初中化学课题 3 金属资源的利用和保护第2课时教学设计

课题8.3  金属资源的利用和保护（第2课时）

【学习目标】

1.了解一些常见的铁.铜.铝等矿石。

2.认识工业炼铁.炼钢的方法。 

3.初步学会含杂质物质的有关化学反应计算。

【课前准备】

1、写出氧化铁的化学式（Ｆe2Ｏ3）；氧化铝(Al2O3)。

2、缓慢氧化的特点是进行很慢，不易察觉，缓慢氧化的例子很多，例如动植物呼吸、食物的腐烂、金属锈蚀、农家肥的腐熟等。

【新课学习】

一、导入新课

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%。金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。

二、自主学习、合作探究

任务一：铁制品锈蚀的条件

请同学们，仔细阅读课本（或观看实验视频），完成学案。

1、铁制品锈蚀的条件

2、铁制品锈蚀的过程，是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。在酸、盐的环境下，铁生锈速率会更快。

3、氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较

任务二：防止金属生锈的方法

请同学们，仔细阅读课本（或观看视频），完成学案。

1、原理：（1)隔绝空气或氧气；(2)隔绝水。

2、具体方法（1）改变金属的内部结构。如制成合金，如不锈钢。

（2）形成保护层。刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）。电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等。

（3）改善腐蚀环境等。保持铁制品表面干燥和洁净。

任务三：金属资源的保护

请同学们，仔细阅读课本，完成学案。

1、怎样保护金属资源呢?

（1）防止金属锈蚀；（2）回收利用废旧金属；（3）有计划、合理地开采矿物，严禁不顾国家利益的乱采矿；（4）寻找金属的代用品。

2、金属回收的意义: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。

【跟踪练习1】

【重点题型】金属的锈蚀与防护常以选择题、填空题的形式考查，考查的命题点有：金属锈蚀条件、金属的防护措施等。常以文字或图文的形式出现。

【解题秘籍】掌握铁锈蚀的条件（铁与氧气、水同时接触）以及影响因素是正确解答本题的关键。

【易错解答】（1）铁锈的主要成分是氧化铁，其化学式是Ｆe2Ｏ3，常错误的写成FeO。铁与O2、水接触生成铁锈（铁锈的主要成分：Fe2O3·xH2O），属于化学变化。铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，因此铁制品可以全部被锈蚀。（2）而铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性能。

【基础过关】

1、菜刀在生活中有重要应用。下列情况中，菜刀腐蚀由快到慢的是（     ）

①切青菜后用清水冲洗②切湿咸菜后未清洗③切肥猪肉后放置。

A．①③②       B． ③①②       C ②①③    D．③②①

【答案】C

【解析】菜刀切湿咸菜后比只接触水生锈更快，切肥猪肉后表面有一层油脂覆盖生锈会比较慢。

2、下列防锈措施合理的是（     ）

A．经常用水冲洗自行车链条            B．在铁制暖气片上刷“银粉”

C．用“钢丝球”打磨铝锅表面          D．用过的菜刀及时用盐水清洗

【答案】B。

【解析】铁制品防锈就是要阻止铁和氧气、水的接触，B项银粉是指铝粉，可以达到防锈目的，C项的做法会破坏铝锅表面致密的氧化膜，A、D项反而会促进铁的生锈。

3、在金属表面覆盖保护膜是普遍采用的金属防锈措施之一。下列自行车的防锈措施中，不属于覆盖保护膜的是（    ）

A．擦拭保持洁净与干燥               B．链条上油

C．轮圈镀铬                          D．车架喷漆

【答案】A

【解析】防止铁生锈的措施大致分为三类：保持铁制品表面洁净干燥，加保护膜从而阻止铁与氧气和水的接触，具体方法有刷漆、涂油、电镀、搪瓷、烤蓝等，改变金属结构如制成合金。

4、下列铁制品在使用和保存时的注意事项，不正确的是（      ）

A．避免长期接触潮湿空气                B．用铁制品盛装食醋

C．应保持铁制品表面洁净、干燥          D．为防止机床生锈，在机床表面涂油

【答案】B

【解析】铁在潮湿空气中容易生锈，保持铁制品表面洁净干燥可以防止铁生锈，在铁制品表面加保护膜也可以防止铁生锈，而B项用铁制品盛装食醋是不恰当的，铁会和食醋发生化学反应。

