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開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源

發(fā)布時(shí)間:2023-08-01

開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源(通用2篇)

開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源 篇1

  學(xué)習(xí)目標(biāo)  1.了解化學(xué)方法在金屬礦物開(kāi)發(fā)(主要是金屬冶煉)及海水資源開(kāi)發(fā)中的作用。  2.掌握金屬冶煉的一般原理基礎(chǔ)及不同金屬的冶煉方法。  3.掌握從海水中提取鎂、鉀、溴、碘等化工產(chǎn)品原理及方法。4.認(rèn)識(shí)到關(guān)心科學(xué)、研究科學(xué)和探索科學(xué)的精神。教學(xué)重難點(diǎn): 本節(jié)教學(xué)重點(diǎn):掌握金屬冶煉的一般原理基礎(chǔ),了解適用于不同金屬的冶煉方法。了解海水資源開(kāi)發(fā)和利用。課時(shí)安排:兩課時(shí)教學(xué)過(guò)程:【引言】  例1. 第28屆國(guó)際地質(zhì)大會(huì)提供的資料顯示,海底蘊(yùn)藏著大量的天然氣水合物,俗稱“可燃冰”。“可燃冰”是一種晶體,晶體中平均每46個(gè)水分子構(gòu)成8個(gè)籠,每個(gè)籠內(nèi)可容納1個(gè)ch4分子或1個(gè)游離的h2o分子。若晶體中每8個(gè)籠有6個(gè)容納了ch4分子,另外2個(gè)籠被游離的h2o分子填充。則“可燃冰”的平均組成可表示為(    )a. 3ch4·h2o        b. ch4·3h2o        c. ch4·6h2o        d. ch4·8h2o解析:“可燃冰”是一種甲烷化合物,要推測(cè)“可燃冰”的平均組成,關(guān)鍵是要根據(jù)題目提供的信息推測(cè)“可燃冰”中甲烷分子與水分子的個(gè)數(shù)比。題目中所提到的“籠”,可使我們聯(lián)想到民間的“燈籠”,以8個(gè)“籠”為1個(gè)單元,每8個(gè)“籠”由46個(gè)水分子構(gòu)成,而其中又填充了6個(gè)ch4分子、2個(gè)h2o分子,所以ch4分子與h2o分子的個(gè)數(shù)比為6∶(46+2)=1∶8。所以,正確答案是d。象“可燃冰”這樣,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)和功能的聚集體叫超分子。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(shí)物質(zhì)在變化過(guò)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為例,一起認(rèn)識(shí)和體會(huì)化學(xué)在自然資源開(kāi)發(fā)和利用中的意義和作用。第一課時(shí)       金屬礦物的開(kāi)發(fā)和利用閱讀課本p80資料卡片自然資源與可持續(xù)發(fā)展廣義地講,所謂自然資源,是指在一定時(shí)間、地點(diǎn)的條件下能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值的,以提高人類當(dāng)前和將來(lái)福利的自然環(huán)境因素和條件的總稱。可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)是滿足人類需要,強(qiáng)調(diào)人類的行為要受到自然界的制約、強(qiáng)調(diào)代際之間、人類和其它生物種群之間、不同國(guó)家和不同地區(qū)之間的公平。它包括經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,社會(huì)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。【新課】第一課時(shí) 金屬礦物的開(kāi)發(fā)和利用一、  金屬單質(zhì)在自然界中的存在形式少數(shù)化學(xué)性質(zhì)不活潑的金屬,在自然界中能以游離態(tài)存在,如金、鉑、銅、銀;化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬,在自然界中以化合態(tài)存在。大多數(shù)金屬在自然界中是以化合態(tài)存在的,如鋁以鋁土礦形式存在,鐵以鐵礦石形式存在。二、金屬的冶煉金屬冶煉是工業(yè)上將金屬?gòu)暮薪饘僭氐牡V石中還原出來(lái)的生產(chǎn)過(guò)程。金屬的活動(dòng)性不同,可以采用不同的冶煉方法。總的說(shuō)來(lái),金屬的性質(zhì)越穩(wěn)定,越容易將其從化合物中還原出來(lái)。㈠金屬冶煉的方法主要有:(1)熱分解法對(duì)于不活潑金屬,可以直接用加熱分解的方法將金屬?gòu)钠浠衔镏羞原出來(lái),例如:2hgo 2hg+o2↑2ag2o 4ag+o2↑(2)熱還原法在金屬活動(dòng)性順序表中處于中間位置的金屬,通常是用還原劑(c、co、h2、活潑金屬等)將金屬?gòu)钠浠衔镏羞原出來(lái),例如:fe2o3+3co  2fe+co2↑wo3+3h2  w+3h2ozno+c zn+co↑mgo+c  mg(g)+co(g) fe+cuso4=feso4+cufe2o3+2al  2fe+al2o3(鋁熱反應(yīng))【演示實(shí)驗(yàn)】課本p81實(shí)驗(yàn)4-1  注意事項(xiàng):實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意安全,反應(yīng)裝置應(yīng)遠(yuǎn)離易燃物;鋁粉要細(xì)(200目以上),最好用鋁銀粉(商業(yè)名稱);預(yù)先擦去鎂帶的氧化膜,長(zhǎng)度約需10 cm(過(guò)短熱量不夠,影響實(shí)驗(yàn)效果。現(xiàn)象:,鎂條劇烈燃燒,并發(fā)出耀眼的光芒。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,可以發(fā)現(xiàn)落下的是鐵珠。結(jié)論:fe2o3+2al  2fe+al2o3(鋁熱反應(yīng))   鋁熱反應(yīng)的特點(diǎn):高溫引燃劇烈放熱,體現(xiàn)氧化鋁高熔點(diǎn)的性質(zhì)。    應(yīng)用:①焊接鋼軌②冶煉高熔點(diǎn)金屬(3)電解法非常活潑的金屬用一般的還原劑很難將它們還原出來(lái),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+cl2↑4naoh(熔融)  4na+o2+2h2omgcl2(熔融)  mg+cl2↑2al2o3  4al+3o2↑一些對(duì)純度要求較高的不活潑金屬也可以采用電解其鹽溶液的方法來(lái)進(jìn)行冶煉,例如:2cuso4+2h2o  2cu+2h2so4+o2↑(4)有些金屬可以利用氧氣從其硫化物中冶煉出來(lái),例如:cu2s+o2  2cu+so2結(jié)論:(學(xué)生總結(jié))金屬活動(dòng)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(h)cu  hg ag        【思考】為什么人類使用鐵器比使用銅器晚?金屬使用的先后與金屬冶煉的難易有關(guān)。三、金屬提煉步驟:(1)礦石的富集、除雜;(2)冶煉;(3)精煉。礦產(chǎn)資源是大自然賦予人類的寶貴財(cái)富,但并非取之不盡用之不竭,隨著人們的開(kāi)發(fā)利用,將會(huì)日漸減少,因此要加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用,節(jié)約礦產(chǎn)資源。我國(guó)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(guó)家。我國(guó)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,我們更應(yīng)注意金屬的回收和資源的保護(hù)。[課堂練習(xí)1] 冶煉金屬一般有下列四種方法:①焦炭法,②水煤氣(或h2或co)法,③活潑金屬置換法,④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有(ⅰ)火燒孔雀石法煉銅,(ⅱ)濕法煉銅,現(xiàn)代有(ⅲ)鋁熱法煉鉻,(ⅳ)從光鹵石(kcl•mgcl2•6h2o)中煉鎂,對(duì)它們的冶煉方法分析不正確的是(  )

