張悅-課題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)蔡園鎮(zhèn)初級(jí)中學(xué) 張悅【教學(xué)目標(biāo)】（一）知識(shí)與技能1、知道一些常見(jiàn)金屬如鐵、鋁、銅等的礦物，了解從鐵礦石中將鐵還原出 來(lái)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(guò)程與方法1、通過(guò)觀(guān)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(lèi)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(guān)1、增強(qiáng)對(duì)生活和自然界中化學(xué)現(xiàn)象的好

2、奇心和探究欲。2、關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)問(wèn)題，初步形成主動(dòng)參與社會(huì)決策的意識(shí)。3、逐步樹(shù)立珍惜資源、愛(ài)護(hù)環(huán)境、合理使用化學(xué)物質(zhì)的觀(guān)念。4、樹(shù)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(wèn)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(wèn)題計(jì)算。【教學(xué)方法】1 / 10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?！窘叹邷?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

3、噴燈、酒精燈、試 管、直玻璃管、橡膠塞、導(dǎo)管、火柴?！菊n時(shí)安排】2 課時(shí) 第一課時(shí)：金屬資源概況及鐵的冶煉和有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算。 第二課時(shí)：鐵制品銹蝕條件的探究及金屬資源的保護(hù)。【教學(xué)過(guò)程】第一課時(shí)一、金屬資源概況（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(chēng)為礦石。工業(yè)上 就是從礦石中來(lái)提煉金屬的。（請(qǐng)學(xué)生觀(guān)看課本圖 816、817、8 18 等有關(guān)金屬資源的圖片?；蛘故?礦石樣本或放錄像）（過(guò)渡）不同種類(lèi)的金屬在地殼中的含量并不相同。它們?cè)诘?/p>

4、殼中呈怎樣的 分布趨勢(shì)呢？請(qǐng)大家看課本 P15“金屬元素在地殼中的含量”的資料。（或用投影如下圖展示）（問(wèn)）人類(lèi)目前普遍使用的金屬有哪些？鐵、鋁、銅等。（追問(wèn)）這是否和它們?cè)诘貧ぶ械暮坑幸欢ǖ年P(guān)系呢？肯定有！因?yàn)殇X、鐵在地殼中的含量是所有金屬中最多的。2 / 10（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(jiàn)） （總結(jié)）這主要與銅的性質(zhì)和銅的提煉成本有關(guān)。（追問(wèn)）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 （

5、 主要成分是 FeCO3） ；含鋁的礦石主要是鋁土礦 （ 主要成分是 Al2O3） ；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(lèi)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(guò)渡）現(xiàn)在，人類(lèi)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(guò)程，叫 做金屬的冶煉。煉鐵的過(guò)程稱(chēng)之為鐵的冶煉。下面，我們就來(lái)學(xué)習(xí)有關(guān)鐵的冶煉 的知識(shí)。（板書(shū)）二、鐵的冶煉（介紹）早在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期 ，我國(guó)就開(kāi)始生產(chǎn)和

6、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(guān)看圖 819（ 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(guān)看圖 8 20（上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐 ）和圖 821（ 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 ）（過(guò)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(lái) 學(xué)

7、習(xí)研究如何實(shí)現(xiàn)鐵的冶煉。3 / 10（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 為鐵關(guān)鍵是使 Fe2O3 失去“ O”。可能的方案有：1加熱使 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

8、去“ O”呢?（教師引導(dǎo)）我們可以從以前接觸過(guò)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(xiě)出以 CO和 Fe2O3 為反應(yīng)物冶鐵的化學(xué)方程式。 （板書(shū)）冶煉原理：Fe2O3+3CO 3CO2+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(guò)程的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，并最好能 驗(yàn)證其生成產(chǎn)物。可引導(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

9、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) 83 一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)）4 / 10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在白紙上觀(guān)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(guò)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(lái)。（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

10、，或參觀(guān)鋼鐵廠(chǎng)）（過(guò)渡）在冶鐵的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)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(wèn)題。（板書(shū)）三、有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)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?lài)?？（分析）本題是有關(guān)化學(xué)方程式的計(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)： 800

11、t 氧化鐵理論上可以煉出鐵的質(zhì)量為 x。Fe2O3 3CO 2Fe3CO2160 256800t x=560t 。折合為含鐵 96的生鐵的質(zhì)量為560t 96 =583t 。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。5 / 10或： 解：設(shè)理論上可煉出含鐵 96的生鐵的質(zhì)量為 x。Fe2O3 3CO 2Fe3CO2160 2561000t 80x96， x=583t 。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(shū)） 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?！景鍟?shū)設(shè)計(jì)】課題

12、3 金屬資源的利用和保護(hù)一、金屬資源概況二、鐵的冶煉冶煉原理：Fe2O3 3CO 3CO22Fe三、有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算 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。第二課時(shí)四、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(kāi)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(lái)哪些危害？6 / 102金屬

13、資源短缺對(duì)人類(lèi)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(shuō)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(lèi)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(lái)的損失不可估量。(5) 金屬制品銹蝕，會(huì)影響其美觀(guān)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(chǎng)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(wú)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

14、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(méi)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(lèi)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。(總結(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(lèi)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大問(wèn)題。(板書(shū)) 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7 /

15、10現(xiàn)有潔凈無(wú)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(méi)鐵釘后，倒去溶液；（2）在試管中加入少量的氯化鈉溶液，使鐵釘?shù)囊话虢](méi)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(mǎn)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(wú)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)?。

16、 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(guò)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(guò)程。鐵銹的主要成分是 Fe2O3xH2O。（設(shè)問(wèn)）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）鐵銹是一種疏松多孔的物質(zhì)，具有吸水性，它能讓水分和空氣中 的氧氣穿過(guò)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(wèn)）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^(guò)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(lái)防止鐵

17、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。8 / 102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(shū)） 把鐵制品放在非酸性的干燥環(huán)境中。為其穿一層耐腐蝕 的外衣。（討論）自行車(chē)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(guò)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(guò)什么途徑來(lái)使金屬資源得到保護(hù)呢？（啟發(fā)）

18、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(guān)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20，1t 廢鋼鐵回爐冶煉可煉成近 1t 鋼，跟用鐵礦石冶煉比 ，能節(jié)約 11t 煤和鐵礦石 ， 減少污染空氣的懸浮微粒 11kg，可見(jiàn)回收利用廢金屬，具有巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì) 效益。目前世界上已有 50以上的鐵和 90以上的金屬得到了回收和利用。（討論）你還知道保護(hù)金屬資源的其他途徑嗎？（討論并回答） 合理開(kāi)采礦物，可避免亂采礦所引起的金屬資源的浪