5、下列关于回收铝饮料罐说法不正确的是（      ）

A．回收铝饮料罐可以节约金属资源

B．回收铝饮料罐可以节约能源

C．回收铝饮料罐可以减少对环境的污染

D．回收一个铝饮料罐比制造一个铝饮料罐要贵

【答案】D

【解析】回收铝饮料罐可以节约金属资源、可以节约能源、可以减少对环境的污染。

6、去年港珠澳大桥正式建成通车，它是世界上钢结构桥体最长的跨海大桥。请根据所学知识，回答有关金属资源的下列问题。
（1）在空气中，铁与_____同时接触发生反应而生锈；

（2）请写出一条防止铁生锈的措施_____；

（3）除防止金属腐蚀外，请写出还有哪些保护金属资源的有效途径。（答一点）

【答案】（1）氧气和水蒸气； （2）刷漆或涂油； （3）寻找金属替代品。

【解答】（1）铁生锈的条件是铁与氧气和水蒸气同时接触发生反应而生锈；故填：氧气和水蒸气；

（2）铁在潮湿的空气中容易生锈，所以要防止生锈应该隔绝空气或是水，故可以采取刷漆或涂油等方法防止铁生锈；故填：刷漆或涂油；

（3）除防止金属腐蚀外，保护金属资源的有效途径还有寻找金属替代品、合理开采金属矿物、回收利用废旧金属等，故填：寻找金属替代品。

【能力提高】

1、如图是某化学兴趣小组设计的观察铁制品锈蚀的实验装置。下列相关叙述中正确的是（　　）

①一段时间后，铁丝会由下向上出现锈蚀现象
②一段时间后，水面处铁丝锈蚀严重
③一段时间后，塑料瓶会变膨胀，因为铁生锈要放热
④一段时间后，塑料瓶会变瘪，因为铁生锈与空气有关

A．①②     B．②④      C．②③     D．③④     

【答案】B

【解答】在水面处的铁丝与水和氧气充分接触，最先生锈，由于铁生锈需要消耗氧气，导致瓶内的气压减小，故一段时间后塑料瓶会变瘪；
故选：B。

2、下列防锈措施不合理的是（　　）

A．钢管存放在干燥的地方

B．用盐水清洗菜刀

C．及时清除铁制品表面的锈渍

D．在铁管表面镀上一层不易锈蚀的金属

【答案】B

【解析】A、钢管存放在干燥的地方，能防止铁与水分接触，能防止铁锈蚀，故选项防锈措施正确；

B、用盐水清洗菜刀，盐水能加快铁锈蚀的速率，故选项防锈措施错误；

C、铁锈很疏松，及时清除铁制品表面的锈渍，能防止铁锈蚀，故选项防锈措施正确；

D、在铁管表面镀上一层不易锈蚀的金属，能防止铁锈蚀，故选项防锈措施正确；

3、如图是探究铁锈蚀条件的装置。调节L端与R端的液面高度一致，塞紧木塞，一周后观察。下列推断错误的是(    )

A．b管中铁钉不会锈蚀

B．L端与R端液面高度仍然保持一致

C．该实验说明铁锈蚀与水有关

D．若将a管中注满水会减慢铁的锈蚀

【答案】B

【解析】A、b管中缺少水，铁钉不会锈蚀．故选项正确；
B、因为a中的氧气减少，压强也减小，从而导致L端比R端液面高．故选项错误；
C、a试管中铁钉生锈，b试管中铁钉没有生锈，说明铁锈蚀与空气、水有关．故选项正确；
D、铁在有盐和酸存在时锈蚀速度会加快，所以将a管中的水改为食盐水能加快铁的锈蚀．故选项正确。
故选B。

4、我国矿物种类齐全，储量丰富。工业上从从含有金属元素的矿石中提炼金属。其中赤铁矿是炼铁的主要原料。请回答下列问题：   

(1)铁制品广泛应用于生产、生活中。
①下列不属于铁合金的是________(选填字母)。
A.Fe(OH)3    B.生铁    C.不锈钢  
②铁钉生锈，属于________变化(选填“物理”“化学”)：下图是探究铁钉在不同条件下发生生锈的实验，其中铁锈蚀最快的是________(选填字母)。
 

