1、 金屬冶煉的專題化復習思考陳秀蘭（浙江省寧波市北侖區(qū)明港高級中學 北侖 315800）摘要：蘇教版化學1分別在專題2、3中以海水、礦石為原料，介紹了金屬鈉、鎂以及鋁（選考要求）、鐵、銅單質(zhì)的提取。課本內(nèi)容專注于具體某一單質(zhì)的冶煉方法，而缺乏對金屬冶煉方法的系統(tǒng)歸納。金屬冶煉的專題化復習旨在對幾種金屬的冶煉進行了整合設計，達到金屬冶煉與物質(zhì)結構、性質(zhì)相關的綜合復習，提升學生思考解決問題的能力。關鍵詞：金屬冶煉；氧化還原一、教學價值 本節(jié)課設計為復習課的形式，常規(guī)的引課方式往往顯得枯燥，學生參與教學的熱情度不高。采用科幻題材導入課堂的方式吸引學生，能夠引發(fā)學生再次探究的欲望。同時，如何維系學生保持

2、探究的動力，串聯(lián)幾種常規(guī)金屬的冶煉，總結冶煉方法，又為復習課的設計提出了難題。學生在復習實踐的過程中開拓視野，提升化學學習的核心素養(yǎng)，認識化學與人類科技發(fā)展的緊密聯(lián)系，增強社會責任感。二、學科素養(yǎng)與教學目標的統(tǒng)一1.宏觀辨識與微觀探析學生對常見金屬元素，應知道其原子微觀結構、在自然界的分布與存在形態(tài)，掌握單質(zhì)冶煉的基本原理，了解金屬單質(zhì)提取的幾種方法等等，多角度把握科學知識。2.變化觀念與平衡思想學生需要對已學的氧化還原反應實質(zhì)進行深入的分析認知，總結金屬單質(zhì)提取的原理，培養(yǎng)學生掌握由個別到一般，再到個別的學習方式，對前面所學過的金屬及其化合物、常見金屬的冶煉、氧化還原反應等知識和技能進行必要

3、的梳理、歸納和拓展。3.證據(jù)推理與模型認知學科素養(yǎng)的核心就是建立模型，通過對已學的幾種金屬單質(zhì)冶煉的方法，經(jīng)歸納總結，結合常見金屬的活潑性順序，類推一般金屬的反應原理，構建金屬冶煉工業(yè)流程的簡單模型。4.科學探究與創(chuàng)新意識圍繞工業(yè)金屬單質(zhì)冶煉流程步驟、方法及目的的探究，建立經(jīng)濟、高效、節(jié)能、綠色環(huán)保的化學工業(yè)意識。5.科學精神與社會責任通過對社會實際資源環(huán)境問題的討論與解決，提高學生其分析問題和解決問題的能力，并鍛煉學生知識運用的靈活性，體會化學在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用，揭示化學與可持續(xù)發(fā)展的重要關系，樹立資源保護意識及合理開發(fā)意識。 三、設計思想與教學流程 1.設計思想金屬的提取方

4、法主要有熱還原法、電解法、熱分解法以及物理提煉方法，無論哪種方法，經(jīng)歷的大致流程均為“富集-冶煉-精煉”。方法與方法之間并沒有嚴格的界限，在冶煉過程中兼顧金屬的原存在形態(tài)和生成時的條件保護，促使學生在此探究過程中構建研究模型，找出幾種方法間的關聯(lián)，建立經(jīng)濟高效的化學工業(yè)思想，繼而得到科學的工業(yè)流程。教學流程設計2.1課堂引入 播放科幻片X戰(zhàn)警片段 問題1：影片中萬磁王從人體血液直接提取出金屬鐵，存在哪些違背科學的地方？ 類似血紅蛋白中的二價鐵離子，如何還原溶液中的亞鐵離子？設計分析課堂引入的設計，科學與科幻結合，實際上就是一個鐵的富集冶煉的過程，根據(jù)人體血液中鐵的含量、二價鐵被氧化等基礎性問題

