8.1自然资源的开发利用 第一课时 教学设计 2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

人教版高中化学必修二 《自然资源的开发利用》第一课时 教学设计 课题名 《自然资源的开发利用 》第一课时 教学目标 1．掌握金属冶炼的实质、步骤和方法。 2．掌握铝热反应的原理和实验步骤。 3.了解合理开发和利用金属资源的原因及途径。 教学重点 金属冶炼的实质、步骤和方法，铝热反应的原理和实验步骤。 教学难点 金属冶炼的实质、步骤和方法，铝热反应的原理和实验步骤。 教学准备 教师准备：PPT、实验 学生准备：预习课本 教学过程 新课导入 人们在生活和生产中使用的金属材料多为合金，它是由金属单质加工获得的。那么人们是如何获得金属单质？金属矿物又是如何开发和利用的呢？ 新课讲授 一、金属矿物的开发利用 1、金属元素在自然界中的存在形式 自然界中绝大多数金属以化合态存在只有少数金属以游离态存在（金、铂） 2、金属的冶炼 ①定义: 工业上将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。 ②实质:在一定条件下,用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。 ③步骤：采矿→矿石富集→金属冶炼→精炼 部分金属矿物 如图表示金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发利用的大致年限。 思考：地壳中铝的含量比铁和铜高，但是铝使用的时间却远远晚于铜和铁，这是为什么呢？ 金属的活动性越弱，人类开发、利用它的时间越早； 金属的活动性越强，人类开发、利用它的时间越迟。 3、冶炼金属的方法 ①热分解法—金属活动性顺序表中的不活泼金属, 例如: Hg、Ag等 练习:写出HgO，Ag2O受热分解的化学方程式 ②电解法——适用于很活泼的金属（K Ca Na Mg Al ） 思考：为何工业上制镁用MgCl2固体电解 ，而制铝却用Al2O3固体电解？ 原因：MgO的熔点远远高于MgCl2的熔点，电解熔融状态的MgO需要更高的温度，消耗更多的能量，对条件、设备的要求更高；AlCl3的熔点虽然低但易升华，是共价化合物，熔融状态不电离，无法进行电解。 ③热还原法—大多数金属（活动性介于Zn-Cu的金属) 常见还原剂：焦炭、CO、H2、活泼金属Al等 高炉炼铁： C还原氧化铜： 铝热反应： 铝与某些难熔金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等)在高温条件下发生的置换反应称为铝热反应。 现象：1、镁条剧烈燃烧 2、氧化铁与铝粉发生剧烈反应，放出大量的热，放出耀眼的白光，火星四射 3、漏斗下部烧穿，有熔融物落入细沙中 原理： 铝热剂：铝粉 + 金属氧化物 (V2O5 Cr2O3 MnO2 FexOy等) 注意：只有Al和比Al活动性弱的金属形成的氧化物组成的混合物才能称之为铝热剂。 反应特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的 金属单质呈熔融态且易与Al2O3(固态)分离。 应用：①焊接钢轨； ②定向爆破； ③冶炼熔点高的金属（如钨、钒、铬、锰等） 练习：请写出MnO2、Cr2O3分别与Al反应的化学方程式 ④物理方法——富集法适用于极不活泼的金属（如：铂Pt、金 Au ） 思考：沙里淘金的分离原理？ 淘金原理：金的密度比沙大，淘去粗沙后的砂金。 ⑤其它方法： 湿法炼铜：Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4 Cu + 2AgNO3 =2Ag + Cu(NO3)2高温 火法炼铜：Cu2S +O2 === 2Cu + SO2↑ 思考与交流： 启示1:从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝质饮料罐得到铝消耗的能量，可知在实际生产过程中必须考虑投入与产出，要考虑成本。 启示2:加强度旧金属的回收和再利用是合理开发和利用金属资源的重要途径。要树立金属垃圾也是一种宝贵资源的理念。在日常生活中，要大力倡导金属垃圾的分类回收和再利用，养成自觉珍惜自然资源、节约资源、爱惜环境和保护环境的意识。 启示3:实际工业生产中，从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的过程，往往涉及许多其他物质和反应，在得到所需产品的同时，也会产生废弃物。因此必须考虑废弃物的处理和生产对环境的影响，形成绿色化学观念和可持续发展意识。 利用铝土矿制取氧化铝： a．酸溶法的工艺流程： b．碱溶法的工艺流程： 二、合理开发和利用金属资源的原因及途径 1.原因： （1）资源有限且分布不均 （2）金属的冶炼消耗许多能量 （3）金属冶炼造成环境污染 （4）金属腐蚀造成大量损失 2.措施： (1)提高金属矿物的利用率； (2)开发环保高效的金属冶炼方法； (3)防止金属的腐蚀 ； (4)加强废旧金属的回收和再利用 ； (5)使用其他材料代替金属材料。 课堂小结 金属矿物的开发利用 1、金属元素在自然界中的存在形式 2、金属的冶炼 ①定义 ②实质 ③步骤 ④冶炼方法 布置作业 练习册上相应习题 板书