2024-2025學(xué)年高中化學(xué) 第四章 化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用 第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源 第1課時(shí)教案1 新人教版必修2

2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第四章化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源第1課時(shí)教案1新人教版必修2學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)教具教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容來自《新人教版必修2》第四章“化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用”第一節(jié)“開發(fā)利用金屬礦物和海水資源”的第1課時(shí)。教學(xué)內(nèi)容聚焦于金屬礦物和海水資源的基本概念、性質(zhì)及開發(fā)利用的原理。具體包括：金屬礦物的種類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其提煉方法；海水中所含資源的種類、性質(zhì)及提取技術(shù)。

教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系在于，學(xué)生在初中階段已學(xué)習(xí)過一些基本金屬的性質(zhì)和反應(yīng)，了解簡(jiǎn)單的化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作。在此基礎(chǔ)上，本節(jié)課將引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步探究金屬礦物在工業(yè)提煉中的應(yīng)用，以及海水資源中氯化鈉、溴、碘等物質(zhì)的提取方法，深化學(xué)生對(duì)化學(xué)與自然資源開發(fā)利用的認(rèn)識(shí)，提升學(xué)生的實(shí)踐操作能力和解決問題的能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.科學(xué)探究：通過學(xué)習(xí)金屬礦物和海水資源開發(fā)利用的過程，培養(yǎng)學(xué)生觀察、實(shí)驗(yàn)、分析、推理的科學(xué)研究能力，使學(xué)生能夠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析。

2.實(shí)踐與創(chuàng)新：鼓勵(lì)學(xué)生在掌握基本原理的基礎(chǔ)上，嘗試創(chuàng)新提煉金屬和提取海水資源的方法，提高學(xué)生的實(shí)踐操作技能，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

3.知識(shí)整合：培養(yǎng)學(xué)生整合化學(xué)知識(shí)，聯(lián)系實(shí)際問題的能力，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠理解化學(xué)與自然資源、環(huán)境保護(hù)等方面的聯(lián)系。

4.科學(xué)態(tài)度：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)自然資源的珍惜和合理利用觀念，樹立可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。

5.團(tuán)隊(duì)合作：通過小組討論、實(shí)驗(yàn)合作等方式，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提高學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中的溝通、交流和共同解決問題的能力。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了相關(guān)知識(shí)：學(xué)生在初中階段學(xué)習(xí)了金屬的活動(dòng)性順序、一些常見金屬的性質(zhì)和用途，以及基本的化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能。此外，在高中階段的化學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)接觸了化學(xué)反應(yīng)原理、物質(zhì)的量等概念，為理解金屬礦物提煉和海水資源的開發(fā)利用奠定了基礎(chǔ)。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：高中階段的學(xué)生通常對(duì)實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)際問題具有較強(qiáng)的興趣，他們喜歡探索現(xiàn)象背后的原理。學(xué)生在邏輯思維、分析問題和解決問題的能力上有所提升，但學(xué)習(xí)風(fēng)格存在差異。部分學(xué)生喜歡通過實(shí)驗(yàn)和觀察學(xué)習(xí)，而另一部分學(xué)生則更傾向于理論學(xué)習(xí)和推理。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：在金屬礦物和海水資源開發(fā)利用的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生可能面臨以下困難和挑戰(zhàn)：（1）對(duì)金屬礦物提煉工藝的理解，尤其是涉及復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)和設(shè)備的過程；（2）實(shí)驗(yàn)操作中，對(duì)提煉和提取技術(shù)的掌握，如控制實(shí)驗(yàn)條件、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等；（3）理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用之間的聯(lián)系，如何將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到自然資源的合理開發(fā)和環(huán)境保護(hù)中；（4）學(xué)習(xí)風(fēng)格差異導(dǎo)致的理解程度不同，需要針對(duì)不同學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)。教學(xué)資源1.硬件資源：