5、，幫助學生回顧引出提取金屬單質(zhì)的本質(zhì)原理是利用氧化還原反應，從而分析得到應加入還原劑（比鐵活潑的金屬單質(zhì)，如鋅）等的結論。2.2金屬的冶煉方法含亞鐵離子的溶液中添加還原劑，可以置換出單質(zhì)鐵，這種類似的金屬提取的方式自古就有，比如淮南萬畢術有“曾青得鐵，則化為銅，外化而內(nèi)不變”的說法。我們提出的方法是置換溶液中的離子，然而鋼鐵作為我們國家的支柱型產(chǎn)業(yè)，在自然界中鐵元素主要是以鐵礦石形式存在的。 問題2：鐵礦石的主要成分是鐵的氧化物，將氧化物中的鐵還原為單質(zhì)，需要什么試劑？ 如我國赤鐵礦含量較為豐富，可采用哪些方法還原得到單質(zhì)？ 從工業(yè)生產(chǎn)成本的角度考慮，哪種還原劑合適？回顧金屬鐵的冶煉過程。 過

6、渡我們都知道人體血液中有血紅蛋白，事實上，除了血紅蛋白以外，我們血液里還有血藍蛋白，血藍蛋白含什么呢？血藍蛋白含銅。我們知道，從金屬活潑性的角度分析，銅更容易被還原為單質(zhì)。這也是為什么人類歷史上先有青銅器后有鐵器的原因。工業(yè)上煉銅用的方法叫什么？ 問題3：總結一下，我們主要是通過什么方法冶煉得到金屬鐵銅的？ 設計分析從學生最熟悉的金屬入手復習冶煉方法，在冶煉的過程中，思考需要什么試劑？一定需要試劑嗎？可不可以不用？結合分析進一步總結可以有哪些方法冶煉金屬鐵，從工業(yè)生產(chǎn)的角度，哪種方法更實際？從而確定金屬鐵的冶煉方法可以是熱還原法，也可以是電解法。對幾種不同的試劑和條件進行選擇優(yōu)化，并挑選最合適

7、的進行工業(yè)推廣。 過渡人體血液內(nèi)除了有含鐵銅元素的各類蛋白以外，還含大量的氯化鈉，自然界中另一個含大量氯化鈉的地方就是海洋了。因為人體血液內(nèi)含有的電解質(zhì)和海水成分非常接近，這也是生物學上支持生命起源于海洋的一個佐證。問題4：我們是如何從海水中獲得金屬單質(zhì)的？鐵銅在金屬活動性順序表中的活潑性居中，要找到比它們活潑的還原劑難度不大，如果是在金屬活動性順序表中活潑性非?？壳暗脑兀玮c、鎂，能否再用還原法得到單質(zhì)？如果不能，采用什么方法？請同學們設計畫出海水制鈉、鎂的聯(lián)合工業(yè)流程圖。 問題5：金屬活動性順序表中，活動性靠前的鈉鎂需要用電解法制取得到，成本耗費大；活動性居中的鐵銅可以采用熱還原法，成本

8、相對低廉；那么活動性靠后的金屬，如汞、銀等，如何獲取單質(zhì)？請舉例說明。 類似汞、銀的單質(zhì)的提取，可以采用還原法，也可以采用分解法（補充說明氧化汞、氧化銀加熱分解），從工業(yè)生產(chǎn)角度思考，哪種方法更合適？ 設計分析對上一步鐵銅冶煉方法總結的一次應用，活潑性強的金屬元素不適宜再用熱還原法，應采取更加有效的電解法，活潑性弱的金屬，幾種冶煉方法都適用，從生產(chǎn)成本和經(jīng)濟效益角度考慮，采用熱分解法更加合適。在探究過程中讓學生“知其然”，更“知其所以然”，幫助學生建立金屬活動性順序與冶煉方法、試劑和條件的選擇關系。2.3原理的類比應用 問題6：非金屬單質(zhì)的提取與金屬單質(zhì)的提取有異曲同工之處，回顧氫氣、單晶硅、氯氣的冶煉方法。 設計分析無論是金屬還是非金屬，冶煉的過程不外乎利用氧化還原反應的原理，研究方法也相近，一樣可以利用熱還原法、熱分解法、電解法等等。四、教學思考元素化學的學習，實際上就是從原子結構出發(fā)，對單質(zhì)和離子的性質(zhì)、存在、提取、保存進行總結探討，結構相近、方法相似，教師幫助引導學生發(fā)現(xiàn)這些共同點、兼顧元素的“小個性”即可。學生