人教版化學九年級下冊第八單元課題3《金屬資源的利用和保護》教案(一)

1、最新人教版化學九年級下冊第八單元課題3金屬資源的利用和保護教案 (1)教學目的要求： 1知道一些常見金屬如鐵、鋁、銅等的礦物, 了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法。2 會根據化學方程式對含有某些雜質的反應物或生成物進行有關計算。3 了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡單方法。4 知道廢舊金屬對環(huán)境的污染 , 認識回收利用廢舊金屬等金屬資源保護的重要性。重點：鐵的冶煉 , 根據化學方程式對含有某些雜質的反應物或生成物進行有關計算。難點：鐵的冶煉 , 根據化學方程式對含有某些雜質的反應物或生成物進行有關計算。教學過程：本課題涉及面很廣, 包括地球上及我國的金屬資源情況、鐵的冶煉、有關化學方程式計算

2、中的雜質問題計算、金屬的腐蝕和防護, 以及金屬資源的保護等, 既有知識、技能方面的內容 , 又有環(huán)境意識和資源意識等情感領域的內容。本課題由常見金屬礦物的照片以及資料“金屬元素在地殼中的含量”表引入, 簡單介紹了地球上及我國的金屬資源情況。人類對地球上金屬礦物資源的利用主要是用來冶煉金屬,而其中冶煉量最大的是鐵。因此,教材很自然地轉入到對鐵的冶煉的討論。第一部分“鐵的冶煉”是本課題教學的重點。教材除簡要地介紹了我國冶煉鐵的歷史外, 主要是通過實驗 , 說明從鐵礦石中將鐵還原出來的化學反應原理, 并結合煉鐵的實際情況,以例題的方式介紹了化學方程式計算中有關雜質問題的計算。這樣, 把化學原理、計算

3、和生產實際緊密地結合在一起,使學習活動成為有機的整體 , 有利于學生主動參與學習。第二部分“金屬資源的保護”, 重點是有關鐵的銹蝕以及防護的“活動與探究”內容。該活動與探究內容包括提出問題、設計實驗并實施、討論、得出結論、對結論進行應用等多個步驟 , 對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和解決實際問題的能力具有較大的價值。關于金屬資源的保護 , 教材中首先以圖示的方法給出了一些礦物可供開采的年限, 形象他說明了金屬礦物資源是有限的 , 以及金屬資源保護的重要性。教材中簡要地介紹了廢舊金屬的回收利用、合理開采礦物等保護金屬資源的措施。1關于地球上及我國的金屬資源情況的教學, 可以結合地理課的有關內容, 利用礦物

4、標本或實物照片、圖表等進行教學,應鼓勵學生主動查找有關資料, 并在課內外進行交流。我國冶煉鐵的歷史及解放前后我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展等內容的教學, 也可以采用相似的教學方法。2 做好【實驗 8-23 】 , 并將它與煉鐵生產的主要化學反應原理結合起來, 使學生認識化學原理對實際生產的指導作用。生鐵的冶煉原料：鐵礦石、焦炭、石灰石設備：高爐【提問】煉鐵的原料主要有哪些?這些原料屬于哪類物質?寫出煉鐵的反應原理 .【講解】我們知識鐵礦石是混石物, 而其主要成分 - 鐵的氧化物才是能煉出鐵的物質,根據：純凈物的質量分數=純凈物的質量 / 不純凈物的質量, 可知純凈物的質量=不純物的質量純凈物的質量分數合可

5、以計算出一定質量的鐵礦石中含鐵的氧化物的質量.3 化學方程式計算中的雜質問題計算是一類在實際生產中具有重要意義的計算, 應使學生了解它的價值 , 主動參與學習。討論這一類計算題的解法時, 關鍵是歸納出解題思路：即有關化學方程式的計算都是純物質的計算, 要把含雜質物質的質量換算成純物質的質量?？梢砸暻闆r進行課堂練習,當堂討論和評析一些錯誤的解法以及出現錯誤的原因, 以加深學生的理解。例 1. 現有含 Fe2O35%的赤鐵礦 1000 噸 , 其中含 Fe2O多少噸 ?1 / 5Fe2O3 的質量 ( 即純物質的, 除了鐵礦石以外 , 很多 , 以及后面要學習的【提問】根據一氧化碳還原氧化鐵的化學

