資源簡介

第六章　金　屬
6.4　珍惜和保護金屬資源
設計說明 金屬資源的保護，重點是關于“鐵制品銹蝕的條件”的探究，以及“防止鐵制品銹蝕”的討論?！咎骄俊堪ㄌ岢鰡栴}、設計實驗并實施、討論、得出結論等多個步驟，對于培養學生的創新精神和解決實際問題的能力具有較大的價值?！居懻摗恐饕菍υ凇咎骄俊恐蝎@得的結論進行應用。關于金屬資源的保護，可以借助圖片、視頻等素材，利用點撥、討論等形式使學生充分了解金屬礦物資源是有限的，以及金屬資源的保護措施。 教學目標 【知識與技能】 1.知道地球上的金屬資源是有限的，關注金屬資源的消耗情況。 2.知道鐵生銹的條件，并能運用控制變量的方法探究鐵生銹的條件；能對探究鐵生銹的實驗做出正確的評價。 3.能對不同的鐵制品提出正確的防銹方法。 4.知道廢舊金屬對環境的污染，認識回收利用廢舊金屬及金屬資源保護的重要性。 【過程與方法】 通過金屬銹蝕條件的實驗探究，學習利用控制變量法進行科學探究的方法。 【情感、態度與價值觀】 1.通過金屬利用和消耗的介紹，讓學生產生金屬資源的危機意識，懂得保護金屬資源的重要性。 2.通過廢棄金屬對環境的污染，讓學生樹立環保意識。 重點難點 教學重點 鐵制品銹蝕的原因及相應的防銹措施。 教學難點 鐵制品銹蝕的原因及相應的防銹措施。 教學方法 探究法：通過學生的探究實驗，引導學生正確推理，概括出鐵銹蝕的條件以及相應的防銹方法。 控制變量法：鐵制品銹蝕條件的探究實驗中注意控制變量，驗證時保證要驗證的條件不同外，其他條件應完全相同。 教具、學具 1.計算機多媒體教學系統、CAI課件等。 2. 鐵釘、試管、鐵架臺、水、棉花、酒精燈、橡皮塞、生石灰或其他干燥劑。 授課時數 1課時 教學過程 回顧思考 1.金屬的存在：少數金屬如金、銀等是以 形式存在的，其余大部分是以 形式存在的。 答案：單質 化合物 2.寫出下列反應的化學方程式。 （1）一氧化碳還原氧化鐵 ； （2）高爐煉鐵過程中焦炭的作用： 、 。 答案：（1）3CO+Fe2O32Fe+3CO2 （2）C+O2CO2　C+CO22CO 導入新課 【復習導入】教師播放視頻《金屬腐蝕》。 （插入視頻《金屬腐蝕》） 從視頻中我們知道了金屬腐蝕會造成危害，并且金屬腐蝕每年都會給世界造成巨大的經濟損失。而且人們每年都會向自然界索取大量的礦產資源，提煉金屬。所以金屬的腐蝕和防護已成為我們重要的課題。本節課我們就來學習金屬腐蝕的原理以及如何對金屬進行防護。 講授新課 一、探究鋼鐵銹蝕的原因 【教師點撥】鋼鐵是最常用的金屬材料，根據生活經驗，鋼鐵在干燥的空氣中不易生銹，在潮濕的空氣中容易生銹。那我們如何通過實驗來探究鐵生銹的條件？ 【投影】【探究活動】 【問題】鋼鐵銹蝕的因素有哪些？ 【假設】鐵在空氣中容易氧化，據此推斷，鐵的生銹必然跟氧氣有關。另外，在潮濕環境或在海水浸泡下，鐵銹蝕的現象更加嚴重，由此推斷：鐵的生銹還可能與水分、鹽分有關。 【講解】在此實驗中可能有多個條件會影響鋼鐵生銹，當我們要研究其中的一個條件時，就要控制其他條件保持不變。 實驗與事實： 【實驗6-6】取4枚無銹的潔凈鐵釘，如圖所示分裝在不同條件的試管內，并按下表要求觀察記錄： 編號ⅠⅡⅢⅣ實驗條件加稀硫酸或稀鹽酸浸沒鐵釘，1分鐘后倒去酸液，放置鐵釘放在用水浸濕的一團棉花球上鐵釘浸入迅速冷卻的沸水內，塞緊試管內放干燥劑，在一團干棉花球上放鐵釘，塞緊實驗圖示觀 察 記 錄片刻后無現象無現象無現象無現象一天后表面開始生銹無無無三天后生銹無無無一周后生銹表面開始生銹無無實驗條件分析與水、氧氣同時接觸且有酸存在與水、氧氣接觸只與水接觸只與氧氣接觸
