8.1.1 金属矿物的开发利用 教案

教学设计
课程名 第八章 第一节 自然资源的开发利用 第1课时 金属矿物的开发利用 授课类型 新授课
授课对象 授课时间 课时 1课时
教材 必修第二册（人教版）
教学目标
1.了解金属在自然界中的存在形式，掌握金属冶炼的一般方法和原理。 2.以金属矿物的开发利用为例，了解依据物质的性质及其变化综合利用资源的方法，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。
教学重点、难点
重点：金属冶炼的一般方法和原理。 难点：金属冶炼的一般方法和原理。
核心素养
科学态度与社会责任： 1．能针对某些化学工艺设计存在的各种问题，提出处理或解决问题的具体方案。 2．具有将化学成果应用于生产、生活的意识。 3．能运用所学化学知识分析金属矿物、海水资源开发利用对社会可持续发展可能带来的双重影响，并对这些影响从多个方面进行评估。 4．主动关心资源开发利用，形成合理利用自然资源的观念。
教学方法和手段
PPT 演示、
教学过程(表格描述)
教学环节 主要教学活动 设置意图
导入 新课 【引入】我们的身边离不开自然资源，无论是汽车、飞机、轮船还是我们身上的衣服、鞋子、帽子，以及我们的食物，都是从自然界中得到的，那么这些资源都是怎么进入我们的生活的，我们就简单的来了解一下吧。 【PPT展示】图片 激发学生的学习兴趣，建立知识框架，激发思考和探究，以及增强学习动力。
知识精讲 【板书】一、金属元素的存在形式 【学生】阅读教材，归纳总结金属的存在方式。 【PPT展示】金属在自然界中的存在形式 黄铁矿 赤铁矿 铝矿 锰矿 钨矿 1. 极少数的不活泼金属(金、铂等)以游离态的形式存在。 2.绝大多数金属以化合物的形式存在。 3.在地壳中，含量最高的金属元素是铝，其次是铁。 【过渡】化学要研究如何合理、高效地开发利用这些金属矿物，将其中的金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。 【PPT展示】二、金属的冶炼 1.定义：金属冶炼是将金属从其化合物中还原出来的过程。 2.实质 （化合态）M n+ M（游离态）（被还原） 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单质。 【过渡】我们已经学习过金属活动顺序表：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au。金属活动性不同，还原方法也是不一样的。 【PPT展示】3.冶炼方法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au ① 热 分 解 法：适用于金属活动性顺序表中氢以后的金属冶炼。 Hg Ag ② 热 还 原 法：适用于金属活动性顺序表中部的金属冶炼。 Zn Fe Sn Pb Cu ③ 电 解 法：适用于钾、钠、钙、铝等活泼金属的冶炼。 K Ca Na Mg Al ④ 物理提取法：适用于极不活泼的金属的冶炼。Pt Au （1）热分解法（适合一些不活泼金属） 2HgO === 2Hg + O2 ↑ 2Ag2O === 4Ag + O2 ↑ （2）热还原法（适用于大部分金属） CuO+H2 === Cu + H2O Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2 ↑ （3）电解法 在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。 2NaCl(熔融) ==== 2Na + Cl2↑ MgCl2(熔融) ==== Mg + Cl2↑ 2Al2O3(熔融)===== 4Al + 3O2↑ （4）物理富集法：适用于极不活泼的金属 Pt Au 《浪淘沙》 -刘禹锡 日照澄洲江雾开, 涛金女伴满江隈. 美人首饰侯王印, 尽是沙中海底来. 金属活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 电解法 热还原法 热分解法 富集法 【总结】 不同的金属，冶炼方法不同 Mn+ M（被还原） 因为金属离子的得电子能力不同，所以冶炼方法不同。 一般根据金属活动性顺序判断金属的冶炼方法 金属活动顺序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb（H）、CuHg、Ag 金属失电子能力强————————————→弱金属离子的得电子弱————————————→强主要冶炼方法电解法热还原法热分解法
【过渡】一些活泼的金属也可以作为还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来，如铝热反应。 【实验探究】铝热反应 【视频播放】 【学生】认真观看视频，记录实验现象。 【PPT展示】三、铝热反应 反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。 Fe2O3+2Al === 2Fe + Al2O3 铝是还原剂，在一定的条件下与某些金属氧化物反应， 把其中的金属还原成单质。所以一些活泼的金属也可作还原剂。 铝热反应的应用： 铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨等。在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物反应， 冶炼钒、铬、锰等高熔点金属 其它铝热反应 ： 3MnO2+4Al === 3Mn+ 2Al2O3 Cr2O3+2Al === 2Cr + Al2O3 3Co3O4+8Al === 9Co + 4Al2O3 【结论】 铝是常用的还原剂，在一定的条件下与某些金属氧化物反应，把其中的金属还原成单质。 [思考交流]结合教材中的思考与讨论，体会合理开发和利用金属资源的重要意义，并提出有效的途径。 