【答案】（1）A；化学；B
【解析】（1）铁合金是铁与一种或几种元素组成的中间合金，属于混合物，A项氢氧化铁属于纯净物，不属于合金。铁钉生锈，产生了新的物质氧化铁，属于化学变化，铁生锈的条件是：与空气（或氧气）、水接触，故B项铁锈蚀的最快。
5、铁生锈探秘为探究铁生锈的原因，化学兴趣小组的同学进行了如图所示的四个实验，实验结果显示：B、D实验中铁生了锈，而A、C实验中没有明显的现象，仔细分析这4 个实验，回答下列问题：

（1）评价方案

对照实验指除了一个变量外，其他的量都保持不变的实验．该实验方案中采用了对照实验方法．请指出其中的对照实验（填ABCD实验代号）和变量。

第①组对照实验　   　，变量　    　 。

第②组对照实验　  　，变量　      　。

第③组对照实验　  　，变量　     　。

（2）解释数据

实验时，每隔一段时间测量导管内水面上升的高度，结果如下表所示（表中所列数据为导管中水面上升的高度/cm ）

导致B、D实验装置中导管内水面上升的原因是　                          　。

（3）获得结论

根据本实验，你认为导致铁生锈的物质有　        　；能加快铁生锈的物质是　    　。

【答案】（1）AB；水分；AC，氧气；BD；食盐；

（2）铁丝生锈吸收了空气中的氧气；

（3）水分和氧气；食盐。

【解析】（1）从ABCD实验中，可找出3组对照实验第①组对照实验 AB，变量水分；第②组对照实验AC，变量是氧气；第③组对照实验BD，变量是食盐；

（2）比较B、D实验装置和现象，可知导管内水面上升的原因是由于铁丝生锈消耗了装置中的氧气，导致压强减小，水面上升；

（3）本实验的结论是导致铁生锈的物质有水分和氧气，能加快铁生锈的物质是食盐。

三、课堂小结

可独立展示，可小组为单位集体展示！

四、中考链接

1、【2019广西北部湾】下列措施中，不能防止金属制品锈蚀的是（　　）

A．在表面刷漆   B．在表面涂油   C．在表面镀铬 D．用湿布擦拭

【答案】D

【解析】A、在表面刷漆，能隔绝氧气和水，能防止金属制品锈蚀，故选项错误。
B、在表面涂油，能隔绝氧气和水，能防止金属制品锈蚀，故选项错误。
C、在表面镀铬，能隔绝氧气和水，能防止金属制品锈蚀，故选项错误。
D、用湿布擦拭，金属制品能与氧气、水分充分接触，不能防止金属制品锈蚀，故选项正确。
故选：D。

2、【2020湖北宜昌】线上学习，居家实验。小明用三枚洁净无锈的铁钉，设计如右图所示实验，探究铁生锈的条件。下列说法错误的是（    ）

A.乙试管中植物油的作用是隔绝空气

B.只有甲试管中的铁钉有明显锈迹

C.乙丙两支试管的实验现象说明铁生锈需要水

D.实验表明铁生锈是铁与空气和水共同作用的结果

【答案】C

【解析】A、乙试管中植物油的作用是隔绝空气，探究空气是否为铁钉生锈的条件，故A正确；
B、只有甲试管中的铁钉有明显锈迹，乙中铁钉因为缺乏氧气，丙中铁钉因为缺乏水分，都不生锈，故B正确；
C、甲丙两支试管的实验现象说明铁生锈需要水，故C错误；
D、通过甲乙丙三个试管中铁钉的生锈情况，可以判断出实验表明铁生锈是铁与空气和水共同作用的结果，故D正确。
故选C。