說明：1.沸水迅速冷卻是為了除去溶解在水中的少量氧氣。 2.干燥劑可以吸收水分，試管中放入干燥劑后可使試管內保持干燥。 【教師點撥】那么通過所做實驗的現象，你們認為鐵生銹與哪些因素有關。 【歸納總結】①鐵生銹的條件是鐵與水、氧氣同時接觸，鐵生銹是鐵與水、氧氣共同作用的結果。 ②當鐵接觸易跟它發生反應的化學物質（如酸溶液等），會加快銹蝕。 由此可見，金屬的銹蝕是需要條件的，如要有能夠發生反應的物質，反應物要能相互接觸，生成物不會對反應起阻礙作用等。 【教師提問】1.鐵銹的主要成分是什么？它是純凈物嗎？ 2.鐵銹能像氧化鋁膜一樣阻止鐵繼續生銹嗎？ 【學生回答】1.鐵銹是混合物，主要成分是Fe2O3。 2.鐵銹的結構很疏松，不能阻止里層的鐵繼續與氧氣、水分等反應，因此鐵制品可以完全銹蝕。 【教師提問】我們知道了鐵銹蝕的原理。那自然就會想到，如果要防止鐵生銹，它的原理是什么呢？ 【學生回答】防止鐵生銹的原理是要阻止鐵同時與氧氣、水接觸。 【學生討論】 1.通過對鐵制品銹蝕條件的探究，你對防止鐵制品銹蝕有什么建議。 2.自行車的構件如支架、鏈條、車圈等，分別采用了什么防銹措施。 【歸納總結】1.常用的防銹方法 （1）保持鐵制品表面的潔凈和干燥。 （2）在鐵制品表面涂覆保護層，例如涂油、刷漆、搪瓷、烤藍等。 （3）涂上一層不易銹蝕的金屬——電鍍。 （4）改變鐵制品的內部結構，將其制成不銹鋼。 2.支架：噴漆 鏈條：抹油 車圈：電鍍 【教師展示】教師播放視頻《鍍鉻》《鍍鋅》《涂防銹油》《刷漆》，拓展知識。 （插入視頻《鍍鉻》《鍍鋅》） （插入視頻《涂防銹油》《刷漆》） 【過渡】上面我們討論了鐵制品的腐蝕和防護。對于金屬資源，除了采取防止金屬腐蝕的措施外，還可以通過什么途徑來使金屬資源得到保護呢？ 二、金屬資源保護 活動3　認識保護金屬資源的重要性 【啟發】廢品收購站為什么要收購廢鐵、廢銅和易拉罐等金屬？ 【討論】廢棄金屬的回收有什么意義？ 【講解】據估算，回收一個鋁制飲料罐比制造一個新飲料罐要便宜20％，1 t廢鋼鐵回爐冶煉可煉成近1 t鋼，跟用鐵礦石冶煉比，能節約11 t煤和鐵礦石，減少污染空氣的懸浮微粒11 kg，可見回收利用廢金屬，具有巨大的社會和經濟效益。目前世界上已有50％以上的鐵和90％以上的金屬得到了回收和利用。 【討論】你還知道保護金屬資源的其他途徑嗎？ 【學生討論并回答】合理開采礦物，可避免亂采礦所引起的金屬資源的浪費；尋找金屬的代用品也可使金屬資源得到保護；進一步研究金屬的結構和性質，使各種金屬都能最大限度地得以運用。 【教師總結】 保護金屬資源有以下幾種途徑 （1）從資源的采掘與開發方面 ①有計劃、合理地開采資源，嚴禁非法亂采金屬礦產。 ②積極尋找金屬代用品。 ③加強廢舊金屬的回收和再利用等。 （2）從保護金屬材料和制品方面：防止金屬銹蝕。 鐵銹蝕必須同時具備兩個條件：與氧氣接觸；與水接觸。所以只需破壞鐵銹蝕的條件之一，就可以有效地防止鐵的銹蝕。 【教師講解】金屬資源不可再生，我國隨著經濟的不斷發展，金屬資源呈日益短缺之勢，故保護金屬資源人人有責。