  a.(ⅰ)用①

  b.(ⅱ)用②

  c.(ⅲ)用③

  d.(ⅳ)用④

  解析:(ⅰ)(ⅱ)(ⅲ)(ⅳ)發(fā)生的反應(yīng)分別是:

  (ⅰ)

  符合①

  (ⅱ)   符合③

  (ⅲ)   符合③

  (ⅳ)先從光鹵石中提取mgcl2,再電解mgcl2,   符合④

  答案:b

  [課堂練習(xí)2]工業(yè)上用鋁土礦(主要成分是al2o3)生產(chǎn)鋁的過(guò)程,可用簡(jiǎn)單示意圖表示如下(圖中字母代表有關(guān)物質(zhì)的分子式)寫(xiě)出①~④反應(yīng)的方程式。答案:①al2o3+2naoh====2naalo2+h2o②2naalo2+co2+3h2o====2al(oh)3↓+na2co3③na2co3+ca(oh)2====caco3↓+2naoh④2al(oh)3 al2o3+3h2o【作業(yè)】課本p85全部習(xí)題【新課】第二課時(shí)  海水資源的開(kāi)發(fā)利用一、海水淡化海洋水資源:海水中水的儲(chǔ)量約為1.3×109億噸,約占全球總水量的97%。海水中水資源的利用,主要包括海水的淡化和直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻。通過(guò)從海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去,都可以達(dá)到淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。

