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1、8.3金属资源的利用和保护(说课教案)(人教版九年级下)第二课时教学目标1 .知识与技能(1)知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。(2)会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。(3) 了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。(4)知道废旧金属对环境的污染，认识回收利用废旧金属等金属资源保护的重要性。2 .过程与方法(1)通过观察、实验、阅读资料、联系实际等方法获取信息。(2)运用比较、分析、联想、分类等方法对所获取的信息进行加工。(3)能主动与他人进行交流与讨论，逐步形成良好的学习习惯和学习方法。3 .情感态度与价值观(1)增强对生
2、活和自然界中化学现象的好奇心和探究欲。(2)关注与化学有关的社会问题，初步形成主动参与社会决策的意识。(3)逐步树立珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的观念。(4)树立为社会的进步而学习化学的志向。教学重点1 .铁的冶炼。2 .有关化学方程式计算中的杂质问题计算。3 .铁锈蚀的条件及其防护。4 .合理利用金属资源的意识。教学难点1 .对铁锈蚀条件及其防护措施的初步探究。2 .有关化学方程式计算中的杂质问题计算。教学方法联系实际f进行思考f实验探究f分析讨论f得出结论f联系实际f发挥想象f提高 兴趣。教具准备投影仪(或录像机、图片等)、矿物标本(或图片)。Fez。?、石灰水、贮有CO的贮气瓶、
3、磁铁、铁架台、酒精喷灯、酒精灯、试管、直玻璃管、 橡胶塞、导管、火柴。展示投影资料资料一：据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当 于年产量的20%40%。资料二：矿物的储量有限，而且不能再生。根据已探明的一些矿物的储藏量，并 根据目前这些金属的消耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示 (不包括今后新控要明的矿物储量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用 等)。菱铁矿（FeCOj有黄白、浅褐或深褐等颜色。性脆，无磁性，在盐酸里有气泡 （C&）放出。密度为3. 83. 9克/厘米工3 .用高炉炼铁时，为什么要加入石灰石？炼铁时用的铁矿石，主要有赤铁矿石（主要成分是
4、氧化铁）和磁铁矿石（主要成分 是四氧化三铁），在铁矿石中还含有无用的脉石，主要成分是二氧化硅（SiO?）。 炼铁时，被还原出的铁在高温下变成液体，而二氧化硅熔点很高的颗粒杂质混在 炼出的铁水中。为了除去这种杂质，选用石灰石作熔剂，石灰石在高温下分解成 氧化钙和二氧化碳。氧化钙在高温下与二氧化硅反应生成熔点比铁水温度还低的 硅酸钙，而液态硅酸钙密度比铁水小且跟铁水不相混溶，便浮在铁水上。打开高 炉上的出渣口，液态硅酸钙先流出去，凝固成高炉渣。过去这种高炉渣当作炼铁 厂的废物，丢弃在农田。既毁了田，又污染环境。现在将高炉渣粉碎配制成水泥, 过去的废物变成了今日的建筑材料。CaCOfiMcaO+CO
5、o tCaO+SiO2fiBcaSiO34 .钢铁是怎样被腐蚀的？钢铁会生红锈，铜会生绿锈，金属的腐蚀现象十分普遍，它给经济建设带来的损 失十分惊人。据统计，每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料，约相当于年产量 的1/3。腐蚀的危害不仅在于金属本身受损失，更重要的是金属制品遭破坏。 金属制品的价值比金属本身要大的多，如汽车、船舶、飞机、桥梁、机械设备， 精密仪器等的价值远高于金属本身。此外，由于金属设备的腐蚀而造成有用物质 的泄漏（输油管漏油，输气管漏气等）的损失也非常惊人。因此，认识金属腐蚀的 原因，寻找金属防护的方法具有十分重要的意义。金属腐蚀的本质是氧化还原反应。即金属在一定条件下，失去电
