《開發(fā)利用金屬礦物和海水資源》教學(xué)設(shè)計(3)第一課時一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識與技能1.了解金屬元素在自然界的存在形態(tài)。2.掌握金屬冶煉的原理和方法。3.掌握鋁熱反應(yīng)及其應(yīng)用。（二）過程與方法1.培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和查閱相關(guān)資料進行分析概括的能力。2.通過案例探究培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會運用觀察、實驗、比較、分類、歸納、概括等方法對獲取的信息進行加工，同時訓(xùn)練學(xué)生的口頭表達能力和交流能力。3.通過對案例探究，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)新意識，從而悟出學(xué)好化學(xué)的科學(xué)方法。（三）情感態(tài)度與價值觀1.體會化學(xué)在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用，揭示化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展的重要關(guān)系，樹立資源保護意識及合理開發(fā)意識。2.通過化學(xué)史的教學(xué)，使學(xué)生認(rèn)識并欣賞化學(xué)科學(xué)對提高人類生活質(zhì)量和促進社會發(fā)展的重要作用。3.介紹我國古代在金屬冶煉方面的成就，激發(fā)學(xué)生的愛國主義情感。二、教學(xué)重點、難點重點：了解化學(xué)方法在金屬礦物開發(fā)（主要是金屬冶煉）及海水資源開發(fā)中的作用。難點：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。三、教學(xué)方法多媒體輔助教學(xué)：利用圖片、錄像、多媒體課件等為學(xué)生提供豐富的背景材料，以便形成豐富的感性認(rèn)識。探究式教學(xué)：創(chuàng)設(shè)問題情景、結(jié)合演示實驗，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，進行探究式教學(xué)。四、教學(xué)過程【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】（正確評價學(xué)生的回答，并補充）金屬元素廣泛分布于礦物中，動植物體內(nèi)及海洋等區(qū)域中?！举|(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】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】我國的礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀，國情教育【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?！景鍟慷?、金屬的冶煉【設(shè)問探究】我們該如何從礦石中提煉出金屬單質(zhì)呢？根據(jù)什么原理？【學(xué)生活動】分組討論、發(fā)言【講解】（正確評價學(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)過三個步驟。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?！景鍟?.金屬冶煉的實質(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，對于不同活性的金屬離子就必須采取不同的還原方法進行冶煉?！景鍟?.金屬冶煉的方法【分析】一些不活潑的金屬，它們是在金屬活動順序中位于氫后面的金屬，如Hg、Ag等，其陽離子得電子能力很強，所以其還原的條件比較容易達到。Hg、Ag的氧化物受熱就能分解得到單質(zhì)?！景鍟?1)熱分解法2HgO2Hg＋O2↑2Ag2O2Ag＋O2↑【分析】位于活動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，容易失去電子，而其對應(yīng)的陽離子則氧化性很弱，很難得到電子；一般的還原劑都無法把它的陽離子還原出來。我們只能使用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來冶煉?！景鍟?2)電解法MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑【分析】對于大多數(shù)金屬，如位于金屬活動順序表中間一段的金屬所對應(yīng)的離子，得電子能力較強，其化合物又不能通過受熱分解得到金屬單質(zhì)，必須使用還原劑還原金屬陽離子。