41金属矿物的开发和利用

第四章化学与自然资源的开发利用第一节 开发利用金属矿物和海水资源第一课时金属矿物的开发利用教学目标：知识与能力：1、了解化学方法在金属矿物开发的应用；2、掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属冶炼方法；3、掌握铝热反应的原理。过程与方法：1、学习化学的过程中，通过观察、讨论、总结，掌握本节知识；情感与态度：1、关注与化学有关的热点问题，形成可持续发展的思想；2、了解金属回收的意义，树立资源保护的意识。教学重点：不同金属的冶炼方法、铝热反应教学难点：活泼性不同的金属采用不同的冶炼方法，铝热反应的原理。教学方法：分析比较法、归纳总结法教学准备：多媒体课件、学案教学过程：情景弓|入：师：观看图片了解常见的金属矿物，如金矿、伯矿等是以游离态的形式存在，而 铜矿、铁矿等是以化合物的形式存在。而在现实生活中，需要大量的金属单质怎 么办？生：冶炼金属师：什么是金属的冶炼呢？所谓的金属的冶炼就是通过氧化还原反应将金属矿物 中的金属还原成金属单质，用于生产和制造金属材料。金属的冶炼要追溯到公元前6000至7000年前，人们就能够冶炼出铜制造铜币、 铜镜等；大约在西汉时聪明智慧的劳动人民就能够懂得用木炭与铁矿石混合高温 冶炼生铁，领先欧洲一千余年。板书：第一课题 金属的开发和利用一、金属的存在形式开始新课：提问：金属活动顺序表生： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H ) Cu Hg Ag Pt Au200年前 3000年前 6000年前师：从左往右，金属的活泼性逐渐减弱；根据金属的开发利用年限你能得到什么 结论？生：金属越不活泼开发利用的越早，越活泼的开发利用的越晚总结：金属的开发利用和金属的活泼性有关PPT： 1.金、伯等极少数金属以 形式存在。2. 绝大多数金属以 形式存在。在金属化合物中，金属元素都显 冶炼原理金属冶炼的实质是根据 反应，使金属矿物中的金属阳离子电子生成金属单质的过程：生：完成填空师：Fe2O3Fe 得到电子板书：二、金属的冶炼PPT： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg AgPt Au师：大家都听过淘金，我们知道金是以游离态的形式存在，开采出的金矿先粉碎， 然后不断的用水或酸冲洗，最后得到金光闪闪的东西就是金子，对于伯和金工业 上主要采用物理提取法。PPT： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） CuHg Ag Pt Au师：对于一些不太活泼的金属如：汞和银，在工业上常采用热分解法，所谓的热 分解法就是加热金属化合物使其分解得到金属单质的方法。板书：1、热分解法师：在学案上试着写出加热Ag2O HgO的化学方程式生（师板书）：2Ag2。=Z= 4Ag + O2 t2HgO = 2Hg + O2 t师：观察学生书写情况并做指导PPT： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au师:对于一些非常活泼的金属，必须采用较强的手段才能使其分解得到金属单质， 就是我们今天要讲的第二种冶炼方法-电解法 板书：2、电解法师：所谓的电解法就是加热高温离子化合物使其熔融，然后在直流电的作用下发 生电解得到金属单质的方法。比如工业制取金属钠通常是电解熔融的NaCl，现 在请同学们在学案上试着写出其化学方程式生（师板书）：2NaCl （熔融）=2Na + Cl2 t师：观察学生书写情况并指导PPT：电解氯化钠溶液能制得钠吗？生讨论并回答：钠非常活泼，很容易和溶液中水发生剧烈的化学反应，所以得不 到金属钠师：类似的工业上制取镁单质的时候是电解熔融的MgCl2大家先试着写出方程 式，同桌之间互相检查电解生（师板书）：MgCl2 （熔融）=Mg + Cl2 tPPt: 思考2：工业上利用电解熔融MgCl2来制取Mg，而MgO比MgCl2更易 获得，为什么不电解熔融MgO制取镁呢？（MgO 的熔点：2852 C，MgCl2 的熔点：710 C）生：小组讨论并回答，MgO的熔点太高，加热熔融耗费能源太高，生产成本增 加师：总结，工业电解熔融的Al2O3可以得到铝单质，但Al2O3的熔点太高，加热 耗费太多的能源，通常是加入一种物质冰晶石，化学式Na3AlF6，可以降低氧化铝 的熔点，让学生在学案上写出电解氧化铝的化学方程式电解生（师板书）：2Al2O3 （熔融）=4 Al + 3O2 t跟踪练习：冰晶石高考链接（2014年天津卷）7、（3）已知化合物MgOAl2O3MgCl2AlCl3类型离子化合物离子化合物离子化合物共价化合物熔点/c28002050714191工业制镁时电解MgCl2而不电解MgO的原因是制铝时，电解Al2O3而不电解AlCl3的原因是PPT： K Ca Na Mg AlZn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au师：对于大部分活泼性中等的金属，在工业上大多采用热还原法，也就是，在加 热或高温的条件下用还原剂把金属从其化合物里还原出来的方法。回顾一下我们 初中学习过的高炉炼铁，及氢气还原氧化铜，现在大家先把方程式写在学案上。