6、子被氧化生成化 合物的过程。根据腐蚀的原因，又将金属腐蚀分为化学腐蚀和电化腐蚀两大类。化学腐蚀：金属跟非电解质直接接触被氧化，没有电流产生。如：铁在高温时 跟氯气化合，高温下轧制钢材时，铁被氧化成氧化铁等。电化学腐蚀：是不纯的金属或合金跟电解质水溶液接触，构成无数微小原电池 而发生的锈腐过程。较活泼的金属被氧化，有微弱电流产生。电化腐蚀比化学腐 蚀更普遍，危害更大，是金属腐蚀的主要形式。实际上，两种腐蚀往往同时发生。在普通碳素钢中，碳以石墨形式均匀分布在合金中，金属表面吸附水膜，再溶解 进CO?等气体便成了电解质溶液，与钢铁构成了无数微小原电池，铁是负极，石 墨等杂质是正极。钢铁发生电化腐蚀时
7、，由于钢铁表面的水膜性质不同，可发生 析氢或吸氧腐蚀。一般以吸氧的电化学腐蚀为主。吸氧腐蚀的环境：钢铁与吸附在表面的溶有氧气的水膜构成原电池，水膜基本为 中性。负极：Fe-2以=邛3 （钢铁溶解）正极：2H20+02+4葭=40（吸收氧气）溶解产生的F不可继续被氧气氧化成高价态：Fe2+OH+O2-Fe（OH）3最终铁锈的成分是Fc（0H）3和它失水的产物FeO的混合物。析氢腐蚀的环境：钢铁与吸附在表面的溶有CO?的水膜构成原电池，水膜为酸性。负极：Fe-2e=F/（钢铁溶解）正极：2lT+2e =H2 t （析出氢气）发生析氢腐蚀的可能性不太大，并且最终铁锈成分也主要是Fe（0H）s和Fe。
8、的混 合物。综上所述可知潮湿的空气，有害气体如二氧化硫、二氧化碳、氯化氢、氯气等与 金属接触，是金属发生化学腐蚀和电化学腐蚀的条件。因此，使金属保持干燥，与空气或有害气体隔绝，都可保护金属防止生锈。具体 的防护措施可采取：涂油，喷漆，烧蓝，热镀锌、锡、电镀锌、铭、银，制成抗 腐蚀的合金如不锈钢，还有电化学防法等。5 .重金属引起的水污染名 称水中主 要存在 形态污染的来源污染的危害工业废水最 高容许排放 浓度mgL饮用水最 高容许浓 度 mg L 3汞Hg2CH3Hg*电解食盐厂、汞剂 农药、温度计厂废 水引起大脑损伤， 手足抽筋（水俣 病）0. 050. 001镉Cd金属矿山、冶炼 厂、电镀
9、厂、电池 厂废水引起骨骼变脆 （骨痛病）及 肝、肾和肺的病 变0. 10. 01铅Pb2f铅管道、含铅颜毒害神经系统1. 00. 05料、加铅汽油的散 发物和造血系统，引 起精神迟钝、贫 血等铭2- Cr042- Cr207冶炼厂、电镀厂、 制革、颜料等工业 废水引起皮肤溃汤、 贫血、肾炎等， 有致癌作用0. 50. 05石巾3-As03As04冶金、玻璃、陶瓷、 制革、染料，农药 等工业废水引起细胞代谢 紊乱，肠胃道失 常，肾衰退0. 50. 05*CV电镀、煤气、冶金 等工业废水引起呼吸困难、 全身细胞缺氧 而窒息死亡0. 50. 05据住计一些侯1久峭耳队议一议1.金属腐蚀可给我们带来哪
10、些危害？2.金属资源短缺对人类社会的发展意味着什么？学生分组讨论，并交流讨论结果)1题可能的回答有：金属大量腐蚀使冶炼金属的成本提高。比如说既消耗能源，又浪费矿物，还可能产生大量的废气危害人类健康。(2)使金属制品的寿命缩短。作为量器，将影响到其精确度。若高科技领域所用金属制品锈蚀，如在火箭上，将会失之亳厘，谬以千里, 其带来的损失不可估量。(5)金属制品锈蚀，会影响其美观程度。2题可能的回答有：(1)金属资源短缺时，将会使好多金属冶炼厂因缺乏原料而倒闭，工人下岗。(2)人们设计好的金属制品将会因原料短缺而无法付诸实践，即心想事不成。(3)我们现在的交通工具多是金属制品。若金属资源短缺，它们的
