化学必修2第一节 开发利用金属矿物和海水资源教学设计及反思

教师活动

学生活动

设计意图

一、引出课题，组织小组汇报调查成果

【投影】家乡金属矿产的种类和分布图

【讲述】我们的家乡张家口是矿产资源非常丰富的地区，尤其是有些金属矿产在河北省占有重要的地位，课前同学们以我市的优势矿藏金矿、铁矿、铜矿开发利用现状为题，进行了课题研究。下面请同学们分组汇报调查结果。

【板书】金属矿物的开发利用

一、金属的冶炼

家乡矿产1、金矿2、铁矿3、铜矿

1、各组分别以PPT和出示矿物标本为展示方式，对调查结果进行汇报。

金矿组以《张家口市金矿开发利用的现状》为题，从金的存在形式、我市探明储量、东坪金矿冶炼流程、环境影响几方面扼要陈述研究报告。

铁矿组以搜集和拍摄到的两个视频资料为汇报内容：一是宣化炼钢厂冶铁炼钢的视频资料，二是庞家堡矿区在开采殆尽后的萧条景象。

铜矿组以《关于冶铜流程的总结》为题，结合出示采集自赤城县、张北县、阳原县的铜矿石标本，展示学习成果。

2、倾听、分享学习成果。

通过课前组织学生上网查询家乡金属矿产的种类和分布情况，分课题展开小组研究性学习，力图使学生经历研究过程，学会调查法、文献法，学会合作、分享，在拓展学生的知识空间的同时，激发学生情感参与，提升建设家乡、建设祖国的责任感。

二、回顾比较，概括核心

【讲述】回顾刚才同学们的成果，请大家从金属元素的存在形式、冶炼流程、主要设备、核心反应几个方面对比总结金、铁、铜三种金属冶炼的异同。

【提问】三种金属的冶炼方法有何异同？

【板书】1、金矿——物理法

【投影】三种金属冶炼方法对比表。

【追问】那么铁和铜的冶炼流程上有什么共性？，回放宣钢炼铁视频后，结合铜矿组的研究成果，回答上面的问题。

【回放】宣钢炼铁的部分视频

【板书】金属冶炼的步骤：选矿富集--金属冶炼---金属的精炼

金属冶炼的实质：Mn++ne-=M

铁矿（以赤铁矿为例） ：

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

铜矿（以孔雀石为例）

Cu2(OH)2CO3CuOCu

【提问】那么实现CuOCu转变，需要什么样的还原剂呢？

【追问】根据炼铁和炼铜的原理，总结出这类反应的特点

引出热还原法

【板书】热还原法

【提问】金属也是常见的还原剂。教材上有关于铝热法炼铁的记述，能否将该反应用于工业炼铁？

【表扬】大家这种求真精神，特别是不迷信教材权威的做法是值得在今后的学习研究中坚持的。

【反问】那铝热法在冶金工业就没有作为了吗？

【讲述】铝热反应的其他应用以及铝热实验我留在实验课上和大家一起学习，期待你们仍以小组课题研究的形式进行展示交流，更期待能够利用网络这个资源对实验进行改进，期待大家创新，期待超越我发表在2010年9月《化学教育》上的改进方案。

