金属资源的利用和保护导学案.docx

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金属资源的利用和保护导学案

课题

金属资源的利用和保护

课时

1

学

习

目

标

1，知道常见金属如铁、铝、铜等的矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的原理；

2，知道钢铁生锈的条件、防锈的原理和方法。

重

点

难

点

1，实验室模拟炼铁的有关问题。

2，钢铁生锈的条件探究。

创

设

情

景

金属资源的存在

【阅读】

地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的的海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其它都以化合物形式存在。

含有矿物的岩石叫矿石。

工业上就是从矿石中提炼金属的。

【提问】

1，目前人类普遍使用的金属有哪些？

2，这是否和它们在地壳中的含量有关系呢？

3，自然界中含铁、铝、铜的矿石主要有哪些？

它们的主要成分是什么？

【引言】

目前生活中使用最广泛的金属是铁，那么铁是怎样冶炼呢？

下面，我们来学习有关铁冶炼的知识。

铁的冶炼

探究一：

工业炼铁

1，【展示】

炼铁的原料（焦炭石灰石铁矿石）、设备（高炉）、原理（

）等

2，引导学生对工业炼铁的原料、设备、原理等通过观察进行归纳。

在实际炼铁时，所用的原料或产物一般都含有杂质，在计算用料和产量时，应考虑到杂质问题，在以后的专题中针对性练习。

探究二：

实验室炼铁

【引导】

学生阅读课本有关内容了解炼铁的原理，并且结合对工业炼铁的介绍，请学生继续观察实验室中简单模拟的炼铁。

1，【展示】

一氧化碳还原氧化铁的实验

2，【讨论】

（1）描述有关实验现象；

（2）试验中有两个酒精灯，哪个先点燃，哪个先熄灭？

（3）在实验中采取什么措施来保护环境？

（4）为什么加热氧化铁前先通一会儿CO？

停止加热后还要继续通先通一会儿CO？

（5）如何来验证生成产物是铁？

金属的保护

1.通过对我国古代炼铁以及现在钢铁产业的现状介绍，以及钢铁的广泛用途和重要作用的描述。

同时通过多媒体使学生认识到钢铁生锈会造成巨大的损失和恶劣的后果。

所以我们对钢铁的保护就是保护自己的家园。

由此引入钢铁生锈的条件的探究。

探究三

钢铁生锈需要什么条件？

请一组同学展示他们通过自己的观察和体验，并参考课本中有关钢铁生锈的活动与探究，引起学生们对钢铁生锈的条件的思考，并且得到钢铁生锈是水和空气共同作用的结果。

再次提出空气是种混合物，里面有多重成分，到底是什么成分起起重要的作用？

引入学生对空气中什么成分使钢铁生锈。

探究四

是空气中的什么成分引起了钢铁的生锈？

〖

（1）水

（2）氧气〗

通过刚才的两个探究，使学生通过思考和谈论，得出钢铁生锈是水和氧气的共同作用，并且总结出防锈的原理。

通过刚才对钢铁生锈原因的探究和防锈原理讨论的结果，请学生结合生活中的实际情况，总结出一些在生活中常用的防锈的方法。

〖

（1）喷油漆

（2）涂油脂（3）镀别的金属〗

探究五

轮船用了在船身嵌入锌块的方法来防锈，可行吗？

通过他们利用在实验室找到的一些材料来进行的实验，他们只能证明这种方式的可行性，但是有更多的疑问在探索的路上出现。

对他们进行适时的引导，以激发学生探索生活中未知事物的热情以及对新知识的渴望。

合

作

探

究

达

标

测

评

1．下列叙述正确的是（A）

A．做细铁丝在氧气中燃烧实验时，集气瓶底应先放一些水

B．氧气可以支持燃烧，具有可燃性

C．经常用钢丝球洗刷铝锅，能使之光亮、耐用

D．钢铁闸门浸入水下的部分比靠近水面的部分更容易生锈

2、取3枚洁净无锈的铁钉，分别加入3支试管中，如图所示的物质进行实验，试管中铁钉锈蚀速度由快到慢的顺序为（B）

A．①②③B．②①③

C．②③①D．③①②

3.光亮的铁钉在下列几种情况下，最不容易生锈的是（B）

4.关于金属物品的使用正确的是（D）

A.铝合金门窗变旧变暗后用砂纸或钢丝球打磨

B.铁桶中加入硫酸铜溶液和石灰乳配制杀菌剂波尔多液

C.铝壶内的水垢用质量分数为18％的热盐酸长时间浸泡

D.校内用钢架制作的自行车防雨棚应定期喷涂油漆防锈

5.下列说法正确的是（A）

A.铁在潮湿的空气中容易生锈

B.金属的活动性：

Zn＞Ag＞Cu

C.合金属于纯净物

D.铝是地壳中含量最多的元素

6.埋在地下的铸铁管道在下列哪种情况下腐蚀最慢（A）

A.在干燥、致密的土壤中

B.在干燥、疏松的土壤中

C.在潮湿、致密的土壤中

D.在潮湿、疏松的土壤中

7.金属材料在生产、生活中有着广泛的应用。

（1）人类每年从自然界提取大量的金属，其中提取量最大的是铁。

用赤铁矿（主要成分为Fe2O3）和一氧化碳炼铁的化学方程式为Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2。