11、数量将急剧减 少，从而影响人们的交流和旅行等。要是没有那么多的金属起导电作用，我们势必会经常生活在黑暗中。(5)金属资源短缺虽会影响人类对金属制品的使用，但它却可以促使人们去寻找 更好的替代品。教师鼓励学生畅所欲言，并对他们的奇思妙想进行评价总结由大家刚才的讨论可知，金属腐蚀和金属资源短缺对人类是严峻的挑战。引入因此，保护金属资源也就成了目前我们所面临的重大问题。板书四、金属资源保护过渡防止金属腐蚀是我们保护金属资源的有力措施。板书1.金屑的腐蚀和防护讲解金屑腐蚀是需要条件的，如要有能够发生反应的物质，反应物要能相互接 触、生成物不会对反应起阻碍作用等等。只要我们知道了金属腐蚀的条件，就能 知
12、道如何防止金属制品腐蚀。过渡下面，就让我们以生活中最常见的铁制品为例来探究铁制品的锈蚀条件及 防锈措施。板书(1)铁制品锈蚀条件的探究投影现有洁净无锈的铁钉、试管、稀硫酸(或醋酸)、食盐水、经煮沸迅速冷却的蒸镭 水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙。试设计实验比较铁钉在不同环境中的锈蚀速 度。注：此实验在约一周前已给学生布置。学生交流实验方案和实验结果学生设计的方案大约有以下几种：附有干馔 剂的棉花附有干馔 剂的棉花实验结果：铁钉锈蚀的快慢顺序为12345670根据以上实验，教师引导学生得出导致铁钉锈蚀的因素，并板书在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀。酸和氯化钠能使铁在氧气、水存在的环 境中加速锈蚀
13、。讲解铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应 的过程。铁锈的主要成分是FeA - xILOo设问铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作用。铁锈是否也能保护 里层的铁呢？学生看书后回答不能。讲解铁锈是一种疏松多孔的物质。具有吸水性，它能让水分和空气中的氧气穿 过它的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。故铁锈反而 能加速里层铁的生锈。问为什么方案5中的铁钉比方案4中的铁钉锈得慢呢？答因为煮沸过的蒸溜水中氧气极少。过渡了解了铁制品锈蚀的条件，我们应该采取什么措施来防止铁制品的生锈 呢？板书(2)铁制品的防护措施学生讨论教师启发铁制品的锈蚀是需要具备一
14、定条件的。如果破坏铁制品锈蚀的条件， 使它们不再具备锈蚀的基础。就能防止铁制品锈蚀。学生交流讨论结果如：1.铁制品放置时要远离酸性环境，尽量放置在干燥的环境中。2 .在铁制品外面穿一层保护衣，如可涂上隔绝空气的油脂、涂油漆、镀上一层 耐腐蚀的其他金属、高温灼烧金属，进行“烤蓝”处理等等。3 . 一发现铁制品有锈蚀，就马上处理，以防止其继续蔓延。教师总结并板书把铁制品放在非酸性的干燥环境中。为其穿一层耐腐蚀的 外衣。讨论自行车的构件如支架、链条、钢圈等，分别采取了什么防锈措施？学生讨论并回答刷漆、涂油脂、镀其他金属等。过渡上面我们讨论了铁制品的腐蚀和防护。对于金属资源，除了采取防止金属 腐蚀的措
15、施外，还可以通过什么途径来使金属资源得到保护呢？板书2.金属资源保护启发废品收购站为什么要收购废铁、废铜和易拉罐等金属？生回收它们是为了对它们进行再利用。师很正确!金属的回收和利用是保护金属资源的又一有效途径。讨论废弃金属的回收有什么意义？学生讨论，并各抒己见可能的观点有：1 .可节约金属资源。2 .由于金属冶炼需在高温下进行，回收废弃金属并再利用可节约能源。3 .降低金属制品的生产成本，可方便人们得到物美价廉的金属制品。4 .可减少重金属对水体和土壤的污染。讲解据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜20%, It废钢 铁回炉冶炼可炼成近1 t钢，跟用铁矿石冶炼比，能节约11 t煤