希望大家能從身邊做起，從自己做起，也希望大家能好好學習，且能在將來利用你的智慧找出更多的金屬代用品，從而使我們的未來不再為金屬資源的匱乏而發愁。 【實踐活動】學校實驗室有一批生銹的鐵架臺，需要進行除銹翻新。請你為此設計一個具體方案，要求說明方案的根據、除銹翻新方法、需用材料、施工步驟、注意事項等。 目的：（1）進一步鞏固掌握金屬生銹的原理。 （2）了解防止金屬銹蝕的方法。 原理：鐵生銹需要與氧氣和水同時接觸，防止鐵制品生銹只需使鐵制品與水或氧氣隔離即可。 方法：打磨刷漆。 材料：砂紙、刷子、油漆。 步驟：（1）用砂紙初步打磨鐵架臺表面的灰塵、鐵銹。 （2）將除銹徹底的鐵架臺用清水沖洗，擦凈水、晾干。 （3）將晾干后的鐵架臺刷漆后存放。 注意事項：（1）用砂紙打磨時要打磨徹底，除去全部鐵銹。 （2）用水沖洗后要擦凈水、晾干。 （3）刷漆要均勻，要全部覆蓋鐵架臺表面。 典型例題 例1　現在，由于城市道路經常出現擁堵現象，于是人們改騎自行車出行，既體現了健康的生活方式又體現了綠色環保，下列有關說法正確的是（　　） A.自行車車架用錳鋼制造，具有韌性好、強度大的優點 B.自行車有些部件用鋁合金制成，鋁合金具有密度小、熔點高、抗腐蝕性好的性質 C.自行車鏈條是用噴漆來進行防銹的 D.自行車在南方比北方更耐用 解析：自行車車架用錳鋼制造，具有韌性好、強度大的優點，A正確；自行車有些部件用鋁合金制成，鋁合金具有密度小、熔點低、抗腐蝕性好的性質，B錯誤；自行車鏈條不能用噴漆來進行防銹，應用涂油的方法進行防銹，C錯誤；北方比南方干燥，自行車在北方比南方更耐用，D錯誤。 答案：A 例2　下列關于鐵的說法正確的是（　　） A.鐵銹的主要成分是Fe3O4，鐵絲燃燒的產物是Fe2O3 B.鐵元素是地殼中含量最多的金屬元素 C.鐵銹很致密，能防止鐵進一步被氧化 D.鐵絲生銹是緩慢氧化 解析：鐵銹的主要成分是Fe2O3·xH2O，鐵絲燃燒的產物是Fe3O4，A錯誤；鋁元素是地殼中含量最多的金屬元素，B錯誤；鐵銹是一種疏松的物質，不能防止鐵進一步被氧化，C錯誤；鐵絲生銹是緩慢氧化，D正確。 答案：D 例3　2018年5月我國自主研制的第一艘航空母艦下海，為保證航空母艦的使用壽命，下列防銹措施不可行的是（　?。?A.用抗銹蝕性能優異的合金制造航空母艦的零部件 B.刷防銹漆 C.船體表面鍍一層金或其他不活潑貴金屬 D.給某些部位涂油 解析：用抗銹蝕性能優異的合金制造航空母艦的零部件，能防止零部件生銹，A正確；刷防銹漆，能隔絕氧氣和水，能防止零部件生銹，B正確；船體表面鍍一層金或其他不活潑貴金屬，由于不活潑貴金屬資源有限、價格太高等因素，是不現實的，防銹措施不可行，C錯誤；給某些部位涂油，能隔絕氧氣和水，能防止零部件生銹，D正確。 答案：C 例4　下列關于金屬的說法正確的是（　?。?A.回收舊金屬只是為了減少污染 B.銅的化學性質不活潑，所以銅制品不會生銹 C.籃球架的表面噴涂油漆，主要是為了美觀 D.“真金不怕火煉”說明金的化學性質穩定 解析：回收舊金屬既節約了資源，又減少了環境污染，A錯誤；銅在潮濕的空氣中，與空氣中的氧氣、二氧化碳和水共同作用發生反應，生成綠色的銅銹（堿式碳酸銅），B錯誤；籃球架的表面噴涂油漆，主要是為了防銹，C錯誤；“真金不怕火煉”說明金的化學性質穩定，在高溫條件下也不易反應，D正確。 