1、 金属冶炼的专题化复习思考 陈秀兰 （浙江省宁波市北仑区明港高级中学 北仑 315800） 摘要：苏教版化学 1分别在专题 2、3 中以海水、矿石为原料，介绍了金属钠、镁以及 铝（选考要求）、铁、铜单质的提取。课本内容专注于具体某一单质的冶炼方法，而缺乏 对金属冶炼方法的系统归纳。金属冶炼的专题化复习旨在对几种金属的冶炼进行了整合设 计，达到金属冶炼与物质结构、性质相关的综合复习，提升学生思考解决问题的能力。 关键词：金属冶炼；氧化还原 一、教学价值 本节课设计为复习课的形式，常规的引课方式往往显得枯燥，学生参与教 学的热情度不高。采用科幻题材导入课堂的方式吸引学生，能够引发学生再次 探究的欲
2、望。同时，如何维系学生保持探究的动力，串联几种常规金属的冶炼， 总结冶炼方法，又为复习课的设计提出了难题。学生在复习实践的过程中开拓 视野，提升化学学习的核心素养，认识化学与人类科技发展的紧密联系，增强 社会责任感。 二、学科素养与教学目标的统一 1.宏观辨识与微观探析 学生对常见金属元素，应知道其原子微观结构、在自然界的分布与存在形 态，掌握单质冶炼的基本原理，了解金属单质提取的几种方法等等，多角度把 握科学知识。 2.变化观念与平衡思想 学生需要对已学的氧化还原反应实质进行深入的分析认知，总结金属单质 提取的原理，培养学生掌握由个别到一般，再到个别的学习方式，对前面所学 过的金属及其化合物
3、、常见金属的冶炼、氧化还原反应等知识和技能进行必要 的梳理、归纳和拓展。 3.证据推理与模型认知 学科素养的核心就是建立模型，通过对已学的几种金属单质冶炼的方法， 经归纳总结，结合常见金属的活泼性顺序，类推一般金属的反应原理，构建金 属冶炼工业流程的简单模型。 4.科学探究与创新意识 围绕工业金属单质冶炼流程步骤、方法及目的的探究，建立经济、高效、 节能、绿色环保的化学工业意识。 5.科学精神与社会责任 通过对社会实际资源环境问题的讨论与解决，提高学生其分析问题和解决 问题的能力，并锻炼学生知识运用的灵活性，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
4、保护意识及合 理开发意识。 三、设计思想与教学流程 1.设计思想 金属的提取方法主要有热还原法、电解法、热分解法以及物理提炼方法， 无论哪种方法，经历的大致流程均为“富集-冶炼-精炼”。方法与方法之间并 没有严格的界限，在冶炼过程中兼顾金属的原存在形态和生成时的条件保护， 促使学生在此探究过程中构建研究模型，找出几种方法间的关联，建立经济高 效的化学工业思想，继而得到科学的工业流程。 2.教学流程设计 2.1 课堂引入 播放科幻片X 战警片段 问题 1：影片中万磁王从人体血液直接提取出金属铁，存在哪些违背科学 的地方？ 类似血红蛋白中的二价铁离子，如何还原溶液中的亚铁离子？ 设计分析课堂引入的
5、设计，科学与科幻结合，实际上就是一个铁的富集 冶炼的过程，根据人体血液中铁的含量、二价铁被氧化等基础性问题，帮助学 生回顾引出提取金属单质的本质原理是利用氧化还原反应，从而分析得到应加 入还原剂（比铁活泼的金属单质，如锌）等的结论。 2.2 金属的冶炼方法 含亚铁离子的溶液中添加还原剂，可以置换出单质铁，这种类似的金属提 取的方式自古就有，比如淮南万毕术有“曾青得铁，则化为铜，外化而内 不变”的说法。我们提出的方法是置换溶液中的离子，然而钢铁作为我们国家 的支柱型产业，在自然界中铁元素主要是以铁矿石形式存在的。 问题 2：铁矿石的主要成分是铁的氧化物，将氧化物中的铁还原为单质， 需要什么试剂？
6、 如我国赤铁矿含量较为丰富，可采用哪些方法还原得到单质？ 从工业生产成本的角度考虑，哪种还原剂合适？回顾金属铁的冶炼过程。 过渡我们都知道人体血液中有血红蛋白，事实上，除了血红蛋白以外， 我们血液里还有血蓝蛋白，血蓝蛋白含什么呢？血蓝蛋白含铜。我们知道，从 金属活泼性的角度分析，铜更容易被还原为单质。这也是为什么人类历史上先 有青铜器后有铁器的原因。工业上炼铜用的方法叫什么？ 问题 3：总结一下，我们主要是通过什么方法冶炼得到金属铁铜的？ 设计分析从学生最熟悉的金属入手复习冶炼方法，在冶炼的过程中，思 考需要什么试剂？一定需要试剂吗？可不可以不用？结合分析进一步总结可以 有哪些方法冶炼金属铁，
7、从工业生产的角度，哪种方法更实际？从而确定金属 铁的冶炼方法可以是热还原法，也可以是电解法。对几种不同的试剂和条件进 行选择优化，并挑选最合适的进行工业推广。 过渡人体血液内除了有含铁铜元素的各类蛋白以外，还含大量的氯化钠， 自然界中另一个含大量氯化钠的地方就是海洋了。因为人体血液内含有的电解 质和海水成分非常接近，这也是生物学上支持生命起源于海洋的一个佐证。 问题 4：我们是如何从海水中获得金属单质的？铁铜在金属活动性顺序表 中的活泼性居中，要找到比它们活泼的还原剂难度不大，如果是在金属活动性 顺序表中活泼性非常靠前的元素，如钠、镁，能否再用还原法得到单质？如果 不能，采用什么方法？ 请同学
8、们设计画出海水制钠、镁的联合工业流程图。 问题 5：金属活动性顺序表中，活动性靠前的钠镁需要用电解法制取得到， 成本耗费大；活动性居中的铁铜可以采用热还原法，成本相对低廉；那么活动 性靠后的金属，如汞、银等，如何获取单质？请举例说明。 类似汞、银的单质的提取，可以采用还原法，也可以采用分解法（补充说 明氧化汞、氧化银加热分解），从工业生产角度思考，哪种方法更合适？ 设计分析对上一步铁铜冶炼方法总结的一次应用，活泼性强的金属元素 不适宜再用热还原法，应采取更加有效的电解法，活泼性弱的金属，几种冶炼 方法都适用，从生产成本和经济效益角度考虑，采用热分解法更加合适。在探 究过程中让学生“知其然”，更
9、“知其所以然”，帮助学生建立金属活动性顺 序与冶炼方法、试剂和条件的选择关系。 2.3 原理的类比应用 问题 6：非金属单质的提取与金属单质的提取有异曲同工之处，回顾氢气、 单晶硅、氯气的冶炼方法。 设计分析无论是金属还是非金属，冶炼的过程不外乎利用氧化还原反应 的原理，研究方法也相近，一样可以利用热还原法、热分解法、电解法等等。 四、教学思考 元素化学的学习，实际上就是从原子结构出发，对单质和离子的性质、存 在、提取、保存进行总结探讨，结构相近、方法相似，教师帮助引导学生发现 这些共同点、兼顾元素的“小个性”即可。学生在对比、追问的过程中获得独 立分析、解决问题、自我突破的能力。这种科学素养对学生的思维创设的渗透 是无形的，一旦学生建立了这种证据推理和模型认知的过程，面对任何一个问 题情境，他们都能利用这种认知过程，自我整合、自主解决未知的问题，主动 思考、举一反三，在旧知的基础上获得新知。