6、方程式, 說明化學方程式的意義?強調化學方程式所表示的都是純凈物間發(fā)生化學變化時的相互關系, 各化學式所規(guī)定的化學量是反映純物掛帥 間的數量關系 . 在現實生活中 , 物質里或多或少都含有雜質 , 像煉鐵用的鐵礦石 . 那么當參加反應的物質含有雜質時 , 應如何進行計算呢 ?例 2. 含 Fe2O385%的赤鐵礦 1000 噸 , 可以煉出多少噸鐵 ?分析 : 根據前面分析 , 要根據化學議程式進行計算 . 要將赤鐵礦石中質量 ) 計算出來 ,【小結】通過學習 , 我們初步掌握了含雜質物質的計算。實際上都是不純的物質參與反應 , 前面我們接觸到的制二氧化碳的原料石灰石溶液在計算中都會遇到這個問

7、題 , 請大家在學習中給予足夠的注意。課堂練習（ 1） .某赤鐵 礦含雜質 25%,那么 400 噸赤鐵礦中含三氧化二鐵多少噸？（ 2） . 含碳酸鈣 75%的石灰石 100 噸, 高溫煅燒后 , 可得氧化鈣多少噸。（ 3） . 實驗室欲制 6 克氫氣 , 需含鋅 97.5%的不純鋅多少克？（ 4） . 含三氧化二鐵的質量分數為80%的鐵礦石 1000 噸 , 可煉出含雜質 5%的生鐵多少噸？（ 5）：要生產5.6 噸氧化鈣 , 需含雜質 20%的石灰石多少噸？4精心策劃和組織好有關金屬的腐蝕和防護的“活動與探究”內容。教材中的圖8-23 提示了鐵釘銹蝕條件探究實驗的設計思路, 在一個星期前就

8、應引導學生結合生活經驗來探討該實驗的設計方案, 并鼓勵學生開動腦筋設計出多種方案, 允許多種方案同時試驗, 以小組或個人等多種方式活動, 同時要認真做好觀察記錄。在實驗的基礎上, 可以由各小組或個人展示他們的實驗情況, 并匯報探究的結果。討論是在各組或個人已有初步結論的基礎上進行的 , 因此對這些結論的辨析、歸納是很重要的。從反應物的角度分析, 鐵釘銹蝕的條件需有水蒸氣和氧氣等, 教材中給了思考金屬腐蝕條件的思路：要有能夠發(fā)生反應的物質, 反應物要能互相接觸, 生成物不會對反應起阻礙作用, 等等。同時給出了防止金屬腐蝕的思路：如果破壞金屬腐蝕的條件, 使它們不再具備腐蝕的基礎, 就能防止金屬腐

9、蝕。利用這些思路組織好討論 , 由學生自己提出鐵制品的防銹建議, 并將它應用于自行車構件防銹措施等實例上。常用的防止鐵生銹的方法有：A組成合金 , 以改變鐵內部的組織結構。例如, 把鉻、鎳等金屬加入普通鋼里制成不銹鋼,就大大地增加了鋼鐵制品的抗生銹能力。B在鐵制品表面覆蓋保護層是防止鐵制品生銹普遍而重要的方法。根據保護層的成分不同,可分為如下幾種：(1) 在鐵制品表面涂礦物性油、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等物質。例如, 車廂、水桶等常涂油漆；機器常涂礦物性油等。(2) 在鋼鐵制品表面用電鍍、熱鍍等方法鍍上一層不易生銹的金屬。如鋅、錫、鉻、鎳等。這些金屬表面都能形成一層致密的氧化物薄膜, 從而防止鐵制

