課題3金屬資源的利用和保護

1、課題 3 金屬資源的利用和保護教學目標】（一）知識與技能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。（二）過程與方法1、通過觀察、實驗、閱讀資料、聯(lián)系實際等方法獲取信息。2、運用比較、分析、聯(lián)想、分類等方法對所獲取的信息進行加工。3、能主動與他人進行交流與討論，逐步形成良好的學習習慣和學習方法。（三）情感態(tài)度與價值觀1、增強對生活和自然界中化學現(xiàn)象的好奇心和探究欲。2、關注

2、與化學有關的社會問題，初步形成主動參與社會決策的意識。3、逐步樹立珍惜資源、愛護環(huán)境、合理使用化學物質(zhì)的觀念。4、樹立為社會的進步而學習化學的志向?！窘虒W重點 】1、鐵的冶煉。2、有關化學方程式計算中的雜質(zhì)問題計算。3、鐵銹蝕的條件及其防護。4、合理利用金屬資源的意識?！窘虒W難點】1、對鐵銹蝕條件及其防護措施的初步探究。2、有關化學方程式計算中的雜質(zhì)問題計算?！窘虒W方法】聯(lián)系實際進行思考實驗探究分析討論得出結(jié)論聯(lián)系實際發(fā)揮 想象提高興趣。教具準備】投影儀（或錄像機、圖片等 ） 、礦物標本 （或圖片）。Fe2O3、石灰水、貯有 CO的貯氣瓶、磁鐵、鐵架臺、酒精噴燈、酒精燈、試 管、直玻璃管、橡膠

3、塞、導管、火柴?！菊n時安排】2 課時 教學過程】課時 1（講解）地球上的金屬資源廣泛地存在于地殼和浩瀚的海洋中， 除少數(shù)很不 活潑的金屬如金、 銀等有單質(zhì)形式存在外， 其余都以化合物形式存在。 以化合物 形式存在的金屬在自然界中以礦物形式存在。 含有礦物的巖石稱為礦石。 工業(yè)上 就是從礦石中來提煉金屬的。（請學生觀看課本有關金屬資源的圖片?；蛘故镜V石樣本或放錄像）（過渡）不同種類的金屬在地殼中的含量并不相同。 它們在地殼中呈怎樣的 分布趨勢呢？請大家看課本 “金屬元素在地殼中的含量”的資料（問）人類目前普遍使用的金屬有哪些？ 鐵、鋁、銅等。（追問）這是否和它們在地殼中的含量有一定的關系呢？ 肯

4、定有！因為鋁、鐵在地殼中的含量是所有金屬中最多的。（疑惑）銅的百分含量遠小于鐵和鋁， 為什么也普遍使用于我們的日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)呢？（可讓學生討論、各抒己見） （總結(jié)）這主要與銅的性質(zhì)和銅的提煉成本有關。 （追問）那么，自然界含鐵、鋁、銅的礦石主要有哪些呢？它們的主要成分 是什么？含鐵的礦石主要有赤鐵礦 （主要成分是 Fe2O3） 、黃鐵礦 （主要成分是 FeS2） 、 菱鐵礦 （主要成分是 FeCO3） ；含鋁的礦石主要是鋁土礦 （ 主要成分是 Al 2O3） ；含銅 的礦石主要是黃銅礦 （主要成分是 CuFeS2）和輝銅礦 （主要成分是 Cu2S）。（引導學生看課本有關內(nèi)容）我國礦物種類

5、齊全， 礦物儲量豐富， 其中鎢、鉬、鈦、銻等儲量居世界前列， 銅、鋁、錳等儲量在世界上占有重要地位。（過渡）現(xiàn)在，人類每年都要向地殼和海洋索取大量的金屬礦物資源， 以提 取數(shù)億噸計的金屬。其中，提取量最大的是鐵。把金屬礦物變成金屬的過程，叫 做金屬的冶煉。 煉鐵的過程稱之為鐵的冶煉。 下面，我們就來學習有關鐵的冶煉 的知識。（板書）一、鐵的冶煉（介紹）早在春秋戰(zhàn)國時期， 我國就開始生產(chǎn)和使用鐵器， 從公元 1 世紀起， 鐵便成了一種最主要的金屬材料。（引導學生觀看我國古代煉鐵圖）（講解）鋼的主要成分就是鐵。 鋼和鐵有著非常廣泛和重要的應用， 它們在 某種程度上代表了一個國家工業(yè)發(fā)展的水平。 新

