人教版 (2019)必修 第二册自然资源的开发利用第一课时教案及反思

这是一份人教版 (2019)必修 第二册自然资源的开发利用第一课时教案及反思，共10页。教案主要包含了金属在自然界中的存在形式，金属冶炼的原理及步骤，金属冶炼的方法等内容，欢迎下载使用。

教材分析
按照新课程标准的要求和教材的总体安排,本章教学内容自始至终围绕着“化学与可持续发展”这一核心主题展开。从自然资源开发利用、化学品合理使用和环境保护这三个相互联系的方面,使学生初步认识、体会化学在可持续发展中的重要作用,进一步提升他们在科学态度与社会责任等方面的学科核心素养水平。“化学与可持续发展”这一宏大主题,内涵丰富,意义深刻,教学内容的选择必须紧密结合学生的知识基础和生活经验,教学内容的安排必须有利于调动学生的学习积极性,避免空泛的说教。
从学科知识及其运用的角度来看,本章教学有利于学生将前面所学过的知识进行梳理、归纳,并运用到实际生产、生活中。这些知识主要是指物质之间的转化,包括无机物之间的转化和有机物之间的转化,能使学生体会化学在自然资源综合利用、资源保护和环境保护中的作用,并引导学生关注各类化学品在满足人类生产、生活需要的同时,从生产、使用到废弃各阶段的物质形态都有可能对人类健康和生态环境产生影响。从树立观念与创新精神的角度来看,本章教学应有利于学生了解在可持续发展总体要求下化学的应用特点和发展方向,思考在可持续发展这一制约条件下如何实现化学反应中物质和能量的转化,学会辩证、全面地看待人类和自然协调发展中遇到的各种问题,培养科学决策的意识、创新精神与实践能力。作为高中必修课程的结尾,本章教学目的不仅在于帮助学生将所学的知识进行复习、归纳并运用于实际,而且在于对化学与可持续发展有关思路的观念进行总结与提升,这对于他们学习后续课程以及未来的升学和就业都将会产生一定的影响。
本章的内容结构如下图所示。
化学与可持续发展自然资源的开发利用金属矿物的开发利用海水资源的开发利用煤、石油和天然气的综合利用化学品的合理使用化肥、农药的合理施用合理用药安全使用食品添加剂环境保护与绿色化学化学与环境保护绿色化学
本章的内容选择与安排体现了下列编写思路和特点:
1.突出学科核心素养,将科学教育与人文教育融为一体
自然资源的开发利用与保护资源、保护环境是人与自然和谐相处的两个相辅相成的重要方面。走可持续发展的道路是社会发展的历史性选择。在这一背景中聚焦化学及其应用,一方面利用化学变化创造、提供人类生存发展的物质基础与条件,使生活更加舒适、方便和安全;另一方面树立“绿色化学”“原子经济”“循环经济”等观念,做到合理使用化学品,保护自然资源和环境,维持生态平衡。本章教学的落脚点在于化学知识,提升点在于学科核心素养。
2.注重基础性,坚持选择性,反映时代性
注重基础性,表现在教学突出金属矿物、海水资源和化石燃料等综合利用中的基本化学原理和基础知识,如氧化还原反应的应用、金属活动性顺序、典型金属与非金属及其化合物之间的转化,分离混合物的基本操作——蒸馏、分馏。坚持选择性,表现在教材只是提供具有典型性、示范性的教学内容,教师可以结合自己的教学经验、学校条件和学生实际情况,对教材内容进行必要的调整和补充。
3.更新呈现方式,促进有效教学
教材通过呈现方式的多样化,促进学生学习方式的多样化,帮助学生多视角、开放、创新地认识和体会化学与可持续发展这一主题。促进被动的接受式学习向积极主动的多样化学习方式转变;促进教学从只注重理解和掌握知识向重视过程的理解和体会、追求多元学习目标转变;改变教材内容封闭、单向的倾向,向开放、互动和创新转变。
学情分析
第八章知识是必修内容的最后一部分,是在学习了氧化还原反应、金属及其化合物、非金属及其化合物和元素周期律后学习的关于化学与可持续发展的内容,这些知识主要是指物质之间的转化,包括无机物之间的转化和有机物之间的转化,能使学生体会化学在自然资源综合利用、资源保护和环境保护中的作用,并引导学生关注各类化学品在满足人类生产、生活需要的同时,从生产、使用到废弃各阶段的物质形态都有可能对人类健康和生态环境产生影响。大多数知识是了解性、记忆性的,学生掌握起来不难。本章教学应有利于学生了解在可持续发展总体要求下化学的应用特点和发展方向,思考在可持续发展这一制约条件下如何实现化学反应中物质和能量的转化,学会辩证、全面地看待人类和自然协调发展中遇到的各种问题,培养科学决策的意识、创新精神与实践能力。
重点难点
1.以金属矿物、海水资源的开发利用为例,认识化学在实现无机化合物间转化中的作用和贡献。
2.认识煤、石油和天然气等化石燃料综合利用的方法和意义,了解化学在开发利用自然资源中的重要作用。