-化學(xué)實(shí)驗(yàn)室

-實(shí)驗(yàn)器材：燒杯、試管、酒精燈、蒸餾裝置等

-投影儀、計(jì)算機(jī)、多媒體教學(xué)設(shè)備

2.軟件資源：

-教學(xué)課件

-化學(xué)模擬軟件

-實(shí)驗(yàn)操作視頻

3.課程平臺(tái)：

-學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)

-化學(xué)學(xué)科教學(xué)平臺(tái)

4.信息化資源：

-電子教材

-網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源：相關(guān)教學(xué)視頻、圖文資料等

5.教學(xué)手段：

-探究式教學(xué)

-小組合作學(xué)習(xí)

-實(shí)驗(yàn)教學(xué)

-案例分析

-課堂討論與交流

6.輔助材料：

-金屬礦物和海水資源相關(guān)的實(shí)物樣本

-實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)

-學(xué)習(xí)任務(wù)單和評(píng)價(jià)表教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課（用時(shí)5分鐘）

-通過展示生活中常見的金屬制品，如手機(jī)、汽車等，引發(fā)學(xué)生對(duì)金屬礦物資源的思考，提出問題：“這些金屬資源是如何從自然界中獲取和提煉的？”

-簡(jiǎn)要介紹金屬礦物和海水資源在我國(guó)自然資源中的重要性，以及它們?cè)诠I(yè)發(fā)展中的廣泛應(yīng)用。

-指出本節(jié)課將圍繞金屬礦物和海水資源開發(fā)利用的主題展開學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的興趣。

2.新課講授（用時(shí)15分鐘）

-金屬礦物開發(fā)利用：講解金屬礦物的分類、性質(zhì)及提煉方法，重點(diǎn)介紹鐵、銅、鋁等常見金屬的提煉工藝，分析其反應(yīng)原理。

-海水資源開發(fā)利用：介紹海水中所含的主要資源，如氯化鈉、溴、碘等，講解其提取技術(shù)和應(yīng)用。

-環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展：強(qiáng)調(diào)在開發(fā)利用自然資源的過程中，要注重環(huán)境保護(hù)和資源可持續(xù)利用，分析當(dāng)前面臨的問題和挑戰(zhàn)。

3.實(shí)踐活動(dòng)（用時(shí)10分鐘）

-學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察金屬礦物提煉過程中的現(xiàn)象，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析提煉原理。

-學(xué)生嘗試從海水中提取氯化鈉，了解海水資源的實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作能力。

-學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，了解金屬礦物和海水資源的開發(fā)利用對(duì)環(huán)境的影響，提高環(huán)保意識(shí)。

4.學(xué)生小組討論（用時(shí)15分鐘）

-學(xué)生針對(duì)以下問題展開討論：

a.金屬礦物提煉過程中可能遇到的環(huán)境問題及解決方法。

b.海水資源開發(fā)利用的創(chuàng)新方法和途徑。

c.如何在金屬礦物和海水資源開發(fā)利用過程中實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

-各小組給出回答，舉例說明，如：

a.采用綠色提煉工藝，減少?gòu)U物排放，提高資源利用率。

b.利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源進(jìn)行海水淡化處理，降低能源消耗。

c.加強(qiáng)立法和監(jiān)管，提高資源開發(fā)企業(yè)的環(huán)保意識(shí)，實(shí)現(xiàn)資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)的和諧發(fā)展。

5.總結(jié)回顧（用時(shí)5分鐘）

-教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)金屬礦物和海水資源開發(fā)利用的重要性，以及環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的重要性。

-總結(jié)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)和討論過程中的表現(xiàn)，對(duì)學(xué)生的積極性和成果給予肯定。

-提醒學(xué)生課后復(fù)習(xí)相關(guān)知識(shí)，為下一節(jié)課的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