3、【2020重庆卷】空气中含①N2 ②O2 ③稀有气体 ④水蒸气等成分,其中与钢铁生锈有关的是（   ）

A.①③          B.②④         C.③④        D.①④

【答案】B

【解析】铁生锈的原因是和空气中的水和氧气接触反应而生锈，所以正确答案选B

4、【2020广东广州】铁制品通常比铝制品更容易锈蚀，下列说法正确的是（   ）

A.铁的金属活动性比铝强

B.铝在自然界中以单质形式存在

C.锈蚀的铁制品无回收价值

D.自行车链条涂油有防锈作用

【答案】D

【解析】A、在金属活动性顺序表中，铁在铝的后面，则铁的金属活动性比铝弱，故A不正确；

B、铝的化学性质活泼，铝在自然界中以化合物形式存在，故B不正确；

C、锈蚀的铁制品除去铁锈，可以回收，有回收价值，故C不正确；

D、自行车链条涂油可以防止铁和水和氧气接触，有防锈作用，故D正确。故选D。

5、【2019四川内江】下列有关金属资源的利用与防护不合理的是（    ）

A. 经常用钢丝球擦洗铝锅表面，保持洁净

B. 在钢铁表面喷油漆可防止生锈

C. 废旧金属的回收利用，保护金属资源的有效途径之一

D. 改变金属的组成和结构，铸造成合金材料可优化其性能

【答案】A

【解析】A、经常用钢丝球擦洗铝锅表面，会擦掉表明的氧化铝薄膜，故不合理，符合题意；

B、在钢铁表面涂油、喷油漆、镀层可防止生锈，故合理，不符合题意；

C、废旧金属的回收利用，保护金属资源的有效途径之一，故合理，不符合题意；

D、改变金属的组成和结构，铸造成合金材料可优化其性能，故合理，不符合题意。

故选A

6、【2021辽宁本溪葫芦岛】 金属资源在生产生活中应用十分广泛。请回答下列问题。

（1）“共享单车”方便市民出行，颇受人们的喜爱。

①如图所示，单车上标示出的部件中由金属材料制成的是______（填字母序号）。

②为防止钢链条生锈可采取的措施是                  。

③废旧单车中金属部件回收再利用的意义是                           （写一点即可）。

【答案】（1）①. ade    ②. 涂油（合理即可）    ③. 节约金属资源（或减少环境污染，合理即可）

【解析】（1）①a、铝合金属于金属材料；b、塑料属于合成材料；c、合成橡胶属于合成材料；d、钢属于金属材料；e、不锈钢属于金属材料，故填：ade；

②铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，为防止钢链条生锈可以隔绝氧气和水，如涂油；

③废旧单车中金属部件回收再利用的意义是节约金属资源，减少环境污染；

7、【2021湖北宜昌】 金属的利用和保护

（1）如图是用三枚洁净无锈铁钉探究铁生锈条件的实验。只有甲中铁钉有明显锈迹。

①实验乙中植物油的作用是                           。

②由实验甲、丙可得出的结论是               。

（2）宜昌三峡机场新国际航站楼钢网架建设中，使用了700多吨钢。

①酸雨会腐蚀钢网架，造成酸雨的主要物质是______。

A甲烷B二氧化硫C二氧化氮D一氧化碳

②钢网架防腐漆施工时规定，表面清理结束4—8小时内必须进行防腐底漆的喷涂，其原因是______。

【答案】（1）防止空气中的氧气溶于水；铁生锈需要与水接触（2）BC；隔绝氧气和水，防锈

【解析】（1）①实验乙中植物油的作用是：防止空气中的氧气溶于水；

②实验甲中铁钉与氧气和水接触，生锈，丙中铁钉只和氧气接触，不生锈，说明铁生锈需要与水接触；

（2）①二氧化硫、二氧化氮能与水反应生成酸，导致酸雨。

故选BC；

②进行防腐底漆的喷涂，可以隔绝氧气和水，起到防锈的目的。

8、【2020本溪、辽阳、葫芦岛】铁及其合金在生产生活中有着广泛的应用。

（1）近年来，我国高铁建设促进了经济、社会的快速发展。制造铁轨的材料是铁合金，与纯铁相比较，铁合金具有              （答一点）的优良性能。

（2）工业上可用稀盐酸除去铁锈，该反应的化学方程式为                       。

（3）为了防止家中常用的铁锅生锈，你的做法是             。除防止金属腐蚀外，请再写出一条保护金属资源的有效途径                                               。

【答案】 (1).硬度大（或耐腐蚀）；2). ；(3).洗净擦干；回收利用废旧金属（或有计划、合理开采矿物或寻找金属的代用品）

【解析】（1）铁合金与纯铁相比硬度更大，故填：硬度大。

（2）铁锈主要成分是氧化铁，和稀盐酸反应生成氯化铁和水，化学方程式为，故填：。

（3）铁生锈需要氧气和水共同作用，为了防止家中常用的铁锅生锈，可以把铁锅洗净擦干，除防止金属腐蚀外，还可回收利用废旧金属，来保护金属资源，故填：洗净擦干；回收利用废旧金属。

