資源簡介

《金屬的冶煉》教學設計
【教學背景】
在當今全球資源、能源供應緊張與人口迅速增長的矛盾日益突出的情況下，金屬礦物和海水資源同人類的生活有著日益緊密的聯系，教材從金屬礦物以及海水資源的開發利用兩個專題，闡明化學在自然資源的合理開發和綜合利用上的作用。本節教學的主要目標是幫助學生認識和體會化學在自然資源開發和利用中的意義和作用，揭示化學與可持續發展的重要關系，樹立資源保護意識及合理開發意識。
【教學目標】
★知識與技能目標
1、了解金屬元素在自然界的存在形態。
2、掌握金屬冶煉的原理和方法。
3、掌握鋁熱反應及其應用。
4、了解海水資源開發和利用的前景及化學在其中可以發揮的作用。
★過程與方法目標
1、培養學生的自學能力和查閱相關資料進行分析概括的能力。
2、通過案例探究培養學生學會運用觀察、實驗、比較、分類、歸納、概括等方法對獲取的信息進行加工，同時訓練學生的口頭表達能力和交流能力。
3、通過對案例探究，激發學生學習的主動性和創新意識，從而悟出學好化學的科學方法。
★情感態度與價值觀目標
1、體會化學在自然資源開發和利用中的意義和作用，揭示化學與可持續發展的重要關系，樹立資源保護意識及合理開發意識。
2、通過化學史的教學，使學生認識并欣賞化學科學對提高人類生活質量和促進社會發展的重要作用。
3、介紹我國古代在金屬冶煉方面的成就，激發學生的愛國主義情感。
4、認識化學在環境保護鐘的作用，樹立綠色化學的觀念。
【教學重點、難點】
教學重點：了解化學方法在金屬礦物開發（主要是金屬冶煉）及海水資源開發中的作用。
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。
【教學方法】
多媒體輔助教學：利用圖片、錄像、多媒體課件等為學生提供豐富的背景材料，以便形成豐富的感性認識。
探究式教學：創設問題情景、結合演示實驗，充分調動學生的積極性，進行探究式教學。
【教學過程】
第一課時
【引言】 金屬在自然界中的分布很廣，但金屬元素一般分布在什么區域？
【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，動植物體內及海洋等區域中。
【質疑】 金屬元素在自然界中，如礦物或海洋中，是如何存在的呢？這又與什么性質有關？
【板書】 一、金屬的存在：游離態：少數不活潑的金屬；化合態：多數比較活潑的金屬
【介紹】 我國的礦產資源現狀，國情教育
【講解】 我們日常使用的金屬材料大多是金屬單質或合金。因此必須把化合態的金屬轉化為金屬單質－金屬的冶煉。
【板書】 二、金屬的冶煉
【設問探究】 我們該如何從礦石中提煉出金屬單質呢？根據什么原理？
【學生活動】 分組討論、發言
【講解】 （正確評價學生的回答并復述）冶煉金屬的根據是用還原劑把金屬礦石中的金屬離子還原成單質，經過三個步驟。冶煉的步驟：
第一步：礦石的富集：除去雜質，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。
【板書】 1、金屬冶煉的實質
【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。
【板書】 2、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。
【板書】 (1)、熱分解法
2HgO 2Hg＋O 2 ↑2AgO 2Ag＋O 2 ↑
【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。
【板書】 (2)、電解法
MgCl 2 (熔融) Mg＋Cl 2 ↑
【分析】 對于大多數金屬，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，必須使用還原劑還原金屬陽離子。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。
【板書】 (3)、熱還原法
① 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。
【點評并強調】 若金屬以硫化物或碳酸鹽形式存在，應先將其轉化成氧化物。
【實驗探究】 實驗 4—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、記錄實驗現象，并思考回答：反應前：無鐵存在。反應中：發光、放熱、反應劇烈。反應后：用磁鐵檢查生成物有塊狀物被吸起。2Al+Fe 2 O 3 =2Fe+Al 2 O 3 +Q。Al的還原性強于鐵，也能與化合態氧結合。證明Al的還原性強于Fe，Al可與化合態的氧反應。
（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）。
【說明】 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，以保證鎂條的繼續燃燒，同時放出足夠的熱量引發氧化鐵和鋁粉的反應。由于該反應放出大量的熱，只要反應已經引發，就可劇烈進行，放出的熱使生成的鐵熔為液態。
【設疑】 發生了什么反應？如何書寫化學方程式呢？
2Al+Fe 2 O 3 =2Fe+Al 2 O 3
【講述】 我們把上述反應稱為鋁熱反應。
【板書】 ②鋁熱反應
【應用探究】 鋁熱反應有什么用途呢？
【放錄像】 鋁熱反應在生產中的應用：焊接鋼軌、冶煉難熔金屬。看錄像。體會化學在生產、生活中的實際應用，激發學生熱受化學的情感。
【講述并板書】 ③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）。
2Al＋Cr 2 O 3 ＝2Cr＋Al 2 O 3
4Al＋3MnO 2 ＝2Al 2 O 3 ＋3Mn
【小結】 金屬冶煉的方法：（投影）
【過渡】 地球上的金屬礦產資源是有限的，無法再生，而且隨著金屬的使用，金屬會被腐蝕而污染環境，那么我們應該具體怎么做呢？
【板書】 三、金屬的回收與環境、資源保護
【閱讀指導】 閱讀教材相關內容。
【講述】 正確評價學生的回答并歸納。
【講述】 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，防止污染環境且緩解資源短缺的矛盾。
【資料介紹】 以鋁為例，生產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量約 2500萬噸，年消耗鋁土礦超過一億噸，如果照此發展下去，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，利用廢雜原料生產一噸合金鋁錠與用鋁土礦原料生產一噸原鋁錠相比，可以節省95％以上的能源消耗。
每生產一噸原鋁錠需要消耗能源 213．2TJ(電能約占82％)，而生產一噸再生鋁合金錠所需能源消耗為5．5TJ(燃料約占80％)，僅為原鋁錠生產能源消耗的2．6％，優勢比較明顯。由于鋁可以反復循環使用，從再生鋁廢料中再生產鋁，其節能效果更加顯著。另外，再生鋁生產中二氧化碳的產生量和排放量與原鋁生產相比，大為減少。有資料統計，再生鋁生產可比用水電生產原鋁減少二氧化碳排放量91%，比用燃油發電減少二氧化碳排放量97％以上，比用煤發電減少的二氧化碳排放量更多，環保效益十分顯著。　
【小結】 指導學生歸納本節課的內容。
【作業】 上網查資料了解中國金屬的回收利用情況，并寫一份調查報告（ 300字左右）
【板書設計】
一、金屬的存在：游離態：少數不活潑的金屬；化合態：多數比較活潑的金屬
二、金屬的冶煉
1、金屬冶煉的實質
2、金屬冶煉的方法
(1)、熱分解法
(2)、電解法
(3)、熱還原法
① 常用還原劑：焦炭、CO、H2、活潑金屬(如Al)等
②鋁熱反應
③鋁熱反應的應用： a：野外焊接。
小結：金屬冶煉的方法：

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