2024年高中化学 第四章 化学与自然资源的开发利用 4.1 开发利用金属资源和海水资源教学设计 新人教版必修2

2024年高中化学第四章化学与自然资源的开发利用4.1开发利用金属资源和海水资源教学设计新人教版必修2主备人备课成员课程基本信息1.课程名称：2024年高中化学——第四章化学与自然资源的开发利用4.1开发利用金属资源和海水资源教学设计

2.教学年级和班级：高一年级（1）班

3.授课时间：2024年2月24日星期五上午第二节课

4.教学时数：1课时

---

亲爱的高一同学们，大家好！今天咱们要一起探索的课题是“金属资源和海资源的开发利用”。咱们知道，化学不仅仅是一门学科，它还是我们生活中不可或缺的一部分。接下来，就让我们一起走进这节课，看看化学是如何帮助我们更好地利用这些宝贵的自然资源的吧！🌟🎓🌊核心素养目标分析本节课旨在培养学生的科学探究素养、社会责任感和环保意识。通过分析金属资源和海资源的开发利用，学生将学会运用化学知识解决实际问题，提高分析问题和解决问题的能力。同时，引导学生认识到化学在促进可持续发展中的重要作用，培养学生的环保意识和可持续发展观念。教学难点与重点1.教学重点

-重点一：金属资源的分类与提取方法。例如，了解铁、铝等金属的提取过程，以及电解法在铝提取中的应用。

-重点二：海水资源中主要化学成分的提取和应用。如，海水淡化过程中涉及的离子交换和蒸馏技术，以及海水中镁、溴等资源的提取方法。

2.教学难点

-难点一：金属提取过程中的化学原理。例如，电解法提取铝时，理解氧化铝在电解过程中的还原反应。

-难点二：海水淡化技术的原理和实际应用。如，离子交换和蒸馏过程中涉及的化学平衡和传质过程，以及这些技术在解决水资源短缺问题中的应用。

-难点三：金属资源与海水资源开发利用的环保问题。例如，金属提取过程中的环境污染问题，以及海水淡化过程中产生的废水和废渣的处理方法。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学方法与策略1.采用讲授法，结合多媒体演示，清晰讲解金属资源和海资源的提取原理。

2.通过小组讨论，让学生分析金属提取和海水淡化过程中的化学平衡和反应原理。

3.组织实验活动，让学生亲自操作，体验金属提取和海水淡化的实际过程。

4.利用案例研究，引导学生思考金属资源过度开采和海水淡化对环境的影响。

5.设计项目导向学习，让学生分组完成一个关于金属资源或海水资源利用的环保项目。教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：同学们，你们知道我们生活中离不开的金属和水资源吗？它们是如何从自然界中提取出来的呢？今天我们就来揭开这个神秘的面纱！