【学霸必背】

中考必背考点24：铁的冶炼

（一）金属矿物

（1）、金属在自然界在的存在形式：大部分都以化合物的形式存在，少数很不活泼的金属以单质形式存在，人类使用最早的金属是金。

（2）、铝土矿（主要成分是Al2O3）；钾长石（主要成分是KAlSi3O8）；明矾石（主要成分是kAl3(SO4)2(OH)6 ）；磁铁矿（主要成分是Fe3O4 ）、赤铁矿（主要成分是Fe2O3 ）；菱铁矿（主要成分是FeCO3）；黄铁矿（主要成分是FeS2）。

（二）铁的冶炼

（1）、有气体的实验，实验前必需对装置进行检查装置气密性。这样操作的目的是防止漏气。

（2）、实验开始时，先通入一氧化碳，然后再点燃灯的原因是排出空气，防止加热时爆炸。

（3）、实验结束时的操作是“先停止加热，继续通一氧化碳，直到玻璃管冷却”。这样操作的目的是防止生成高温的铁又被氧化。

（4）该实验的实验现象是硬质玻璃管中红色粉末逐渐变为黑色、试管中的澄清石灰水变浑浊、酒精灯上方导管口处的气体燃烧，发出淡蓝色火焰。

（5）相关反应的化学方程式：3CO+Fe2O32Fe+CO2、Ca(OH)2+CO2 =CaCO3↓+H2O 、2CO+O22CO2

（6）思考：、如何判断反应中生成了什么物质：取少量产物于试管中，滴加适量稀盐酸，如有气泡产生证明含铁粉；或用磁铁吸引。

、装置中导管末端点燃酒精灯：点燃尾气，防止污染空气。

（7）工业炼铝的原理：2Al2O34Al+3O2↑

考题举例：【2020湖南湘潭】钢铁厂会利用焦炭产生的还原性气体来炼铁，某同学用此原理按如图装置进行实验。下列说法正确的是（    ）

A. 该实验不需要增加尾气处理装置

B. 该实验应先通入一段时间的CO验纯后再加热

C. NaOH溶液可以检验气体产物

D. 反应结束后，含有未反应的Fe2O3固体，可以采用加入盐酸的方法来提纯铁

【答案】B

【解析】A、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，装置末端处需要添加尾气处理装置，故选项错误；

B、因为一氧化碳具有可燃性，如果玻璃管中有空气，在加热的情况下可能引起爆炸，故实验开始要先通入一氧化碳至空气排完，再加热药品，故选项正确；

C、氢氧化钙溶液与二氧化碳反应生成碳酸钙白色沉淀和水，能够吸收但因为没有明显现象，不能检验二氧化碳，所以可以用Ca（OH）2溶液来检验产生的CO2气体，澄清石灰水变浑浊，说明气体产物为二氧化碳，故选项错误；

D、盐酸不但与铁反应，也能与氧化铁反应，所以不能加入盐酸并过滤的方法得到铁，故选项错误。故选B。

【2020四川巴中】某化学实验小组利用以下装置测定某赤铁矿中氧化铁的纯度：向赤铁矿中通入纯净的一氧化碳气体，假设赤铁矿中杂质不参与反应，请回答下列问题

(1)实验开始时，先进行的操作是_____(填序号）

①通入一氧化碳   ②加热

(2)实验过程中观察到装置A中玻璃管内发生的现象                               ；

(3)写出B装置发生的化学反应方程式是                        ；装置C的作用是              。

(4)从环境保护的角度看线实验存在的缺陷是                      。

【答案】(1).①；(2).红色物质变黑； (3).CO2＋2NaOH＝Na2CO3＋H2O、 吸收二氧化碳和水；(4).没有尾气处理（或应有尾气处理装置）；

【解析】(1)实验开始时，要先通入一氧化碳，再加热，目的是利用一氧化碳排净装置内空气，防止加热实验时发生爆炸，故先进行的操作是①。

(2)装置A中发生的反应是一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，故玻璃管内发生的现象红色物质变黑。

(3)B装置发生的化学反应是二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，化学方程式是CO2＋2NaOH＝Na2CO3＋H2O；装置C是碱石灰，碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物，是碱性干燥剂，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钠和二氧化碳反应，故作用是吸收二氧化碳和水。

(4)由于通入了一氧化碳，有毒，故从环境保护的角度看实验存在的缺陷是没有尾气处理装置。