人教版 (2019)必修 第二册第一节 自然资源的开发利用优秀教学设计

这是一份人教版 (2019)必修 第二册第一节 自然资源的开发利用优秀教学设计，共18页。教案主要包含了课后巩固等内容，欢迎下载使用。
第一课时 金属矿物的开发利用
课题： 8.1.1 金属矿物的开发利用
课时
1
授课年级
高一
课标要求
以金属矿物的开发利用为例，能从化学的角度分析从资源到产品的转化途径，对金属矿物的开发利用方案进行评价，了解金属冶炼的常见方法，了解利用物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。
教材
分析
本节是人教版（1019版）必修第二册第八章第一节《自然资源的开发利用》的内容，主要包括金属矿物的开发利用、海水资源的开发利用及煤、石油和天然气的综合利用三部分内容。同时，第八章是必修教科书的最后一章，主要着眼于培养学生的科学态度与社会责任。
化学研究和应用的一个重要的目标是开发和利用自然界中的物质资源和能源资源，为人类生存和社会发展提供必要的物质和能源基础，同时，应该注意到必须同自然环境相互协调,走可持续发展的道路，这是贯穿本章始终的重要核心观念。本节教学的重点在于揭示和说明化学在金属矿物、海水资源和化石燃料开发利用中的作用，突出了两个主题，一是化学为开发利用自然资源提供了科学依据:二是保护资源和保护环境对化学的应用和发展提出新的要求。能较深刻地理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系，认识化学对社会发展的重大贡献。
教材以金属矿物、海水和化石燃料等为例，学习了解利用化学变化实现物质间的转化，以及这些转化过程和产物在我们日常生活和社会发展中的重要作用。从科学、技术和社会相互作用背景的角度，加深体会化学在综合利用自然资源中的作用，学会辩证地看待人类和自然协调发展中可能会遇到的问题，并培养做出科学决策的意识和能力；从学科知识的角度，有利于学生将前面所学过的知识和技能进行必要的梳理、归纳和拓展，主要包括无机物之间的转化（在固态和溶液状态下，金属及其化合物、非金属及其化合物的反应）、有机物之间的转化（裂解反应、聚合反应）。
本节教学内容重点是金属冶炼原理；海水提溴的工艺流程、原理和分离提纯方法。难点是金属活动性与金属冶炼方法的关系；物质提取的一般思路和方法。因此本节内容设计分三个课时，第一课时“金属矿物的开发利用”第二课时“海水资源的开发利用”第三课时“煤、石油和天然气的综合利用”。
本课时为第一课时“金属矿物的开发利用”。教材从金属矿物的开发利用引入，通过金属治炼的基本原理使学生认识到化学是治金工业的重要依据。化学（包括电化学）方法是金属由化合物转变成单质的基本方法，从而对金属治炼的常用方法进行比较系统的学习。此外，教材通过一些栏目，如“思考与讨论”中铝的冶炼和铝制品的回收，帮助学生认识金属治炼过程往往需要消耗大量的能量，也容易造成严重的环境污染，因此，改进工艺条件、节能降耗、回收废旧金属制品等，就成了与金属治炼同样重要的问题。
本节关于金属冶炼原理的教学，学生已有一定的基础。学生在初中化学中已经学习了利用还原剂：一氧化碳、氢气或碳单质与金属氧化物在加热或高温条件下反应，将金属从其化合物中还原出来。初中教材对于金属的冶炼重点介绍了工业上铁的冶炼原理，学生已逐步建立起利用还原剂从金属氧化物中获取金属单质的方法;同时通过对金属活动性顺序的学习，知道了金属与盐反应的一般规律。这些知识的学习为高中系统学习金属冶炼的一般原理、总结提炼金属的一般方法提供了知识储备。高中化学必修第一册中， 学生又学习了有关金属及其化合物的化学性质和氧化还原反应等知识。此时，再对金属矿物的开发利用进行系统化学习也就顺理成章、水到渠成。
教学目标
1.通过联系旧知、归纳总结，认识金属冶炼的原理和冶炼方法，理解氧化还原反应在金属矿物开发中的应用，构建金属冶炼的思维模型。
2.通过讨论交流、数据分析，以铝的冶炼为例，了解金属冶炼成本的计算方法，认识合理开发和利用金属资源的重要性和必要性。
3.通过资料收集、阅读思考，能从化学的角度分析从自然资源到产品的转化途径，认识化学方法在实现物质转中的作用和贡献，感受化学科学在生产、生活中的应用价值。
教学重、难点
重点：金属冶炼原理及方法
难点：金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
核心素养
宏观辨识与微观探析:通过宏观上认识自然资源—金属矿物的开发利用，能从化学微观角度分析、探究金属冶炼的原理和一般方法，提升“宏观辨识与微观探析”的能力。
证据推理与模型认知：能基于金属的活泼性不同，利用氧化还原反应原理，推理分析不同金属冶炼的原理和一般方法，形成金属冶炼方法的认知模型。
科学态度与社会责任：通过学习合理开发和利用金属矿物资源的途径和方法，能运用所学化学知识分析金属矿物开发利用对社会可持续发展的影响，并对这些影响从多个方面进行评估。
学情分析
