2019-2020年高二化学《金属的冶炼》教学设计

2019-2020年高二化学《金属的冶炼》教学设计
教学目标：
知识目标：
（1）常识性介绍金属在自然界中的发布、存在形态以及储量。

（2）了解金属冶炼的一般原理及步骤。

（3）记住金属冶炼的三种方法，即热分解法、热还原法和电解法。

（4）常识性介绍金属回收与环境资源保护的意义。

（5）能写出冶炼金属方法中对应的常见金属冶炼的有关化学发方程式。

能力目标：
（1）通过金属冶炼的一般方法的教学，培养学生归纳，总结规律的能力，并掌握一般到个别的科学学习方法。

（2）培养学生的自主探究精神和自学能力；分析问题和解决问题的能力。

情感、态度和价值观：
（1）通过了解我国古代冶金技术的相关内容，体会我国古代劳动人民的智慧，激发学生的民族自豪感。

（2）通过生产和生活实际对学生进行金属回收与环境资源保护的教育，培养学生环保意识和节约资源的观念。

教学重点：
工业冶炼金属的一般方法（热分解法、热还原法、电解法）。

教学难点：
不同金属的冶炼方法不同，如何选择合适的冶炼方法。

教学方法：
通过学生自学、教师讲授，同时结合氧化还原反应原理和金属活动顺序表的知识，采用温故知新的方法，逐一推进，可取得较好的教学效果。

课时安排：1课时
教学过程中的知识点：
一、金属在自然界中的存在：
1、存在范围：矿物、动植物中体内都含有金属元素
2、存在形式：
a、化合态：绝大多数金属的化学性质比较活泼，在自然界中以化合态的形式存在。

如：Na（主要NaCl）、铝（主要Al2O3【铝土矿】）
b、游离态：少数化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态的形式存在。

如：金（Au）、铂（Pt）和少量的银（Ag）、铜（Cu）
二、金属的冶炼
1、定义：将金属从矿石中提炼出来
2、原理（实质）：金属的冶炼原理是将金属的化合物通过还原的方法使金属阳离子还原成金属单质。

+
+-
M
ne
M n→
3、金属冶炼的步骤：
a、矿石的富集（除去杂质，提高矿石中有用成分的含量）；
b、冶炼（利用氧化还原反应原理，一定条件下，将矿石中的金属阳离子用还原剂还原成金属单质，即：
+）；
+-
ne
M n→
M
c、精炼（提高金属的纯度）。

4、金属冶炼的方法：
不同金属的化学活动性不同，因而金属离子得到电子还原成金属原子的能力也不同，采用的冶炼方法也不同。

a、热分解法
可用于热分解法冶炼的金属，其元素的金属性很弱，原子难失电子，离子易得电子，化合物的稳定性较弱。

在常见金属活动性顺序表的右端区域（如Hg、Ag）。

如：2HgO2Hg+O2↑ 2Ag2O4Ag+O2↑
b、热还原法
可用热还原法冶炼的金属，其金属性比较强，在常见金属活动性顺序表中居于中间区域。

①焦炭还原法。

如：
②一氧化碳还原法。

如：FeO3+3CO高温2Fe+3CO2
③氢气还原法。

如：CuO+H2 高温Cu+H2O WO3+3H2高温W+3H2O
④活泼金属还原法。

如：Fe2O3+2Al高温2Fe+Al2O3 3MnO2+4Al高温2Al2O3+3Mn
此反应又称铝热反应。

通常可作铝热剂的还有Al和Fe2O3、Al和V2O5、Al和Cr2O3、Al 和MnO2等（试着写出这些反应的化学方程式）。

说明：①用焦炭还原法冶炼金属，炼得的金属中往往含有少量的碳。

②用CO冶炼金属时，由于CO一般是在金属冶炼炉中通过下列反应生成的：C+O2高温CO2, CO2+C高温 2 CO。

所以用CO冶炼得的金属中也会含有少量的碳。

③用H2还原法冶炼金属，炼得的金属的纯度相对较高，但成本高。

④用铝热反应冶炼金属，克服了被冶炼金属及其氧化物熔点高、难以冶炼的问题，但成本
高。

⑤用热还原法冶炼得到的不纯金属，有的是必要的，也有的是不必要的则需要提纯精炼。

c、电解法
活泼金属（如K、Ca、Na、Mg、Al等）由于还原性很强，显然不能用热还原法使其从化合物中还原出来，应采用电解法使金属阳离子在阴极上还原出来。

此方法通常电解金属熔融的盐或氧化物，如：
MgCl2 电解Mg+Cl22NaCl电解2Na+Cl2
AlCl的方法（因电解法的缺点是耗电量大，成本较高。

值得一提的是，冶炼铝不能用电解
3
共价化合物在熔融时不导电）。

2Al2O3电解4Al+3O2
利用电解法也可以精炼提纯金属；如电解精炼铜等。

综上所述，有的金属既可以用热还原法，又可以用电解法，在热还原法中，也可以采用不同的还原剂。

对于一种金属的冶炼采用什么样的方法，选用什么样的还原剂，要根据生产原料、设备和金属的用途等多种因素综合确定。

根据金属活动性顺序表大致可作如下归纳：
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au 电解法热还原法热分解法物理提取法
三、金属资源的回收和利用：
1、金属资源回收的意义：
a、节约矿物资源
b、节约能源
c、减少环境污染
2、回收金属利用
大部分金属可以重新制成金属及其化合物再利用
如：a、从电解精炼铜的阳极泥中，可回收金（Au）、银（Ag）等贵金属；
b、从定影液中回收金属银（Ag）；
c、废铁屑可用来制绿矾
【思考并讨论】废铁屑（其中部分可能已经锈蚀）制绿矾（FeSO4·7H2O）的过程及其注意事项。

写出各步反应的化学方程式。