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【谈谈“金属矿物的开发利用”教学】金属矿物的开发利用

时间:2019-01-09 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

   摘要:“金属矿物的开发利用”,这节课以金属活动性顺序表,氧化还原反应等知识为依托,介绍金属冶炼的一般原理及方法.学生正处于好奇爱问,求知欲强,想象力丰富,对直观事物的感知能力强,抽象思维逐步形成的年龄阶段,渴望自我价值的充分体现,有一定的知识基础.总的来说,这部分内容难度不大,因此我将其设计为以学生为主体的探究课.?
  关键词:金属 冶炼 热分解 热还原 电解?
  引入:教师展示图片,生活中常见的尤其是学生能够亲身感受得到的金属制品.?
  让学生了解金属的用途广泛,人类离不开金属.?
  师:人类需要的大多是金属的单质或者合金.那么,自然界有没有为人类提供现成的金属呢??
  生:没有.金属大多以化合态存在于各种矿石中.?
  师:张家口市周边有哪些矿物??
  学生讨论.?
  教师提供数据,证明张家口市矿产资源丰富,但是探明总储量1.35亿吨包括蔡家营矿区在内的有色金属矿产还没有真正形成上规模的开发利用.那么,如何才能把金属矿物转变为金属单质,实现点石成金,从而为张家口市国民经济发展贡献力量呢??
  学生交流讨论,达成共识:化学方法是实现由金属矿物得到金属单质的唯一方法,而且一定是利用还原反应.?
  师:用什么手段或者方法实现这个过程,是我们本节课将要探究的主要内容.?
  创设情境:在宣化,有一个大型企业宣钢,作为宣化、张家口乃至整个河北省的支柱性产业,为张家口国民经济发展作出了巨大贡献.如果你是宣钢的一名技术人员,面对一堆铁矿石,你该怎么做? ?
  生:用氢气、一氧化碳、炭还原氧化铁.?
  师:用什么方法好呢??
  学生讨论.?
  教师展示炼铁图片,播放现代钢铁厂的炼铁录像.?
  探究活动:学生从接触面积,反应速率,节约能源,铁的纯度、能量等多种角度讨论了用一氧化碳比较好.?
  过渡:常见的还原剂除了氢气、一氧化碳外,还有什么?过渡到铝热反应.?
  实验改进:铝热反应(粉笔头实验).?
  教师播放录像:户外进行的铝热反应,可以洞穿四块钢板.?
  学生描述现象,分析铝热反应的应用,其一冶炼某些高熔点金属,其二用于野外焊接铁轨,但是成本较高,因此不适用于工业炼铁.?
  总结:金属冶炼的实质和热还原法.?
  师:在2500年前,人类开始使用金属铁,但早在6000~7000年前,人类就进入了铜器时代,掌握了铜的冶炼.那么,除了铁、铜,生活中使用非常普遍的金属还有铝.然而,追溯到19世纪,铝业像今天这样普遍吗?介绍历史典故:铝的历史.引出问题:同样是两种常见金属,但是它们的命运却不同.铁在数千年前就已经普及使用,而铝却在百年前依旧价比黄金,这是因为铝在地球上的含量比黄金还少吗??
  生:不是.?
  师:俗话说,物以稀为贵.既然铝是地壳中含量最多的金属元素,那么,19世纪的铝为什么如此昂贵,又是什么原因使现在铝的价格大大降低,走进寻常百姓家的呢??
  生:铝的冶炼困难.?
  师:铝太活泼,一般的还原剂很难还原.怎么冶炼呢??
  学生讨论.有学生提出,用钠或者钾来还原,但很快被其他组同学否定了,钠钾很贵,不合适,同学又陷入迷惑.教师引导学生考虑,冶炼铝其实就是发生还原反应,实质是得电子,那么转移电子最直接强有力的手段就是通电,学生恍然大悟.根据已有知识点,电解氯化钠、氯化钾可得到金属钠、钾,类似的电解氧化铝应该能得到铝.教师应对学生的分析给予充分肯定,并给学生提供一个信息:氧化铝是一种高硬度的化合物, 熔点2054℃.学生很快发现问题,熔点太高,势必消耗能量太多,还是不行.这时,有学生提出:为什么不电解氯化铝呢?课堂气氛再一次进入高潮,学生经过激烈的讨论,又否定了氯化铝.?
  教师介绍:1886年,美国化学家霍尔(23岁)在氧化铝中添加了冰晶石(Na3AlF6),使氧化铝熔融温度降低,从而减少了冶炼过程中的能量消耗,才使铝如“旧时王谢堂前燕,飞入寻常百姓家”.?
  回顾:汞和银的冶炼方法――热分解法.金和铂用一句诗“美人首饰侯王印,尽是沙中浪底来”来概括为物理方法提取.?
  探究:为什么不同的金属冶炼方法不同?这与金属活动性顺序有什么关系??
  课堂小结:本节课学习了金属冶炼的一般原理.由于反应条件不同,所以金属有不同的冶炼方法.总的来说,较活泼的金属多用电解法,活泼性一般的金属多用热还原法,不活泼的金属可以用热分解法.同时,我们要注意合理开发和利用自然资源.
  

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