第1节 第1课时 自然资源的开发利用（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高一化学同步精品课堂（人教版2019必修第二册）

第一节 自然资源的开发利用 课时1 金属矿物的开发利用 人教版2019必修第二册 第八章 化学与可持续发展 素养目标 宏观辨识与微观探析： 通过宏观上认识自然资源—金属矿物的开发利用，能从化学微观角度分析、探究金属冶炼的原理和一般方法，提升“宏观辨识与微观探析”的能力。 证据推理与模型认知： 能基于金属的活泼性不同，利用氧化还原反应原理，推理分析不同金属冶炼的原理和一般方法，形成金属冶炼方法的认知模型。 科学探究与创新意识： 通过学习合理开发和利用金属矿物资源的途径和方法，能运用所学化学知识分析金属矿物开发利用对社会可持续发展的影响，并对这些影响从多个方面进行评估。 教学目标 本节重点 金属治炼 本节难点 金属治炼 1.能够从金属在自然界存在状态分析出金属冶炼的实质,并能说出金属治炼方法与金属活泼性的关系。 2.了解常见金属矿石的主要成分。 3.知道常用分解法和电解法治炼的金属,并能够写出相应的方程式。 新课导入 请你描述！ 联系生活，了解自然资源的分类和可持续发展 资料卡片 自然资源是人类社会发展不可或缺的自然物质基础，包括土地与土壤资源、矿产资源、生物资源、水资源、能源资源、环境资源等，根据其能否再生可以分为可再生资源和不可再生资源。可持续发展的目标是在满足人类需要的同时，强调人类的行为要受到自然界的制约，强调人类代际之间、人类与其他生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济可持续发展、社会可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展等方面。 新课导入 你了解吗？ 自然资源是怎么划分的吗？ 化学是人类利用自然资源和应对环境问题的重要科学依据 科学、安全、有效和合理地开发自然资源和使用各种化学品,为建设美丽家园发挥化学科学的重要价值。 自然资源 壹 金属矿物的开发利用 贰 知识导航 金属的冶炼 叁 01 自然资源 课堂探究 一、自然资源 认识了解 对比学习 1.自然资源是人类社会发展不可或缺的自然物质基础 2.自然资源的分类 土地与土壤资源 矿产资源 生物资源 水资源 能源资源 环境资源 3.自然资源能否再生 可再生资源 不可再生资源 植物、微生物、可降解塑料袋、水资源、地热资源 金属矿产和非金属矿产（煤、石油、天然气、土壤等） 课堂思考 请你思考！ 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？ 多功能军工刀 高压钠灯 铜导线 铁锅 不锈钢锅 钛合金羽毛球拍 镍合金门锁 铂合金首饰 钠钾合金 02 金属矿物的开发利用 课堂探究 二、金属矿物的开发利用 重点理解 对比学习 1.金属元素在自然界的存在 ⑴游离态： 少数不活波金属 铂矿 铜 银 陨铁 金矿 ⑵化合态： 绝大多数金属以矿物质形式存在 蓝铜矿 赤铁矿 赤铜矿 钨矿 铝矿 孔雀石 铅锌矿 菱镁矿 黄铜矿 03 金属的冶炼 课堂探究 三、金属的冶炼 重点理解 探究学习 1.定义：将金属从其化合物中还原出来的过程，工业上称之为金属的冶炼。 2.实质： Mn+ M +ne- 得电子，被还原 3.冶炼步骤： 富集 除杂,提高矿石中有用成分的含量 利用氧化还原反应将金属化合物还原成单质 提纯金属 冶炼 精炼 课堂思考 你知道吗？ 人类冶炼金属的历史 青铜器时代 铁器时代 公元前6 000年 ——Cu 公元前4 500年 ——Au 公元前500年 ——Fe 公元500年 ——Zn 1792年——Mg 1807年——Na 1827年——Al 从上图你了解什么规律？ 公元前1 000年 ——Ag 课堂探究 重点理解 三、金属的冶炼 对比学习 4.冶炼方法： ⑴热分解法 明代炼丹炉 丹砂烧之成水银 加热的是金属氧化物 2HgO 2Hg＋O2↑ 2Ag2O 4Ag＋O2↑ 课堂思考 你知道吗？ 铜是人类第一种大量使用的金属，结束了漫长的“石器时代” 铜 镜 汉武帝时铜币 先秦刀币 司母戊鼎 铜虎头 铜的冶炼 炼矿曰扯铜，其法矿千斤(氧化矿，灼烧得CuO)用炭七八百斤不等，炉如来墙，底作圆窠，铺以炭末，始加矿炭……而铜沉于低，有流碣，即铜成之候矣——清·张泓《滇南新语》 CuO＋C Cu＋CO↑ 　 请写出冶炼铜的化学方程式 热还原法 课堂探究 三、金属的冶炼 重点理解 探究学习 4.冶炼方法： ①铜的冶炼 Cu2(OH)2CO3 2CuO＋CO2↑＋H2O 　 人类很早就发现，孔雀石在熊熊燃烧的树木中灼烧，树木余烬里会有一种红色光亮的金属凝固出来，试用化学方程式表示所发生的反应： Cu2(OH)2CO3 孔雀石 资料 孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3 加热可分解生成三种氧化物 CuO＋C Cu＋CO↑ 　 ⑵热还原法 课堂探究 重点理解 三、金属的冶炼 探究学习 4.冶炼方法： ⑵热还原法 ②铁的冶炼 Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2 高温 CuO+H2 === Cu + H2O 高温 热还原法：常用的还原剂有：CO、H2、C(焦炭)、活泼金属 ③铝热反应 铝热法：用金属铝做还原剂冶炼活泼性不如铝且“高熔点”的金属（Fe、V、Cr、Mn等） Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3 高温 课堂探究 三、金属的冶炼 探究学习 重点理解 4.