常見的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣。一些活潑金屬也可作為還原劑，將相對不活潑的金屬從其化合物中置換出來?！景鍟?3)熱還原法①常用還原劑：焦炭、CO、H2、活潑金屬(如Al)等【練習(xí)】分別寫出這四種常用的還原劑冶煉赤鐵礦的化學(xué)方程式?！军c評并強調(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?！緦嶒炋骄俊繉嶒?—1（演示鋁熱反應(yīng)，由學(xué)生寫出反應(yīng)方程式，并分析各種試劑的作用）。(實驗前用磁鐵檢查一下室溫條件下有無鐵存在；反應(yīng)后再用磁鐵檢查有無鐵生成)，觀察、記錄實驗現(xiàn)象，并思考?！净卮稹浚悍磻?yīng)前：無鐵存在。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?！菊f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，氯酸鉀則是氧化劑，以保證鎂條的繼續(xù)燃燒，同時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)，就可劇烈進行，放出的熱使生成的鐵熔為液態(tài)?！驹O(shè)疑】發(fā)生了什么反應(yīng)？如何書寫化學(xué)方程式呢？【講述】我們把上述反應(yīng)稱為鋁熱反應(yīng)。【板書】②鋁熱反應(yīng)2Al+Fe2O32Fe+Al2O3+Q【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?？翠浵瘛ｓw會化學(xué)在生產(chǎn)、生活中的實際應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生感受化學(xué)的情感。【講述并板書】③應(yīng)用：a：野外焊接。b：冶煉難熔金屬（要求學(xué)生寫出冶煉鉻、錳的反應(yīng)）。2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O34Al＋3MnO22Al2O3＋3Mn【小結(jié)】金屬冶煉的方法：（投影）【過渡】地球上的金屬礦產(chǎn)資源是有限的，無法再生，而且隨著金屬的使用，金屬會被腐蝕而污染環(huán)境，那么我們應(yīng)該具體怎么做呢？【板書】三、金屬的回收與環(huán)境、資源保護【閱讀指導(dǎo)】閱讀教材相關(guān)內(nèi)容?！局v述】正確評價學(xué)生的回答并歸納。【講述】有關(guān)金屬回收再利用的好處。1.廢舊金屬的最好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?！拘〗Y(jié)】指導(dǎo)學(xué)生歸納本節(jié)課的內(nèi)容?！咀鳂I(yè)】上網(wǎng)查資料了解中國金屬的回收利用情況，并寫一份調(diào)查報告（300字左右）【板書設(shè)計】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)比較活潑的金屬二、金屬的冶煉1.金屬冶煉的實質(zhì)2.金屬冶煉的方法(1)熱分解法(2)電解法(3)熱還原法①常用還原劑：焦炭、CO、H2、活潑金屬(如Al)等②鋁熱反應(yīng)③鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用：a：野外焊接。b：冶煉難熔金屬三、金屬的回收與環(huán)境、資源保護。第二課時一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識與技能了解海水資源開發(fā)和利用的前景及化學(xué)在其中可以發(fā)揮的作用。（二）過程與方法1.培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和查閱相關(guān)資料進行分析概括的能力。2.通過對案例探究，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)新意識，從而悟出學(xué)好化學(xué)的科學(xué)方法。（三）情感態(tài)度與價值觀認(rèn)識化學(xué)在環(huán)境保護中的作用，樹立綠色化學(xué)的觀念。二、教學(xué)重點教學(xué)重點：了解海水資源開發(fā)中的作用。三、教學(xué)方法多媒體輔助教學(xué)：利用圖片、錄像、多媒體課件等為學(xué)生提供豐富的背景材料，以便形成豐富的感性認(rèn)識。探究式教學(xué)：創(chuàng)設(shè)問題情景、結(jié)合演示實驗，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，進行探究式教學(xué)。