课题 第四章　化学与自然资源的开发利用

第一节 金属矿物的开发利用(第一课时) 备课日期 授课日期 教 学 目 标 1．知识与技能：了解金属元素在自然界的存在形态；掌握金属冶炼的原理和方法；了解铝热反应及其应用。

2.过程与方法：培养学生的自学能力和查阅相关资料进行分析概括的能力；通过对实验探究，激发学生学习的主动性和创新意识。

3．情感态度价值观：体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用，揭示化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护意识及合理开发意识。 教学重点 金属冶炼的原理和方法 教学难点 学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。 教学方法 自学 教学手段 学案 课标要求 以金属矿物的综合利用为例，了解化学方法在实现物质间转化中的作用。认识化学在自然资源综合利用方面的重要价值。 教学环节 教学步骤、内容 教学活动设计 导入新课

推进新课

在初中学习了金属活动顺序表。从左到右，金属性逐渐减弱。

1.在自然界中金属大多数以什么形式存在？（化合物除了Au、Pt等外）

2.要使金属矿物转化为金属单质，金属元素的化合价如何变化？（降低）

【阅读思考】 P88 资料卡片

1、 1.什么是自然资源? 2. 可持续发展的目标是？

【自学收获】

自学研读课本P88-P90页，边读边完成导学练习。

一、金属矿物的开发利用

1、金属在自然界中的存在形式

（1）自然界中，除_Au 、_Pt_等极少数金属外，绝大多数金属元素以__化合物__的形式存在。

（2）在地壳中含量最高的金属元素是 Al ，其次是 Fe 。

2、金属冶炼的实质和原理: 使金属化合物中的金属阳离子得到电子，变成金属原子。

3、金属冶炼的方法

（1）热分解法

原理：对于不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来。

适用范围：适用于 不活泼 金属的冶炼。

举例： 2HgO 2Hg＋O2↑ ； 2Ag2O 4Ag＋O2↑ 。

（2）电解法

原理：活泼金属较难用还原剂还原，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属。

适用范围：适用于 活泼 金属的冶炼。

Mg的冶炼：MgCl2（熔融） Mg + Cl2↑

Al的冶炼：2Al2O3（熔融） 4Al + 3O2↑

Na的冶炼：2NaCl（熔融） 2Na＋Cl2↑

一些对纯度要求较高的不活泼金属也可以采用电解其盐溶液的方法来

进行冶炼,例如: 2CuSO4+ 2H2O 2Cu + 2H2SO4+ O2↑ 。另外，某些不活泼金属的精炼也用电解法。

【立竿见影】[答案] 工业上采用电解法冶炼铝的材料是Al2O3，而不是AlCl3，这是因为AlCl3是共价化合物，熔融时无法电离出自由移动的离子，不能导电；工业上采用电解法冶炼镁的材料是MgCl2，而不是MgO，这是因为MgO虽是离子化合物，但其熔点太高，熔融时会消耗大量热能，成本较高。

（3）热还原法

原理：在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂（ 焦炭、CO 、H2 、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来。

适用范围：适用于 较活泼 金属的冶炼。

举例：高炉炼铁：Fe2O3 + 3CO 2Fe＋3CO2

　　　用氢气还原氧化铜： H2 + CuO =△= Cu + H2O

　　　钨的制备： WO3 + 3H2 W＋3H2O

☆铝热反应：（课本P89实验4-1）

①概念：铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应生成另一种金属并放出大量热的化学反应。

②原理：铝作还原剂，金属氧化物作氧化剂，用铝将金属氧化物中的金属还原出来。

③铝热剂：铝粉与某些金属氧化物（如Fe2O3 、V2O5 、Cr2O3 等）组成的混合物。

④反应特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，生成的金属单质呈熔融状态且易与Al2O3分离。

注意事项：①实验时要注意安全，反应装置应远离易燃物和人；②铝粉要细，要没有被氧化，最好用铝银粉（商业名称）；(3)氧化铁粉末要干燥；（4）预先擦去镁带的氧化膜，长度约需10 cm（过短热量不够，影响实验效果）；（5）要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从纸漏斗四周溅出；（6）要用盛有细沙的蒸发皿接收熔融物，以免损坏器物或引起物品的燃烧。

反应方程式：3Fe2O3 + 8Al 4Al2O3 + 9Fe 。

应用：①焊接钢轨 ②冶炼高熔点的相对较不活泼的金属，如V、 Cr、 Mn等。

【思维拓展】铝热反应中镁条和氯酸钾是怎样引起该反应的发生的呢？

[答案] 铝热反应为放热反应，但需要高温才能发生，镁条是引燃剂，氯酸钾是助氧剂，镁条燃烧提供热量，促使 KClO3发生分解；KClO3分解放出O2，保证镁条的继续燃烧，镁条燃烧放出热量，引发铝热反应进行。由于该反应为放热反应，反应放出的热量可以维持反应继续进行，因此反应一经引发，就可剧烈进行。纸漏斗用水浸湿，是为了防止滤纸被烧坏；蒸发皿中盛有沙子，是为了防止落下的熔融物炸裂蒸发皿。

(4)其他方法：

火法炼铜：铜可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来。

Cu2S + O2 2Cu + SO2

湿法炼铜：

Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu 。

【小结】 金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系

金属的活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au 金属原子失电子能力 强 → 弱 金属离子得电子能力 弱 → 强 主要冶炼方法 电解法 热还原法 热分

解法 4、有效利用金属资源的途径

(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。 问题导入

阅读P88 资料卡片 思考

自学阅读课本P88-P90页，边读边完成学案

教师巡视指导

学生发表

教师提问

学生发表

教师讲述

练习

教师提问

学生发表

视频：高中化学实验大全-铝实验综合-Al的化学性质

教师讲解

教师强调

学生思考

回答

教师提问

学生发表

归纳