課題3金屬資源的利用和保護(hù)

1、課題 3 金屬資源的利用和保護(hù)教學(xué)目標(biāo)】（一）知識(shí)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(huì)根據(jù)化學(xué)方程式對(duì)含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。3、了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡(jiǎn)單方法。4、知道廢舊金屬對(duì)環(huán)境的污染，認(rèn)識(shí)回收利用廢舊金屬等金屬資源保護(hù)的 重要性。（二）過程與方法1、通過觀察、實(shí)驗(yàn)、閱讀資料、聯(lián)系實(shí)際等方法獲取信息。2、運(yùn)用比較、分析、聯(lián)想、分類等方法對(duì)所獲取的信息進(jìn)行加工。3、能主動(dòng)與他人進(jìn)行交流與討論，逐步形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀1、增強(qiáng)對(duì)生活和自然界中化學(xué)現(xiàn)象的好奇心和探究欲。2、關(guān)注

2、與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)問題，初步形成主動(dòng)參與社會(huì)決策的意識(shí)。3、逐步樹立珍惜資源、愛護(hù)環(huán)境、合理使用化學(xué)物質(zhì)的觀念。4、樹立為社會(huì)的進(jìn)步而學(xué)習(xí)化學(xué)的志向。【教學(xué)重點(diǎn) 】1、鐵的冶煉。2、有關(guān)化學(xué)方程式計(jì)算中的雜質(zhì)問題計(jì)算。3、鐵銹蝕的條件及其防護(hù)。4、合理利用金屬資源的意識(shí)?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】1、對(duì)鐵銹蝕條件及其防護(hù)措施的初步探究。2、有關(guān)化學(xué)方程式計(jì)算中的雜質(zhì)問題計(jì)算?！窘虒W(xué)方法】聯(lián)系實(shí)際進(jìn)行思考實(shí)驗(yàn)探究分析討論得出結(jié)論聯(lián)系實(shí)際發(fā)揮 想象提高興趣。教具準(zhǔn)備】投影儀（或錄像機(jī)、圖片等 ） 、礦物標(biāo)本 （或圖片）。Fe2O3、石灰水、貯有 CO的貯氣瓶、磁鐵、鐵架臺(tái)、酒精噴燈、酒精燈、試 管、直玻璃管、橡膠

3、塞、導(dǎo)管、火柴?！菊n時(shí)安排】2 課時(shí) 教學(xué)過程】課時(shí) 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(qǐng)學(xué)生觀看課本有關(guān)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?cè)诘貧ぶ谐试鯓拥?分布趨勢(shì)呢？請(qǐng)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?cè)诘貧ぶ械暮坑幸欢ǖ年P(guān)系呢？ 肯

4、定有！因?yàn)殇X、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(yuǎn)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(xué)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(guān)。 （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(dǎo)學(xué)生看課本有關(guān)內(nèi)容）我國(guó)礦物種類

5、齊全， 礦物儲(chǔ)量豐富， 其中鎢、鉬、鈦、銻等儲(chǔ)量居世界前列， 銅、鋁、錳等儲(chǔ)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(jì)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(xué)習(xí)有關(guān)鐵的冶煉 的知識(shí)。（板書）一、鐵的冶煉（介紹）早在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期， 我國(guó)就開始生產(chǎn)和使用鐵器， 從公元 1 世紀(jì)起， 鐵便成了一種最主要的金屬材料。（引導(dǎo)學(xué)生觀看我國(guó)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(yīng)用， 它們?cè)?某種程度上代表了一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展的水平。 新

6、中國(guó)成立后， 我國(guó)的鋼鐵工業(yè)得 到了飛速的發(fā)展。 1949年，我國(guó)的鋼產(chǎn)量只有 15.8 萬(wàn)噸，居世界第 26 位；1996 年，我國(guó)的鋼產(chǎn)量首次突破 1 億噸，居世界前茅。（引導(dǎo)學(xué)生觀看上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐圖和為紀(jì)念 1996 年中國(guó)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(xué)習(xí)研究如何實(shí)現(xiàn)鐵的冶煉。（啟發(fā)）比較 Fe2O3與 Fe的組成差異， 設(shè)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(guān)鍵是使 Fe2O3失去“ O”?？赡艿姆桨赣校?加

7、熱使 Fe2O3 發(fā)生分解反應(yīng)。2找尋一種物質(zhì)使其主動(dòng)奪去 Fe2O3中的“ O”。（引導(dǎo)學(xué)生對(duì)以上方案評(píng)價(jià)）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(yīng)，要使 Fe2O3 分解成功，還須在非空氣氛圍 中進(jìn)行，這樣成本太高。 方案 2 比較切實(shí)可行。 但選用什么樣的物質(zhì)才能使 Fe2O3 失去“ O”呢?（教師引導(dǎo)） 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(qǐng)大家回憶、思考并討論。Mg、H2、C、CO等都符合條件。事實(shí)上，這些物質(zhì)都可把 Fe2O3中的“ O”奪 走。但考慮到經(jīng)濟(jì)效益等原因，我們一般選用 C或 CO。請(qǐng)大家寫出以