16、和铁矿石，减 少污染空气的悬浮微粒11 kg,可见回收利用废金属，具有巨大的社会和经济效 益。目前世界上已有50%以上的铁和90%以上的金属得到了回收和利用。讨论你还知道保护金属资源的其他途径吗？学生讨论并回答合理开采矿物，可避免乱采矿所引起的金属资源的浪费；寻找 金属的代用品也可使金属资源得到保护；进一步研究金属的结构和性质，使各种 金属都能最大限度地得以运用。总结并板书(1)防止金属腐蚀(2)回收和利用废旧金属合理开采矿物(4)寻找金属代用晶 (5)物尽其用师金属资源不可再生，我国随着经济的不断发展，金属资源呈日益短缺之势， 故保护金属资源人人有责。希望大家能从身边做起，从自己做起，也希望
17、大家能 好好学习，且能在将来利用你的智慧找出更多的金属代用品，从而使我们的未来 不再为金属资源的匮乏而发愁。小结本节课我们主要探究了铁制品腐蚀和防护，同时讨论了金属资源的保护问 题。布置作业习题1、2、6板书设计四、金属资源保护.金属的腐蚀和防护铁制品锈蚀条件的探究在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀。酸和氯化钠能使铁在氧气、水存在的环 境中加速锈蚀。(2)铁制品的防护措施把铁制品放在非酸性的干燥的环境中。为其穿一层耐腐蚀的外衣。1 .金属资源保护(1)防止金属腐蚀回收和利用废旧金属合理开采矿物(4)寻找金属代用品物尽其用考题回顾(2003年辽宁省中考题)日常生活中发生的下列变化都属于化学变化的
18、一组是 ()A.玻璃杯被摔碎、米饭变馁B.酒精挥发、湿衣服晾干C.蜡烛燃烧、乒乓球变瘪D.菜刀生锈、牛奶变酸1. （2003年江西省中考题）化学反应往往需要在一定的条件下进行。通过控制或 改变反应条件可以加快、减缓甚至阻止反应的进行。下列各项所反映的措施中， 能加快其化学反应速率的是（）A.铁门表面喷漆B.冰箱保存食物C.扇子扇煤炉火D.埋入地下的电线杆稍稍烧焦（2003年辽宁省中考题）下图表示的是地壳里所含各种元素的质量分数。请根 据下图回答下列问题：一量 0. 7C-R* i.a（1）图中表示出的金属元素有 种；地壳中铝元素的含量为;（3）地壳中含量最多的非金属元素与含量占第二位的金属元素
19、之间，形成化合物的化学式可以是 Q（2002年北京市海淀区中考题）现有含杂质的氧化 铁样品（杂质不参加反应），为了测定该样品中氧化铁的质量分数，某同学称取该样品10 g,并用下图所示的装置进行实验，得到如下两组数据:反应前氧化铁完全反应后A组玻璃管和氧化铁样品的质量 43.7 g玻璃管和固体物质的质量41. 3 gB组烧杯和澄清石灰水的质量180 g烧杯和烧杯中物质的质量186.2 g试回答：(1)你认为，应当选择一组的实验数据来计算样品中氧化铁的质量分数，计算 的结果为。(2)这位同学所用实验装置的不足之处是。分析：(1)应当选择A组的实验数据来计算样品中氧化铁的质量分数，因为B组 数据如果
20、按烧杯中澄清石灰水的质量变化来作为CO还原Fa。,的产物CO?的质量 所导致的误差较大，原因是空气中的C0?也与石灰水作用。所以选择A组数据， 计算如下：Fe203 + 3C0 sB2Fe+3C02 Am 160 112 160-112=48x 43. 7 g-41. 3 8=2. 4 gx _160 x = 8 g,8g3(Fe2()3)%=lg X 100% =80%。因为CO通过玻璃管时并未全部转化为C02,而且烧杯中的溶液又不能吸收C0, 所以CO通过烧杯中的石灰水后排放到空气中，这种剧毒气体将严重污染环境， 所以要有尾气处理装置。答案：1. D 2. C 3. (1)6 (2)7.