  二、海水中的化學(xué)資源    由于與巖石、大氣、生物的相互作用,海水中溶解和懸浮有大量的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物,按含量計(jì),水中的h、o兩種元素,加上cl、na、k、mg、ca、s、c、f、b、br、sr等11種超過(guò)總量的99%,其他為微量元素,總計(jì)含有80多種元素。 海洋有取之不盡的化學(xué)資源。海洋資源中,利用潛力最大的是海水中的化學(xué)資源。目前,在陸地上發(fā)現(xiàn)的100多種化學(xué)元素,在海水中已找到80多種,其中70多種可供提取。如,氯化鈉(即食鹽)有4億億噸,鎂約有1800萬(wàn)億噸,鉀有500萬(wàn)億噸,溴約有90萬(wàn)億噸,核燃料約40億噸-50億噸。1.海水中含有的各種元素的特點(diǎn):種類多,總儲(chǔ)量大,富集程度低。因此,從海水中提取物質(zhì)需要解決物質(zhì)的富集的問(wèn)題。2.從海水中提取物質(zhì)的方法⑴.從海水中提取食鹽的主要工藝流程從海水中制取鹽的方法主要有:鹽田法、電滲析法和冷凍法。其中鹽田法歷史最悠久,而且也是最簡(jiǎn)便和經(jīng)濟(jì)有效的方法,現(xiàn)在還在廣泛采用。鹽田法又叫灘曬法,鹽田建在海灘邊,借用海灘逐漸升高的坡度,開(kāi)出一片片象扶梯一樣的池子。利用漲潮或用風(fēng)車和泵抽取海水到池內(nèi)。海水流過(guò)幾個(gè)池子,隨著風(fēng)吹日曬,水份不斷蒸發(fā),海水中的鹽濃度愈來(lái)愈高,最后讓濃鹽水進(jìn)入結(jié)晶池,繼續(xù)蒸發(fā),直到析出食鹽晶體。我國(guó)是世界上最大的產(chǎn)鹽國(guó),年產(chǎn)鹽量近萬(wàn)噸,占世界食鹽產(chǎn)量的80%。

  ⑵.從海水中提取鎂的主要工藝流程 鎂是一種用途很廣的金屬材料,目前世界上60%的鎂從海水中提取。主要步驟如下:(1)為了使mgcl2轉(zhuǎn)化為mg(oh)2,試劑①可以選用              ,要使mgcl2完全轉(zhuǎn)化為沉淀,加入試劑①的量應(yīng)               ,驗(yàn)證mgcl2已完全轉(zhuǎn)化為mg(oh)2的方法是                                      。(2)加入試劑①,能夠分離得到mg(oh)2沉淀的方法是         。(3)試劑②可以選用        。(4)無(wú)水mgcl2在熔融狀態(tài)下,通電后會(huì)產(chǎn)生mg和cl2,寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式                                      。答案. (1)過(guò)量naoh  取上層清液,滴入naoh溶液,不產(chǎn)生沉淀    (2)過(guò)濾    (3)hcl   (4)mgcl2 mg+cl2↑⑶.從海水中提取溴的主要工藝流程①用蒸餾法將海水濃縮。用硫酸將濃縮的海水酸化。②向酸化的海水中通入適量的氯氣,使溴離子轉(zhuǎn)化為溴單質(zhì):2nabr+cl2=br2+2nacl③向含溴單質(zhì)的水溶液中通入空氣和水蒸汽,將溴單質(zhì)吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔內(nèi)以達(dá)到富集的目的:br2+so2+2h2o=2hbr+h2so4④向吸收塔內(nèi)的溶液中通入適量的氯氣:2hbr+cl2=2hcl+br2⑤用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔內(nèi)的溶液中的溴單質(zhì)。⑷.從海帶中提取碘的實(shí)驗(yàn)【演示實(shí)驗(yàn)】課本p83實(shí)驗(yàn)4-2①反應(yīng)原理:海帶中的碘元素主要以i-的形式存在,提取時(shí)用適當(dāng)?shù)难趸瘎⿲⑵溲趸蒳2,再萃取出來(lái)。  用h2o2做氧化劑,反應(yīng)的離子方程式是:2i-+h2o2+2h+=i2+2h2o②提取流程含碘單質(zhì)的有機(jī)溶液含碘單質(zhì)的溶液試劑殘?jiān)?/p>