10、品和水、空氣等物質接觸而生銹。(3) 用化學方法使鐵制品表面生成一層致密而穩(wěn)定的氧化膜以防止鐵制品生銹。C保持鐵制品表面的潔凈和干燥也是防止鐵制品生銹的一種很好方法。5關于金屬資源保護的教學, 可以利用電化教學手段, 將教材中的一些礦物可供開采的年限圖制成投影片或計算機軟件等, 并配合其他資料, 使學生強烈感受礦物資源是有限的, 以及保護金屬資源的重要性。廢舊金屬的回收利用是每個學生都隨手可做的事情, 可結合本課題未的“調查與研究”, 使學生了解廢舊金屬回收的意義, 并積極主動地去做。6可以按照教材中所給的思路, 采用討論、填表和填空等方式進行本單元小結。也可以結合實例分析, 通過對知識的綜合

11、應用來進行本單元小結。2 / 5我國的 礦產資源礦產資源是自然資源的一部分, 我國生產所需的80左右的原材料來自礦產資源。我國礦產資源總量多, 但人均占有量少。我國礦產的總量居世界第6 位。在我國已發(fā)現的礦產有168 種 , 其中已探明儲量的有152 種 , 己開發(fā)利用的有132 種 , 在世界 45 種主要礦產儲藏量價值比較中, 我國礦產總值約占世界總數的14.6 , 居世界第3 位。但由于人口眾多, 人均擁有量約為世界人均水平的13, 居世界第80 位 。我國礦產資源種類較多, 但生產所需的大宗礦產較少。如在金屬礦產資源上, 鎢、銻、鈦、稀土、菱鎂礦居世界第一位, 釩居第二位 , 鋅、鋁居

12、第三位。金屬礦產儲量相對不足的有銀、鐵、鉛、銅、金、鎳等, 儲量相對短缺的有鉀、鉑、鉻等。我國礦產資源分布不平衡, 布局不夠理想。沿海發(fā)達地區(qū)生產力發(fā)展水平較高, 但資源緊缺。大西北、西南等地區(qū)原料、資源豐富但經濟發(fā)達程度很低。這就形成了原料、半成品長途調運的不良狀況, 增加了生產成本。另外, 一些小礦亂采濫挖, 對環(huán)境的保護意識較差,植被破壞嚴重 , 固體廢棄物處理不當, 屢屢出現嚴重的環(huán)境問題。我國礦產資源供需狀況當今世界上的國家很少有僅靠自身的礦產資源來發(fā)展本國經濟的, 但是擁有豐富的礦產資源無疑是本國社會經濟發(fā)展的優(yōu)勢。由于多種因素的影響, 我國主要礦產品進口量逐年上升。 1987 年

13、我國礦產品及初級加工制品出口創(chuàng)匯62 億美元 , 而進口則達98 億美元； 1988年出口 850.75 億美元 , 進口 116.8 億美元 , 逆差達31.1 億美元?？梢哉f我國已逐漸成為礦產資源進口大國。隨著我國經濟高速發(fā)展, 對礦產資源需求增長很快, 主要礦產資源短缺的態(tài)勢日益明顯。 1989 年我國鐵礦石原礦的產量為1.714 5億噸 , 進口鐵礦砂1 259 萬噸。 2000 年現有鐵礦的生產能力將減少10 20, 因而 2000 年我國鐵礦石產量基本穩(wěn)定在目前水平。資源缺口增加 , 每年需進口鐵礦砂2000 萬噸 3000 萬噸 。預計2020 年鐵礦石產量可達2.8億噸 3.0

14、 億噸 , 每年需進口4 500 萬噸 5 000 萬噸鐵礦砂?，F有銅、鉛、鋅生產能力2000 年減少30 40 , 三分之二有色金屬統(tǒng)配礦山主要金屬生產也到了中晚期。如果地質勘探無重大突破,21世紀初 , 我國金屬礦產資源將出現全面緊缺的局面。金屬的存在和冶煉地球上的金屬資源十分豐富, 除蘊藏在地殼中的外, 還有數量很大的海濱沙礦和海底金屬礦藏（如錳結核和重金屬礦床等）, 它們?yōu)槿祟惖纳詈蜕a提供了豐厚的物質基礎。陸地上可用來制取金屬的礦石大約有以下八大類：(1) 天 然 金 屬 礦 , 如 金 、 銀 、 鉑 、 汞 等 貴 金 屬 ,常 以 單 質 形 式 存 在 ；（ 2 ） 氧 化