学生在初中化学已经学习了利用还原剂CO、H2或C与金属氧化物在加热或高温条件下反应，可将金属从化合物中还原出来。知道金属与盐反应的一般规律，为高中学习金属冶炼提供了知识储备。在高中化学必修第一册中，又学习了有关金属及化合物的化学性质和氧化还原反应等知识。具备一定的发现问题、分析问题和解决问题的能力。但所学知识零散，认识只停留在感性阶段，规律性系统性不足，应用化学解决实际问题能力有待提升。
教学过程
教学环节
教学活动
设计意图
环节一、
情景导入
化学史情境
【回顾1】金属具有哪些通性？金属单质的还原性及离子的氧化性强弱有何规律？
【学生1】金属具有金属光泽，导电，导热，良好的延展性等物理通性；金属的化学通性是易失电子，显示出还原性；金属最外层电子小于4 ，化合价只有 0 价和正价，一般能与酸、非金属性强的单质等反应。
【学生2】金属单质的还原性按金属活动性顺序表（K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au），从左到右逐渐减弱，金属离子的氧化性则逐渐增强。
【教师】评价、补充：该金属活动性顺序的适用范围是在溶液中。
【回顾2】判断元素金属性强弱的方法有哪些？
【学生1】利用原子结构判断：电子层数越多，最外层电子数越少，金属性越强。
【学生2】利用金属活动性顺序判断：金属活动性顺序表中越靠前的金属性越强，反之金属性越弱。
【学生3】单质与水或酸反应置换出氢的难易程度：金属性Na＞Mg。
【学生4】最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。如碱性：NaOH＞Mg(OH)2，则金属性Na＞Mg。
【教师】评价、肯定、补充。
【预习1】金属在自然界的存在有何特点？
【学生】金属在自然界中存在形态与金属的活泼性有关，除了金、银等极少数金属以外，绝大多数金属以化合态形式存在于自然界，在这些金属化合物中，金属元素都显正化合价。人类使用金属的历史与金属 活动 性关系：。
【预习2】金属冶炼的实质是什么？
【学生】利用金属矿物冶炼金属的原理是利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子得到 电子被还原成金属原子，再聚集成为金属单质。金属的冶炼方法有热还原法、热分解法、电解法等。
【教师】评价、肯定。
【导入】观看视频：拿破仑三世的金属餐具。金属材料是当前乃至未来人类发展与生存的重要物质基础，你知道拿破仑三世的刀叉具和纽扣为什么都用铝制造吗？筵席上，他为什么为多数客人提供金餐具，而只让少数客人使用铝餐具呢？（视频见PPT）

回顾旧知，预习新知，创设与金属有关的化学史真实情境，激发学习兴趣和探究的欲望。
环节二、
氧金属矿物的开发利用
活动一、金属矿物与自然资源
【过渡】自然界中，除了金、铂等不活泼的贵金属外，绝大多数金属都是化合态，但我们往往需要的是金属的单质。所有，欲使用金属，首先要将它们从化合态变为游离态，即以金属矿物为原料冶炼金属。
【问题1】阅读教材P98页第一自然段，结合“资料卡片”内容，思考自然资源与可持续发展有何关系？
【学生1】自然资源是指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的，以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。根据气能否再生可以分为可再生资源和不可再生资源。
【学生2】可持续发展的目标是满足人类需要，强调人类的行为要受到自然界的制约、强调代际之间、人类和其它生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济的可持续发展，社会的可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展和全球可持续发展。
【学生3】。。。。。。
【教师】评价、强调：自然界中的金属资源是有限的，同时，冶炼金属会消耗能量、形成污染，因此，我们应该合理开发利用金属资源。
【问题2】思考交流：回顾初中所学知识，思考金属在自然界的存在有何特点和规律？
【学生1】地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，极少数的不活泼金属(金、铂等)以游离态的形式存在:、、等。
【学生2】除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属在自然界均以化合物的形式存在:、、等。因此，人类很早就使用金作为货币。
【教师】评价、强调：在地壳中，含量最高的金属元素是铝，其次是铁。人类最早使用的金属是铜（青铜器时代），其次是铁。铜的使用结束了漫长的“石器时代”，铁的使用推动了人类文明的进步。
【对应训练1】中国高铁是一张国家名片，工业中常利用赤铁矿来炼铁，下列说法中正确的是( )
A．地壳中含量最高的金属元素是铁元素
B．高炉炼铁得到的产品是纯铁
C．炼铁过程中，氧化铁体现了还原性
D．高炉炼铁时加入石灰石可将杂质二氧化硅转化为炉渣
【答案】D
