第3節(jié)金屬防護和廢金屬回收一、知識目標1.掌握鐵生銹的條件是與水和氧氣等物質(zhì)共同作用，了解酸性溶液和氯化鈉溶液能加快鐵的銹蝕。2.了解鐵銹的成分（主要是Fe2O3）及其疏松多孔的結(jié)構(gòu)特點，知道鐵銹不能保護里層的鐵。3.了解防止鐵制品銹蝕的簡單方法，如保持表面干燥潔凈、涂保護膜、制成合金等。4.知道廢舊金屬對環(huán)境的污染，認識回收利用廢舊金屬等保護金屬資源的重要性。二、核心素養(yǎng)目標1.宏觀辨識與微觀探析：從宏觀上觀察鐵釘生銹的現(xiàn)象，從微觀角度分析鐵生銹的原因和條件，以及鐵銹的結(jié)構(gòu)特點對鐵繼續(xù)銹蝕的影響。2.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識：通過設(shè)計并完成鐵釘銹蝕實驗，培養(yǎng)科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維，學(xué)會分析實驗現(xiàn)象、總結(jié)實驗結(jié)論。3.科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任：認識金屬資源保護的重要性，培養(yǎng)節(jié)約資源、保護環(huán)境的意識和社會責(zé)任感。一、教學(xué)重點1.鐵生銹的條件、防止鐵制品銹蝕的方法和保護金屬資源的措施。二、教學(xué)難點1.設(shè)計并分析鐵釘銹蝕實驗，理解鐵銹不能保護里層鐵的原因。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容出自滬教版2024年版九年級化學(xué)上冊第六章第三節(jié)《金屬防護和廢金屬回收》。這部分內(nèi)容是在學(xué)生學(xué)習(xí)了金屬的化學(xué)性質(zhì)等知識的基礎(chǔ)上展開的，是對金屬知識的進一步拓展和深化，對于學(xué)生全面認識金屬資源的綜合利用具有重要意義。教材首先通過展示銹跡斑斑的埃菲爾鐵塔等實例，引發(fā)學(xué)生對金屬腐蝕問題的關(guān)注，進而提出鐵生銹需要哪些條件的問題，引導(dǎo)學(xué)生進行實驗探究。通過設(shè)計多個對比實驗，讓學(xué)生直觀地觀察到鐵在不同環(huán)境下的生銹情況，從而總結(jié)出鐵生銹的條件。接著，教材分析了鐵銹的成分和結(jié)構(gòu)特點，以及與氧化鋁保護膜的對比，讓學(xué)生明白鐵銹不能保護里層鐵的原因。然后，基于鐵生銹的條件，探討了防止鐵制品銹蝕的方法，包括保持干燥潔凈、涂保護膜、制成合金等。最后，教材從金屬礦物儲量有限且不可再生的角度出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生思考如何保護金屬資源，介紹了防止金屬銹蝕、回收利用廢舊金屬、合理開采礦物和尋找金屬代用品等措施。教學(xué)對象是九年級的學(xué)生，他們已經(jīng)具備了一定的化學(xué)基礎(chǔ)知識，如金屬的性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)等，但對于金屬的腐蝕和防護以及金屬資源的保護等問題還缺乏深入的了解。在思維能力方面，學(xué)生正處于從形象思維向抽象思維過渡的階段，他們對直觀、生動的實驗現(xiàn)象比較感興趣，但在分析實驗現(xiàn)象、總結(jié)規(guī)律和應(yīng)用知識解決實際問題等方面還存在一定的困難。在生活經(jīng)驗方面，學(xué)生在日常生活中或多或少都接觸過金屬生銹的現(xiàn)象，但可能沒有深入思考過其中的原因和解決方法。因此，在教學(xué)過程中，可以結(jié)合學(xué)生的生活實際，通過展示生活中常見的金屬生銹實例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。同時，要注重引導(dǎo)學(xué)生進行實驗探究，讓他們通過自主觀察、分析和總結(jié)，得出鐵生銹的條件和防止金屬銹蝕的方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和思維能力。此外，還可以通過組織學(xué)生討論如何保護金屬資源等問題，增強學(xué)生的資源意識和環(huán)保意識。教學(xué)環(huán)節(jié)一新課導(dǎo)入【展示圖片】同學(xué)們，老師先給大家展示一組圖片。（展示銹跡斑斑的埃菲爾鐵塔、被腐蝕的金屬橋梁、生銹的自行車等圖片）大家看這些圖片，原本堅固、嶄新的金屬制品，現(xiàn)在都變得銹跡斑斑，有的甚至影響到了正常使用?？吹竭@些，大家有什么感受呢？可以和身邊的同學(xué)交流一下。（給學(xué)生一些時間交流討論）【提出問題】埃菲爾鐵塔是世界著名的建筑，它的生銹問題一直備受關(guān)注。大家思考一下，我們該如何防止埃菲爾鐵塔繼續(xù)生銹呢？這其實就涉及到我們今天要學(xué)習(xí)的內(nèi)容——金屬的腐蝕與防護以及廢金屬回收。