生（师板书）：Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2 （高炉炼铁）CuO+H2 电=Cu + H2O师：总结常见的还原剂;焦碳、一氧化碳、氢气，除了这几种今天我们还要再学 习一种金属还原剂，活泼金属可以把相对不活泼的金属置换出来，比如金属铝等 在高温的条件下，能把氧化铁中的铁还原成单质，把铝和氧化铁的方程式写在学 案上高温生（师板书）：Fe2O3+2Al = 2Fe +域。3 铝热反应师：这就是我们今天要学习的第二个重点，铝热反应，什么是铝热反应呢？PPT：铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应师：铝热反应的实验装置和实验步骤请看黑板板书：铝热反应口勺文马今装置PPT： （2）实验现象：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，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中（3）实 验 原 理：IllFe2O3+2Al = 2Fe + A12O3 铝热剂 还原剂师：学习了铝热反应，那他有什么用途呢？PPT：展示野外焊接铁轨的图片及冶炼熔点较高的金属，总结应用（4），焊接铁 轨、冶炼金属师：比如铝热反应可以冶炼熔点非常高的金属钨，并了解其他的铝热反应高温WO+2A13=W+ ALO33高温3MnO+4A1 = 3Mn+ 2ALO223高温Cr2O3+2A1 = 2Cr + AO33Co3O4+8A1 =9Co + 4A12O3PPT：高考链接（2014年山东卷）30、（3）用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验需要的试剂还有a.KCl b.KClO3c.MnO2d.Mg生：讨论并回答bd师：除了这几个最常见的冶炼方法，我们再来了解其他的冶炼方法板书：（4）其他的冶炼方法师：在高温条件下，往粉碎的辉铜矿里不断的通入空气把铜矿里的硫转化为二氧化硫，这种方法叫做火法炼铜PPT： CuS+O,=高温Cu + SO.2 2 22CuO+C =高温珈 + CO2师：这两种方法都称之为火法炼铜，在初中我们学过铁能把硫酸铜溶液中的铜置换出来，这种方法叫做湿法炼铜。生：Fe+CuSO4 = FeSO4 + Cu师：现在我们来做两个练习题检测一下学习效果怎么样PPT： （2011年北京海淀区高一检测）下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的 是（）冶炼原理方法A2HgO=Hg+O2热分解法B2Al2O3(熔融)=4Al+3O2 t电解法CCU2S + O2=高温=2CU + SO2热分解法DFe2O3+2Al=li温=2Fe+Al2O3热还原法生：讨论并回答CPPT：变式训练1金属锂是密度最小的金属，等质量的金属锂能释放出更多的 电子，故常用来制造高能量电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则下列能冶 炼出金属锂的方法是（）A.电解法B.热还原法C.热分解法D.铝热法解析：可以根据金属活动性与金属冶炼方法之间的联系来推断，锂的金属性介于 钠和镁之间，应该与钠、镁的冶炼方法相同，即用电解法。师：非常好，现在我们来总结一下今天学习的重点内容PPT：小结：冶金的一般方法：金属活动顺序K、Ca、Na、 Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb (H)、 CuHg、AgPt、 Au金属失电子能 力强f弱金属离子的得 电子弱f强主要冶炼方法电解法热还原法热分解法物理提 取法师：大家想一想，在自然界中矿物资源的存在是无穷的吗?生：不是师：对，不管是什么金属矿物，我们开采一点就会少一点，而且每一种金属的冶 炼都要耗费大量的能源，所以我们要对金属资源加以综合利用，那么利用金属资 源的有效途径有哪些？板书：三、有效利用金属矿物资源的途径生：1、提高金属矿物的利用率2、减少金属的使用量3、加强金属资源的回收和再利用4、使用其他材料代替金属材料跟踪练习：学案 2t 4t 7t （5min）布置作业PPT：作业本作业1、写出金属Na、Mg、AL、Fe、Cu、Hg、Ag的冶炼原理并注明冶炼方法（注：有的金属有多重冶炼方法，每个方程式写2遍）课后作业1、完成学案板书设计：第一课题金属矿物的开发和利用一、金属的存在形式二、金属的冶炼1、热分解法2A%O = 4Ag + O2 t2HgO = 2Hg + O2 t2、电解法：2NaCl （熔融）=2Na + Cl2 tMgCl2 （熔融）=电解 Mg + Cl2 t2Al2O3 （熔融）电解=4 Al + 3O2 t3、 热还原法：冰晶石Fe2O3+3CO 高温 2Fe + 3CO2 （高炉炼铁）CuO+H2 = Cu + H2OFe2O3+2Al 高温= 2Fe + 如O3 铝热反应4、其他方法：Cu2S+O2 高温 2Cu + SO22CuO+C 高温 2Cu + CO2Fe+CuSO4 = FeSO4 + Cu三、有效利用金属矿物的有效途径：