2009学年必修2第四章第一节教学建议与教学设计(李芝齐)

必修2 第四章《化学与自然资源的开发利用》
第一节开发利用金属矿物和海水资源
广州市知用中学李芝齐
一、教材分析
贯穿本章始终的核心观念是：化学研究和应用的重要目标是开发和利用自然界中一切可能的物质资源和能量资源，为人类生存和社会发展提供必要的物质和能源基础；同时，这一过程必须同自然环境相互协调，走可持续发展的道路。

本节知识内容表现为载体的作用，通过对化学基础知识的学习，更主要的教学目标是帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用，揭示化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护意识及合理开发意识。

关注自然资源开发和社会可持续发展这一当今社会热点问题，本节功能表现在以下三个方面。

1．STS方面——有利于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，培养做出明达决策的意识和能力。

2．学科教学方面——有利于将前面所学过的知识和技能进行必要的梳理、归纳和拓展，紧紧围绕金属矿物、海水这些重要自然资源综合利用中的化学基本原理和基础知识，表现为无机物之间的转化。

例如：①氧化还原反应原理及其应用；②金属活动性顺序；③典型非金属元素——卤素及其化合物之间的化学转化。

3．对于学生进一步确定学习后续选修模块，乃至升学、就业方向也可能会产生影响。

本节设有“资料卡片”、“实验”、“思考与交流”、“科学视野”等多种栏目，还有图片、表格，老师可以根据教材提供的内容，结合自己的教学经验和学生实际情况，充分利用图片、录像、多媒体课件等为学生提供丰富的背景材料，以便形成丰富的感性认识，再结合已有知识对金属冶炼、海水综合利用等学习内容进行讨论、归纳，使学生的认知向前发展。

本节安排两个课时。

第一课时为“金属矿物的开发利用”；第二课时为“海水资源的开发利用”。

第一课时
教学目标：
1．知识与技能：
知道根据金属的活动性不同，可分别采用加热、电解、还原剂还原等方法冶炼金属。

并能从能量的角度选择金属的冶炼方法。

能够书写相关的化学方程式。

2．过程与方法：
通过阅读、讨论归纳金属的冶炼方法与其金属活动顺序的关系，进一步应用比较、分类、归纳的方法梳理学过的化学基本原理和基础知识。

3．情感态度与价值观：
（1）通过观看铝热实验及焊接铁轨视频，体会化学原理在工业生产中的应用。

（2）认识和体会金属资源开发利用和可持续发展的关系，体会保护金属资源的重要性。

三、教学过程
【引入】化学研究和应用在自然资源的合理开发和综合利用中发挥着重要的作用。

你能说出一些有关化学在自然资源开发中应用实例吗？
【学生活动】讨论、回答
【投影】图片：常见的金属矿物资源——金矿、铂矿
【板书】一、金属矿物的开发利用
1．金属在自然界的存在形态
（1）少数不活泼金属以游离态存在（如金和铂）
【投影】图片：常见的金属矿物资源——白云石、辰砂、黄铜矿、菱镁矿
【板书】（2）大多数金属以化合态存在
【提问】我们的生活、生产中如果需要金属单质，那怎么办？
【板书】
2．金属的冶炼
【投影】中国古代冶炼铜、铁及相关应用
【学生活动】回忆初中学过的制取金属单质的化学反应，思考如何由金属矿物得到金属材料
【小结】金属矿物→绝大多数是化合物→金属元素显正价→金属单质→发生氧化还原反应→选择还原剂→金属的冶炼→获得金属材料
【投影】从金属矿石中提炼金属的一般步骤
【板书】步骤：富集（除杂）——冶炼——精炼
【学生活动】阅读课本P88金属矿物的开发利用,思考以下问题，归纳金属的冶炼方法与其金属活动顺序的关系
【投影】思考以下问题：
（1）金属冶炼的本质是什么？
（2）不同金属的冶炼方法是否相同？为什么？
（3）金属活动顺序与金属冶炼有什么关系？
【板书】本质： 【归纳】
【思考】为什么人类使用铁器比使用铜器晚？
【小结】金属使用的先后与金属冶炼的难易有关
【投影】“拿破仑三世时期铝比金贵”的小故事及电解法制铝的相关图片
【学生活动】思考：①活泼金属能像CO 那样做还原剂还原出金属吗？
②若能，Fe 2O 3 跟Al 在高温条件下反应生成什么？如何检验产物？
【演示实验】实验4-1
【学生活动】观察并记录现象，书写化学方程式并标出电子转移的方向及数目、
【板书】
现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中——铁。

检验：用磁铁检验铁的生成
【学生活动】思考该反应为何可以发生，在实际生产中有何应用？
【播放视频】焊接铁轨
【学生活动】阅读P89表4-1，常见金属的冶炼原理，思考金属冶炼会带来什么问题？如何解决？
【小结】金属冶炼消耗大量能量，产生大量废气，容易造成严重的环境污染
【投影】资料“铝土矿资源的开发利用”，思考“怎样才能使金属资源可持续发展？”
【小结】改进冶炼工艺条件，节能降耗，回收废旧金属制品等逐渐成为与冶炼金属同样重要的问题
【板书】
3．金属资源的可持续发展
【投影】3．金属资源的可持续发展
回收和再利用
提高金属矿物的利用率
- 得2×3e - M
n+ 得电子，被还原 +ne - M
减少金属的使用量
使用其他材料代替金属材料
……
【学生活动】P90思考与交流
【小结】目前海底矿藏资源的勘探和开采技术还不够成熟，要投入实用更面临许多课题，除了成本比陆地高以外，还存在破坏生态环境等问题，有资料表明，开采海底矿藏作为一个产业将在2010~2030年才能形成。