6、中國成立后， 我國的鋼鐵工業(yè)得 到了飛速的發(fā)展。 1949年，我國的鋼產(chǎn)量只有 15.8 萬噸，居世界第 26 位；1996 年，我國的鋼產(chǎn)量首次突破 1 億噸，居世界前茅。（引導學生觀看上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐圖和為紀念 1996 年中國鋼產(chǎn)量 突破 1 億噸而發(fā)行的郵票圖）（過渡）鐵礦石是怎樣煉成鐵的呢？現(xiàn)以赤鐵礦的主要成分Fe2O3 為例，來學習研究如何實現(xiàn)鐵的冶煉。（啟發(fā)）比較 Fe2O3與 Fe的組成差異， 設想用什么方法或試劑去完成鐵的冶 煉。（討論） Fe2O3與 Fe在組成上只相差一種元素， 即氧元素。要使 Fe2O3變?yōu)殍F 關鍵是使 Fe2O3失去“ O”。可能的方案有：1加

7、熱使 Fe2O3 發(fā)生分解反應。2找尋一種物質(zhì)使其主動奪去 Fe2O3中的“ O”。（引導學生對以上方案評價）方案 I 要使 Fe2O3 分解，需較高的溫度；又因 為鐵在高溫下易與空氣中的氧氣反應，要使 Fe2O3 分解成功，還須在非空氣氛圍 中進行，這樣成本太高。 方案 2 比較切實可行。 但選用什么樣的物質(zhì)才能使 Fe2O3 失去“ O”呢?（教師引導） 我們可以從以前接觸過的一些物質(zhì)中， 尋找適合這種條件的物 質(zhì)。請大家回憶、思考并討論。Mg、H2、C、CO等都符合條件。事實上，這些物質(zhì)都可把 Fe2O3中的“ O”奪 走。但考慮到經(jīng)濟效益等原因，我們一般選用 C或 CO。請大家寫出以

8、CO和 Fe2O3為反應物冶鐵的化學方程式。（板書）冶煉原理：Fe2O3+3CO3CO2+2Fe請大家利用自己的智慧， 設計一個模擬鐵的冶煉過程的化學實驗， 并最好能 驗證其生成產(chǎn)物?？梢龑W生從金屬冶煉的一般條件、 生成物的證明、 尾氣的處理等角度進行 考慮。如根據(jù)經(jīng)驗學生可判斷出金屬冶煉的一般條件是高溫； 根據(jù)以前所學知識 學生可想象到用澄清石灰水驗證 CO2；用磁鐵驗證鐵的生成； CO有毒，尾氣應處 理等。（演示實驗 一氧化碳還原氧化鐵）注意：（1） 實驗前應先通 CO把裝置內(nèi)空氣排干凈， 然后再加熱；反應完成后， 須待試管內(nèi)物質(zhì)冷卻后再停止通 CO。（2）反應完畢后，把得到的黑色粉末倒

9、在白紙上觀察，并試驗它能不能被磁 鐵吸起，以判斷反應中是否生成了鐵。（介紹）把鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過程。工業(yè)上煉鐵時，把鐵礦石 和焦炭、 石灰石一起加入高爐， 在高溫下， 利用焦炭與氧氣反應生成的一氧化碳 把鐵從鐵礦石里還原出來。投影展示如下圖的煉鐵高爐結(jié)構(gòu)。 另，若有條件， 最好能播放工業(yè)生產(chǎn)中冶煉鐵的錄像，或參觀鋼鐵廠）（過渡）在冶鐵的實際生產(chǎn)過程中， 所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì)， 故 在計算用料和產(chǎn)量時就不可能不考慮雜質(zhì)問題。（板書）三、有關雜質(zhì)問題的計算（投影例題）用 1000t 含氧化鐵 80的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵 96 的生鐵多少噸？（分析）本題是有關化學方程式的

