金属矿物的开发利用
建邺高级中学 陆大勇
【学习目标】
1. 以海水、金属矿物开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。
2. 认识化学科学技术的不断创新和发展是解决人类社会发展中遇到的问题、实现可持续发展的有效途径。
【学习环节】
任务一：铁的冶炼（始于公元前600年，中国）。
人教版九年级《化学》下册：铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。把铁矿石(Fe2O3)、焦炭、石灰石一起放入高炉，在高温下，利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。
活动1：用化学方程式表示上述过程。对生成铁单质的反应，画出单线桥。
活动2：用工业流程图表示上述过程。
任务二：铜的冶炼（始于公元前7500年，中东）。
《宋史·食货志》：浸铜之法，以生铁锻成薄片，排置胆水槽中浸渍数日，铁片为胆水(CuSO4溶液)所薄，上生赤煤（泥状铜），取刮铁煤入炉，三炼成铜。大率用铁二斤四两，得铜一斤。
活动1：用化学方程式表示上述过程，并画出单线桥。
《化学史教程》：炼铜时，在器内放置孔雀石[Cu(OH)2·CuCO3]和木炭，让木炭在里面燃烧，用吹管往里送风，产生高温，熔化矿石，同时产生一氧化碳使铜析出。
活动2：用化学方程式表示上述过程，对生成铜单质的反应，画出单线桥。
活动3：小组合作，用工业流程图表示上述过程。
任务三：银的冶炼（始于公元前4000年，土耳其）。
教材P88：银的冶炼方法
活动1：用化学方程式表示上述过程，并画出单线桥。
任务四：铝热反应
中国冶炼网：金属铬生产采用金属热还原（铝热）法。要添加硝酸钠、氯酸钾、铬酸酐或碱金属重铬酸盐等供氧剂补充热量；在炉内加入混合炉料（Cr2O3和铝粉），在料面中心加引火剂。铝热法可获得纯度大于98.5%的金属铬。
活动1：用化学方程式表示生成铬的反应，并画出单线桥。
我国高速铁路技术世界领先。高速铁路的无缝钢轨是将钢轨间的接头用铝与氧化铁发生铝热反应进行焊接而成的。
活动2：用化学方程式表示上述过程并画出单线桥。
任务五：铝的冶炼（始于1825年，丹麦）。
百度百科：1825年丹麦化学家汉斯·奥斯特用钾和氧化铝中成功制得了少量铝，并且纯度很低。1827年弗里德里希·维勒幸运的制得了纯净的铝，但是非常稀少。这种金属在当时的价格超过了黄金。
美国化学家查尔斯·马丁·霍尔围绕着戴维提出的熔融电解法进行思考。熔融法需要在较高的温度下把氧化铝融化并从中分离纯铝。霍尔尝试用更简单的方法融化氧化铝。在实验中霍尔发现向氧化铝中添加冰晶石，可以将纯氧化铝熔点的2050℃降低到950℃。他发明的基本思路是用电子流通过一个含有氧化铝和冰晶石的电解池。几年繁复的工作后，霍尔在1886年2月23日得到了他的第一个样本。
活动1：用化学方程式表示上述过程，并画出单线桥。
任务六：金属冶炼总结。
活动1：分析金属的冶炼过程中，金属价态的变化过程和电子转移的情况。
活动2：小组讨论，根据铁、铜、铝的在历史上冶炼开始时间，比较几种冶炼方法的难易程度；并分析金属活动性与冶炼难易程度之间的关系。
活动3：小组讨论，预测Zn、Na的冶炼办法，并说明原因。
活动4：小组讨论，结合常见金属活动性顺序表，总结常见金属冶炼的办法。
任务七：金属资源的合理利用。
《世界资源真相 和你想的不一样》：中国铜消耗量占世界第一，但自给率不超过17.9%。
铝的冶炼需要大量的电力，其总量约占全球总发电量的2%。如果将铝罐回收，再生铝只需要花费铝土矿制成原生铝过程中必要能源的3%。
《金属地下矿山环境污染问题及防治》：矿山开发不仅为国民经济提供了大量的能源和原材料，而且成为国家重要的财政收入来源，提供了大量的劳动就业机会。然而，矿山开发也引发了严重的矿山环境污染加剧、生态环境恶化、地质灾害频发等问题。
活动1：阅读上文，提出你对金属资源合理利用的思考，小组交流意见，推选一人发言。