  含碘元素的溶液

  灼燒

  海帶

  溶解,過(guò)濾

  海帶灰③實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)海帶不要用水洗,以免洗去海帶中的碘;用干海帶從而易于燃燒;灼燒海帶的地方要注意通風(fēng)。3.海水綜合利用聯(lián)合工業(yè)體系一例(如下圖)(投影展示)

  三、          海水資源的開(kāi)發(fā)利用簡(jiǎn)述(1)從海水中提取淡水——海水淡化(2)海水制鹽(3)從海水中提取鎂、鉀、溴、碘等化工產(chǎn)品(4)從海水中獲取鈾和重水作為核能開(kāi)發(fā)的重要原料(5)從海水中獲取其他物質(zhì)和能量 [課堂練習(xí)1] 海水的綜合利用可以制備金屬鎂,其流程如下圖所示:(1)若在空氣中加熱mgcl2·6h2o,生成的是mg(oh)cl或mgo,寫(xiě)出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式                                                     。用電解法制取金屬鎂時(shí),需要無(wú)水氯化鎂。在干燥的hcl氣流中加熱mgcl2·6h2o時(shí),能得到無(wú)水mgcl2,其原因是                                                                                          。(2)mg(oh)2沉淀中混有的ca(oh)2應(yīng)怎樣除去?寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟。                                                                    .(3)實(shí)驗(yàn)室里將粗鹽制成精鹽的過(guò)程中,在溶解、過(guò)濾、蒸發(fā)三個(gè)步驟的操作中都要用到玻璃棒,分別說(shuō)明在這三種情況下使用玻璃棒的目的;溶解時(shí):                                                          。過(guò)濾時(shí):                                                          。蒸發(fā)時(shí):                                                           。(4)獲得hcl的反應(yīng)為2ch4+o2+4cl2=======2co+8hcl(不考慮其他反應(yīng))。事實(shí)上,生產(chǎn)中hcl一直在循環(huán)使用。試從理論上分析是否需要補(bǔ)充hcl,簡(jiǎn)要說(shuō)明理由             

  。△答案:(1)mgcl2·6h2o = mg(oh)cl+hcl↑+5h2o↑ △

  mgcl2·6h2o = mgo+hcl↑+5h2o↑ 在干燥的hcl氣流中,抑制了mgcl2水解,且?guī)ё適gcl2·6h2o受熱產(chǎn)生的水氣,故能得到無(wú)水mgcl2。(2)加入mgcl2溶液,充分?jǐn)嚢瑁^(guò)濾,沉淀用水洗滌。(3)攪拌,加速溶解使待濾液體沿玻璃棒流入漏斗,防止外灑。攪拌,防止因局部過(guò)熱液滴或晶體飛濺。(4)不需要補(bǔ)充hcl,因?yàn)閏l2~2hcl~mg(oh)2~mgcl2~cl2;依氯元素守恒可以看出理論上不要補(bǔ)充hcl。【作業(yè)】同步作業(yè)

開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源 篇2

  一、教材分析

  《開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和構(gòu)》是人教版高中化學(xué)必修二第四章第1節(jié)的教學(xué)內(nèi)容,主要幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)和體會(huì)化學(xué)在自然資源開(kāi)發(fā)和利用中的意義和作用,解釋化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展的重要關(guān)系,樹(shù)立資源保護(hù)意識(shí)及合理開(kāi)發(fā)意識(shí)。因此,教學(xué)要圍繞這一教學(xué)目標(biāo)展開(kāi)。本節(jié)教學(xué)重點(diǎn):了解化學(xué)方法在金屬礦物開(kāi)發(fā)(主要是金屬冶煉)及海水資源開(kāi)發(fā)中的作用。