10、計算， 但化學方程式表示的是純凈物質(zhì)之 間的數(shù)量比， 而不表示不純物質(zhì)之間的數(shù)量關系。 故計算時須先進行換算。 如果 題目給出或要求算出不純物質(zhì)的質(zhì)量， 必須先換算成純凈物質(zhì)的質(zhì)量， 或先計算 出純凈物質(zhì)質(zhì)量再換算成不純物質(zhì)的質(zhì)量。（學生活動）解： 1000t 赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為1000t ×80=800t。設： 800t 氧化鐵理論上可以煉出鐵的質(zhì)量為 x。Fe2O3 3CO2Fe 3CO2160×56800t160 800t2 56 x2 56 800 tx160=560t 。折合為含鐵 96的生鐵的質(zhì)量為： 560t ÷96=583t 。答：1000

11、t 含氧化鐵 80的赤鐵礦石， 理論上可煉出含鐵 96的生鐵 583t 或解：設理論上可煉出含鐵 96的生鐵的質(zhì)量為 x。Fe2O3 3CO2Fe 3CO2160 2×561000t ×80x·96160 1000t 80% ，x=583t。2 56 x 96%答：1000t 含氧化鐵 80的赤鐵礦石， 理論上可煉出含鐵 96的生鐵 583t（總結(jié)并板書） 根據(jù)化學方程式進行計算時， 要把含雜質(zhì)物質(zhì)的質(zhì)量換算成 純物質(zhì)的質(zhì)量。課時 2二、金屬資源保護（資料）資料一：據(jù)有關資料報道， 現(xiàn)在世界上每年因腐蝕而報廢的金屬設備和材料 相當于年產(chǎn)量的 20 40。資料二：礦

12、物的儲量有限， 而且不能再生。根據(jù)已探明的一些礦物的儲藏量， 并根據(jù)目前這些金屬的消耗速度， 有人估計一些礦物可供開采的年限如下圖所示（ 不包括今后新探明的礦物儲量、一些國家的金屬儲備量和金屬的回收利用等）(議一議) 1金屬腐蝕可給我們帶來哪些危害？2金屬資源短缺對人類社會的發(fā)展意味著什么？ (分組討論，并交流討論結(jié)果)1 題可能的回答有：(1) 金屬大量腐蝕使冶煉金屬的成本提高。 比如說既消耗能源，又浪費礦物，還可能產(chǎn)生大量的廢氣危害人類健康。(2) 使金屬制品的壽命縮短。(3) 作為量器，將影響到其精確度。(4) 若高科技領域所用金屬制品銹蝕，如在火箭上，將會失之毫厘，謬以千 里，其帶來的

13、損失不可估量。(5) 金屬制品銹蝕，會影響其美觀程度。2 題可能的回答有：(1) 金屬資源短缺時， 將會使好多金屬冶煉廠因缺乏原料而倒閉， 工人下崗(2) 人們設計好的金屬制品將會因原料短缺而無法付諸實踐， 即心想事不成(3) 我們現(xiàn)在的交通工具多是金屬制品，若金屬資源短缺，它們的數(shù)量將急 劇減少，從而影響人們的交流和旅行等。(4) 要是沒有那么多的金屬起導電作用，我們勢必會經(jīng)常生活在黑暗中。(5) 金屬資源短缺雖會影響人類對金屬制品的使用，但它卻可以促使人們?nèi)?尋找更好的替代品?？偨Y(jié))由大家剛才的討論可知， 金屬腐蝕和金屬資源短缺對人類是嚴峻的挑戰(zhàn)因此，保護金屬資源也就成了目前我們所面臨的重