-回顾旧知：在上一节课中，我们学习了金属的化学性质和海水的主要成分，今天我们将在此基础上，进一步探讨金属资源和海资源的开发利用。

2.新课呈现（约30分钟）

-讲解新知：

-首先，我会详细介绍金属资源的分类，包括金属的提取方法和原理，如电解法提取铝、铁的还原反应等。

-接着，我会讲解海水资源中主要化学成分的提取和应用，如海水淡化技术、镁、溴等资源的提取方法。

-举例说明：

-我会通过实际案例，如铝土矿的提取过程、海水淡化工厂的运作等，帮助学生理解抽象的化学原理。

-我会展示一些金属资源提取和海水淡化过程中的图片和视频，让学生直观地感受到这些过程。

-互动探究：

-我会组织学生进行小组讨论，让他们根据所学知识，分析金属资源提取和海水淡化过程中的化学平衡和反应原理。

-我会设置一些问题，引导学生思考金属资源过度开采和海水淡化对环境的影响，以及如何实现可持续发展。

3.巩固练习（约20分钟）

-学生活动：

-我会让学生分组进行实验，如模拟铝的电解提取过程、海水淡化实验等，让他们亲自动手，加深对知识的理解和应用。

-我会布置一些课后作业，让学生运用所学知识解决实际问题，如设计一个金属资源回收利用方案。

-教师指导：

-在学生进行实验和完成作业的过程中，我会及时给予他们指导和帮助，确保他们能够顺利完成。

-我会巡视课堂，观察学生的实验操作和作业完成情况，及时发现并纠正错误。

4.总结与反思（约5分钟）

-我会让学生回顾本节课所学内容，总结金属资源和海资源的开发利用过程，强调化学在促进可持续发展中的重要作用。

-我会鼓励学生提出自己的疑问，并给予解答，帮助他们巩固所学知识。

5.课后拓展（约5分钟）

-我会布置一些课后拓展任务，如查阅相关资料，了解我国金属资源和海资源的开发利用现状，以及未来发展趋势。

-我会鼓励学生参加相关竞赛或活动，提高他们的实践能力和创新精神。教学资源拓展1.拓展资源：

-金属资源：介绍世界主要金属矿床分布图，让学生了解不同金属资源的地理分布特征。

-海水资源：提供海水化学成分的表格，包括溶解盐、微量元素等，以便学生掌握海水的组成。

-金属提取技术：展示不同金属提取技术的流程图，如铝的霍尔-埃鲁法、铁的高炉炼铁等。

-海水淡化技术：提供海水淡化工艺流程图，包括预处理、反渗透、蒸馏等步骤。

-环境影响评估：提供金属开采和海水淡化过程中的环境影响评估报告，让学生了解相关环保措施。

2.拓展建议：

-学生可以查阅世界主要金属矿床的分布资料，了解不同金属资源的地理分布规律。

-鼓励学生收集海水化学成分的数据，分析海水淡化过程中可能遇到的化学问题。

-组织学生讨论不同金属提取技术的优缺点，比较它们在工业生产中的应用。

-通过实验或模拟软件，让学生体验海水淡化工艺的实际操作，加深对海水淡化技术的理解。

-让学生收集金属开采和海水淡化过程中的环境影响案例，分析环保措施的必要性和有效性。

-引导学生思考金属资源和海资源的开发利用对人类社会和生态环境的长期影响，探讨可持续发展的策略。

-组织学生参观当地的金属开采或海水淡化工厂，实地了解工业生产中的化学原理和技术应用。

-鼓励学生参与相关的学术讲座或研讨会，拓宽视野，提升专业素养。

-布置学生撰写关于金属资源和海资源开发利用的综述报告，要求结合实际案例进行分析和讨论。典型例题讲解1.例题：铝的电解提取过程中，如何通过化学反应计算电解所需的时间？

解答：已知电解铝的化学方程式为2Al2O3→4Al+3O2。假设需要电解提取1吨（1000千克）铝，铝的摩尔质量为27克/摩尔，计算所需的电解时间。

解题步骤：

-首先计算所需铝的摩尔数：1000千克/(27克/摩尔)/1000克/千克=37037摩尔。

-根据化学方程式，每2摩尔氧化铝可以提取4摩尔铝，因此所需的氧化铝摩尔数为37037摩尔*2/4=18518.5摩尔。

-氧化铝的摩尔质量为102克/摩尔，所以所需氧化铝的质量为18518.5摩尔*102克/摩尔=1.8984*10^6克。

-电解铝的效率为90%，所以实际所需的氧化铝质量为1.8984*10^6克/0.9=2.11*10^6克。

-电解铝的电解效率为2.1千克/小时，因此所需时间为2.11*10^6克/2.1千克/小时=1011428.57小时。

2.例题：某工厂进行海水淡化处理，已知海水中的盐浓度为3%，淡化后盐分含量降至0.1%，若每天淡化海水500立方米，计算每天可以生产多少吨淡水？

解答：海水中的盐分含量降低，意味着淡水产量增加。首先，计算淡化前后的盐分含量差。

解题步骤：

-淡化前海水中的盐分含量为500立方米*3%=15吨。

-淡化后盐分含量为500立方米*0.1%=0.5吨。

-盐分含量差为15吨-0.5吨=14.5吨。

-因此，每天可以生产14.5吨淡水。

3.例题：在炼铁过程中，用铁矿石和焦炭炼制生铁，已知每吨铁矿石含有80%的铁，若要生产10吨生铁，需要多少吨铁矿石？

解答：铁矿石中铁的质量与铁矿石的总质量成比例。

解题步骤：

-生铁中的铁质量为10吨*100%=10吨。

-每吨铁矿石含铁量为80%，所以所需铁矿石总质量为10吨/0.8=12.5吨。

4.例题：在海水中提取溴，已知海水中的溴离子浓度为0.001摩尔/升，若要从10升海水中提取1千克溴，计算提取所需的溴化物质量。

解答：首先计算溴离子的摩尔数，然后根据摩尔质量计算溴化物的质量。

解题步骤：

-溴离子的摩尔数为0.001摩尔/升*10升=0.01摩尔。

-溴的摩尔质量为79.9克/摩尔，所以提取所需的溴化物质量为0.01摩尔*79.9克/摩尔=0.799克。

-考虑到溴化物的实际组成，假设溴化物为溴化钠（NaBr），其摩尔质量为102.9克/摩尔，所需溴化钠质量为0.799克*102.9克/摩尔=81.89克。

5.例题：在金属铝的提取过程中，氧化铝被还原为铝，已知氧化铝的还原反应为Al2O3+3C→2Al+3CO。若要生产2吨铝，需要多少吨碳？

解答：根据化学方程式，每摩尔氧化铝需要3摩尔碳来还原。

解题步骤：

-铝的摩尔质量为27克/摩尔，2吨铝的摩尔数为2000千克/27克/摩尔=7407.4摩尔。

-根据方程式，生产7407.4摩尔铝需要氧化铝7407.4摩尔*1/2=3703.7摩尔。

-每摩尔氧化铝需要3摩尔碳，因此需要的碳摩尔数为3703.7摩尔*3=11111.1摩尔。

-碳的摩尔质量为12克/摩尔，所以需要的碳质量为11111.1摩尔*12克/摩尔=133332.2克，即133.33吨。课堂小结，当堂检测课堂小结：

同学们，今天我们共同探索了金属资源和海资源的开发利用，了解了金属的提取方法和海水资源的应用。以下是我们今天学习的主要内容：

1.金属资源的分类与提取方法，如铝的电解提取、铁的高炉炼铁等。

2.海水资源中主要化学成分的提取和应用，如海水淡化、镁、溴等资源的提取。

3.金属资源提取和海水淡化过程中的化学原理，如氧化还原反应、离子交换、蒸馏等。

4.金属资源提取和海水淡化对环境的影响，以及环保措施的探讨。

现在，让我们来回顾一下今天所学的内容，并进行当堂检测，以检验我们的学习成果。

当堂检测：

1.下列哪种金属的提取通常采用电解法？（）

A.铁B.铝C.锌D.铜

2.海水淡化的目的是什么？（）

A.提取海水中的矿物质B.降低海水中的盐分含量C.提取海水中的氧气D.提取海水中的溴

3.在金属铝的电解提取过程中，下列哪个反应是正确的？（）

A.2Al2O3+6C→4Al+6CO2B.2Al2O3+3C→4Al+3CO2C.4Al2O3+6C→8Al+6CO2D.4Al2O3+3C→8Al+3CO2

4.下列哪种