冶炼方法： 应用：①冶炼熔点较高的金属，如铬、锰、钨、钒等 ②金属焊接，如焊接钢轨。 ③铝热反应 课堂探究 三、金属的冶炼 难点理解 对比学习 4.冶炼方法： ③铝热反应 Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3 高温 3MnO2+4Al 3Mn+ 2Al2O3 高温 Cr2O3+2Al 2Cr + Al2O3 高温 3Co3O4+8Al 9Co + 4Al2O3 高温 3V2O5+10Al 6V+ 5Al2O3 高温 铝热剂 课堂探究 重点理解 三、金属的冶炼 对比学习 4.冶炼方法： ⑵热还原法 钨棒 三氧化钨 钨矿 WO3＋3H2 W＋3H2O 　 2Al＋WO3 W＋Al2O3 　 高温 你知道吗？ 拿破仑大帝喜欢炫耀自己。每次宴会，餐桌上的用具几乎全是用银制成的， 唯有他自己用的那一个碗却是铝制品。 为什么贵为法国皇帝用色泽要暗得多的铝碗呢？ 课堂思考 1827年，德国化学家维勒用金属钾制得了铝 1854 年，法国的德维尔用金属钠制得铝 到19世纪末，铝的价格发生了成千倍的跌落！ 1886年分别发明了一种炼铝的方法。 电解法 观看 课堂探究 重点理解 三、金属的冶炼 探究学习 4.冶炼方法： （3）电解法 电解法——适用于很活泼的金属（K Ca Na Mg Al ） MgCl2 (熔融) Mg ＋ Cl2 ↑ 电解 2NaCl (熔融) 2Na＋Cl2 ↑ 电解 2Al2O3 (熔融) 4Al ＋ 3O2 ↑ 电解 冰晶石 请你思考！ 冶炼Mg时电解MgCl2，不能电解MgO？冶炼Al时电解Al2O3不能 电解AlCl3？ 课堂思考 电解法制取镁时需要电解化合物的熔融状态，而MgO的熔点太高，将MgO加热熔融消耗的能量太高不经济。 AlCl3是共价化合物，熔融状态下无自由移动的离子 观看 课堂探究 三、金属的冶炼 重点理解 探究学习 4.冶炼方法： （4）总结 即：Mn+ + ne- M 由于不同的金属离子得电子的能力不同,所以冶炼的方法不同 不活泼的金属 K、Ca、Na、Mg、Al、 Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、 Hg、Ag、Pt、Au 非常活泼的金属 中等活泼的金属 课堂思考 你想到了什么？ 请将你的想法与同学交流 思考与讨论 计算表明，生产1mol铝消耗的电能至少为1.8×106J，回收铝质饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比，前者的能耗仅沟后者的3%~5%。通过对上述数据的分析和比较，结合图8-1和图8-2，你想到了什么？请将你的想法与同学交流。 课堂思考 你想到了什么？ 请将你的想法与同学交流 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。 典例精讲 【例1】利用铝土矿制取氧化铝 a．酸溶法的工艺流程： 上述过程中①、②反应的离子方程式分别为 ① ； ② ； 反应③的化学方程式： 。 典例精讲 【例1】利用铝土矿制取氧化铝 b．碱溶法的工艺流程： 上述过程中①、②反应的离子方程式分别为 ① ； ② 。 AlO2-＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO3- 课堂小结 30 随堂演练 1、判断正误 (1)在自然界中金属元素都以化合态的形式存在(　　) (2)利用化合物冶炼金属时，金属元素一定发生还原反应(　　) (3)越活泼的金属元素，人类利用的越晚(　　) (4)用热还原法冶炼金属时，可以用H2将Mg从化合物中还原出来(　　) (5)铝热反应的本质是用铝将比铝活泼性弱的金属从其化合物中置换出来( ) (6)可以通过电解饱和食盐水的方法获取金属钠(　　) (7)可以通过电解熔融的MgO和AlCl3来制备金属Mg、Al(　　) × √ × √ × × √ 31 随堂演练 2、工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。你认为选择方法的主要依据是 （ ） A.金属在自然界的存在形式 B.金属元素在地壳中的含量 C.金属熔点高低 D.金属阳离子得电子的能力 D 3、下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是 ( ) A.WO3 B.MnO2 C.MgO D.V2O5 C 32 随堂演练 4、冶炼金属常用以下几种方法： ①以C或H2、CO作为还原剂还原法 ；②热分解法 ；③电解法 ；④铝热法。 现冶炼下列金属：Al、Mg、Cu、Hg、Mn，试标明适宜的冶炼方法。 Al： ；Mg： ；Cu： ； Hg： ；Mn： 。 ③ ③ ① ② ④ 33 演示完毕 感谢聆听 分层作业见同课时word https://www.zxxk.com/user/13354804 Lavf58.12.100 Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \o\al(＋,4) 2Al(OH)3eq \o(=====,\s\up17(△))Al2O3＋3H2O Al2O3＋2OH－===2AlOeq \o\al(－,2)＋H2O $$