2019-2020年高中化学必修2开发利用金属矿物和海水资源(1)

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1、2019-2020年高中化学必修2开发利用金属矿物和海水资源(1)教学目标：　　以金属矿物的开发和利用为例，认识化学方法在实现物质间转化中的作用，体会保护金属资源的重要性。教学重点：了解化学方法在金属矿物开发（主要是金属冶炼）中的作用。教学难点：学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。课前准备：通过查阅资料，了解我们国家金属矿物资源的储量；常见金属的冶炼方法比较。教学过程：引言：在人类社会的发展进程中，金属起着重要的作用。从五千年前使用青铜器，三千年前进入铁器时代，直到20世纪铝合金成为仅次于铁的金属材料

2、，金属材料对于促进生产发展、改善人类生活发挥了巨大作用。几千年来，人类一直在努力探求从矿石中获得金属的方法。当某种金属的提炼技术获得突破，并在经济上可靠后，这种金属的应用就有可能获得迅速发展，同时也有可能极大地推动其他技术的发展，成为社会生产力进步的巨大推动力。钢铁、铝等的发现和广泛应用就是最好的例子。板书：金属矿物的开发利用问题1：常见金属元素在自然界中的存在形式？学生回答：　（1）游离态（极不活泼金属如Au、Pt）；　（2）化合态（除Au、Pt外其余的绝大多数金属）。问题2：你是否知道黄金的提炼过程？提炼黄金的过程中是否用到化

3、学方法？学生讨论后回答，教师小结。介绍：黄金的提炼。问题3：如何冶炼以化合态存在于矿石中的金属？学生回答：用化学方法将化合态的金属还原成单质。问题4：常见金属的冶炼方法。分组讨论后回答。　（1）热分解法：2HgO2Hg+O2↑　（2）热还原法：2Ag2O4Hg+O2↑　　①焦炭与一氧化碳作还原剂：2CuO+C2Cu+CO2↑，Fe2O3+3CO2Fe+3CO2　　②氢气作还原剂：WO3+3H2W+3H2O　　③活泼金属作还原剂：Cr2O3+2AlAl2O3+2Cr实验4-1　（3）电解法：2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑问题5

4、：针对不同的金属我们采用不同的冶炼方法，思考金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系。小结归纳：金属活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAgPtAu金属原子失电子能力强→弱金属离子得电子能力弱→强主要冶炼方法电解法热还原法热分解法问题6：地球上的金属矿物资源是有限的，我们国家虽然地大物博，但人均资源的拥有量却很少，我们应该如何合理开发各利用这些矿物资源？学生讨论后归纳小结：　1、提高金属矿物的利用率。　2、减少金属的使用量；使用其他材料代替金属材料。　3、延长金属材料的使用寿命。　4、加强金属资源的回收利用。　……思考与

5、交流：在海底发现的大量多金属结核矿是人类重要的金属资源，思考目前开发这些海底金属资源可能遇到的主要问题是什么？思考和体会保护金属资源的重要意义。请将你的看法同大家交流。资料：锰结核　　海洋里有许多矿物，尤其在水深2000－6000m的大洋海底表层，分布着大量的锰结核。锰结核的外形像土豆，里面密密层层的，直径一般在1－25cm，最大的直径可达1m，重几百kg。它含有70多种元素，其中Mn、Cu、Co、Ni的含量非常高。世界各大洋锰结核的总储量约为3万亿吨，其中4000亿吨锰、88亿吨铜、164亿吨镍、98亿吨钴，分别是大陆储量的几十

6、倍至几千倍，具有很高的工业开采价值，被誉为21世纪的矿产资源。预计可供人类使用10000年。开采锰结核的难度极大。首先，它分布在深海的海底表层，那里的海水压力很大，对采矿装置的抗压性、牢固性和耐腐蚀等都有特殊的要求。其次，要把锰结核从几千米深的地方采集起来并提升到海面，没有高功率的提升装置和先进的采矿设备是无法操作的。此外，为了提高采矿效率，还必须配备精度高、性能可靠的监测、显示、记录和控制系统。所以世界各国至今开采锰结核的方法还未成熟。目前一般认为有3种方法比较适用：1、水力提升式采矿系统。它主要由采矿管、浮筒、高压水泵和集矿装

7、置4部分构成。2、空气提升式采矿系统。它由高压气泵、采矿管、集矿装置等组成。3、连续戽斗式采矿系统。研究课题：通过调查访问和查阅资料，了解回收废旧钢铁、铝制品等在节约能源、保护环境、降低成本等方面的意义。并撰写一篇小论文。补充习题：1、在化学史上，金、银、汞、铅、铜等重金属发现最早，轻金属则发现较迟，如钾、钠、钙等，则直到十九世纪才被发现，这是什么原因？2、现有CuS、ZnCO3、Cr2O3、KCl四种矿石，用什么方法从这些矿石中把金属提炼出来？写出反应方程式。3、理论上用50t褐铁矿(2Fe2O3·3H2O)在高炉中炼铁，在冶炼

8、过程中损失2%，求能生成含杂质4%的生铁多少t？4、将nmol木炭粉和1mol氧化亚铁有反应器中混合，隔绝空气加强热。（1）可能发生的化学反应有：①FeO+C=Fe+CO↑；②2FeO+C=2Fe+CO2↑；③FeO+CO=Fe+CO2↑；④