2022年高一化學(xué) 4.1開發(fā)利用金屬礦物和海水資源教案1 新人教版必修2第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源（第1課時）【導(dǎo)入】人們通常將化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行分類，在原子、分子乃至超分子等不同的結(jié)構(gòu)層次上研究物質(zhì)及其發(fā)生化學(xué)變化的規(guī)律，認(rèn)識物質(zhì)在變化過程中表現(xiàn)出的性質(zhì)。所有這些都是人類利用自然資源、豐富物質(zhì)世界的重要科學(xué)依據(jù)。本節(jié)課我們主要以金屬礦物和海水資源的充分利用為例，認(rèn)識和體會化學(xué)在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用。 超分子：通常是指由兩種或兩種以上的分子依靠分子間作用力結(jié)合在一起的具有一定結(jié)構(gòu)和功能的聚集體。 【資料卡片】自然資源與可持續(xù)發(fā)展1.自 然 資源：指在一定時間、地點的條件下能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價值的，以提高人類當(dāng)前和將來福利的自然環(huán)境因素和條件的總稱。2.可持續(xù)發(fā)展：包括經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，社會的可持續(xù)發(fā)展、資源可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展和全球可持續(xù)發(fā)展。一.金屬礦物的開發(fā)和利用1.金屬元素在自然界存在的形態(tài)：（1）游離態(tài)：極少數(shù)的不活潑金屬（金、鉑等）以游離態(tài)存在（單質(zhì)的形式）（2）化合態(tài)：絕大多數(shù)金屬在自然界中是以化合態(tài)（化合物的形式）存在，如鋁以鋁土礦形式存在，鐵以鐵礦石形式存在。2.金屬的冶煉：金屬冶煉是工業(yè)上將金屬從含有金屬元素的礦石中還原出來的生產(chǎn)過程。（1）金屬冶煉的一般方法：金屬的活動性不同，冶煉的方法不同。熱分解法：對于不活潑金屬（活動順序中，Hg及Hg以后）可以直接用加熱分解的方法將金屬從其化合物中還原出來，例如：2HgO2Hg+O22Ag2O4Ag+O2熱還原法：在金屬活動性順序表中處于中間位置的金屬（Zn-Cu), 通常是在高溫下用還原劑（C、CO、H2、活潑金屬等）將金屬從其化合物中還原出來，例如： Fe2O3+3CO 2Fe + CO2WO3 + 3H2 W +3H2OZnO + C Zn + COFe2O3+2Al 2Fe + Al2O3（鋁熱反應(yīng)） Cr2O3+2Al 2Cr+ Al2O3（鋁熱反應(yīng)）【實驗41】鋁熱反應(yīng)I.操作：(1)把兩張濾紙分別折疊成漏斗狀套在一起（內(nèi)層濾紙底部剪一小孔，用水濕潤）架在鐵架臺上，下面放置一 盛沙子的蒸發(fā)皿。(2)將5g干燥的氧化鐵粉末和2g鋁粉均勻混合后放入紙 漏斗中，混合物上面加少量氯酸鉀固體，中間插一 根用砂紙打磨過的鎂條。(3)用燃著的小木條點燃鎂條，觀察現(xiàn)象。.現(xiàn)象：(1)鎂條劇烈燃燒，并發(fā)出耀眼的白光。(2)引起混合物劇烈燃燒，發(fā)光發(fā)熱。(3)紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷卻后，除去外層熔渣（Al2O3)，可以發(fā)現(xiàn)落下的是鐵珠。.反應(yīng)： Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3（鋁熱反應(yīng)）.鋁熱劑及應(yīng)用： (1)鋁熱劑：鋁粉與某些金屬（比鋁不活潑的金屬）氧化物的混合物。在高溫下發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱，其混合物稱為鋁熱劑；反應(yīng)稱為鋁熱反應(yīng)。(2)鋁熱反應(yīng)的特點：在高溫下引燃后劇烈反應(yīng)，放出大量的熱，產(chǎn)生高溫，使被還原出來的金屬熔化，與熔渣分離。