資源簡介

(共35張PPT)
主題情境
高鐵建設中金屬材料的保護
探究鐵軌的銹蝕原因和防銹措施
探究車體的光亮原因
探究弓網系統中銅導線的銹蝕和防護
探究我國金屬資源的現狀和保護
情境線
問題線
鐵生銹與什么因素有關？哪些措施可以防止金屬銹蝕？
知識線
探究鐵制品銹蝕的條件；了解防止金屬銹蝕的原理及方法
了解金屬與氧氣的反應
我國的金屬資源現狀如何？保護金屬資源的有效途徑有哪些
了解我國的金屬資源現狀；了解保護金屬資源的有效途徑；了解回收利用金屬的意義
銅導線是否會發生腐蝕？不同金屬和氧氣反應的難易和劇烈程度說明了什么
鋁合金車體始終光亮如新的原因是什么呢？
課時3 金屬資源保護
主題情境·高鐵建設中金屬材料的保護
1. 以鐵生銹為例，了解鐵生銹的條件及防銹原理
2. 了解保護金屬資源的有效途徑，知道廢棄金屬對環境的影響及金屬回收再利用的價值
3. 認識金屬礦物是寶貴的自然資源，形成保護和節約資源的可持續發展意識與社會責任
學習目標
重難點
生銹的鐵軌
(主要成分Fe O ·xH O)
光亮的車身
弓網系統裸露的銅導線
為何鐵軌易生銹而銅導線和車身不易生銹呢？
假設一：鐵生銹與水有關
假設二：鐵生銹與氧氣有關
假設三：鐵生銹與氧氣和水有關
提出問題
形成假設
鐵生銹(鐵銹的主要成分是Fe2O3·xH2O)與什么因素有關？
探究鐵軌的銹蝕原因和防銹措施
任 務 1
鐵：Fe
鐵銹主要成分
Fe O ·xH O
增加了H、O
與H2O、O2有關？
為什么鐵會銹蝕？
將3枚打磨過的鐵釘分別放入3支試管中，進行如下實驗：
鐵釘所接觸的物質有什么不同？
設計并實施實驗
干燥的空氣
①
②
③
經煮沸后迅速冷卻的蒸餾水
植物油
鐵與水、空氣同時接觸
鐵只與水接觸
鐵只與空氣接觸
棉花和氯化鈣(干燥劑)
試管中現象
獲取證據
①
②
③
放置7天后：
試管 分析 是否生銹
① 鐵與水、空氣同時接觸
② 鐵只與水接觸
③ 鐵只與空氣接觸
生銹
不生銹
不生銹
對比①②說明
鐵生銹一定要有_____________參加；
對比①③說明
鐵生銹一定要有____參加。
空氣中的氧氣
水
形成結論
鐵釘生銹的過程，實際上是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等發生化學反應的過程。
反思評價及表達交流
1.鐵釘表面哪一部分生銹最嚴重？為什么？
在水與空氣的交界面生銹最嚴重。因為在此處鐵釘與水和氧氣的接觸最充分
干燥的空氣
①
②
③
經煮沸后迅速冷卻的蒸餾水
植物油
反思評價及表達交流
2. 各物質的作用分別是什么？
隔絕氧氣
除去水中
溶解的氧氣
吸收水分
棉花和氯化鈣(干燥劑)
(1)實驗開始前，需用砂紙打磨鐵釘，目的是什么？
除去鐵釘表面的氧化物或污物
小組討論：
鐵銹是一種疏松多孔的物質，能讓空氣中的氧氣和水分穿過它的空隙，不斷向內層滲透，持續跟鐵反應，直至鐵被完全銹蝕
(2)鐵生銹的反應會一直進行嗎？
資料卡片
世界上每年有大量的金屬設備和材料因腐蝕而報廢。
鐵軌的生銹可能對鐵路系統的安全性造成嚴重影響，鐵軌表面的生銹部分通常較為不平整，這降低了列車的行駛平穩性。鐵銹在鐵軌表面會形成一層微小的氧化物，它們降低了輪軌之間的摩擦力。這會導致列車在制動時的制動距離增加，制動效率降低，最終增加了事故的風險。
思考：金屬銹蝕會帶來這么多問題，哪些措施可以用于鐵軌防銹？
思考：金屬銹蝕會帶來這么多問題，哪些措施可以用于鐵軌防銹？
