金属矿物的开发利用.doc

金属矿物的开发利用

【教学目标】
一、 知识与技能
1.了解金属冶炼的实质，掌握金属冶炼的一般原理及不同金属的冶炼方法。
2.了解金属的回收利用与资源的保护。
二、过程与方法
1.通过铝热反应实验探究，掌握金属冶炼的原理，增强实验探究能力。
2.通过小组讨论，提高语言表达能力。
3.通过结合化学史教学，初步了解化学发展的培养开拓创新意识，激发学习兴趣。
三、情感态度与价值观
认同化学在自然资源开发和利用中的意义和作用，形成对化学与可持续发展关系间的正确认识，树立资源保护及合理开发意识。
【教学重难点】
教学重点：金属冶炼的一般原理及不同金属的冶炼方法，铝热反应的原理及应用
教学难点：在掌握金属冶炼一般原理的基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法
【教学方法】多媒体辅助教学，探究式教学
【授课类型】新授课
【课时安排】一课时
【教学过程】
[导入新课]新邵县拥有丰富的金、钨、锌、铜、锑、硫铁矿等矿产资源，如何将金属矿物转变为金属单质，是我们本节课探讨的内容——金属矿物的开发利用。
[板书]金属矿物的开发利用
[教师]金属在自然界中以什么形式存在？
[学生]游离态和化合态
[教师]极少数不活泼金属以游离态形式存在，如：铂、金、银、陨铁等，大多数活泼金属以化合态形式存在，如：铝以铝土矿形式存在、铁以铁矿石形式存在，白云石[CaMg(CO3)2]，辰砂（HgS），菱镁矿
（MgCO3）。
[板书]一、金属在自然界中的存在
游离态：极少数不活泼金属
化合态：多数较活泼金属
[思考]如果需要金属单质，怎么办？
[学生]金属的冶炼
[追问]金属的冶炼是什么？
[学生]将金属从其化合物中还原出来，使之转变为单质的过程，称为金属的冶炼。
[板书]二、金属的冶炼
1. 定义：将金属从其化合物中还原出来，使之转变为单质的过程。
[教师]金属冶炼的实质是用还原剂将金属从矿物中还原出来，即为：Mn+ + ne- = M
[板书]2.实质：Mn+ + ne- = M
[提问]金属冶炼的步骤有哪些？
[学生]金属冶炼分为三步，一是矿石的富集：主要是除去杂质，提高矿石中有用成分含量；二是冶炼，利用氧化还原反应，在一定条件下，把金属离子还原成单质；三是精炼，采用一定方法，提炼纯金属。
[板书]3.金属冶炼的步骤：矿石的富集、冶炼、精炼
[提问]还原出金属的难易由什么决定？
[教师]金属离子得电子的难易程度，金属越活泼，越易失电子，该金属离子就越难得电子，还原出该金属越难 。因此，应根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法。
[PPT展示]
[教师]金属位置越靠后，其化合物越易被还原，用一般的还原方法即可。金属位置越靠前，其化合物越难被还原，要用较强的还原手段来还原。
[提问]金属的冶炼方法有哪些？
[教师]刘禹锡在《浪淘沙》一诗中写到：“美人首饰侯王印，尽是沙中海底来。”这就是沙里淘金，沙里淘金的原理是什么？
[学生]金的质量较沙重，在淘去粗沙后，用水银滚动吸附金，水银是已知唯一可以粘附金的物质。
[教师]沙里淘金利用物理方法获得金，它是物理提取法，这种方法适用于铂、金等极不活泼的金属。
[板书]三、金属的冶炼方法
1.物理提取法：适用于极不活泼的金属——Pt、Au
[教师]葛洪在《抱朴子》一书中写道：“丹砂烧之成水银”。丹砂又叫辰砂，请写出丹砂变成水银的化学方程式。
[学生]学生自主书写，教师检查学生书写的正误
[教师]它是一种化学方法——热分解法，请你写出HgO、Ag2O受热分解为Hg、Ag的化学方程式。
[学生]

[教师]热分解法适用于金属活动性顺序表中不活泼金属的冶炼，如Ag、Hg的冶炼。
[板书]2.化学方法
①热分解法：适用于金属活动性顺序表中不活泼金属的冶炼，如Ag、Hg的冶炼
[思考]铝、镁、钠等非常活泼金属如何得到其单质呢？
[教师]对于非常活泼的金属我们采用电解法，通过电解熔融物得到金属单质。请你写出电解熔融的Al2O3、MgCl2、NaCl的化学方程式。
[学生]