【解析】A、地壳中含量前四位的元素（由高到低）为：O、Si、Al、Fe，则含量最高的金属元素是铝元素，故选项说法错误；B、高炉炼铁得到的铁中含有杂质，属于混合物，不是纯铁，故选项说法错误；C、工业中通过赤铁矿炼铁的原理为Fe2O3与CO在高温下反应产生Fe，CO将氧化铁还原为铁，体现了还原性，故选项说法错误；D、石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙能与杂质二氧化硅结合生成炉渣CaSiO3，从而达到除杂的目的，故选项说法正确。故选D。
【对应训练2】化学在生产和日常生活中有重要的应用。下列说法不正确的是（ ）
A．目前我国流通的硬币是由合金材料制造的
B．合金的熔点一般比其成分金属的熔点高
C．青铜是我国使用最早的合金材料，目前世界上使用量最大的合金材料是钢铁
D．铝比铁活泼，但在空气中铝制品比铁制品耐腐蚀
【答案】B
【详解】A．硬币是由不锈钢、铁芯镀铜、铁芯镀镍等合金材料制造的，A正确；B．合金的熔点一般比其成分金属的熔点低，硬度大，B错误；C．青铜是我国使用最早的合金材料，商朝的司马鼎等，目前世界上使用量最大的合金材料是钢铁，C正确；D．虽然铝的金属活动性大于铁的，但铝表面容易被空气氧化为致密的氧化物薄膜，从而使其更耐腐蚀，D正确；故选B。
认识合理开发利用金属资源的重要性及社会价值。
了解金属在自然界的存在方式，为后续学习金属的冶炼方法奠定基础。
检测与评价，发现问题，调控课堂，提高教学的针对性和实效性。
活动二、探究金属的冶炼
【过渡】不活泼的金属能以游离态存在，活泼的金属一般只能以化合态存在。人们在生活和生产中使用的金属材料多是合金（金属单质），如何从矿石中得到金属单质呢？
【问题1】阅读教材P98页第二自然段，思考什么是金属的冶炼？结合氧化还原反应原理，回答金属冶炼的实质是什么？
【学生1】金属冶炼是将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。如火法炼铜和湿法炼铜。（见PPT）
【学生2】金属冶炼的实质是根据氧化还原反应，使金属矿物中的金属阳离子得到电子生成金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M，即金属元素被还原的过程。
【教师】评价、强调：金属的冶炼就是将金属化合物还原成金属单质的过程。
【问题2】讨论金属的冶炼方法与金属活泼性有何关系？为什么不同的金属的冶炼方法不同？
【学生1】不同金属离子的氧化性不同,越不活泼的金属,其离子的得电子能力越强,即氧化能力越强，其金属冶炼越容易;
【学生2】越活泼的金属，其离子得电子能力越弱，冶炼也越难。
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
【教师】板书（投影）下表：
金属活动性逐渐减弱，金属简单阳离子的得电子能力逐渐增强
【教师】评价、归纳：在金属活动性顺序表中,金属的位置越靠后，越容易被还原,用一般的还原方法就能使金属还原;金属的位置越靠前,越难被还原,最活泼金属只能用最强的还原手段来还原。
【教师】追问：金属的活动性与人类对金属的使用有何关系？
【学生】金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，金属阳离子的氧化性越强，越容易被还原，人们开发利用的时间就较早。同理，金属的位置越靠前，人们开发利用的时间就较晚。如金属金比铝早。
【教师】评价、肯定。
【问题3】归纳总结：结合金属冶炼的原理，思考如何根据金属的活泼性不同选择不同的金属冶炼方法？
【教师】投影表格，引导分析：金属的的活泼性与金属的冶炼方法。
【学生】讨论交流、填写表格内容，展示交流：
金属活动性顺序
K、Ca、Na、Mg、Al
Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu
Hg、Ag
Pt、Au
原子失电子能力
强→弱
离子得电子能力
弱→强
主要冶炼方法
电解法
热还原法（H2、CO、C、Al等）
热分解法
富集法
实例
MgCl2 (熔融) eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(通电))Mg + Cl2 ↑
2Al2O3 (熔融) eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(通电)) 4Al+3O2 ↑
CuO+H2 eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(高温)) Cu + H2O
Fe2O3+3CO eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(高温))2Fe + 3CO2 ↑
2HgO eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( ))
2Hg + O2 ↑
物理法淘金
【教师】评价、追问：工业上如何冶炼镁和铝？为什么？
【学生1】工业上冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔点比MgCl2的高。【学生2】冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。