總用時(shí)：45分鐘。知識(shí)點(diǎn)梳理1.金屬礦物的開發(fā)利用

-金屬礦物的分類：金屬礦物可分為有色金屬和黑色金屬兩大類。

-金屬礦物的性質(zhì)：了解金屬的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性、金屬活動(dòng)性順序等。

-金屬礦物的提煉方法：重點(diǎn)掌握鐵、銅、鋁等常見金屬的提煉工藝，包括物理方法和化學(xué)方法。

-鐵的提煉：煉鐵原理、高爐煉鐵過程、爐渣的作用等。

-銅的提煉：硫化礦的氧化焙燒、銅的電解精煉等。

-鋁的提煉：鋁土礦的提煉、電解法生產(chǎn)鋁等。

2.海水資源開發(fā)利用

-海水中主要資源：氯化鈉、溴、碘、鎂、鉀等。

-海水資源的提取技術(shù)：

-氯化鈉的提?。赫舭l(fā)法、離子交換法等。

-溴的提?。嚎諝獯党龇ā⑷軇┹腿》ǖ?。

-碘的提取：氧化法、沉淀法等。

-海水淡化技術(shù)：蒸餾法、反滲透法、離子交換法等。

3.環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展

-金屬礦物開發(fā)利用中的環(huán)境問題：廢水、廢渣、廢氣排放，土地破壞等。

-海水資源開發(fā)利用中的環(huán)境問題：海洋污染、生態(tài)破壞等。

-可持續(xù)發(fā)展策略：

-提高資源利用效率，降低廢物排放。

-采用綠色提煉工藝，減少對(duì)環(huán)境的污染。

-加強(qiáng)立法和監(jiān)管，提高企業(yè)的環(huán)保意識(shí)。

-開發(fā)可再生能源，降低能源消耗。

4.實(shí)驗(yàn)操作技能

-基本實(shí)驗(yàn)操作：熟悉燒杯、試管、酒精燈等實(shí)驗(yàn)器材的使用。

-實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄、處理和分析方法。

-實(shí)驗(yàn)安全：了解實(shí)驗(yàn)中的安全常識(shí)，遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)定。

5.科學(xué)研究方法

-觀察法：觀察金屬礦物和海水資源的性質(zhì)，總結(jié)規(guī)律。

-實(shí)驗(yàn)法：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證金屬礦物提煉和海水資源提取的原理。

-分析推理法：分析金屬礦物和海水資源開發(fā)利用中的問題，提出解決方案。反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.在本節(jié)課中，我嘗試將實(shí)驗(yàn)操作與理論講解相結(jié)合，讓學(xué)生在實(shí)踐中感受金屬礦物和海水資源開發(fā)利用的過程，提高了學(xué)生的實(shí)踐操作能力和科學(xué)探究能力。

2.引導(dǎo)學(xué)生從環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的角度思考問題，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和責(zé)任感。

（二）存在主要問題

1.在教學(xué)組織方面，課堂時(shí)間安排較為緊張，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作和小組討論環(huán)節(jié)顯得有些匆忙，未能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

2.教學(xué)評(píng)價(jià)方面，對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)較為單一，主要依賴課堂表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，未能全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和成果。

（三）改進(jìn)措施

1.針對(duì)課堂時(shí)間緊張的問題，我將在今后的教學(xué)中優(yōu)化課程設(shè)計(jì)，合理分配時(shí)間，確保學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作和小組討論環(huán)節(jié)有更充分的發(fā)揮空間。

2.豐富教學(xué)評(píng)價(jià)方式，結(jié)合課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、小組討論和個(gè)人反思等多方面，對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面、客觀的評(píng)價(jià)。

3.加強(qiáng)與企業(yè)的合作，邀請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域的專家進(jìn)行講座，讓學(xué)生更加直觀地了解金屬礦物和海水資源開發(fā)利用的實(shí)際應(yīng)用，提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。重點(diǎn)題型整理1.解釋金屬礦物提煉過程中的熱力學(xué)原理。

