金属资源的利用和保护

8.3 金属资源的利用和保护

教学目标 1．知识与技能

(1)知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。 (2)会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。 (3)了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。

(4)知道废旧金属对环境的污染，认识回收利用废旧金属等金属资源保护的重要性。 2．过程与方法

(1)通过观察、实验、阅读资料、联系实际等方法获取信息。 (2)运用比较、分析、联想、分类等方法对所获取的信息进行加工。 (3)能主动与他人进行交流与讨论，逐步形成良好的学习习惯和学习方法。 3．情感态度与价值观

(1)增强对生活和自然界中化学现象的好奇心和探究欲。

(2)关注与化学有关的社会问题，初步形成主动参与社会决策的意识。 (3)逐步树立珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的观念。 (4)树立为社会的进步而学习化学的志向。 教学重点 1．铁的冶炼。

2．有关化学方程式计算中的杂质问题计算。 3．铁锈蚀的条件及其防护。 4. 合理利用金属资源的意识。 教学难点

1．对铁锈蚀条件及其防护措施的初步探究。 2．有关化学方程式计算中的杂质问题计算。

教学方法

联系实际→进行思考→实验探究→分析讨论→得出结论→联系实际→发挥想象→提高兴趣。 教具准备

投影仪(或录像机、图片等)、矿物标本(或图片)。

Fe2O3、石灰水、贮有CO的贮气瓶、磁铁、铁架台、酒精喷灯、酒精灯、试管、直玻璃管、橡胶塞、导管、火柴。 课时安排 2课时

第一课时：金属资源概况及铁的冶炼和有关杂质问题的计算。 第二课时：铁制品锈蚀条件的探究及金属资源的保护。 教学过程

第一课时：金属资源概况及铁的冶炼和有关杂质问题的计算。

[引言]由前面的学习我们知道，金属是一类重要的材料，人类的生活和生产都离不开金属。由于地球上的金属资源是有限的，故我们需对其进行合理的利用和有效的保护。 [板书]课题3 金属资源的利用和保护 一、金属资源概况

[讲解]地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余都以化合物形式存在。以化合物形式存在的金属在自然界中以矿物形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。工业上就是从矿石中来提炼金属的。 [请学生观看课本图8—16、8—17、8—18等有关金属资源的图片。

[过渡]不同种类的金属在地壳中的含量并不相同。它们在地壳中呈怎样的分布趋势呢? 请大家看课本P14“金属元素在地壳中的含量”的资料。

[问]人类目前普遍使用的金属有哪些? [答]铁、铝、铜等。

[追问]这是否和它们在地壳中的含量有一定的关系呢? [生]肯定有!因为铝、铁在地壳中的含量是所有金属中最多的。

[疑惑]铜的百分含量远小于铁和铝，为什么也普遍使用于我们的日常生活和工农业生产呢? [可让学生讨论、各抒己见]

[总结]这主要与铜的性质和铜的提炼成本有关。

[追问]那么，自然界含铁、铝、铜的矿石主要有哪些呢?它们的主要成分是什么?

[生]含铁的矿石主要有赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、黄铁矿(主要成分是FeS2)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)；含铝的矿石主要是铝土矿(主要成分是Al2O3)；含铜的矿石主要是黄铜矿(主要成分是CuFeS2)和辉铜矿(主要成分是Cu2S)。 [承接]我国的金属矿物分布怎么样? [引导学生看课本有关内容]

答案：矿物种类齐全，矿物储量丰富，其中钨、钼、钛、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上占有重要地位。

[过渡]现在，人类每年都要向地壳和海洋索取大量的金属矿物资源，以提取数以吨计的金属。其中，提取量最大的是铁。把金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼。炼铁的过程称之为铁的冶炼。下面，我们就来学习有关铁的冶炼的知识。 [板书]二、铁的冶炼 [探究与活动] 铁的冶炼

讨论：如何将铁矿石炼成铁？以赤铁矿为原料可能使用的方案： 方案一：加热使Fe2O3发生分解反应

方案二：找寻一种物质使其主动夺去Fe2O3中的“O” 方案评价：

方案一：要使Fe2O3分解，需较高的温度；又因为铁在高温下易与空气中的氧气反应，要

使Fe2O3分解还须在非空气氛围中进行，成本太高。

方案二：比较切实可行，

讨论：选用什么物质才能使Fe2O3失去“O”呢？

讲解：H2、C、CO等都符合条件，考虑经济效益等因素，一般选用C或CO

高温

反应原理Fe2O3 +3CO=====3CO2+2 Fe [板书]冶炼原理： [学生板书]Fe2O3+3CO

3CO2+2Fe

[演示实验8—3 一氧化碳还原氧化铁的实验

]

