2017-2018年高中化學第四章化學與自然資源的開發(fā)利用第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源教

1、第 1 節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源一、教材分析開發(fā)利用金屬礦物和構 是人教版高中化學必修二第四章第1節(jié)的教學內(nèi)容，主要幫助學生認識和體會化學在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用，解釋化學與可持續(xù)發(fā)展的重要關系，樹立資源保護意識及合理開發(fā)意識。因此，教學要圍繞這一教學目標展開。本節(jié)教學重點：解化學方法在金屬礦物開發(fā)(主要是金屬冶煉)及海水資源開發(fā)中的作用。本節(jié)教學難點：學生在掌握金屬冶煉的一般原理基礎上，了解適用于不同金屬的冶煉方法。二、教學目標1知識目標：(1)說出金屬冶煉的一般原理及冶煉的一般方法(2)說出海水資源綜合利用對人類社會發(fā)展的重要意義2能力目標：(1)通過鋁熱反應及海水的實驗，學

2、會金屬冶煉的原理及簡單了解元素分析的方法(2)通過小組間的交流與合作，提高學生的語言表達能力及思維的嚴密性。3情感、態(tài)度和價值觀目標：(1)通過了解金屬回收的意義，培養(yǎng)學生的資源環(huán)保意識(2)通過聯(lián)系知識與生產(chǎn)實踐的關系，激發(fā)學生對化學學科的興趣熱愛三、教學重點難點重點：了解化學方法在金屬礦物開發(fā)(主要是金屬冶煉)及海水資源開發(fā)中的作用。 難點：學生在掌握金屬冶煉的一般原理基礎上，了解適用于不同金屬的冶煉方法。四、學情分析學生已有的知識和實驗水平有差距。 有些學生化學實驗基礎都不好， 所以講解時需要詳 細。對于研磨和過濾等操作學生有一定的基礎， 但鋁熱實驗是首次接觸，需要教師指導并嚴 格注意實

3、驗安全。五、教學方法1實驗法：鋁熱反應，海帶中提取碘2學案導學：見后面的學案。3.新授課教學基本環(huán)節(jié)：預習檢查、總結疑惑f情境導入、展示目標f合作探究、精講點撥T反思總結、當堂檢測T發(fā)導學案、布置預習六、課前準備1學生的學習準備：預習導學案，完成課前預習學案離。2教師的教學準備：多媒體課件制作，課前預習學案，課內(nèi)探究學案，課后延伸拓展學案。3教學環(huán)境的設計和布置：六人一組，實驗室內(nèi)教學。課前打開實驗室門窗通風，課前準備好綠實驗用具七、課時安排：1課時八、教學過程(一)預習檢查、總結疑惑檢查落實了學生的預習情況并了解了學生的疑惑，使教學具有了針對性。(二)情景導入、展示目標?！疽浴?金屬在自然

4、界中的分布很廣，但金屬元素一般分布在什么區(qū)域？【講解】(正確評價學生的回答，并補充)金屬元素廣泛分布于礦物中，動植物體內(nèi)及海洋等區(qū)域中。2【質(zhì)疑】 金屬元素在自然界中，如礦物或海洋中，是如何存在的呢？這又與什么性質(zhì)有關？【板書】 一、金屬的存在：游離態(tài)：少數(shù)不活潑的金屬；化合態(tài)：多數(shù)比較活潑的金屬【介紹】我國的礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀，國情教育【講解】 我們?nèi)粘Ｊ褂玫慕饘俨牧洗蠖嗍墙饘賳钨|(zhì)或合金。因此必須把化合態(tài)的金屬轉(zhuǎn)化 為金屬單質(zhì)一金屬的冶煉?！景鍟慷⒔饘俚囊睙挕驹O問探究】 我們該如何從礦石中提煉出金屬單質(zhì)呢？根據(jù)什么原理？【學生活動】 分組討論、發(fā)言【講解】（正確評價學生的回答并復述）冶煉金屬的

5、根據(jù)是用還原劑把金屬礦石中的金屬離子還原成單質(zhì)，經(jīng)過三個步驟。冶煉的步驟：第一步：礦石的富集：除去雜質(zhì)，提高礦石中有用成分含量。第二步：冶煉：利用氧化還原反應，在一定條件下，用還原劑還原。 第三步：精煉：采用一定方法，提煉純金屬?！景鍟?、金屬冶煉的實質(zhì)【分析探討】金屬離子的得電子能力是否全都相同？這與什么有關？【講解】 由于金屬的活動性不同，金屬離子得到電子還原成金屬原子的能力也就不同，因 此，對于不同活性的金屬離子就必須采取不同的還原方法進行冶煉?！景鍟?、金屬冶煉的方法【分析】 一些不活潑的金屬，它們是在金屬活動順序中位于氫后面的金屬，如Hg、Ag等，其陽離子得電子能力很強，所以其還