[教师]电解法适用于钾、钙、钠、镁、铝等非常活泼金属的冶炼。电解熔融物：适用于活泼金属的冶炼，炼得的金属纯度高，耗电量大，生产成本高。熔融物属于离子化合物。
[板书]②电解法：适用于钾、钙、钠、镁、铝等非常活泼金属的冶炼
[思考]AlCl3的熔点为 190℃，Al2O3的熔点为 2045℃，为什么用电解 Al2O3的方法制取金属铝，而不用电解 AlCl3的方法呢？
[学生]AlCl3为共价化合物，熔融态不导电
[思考]电解氯化钠溶液能制得钠吗？
[学生]不能，如果电解氯化钠溶液能够制得钠，钠会和溶液中的水反应，最终也不能得到钠单质。
[提问]如何通过氧化铁得到单质铁？
[教师]通过热还原法，其原理是在高温下发生氧化还原反应，用还原剂将金属从它们的化合物中还原出来。请你写出CuO、Fe2O3、Cr2O3被还原为金属单质的化学方程式。
[学生]

[教师]热还原法适用于金属活动性顺序表中介于Zn和Cu之间的金属的冶炼。
[板书]③热还原法：适用于金属活动性顺序表中介于Zn和Cu之间的金属的冶炼
[实验探究][PPT展示]铝热反应：
实验步骤：
1.把两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状套在一起，使四周都有四层。取出内层滤纸，在底部剪一个小孔后用水润湿，再套回原处，并架在铁圈上，（如右图所示）下面放置一盛沙子的蒸发皿。
2.将5 g干燥的氧化铁粉末和2 g铝粉均匀混合后放入纸漏斗中，上面加少量氯酸钾中间插一根用砂纸打磨过的镁带。
3.用燃着的小木条点燃镁带，观察现象。
[PPT展示]
现象
镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中——铁。
原理

[思考]镁条、氯酸钾、氧化铁和铝粉的混合物的作用是什么?
[学生]镁条：引燃剂、氯酸钾：助燃剂、氧化铁和铝粉的混合物：铝热剂
[板书]3.铝热反应
（1）原理：

（2）镁条：引燃剂、氯酸钾：助燃剂、氧化铁和铝粉的混合物：铝热剂
[教师]一些活泼的金属也可作还原剂还原金属，请写出MnO2、Cr2O3、Co3O4分别与Al反应的方程式。
[学生][PPT展示]

[教师]铝热反应原理应用于焊接钢轨，冶炼钒、铬、锰等金属。
[板书]（3）应用：焊接钢轨，冶炼钒、铬、锰等金属
[教师]金属的冶炼方法总结：
根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法

[过渡]矿物是可再生资源吗？下图是一些矿物可供开采的年限，看完之后你有什么感受？

[角色扮演]
1. 假如你是我县国土资源局局长，你认为金属资源的回收利用可以采取哪些措施？
2. 假如你是一名普通老百姓，你觉得在金属资源的保护方面可以做些什么？在日常生活中应注意什么？
[板书]四、金属资源的可持续发展
1.加强金属资源的回收和再利用
2.提高金属矿物的利用率
3.减少金属的使用量
4.使用其他材料代替金属材料
[小结]学生自主进行小结。
[练习]
1．下列化学反应在金属冶炼工业中还没有得到应用的是( D )
A．2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑
B．2Ag2O4Ag＋O2↑
C．Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
D．Al2O3＋3C2Al＋3CO↑
2.不能用热分解法制得的金属是（ AC ）
A、铁 B、银 C、镁 D、汞
3.铝能用于冶炼难熔的金属（如铁、钒、锰等），这是因为铝具有( D )
A、两性 B、导电性好
C、熔点低 D、还原性，在冶炼反应中放出大量的热
[作业布置]学法大视野p105 A组
[板书设计]
金属矿物的开发利用
一、金属在自然界中的存在
游离态：极少数不活泼金属
化合态：多数较活泼金属
二、金属的冶炼
1.定义：将金属从其化合物中还原出来，使之转变为单质的过程
2.实质：Mn+ + ne- = M
3.金属冶炼的步骤：矿石的富集、冶炼、精炼

三、金属的冶炼方法
1.物理提取法：适用于极不活泼的金属——Pt、Au
2.化学方法
①热分解法：适用于金属活动性顺序表中不活泼金属的冶炼，
如：Ag、Hg的冶炼
②电解法：适用于钾、钙、钠、镁、铝等非常活泼金属的冶炼
③热还原法：适用于金属活动性顺序表中介于Zn和Cu之间的
金属的冶炼
3.铝热反应
（1）原理：

（2） 镁条：引燃剂 氯酸钾：助燃剂
氧化铁和铝粉的混合物：铝热剂
（3）应用：焊接钢轨，冶炼钒、铬、锰等金属
四、金属资源的可持续发展
1.加强金属资源的回收和再利用
2.提高金属矿物的利用率
3.减少金属的使用量
4.使用其他材料代替金属材料