【教师】评价、强调：金属冶炼方法的选择，除了考虑金属的活动性外，还要考虑物质本身的性质。
【教师】工业上金属冶炼一般分三个步骤：
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①矿石富集：除杂、提高矿石中有效成分含量；
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②金属冶炼：适当还原剂将金属化合物还原成金属单质；
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③金属精炼：加如试剂除杂或电解精炼，得纯金属。
【教师】强调：用电解法冶炼较活泼金属时，电解的是熔融的金属化合物，而不是金属化合物的水溶液。因为在其水溶液中，阴极放电的是H＋，而不是金属阳离子，故得不到金属单质。
【对应训练1】《天工开物》中述及铜的开采与冶炼：凡铜砂……淘洗去土滓，然后入炉煎炼，其熏蒸旁溢者为自然铜……色似干银泥……凡铜质有数种：有与铅同体者，其煎炼炉法，傍通高低二孔，铅质先化，从上孔流出。下列有关说法错误的是 （ ）
A．“淘洗去土滓”属于原料的富集
B．炼制所得自然铜为合金
C．铜与铅混合物的分离过程利用了物质的熔点不同
D．可用热分解法冶炼铜
【答案】D
【解析】A．“淘洗去土滓”，使矿石和土分离属于原料的富集，A正确；B．纯铜为红色，“自然铜……色似干银泥”为合金，B正确；C．铜与铅混合物的分离过程中，铅质先熔，从上孔流出，利用了物质的熔点不同，C正确；D．不能用热分解法冶炼钢，可用热还原法冶炼铜，D错误；答案选D。
【对应训练2】冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法，②水煤气（或H2或CO）法，③活泼金属置换法，④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有（Ⅰ）火烧孔雀石法炼铜，（Ⅱ）湿法炼铜，现代有（Ⅲ）铝热法炼铬，（Ⅳ）从光卤石（KCl•MgCl2•6H2O）中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的是（ ）
A．（Ⅰ）用① B．（Ⅱ）用②
C．（Ⅲ）用③ D．（Ⅳ）用④
【答案】B
【解析】选择金属的冶炼方法要考虑金属在自然界中存在的状态及金属的活动性。
(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)发生的反应分别是
(Ⅰ)：Cu2(OH)2CO3eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( ))2CuO＋CO2↑＋H2O，C＋2CuOeq \(=====,\s\up7(高温))2Cu＋CO2↑，符合①；
(Ⅱ)：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，符合③；
(Ⅲ)：2Al＋Cr2O3eq \(=====,\s\up7(高温))Al2O3＋2Cr，符合③；
(Ⅳ)：先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2：MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑，符合④。
直击问题，明确任务，结合氧化还原反应原理，理解概念的本质。
回顾金属活动性顺序，建立金属冶炼方法与金属活动性顺序的关系。
提高旧知回顾，讨论交流，建立金属活动性顺序与冶炼方法认知模型。培养微观探析、证据推理的后续核心素养。
创设问题情境，认识规律的普遍性和特殊性，拓宽知识视野。
检测与评价，发现问题，调控课堂，提高教学的针对性和实效性。
环节三、
铝热反应与金属资源的利用
活
活动一、探究铝热反应的原理及应用
【过渡】金属冶炼的热还原法中，常用的还原剂除碳、一氧化碳和氢气外，高温下，某些活泼金属也可以作还原剂，例如，金属铝通过铝热反应也可以冶炼金属。
【问题1】实验探究：结合下表中的实验操作为此实验（铝热反应），观察实验现象，分析实验原理。填写表格内容。
【教师】演示实验或视频实验，投影表格，引导观察实验现象及原理。
【学生】观察实验现象，思考实验原理，完成表格内容：
实验操作
实验现象
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①镁条剧烈燃烧； = 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应； = 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③反应放出大量的热，并发出耀眼的白光； = 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。
实验原理