【PPT展示】四、金属的回收和资源保护 1.提高金属矿物的利用率； 2.开发环保高效的金属冶炼方法； 3.防止金属的腐蚀； 4.使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量； 5.加强废旧金属的回收和再利用。 了解金属在自然界的存在方式，为后续学习金属的冶炼方法奠定基础。 直击问题，明确任务，结合氧化还原反应原理，理解概念的本质。 回顾金属活动性顺序，建立金属冶炼方法与金属活动性顺序的关系。 提高旧知回顾，讨论交流，建立金属活动性顺序与冶炼方法认知模型。 拓展金属冶炼方法，认识铝热反应概念及重要应用，培养宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知的化学核心素养。 认识合理开发利用金属资源的重要意义及应注意的问题，树立节约资源，保护环境的意识，培养科学态度与社会责任的化学核心素养。
讲授 新课
课堂 练习 【课堂练习】 1.下列说法中，正确的是(　　) A．简单地说，金属的冶炼就是把金属单质从其矿物中分离出来 B．金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被氧化 C．金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被还原 D．金属冶炼过程中，被冶炼的金属既可被氧化，也可被还原 【答案】C 【解析】金属冶炼的原理是利用氧化还原反应，把金属矿物中的金属阳离子还原成金属单质，因此，金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被还原。 2.下列金属冶炼原理错误的是(　　) A．2NaCl(熔融) === 2Na＋Cl2↑ B．MgO＋H2 === Mg＋H2O C．Fe3O4＋4CO === 3Fe＋4CO2 D．2HgO === 2Hg＋O2↑ 【答案】B 【解析】Na、Mg通常用电解法制取，Fe用还原剂法制取，Hg可用加热其化合物的方法制取。Mg的活动性比H2强，H2不能置换出Mg，B项错。 3.下列有关金属冶炼的说法中，不正确的是(　　) A．用电解熔融氯化镁的方法冶炼金属镁 B．在加热情况下利用氢气还原三氧化二铝得到金属铝 C．用铝热法炼得熔点较高的金属铬 D．直接加热氧化汞得到金属汞 【答案】B 【解析】铝的活泼性比氢强，应选用电解法冶炼。 4.下列说法错误的是(　　) A．对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用 B．提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步 C．活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液 D．热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等 【答案】C 【解析】活泼金属的冶炼是电解其熔融盐(如MgCl2、NaCl等)或熔融氧化物(如Al2O3等)制得的，电解其盐溶液得不到金属单质，C错误。 5.下面是部分矿物资源的利用及产品流程，有关说法不正确的是(　　) A．不可用电解AlCl3的方法制备金属铝 B．生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应 C．黄铜矿冶炼铜时，副产物SO2可用于生产硫酸，FeO可用作冶炼铁的原料 D．由粗硅制取高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法 【答案】B 【解析】AlCl3是共价化合物，熔融时不导电，故不可用电解AlCl3的方法制备金属铝，A项正确；制备单质时涉及化合价变化，是氧化还原反应，制玻璃的反应是SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑和SiO2＋CaCO3 =====CaSiO3＋CO2↑，化合价未发生变化，不属于氧化还原反应，B项错误；SO2可以转化成SO3，进而生成H2SO4；FeO与CO在高温下可生成Fe，C项正确；制备硅的过程中，利用沸点不同进行分馏，将SiCl4从杂质中提取出来，再与H2发生置换反应得到高纯硅，D项正确。 及时巩固、消化所学，促进掌握必备知识，评价教学效果，为后期优化教学方案提供依据，培养分析问题和解决问题等关键能力。
课堂小结 概括学习要点，检查学习效果，引导思考和问题解决，以及激发学习兴趣和动力。
板书设计
第一节 自然资源的开发利用 第一课时 金属矿物的开发利用 一、金属元素的存在形式 游离态：金、铂等少数金属（性质极不活泼） 化合态：绝大多数金属（性质较活泼） 二、金属的冶炼 1.定义：将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。 2.实质：根据氧化还原反应，使金属矿物中的金属阳离子得到电子生成金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M，即金属元素被还原的过程。 3.方法：物理法（极不活泼金属）、热分解法（不活泼金属如Hg等）、热还原法（中等活泼金属）、电解法（活泼金属） 三、铝热反应 1.铝热反应原理及应用 （1）原理：2Al＋Fe2O3高温 (=====)2Fe＋Al2O3 铝热剂：Al与金属氧化物（如Fe2O3）的混合物。 （2）应用：冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等。 四、合理利用金属资源
教学设计反思
学生本身听课情绪较高，有很大的学习兴趣，教学预期目标基本达到，但是仍有一些不足之处。今后在教育教学中会努力提升自己，强化技能，更好的适应新教材和新课改的要求。