在实验室用一氧化碳还原氧化铁的实验中，当用酒精灯给氧化铁加热一段时间后，我们将看到固体由红色变成____黑色，这时氧化铁变成____铁，实验中____

白色浑浊，用酒精灯点燃尾气的作用石灰水会变_________防止一氧化碳污染空气是_____________。请写出相关的化学方程式：

____________________________________________________________

注意：(1)实验前应先通CO把装置内空气排干净，然后再加热；反应完成后，须待试管内物质冷却后再停止通CO。

(2)反应完毕后，把得到的黑色粉末倒在白纸上观察，并试验它能不能被磁铁吸起，以判断反应中是否生成了铁。

[总结]上述实验是实验室模拟铁的冶炼过程，工业上铁的冶炼原理虽与上述实验相同，但其规模、条件、装置与此差异很大。

[过渡]在冶铁的实际生产过程中，所用的原料或产物一般都含有杂质，故在计算用料和产量时就不可能不考虑杂质问题。 [板书]三、有关杂质问题的计算

[投影例题]用1000 t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96％的生铁多少吨?

[分析]本题是有关化学方程式的汁算，但化学方程式表示的是纯净物质之间的数量比，而不表示不纯物质之间的数量关系。故计算时须先进行换算。如果题目给出或要求算出不纯物质的质量，必须先换算成纯净物质的质量，或先计算出纯净物质质量再换算成不纯物质的质量。 [师]请大家根据以上分析，解答此题。 [学生活动]

[投影给出正确解法]如下：

解：1000 t赤铁矿石中含氧化铁的质量为

1000 t×80％＝800 t。

设：800 t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x。 Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2

160 2×56

800 t x

x= ＝560 t。

折合为含铁96%的生铁的质量为560 t÷96%=583 t。

答：1000 t含氧化铁80％的亦铁矿石，理论上可炼出含铁96％的生铁583 t。 或：

解：没理论上可炼出含铁96%的生铁的质量为x。 Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2

160 2×56 1000 t×80% x·96％

=,x=583 t。

答：1OOO t含氧化铁80%的亦铁矿石，理论上可炼出含铁96％的生铁583 t。 [课堂练习]习题4

[对练习中出现的错误进行分析和纠正]

[总结并板书]根据化学方程式进行计算时，要把含杂质物质的质量换算成纯物质的质量。 [小结]本节课我们主要学习了金属资源概况、铁的冶炼及有关杂质问题的计算等知识。 [布置作业]习题1、5 板书设计

课题3 金属资源的利用和保护

一、金属资源概况 二、铁的冶炼 冶炼原理：Fe2O3+3CO三、有关杂质问题的计算

根据化学方程式进行计算时，要把含杂质物质的质量换算成纯物质的质量。

3CO2+2Fe

第二课时：铁制品锈蚀条件的探究及金属资源的保护。

情景导入：

[议一议]1．金属腐蚀可给我们带来哪些危害? 2．金属资源短缺对人类社会的发展意味着什么? [学生分组讨论，并交流讨论结果) 1题可能的回答有：

(1)金属大量腐蚀使冶炼金属的成本提高。比如说既消耗能源，又浪费矿物，还可能产生大量的废气危害人类健康。(2)使金属制品的寿命缩短。(3)作为量器，将影响到其精确度。(5)金属制品锈蚀，会影响其美观程度。„„

2题可能的回答有：

(1)金属资源短缺时，将会使好多金属冶炼厂因缺乏原料而倒闭，工人下岗。 (2)人们设计好的金属制品将会因原料短缺而无法付诸实践，即心想事不成。

(3)我们现在的交通工具多是金属制品。若金属资源短缺，它们的数量将急剧减少，从而影响人们的交流和旅行等。

(4)要是没有那么多的金属起导电作用，我们势必会经常生活在黑暗中。

(5)金属资源短缺虽会影响人类对金属制品的使用，但它却可以促使人们去寻找更好的替代品。

[教师鼓励学生畅所欲言，并对他们的奇思妙想进行评价]