2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3
实验结论
在高温下，铝与Fe2O3发生反应，放出大量的热
实验注意
①镁带的作用是燃烧放出的热量引燃铝热反应（引燃剂）。要打磨干净表面的氧化膜，否则难以点燃；②氯酸钾作用对镁的燃烧起助燃作用（助燃剂）。③内层滤纸要用水润湿，以防止纸漏斗燃烧。④蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。 = 5 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑤氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的，铝粉要用没有被氧化的，氧化铁粉末与铝粉两者要混合均匀，以保证氧化铁与铝都完全反应。
【教师】评价、强调：在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼比铝更不活泼的金属，如钒、铬、锰等。
【问题2】结合上述实验，思考什么是铝热反应及铝热剂？铝热反应在工业上有哪些重要应用？填写表格内容。
【教师】投影表格，引导分析：铝热反应及铝热剂
【学生】填写表格内容，展示交流：
概念
铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应
原理
Al作还原剂，另一种氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来
铝热剂
铝粉和某些金属氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物
反应特点
①在高温下进行；②反应迅速并放出大量的热；③新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离。
应用
冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等
【教师】评价、强调：利用铝热反应放出大量的热，工业上可用于焊接钢轨等。
【对应训练1】野外焊接钢轨常用如图所示装置，镁条引燃混合物后，反应非常剧烈，火星四射，有熔融铁珠落入沙子中。下列叙述错误的是（ ）

A．该反应属于置换反应
B．有“熔融铁珠”生成说明该反应为放热反应
C．该反应的化学能全部转化为热能
D．该反应中断键吸收的能量小于成键释放的能量
【答案】C
【解析】A．有单质Al参加反应，生成物中有单质Fe，属于置换反应，故A正确； B．有熔融铁珠生成能够说明该反应是放热反应，反应放出的热量使铁呈熔融状态，故B正确；C．该反应的化学能不能全部转化为热能，也有一部分转化为光能等，故C错误；D．该反应为放热反应，反应物断键吸收的能量低于生成物成键释放的能量，故D正确；故答案为C。
【对应训练2】下列有关金属冶炼的说法错误的是（ ）
①金属的冶炼都是把金属单质从其矿物中分离出来
②可以采用加热分解氧化银的方法制取单质银
③可以采用电解熔融氯化铝的方法制取单质铝
④铝热反应的原理是利用铝作还原剂，置换出相对不活泼的金属
A．①② B．①③
C．②④ D．③④
【答案】B
【解析】①金属的冶炼都是把化合态的金属从化合物中还原出来，①错误；②银的活泼性较弱，常采用加热分解氧化银的方法制取单质银，②正确；③氯化铝是共价化合物，常采用电解熔融氧化铝的方法制取单质铝，③错误；④铝热反应的原理是利用铝作还原剂，置换出比Al活泼性弱的金属，④正确；因此①③错误，B项符合题意。
拓展金属冶炼方法，认识铝热反应概念及重要应用，培养宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知的化学核心素养。
创设问题情境，深度认识和理解铝热反应的概念及原理。
检测与评价，发现问题，调控课堂，提高教学的针对性和实效性。
活
活
活活动二、合理利用金属资源
【过渡】金属资源是有限的，而且金属的冶炼要消耗大量能源、容易造成环境污染等问题，因此，我们应该合理开发利用金属资源。
【问题1】阅读教材P99页第一自然段，回答合理开发和利用金属矿物资源的原因及措施是什么？
【学生1】原因：地球上金属矿物资源有限，且分布不均；金属冶炼消耗很多能量；金属冶炼造成环境污染。而金属腐蚀现象普遍存在，也造成了大量损失。
【学生2】措施：提高金属矿物的利用率；使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量；加强金属资源的回收和再利用；开发环保高效的金属冶炼方法；防止金属的腐蚀等。
【教师】评价、肯定。
【问题2】根据教材P99页“思考与讨论”，结合数据及图8-1和图8-2的分析和比较，思考在利用金属资源的过程中要注意哪些问题？
【学生1】要加强废旧铝资源的回收再利用。从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝质饮料罐得到铝消耗的能量，一是可以节约大量的铝土矿资源，使铝土矿资源得到有效的利用；二是可节约大量能源，缓解能源紧张问题；三是可减少铝工业的污染物排放，使环境得到保护等。因而在实际生产过程中必须考虑投入与产出，要考虑成本。