6、原的條件比較容易達到。Hg Ag的氧化物受熱就能分解得到單質(zhì)。AA【板書】（1）、熱分解法2HgO二二2Hg+O 2 f 2AgO =2Ag+O 2 f【分析】 位于活動性順序表中前端的金屬如K、Na、Ca、Al等金屬，我們知道其還原性很 強，容易失去電子，而其對應的陽離子則氧化性很弱，很難得到電子；一般的還原劑都無法把它的陽離子還原出來。我們只能使用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來冶煉?！景鍟浚?）、電解法MgCl 2 （熔融）Mg+ Cl 2 f【分析】 對于大多數(shù)金屬，如位于金屬活動順序表中間一段的金屬所對應的離子，得電子 能力較強，其化合物又不能通過受熱分解得到金屬單質(zhì)，必須使用還原

7、劑還原金屬陽離子。 常見的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣。一些活潑金屬也可作為還原劑，將相對不活潑的金屬從其化合物中置換出來?！景鍟浚?）、熱還原法 常用還原劑：焦炭、CO H 2、活潑金屬（如Al）等【練習】 分別寫出這四種常用的還原劑冶煉赤鐵礦的化學方程式?！军c評并強調(diào)】若金屬以硫化物或碳酸鹽形式存在，應先將其轉(zhuǎn)化成氧化物?！緦嶒炋骄俊繉嶒?1 （實驗前用磁鐵檢查一下室溫條件下有無鐵存在；反應后再用磁鐵檢查有無鐵生成）觀察、記錄實驗現(xiàn)象，并思考回答：反應前：無鐵存在。反應中：發(fā)光、 放熱、反應劇烈。3反應后：用磁鐵檢查生成物有塊狀物被吸起。2AI+Fe 2 O 3 =2Fe+AI 2 O3

8、 +Q。Al的還原性強于鐵，也能與化合態(tài)氧結合。證明Al的還原性強于Fe,Al可與化合態(tài)的氧反應。（演示鋁熱反應，由學生寫出反應方程式，并分析各種試劑的作用）?！菊f明】 在該反應中，鎂條和氯酸鉀是引燃劑，鎂條在空氣中可以燃燒，氧氣是氧化劑。但插入混合物中的部分鎂條燃燒時，氯酸鉀則是氧化劑， 以保證鎂條的繼續(xù)燃燒， 同時放出足夠的熱量引發(fā)氧化鐵和鋁粉的反應。由于該反應放出大量的熱，只要反應已經(jīng)引發(fā)，就可劇烈進行，放出的熱使生成的鐵熔為液態(tài)。【設疑】發(fā)生了什么反應？如何書寫化學方程式呢？2AI+Fe 2 O 3 =2Fe+AI 2 O 3【講述】我們把上述反應稱為鋁熱反應?！景鍟夸X熱反應【應用探

9、究】 鋁熱反應有什么用途呢？【放錄像】 鋁熱反應在生產(chǎn)中的應用：焊接鋼軌、冶煉難熔金屬。看錄像。體會化學在生產(chǎn)、生活中的實際應用，激發(fā)學生熱受化學的情感?！局v述并板書】應用：a:野外焊接。b:冶煉難熔金屬（要求學生寫出冶煉鉻、錳的反應）。2AI+Cr 2 O 3=2Cr+Al 2 O 3 4AI+3MnO 2=2AI 2 O 3+3Mn【小結】 金屬冶煉的方法：（投影）K Ca Na HgD血鷲Ag電解法熱還瘵法熱分解法 廠【過渡】 地球上的金屬礦產(chǎn)資源是有限的，無法再生，而且隨著金屬的使用，金屬會被腐蝕而污染環(huán)境，那么我們應該具體怎么做呢？【板書】三、金屬的回收與環(huán)境、資源保護【閱讀指導】

