8.1.1 金属矿物的开发利用 教学设计（表格式）人教版（2019）高中化学必修第二册

自然资源的开发利用（第一课时）
——金属矿物的开发利用
教学目标
1、了解金属冶炼的原理，理解金属单质活动性与选择冶炼方法的联系。（宏观辨识与微观探析）
2、掌握铝热反应的原理及应用。（科学探究与创新意识）
3、以金属矿物综合利用为例，认识化学对于社会生活、生产的重要作用，形成综合合理利用金属资源的意识。（科学态度与社会责任）
教学内容分析
课标分析：
普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）对于该节内容（自然资源的开发利用）的要求为：以海水、金属矿物、煤、石油等的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。
考纲分析：
2019年《普通高等学校招生全国统一考试大纲》化学部分要求学生了解常见金属的活动顺序，了解常见金属及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。
教材分析：
本节课节选自人民教育出版社出版的2019年版《普通高中教科书 化学（必修2）》的第四章第一节《自然资源的开发利用》。化学研究和应用的一个重要的目标就是开发、利用自然界中可能的物质资源和能源资源，为人类生存、社会发展提供必要的物质与能源基础。同时，应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。本课时以金属活动性顺序表和氧化还原反应为依托，探究金属从化合态转变为游离态的冶炼原理以及金属资源的合理利用，帮助学生认识、体会化学在自然资源开发利用中的意义和作用，揭示化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护和合理开发的意识。
学情分析
学生在前面的学习中已经了解钠、氯等海水元素及其重要化合物的主要性质，知道常见的氧化剂及氧化还原反应和离子反应，并且对海水资源也有一定的了解。在初中，学生已经了解物质分离的一些基础知识，掌握各种分离方法，这些都为学习创造了条件。本节课是一个理论结合实际的很好的切入点。但大多数学生的理解、归纳和想象能力还比较低，缺乏将理论知识应用于实践的能力，对化学现象和知识的理解、判断、分析和推理常常表现出一定的主观性、片面性和表面性，因此本节课需要搭配一定的实验进行。
教学重点及难点
教学重点：
了解金属冶炼的一般原理；体会化学方法在金属冶炼中的作用。
教学难点：
了解金属冶炼的一般原理，并了解根据金属本身的活动性选用不同的冶炼方法。
教学方法
本节课主要采用多媒体展示法与讲授法。由老师提供大量的图片、图表、资料、事例、多媒体课件等大量信息，结合教材内容，让学生充分感受和体会。然后让学生在班上交流自己的体会和认识。
教学过程
教学环节 教学内容 设计意图
1.新课导入 【展示】图片，了解古代的金属开发与利用，过渡到现代金属的开发利用，引出本节课的内容。 激发求知欲
2.探索新知 【板书】金属矿物的开发利用 【师】如果想开发利用金属，首先应该知道金属在自然界存在的形态。除金、铂等以游离态形式存在，绝大多数以化合物形式存在。 【师】金属存在的形式和应用历史与金属的活泼性有直接关系。少数不活泼的金属以游离态形式存在；金属越不活泼，被人类开发利用的越早。 【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 【师】如何合理、高效地开发利用金属矿物？ 【板书】二、金属冶炼的一般原理 【师】将金属矿物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。金属的冶炼是利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子得到电子被还原成金属原子，从而获得金属单质。即Mn+＋ne-=M。 【师】易拉罐的材质是铝，工业上如何制铝呢？对于一些非常活泼的金属，采用一般的还原剂很难将它们从其化合物中还原出来，工业上常用电解法冶炼。 电解熔融的氧化铝还是氯化铝？ 【生】电解熔融的氧化铝，氯化铝是共价化合物，不导电。 【师】是的，还需要注意的是电解的是熔融状态的物质，不能是水溶液。 【板书】（1）电解法 【学生活动】电解法制钠、镁、铝的写出相关反应。 2NaCl（熔融） 2Na + Cl2↑ MgCl2（熔融） Mg + Cl2↑ 2Al2O3 （熔融）4Al + 3O2↑ 【师】第二种是热还原法，大部分金属的冶炼是通过高温下发生的氧化还原反应来完成的，常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气等。我们中学时学过哪些反应？ 【板书】（2）热还原法 【生】碳还原氧化铜、一氧化碳还原氧化铁。 【学生活动】写出碳还原氧化铜、一氧化碳还原氧化铁反应。 2CuO + C 2Cu + CO2↑ Fe2O3+3CO 2Fe + CO2↑ 【师】一些活泼金属也可以做还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来。我们这节课很重要的反应——铝热反应，铝与氧化铁的反应。 【视频播放】铝热反应 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。 Ⅱ、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。 Ⅲ、铝热剂及应用： (1)铝热剂：铝粉与某些金属（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：①焊接钢轨；②冶炼高熔点金属：V、Cr、Mn等。 【师】第三种是热分解法，对一些不活泼金属，可以直接加热分解的方法将它们从其化合物中还原出来。如氧化汞、氧化银。 【板书】（3）热分解法 【学生活动】写出反应方程式 2HgO2Hg+O2↑ 2Ag2O4Ag+O2↑ 【师】金、铂等不活泼金属一般不通过这三种方法制取。很早以前，“淘金”大家应该听说过。淘金者们打捞起河里或湖里的淤泥后，洗净，有金沙，便能找到金矿。 【师】大家按照金属活动性顺序，总结金属冶炼的方法。 【小结】金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择（投影） K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag 【师】目前,资源有限,金属冶炼造成环境污染,如何合理开发金属矿物呢？ 【生】小组讨论，畅所欲言。 【小结】 【思考讨论】计算表明，生产1mol铝消耗的电能至少为1.8×106J,回收铝制品饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比，前者的能耗仅为后者的3%-5%。通过上述数据的比较你想到了什么 1.易拉罐的回收再利用，一是可以节约大量的铝土矿资源,使铝土矿资源得到有效的利用;二是可节约大量能源，缓解能源紧张问题;三是可减少铝工业的污染物排放,使环境得到保护等。 2.废旧金属资源的再生利用肩负着提供新资源、改善环境和保护人类生存条件等任务，是一项功在当代、利在于秋的社会性公益事业。 从化合价的角度理解金属冶炼的原理。 通过探讨交流培养学生的合作意识和表达能力，激发学生对新事物的探究，培养严谨的科学思维方法。 培养学生总结归纳、辩证思维的能力 体会化学在生产、生活中的实际应用，激发热爱学习化学的情感。 归纳小结，渗透科学的学习方法。 树立节约资源、爱护环境、变废为宝的意识。 体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。
3.小结作业 完成同步练习