15、 物 礦 ,如 鋁 礬 Al 2O3nH2O 、 赤 鐵 礦Fe2 O 和 錫 石SnO 等 ；（ 3） 碳 酸 鹽 礦 , 如 石 灰 石32CaCO 、 孔 雀 石 Cu (OH)CO 等 ；3223(4 ） 硅 酸 鹽 礦 , 如 綠 柱 石 Be3A12Si 6O18、 高 嶺 石 （ A12Si 2O7 2H2O ） 等 ；（ 5） 硫 酸 鹽 礦 , 如 重 晶 石BaSO 、 石膏 CaSO2H 0 等 ；442（6 ） 磷 酸 鹽 礦 , 如 磷 酸 鈣Ca3(PO4) 2,和 磷 酸 稀 土 礦 等 ；（7 ） 鹵 化 物 礦 , 如 巖 鹽 NaC1 、 光 鹵 石KClM

16、gC16H O 等 ；22（8）硫化物礦 , 如閃銀礦 Ag2S、硫鐵礦 FeS2、輝鉬礦 MoS2 等。從礦石中制取金屬單質的過程叫做冶金。金屬作為材料, 其價值不僅取決于它在地殼中的含量和獨特的性能, 在很大程度上還取決于其冶煉的難易程度。例如,鋁已是人們熟悉的工業(yè)金屬 , 其蘊藏量居金屬的首位 , 應用也很廣 , 但在 1886 年以前 , 它比黃金還貴重。因為那時的鋁是用金屬鈉還原氧化鋁來制取的, 成本極高。直到電解鋁法實際用于生產后 , 鋁才得以廣泛使用。鐵礦石的種類和特征鐵礦石的種類很多, 最重要的鐵礦石有磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦等。鐵礦石常按其含鐵量的高低分為富礦（含鐵量高

17、于50以上）和貧礦（含鐵量在453 / 550以下） , 在評定鐵礦石的品位和質量時 , 除看這種鐵礦石里的含鐵量以外 , 還要看它的 脈 石 的 成 分 和 有 害 雜 質 （ 硫 、 磷 ） 的 含 量 的 多 少 。我們可以根據鐵礦石的顏色、光澤、密度、磁性、條痕等性質來識別它們。金屬的腐蝕與防護金屬和周圍介質接觸時, 由于發(fā)生化學和電化學作用而引起的破壞叫做金屬的腐蝕。從熱力學觀點看 , 除少數貴金屬（如Au、 Pt ）外 , 各種金屬都有轉變成離子的趨勢, 就是說金屬腐蝕是自發(fā)的普遍存在的現象。金屬被腐蝕后,在外形、色澤以及機械性能方面都將發(fā)生變化, 造成設備破壞、管道泄漏、產品污染

18、, 釀成燃燒或爆炸等惡性事故以及資源和能源的嚴重浪費, 使國民經濟受到巨大的損失。據估計, 世界各發(fā)達國家每年因金屬腐蝕而造成的經濟損失約占其國民生產總值3.5 4.2 , 超過每年各項大災（火災、風災及地震等）損失的總和。有人甚至估計每年全世界腐蝕報廢和損耗的金屬約為 1億噸！因此 , 研究腐蝕機理 , 采取防護措施 , 對經濟建設有著十分重大的意義。金屬防腐蝕的方法很多 , 主要有改善金屬的本質, 把被保護金屬與腐蝕介質隔開,或對金屬進行表面處理, 改善腐蝕環(huán)境以及電化學保護等。（1）改善金屬的本質根據不同的用途選擇不同的材料組成耐蝕合金, 或在金屬中添加合金元素, 提高其耐蝕性 , 可以