  本節(jié)教學(xué)難點(diǎn):學(xué)生在掌握金屬冶煉的一般原理基礎(chǔ)上,了解適用于不同金屬的冶煉方法。

  二、教學(xué)目標(biāo)

  知識(shí)與技能:

  1.以金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用為例,認(rèn)識(shí)化學(xué)方法在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)間轉(zhuǎn)化中的作用,體會(huì)保護(hù)金屬資源的重要性。

  2.了解海水資源開(kāi)發(fā)和利用的前景及化學(xué)在其中可以發(fā)揮的作用。

  過(guò)程與方法:

  1.通過(guò)金屬的存在與冶煉的學(xué)習(xí),使同學(xué)們鞏固氧化還原反應(yīng)原理。

  2.通過(guò)海水資源的開(kāi)發(fā)利用的學(xué)習(xí),使學(xué)生體會(huì)查找資料、討論研究是化學(xué)學(xué)習(xí)的重要手段,并在此學(xué)習(xí)中體會(huì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)及氧化還原反應(yīng)原理的重要性。

  情感態(tài)度價(jià)值觀:

  1.樹(shù)立學(xué)生的資源保護(hù)意識(shí)和合理開(kāi)發(fā)意識(shí)。

  2.培養(yǎng)學(xué)生合作探究的意識(shí)。

  3.培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感

  4.通過(guò)聯(lián)系知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)系,激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科的興趣熱愛(ài)

  三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

  重點(diǎn):了解化學(xué)方法在金屬礦物開(kāi)發(fā)(主要是金屬冶煉)及海水資源開(kāi)發(fā)中的作用。

  難點(diǎn):學(xué)生在掌握金屬冶煉的一般原理基礎(chǔ)上,了解適用于不同金屬的冶煉方法。

  四、學(xué)情分析

  學(xué)生已有的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)水平有差距。有些學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)都不好,所以講解時(shí)需要詳細(xì)。對(duì)于鋁熱實(shí)驗(yàn)是首次接觸,需要教師指導(dǎo)并嚴(yán)格注意實(shí)驗(yàn)安全。

  五、教學(xué)方法

  1.實(shí)驗(yàn)法:鋁熱反應(yīng)

  2.學(xué)案導(dǎo)學(xué):給學(xué)生發(fā)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案

  3.新授課教學(xué)基本環(huán)節(jié):預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑→情境導(dǎo)入、展示目標(biāo)→合作探究、精講點(diǎn)撥→反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測(cè)→發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)

  六、課前準(zhǔn)備

  1.學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備:預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案,完成課前預(yù)習(xí)學(xué)案。

  2.教師的教學(xué)準(zhǔn)備:多媒體課件制作,課前預(yù)習(xí)學(xué)案,課內(nèi)探究學(xué)案,課后延伸拓展學(xué)案。

  3.教學(xué)環(huán)境的設(shè)計(jì)和布置:六人一組,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)教學(xué)。課前打開(kāi)實(shí)驗(yàn)室門窗通風(fēng),課前準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)用具

  七、課時(shí)安排:1課時(shí)

  八、教學(xué)過(guò)程

  (一)預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑

  檢查落實(shí)了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑,使教學(xué)具有了針對(duì)性。

  (二)情景導(dǎo)入、展示目標(biāo)。

  【引言】金屬在自然界中的分布很廣,但金屬元素一般分布在什么區(qū)域?

  【講解】(正確評(píng)價(jià)學(xué)生的回答,并補(bǔ)充)金屬元素廣泛分布于礦物中,動(dòng)植物體內(nèi)及海洋等區(qū)域中。

  【質(zhì)疑】金屬元素在自然界中,如礦物或海洋中,是如何存在的呢?這又與什么性質(zhì)有關(guān)?