【学生2】废旧金属资源的再生利用肩负着提供新资源、改善环境和保护人类生存条件等任务，是一项功在当代、利在千秋的社会性公益事业。加强废旧金属的回收和再利用是合理开发和利用金属资源的重要途径。要树立金属垃圾也是一种宝贵资源的理念。在日常生活中，要大力倡导金属垃圾的分类回收和再利用，养成自觉珍惜自然资源、节约资源、爱惜环境和保护环境的意识。
【学生3】实际工业生产中，从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的过程，往往涉及许多其他物质和反应，在得到所需产品的同时，也会产生废弃物。因此必须考虑废弃物的处理和生产对环境的影响，形成绿色化学观念和可持续发展意识。
【学生4】。。。。。。
【教师】评价、强调：合理开发和利用金属资源显得尤为重要，其主要途径有提高金属矿物的利用率，开发环保高效的金属冶炼方法，防止金属的腐蚀，加强废旧金属的回收和再利用，使用其他材料代替金属材料。
【对应练习1】铝曾是比黄金还要贵重的金属。1885年建成的华盛顿纪念碑，其顶端就是一块当时很昂贵的金属铝。下列关于当时铝的价格高昂的原因分析中，错误的是
A．活泼的金属冶炼难度高
B．氧化铝熔点很高，电解需要耗费的热量极其多
C．当时化学家还未尝试采用焦炭冶炼铝的方法
D．还未找到良好的助熔剂
【答案】C
【解析】A．越活泼的金属，其冶炼难度越大，故A正确；B．氧化铝熔点很高，电解需要大量的热量，需要更多的燃料，因此成本高，故B正确；C．冶炼铝的方法只能是电解法，故C错误；D．还未找到良好的助熔剂，不能在较低的温度下熔化，因此需要大量的热能使其熔化，故D正确。综上所述，答案为C。
【对应练习2】下列关于金属的冶炼方法说法不正确的是（ ）
A．废旧金属的回收利用有利于减轻污染
B．银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼
C．金子比沙子密度大，利用水洗法直接获得
D．金属镁活泼，电解氯化镁溶液可以获取
【答案】D
【解析】A．重金属离子对地下水等环境有污染，因此回收废旧金属有利于减轻污染，故A正确；B．Ag的活泼性较弱，其氧化物(Ag2O)受热易发生分解生成Ag和O2，可利用加热氧化物的方式制备银单质，故B正确；C．所谓“淘金”是指淘金者们打捞起河里或湖里的淤泥后，在淘盘将淤泥洗涤，以便找出淤泥里的天然金沙，其利用的原理是金子比沙子密度大，且金单质不溶于水以及化学性质稳定，在自然界中，金以单质的形式出现于岩石中的金块或金粒、地下矿脉及冲积层中，故C正确；D．金属镁的化学性质较为活泼，常通过电解熔融状态的氯化镁制备单质镁，电解氯化镁溶液无法得到单质镁，故D错误；综上所述，不正确的是D项，故答案为D。
认识合理开发利用金属资源的重要意义及应注意的问题，树立节约资源，保护环境的意识，培养科学态度与社会责任的化学核心素养。
检测与评价，发现问题，调控课堂，提高教学的针对性和实效性。
环节四、课后巩固
作业设计
1．下列说法不正确的是（ ）
A．自然界中存在游离态的金属单质
B．金属活动性不同，冶炼方法也有所不同
C．地球上金属矿物资源是取之不尽的，因此，应加大开采金属矿物的速度，以满足经济发展的需要
D．废旧金属的回收利用，有利于环境保护
【答案】C
【解析】A．少数化学性质不活泼的金属，在自然界中以游离态存在，如金和铂等，故A正确；B．金属活动性不同，冶炼方法也有所不同，如钾钙钠镁铝用电解法，锌铁锡铅用热还原法，铜用热分解法或热还原法，汞用热分解法，故B正确；C．矿产资源是不可再生的自然资源，不是取之不尽的，应合理的开采金属矿物，故C错误；D．废旧金属的回收利用，实现资源再利用，有利于环境保护，故D正确；答案选C。
2.下列关于金属冶炼的说法正确的是（ ）
A．由于Al的活泼性强，故工业上采用电解熔融AlCl3的方法生产Al
B．可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁
C．炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热
D．金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，冶炼方法由金属的活泼性决定
【答案】D
【解析】A．由于Al的活泼性强，工业上采用电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝，AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电，所以不用电解AlCl3的方法生产铝，故A错误；B．钠是很活泼金属，将Na加入氯化镁溶液中，Na先和水反应生成NaOH，NaOH再和氯化镁发生复分解反应，所以得不到Mg单质，可以采用电解熔融氯化镁的方法冶炼Mg，故B错误；C．炼铁高炉中所发生的反应有的是放热有的是吸热，有些放热反应在加热条件下发生，故C错误；D．金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，活泼金属采用电解法冶炼，不活泼的金属采用直接加热法冶炼，大部分金属的冶炼都是在高温下采用氧化还原反应法，故D正确；答案为D。