3.以化肥和农药的合理施用、合理用药、安全使用食品添加剂为例,认识化学在发展工农业生产、创建良好生态和健康生活等方面的作用。在化学品使用、食品与药品安全等方面树立自觉遵守有关法律、法规的意识。
4.能列举和分析大气、水体和土壤的常见污染物及其防治措施,认识化学在治理污染和保护环境中的重要作用,树立“绿色化学”的观念。
5.培养节约资源、物质和能量循环利用的意识,形成简约适度、绿色低碳的生活态度和生活方式。
课时安排
第一节 自然资源的开发利用
第1课时 金属矿物的开发利用
教学分析
教学目标
评价目标
1.通过元素周期律中金属活动性与金属阳离子的氧化性关系,分析不同的金属离子必须采取不同的还原方法进行冶炼,这就是金属冶炼的方法依据。
2.掌握活动性不同的金属采用的冶炼方法。
3.通过铝的冶炼成本的计算,认识合理开发和利用金属资源的重要性和必要性。
重点、难点
重点:金属冶炼的原理。
难点:金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系;物质提取的一般思路和方法。
教法、学法
探究、比较、归纳总结。
课时安排
1课时。
教学准备
多媒体、铁架台、火柴、蒸发皿、湿沙、坩埚钳、滤纸、自来水、铝粉、氧化铁粉末、氯酸钾、镁条。
教学设计
教学反思
本堂课以金属活动性顺序为主线,分段讲解了活动性不同的金属采用的冶炼方法,层次分明,思路清晰,已基本达到了预期目标,也基本完成了教学任务;从整体教学效果来看,学生对知识点的掌握是相当不错的,学生都能轻松、愉快地掌握并应用,为后面的新内容的学习打下坚实的基础。我觉得还有以下几点需要反思和改正:
第一,引入课题借鉴了古代文献中金属的冶炼方法来激起学生对金属冶炼方法的探究,能够利用提问激发学生的好奇心,创设了问题情境,但学生的自主参与还是太少。通过以金属活动性顺序为主线,先了解大家熟悉的不活泼金属——金和铂,二者在地壳中以游离态的形式存在,一般采用物理方法富集的途径来获得,再通过复习元素周期律中金属阳离子的氧化性与金属的活动性的关系及金属制品使用的早晚来启发引导,使学生思考金属的冶炼方法与金属活动性的关系,激发学生的好奇心和创新力。但是在教学过程中,大部分学生没有时间充分讨论和展示自己,课堂教学活动还是教师讲解太多,没有真正体现学生的主体地位,不能激发学习的积极性。
第二,学生的自主学习能力不够,大部分学生没有课前预习。在整个教学过程中,发现很多学生对所要学习的内容很陌生,课前没有预习,自主学习能力有待加强。
第三,视频效果,通过视频观察铝热反应。化学是一门以实验为基础的自然科学,在教学过程中肯定离不开实验,但是受教学条件的限制,不能现场演示实验,但是,在本堂课中,通过多媒体教学手段、播放视频,让学生观察视频了解实验过程和方法,观察现象。但要学生充分发挥动手操作技能,让学生充分参与到实验中,要通过做实验来体验。
为了今后更好的发展和提升,将从以下几点进行改进:
第一,加强学习,让学生有充足的时间参与到整堂课,激发学生自主学习的积极性。在课堂中,通过提出一个个探究问题,调动学生的积极性和自主参与性,留出足够的时间让学生真正融入学习中,充分体现自主学习的重要性。
第二,教会学生适当的课前预习和储备足够的基础知识以及掌握基本的操作技能。培养学生的操作练习技能,并在化学实验中进一步探讨和学习。
板书设计
第八章 化学与可持续发展
第一节 自然资源的开发利用
第1课时 金属矿物的开发利用
一、金属在自然界中的存在形式
二、金属冶炼的原理及步骤
1.金属冶炼的原理与实质
2.金属冶炼的一般步骤
三、金属冶炼的方法
1.物理方法:沙里淘金
2.热分解法:一般分解对应金属的氧化物
3.热还原法:铝热反应
4.电解法
5.其他方法
备课资源
1.金属防腐蚀的方法
(1)隔绝空气或氧气。
(2)隔绝水。
(3)形成保护层,如刷油漆、涂油、烧制搪瓷(物理方法);或电镀上一层耐腐蚀的金属(镀铬、锌、锡),通过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等。
(4)改变金属的内部结构,如制成合金。
(5)改善腐蚀环境,如保持铁制品的表面干燥和洁净。
2.金属资源的保护
(1)从资源的采集和开采方面。
①合理开采矿物。
②寻找金属的代用品。
③回收和利用废旧金属。
(2)从保护金属材料和制品方面,如防止金属腐蚀。
3.回收废弃金属的意义
(1)可节约金属资源。
(2)由于金属冶炼需在高温下进行,回收废弃金属并再利用可节约能源。
(3)降低金属制品的生产成本,可方便人们得到物美价廉的金属制品。
