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(jù)化學方程式對含有某些雜質(zhì)的反應物或生成物進行有關(guān)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(jù)化學方程式對含有某些雜質(zhì)的反應物或生成物進行有關(guān)計算。難點：鐵的冶煉，根據(jù)化學方程式對含有某些雜質(zhì)的反應物或生成物進行有關(guān)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(guān)化學方程式計算中的

2、雜質(zhì)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(nèi)容，又有環(huán)境意識和資源意識等情感領(lǐng)域的內(nèi)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(zhuǎn)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(jié)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(guān)雜質(zhì)問題的計算。這樣，把化學原理、計算和生產(chǎn)實際緊密地結(jié)合

3、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(guān)鐵的銹蝕以及防護的“活動與探究”內(nèi)容。該活動與探究內(nèi)容包括提出問題、設計實驗并實施、討論、得出結(jié)論、對結(jié)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(guān)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(guān)于地球上及我國的金屬資源情況的教學，可以結(jié)合地理課的有關(guān)內(nèi)容 ，利用礦物標本或?qū)嵨镎掌?、圖表等進行教學 ，

4、應鼓勵學生主動查找有關(guān)資料，并在課內(nèi)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(nèi)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(chǎn)的主要化學反應原理結(jié)合起來，使學生認識化學原理對實際生產(chǎn)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(zhì)？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(zhì)，根據(jù)：純凈物的質(zhì)量分數(shù) =純凈物的質(zhì)量/不純凈物的質(zhì)量，可知純凈物的質(zhì)量=不純物的質(zhì)量 x純凈物的質(zhì)量分數(shù)合可以計算出一定質(zhì)量的鐵礦石中含鐵的氧化物的質(zhì)量3

5、 .化學方程式計算中的雜質(zhì)問題計算是一類在實際生產(chǎn)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(guān)鍵是歸納出解題思路：即有關(guān)化學方程式的計算都是純物質(zhì)的計算，要把含雜質(zhì)物質(zhì)的質(zhì)量換算成純物質(zhì)的質(zhì)量。可以視情況進行課堂練習，當堂討論和評析一些錯誤的解法以及出現(xiàn)錯誤的原因，以加深學生的理解。例1.現(xiàn)有含F(xiàn)e2O35%勺赤鐵礦1000噸，其中含F(xiàn)e2O多少噸？【提問】根據(jù)一氧化碳還原氧化鐵的化學方程式，說明化學方程式的意義 ？強調(diào)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(guān)系，各化學式所規(guī)定的化學量是反映純物掛帥 間的數(shù)量關(guān)系.在現(xiàn)實生活中，物質(zhì)里或多或

6、少都含有雜質(zhì) ，像煉鐵用的 鐵礦石.那么當參加反應的物質(zhì)含有雜質(zhì)時，應如何進彳T計算呢？例2.含F(xiàn)e2Q85%勺赤鐵礦1000噸，可以煉出多少噸鐵 ？分析：根據(jù)前面分析，要根據(jù)化學議程式進行計算 .要將赤鐵礦石中 Fe2O的質(zhì)量(即純物質(zhì)的 質(zhì)量)計算出來，【小結(jié)】通過學習，我們初步掌握了含雜質(zhì)物質(zhì)的計算。實際上，除了鐵礦石以外，很多都是不純的物質(zhì)參與反應 ，前面我們接觸到的制二氧化碳的原料石灰石，以及后面要學習的溶液在計算中都會遇到這個問題 ，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(zhì)25%,那么400噸赤鐵礦中含三氧化二鐵多少噸？(2) .含碳酸鈣75%勺石灰石100

7、噸，高溫煨燒后，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(zhì)量分數(shù)為80%勺鐵礦石1000噸，可煉出含雜質(zhì) 5%勺生鐵多少噸？(5):要生產(chǎn)5.6噸氧化鈣，需含雜質(zhì)20%勺石灰石多少噸？(5) .精心策劃和組織好有關(guān)金屬的腐蝕和防護的“活動與探究”內(nèi)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，在一個星期前就應引導學生結(jié)合生活經(jīng)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

8、探究的結(jié)果。討論是在各組或個人已有初步結(jié)論的基礎上進 行的，因此對這些結(jié)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(zhì)，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(gòu)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(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)。例如 ，把銘、饃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

9、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(jù)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(zhì)。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、銘、銀等。 這些金屬表面都能形成一層致密的氧化物薄膜，從而防止鐵制品和水、空氣等物質(zhì)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(guān)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

10、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(jié)合本課題未的“調(diào)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(jié)。也可 以結(jié)合實例分析，通過對知識的綜合應用來進行本單元小結(jié)。我國的礦產(chǎn)資源礦產(chǎn)資源是自然資源的一部分，我國生產(chǎn)所需的80 %左右的原材料來自礦產(chǎn)資源。我國礦產(chǎn)資源總量多，但人均占有量少。我國礦產(chǎn)的總量居世界第6位。在我國已發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)有168種，其中已探明儲量的有 152種，己開發(fā)利用