21、73% (3)FeO(或 Fe?。或 Fe：。) 4. (DA 80% (2)缺少尾气处理装置备课资料1 .我国古代冶铁、炼钢的成就我国在2300多年以前就已经接触了铁，并加以利用。在河北曾出土一把商代的 铜钺，其年代约在公元前14世纪前后。铜钺上嵌有的铁刃己经全部氧化成氧化 铁。对铁刃的残锈检验后表明，铁刃是用陨铁锻成的。这说明那时不仅认识了铁, 而且能进行锻造加工。己有的考古发现，我国最早人工冶炼的铁器始于公元前6世纪，即春秋末期或更 早一些。那时，几乎同时产生了块炼铁和生铁两种工艺。块炼铁是用木炭在固态 时还原铁矿石的方法，这种铁里含有较多大块的氧化铁和硅酸铁。生铁是在高温 下液态冶炼出
22、来的，含碳超过2%,还含有较细小的硅酸盐。对公元前5世纪的 铁铐和铁铲进行鉴定，发现是生铁铸造的，其中铁铲还经过退火处理，是展性铸 铁。在我国一些早期的文献（如诗经秦风左传昭公二十九年）就有铁和铁 器的文字记载。欧洲最早的生铁出现在公元13世纪末至14世纪初，比我国晚 1900多年。块炼铁炼出以后需要加热锻打，以挤出夹杂物，锻成器物。在多次加热过程中， 块炼铁同炭火接触，有可能增碳变硬，块炼渗碳钢的冶炼技术由此产生。从河北 易县出土的79件铁器证明。至迟在战国后期，这种技术已在燕国应用。对部分 铁器的检查表明，绝大部分是钢锻制的，如长100. 4 cm的长剑以及某些残剑、 箭杆、矛等。这些锻钢
23、件大都经过淬火处理，这表明至迟在战国晚期，淬火技术 在生产上已经广泛应用。2 .炼铁的矿石主要有哪些?怎样识别铁矿石？铁在自然界中的分布很广，主要以化合态存在，含铁的矿石很多，具有冶炼价值 的铁矿石有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。识别铁矿石的方法通常是利用其颜色，光泽、密度、磁性、刻痕等性质。磁铁矿（1迫。）黑色的，用粗瓷片在矿石上刻画时，留下的条痕是黑色的。具有 磁性，密度为4. 95. 2克/厘米）赤铁矿（FeQ）颜色暗红，含铁量越高，颜色就越深，甚至接近黑色，但是瓷片 留下的刻痕仍然是红色，不具磁性。成致密块状或结晶块状（称镜铁矿）产出，也 有成土状产出。密度为55. 3克/厘米3。褐铁矿（FezOs4%。）矿石有黄褐、褐和黑褐等多种颜色。究片的刻痕呈黄褐色。 无磁性，密度为3. 34克/厘米二