【课外活动】制作课件PPT或写小论文，主题是回收废旧金属制品的意义
第二课时
教学目标
1．知识与技能：
（1）知道海水淡化的几种方法；知道海水蒸馏的原理
（2）知道从海水中提取溴、碘的原理，了解非金属置换反应
（3）能参照海水提取溴、镁的过程中化学原理写出有关的化学方程式
2．过程与方法：
（1）通过阅读课本和观看录像了解有关海水资源开发利用知识，学会对所获信息进行加工，归纳概括形成一定结论的能力。

（2）通过海带中提取碘实验，初步学会能用自己所学的化学知识对一些化工生产流程的原理步骤进行简单的解释
（3）通过设计海水提溴方案，初步了解工业生产基本流程
（4）通过观看录像——美国能源政策，了解缓解能源和资源紧张问题的途径是开源和节流3．情感态度与价值观：
感受海水资源开发利用同人类生活的紧密联系，体会到可持续发展原则在自然资源开发利用中的必要性，树立合理开发意识
教学过程
【歌曲欣赏】播放歌曲《大海啊，我的故乡》
【学生活动】阅读P90海水资源的开发利用，思考以下问题
【投影】
（1）海水淡化主要遇到什么问题?最常用的方法是什么，优缺点分别为什么？
（2）海水淡化怎样与能源利用相结合？
（3）从海水获得有用物质，需要解决的问题是什么？你能理解为何说海水淡化与化工生产结合、与能源技术结合，成为海水综合利用的重要方向呢？
（4）在我国，海水除了被利用制盐，还有什么其他发展？
【视频】播放视频《海水的综合利用》
【归纳】海水资源的开发利用
【投影】海水资源的开发利用
（1）海水的直接利用；
（2）海水的淡化；
（3）制盐和以盐为原料的盐化工；
（4）提取海水中溶存的有用元素。

【投影】图片展示——大连石化公司对海水淡化处理后得到的水可以直接饮用
【学生活动】阅读实验4-2步骤，思考以下问题
（1）为何在灼烧前用刷子刷净不能用水冲洗？
（2）很多氧化剂都能氧化碘离子，用H2O2有什么好处？还可以选择哪些试剂代替H2O2达到实验目的？
（3）如何检验碘单质的生成？
【实验】4-2
【学生活动】观察实验，描述实验现象，分析上述问题
【投影】海带中提取碘
1．海带为什么不能用水冲洗？
海带中的I-会溶解在水中，造成损失，同时导致海带不容易燃烧。

2．为什么用H2O2氧化I-，而不用其他的氧化剂？
用H2O2氧化I-，H2O2是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质、不产生污染。

3．如何检验碘单质的生成？
滴加淀粉溶液后观察溶液是否呈蓝色
【学生活动】引导学生画出实验流程图
【投影】海带中碘的提取
【思考】海水里有大量的Br － ，工业上需用Br 2，实现该转化的原理是什么？同海带中提取碘在原理上有什么相似点和不同点？
【归纳】Br －
Br 2，氧化剂可选氯气，不可选用H 2O 2
【思考与交流】 设计实验方案模拟海水提溴，根据资料卡片试着将海水提取溴的流程图完成
【投影】
【学生活动】写出上述海水提取溴的化学反应方程式（引导学生根据氧化还原反应原理分析溴与二氧化硫反应后的产物）
【投影】海水提溴原理
2NaBr ＋ Cl 2 ＝Br 2 ＋2NaCl
Br 2 ＋ SO 2 ＋ 2H 2O ＝ 2HBr ＋ H 2SO 4
2HBr ＋ Cl 2 ＝ Br 2 ＋ 2HCl
【小结】工业生产一般包含以下几个过程——预处理、分离提纯、制备、产物检验和提纯，例如，海带灼烧成灰、海水要先浓缩，都是原料的预处理。

【学生活动】朗读P91倒数第二段“海水提溴与其他生产过程的结合”
【投影】 海水提溴与其他生产过程的结合
（1）所需温度来自冷却机器后的海水
（2）原料来源于海水淡化后的浓海水
【录像】海水资源的开发利用 干海带 灼烧 灰烬 加蒸馏水 煮沸2~3分钟 浊液 浸取 酸化 加稀硫酸 加H 2O 2 氧化 含碘 溶液 加淀粉溶液 检验 溶液显蓝色 浓缩海水 通入空气和水蒸气 吸收塔 通入SO 2
含HBr 溶液 通入Cl 2 通入Cl 2 溴水 分离提纯 Br 2 二次氧化 一次氧化 溴水 吹出 富集 氧化剂
【小结】近来主权受争议的钓鱼岛的附近海域、南海具有丰富的海洋资源，我们要保护好它们，并利用化学知识开发利用，但不能以牺牲环境为代价，也决不应违背可持续发展的原则。

【学生活动】阅读“科学视野—自然资源的开源和节流”
【录像】绿色行动——美国能源政策
新闻报道：世博会中的德国馆的建筑原料
【小结】开源节流与我们生活有关，应该从我做起；开源节流是人类可持续发展、人和自然和谐共存的有效措施。

【练习】P93 第四题—海水中提取镁
【研究性学习】制作webquest案例-—海水资源开发利用的利弊,进行角色扮演（例如化学家、生物学家、环保专家、经济学家）、讨论海水资源开发利用的利弊。