11、的有132種，在世界45種主要礦 產(chǎn)儲藏量價值比較中，我國礦產(chǎn)總值約占世界總數(shù)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 1/3,居世界第80位。我國礦產(chǎn)資源種類較多，但生產(chǎn)所需的大宗礦產(chǎn)較少。如在金屬礦產(chǎn)資源上，鴇、睇、鈦、稀土、菱鎂礦居世界第一位，鈕居第二位，鋅、鋁居第三位。金屬礦產(chǎn)儲量相對不足的有銀、鐵、鉛、銅、金、銀等，儲量相對短缺的有鉀、柏、銘等。我國礦產(chǎn)資源分布不平衡 ，布局不夠理想。沿海發(fā)達地區(qū)生產(chǎn)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(jīng)濟發(fā)達程度很低。這就形成了原料、半成 品長途調(diào)運的不良狀況，增加了生產(chǎn)成本。另外，一

12、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(xiàn)嚴重的環(huán)境 問題。我國礦產(chǎn)資源供需狀況當今世界上的國家很少有僅靠自身的礦產(chǎn)資源來發(fā)展本國經(jīng)濟的，但是擁有豐富的礦產(chǎn)資源無疑是本國社會經(jīng)濟發(fā)展的優(yōu)勢。由于多種因素的影響，我國主要礦產(chǎn)品進口量逐年上升。1987年我國礦產(chǎn)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(chǎn)資源進口大國。隨著我國經(jīng)濟高速發(fā)展，對礦產(chǎn)資源需求增長很快，主要礦產(chǎn)資源短缺的態(tài)勢日益明顯。1989年我國鐵礦石原礦的產(chǎn)量為1.714 5

13、億噸，進口鐵礦砂1 259萬噸。2000年現(xiàn)有鐵礦的生產(chǎn)能力將減少 10%20%,因而2000年我國鐵礦石產(chǎn)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(chǎn)量可達 2.8 億噸3.0億噸，每年需進口 4 500萬噸5 000萬噸鐵礦砂?，F(xiàn)有銅、鉛、鋅生產(chǎn)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(chǎn)也到了中晚期。如果地質(zhì)勘探無重大突破，21世紀初，我國金屬礦產(chǎn)資源將出現(xiàn)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(shù)量很大的海濱沙礦和海底金 屬礦藏(如鎰結(jié)核和重金屬礦床等)，它

14、們?yōu)槿祟惖纳詈蜕a(chǎn)提供了豐厚的物質(zhì)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、鉗、汞等貴金屬，常以單質(zhì)形式存在；(2 )氧化物礦，如鋁磯 Al 2。 n HO、赤鐵礦 Fe2O和錫石 SnO等；(3) 碳酸鹽礦，如石灰石 CaCO、孔雀石 Cut(OH)2CO 等； (4 ) 硅酸鹽礦，如綠柱石 BeA12Si 6。8、高嶺石 (A1zSi 2。 2H2O ) 等；(5) 硫酸鹽礦，如重晶石 BaSO、 石 膏 CaSO-2H20 等； (6) 磷酸鹽礦，如磷酸鈣 Cs3(PO4)2,和磷酸稀土礦等； (7) 鹵化物礦，如巖鹽 NaC1、 光鹵石 KCl -

15、 MgC1a 6H2O 等； (8)硫化物礦，如閃銀礦Ag2S、硫鐵礦FeS、輝鋁礦 MoS等。從礦石中制取金屬單質(zhì)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(chǎn)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(含鐵量高于50%以上)和貧礦(含鐵量在45%

16、50%以下），在評定鐵礦石的品位和質(zhì)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(zhì)（硫、磷）的含量的多少。我們可以根據(jù)鐵礦石的顏色、光澤、密度、磁性、條痕等性質(zhì)來識別它們。金屬的腐蝕與防護金屬和周圍介質(zhì)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(shù)貴金屬（如 Au、Pt）外，各種金屬都有轉(zhuǎn)變成離子的趨勢，就是說金屬腐蝕是自發(fā)的普遍存在白現(xiàn)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(chǎn)品污染 ，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(jīng)濟受到巨大的損失。據(jù)估計，世界各發(fā)達國

17、家每年因金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟損失約占其國民生產(chǎn)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(jīng)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(zhì)，把被保護金屬與腐蝕介質(zhì)隔開或?qū)饘龠M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(zhì)根據(jù)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，可以防止或減緩金屬的腐蝕。例如 ，在鋼中加入饃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

18、保護層，把被保護金屬與腐蝕性介質(zhì)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(xiàn)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 dm- 20 m,在大氣中有較好的耐 蝕性。膜是微孔結(jié)構(gòu)，對油漆等的吸附能力強 ，如用作油漆底層，耐腐蝕性可進一步提 高。 金屬的氧化處理將鋼鐵制品加到 NaOH NaNO的混合溶液中，加熱處理，其表面即可形成一層厚度約為0.5 pm- 1.5科m的藍

19、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(zhì)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

20、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。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(zhì)的濃度，除去介質(zhì)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(zhì)中添加能降低腐蝕速率的物質(zhì)(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(jù)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保護。犧牲陽