3.下列常见金属的冶炼原理不合理的是（ ）
A．还原法炼铝：3H2＋Al2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Al+3H2O
B．加热法炼汞：2HgOeq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( ))2Hg+O2↑
C．铝热法炼铁：2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3
D．火法炼铜：Cu2S+O2eq \(=====,\s\up7(高温))2Cu+SO2
【答案】A
【解析】对于不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来；在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂(C、CO、H2、活泼金属等)将金属从其化合物中还原出来；活泼金属较难用还原剂还原，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属。A．Al的还原性大于氢气，氢气不能与氧化铝反应制Al，故A错误；B．Hg为不活泼金属，通常直接加热其化合物冶炼Hg，故B正确；C．Al的还原性大于Fe，可利用铝热反应将Fe从其氧化物中还原出来，故C正确；D．Cu为不活泼金属，Cu2S与氧气高温条件下反应可制得Cu，故D正确；故选：A。
4.下列有关金属的冶炼描述错误的是（ ）
A．电解熔融的NaCl制取Na
B．金属冶炼过程中，被冶炼的金属被还原
C．CO还原Fe2O3制取Fe
D．从自然界中获得金属单质均需要通过化学方法
【答案】D
【解析】A项，金属钠的还原性强，工业上常用电解熔融氯化钠的方法制取钠，正确；B项，金属冶炼过程中，被冶炼的金属元素的化合价降低被还原，正确；C项，铁具有较强的还原性，工业上常用一氧化碳在高温下还原氧化铁制取铁，正确；D项，自然界中含有游离态的金，所以从自然界中获得金单质不需要通过化学方法，错误。
5.铝热反应有广泛的用途，实验装置如图1所示。下列说法错误的是（ ）

A．铝热反应的能量变化可用图2表示
B．和铝粉的混合物被称为铝热剂
C．铝热反应只能用于冶炼铁、锰、铬、镁等熔点较高的金属
D．铝热反应可用于焊接铁轨，反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3
【答案】C
【解析】A．铝热反应是放热反应，能量变化可用图2表示，故A正确；B．Fe2O3和铝粉的混合物被称为铝热剂，故B正确；C．镁的活泼性大于Al，不能用铝热反应冶炼金属镁，故C错误；D．铝热反应可用于焊接铁轨，反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3，故D正确；选C。
6．西汉刘安所著的《淮南万毕术》中有“曾青得铁，则化为铜，外化而内不化”，该反应被认为是现代湿法冶金术之祖。下列说法正确的是（ ）
A．硫酸铜晶体化学式为CuSO4·5H2O，是混合物
B．“内不化”是因为内部的铁活泼性比表面的铁活泼性差
C．上述反应的离子方程式为2Fe+3Cu2+=2Fe3++3Cu
D．“化为铜”表明发生的是氧化还原反应
【答案】D
【解析】A．硫酸铜晶体化学式为CuSO4·5H2O，是纯净物，A错误；B．“内不化”是因为铁表面被生成的铜所覆盖，内部的铁无法再发生反应，B错误；C．上述反应的离子方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，C错误；D．“化为铜”发生反应的离子方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，反应中有元素化合价发生变化，是氧化还原反应，D正确；故选D。
7．以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：
下列有关叙述不正确的是（ ）
A．将铝土矿粉碎有利于加快碱溶速率
B．滤渣的主要成分为SiO2和Fe(OH)3
C．过滤Ⅱ所得滤液中主要存在的离子为Na＋、HCO3－
D．Al2O3与冰晶石共熔电解得到单质铝
【答案】B
【解析】铝土矿的主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质，加入的氢氧化钠溶液会和氧化铝反应生成NaAlO2，过滤I所得滤渣为SiO2和Fe2O3，向NaAlO2溶液中通入过量CO2，会生成Al(OH)3和NaHCO3，过滤Ⅱ所得滤液主要成分为NaHCO3，灼烧过滤得到的Al(OH)3可得Al2O3，再电解可得单质铝。A项，将铝土矿粉碎增大接触面积，有利于加快碱溶速率，正确；B项，由分析知滤渣的主要成分为SiO2和Fe2O3，错误；C项，由分析知过滤Ⅱ所得滤液中主要存在的离子为Na＋、HCO3－，正确；D项，冰晶石做助熔剂，是为了降低电解液工作温度，Al2O3与冰晶石共熔电解得到单质铝，正确。