  【板書(shū)】一、金屬的存在:游離態(tài):少數(shù)不活潑的金屬;化合態(tài):多數(shù)比較活潑的金屬

  【介紹】我國(guó)的礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀,國(guó)情教育

  【講解】我們?nèi)粘J褂玫慕饘俨牧洗蠖嗍墙饘賳钨|(zhì)或合金。因此必須把化合態(tài)的金屬轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì)-金屬的冶煉。

  【板書(shū)】二、金屬的冶煉

  【設(shè)問(wèn)探究】我們?cè)撊绾螐牡V石中提煉出金屬單質(zhì)呢?根據(jù)什么原理?【學(xué)生活動(dòng)】分組討論、發(fā)言

  【講解】(正確評(píng)價(jià)學(xué)生的回答并復(fù)述)冶煉金屬的根據(jù)是用還原劑把金屬礦石中的金屬離子還原成單質(zhì),經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟。冶煉的步驟:第一步:礦石的富集:除去雜質(zhì),提高礦石中有用成分含量。第二步:冶煉:利用氧化還原反應(yīng),在一定條件下,用還原劑還原。第三步:精煉:采用一定方法,提煉純金屬。

  【板書(shū)】 1、金屬冶煉的實(shí)質(zhì)【分析探討】金屬離子的得電子能力是否全都相同?這與什么有關(guān)?

  【講解】由于金屬的活動(dòng)性不同,金屬離子得到電子還原成金屬原子的能力也就不同,因此,對(duì)于不同活性的金屬離子就必須采取不同的還原方法進(jìn)行冶煉。

  【板書(shū)】 2、金屬冶煉的方法

  【分析】一些不活潑的金屬,它們是在金屬活動(dòng)順序中位于氫后面的金屬,如 Hg、Ag等,其陽(yáng)離子得電子能力很強(qiáng),所以其還原的條件比較容易達(dá)到。Hg、Ag的氧化物受熱就能分解得到單質(zhì)。

  【板書(shū)】 (1)、熱分解法 2HgO =2Hg+O 2 ↑ 2AgO= 2Ag+O 2 ↑

  【分析】位于活動(dòng)性順序表中前端的金屬如 K、Na、Ca、Al等金屬,我們知道其還原性很強(qiáng),容易失去電子,而其對(duì)應(yīng)的陽(yáng)離子則氧化性很弱,很難得到電子;一般的還原劑都無(wú)法把它的陽(yáng)離子還原出來(lái)。我們只能使用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來(lái)冶煉。

  【板書(shū)】 (2)、電解法 MgCl 2 (熔融)= Mg+Cl 2 ↑

  【分析】對(duì)于大多數(shù)金屬,如位于金屬活動(dòng)順序表中間一段的金屬所對(duì)應(yīng)的離子,得電子能力較強(qiáng),其化合物又不能通過(guò)受熱分解得到金屬單質(zhì),必須使用還原劑還原金屬陽(yáng)離子。常見(jiàn)的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣。一些活潑金屬也可作為還原劑,將相對(duì)不活潑的金屬?gòu)钠浠衔镏兄脫Q出來(lái)。

  【板書(shū)】 (3)、熱還原法①常用還原劑:焦炭、CO、H 2 、活潑金屬(如Al)等

  【練習(xí)】分別寫(xiě)出這四種常用的還原劑冶煉赤鐵礦的化學(xué)方程式。

  【點(diǎn)評(píng)并強(qiáng)調(diào)】若金屬以硫化物或碳酸鹽形式存在,應(yīng)先將其轉(zhuǎn)化成氧化物。

  【實(shí)驗(yàn)探究】實(shí)驗(yàn) 4—1 (實(shí)驗(yàn)前用磁鐵檢查一下室溫條件下有無(wú)鐵存在;反應(yīng)后再用磁鐵檢查有無(wú)鐵生成)觀察、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并思考回答:反應(yīng)前:無(wú)鐵存在。反應(yīng)中:發(fā)光、放熱、反應(yīng)劇烈。反應(yīng)后:用磁鐵檢查生成物有塊狀物被吸起。2Al+Fe 2 O 3 =2Fe+Al 2 O 3 +Q。Al的還原性強(qiáng)于鐵,也能與化合態(tài)氧結(jié)合。證明Al的還原性強(qiáng)于Fe,Al可與化合態(tài)的氧反應(yīng)。(演示鋁熱反應(yīng),由學(xué)生寫(xiě)出反應(yīng)方程式,并分析各種試劑的作用)。