19、防止或減緩金屬的腐蝕。例如,在鋼中加入鎳制成不銹鋼可以增強防腐蝕能力。（2）形成保護層在金屬表面覆蓋各種保護層, 把被保護金屬與腐蝕性介質隔開,是防止金屬腐蝕的有效方法。工業(yè)上普遍使用的保護層有非金屬保護層和金屬保護層兩大類。它們是用化學方法 , 物理方法和電化學方法實現的。金屬的磷化處理鋼鐵制品去油、除銹后 ,放人特定組成的磷酸鹽溶液中浸泡, 即可在金屬表面形 成 一 層 不 溶 于 水 的 磷 酸 鹽 薄 膜 ,這 種 過 程 叫 做 磷 化 處 理 。磷化膜呈暗灰色至黑灰色, 厚度一般為5 m 20 m,在大氣中有較好的耐蝕性。膜是微孔結構, 對油漆等的吸附能力強, 如用作油漆底層, 耐

20、腐蝕性可進一步提高。金屬的氧化處理將鋼鐵制品加到NaOH和 NaNO的混合溶液中 , 加熱處理 , 其表面即可形成一層2厚度約為0.5 m 1.5 m的藍色氧化膜（主要成分為Fe3O4） , 以達到鋼鐵防腐蝕的目的 , 此過程稱為發(fā)藍處理 , 簡稱發(fā)藍。這種氧化膜具有較大的彈性和潤滑性, 不影響零件的精度。故精密儀器和光學儀器的部件, 彈簧鋼、 薄鋼片、細鋼絲等常用發(fā)藍處理。非金屬涂層用非金屬物質如油漆、塑料、搪瓷、礦物性油脂等涂覆在金屬表面上形成保護層 , 稱為非金屬涂層, 也可達到防腐蝕的目的。例如, 船身、車廂、水桶等常涂抽漆,汽車外殼常噴漆 , 槍炮、機器常涂礦物性油脂等。用塑料（如聚

21、乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等）噴涂金屬表面 , 比噴漆效果更佳。塑料這種覆蓋層致密光潔。色澤艷麗,兼具防蝕與裝飾的雙重功能。搪瓷是含SiO2 量較高的玻璃瓷釉, 有極好的耐腐蝕性能, 因此作為耐腐蝕非金屬涂層 , 廣泛用于石油化工、醫(yī)藥、儀器等工業(yè)部門和日常生活用品中。金屬保護層它是以一種金屬鍍在被保護的另一種金屬制品表面上所形成的保護鍍層。前一金屬常稱為鍍層金屬。金屬鍍層的形成, 除電鍍、化學鍍外 , 還有熱浸鍍、熱噴鍍、滲鍍、真空鍍等方法。4 / 5熱浸鍍是將金屬制件浸入熔融的金屬中以獲得金屬涂層的方法, 作為浸涂層的金屬是低熔點金屬, 如 Zn、 Sn、Pb 和 A1 等 , 熱鍍鋅主要用于

22、鋼管、鋼板、鋼帶和鋼絲, 應用最廣；熱鍍錫用于薄鋼板和食品加工等的貯存容器；熱鍍鉛主要用于化工防蝕和包覆電纜；熱鍍鋁則主要用于鋼鐵零件的抗高溫氧化等。3）改善腐蝕環(huán)境改善環(huán)境對減少和防止腐蝕有重要意義。例如, 減少腐蝕介質的濃度, 除去介質中的氧 , 控制環(huán)境溫度、濕度等都可以減少和防止金屬腐蝕。也可以采用在腐蝕介質中 添 加 能 降 低 腐 蝕 速 率 的 物 質 （ 稱 緩 蝕 劑 ） 來 減 少 和 防 止 金 屬 腐 蝕 。4）電化學保護法電化學保護法是根據電化學原理在金屬設備上采取措施, 使之成為腐蝕電池中的 陰 極 ,從 而 防 止 或 減 輕 金 屬 腐 蝕 的 方 法 。犧牲陽極保護法犧牲陽極保護法是用電極電勢比被保護金屬更低的金屬或合金做陽極, 固定在被 保 護 金 屬 上 , 形 成 腐 蝕 電 池 ,被 保 護 金 屬 作 為 陰 極 而 得 到