8．镁及其合金是用途很广的金属材料。工业上冶炼镁的方法有两种，电解法和皮江法。电解法是电解熔融的MgCl2，皮江法是Si在高温下还原MgO。
已知：相关各物质熔点见下表：
物质
MgO
MgCl2
Mg
Si
熔点
2852
714
649
1410
Ⅰ．电解法冶炼镁。
化工厂利用卤水(主要成分为NaCl和MgCl2)生产金属镁的一种工艺流程如图所示：
（1）Y与Z反应后的产物溶于水可得X溶液，从而实现了Y的再利用，则Z的化学式为_______。
（2）“沉淀”中除Mg(OH)2外，还可能含有的杂质为___________(填化学式)。
（3）工业上不用电解MgO制金属镁的原因为____________________________。
Ⅱ．皮江法冶炼镁，工业流程如下：
（4）气体a为_________(填化学式)。
（5）白云石煅烧前粉碎的目的为_______________________________________。
（6）还原炉需控制温度为1200℃左右，并抽空气到近似真空。还原炉中发生的主要反应有_________________________、SiO2＋CaOeq \(====,\s\up7(高温))CaSiO3。
【答案】（1）H2 （2）Ca(OH)2 （3）MgO熔点很高(2852℃)，而MgCl2熔点相对较低(714℃)，熔融MgO时会耗费大量的能量而增加生产成本 （4）CO2 （5）增大固体表面积，提高化学反应速率 （6）2MgO＋Sieq \(====,\s\up7(高温))2Mg＋SiO2
【解析】电解法冶炼镁中，牡蛎壳高温煅烧，得到生石灰即氧化钙，氧化钙溶于水生成氢氧化钙，再与卤水中的镁离子反应生成氢氧化镁，过滤得到氢氧化镁沉淀，氢氧化镁再和盐酸反应生成氯化镁，再电解氯化镁得到金属镁和氯气，氯气转化成HCl重复利用。皮江法冶炼镁中，白云石煅烧分解生成氧化钙、氧化镁和二氧化碳，硅再与氧化镁反应生成镁单质，冷凝得到粗镁锭。
（1）电解熔融氯化镁生成镁和氯气，则Y为氯气，X为盐酸，由于氯气和氢气反应生成HCl，HCl溶于水得到盐酸，从而实现了氯气的再利用。Z的化学式为H2；（2）生石灰与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙将Mg2＋转化为氢氧化镁沉淀，氢氧化钙在水中溶解度较低，沉淀中可能含有的杂质为Ca(OH)2；（3）MgO熔点高，而MgCl2熔点相对较低，熔融MgO时会耗费大量的能量而增加生成成本，所以工业上不用电解MgO制金属镁；（4）白云石煅烧分解生成氧化钙、氧化镁和二氧化碳，故气体a为CO2；（5）白云石煅烧前粉碎的目的是增大固体表面积，提高化学反应速率；（6）还原炉中发生的反应有硅还原氧化镁，生成的二氧化硅与氧化钙反应得到硅酸钙，其反应的化学方程式为2MgO＋Sieq \(====,\s\up7(高温))2Mg＋SiO2，SiO2＋CaOeq \(====,\s\up7(高温))CaSiO3。
及时巩固、消化所学，促进掌握必备知识，评价教学效果，为后期优化教学方案提供依据，培养分析问题和解决问题等关键能力。
课堂总结
板书
设计
第一节 自然资源的开发利用
第一课时 金属矿物的开发利用
一、金属矿物的开发利用
1、金属矿物与自然资源
游离态：金、铂等少数金属（性质极不活泼）
化合态：绝大多数金属（性质较活泼）
2、金属的冶炼
（1）定义：将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。
（2）实质：根据氧化还原反应，使金属矿物中的金属阳离子得到电子生成金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M，即金属元素被还原的过程。
（3）方法：物理法（极不活泼金属）、热分解法（不活泼金属如Hg等）、热还原法（中等活泼金属）、电解法（活泼金属）
二、铝热反应与金属资源的利用
1、铝热反应原理及应用
（1）原理：2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3
铝热剂：Al与金属氧化物（如Fe2O3）的混合物。
（2）应用：冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等。
2、合理利用金属资源
教学
反思
本课时金属矿物的开发利用，重点介绍金属的冶炼方法。在进行这部分内容的教学时，不是仅简单地停留在集中常见金属的冶炼原理上，而是引导学生结合氧化还原反应原理，金属活动顺序及其应用等化学基本原理和基础知识，充分调动学生思维，采用探究、比较、归纳等教学手段总结金属冶炼的一般原理和方法，尤其是在具体的学习过程中，教师通过创设问题情境，联系生产、生活实际，充分利用信息技术与课堂教学的融合，促进学生对概念的理解和核心观念的形成，收到较好的教学效果。