8、CO和 Fe2O3為反應(yīng)物冶鐵的化學(xué)方程式。（板書）冶煉原理：Fe2O3+3CO3CO2+2Fe請(qǐng)大家利用自己的智慧， 設(shè)計(jì)一個(gè)模擬鐵的冶煉過程的化學(xué)實(shí)驗(yàn)， 并最好能 驗(yàn)證其生成產(chǎn)物?？梢龑?dǎo)學(xué)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(jìn)行 考慮。如根據(jù)經(jīng)驗(yàn)學(xué)生可判斷出金屬冶煉的一般條件是高溫； 根據(jù)以前所學(xué)知識(shí) 學(xué)生可想象到用澄清石灰水驗(yàn)證 CO2；用磁鐵驗(yàn)證鐵的生成； CO有毒，尾氣應(yīng)處 理等。（演示實(shí)驗(yàn) 一氧化碳還原氧化鐵）注意：（1） 實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先通 CO把裝置內(nèi)空氣排干凈， 然后再加熱；反應(yīng)完成后， 須待試管內(nèi)物質(zhì)冷卻后再停止通 CO。（2）反應(yīng)完畢后，把得到的黑色粉末倒

9、在白紙上觀察，并試驗(yàn)它能不能被磁 鐵吸起，以判斷反應(yīng)中是否生成了鐵。（介紹）把鐵礦石冶煉成鐵是一個(gè)復(fù)雜的過程。工業(yè)上煉鐵時(shí)，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(yīng)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(shí)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(jì)算用料和產(chǎn)量時(shí)就不可能不考慮雜質(zhì)問題。（板書）三、有關(guān)雜質(zhì)問題的計(jì)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(guān)化學(xué)方程式的

10、計(jì)算， 但化學(xué)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(guān)系。 故計(jì)算時(shí)須先進(jìn)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(jì)算 出純凈物質(zhì)質(zhì)量再換算成不純物質(zhì)的質(zhì)量。（學(xué)生活動(dòng)）解： 1000t 赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為1000t ×80=800t。設(shè)： 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(shè)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(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算時(shí)， 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(shí) 2二、金屬資源保護(hù)（資料）資料一：據(jù)有關(guān)資料報(bào)道， 現(xiàn)在世界上每年因腐蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料 相當(dāng)于年產(chǎn)量的 20 40。資料二：礦

12、物的儲(chǔ)量有限， 而且不能再生。根據(jù)已探明的一些礦物的儲(chǔ)藏量， 并根據(jù)目前這些金屬的消耗速度， 有人估計(jì)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(chǔ)量、一些國(guó)家的金屬儲(chǔ)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(duì)人類社會(huì)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(fèi)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(lǐng)域所用金屬制品銹蝕，如在火箭上，將會(huì)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(huì)影響其美觀程度。2 題可能的回答有：(1) 金屬資源短缺時(shí)， 將會(huì)使好多金屬冶煉廠因缺乏原料而倒閉， 工人下崗(2) 人們?cè)O(shè)計(jì)好的金屬制品將會(huì)因原料短缺而無法付諸實(shí)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(dǎo)電作用，我們勢(shì)必會(huì)經(jīng)常生活在黑暗中。(5) 金屬資源短缺雖會(huì)影響人類對(duì)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(duì)人類是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)因此，保護(hù)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(hù) 金屬腐蝕是需要條件的， 如要有能夠發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)， 反應(yīng)物要能相互接觸、 生成物不會(huì)對(duì)反應(yīng)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(dòng)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(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較鐵釘在不同環(huán)境中的銹 蝕速度。注：此實(shí)驗(yàn)在約一周前已給學(xué)生布置。(學(xué)生交流實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)果) 學(xué)生設(shè)計(jì)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(tuán)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(tuán)干棉球， 把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：鐵釘銹蝕的快慢順序?yàn)?在水、氧氣同時(shí)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(shí)際上是鐵與空氣中的氧氣、 水蒸氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程。鐵銹的主要成分是 Fe2O3·xH2O。（設(shè)問）鋁與氧氣反應(yīng)生成的氧化鋁能起到保護(hù)里層鋁的作用。 鐵銹是否也 能保護(hù)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(yīng)，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?yàn)橹蠓羞^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(yīng)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(shí)要遠(yuǎn)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(hù)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(jìn)行“烤藍(lán)”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(hù)。 對(duì)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(hù)呢？（板書） 2金屬資源保護(hù) （啟發(fā)）廢品收購(gòu)站為什么要收購(gòu)廢鐵、廢銅和易拉罐等金屬？ 回收它們是為了對(duì)它們進(jìn)行再利用。 金屬的回收和利用是保護(hù)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(diǎn)有：1可節(jié)約金屬資源。2由于金屬冶煉需在高溫下進(jìn)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(jià)廉的金屬制品4可減少重金屬對(duì)水體和土壤的污染（講解）據(jù)估算，回收一個(gè)鋁制飲料罐比制造一個(gè)新飲料罐要便宜