體現(xiàn)鋁的還原性、氧化鋁高熔點的性質(zhì)。(3)鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用：焊接鋼軌冶煉高熔點金屬：V、Cr、Mn等。電解法：非?；顫姷慕饘伲ɑ顒禹樞蛑校篕- Al）用一般的還原劑很難將它們還原出來，通常采用電解熔融的金屬化合物的方法冶煉活潑金屬，例如：2NaCl（熔融） 2Na + Cl2MgCl2（熔融） Mg + Cl2 2Al2O3 （熔融）4Al + 3O2 有些金屬可以利用氧氣從其硫化物中冶煉出來，例如：冶煉銅Cu2S + O2 2Cu + SO2【總結(jié)】金屬活動順序表中不同金屬冶煉方法的選擇電解法 熱還原法 熱分解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag 【表41】常見金屬的冶煉原理 金 屬 冶 煉 原 理 Fe Fe2O3+3CO 2Fe + CO2 Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3（鋁熱反應(yīng)） Cu Cu2S + O2 2Cu + SO2(火法煉銅) Fe CuSO4 = FeSO4 Cu(濕法煉銅) Mg MgO C Mg(g) CO(g) MgCl2（熔融） Mg + Cl2 Al 2Al2O3 （熔融）4Al + 3O2 Na 2NaCl（熔融） 2Na + Cl2（2）金屬提煉一般步驟：礦石的富集、除雜； 冶煉； 精煉。3.金屬的利用、回收和資源的保護(hù)（1）礦產(chǎn)資源是有限的： 礦產(chǎn)資源是大自然賦予人類的寶貴財富，但并非取之不盡用之不竭，是不可再生的。隨著人們的開發(fā)利用，將會日漸減少。我國幅員遼闊，是世界上礦產(chǎn)資源比較豐富、礦產(chǎn)品種比較齊全的國家。我國礦產(chǎn)資源總值居世界第3位，但人均擁有量約為世界人均水平的。因此，我們要合理開發(fā)和利用這些礦物資源。（2）合理開發(fā)、有效利用、金屬的回收和資源保護(hù)：合理開發(fā)和利用這些礦物資源。有效地使用金屬產(chǎn)品、材料。主要途徑有：提高金屬礦物的利用率。減少金屬的使用量。加強金屬資源的回收和再利用，使用代用材料節(jié)約礦產(chǎn)資源、保護(hù)礦產(chǎn)資源?！倦S堂練習(xí)】1. 冶煉金屬一般有下列四種方法：焦炭法，水煤氣（或H2或CO）法，活潑金屬置換法，電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有（）火燒孔雀石法煉銅，（）濕法煉銅，現(xiàn)代有（）鋁熱法煉鉻，（）從光鹵石（KClMgCl26H2O）中煉鎂，對它們的冶煉方法分析不正確的是-（ B ） A（）用 B（）用C（）用 D（）用2工業(yè)上用鋁土礦（主要成分是Al2O3）生產(chǎn)鋁的過程，可用簡單示意圖表示如下（圖中字母代表有關(guān)物質(zhì)的分子式）請寫出反應(yīng)的方程式。 Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O ； 2NaAlO2 + CO2 + 3H2O = 2Al(OH)3+ Na2CO3 ； Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3+ 2NaOH ； 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O 。3.關(guān)于金屬元素在自然界存在的情況的敘述中，正確的是-（CD）A、金屬元素僅存在于礦物中。B、金屬元素存在于礦物和動物體內(nèi)，但植物體內(nèi)不含。C、少數(shù)金屬元素以游離態(tài)存在，大多數(shù)金屬元素以化合態(tài)存在。D、金屬元素不僅存在礦物中，動物和植物體內(nèi)也存在少量金屬元素。4.下列化學(xué)方程式，能用于工業(yè)上冶煉金屬鎂的是-( BD)A、2Na+MgCl2=2NaCl+Mg B、MgCl2(熔化)MgO+Cl2C、2MgO2Mg+O2 D、MgO+CMgO+C5.下列金屬鐵、鎂、錳、礬、鉻?？捎娩X熱法制備的有-( C ) A. B. C. D.6在冶金工業(yè)上，通常均不能用化學(xué)還原劑制得的金屬組是-( A ) ANa、Ba、Mg、A1 BZn、Fe、Cu、Ag CNa、K、Zn、Fe DMg、Al、Zn、Fe