10、閱讀教材相關內(nèi)容?！局v述】正確評價學生的回答并歸納?！局v述】 有關金屬回收再利用的好處。1、廢舊金屬的最好處理方法是回收利用。2、回收利用廢舊金屬的意義是減少垃圾量，防止污染環(huán)境且緩解資源短缺的矛盾?！举Y料介紹】以鋁為例，生產(chǎn)一噸原鋁至少要消耗四噸鋁土礦資源。當前全球原鋁的年產(chǎn)量約2500萬噸，年消耗鋁土礦超過一億噸，如果照此發(fā)展下去，地球上的鋁土礦資源就會 越來越少，直至有一天枯竭。如果人類消費的鋁能夠回收利用，只要回收利用量達到產(chǎn)量的二分之一，每年就將減少鋁土礦消耗量約5000萬噸，這對保護全球鋁土礦資源具有極為重要的意義。其次，利用廢雜原料生產(chǎn)一噸合金鋁錠與用鋁土礦原料生產(chǎn)一噸原鋁錠相比

11、，可以節(jié)省95%以上的能源消耗。每生產(chǎn)一噸原鋁錠需要消耗能源213 . 2TJ（電能約占82%）,而生產(chǎn)一噸再生鋁合金錠所需能源消耗為5.5TJ（燃料約占80%），僅為原鋁錠生產(chǎn)能源消耗的2.6%,優(yōu)勢比較明顯。由于鋁可以反復循環(huán)使用，從再生鋁廢料中再生產(chǎn)鋁，其節(jié) 能效果更加顯著。另外，再生鋁生產(chǎn)中二氧化碳的產(chǎn)生量和排放量與原鋁生產(chǎn)相比，大為減少。有資料統(tǒng)計，再生鋁生產(chǎn)可比用水電生產(chǎn)原鋁減少二氧化碳排放量91%比用燃油發(fā)電減少二氧化碳排放量97%以上，比用煤發(fā)電減少的二氧化碳排放量更多，環(huán)保效益十分顯 著?！拘〗Y】指導學生歸納本節(jié)課的內(nèi)容。【作業(yè)】 上網(wǎng)查資料了解中國金屬的回收利用情況，并寫一

12、份調(diào)查報告（300字左右）【引入】海洋約占地球表面積的71%,具有十分巨大的開發(fā)潛力。海洋對于人類的意義， 已不再局限于傳統(tǒng)的提供生存的自然環(huán)境、漁鹽之利、航運交通、國家安全等方面。海洋農(nóng)牧化、海洋油氣開發(fā)、深海采礦、海水綜合利用等產(chǎn)業(yè)開發(fā)已形成規(guī)模， 并顯示出巨大潛力。 開發(fā)利用海洋4資源，保護海洋生態(tài)環(huán)境，是解決人口、資源、環(huán)境問題的重要途徑。我國的 社會和經(jīng)濟發(fā)展將越來越多地依賴海洋?！举Y料展示】 海洋之所以被譽為人類未來的希望，是因為海洋中有豐富的資源和能源。海 洋自然資源的分類有多種， 中國自然資源叢書海洋卷按照海洋資源的性質(zhì)、特點、存 在形態(tài)，將海洋資源分為6個大類：海洋生物資源（

13、包括漁業(yè)資源、藥物資源、珍稀物 種資源）：海底礦產(chǎn)資源（包括金屬礦產(chǎn)資源、非金屬礦產(chǎn)資源、石油和天然氣資源）：海洋空間資源（包括土地資源、港口和交通資源、環(huán)境空間資源）；海水資源（包括鹽業(yè)資源、溶存的化學資源、水資源）；海洋新能源（包括潮汐能資源、波浪能資源、海流能 資源、溫差和鹽差能資源、海上風能資源）：海洋旅游資源（包括海洋自然景觀旅游資源、 娛樂和運動旅游資源、人類海洋歷史遺跡旅游資源、海洋科學旅游資源、海洋自然保護區(qū)旅 游資源）?！景鍟恳?、海洋資源的分類【多媒體投影】迪*.簸- ” -驗互揺播恃一就住且耳用a也電気侃軌W31【講述】本節(jié)我們僅以海水資源為例，一起來探究一下海水資源的利

14、用和海水化學資源的利用前景。【閱讀教材及資料并思考】1、海水中水資源的利用包括哪幾部分？2、海水淡化有哪些方法？【資料展示】海水直接利用包括沿海工業(yè)冷卻用水、生活用水和耐鹽植物灌溉。這是海水資源開發(fā)的一個領域。據(jù)預測，2000年時美國工業(yè)用水的1/3將由海水提供。我國今后也要發(fā)展海水直接利用工程。在沿海地區(qū)，特別是在電力、冶金、化工等行業(yè)推廣海水冷卻方法，同時推廣在生活領域中使用海水，如沖洗、除塵、消防、灌溉、印染等。目前青島市已 有20多個單位直接利用海水，年用海水量占全市工業(yè)用水量的67%,上海石化總廠每小時用海水量達100X 10 4 t,青島、大連、天津等城市的發(fā)電、石油、化工等部門每