(4)可减少金属对环境的污染。
历年高考题荟萃
1.(2020·浙江)下列说法不正确的是( )
A.高压钠灯可用于道路照明
B.SiO2可用来制造光导纤维
C.工业上可采用高温冶炼黄铜矿的方法获得粗铜
D.BaCO3不溶于水,可用作医疗上检查肠胃的钡餐
答案:D
2.(2020·浙江)下列说法不正确的是( )
A.[Cu(NH3)4]SO4可通过CuSO4溶液与过量的氨水作用得到
B.铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O
C.钙单质可以从TiCl4中置换出Ti
D.可用H2还原MgO制备单质Mg
答案:D
3.(2020·浙江)下列关于铝及其化合物的说法不正确的是( )
A.明矾可用作净水剂和消毒剂
B.利用铝热反应可冶炼高熔点金属
C.铝可用作包装材料和建筑材料
D.氢氧化铝可用作治疗胃酸过多的药物
答案:A
4.(2020·江苏)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是( )
A.铝的金属活动性强,可用于制作铝金属制品
B.氧化铝的熔点高,可用作电解冶炼铝的原料
C.氢氧化铝受热分解,可用于中和过多的胃酸
D.明矾溶于水并水解形成胶体,可用于净水
答案:D
第一节 自然资源的开发利用
3课时
第二节 化学品的合理使用
1课时
第三节 环境保护与绿色化学
1课时
章末复习
1课时
课标要求
素养要求
1.知道金属在自然界中的存在形态。
2.熟悉金属冶炼的方法及原理。
3.了解铝热反应的原理和实验操作。
1.变化观念:认识金属冶炼的原理、方法,理解金属冶炼遵循的一般规律。
2.社会责任:认识金属回收的意义,树立环保意识。
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
每课一题
东晋炼丹术士葛洪所著《抱朴子》中记载:“丹砂烧之成水银”。北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中写道:“信州铅山县有苦泉,流以为涧。挹其水熬之则成胆矾,烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜,久之亦化为铜。”
以上文献涉及了哪些金属的冶炼?写出相关的化学方程式。
体会古代的冶炼方法,并思考常用的冶炼方法,并回答。
【答案展示】Hg、Cu。
HgSHg+S、Fe+CuSO4FeSO4+Cu。
通过古代文献中获取金属的途径来引出古代冶炼金属的方法。
知识回顾
复习回顾金属的活动性顺序与金属阳离子氧化性强弱的关系。
回忆,并填写学案。
通过比较金属阳离子的氧化性强弱来探究活动性不同金属的冶炼方法。
导入新课
介绍常见金属的矿物资源。
思考金属元素主要以何种形式存在于自然界中?生产生活中,金属是否能够直接从自然界中获得?
让学生从中体会到金属的存在方式。
一、金属在
自然界中的
存在形式
【板书】一、金属在自然界中的存在形式
1.金属的存在形式
(1)游离态:少数不活泼的金属。
(2)化合态:多数比较活泼的金属。
【讲解】我们日常使用的金属材料大多数是金属单质或合金。但是只有极少数金属在自然界中以游离态形式存在,多数金属都以化合态存在于化合物中,因此必须把化合态的金属转化为金属单质——金属的冶炼。
【思考】从人类使用金属的历史来看,先是青铜器时代,而后是铁器时代,铝的使用是近百年的事,金属制品的使用早晚与金属的活动性有什么关系?
【复习回顾】金属的活动性顺序。
【讨论总结】金属的活动性顺序与金属阳离子的氧化性的关系。
让学生学会用所学氧化还原反应和元素周期律的知识解决问题。
二、金属冶炼
的原理及步骤
【板书】二、金属冶炼的原理及步骤
1.金属冶炼的原理与实质
(1)原理: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:让化合物中的金属阳离子得电子变成金属单质。可表示如下:
Mn+(化合态)+ne-M(游离态)
【设问】我们该如何从矿石中提炼出金属单质呢?有哪些步骤?
2.金属冶炼的一般步骤
【讲解】(正确评价学生的回答并复述)冶炼金属的依据是把金属矿石中的金属阳离子还原成单质,经过三个步骤:
富集—冶炼—精炼。
【讲解,并用PPT演示】金属的活动性不同,因此,金属阳离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同,因此对于活动性不同的金属阳离子就必须采取不同的还原方法进行冶炼,这就是金属冶炼的方法依据。