14、大問題。(板書) 1金屬的腐蝕和防護 金屬腐蝕是需要條件的， 如要有能夠發(fā)生反應的物質(zhì)， 反應物要能相互接觸、 生成物不會對反應起阻礙作用等等。 只要我們知道了金屬腐蝕的條件， 就能知道 如何防止金屬制品腐蝕。(活動探究) (1) 鐵制品銹蝕條件的探究 現(xiàn)有潔凈無銹的鐵釘、試管、稀硫酸 (或醋酸 ) 、食鹽水、經(jīng)煮沸迅速冷卻的 蒸餾水、植物油、 棉花和干燥劑氯化鈣。 試設計實驗比較鐵釘在不同環(huán)境中的銹 蝕速度。注：此實驗在約一周前已給學生布置。(學生交流實驗方案和實驗結(jié)果) 學生設計的方案大約有以下幾種：(1) 、試管中加入稀硫酸或醋酸溶液，浸沒鐵釘后，倒去溶液；(2) 在試管中加入少量的氯化

15、鈉溶液，使鐵釘?shù)囊话虢]在溶液中；(3) 在試管中把鐵釘放在一團濕棉球上；(4) 在試管中注滿迅速冷卻的沸水，塞緊橡皮塞；(5) 在試管中加入少量干燥劑 (生石灰或無水氯化鈣 ) ，再放一團干棉球， 把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞。實驗結(jié)果：鐵釘銹蝕的快慢順序為 在水、氧氣同時存在的環(huán)境中鐵能銹蝕。 酸和氯化鈉能使鐵在氧氣、 水存在 的環(huán)境中加速銹蝕。講解) 鐵制品銹蝕的過程， 實際上是鐵與空氣中的氧氣、 水蒸氣等發(fā)生化學反應的過程。鐵銹的主要成分是 Fe2O3·xH2O。（設問）鋁與氧氣反應生成的氧化鋁能起到保護里層鋁的作用。 鐵銹是否也 能保護里層的鐵呢？（講解）鐵銹是一種疏松多

16、孔的物質(zhì)，具有吸水性，它能讓水分和空氣中 的氧氣穿過它的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應，直至鐵被完全銹蝕。故 鐵銹反而能加速里層鐵的生銹。（問）為什么方案中的鐵釘比方案中的鐵釘銹得慢呢？因為煮沸過的蒸餾水中氧氣極少。（討論）了解了鐵制品銹蝕的條件， 我們應該采取什么措施來防止鐵制品的 生銹呢？（交流討論結(jié)果）如： 1鐵制品放置時要遠離酸性環(huán)境，盡量放置在干燥的環(huán)境中。2在鐵制品外面穿一層保護衣，如可涂上隔絕空氣的油脂、涂油漆、鍍上 一層耐腐蝕的其他金屬、高溫灼燒金屬，進行“烤藍”處理等等。3一發(fā)現(xiàn)鐵制品有銹蝕，就馬上處理，以防止其繼續(xù)蔓延。（總結(jié)并板書） 把鐵制品放在非酸性的干燥環(huán)境中。

17、為其穿一層耐腐蝕 的外衣。（討論）自行車的構(gòu)件如支架、鏈條、鋼圈等，分別采取了什么防銹措施？ （討論并回答）刷漆、涂油脂、鍍其他金屬等。（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？（板書） 2金屬資源保護 （啟發(fā)）廢品收購站為什么要收購廢鐵、廢銅和易拉罐等金屬？ 回收它們是為了對它們進行再利用。 金屬的回收和利用是保護金屬資源的又 一有效途徑。（討論）廢棄金屬的回收有什么意義？ 可能的觀點有：1可節(jié)約金屬資源。2由于金屬冶煉需在高溫下進行，回收廢棄金屬并再利用可節(jié)約能源3降低金屬制品的生產(chǎn)成本，可方便人們得到物美價廉的金屬制品4可減少重金屬對水體和土壤的污染（講解）據(jù)估算，回收一個鋁制飲料罐比制造一個新飲料罐要便宜