15、年直接利 用海水達50X10 8m 3。海水淡化現(xiàn)有20多種技術方法。目前技術純熟、經(jīng)濟效益較好 的是蒸餾法、電滲析法和反滲透法。蒸餾法即通過將海水加熱蒸發(fā)，再把蒸汽冷凝得到淡水。 這是傳統(tǒng)的方法，目前生產(chǎn)能力最大。這種技術正朝著容量大型化（日產(chǎn)10X 10 4 t以上）和目的多重化的方向發(fā)展， 如利用淡化后的濃縮海水提取有用物質(zhì)，利用發(fā)電廠余熱進行海水淡化等。我國已進行了日產(chǎn)百噸的淡化裝置試制，具備了設計和研制大、中型蒸餾淡化裝置的技術能力。我國的海水化學資源【講述】 海水水資源的利用包括兩個方面，1、海水直接利用。2、海水的淡化?！景鍟?二、海水水資源的利用：1、海水直接利用。2、海水的

16、淡化?！局v述】 水淡化的方法已有十幾種，主要的有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。其中蒸 餾法的歷史最久，技術和工藝也比較完善，是目前海水淡化的主要方法。此法耗能大成本較 高，因此可利用太陽能進行海水蒸餾淡化。5蒸餾裝置圖【資料展示】太陽能海水蒸餾器第二次世界大戰(zhàn)中，美國國防部制造了許多軍用海水淡化 急救裝置，供飛行員和船員落水后取水用，這種裝置實際上是一種簡易的太陽能蒸餾容器。20世紀60年代，美國在佛羅里達的戴托納海灘，建立了供大規(guī)模太陽能蒸餾研制工作用的特殊實驗站。希臘、阿爾及利亞、 澳大利亞等國也進行了許多太陽能蒸餾試驗。世界上最大的池式太陽能蒸餾器在希臘的帕特莫斯，玻璃總面積為8651

17、平方米，最大日產(chǎn)量為40立方米淡水。太陽能蒸餾器結構簡單，主要由裝滿海水的水盤和覆蓋在它上面的玻璃或 透明塑膠蓋板構成。水盤表面涂黑，裝滿待蒸餾的水，盤下絕熱，水盤上覆蓋的玻璃或透明 塑膠蓋板下緣裝有集水溝， 并與外部集水槽相通。 太陽輻射透過透明蓋板，水盤中的水吸熱蒸發(fā)為水蒸氣，與蒸餾室內(nèi)空氣一起對流。由于蓋板本身吸熱少，溫度低于池中溫水， 水蒸氣上升并與蓋板接觸后凝結成水滴，沿著傾斜蓋板借助重力流到集水溝里，而后再流到集水器中。池式太陽能蒸餾器中海水的補充可以是連續(xù)的，也可以是斷續(xù)的。 雖然它有很多不同的結構形式，但基本原理是一樣的。這類蒸餾器是一種理想的利用太陽能進行海水淡化的裝 置?！?/p>

18、講述】 海水中溶存著80多種元素，其中不少元素可以提取利用，具有重要的開發(fā)價值。 我國對海水化學元素的提取都有一些研究，可以列為未來的開發(fā)產(chǎn)業(yè)?！景鍟咳?、海水化學資源的利用【實驗探究】 海水中幾種重要元素的提取：1、海水提溴2、海帶中碘元素的證明？【學生活動】1、閱讀教材，寫出有關海水提溴利用原理的化學方程式。2、描述“海帶中碘元素的證明”實驗現(xiàn)象寫出相關的化學方程式?！咀鳂I(yè)】 上網(wǎng)查資料了解從海水中提取其它元素 （如鉀、鎂等）,并寫一份調(diào)查報告（1000字左右）?！景鍟O計】 一、海洋資源的分類 二、海水水資源的利用：1、海水直接利用2、海水的淡化 三、海水化學資源的利用（四）反思總結，當堂檢測。教師組織學生反思總結本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進行當堂檢測。設計意圖：引導學生構建知識網(wǎng)絡并對