防止鐵軌銹蝕的處理方法有很多，最常見的是噴涂。在噴涂之前，首先要清除表面的銹蝕物和污垢，然后在表面上涂上特殊的防腐漆，不僅能防止鐵軌表面受到腐蝕，還能提高鐵軌的耐久性和使用壽命。
除了噴涂外，還有一些其他的防銹蝕處理方法，如電鍍、熱浸鍍、陰極保護等。
保持潔凈干燥
保持鐵制品表面潔凈和干燥，如菜刀洗凈擦干
涂保護膜——化學
使表面形成致密的氧化膜，如烤藍等
涂保護膜——物理
在金屬制品表面覆蓋保護膜，如刷漆、涂油等
制成合金
改變金屬的內部結構，如將鐵制成不銹鋼
一般鐵制品的防銹
防銹
車龍頭
膠套、鍍鉻
車架
烤漆
輻條
制成不銹鋼或鍍鋅
車鏈及齒輪
涂油
(1)下面以鐵合金為主要材料的自行車構件，分別采取了什么防銹措施？
小組討論：
(2)如何除去鐵制品表面的鐵銹呢？
物理方法
砂紙打磨
化學方法
酸洗法
小組討論：
資料卡片
鐵銹能與稀鹽酸或稀硫酸發生反應生成可溶性的物質，所以可用稀鹽酸或稀硫酸除去鐵銹
鐵生銹造成鋼鐵浪費
利
利用鐵粉緩慢氧化放熱制成暖寶寶
利用鐵生銹吸收O2和H2O制成鐵粉雙吸劑
弊
辯證看待鐵生銹，鐵生銹在生活中有哪些應用？
VS
光亮的車身
鋁合金車體始終光亮如新的原因是什么呢？
探究車體光亮的原因
任 務 2
在鋁合金的外表上涂保護膜，如噴漆，烤藍等等。
鋁在空氣中反應生成致密的氧化膜。
鋁在空氣中會反應嗎？
4Al+3O2 2Al2O3
鋁在常溫下就能發生這個反應，形成致密的保護膜。
光亮的車身
鋁合金車體始終光亮如新的原因是什么呢？
保持車體光亮的原因：
①鋁表面致密的氧化鋁膜起作用
②車體經常清洗和養護
釋疑
資料卡片
據建材網報道：經過重污染地區的膠濟線、
京滬線，部分路段列車裸露在空中的弓網系
統的接觸線表面生成銅綠[Cu (OH) CO ],
強度降低，甚至開斷脫落，引起弓網故障。
探究弓網系統中銅導線的銹蝕和防護
任 務 3
銅和鐵相比，不易銹蝕，但是在某些環境下銅也會發生銹蝕。
結合資料，猜想銅銹蝕的條件是什么
銅在氧氣、水、二氧化碳共同作用下生成銅綠
不與酸性物質接觸
類比鐵制品的防銹措施，你能說出一般銅制品的防銹措施嗎
防銹
保持表面潔凈干燥
表面覆蓋保護層
在金屬制品表面覆蓋保護膜
制成合金
改變金屬的內部結構，如將銅制成銅合金
資料卡片
銅銹能與酸反應
由于高鐵弓網系統長期裸露在空中，所以高鐵弓網系統導線綜合多種因素選擇銅合金以減少銹蝕。
資料卡片
高鐵的弓網系統銅導線是裸露的，在高鐵高速行駛的過程中，受電弓與接觸網導線之間會產生摩擦。為了減少這種摩擦帶來的磨損，提高受電弓和接觸網導線的使用壽命，采取了多種措施。一方面通過研發新材料來優化受電弓的受流滑板，降低其與接觸網導線之間的摩擦系數。另一方面，改進接觸網的排列方式，使其呈現“之”字形排列，從而實現磨損的均勻分布，延長使用壽命。并且定期檢查和更換，確保不影響高鐵的運行。
弓網系統中銅導線的防護
2Cu+ O2 ===== 2CuO
△
銅和氧氣能發生反應嗎 實驗現象說明了什么
銅在空氣中不燃燒，表面變黑
Al
Fe
Cu
4Al + 3O2 ===== 2Al2O3
3Fe + 2O2 Fe3O4
2Cu + O2 2CuO
常溫在空氣中形成氧化膜
在純氧中點燃才反應
不燃燒，表面變黑
鋁、鐵、銅和氧氣反應的難易和劇烈程度說明了什么
金屬和氧氣反應的條件不同，說明金屬的活潑性不同。
是否所有金屬都能與氧氣反應呢？
金不能，真金不怕火煉！
探究我國金屬資源的現狀和保護
任 務 4
為什么要將復合材料應用在高鐵建設上？
資料卡片