  【說(shuō)明】在該反應(yīng)中,鎂條和氯酸鉀是引燃劑,鎂條在空氣中可以燃燒,氧氣是氧化劑。但插入混合物中的部分鎂條燃燒時(shí),氯酸鉀則是氧化劑,以保證鎂條的繼續(xù)燃燒,同時(shí)放出足夠的熱量引發(fā)氧化鐵和鋁粉的反應(yīng)。由于該反應(yīng)放出大量的熱,只要反應(yīng)已經(jīng)引發(fā),就可劇烈進(jìn)行,放出的熱使生成的鐵熔為液態(tài)。【設(shè)疑】發(fā)生了什么反應(yīng)?如何書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式呢? 2Al+Fe 2 O 3 =2Fe+Al 2 O 3

  【講述】我們把上述反應(yīng)稱為鋁熱反應(yīng)。

  【板書(shū)】②鋁熱反應(yīng)

  【應(yīng)用探究】鋁熱反應(yīng)有什么用途呢?

  【放錄像】鋁熱反應(yīng)在生產(chǎn)中的應(yīng)用:焊接鋼軌、冶煉難熔金屬。看錄像。體會(huì)化學(xué)在生產(chǎn)、生活中的實(shí)際應(yīng)用,激發(fā)學(xué)生熱受化學(xué)的情感。

  【講述并板書(shū)】③應(yīng)用: a:野外焊接。 b:冶煉難熔金屬(要求學(xué)生寫(xiě)出冶煉鉻、錳的反應(yīng))。2Al+Cr 2 O 3 =2Cr+Al 2 O 3

  4Al+3MnO 2 =2Al 2 O 3 +3Mn

  【小結(jié)】金屬冶煉的方法:(投影)

  【過(guò)渡】地球上的金屬礦產(chǎn)資源是有限的,無(wú)法再生,而且隨著金屬的使用,金屬會(huì)被腐蝕而污染環(huán)境,那么我們應(yīng)該具體怎么做呢?

  【板書(shū)】三、金屬的回收與環(huán)境、資源保護(hù)

  【閱讀指導(dǎo)】閱讀教材相關(guān)內(nèi)容。

  【講述】正確評(píng)價(jià)學(xué)生的回答并歸納。

  【講述】有關(guān)金屬回收再利用的好處。 1、廢舊金屬的處理方法是回收利用。 2、回收利用廢舊金屬的意義是減少垃圾量,防止污染環(huán)境且緩解資源短缺的矛盾。

  【資料介紹】以鋁為例,生產(chǎn)一噸原鋁至少要消耗四噸鋁土礦資源。當(dāng)前全球原鋁的年產(chǎn)量約 2500萬(wàn)噸,年消耗鋁土礦超過(guò)一億噸,如果照此發(fā)展下去,地球上的鋁土礦資源就會(huì)越來(lái)越少,直至有一天枯竭。如果人類消費(fèi)的鋁能夠回收利用,只要回收利用量達(dá)到產(chǎn)量的二分之一,每年就將減少鋁土礦消耗量約5000萬(wàn)噸,這對(duì)保護(hù)全球鋁土礦資源具有極為重要的意義。其次,利用廢雜原料生產(chǎn)一噸合金鋁錠與用鋁土礦原料生產(chǎn)一噸原鋁錠相比,可以節(jié)省95%以上的能源消耗。每生產(chǎn)一噸原鋁錠需要消耗能源 213.2TJ(電能約占82%),而生產(chǎn)一噸再生鋁合金錠所需能源消耗為5.5TJ(燃料約占80%),僅為原鋁錠生產(chǎn)能源消耗的2.6%,優(yōu)勢(shì)比較明顯。由于鋁可以反復(fù)循環(huán)使用,從再生鋁廢料中再生產(chǎn)鋁,其節(jié)能效果更加顯著。另外,再生鋁生產(chǎn)中二氧化碳的產(chǎn)生量和排放量與原鋁生產(chǎn)相比,大為減少。有資料統(tǒng)計(jì),再生鋁生產(chǎn)可比用水電生產(chǎn)原鋁減少二氧化碳排放量91%,比用燃油發(fā)電減少二氧化碳排放量97%以上,比用煤發(fā)電減少的二氧化碳排放量更多,環(huán)保效益十分顯著。

  【小結(jié)】指導(dǎo)學(xué)生歸納本節(jié)課的內(nèi)容。

  【作業(yè)】上網(wǎng)查資料了解中國(guó)金屬的回收利用情況,并寫(xiě)一份調(diào)查報(bào)告( 300字左右)

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