答案：D 課堂小結 鐵生銹的主要條件是與空氣中的氧氣和水（或水蒸氣）直接接觸，如果隔絕了空氣和水，就能在一定程度上防止鋼鐵生銹。在鋼鐵表面涂油、刷漆、鍍耐磨和耐腐蝕的鉻及制造耐腐蝕的合金如不銹鋼等，都能防止鋼鐵生銹。 保護金屬資源的有效途徑是防止金屬腐蝕，回收利用廢舊金屬，有計劃、合理地開采礦物，以及尋找金屬的代用品等。 當堂達標 1.下列關于金屬的說法正確的是（　　） A.銅制插頭利用了銅的導電性 B.硬鋁的硬度比鋁小 C.在金屬表面噴涂油漆是防止其銹蝕的唯一方法 D. Ag能將硝酸銅溶液中的銅置換出來 答案：A 2. 如圖所示，將足量的生鐵粉用水均勻地粘在試管內壁上，將試管倒立在裝有水的燒杯中。實驗過程中，觀察到試管內液面緩慢上升。下列分析正確的是（　?。? A.若在生鐵粉中加入少量NaCl，不會加快鐵粉生銹 B.水能進入試管的最大體積約為試管容積的 C.該實驗中涉及的反應物只有鐵、氧氣 D.如果把該鐵粉改為木炭粉，兩者的現象完全相同 答案：B 3.下列說法正確的是（　?。?A.酒精燈中的酒精灑了，在桌上燃燒起來，不要驚慌，應立即用水澆滅 B.把鐵粉和炭粉混合均勻后就得到了鐵的合金 C.保護金屬資源的有效途徑只有防止金屬銹蝕 D.被雨水淋濕的自行車須先用干布擦凈后才能用帶油的布擦 答案：D 4.下列有關金屬資源的利用與防護解釋不合理的是（　?。?A.在國產航空母艦金屬外殼覆蓋涂料，主要是為了美觀 B.用“烤藍”的方法處理鋼鐵表面，可減緩鋼鐵的腐蝕 C.用鋁合金制造飛機機殼，是利用鋁合金強度大、質量輕、抗腐蝕的優點 D.切菜后的菜刀用清水洗凈擦干，可減緩菜刀生銹的速率 答案：A 5.下列有關金屬和金屬材料的說法不正確的是（　?。?A.鋼鐵是使用最多的金屬材料 B.高爐為工業煉鐵使用的主要設備 C.鐵制品在潮濕的空氣中易生銹 D.“金銀銅鐵錫”俗稱五金，在這五種金屬中，金屬活動性最強的是錫 答案：D 6. 下列關于金屬防護措施不正確的是（　?。?A.在金屬制品表面鍍保護層 B.改變金屬結構制成合金使用 C.在金屬制品表面刷油漆 D.用稀鹽酸定期清洗金屬制品 答案：D 7. （1）航空母艦的甲板要求承受艦載機起落強烈的撞擊和摩擦，制作甲板的鋼材應具有的性質是　 　。 （2）艦載機使用了鋁鎂合金，為驗證鋁與鎂的金屬活動性順序，分別將打磨過的鋁條和鎂條插入稀鹽酸中，觀察到鎂比鋁反應激烈。鎂與稀鹽酸反應的化學方程式是　　 。 （3）航空母艦外殼用涂料覆蓋是為了防止其與　 　接觸而銹蝕。 答案：（1）韌性好、熔點高、硬度大 （2）Mg+2HClMgCl2+H2↑ （3）水和空氣中的氧氣 板書設計 第六章　金　屬 6.4　珍惜和保護金屬資源 一、鋼鐵銹蝕的原因 1.主要是鐵與水、氧氣等物質的作用。 2.在有鹽和酸性條件下會加快生銹速率。 二、防銹 1.防銹原理：隔絕氧氣或水 2.防止鋼鐵生銹的常見做法 （1）在鋼鐵表面覆蓋保護層（例如：噴涂油漆、涂防銹油、燒涂搪瓷等）；鍍上其他金屬作為保護層（例如：鍍錫、鍍鉻等）。 （2）制成合金：不銹鋼等。 （3）保持鐵制品的干燥和潔凈。 三、保護金屬資源的措施 1.防止金屬銹蝕。 2.回收和利用廢舊金屬。 3.合理開采礦物。 4.尋找金屬的代用品。 教學反思

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