復合材料是以纖維、顆粒等作為增強材料，以聚合物、陶瓷、金屬作為基體復合而成的具有優異性能的新型材料。它具有高比強度、高比模量、耐疲勞、耐腐蝕、隔熱、耐磨、低成本、可設計性強等一系列優點，目前已成為高速列車輕量化越來越重要的一類材料。
我國擁有品種較為齊全的有色金屬礦產資源，一部分礦種的儲量名列世界前茅，人均占有量低于世界水平，人均資源占有量僅排在世界第80位
我國的資源現狀
金屬資源是不可再生資源
Ag
16年
Sn
17年
Au
26年
Pb
26年
Zn
27年
Cu
42年
Fe
195年
Al
257年
礦物的儲量有限，而且不能再生。我們要有計劃、合理地使用金屬資源。
一些礦物可供開采的年限
為什么要將復合材料應用在高鐵建設上？
釋疑
1. 復合材料本身性質優越，能滿足高鐵建設的各種需求。
2. 金屬資源不可再生，復合材料可用于替代部分金屬材料
金屬基復合材料
——轉向架
纖維增強復合材料——流線型車頭中的前端車鉤頭蓋
有效地
防止金屬銹蝕
有計劃、合理
地開采礦物
回收和利用
廢舊金屬
積極尋找
金屬的代用品
如何保護金屬資源呢？
自主閱讀課本P20頁，歸納保護金屬資源的有效途徑
節約金屬資源
節約能源、降低金屬使用成本
回收利用鋁制飲料罐與制造新的鋁制飲料罐相比，能節約金屬資源和能源
減少重金屬對水體和土壤的污染
將廢舊電池隨意丟棄，這些金屬滲出會造成地下水和土壤污染，威脅人類健康
資料卡片
金屬回收是指從廢舊金屬中分離出來的有用物質經過物理或機械加工成為再生利用的制品，是從回收、拆解、到再生利用的一條產業鏈。
金屬回收的意義
課堂小結
有效地
防止金屬銹蝕
回收和利用廢舊金屬
有計劃、合理地開采礦物
積極尋找金屬的代用品
防止鐵生銹
1.保持潔凈干燥
2.涂保護膜——化學方法或物理方法
3.制成合金
破壞
鐵生銹的條件
鐵與氧氣、水同時接觸
使鐵與氧氣或水隔絕
金屬防護與廢金屬回收
1.鋼鐵生銹會造成安全隱患和經濟損失。下列做法不能防止鐵生銹的是(　　)
A. 噴漆
B. 電鍍
C. 置于潮濕環境
D. 制成不銹鋼
C
隨堂練習
3. 保護金屬資源的有效途徑，不包括下列的(　　)
A. 合理開采礦物 B. 尋找金屬替代品
C. 回收利用金屬 D. 禁止使用鐵制品
D
2. 如圖，將一根細鐵絲插入盛有水的燒杯中，一段時間后，銹蝕最嚴重的部位是(　　)
A. a B. b
C. c D. 一樣嚴重
B
4. 如圖所示，調節杠桿平衡，下列說法正確的是(　　)
A. 三個實驗都遵守質量守恒定律
B. 實驗1通入CO2一段時間后，活
性炭包上升
C. 實驗2加熱細銅絲團一段時間后移走酒精燈，觀察到銅絲變黑色，細銅絲團上升
D. 實驗3一段時間后，鐵粉包下沉，是因為鐵粉吸收水分與氧氣、水反應生銹
D
新考法 跨物理學科
(1)圖1實驗的目的是__________________________
________，該實驗運用的化學實驗方法是_______
_____。
(2)圖2實驗(試管中剩余部分均充滿氧氣)，一周后，兩支具支試管中的現象分別是_________________
_____________。玻璃管中紅墨水的變化是______
_____(填“左高右低”或“左低右高”)。
5. 根據下列探究鐵銹蝕的實驗裝置回答問題：
探究鐵生銹是否與氧氣(或空
控制變
A中鐵釘生銹，B
左高
氣)有關
量法
中鐵釘不生銹　
右低

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