学生归纳）一学生讨论归纳金属的活动顺序与金属冶炼的关系、归纳几

14、种常用金属冶炼方法一录像：合理开发金属资源-活动探究：开发海底金属资源设想或回收废旧金属的意义（可做为研究性学习课题）。对于第二部分海水资源的开发利用，可以参考以下教学流程：【教学设计I】录像（或幻灯片）：海水资源介绍一提出问题：利用海水资源，要解决哪些问题？一呈现录像（或幻灯片）：海水淡化装置一实验演示（原理分析）一多媒体呈现：海水化学资源概况-问题探究：海水提澳、海带中I-检验-实验-研讨：自然资源的开源节流。【教学设计II】课前布置任务，搜集海水资源开发资料-小组汇报一提出海水淡化装置设想（包括原理分析）、海水提澳、海带中检验一相互评价一研讨：自然资源的开源节流。当然，教学时还可以采取比

15、较灵活的其他方法，不必为教材所限，例如可以开展协作学习，让学生自学教材内容，上课时组织学生观看相应的科普录像，然后就金属冶炼、海水淡化、海水综合利用等问题进行讨论，并就化学和开发利用自然资源的关系进行研讨，等等。二、活动建议开展协作学习提出课题，例如，金属元素在自然界中的存在、分布；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；海水淡化的现状及前景；自然资源和可持续发展的关系，这些课题为广大同学提供了丰富的研究性学习的机会，完全可以让学生在课余就以上全部或部分问题开展研究性学习，通过查找资料、进行专家访谈或进行研讨等活动，

16、既有利于达成本节学习目标，又调动了学生学习的主动性、积极性，同时还锻炼了能力并增强了学生的社会意识和社会责任感。组织科学探究1）为什么不同金属的冶炼方法不同？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到电子变成金属原子。由于不同的金属离子的电子的能力不同,所以冶炼的方法不同。（2）金属活动顺序与金属冶炼金属活动性序表中，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。金属的活动顺序：KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属原子失电子能力强一弱金属离子得电子能力弱一强主要冶炼方法电解法热还原法热分解法（3）为什么人类使用铁器比使用铜器晚？金属使用的先后与金属冶炼的难易有关。（4）海水提澳和海带中I检验海水提澳只要原理符合即可；I-检验，提出问题讨论：很多氧化剂都可以氧化，用HQ有什么好处？（颜色变化明显）【实验4-1注意事项：实验时要注意安全，反应装置应远离易燃物；铝粉要细（200目以上），最好用铝银粉（商业名称）；预先擦去镁带的氧化膜，长度约需10cm（过短热量不够，影响实验效果。三、问题交流【思考与交流】目前海底矿藏资源的勘探和开采技术还不够成熟，要投入实用更面临许