[总结]由大家刚才的讨论可知，金属腐蚀和金属资源短缺对人类是严峻的挑战。 [引入]因此，保护金属资源也就成了目前我们所面临的重大问题。 [板书]四、金属资源保护

[过渡]防止金属腐蚀是我们保护金属资源的有力措施。 [板书]1．金屑的腐蚀和防护

[过渡]下面，就让我们以生活中最常见的铁制品为例来探究铁制品的锈蚀条件及防锈措施。 [板书](1)铁制品锈蚀条件的探究

现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙。试设计实验以证明铁制品锈蚀的条件。 课本P18图8—23

板书：（1）在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀

铁锈的主要成分是Fe2O3 · xH2O 想一想

阅读教材P19页，回答下列问题：

1、试管Ⅱ中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要加入植物油？ 是为了防止蒸馏水中溶有氧气

2、铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？ 不能，因为铁锈是疏松的。

3、你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生锈的原理吗？ 板书（2）铁制品的防护措施

防止铁生锈的原理－－就是破坏铁生锈的条件 ①隔绝空气 ②隔绝水 讨论

1、在实际生活和生产中我们应该采取哪些具体方法来防止铁制品生锈呢？ 防止铁制品生锈的具体方法为：

 保持铁制品表面干燥和洁净

 在铁制品表面涂一层保护膜如：刷油漆、涂油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬、

高温灼烧金属，进行“烤蓝”处理等  制成合金钢，如不锈钢

2、自行车的构件如支架、链条、钢圈等，分别采取了什么防锈措施？

答：刷漆、涂油、镀铬等 据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20% ~ 40%

2、金属资源保护 （1）防止金属腐蚀

讨论：3、对于金属资源除了采取防止金属腐蚀的措施外，还可以通过什么途径来使金属资源得到保护呢？

废品收购站为什么要收购废铁、废铜、和易拉罐等金属？ （2）回收和利用废旧金属

讲解：据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜20%，而且还可节约金属

资源和95%的能源。1t废钢铁回炉冶炼可炼成近1t的钢，跟用铁矿石冶炼比，能节约11t煤和铁矿石，减少污染空气的悬浮微粒11kg。目前世界上已有50%以上的铁的90%以上的金得到了回收利用。

废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染。例如，废旧电池中含有汞等，如果废旧电池随意丢弃，汞等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。如果将汞等回收利用，不仅可以节约金属资源，而且还可以减少对环境的污染。 讨论：废弃金属的回收有什么意义？

 可节约金属资源

 由于金属冶炼需在高温下进行，回收废弃金属并再利用可节约能源  降低金属制品的生产成本，可方便人们得到物美价廉的金属制品  可减少金属对环境的污染 （3）合理开采矿物 （4）寻找金属的代用品 （5）物尽其用

• 小结：铁生锈的主要条件是与空气和水（或水蒸气）直接接触。 • 破坏铁生锈的条件就能防止铁生锈。 • 防止铁生锈的方法为：

保持铁制品表面干燥和洁净

在铁制品表面刷油漆、涂油、镀铬、 “烤蓝” 等 制成合金钢

• 保护金属资源的有效途径是：

防止金属腐蚀 回收利用废旧金属 合理有效的开采矿物 寻找金属的代用品 物尽其用

练习：1、通过实验回答，铁钉在下列哪些情况下容易生锈？（2） （1）在干燥的空气中 （2）在潮湿的空气中 （3）浸没有植物油中

2、下列做法能防止铁制品生锈的是（C D） A、自行车脏了用清水冲洗 B、用废酸液冲洗铁制污水管道 C、在铁制篮球架上刷一层油漆

D、切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干

3、随着人们生活质量的提高，各种电池使用量大幅度增加，废电池进行集中处理的问题被提到议事日程上来。其首要原因是 ( B ) A 回收利用电池外壳的金属材料

B 防止电池中汞、镉、铅等重金属对土壤和水源的污染 C 减轻电池中渗漏的液体对其他物品的腐蚀 D 回收利用电池中的石墨电极 板书设计：

二、金属资源保护

2、金属资源保护（1）防止金属腐蚀

（2）回收和利用废旧金属（3）合理开采矿物

（4）寻找金属的代用品（5）物尽其用