四、教學(xué)過程【引入】海洋約占地球表面積的71%，具有十分巨大的開發(fā)潛力。海洋對于人類的意義，已不再局限于傳統(tǒng)的提供生存的自然環(huán)境、漁鹽之利、航運交通、國家安全等方面。海洋農(nóng)牧化、海洋油氣開發(fā)、深海采礦、海水綜合利用等產(chǎn)業(yè)開發(fā)已形成規(guī)模，并顯示出巨大潛力。開發(fā)利用海洋資源，保護海洋生態(tài)環(huán)境，是解決人口、資源、環(huán)境問題的重要途徑。我國的社會和經(jīng)濟發(fā)展將越來越多地依賴海洋?！举Y料展示】海洋之所以被譽為人類未來的希望，是因為海洋中有豐富的資源和能源。海洋自然資源的分類有多種，《中國自然資源叢書·海洋卷》按照海洋資源的性質(zhì)、特點、存在形態(tài)，將海洋資源分為6個大類：①海洋生物資源（包括漁業(yè)資源、藥物資源、珍稀物種資源）；②海底礦產(chǎn)資源（包括金屬礦產(chǎn)資源、非金屬礦產(chǎn)資源、石油和天然氣資源）；③海洋空間資源（包括土地資源、港口和交通資源、環(huán)境空間資源）；④海水資源（包括鹽業(yè)資源、溶存的化學(xué)資源、水資源）；⑤海洋新能源（包括潮汐能資源、波浪能資源、海流能資源、溫差和鹽差能資源、海上風(fēng)能資源）；⑥海洋旅游資源（包括海洋自然景觀旅游資源、娛樂和運動旅游資源、人類海洋歷史遺跡旅游資源、海洋科學(xué)旅游資源、海洋自然保護區(qū)旅游資源）?！景鍟恳?、海洋資源的分類【多媒體投影】【講述】本節(jié)我們僅以海水資源為例，一起來探究一下海水資源的利用和海水化學(xué)資源的利用前景?！鹃喿x教材及資料并思考】1.海水中水資源的利用包括哪幾部分？2.海水淡化有哪些方法？【資料展示】海水直接利用包括沿海工業(yè)冷卻用水、生活用水和耐鹽植物灌溉。這是海水資源開發(fā)的一個領(lǐng)域。據(jù)預(yù)測，2000年時美國工業(yè)用水的1/3將由海水提供。我國今后也要發(fā)展海水直接利用工程。在沿海地區(qū)，特別是在電力、冶金、化工等行業(yè)推廣海水冷卻方法，同時推廣在生活領(lǐng)域中使用海水，如沖洗、除塵、消防、灌溉、印染等。目前青島市已有20多個單位直接利用海水，年用海水量占全市工業(yè)用水量的67％，上海石化總廠每小時用海水量達100×104t，青島、大連、天津等城市的發(fā)電、石油、化工等部門每年直接利用海水達50×108m3。海水淡化現(xiàn)有20多種技術(shù)方法。目前技術(shù)純熟、經(jīng)濟效益較好的是蒸餾法、電滲析法和反滲透法。蒸餾法即通過將海水加熱蒸發(fā)，再把蒸汽冷凝得到淡水。這是傳統(tǒng)的方法，目前生產(chǎn)能力最大。這種技術(shù)正朝著容量大型化（日產(chǎn)10×104t以上）和目的多重化的方向發(fā)展，如利用淡化后的濃縮海水提取有用物質(zhì)，利用發(fā)電廠余熱進行海水淡化等。我國已進行了日產(chǎn)百噸的淡化裝置試制，具備了設(shè)計和研制大、中型蒸餾淡化裝置的技術(shù)能力?！局v述】海水水資源的利用包括兩個方面，1.海水直接利用。2.海水的淡化?！景鍟慷?、海水水資源的利用：1.海水直接利用。2.海水的淡化。【講述】水淡化的方法已有十幾種，主要的有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久，技術(shù)和工藝也比較完善，是目前海水淡化的主要方法。此法耗能大成本較高，因此可利用太陽能進行海水蒸餾淡化。蒸餾裝置圖【資料展示】太陽能海水蒸餾器第二次世界大戰(zhàn)中，美國國防部制造了許多軍用海水淡化急救裝置，供飛行員和船員落水后取水用，這種裝置實際上是一種簡易的太陽能蒸餾容器。20世紀(jì)60年代，美國在佛羅里達的戴托納海灘，建立了供大規(guī)模太陽能蒸餾研制工作用的特殊實驗站。希臘、阿爾及利亞、澳大利亞等國也進行了許多太陽能蒸餾試驗。世界上最大的池式太陽能蒸餾器在希臘的帕特莫斯，玻璃總面積為8651平方米，最大日產(chǎn)量為40立方米淡水。太陽能蒸餾器結(jié)構(gòu)簡單，主要由裝滿海水的水盤和覆蓋在它上面的玻璃或透明塑膠蓋板構(gòu)成。水盤表面涂黑，裝滿待蒸餾的水，盤下絕熱，水盤上覆蓋的玻璃或透明塑膠蓋板下緣裝有集水溝，并與外部集水槽相通。太陽輻射透過透明蓋板，水盤中的水吸熱蒸發(fā)為水蒸氣，與蒸餾室內(nèi)空氣一起對流。由于蓋板本身吸熱少，溫度低于池中溫水，水蒸氣上升并與蓋板接觸后凝結(jié)成水滴，沿著傾斜蓋板借助重力流到集水溝里，而后再流到集水器中。池式太陽能蒸餾器中海水的補充可以是連續(xù)的，也可以是斷續(xù)的。雖然它有很多不同的結(jié)構(gòu)形式，但基本原理是一樣的。這類蒸餾器是一種理想的利用太陽能進行海水淡化的裝置。【講述】海水中溶存著80多種元素，其中不少元素可以提取利用，具有重要的開發(fā)價值。我國對海水化學(xué)元素的提取