1、分组讨论。

2、填写三种金属冶炼方法比较表。

3、回答问题。

结合采集的高品位金矿样（采自赤城、崇礼县），指出由于金的存在形式是游离态，所以是物理筛选法，不需要用化学方法。

铁和铜以化合态存在，所以需要用氧化还原反应实现由化合态向游离态的转变。

4、观察，总结。

5、讨论回答：

⑴工业冶炼金属的一般步骤。

⑵从氧化还原角度分析工业炼铁炼铜的原理，得出金属冶炼的实质：Mn++ne-=M

6、小组讨论：从安全生产、成本核算以及反应条件等方面讨论得出进一步结论：工业上应该使用CO。

7、回答：反应都需要高温，都需要使用还原剂。

8、回答：

通过课题研究知道，从投入成本与产出成本之间的倒挂来看，工业上几乎不用铝热反应炼铁。

9、回答：

冶炼钒、铬、锰等熔点高的金属，这些金属的单位价格远高于铝。

练习其他铝热反应原理

Al+ MnO2     Mn+Al2O3

Al+ V2O5       V + Al2O3

Co3O4+ Al     Co+ Al2O3

10、倾听。

巩固研究性学习的成果，经历梳理三组成果的过程，学会分析和加工资料；通过比较三种金属冶炼方法等的异同，形成概括总结的能力。

加深学生感官认识，训练学生观察视频资料等的能力，通过实际与理论的验证，增强学生深入学习的自信心。

培养学生的观察能力、分析能力、口头表达能力、新知迁移能力，学会用热还原法冶炼铜。

认识工业生产要综合考虑经济成本问题，对课本上的不妥之处进行纠偏，培养学生敢于质疑，敢于挑战权威的自信心。

教材上的铝热实验存在安全隐患，且无关现象的干扰，不利于学生观察学习。本环节是要将学生研究性学习引向深入，通过实验改进，培养学生实验评价、改进、创新的能力。

三、拓展迁移，完整建构

【讲述】铝是生产生活应用广泛的金属，我市没有铝矿藏，你能从前边的研究中得到启发，找出铝的冶炼方法吗？

【展示】其他地区的铝矿标本

【激疑】刚才我们学习的物理法肯定不能用来获得单质铝，那么热还原法行吗？

【投影】拿破仑时期铝比金贵的图片。

【参与学生讨论】适时点拨。

【提问】是否有别的途径能强迫活泼金属阳离子得电子发生还原反应？

【讲述】以霍尔-埃鲁法电解铝图片引出电解法反应原理。

【板书】铝矿-——电解法

2Al2O34Al+3O2↑

2NaCl2Na+Cl2↑

MgCl2Mg+Cl2↑

1、小组讨论：根据活泼金属具有强的还原性，否定热还原法并提出假设：使用比铝更活泼的金属——钾、钠、镁来还原出铝单质，再考虑成本，肯定了该法批量冶炼铝不具可能性。

2、回答：外加电流。

3、书写方程式：

2Al2O34Al+3O2↑

2NaCl2Na+Cl2↑

MgCl2Mg+Cl2↑

在“创设情景生成问题进行活动”的过程中使探究层层递进，在加强氧化还原概念应用的同时，落实教学目标，促进认知螺旋上升，使学生的思维活动向揭示问题本质的深层次方向发展。

【投影】《史记》关于秦陵以水银为江河的记载以及葛洪《抱朴子》中的一段文字：“丹砂烧之成水银”

【提问】联想初中知识，你知道汞矿的冶炼原理吗？

学生作答后引出热分解法

【板书】热分解法，

2HgO2Hg+O2↑

小组讨论，得出结论HgSHgOHg

书写化学方程式：

2HgO2Hg+O2↑

四、归纳小结，理论提升

【设疑提问】

1、为什么不同金属的冶炼方法不同？

2、从金属冶炼的实质角度具体讨论金属活动性和冶炼方法之间的关系

【板书】结合金属活动顺序表归纳总结金属的冶炼方法。

学生自己总结：

金属活动顺序表中金属阳离子氧化性递变规律，归纳

三种冶炼方法

K Ca Na Mg Al  Zn Fe Sn Pb（H）Cu  Hg Ag

五、情景回归，学以致用       

【提问】金矿组、铁矿组同学的汇报中涉及了开采活动对周边环境的影响，那么怎样促使经济增长与环境友好齐头并进呢？

【投影】铁矿石近年来进口量及价格涨幅；各种矿产资源的有效开采年限；我市庞家堡铁矿废弃后衰败场面。

【激发小组讨论】

如何合理开发利用金属矿产资源？

【板书】二、合理开发和利用金属资源——开源、节流

小组讨论，表达交流，形成合理开发利用金属矿产资源的小组方案（防止金属腐蚀；回收和利用废旧金属；开发海底矿物资源；寻找金属的代用品；合理开采矿物物尽其用），最终归结为两点：开源和节流并举。

体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用，揭示化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护意识及合理开发意识。培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力，体会“知识就是力量”的深刻内涵。

五、师生小结，布置作业

提示选择冶炼方法要考虑的两个必要因素（金属活动性和氧化还原反应发生的条件）。

【作业】

1、以小组为单位，调查张北县蔡家营铅锌矿开采状况，设计冶炼方案。

   2、上网查询铝热反应的其他应用，对教材上的铝热反应实验提出改进方法。

回顾金属的冶炼方法以及选择冶炼方法要考虑的因素。

方法提升，学以致用，培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力。