分组讨论、发言。
了解具体步骤:
第一步:矿石的富集,即除去较大的杂质,提高矿石中有用成分的含量。
第二步:冶炼,即利用氧化还原反应(很不活泼的金属除外),在一定的条件下还原出金属单质。
第三步:精炼,即采用一定的方法,提炼出纯净的金属。
【分析探讨】金属阳离子的得电子能力是否全都相同?这与什么有关?

让学生体会工业生产中如何冶炼金属,体会化学在工业生产中的作用。
三、金属冶炼
的方法
【板书】三、金属冶炼的方法
1.物理方法
【分析】(用PPT演示)Pt、Au在自然界中主要以游离态存在,利用密度进行水洗法。如:沙里淘金。
2.热分解法
【分析】(用PPT演示)不活泼金属(金属活动性顺序中,Hg及Hg以后)的阳离子得电子能力很强,所以其还原的条件比较容易达到,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。例如:
2HgO2Hg+O2↑
2Ag2O4Ag+O2↑
3.热还原法
【分析】(用PPT演示)在金属活动性顺序中处于中间位置的金属(Zn~Cu),其对应的阳离子得电子能力较强,其化合物又不能通过受热分解得到金属单质,通常是在高温下用还原剂(C、CO、H2、活泼金属等)将金属从其化合物中还原出来。
【过渡】活泼金属也可以作还原剂,把相对不活泼的金属置换出来,例如铝。

分组讨论,并总结出金属活动性不同的金属的冶炼方法。
【回顾知识】常见的可用作还原剂的物质有哪些?
【学生回答】氢气、一氧化碳、碳。
【练习】让学生写出一些常见的金属氧化物被还原的反应,写完后与PPT对照。

培养学生思考及归纳整理的能力,通过讲解展示提高学生的语言表达能力。
【知识拓展】
(播放视频)利用铝热反应冶炼铁
(1)实验现象:
镁条剧烈燃烧,放出大量的热,发出耀眼白光,纸漏斗内剧烈反应,有火星喷射,纸漏斗被烧穿,有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后,除去外层熔渣(Al2O3),可以发现落下的是铁珠。
(2)反应的化学方程式:
Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3。
【总结】
①铝热反应的定义。
②铝热反应的原理。
③镁条的作用。
④氯酸钾的作用。
⑤铝热反应的特点。
(3)铝热反应的应用:
①冶炼铬、锰、钒等。
②焊接钢轨。
4.电解法
【分析】非常活泼的金属(金属活动性顺序中,K~Al),我们知道其还原性很强,容易失去电子,而对应的阳离子的氧化性很弱,很难得到电子,用一般的还原剂很难将它们还原出来,通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属。例如:

【思考】铝热反应中镁条和氯酸钾的作用分别是什么?铝热反应有哪些特点?
【练习】写出铝与V2O5反应冶炼钒的化学方程式: 。
【思考】
①电解制备Mg时,所采用的原料为MgCl2而不用MgO,为什么?

拓展学生的知识面,让学生从多角度了解金属的冶炼方法。
让学生学会对比,找出差异。
三、金属冶炼
的方法
2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
【思考与讨论】计算表明,生产1 ml铝消耗的电能至少为1.8×106 J。回收铝质饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比,前者的能耗仅为后者的3%~5%。通过对上述数据的分析和比较,结合教材中图8-1和图8-2,你想到了什么?
【提示】电解法冶炼金属耗能较大,大多数金属可以用其他方法进行冶炼。
5.其他方法
(1)湿法炼铜: 。
(2)火法炼铜: 。
②电解制备Al时所采用的原料为Al2O3,能不能采用AlCl3?
学生讨论交流,并表达自己的想法。
示例:用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,因而在实际生产过程中要考虑成本。
【书写】湿法炼铜和火法炼铜涉及的化学方程式。

培养学生收集材料、分析归纳以及组织语言表达交流的能力。
小结
金属活动性顺序中不同金属的冶炼方法的选择(投影)