答案：金屬礦物提煉過程中的熱力學(xué)原理主要涉及反應(yīng)的自發(fā)性和熱效應(yīng)。例如，鐵的提煉過程中，煉鐵反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。高爐中的還原反應(yīng)如下：

Fe2O3+3CO→2Fe+3CO2

該反應(yīng)的熱效應(yīng)為負(fù)值，表明反應(yīng)放熱，有利于鐵的還原。

2.描述銅的電解精煉過程，并說明其原理。

答案：銅的電解精煉過程是通過電解硫酸銅溶液進(jìn)行的。電解槽中，陰極是純銅，陽(yáng)極是含有銅的粗銅。電解過程中，硫酸銅溶液中的銅離子在陰極上得到電子還原成純銅，而陽(yáng)極上的銅則失去電子變成銅離子。原理如下：

陽(yáng)極反應(yīng)：Cu→Cu2++2e-

陰極反應(yīng)：Cu2++2e-→Cu

3.解釋海水淡化技術(shù)的原理，并比較蒸餾法、反滲透法和離子交換法的優(yōu)缺點(diǎn)。

答案：

（1）蒸餾法原理：利用熱能將海水加熱至沸騰，產(chǎn)生蒸汽，蒸汽冷凝后得到淡水。

優(yōu)點(diǎn)：可以去除海水中大部分的鹽分和雜質(zhì)。

缺點(diǎn)：能耗較高，操作成本較高。

（2）反滲透法原理：利用半透膜，在壓力作用下，使海水中的水分子通過膜，而鹽分和雜質(zhì)被膜阻擋。

優(yōu)點(diǎn)：能耗相對(duì)較低，操作簡(jiǎn)便。

缺點(diǎn)：膜容易受到污染，需要定期清洗。

（3）離子交換法原理：利用離子交換樹脂去除海水中的離子。

優(yōu)點(diǎn)：可以去除特定的離子，提高淡水質(zhì)量。

缺點(diǎn)：離子交換樹脂需要定期再生，操作復(fù)雜。

4.分析金屬礦物開發(fā)利用中的環(huán)境保護(hù)措施。

答案：

（1）提高資源利用效率，降低廢物排放。

（2）采用綠色提煉工藝，減少對(duì)環(huán)境的污染。

（3）加強(qiáng)立法和監(jiān)管，提高企業(yè)的環(huán)保意識(shí)。

（4）實(shí)施礦區(qū)生態(tài)修復(fù)，減少土地破壞。

5.設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，從海水中提取氯化鈉。

答案：

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簭暮Ｋ刑崛÷然c。

實(shí)驗(yàn)原理：利用蒸發(fā)法，將海水中的水分蒸發(fā)，從而得到氯化鈉。

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）將海水樣品倒入蒸發(fā)皿中。

（2）將蒸發(fā)皿放入水浴鍋中加熱，使水分蒸發(fā)。

（3）待水分蒸發(fā)完畢，觀察蒸發(fā)皿中的固體物質(zhì)，即為氯化鈉。

（4）將提取的氯化鈉進(jìn)行純化和干燥，得到純凈的氯化鈉。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)1.課堂小結(jié)

-通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該能夠理解金屬礦物和海水資源開發(fā)利用的基本原理。

-學(xué)生應(yīng)該掌握金屬礦物提煉的方法，如煉鐵、銅的電解精煉等。

-學(xué)生應(yīng)該了解海水資源的提取技術(shù)，如海水淡化、提取氯化鈉等。

-學(xué)生應(yīng)該認(rèn)識(shí)到在開發(fā)利用自然資源的過程中，要注重環(huán)境保護(hù)和資源可持續(xù)利用。

2.當(dāng)堂檢測(cè)

-提問：金屬礦物提煉過程中的熱力學(xué)原理是什么？

-提問：銅的電解精煉過程是如何進(jìn)行的？

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