（2）北京奥运会用到多种材料。

下列应用中使用金属材料的有

①③（填序号）。

①使用金、银和铜等制作奖牌

②使用纯羊毛和聚酯纤维制作“福娃，，

③使用新型钢材建造“鸟巢”

④使用聚氟乙烯制造“水立方”外层膜

（3）金属矿物的储量有限，而且不能再生，所以保护金属资源尤为重要。

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、合理有效开采矿物、寻找金属的代用品等

（答出两条即可）。

8．在研究“铁生锈的条件”的实验中，某兴趣小组对实验进行了创新设计，请把实验报告补充完整。

【实验目的】铁生锈条件的探究。

【实验内容】取3段光亮无锈的细铁丝，绕成螺旋状，放入

实验①实验②实验③

3支干燥洁净的试管底部，进行下列实验，实验要保证有足够长的时间来观察现象

【实验现象】实验①②无明显现象，实验③中铁丝生锈，且试管内空气体积减小。

【实验结论】铁生锈实际上是铁与空气中的

氧气和水蒸气（填名称）发生反应的结果。

【实验思考】

（1）当铁丝足量，时间足够长，实验③进入试管内的水的体积约占试管体积的1/5。

（2）该实验创新之处在于：

可根据铁丝表面的铁锈和

试管内液面上升两种现象来判断铁丝反应进行的情况。

（3）用完的菜刀要擦干存放，理由是除去水，防止生锈。

（4）铝比铁活泼，但铝难腐蚀，原因是易生成一层致密的氧化物保护膜，阻止铝进一步反应。

9．钢铁、铝合金、铜制品等是应用广泛的金属材料。

据估计，每年全世界被腐蚀损耗的钢铁材料，约占全年钢产量的十分之一。

某校化学兴趣小组的同学探究金属腐蚀的原因，设计如下实验：

（1）如图，取一根约10cm的光亮铁钉放在自来水中，观察A、B、C三处的变化。

几天后，他们会发现B处最先出现铁锈，大家结合书本知识知道，铁在空气中生锈实际是铁和氧气、水等物质相互作用发生一系列复杂的化学反应的过程。

（2）一同学联想到家里铜制餐具上有一层绿色物质，认为铜在空气中也会生锈。

他们上网查阅资料，知道这种绿色物质的化学成分为Cu2（OH）2CO3（铜绿）。

他们从铜绿组成和空气的成分大胆猜测，铜生锈除了与铁生锈条件相同外，还应该有

CO2参加反应。

请写出铜在空气中生成铜绿的化学方程式2Cu＋O2＋H2O＋CO2=Cu2（OH）2CO3。

（3）【查阅资料】孔雀石的主要成分是Cu2（OH）2CO3，也可以表示成CuCO3·Cu（OH）2。

与孔雀石相似，还有许多矿物可用xCuCO3·yCu（OH）2（x、y都是正整数）表示，石青就是其中的一种。

【实验探究】为了验证石青的组成成分，他们设计了如下实验，请你共同参与探究。

实验操作

实验现象

结论

步骤l

取少量石青样品置于大试管中加入足量稀硫酸

（1）产生大量气体

（2）溶液呈蓝色

（1）石青中含有CO32-离子

（2）石青中含有Cu2+离子

步骤2

取少量石青样品置于大试管中加热

（1）残留固体呈黑色

（2）大试管内壁有水珠

石青加热易分解

【反思与拓展】

①确定步骤1中产生气体成分的实验方法是将产生的气体通入足量的澄清石灰水中。

②根据以上探究，只要测定出参加反应的石青的质量、生成的氧化铜的质量和水或二氧化碳的质量，就可确定石青的化学式（即确定x、y的值）。

③防止金属锈蚀的方法很多，如制成不锈钢、在金属表面

涂油、漆等（任写一种方法）

10.请回答下列有关金属资源的问题：

⑴某地赤铁矿（主要成分是Fe2O3）和黄铁矿（主要成分是FeS2）储量丰富。

若从保护环境的角度考虑，当地炼铁厂应选用的铁矿石是赤铁矿；

⑵为增大反应物间的接触面积，常将块状铁矿石粉碎，从而

提高铁矿石的利用率；

⑶从炼铁废气中分离出来的CO，能（填“能”或“不能”）再用于炼铁；

⑷金属制品表面的保护膜可隔绝空气中的氧气和水蒸气，有利于保护金属资源。

11．人类生活离不开金属。

（1）铁是生活中常用的金属。

如图是某“取暖片”外包装的图片。

该“取暖片”中发热剂主要成分有铁粉、活性炭、氯化钠、水等，其发热是利用铁生锈时会放热。

①发热剂需接触到空气才会发热，原因是铁要与水、氧气等物质共同作用才会生锈。

②推测发热剂成分中氯化钠的作用是加速铁粉生锈，更快地放出热量。

（2）应用金属活动性顺序能帮助我们进一步学习金属性质。

已知下列各组物质间均能发生置换反应。

A．Fe和CuSO4溶液

B．Mg和MnSO4溶液

C．Mn和FeSO4溶液

①写出Fe和CuSO4溶液反应的化学方程式Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。

②Mn、Fe、Mg、Cu四种金属的活动性由强到弱的顺序MgMnFeCu。

12.钢铁工业是国家工业的基础。

铁矿石的冶炼是一个复杂的过程，其中赤铁矿冶炼的主要反应原理是：

Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2

某钢铁厂现要冶炼560吨的铁，理论上需要含氧化铁80%的赤铁矿多少吨？