世界上每年因腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的20%-40%，這是多么驚人的數(shù)字?。〗饘俑g不僅造成了資源的巨大浪費，還可能帶來安全隱患。那么鐵生銹需要哪些條件呢？讓我們一起來探究一下?！驹O(shè)計意圖】1.激發(fā)學(xué)生興趣：通過展示生銹金屬制品的圖片，讓學(xué)生直觀地感受到金屬腐蝕帶來的危害，引發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，提高他們對本節(jié)課的興趣和課堂參與度。2.聯(lián)系生活實際：以埃菲爾鐵塔生銹問題為例，將化學(xué)知識與生活中的實際問題緊密聯(lián)系起來，讓學(xué)生認識到化學(xué)在生活中的重要性，使抽象的化學(xué)知識變得具體而有趣。3.引發(fā)思考，導(dǎo)入新課：提出如何防止埃菲爾鐵塔生銹以及鐵生銹需要哪些條件的問題，自然地引出本節(jié)課的主題，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標，帶著問題去探索新知識，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)主動性和積極性。教學(xué)環(huán)節(jié)二金屬的腐蝕與防護活動一金屬腐蝕的探究【引入】同學(xué)們，我們來看銹跡斑斑的埃菲爾鐵塔，思考一下如何防止埃菲爾鐵塔繼續(xù)生銹呢？世界上每年因腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的20%~40%，金屬的腐蝕是一個嚴重的問題。那鐵生銹需要哪些條件呢？這就是我們接下來要探究的內(nèi)容?！締栴}】鐵生銹需要哪些條件呢？鐵是Fe，鐵銹主要成分是Fe2O3·xH2O，增加了H、O，是不是與H2O、O2有關(guān)呢？【學(xué)生思考】學(xué)生分組討論，提出假設(shè)，認為鐵生銹可能與水和氧氣有關(guān)。【教師講解】為了驗證這個假設(shè)，我們來進行一個實驗。取一塊廢舊鐵絲網(wǎng)，將鐵絲網(wǎng)剪成幾小片，用稀鹽酸除去鐵銹后，放入錐形瓶中。在錐形瓶中加入3?4ml濃食鹽水，塞緊帶導(dǎo)管的單孔塞后，將導(dǎo)管的另一端伸入滴有紅墨水的水中，過一段時間后觀察實驗現(xiàn)象?！緦W(xué)生實驗】學(xué)生按照教師的要求進行實驗操作，并觀察現(xiàn)象。【現(xiàn)象】①鐵絲表面出現(xiàn)紅色物質(zhì)；②導(dǎo)管內(nèi)上升一段液柱?！舅伎肌拷處熖釂枺孩偌t墨水為何會沿導(dǎo)管上升？②濃食鹽水的作用是什么？【學(xué)生回答】學(xué)生思考并回答，紅墨水上升是因為鐵生銹消耗了氧氣，使瓶內(nèi)壓強減小；濃食鹽水可能是加快了鐵生銹的速度?！窘處熤v解】評價學(xué)生的回答，強調(diào)鐵生銹消耗氧氣導(dǎo)致壓強變化，濃食鹽水起到電解質(zhì)的作用，加速了鐵的銹蝕。【設(shè)計意圖】通過生活中埃菲爾鐵塔生銹的實例引入，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。讓學(xué)生參與實驗，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和觀察能力，通過思考問題，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力?！緦?yīng)訓(xùn)練1】在探究鐵生銹的條件實驗中，下列關(guān)于紅墨水上升的原因解釋正確的是（）A.鐵生銹產(chǎn)生氣體使瓶內(nèi)壓強增大B.鐵生銹消耗氧氣使瓶內(nèi)壓強減小C.濃食鹽水揮發(fā)使瓶內(nèi)壓強增大D.稀鹽酸與鐵反應(yīng)產(chǎn)生氣體使瓶內(nèi)壓強增大【答案】B【解析】鐵生銹消耗氧氣，導(dǎo)致瓶內(nèi)氣體減少，壓強減小，外界大氣壓將紅墨水壓入導(dǎo)管，使紅墨水上升，所以選B?！緦?yīng)訓(xùn)練2】在上述實驗中，濃食鹽水的作用是（）A.提供水分B.提供氧氣C.加快鐵生銹的速度D.防止鐵生銹【答案】C【解析】濃食鹽水作為電解質(zhì)，能夠加快鐵生銹的速度，所以選C?；顒佣F釘銹蝕實驗探究【問題】為了更全面地探究鐵生銹的條件，我們進行以下實驗。在試管①中加入少量干燥劑（無水氯化鈣），再放一團干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞；在試管②中注滿煮沸后迅速冷卻的蒸餾水，使鐵釘完全浸沒，塞緊橡皮塞；在試管③中加入少量蒸餾水，使鐵釘?shù)囊徊糠纸]在水中；在試管④中加入稀硫酸，浸沒鐵釘后，倒去溶液；在試管⑤中加入少量氯化鈉溶液，使鐵釘一部分浸沒在溶液中。同學(xué)們思考一下，為什么要這樣設(shè)計實驗?zāi)?？【學(xué)生思考】學(xué)生分組討論，回答出這樣設(shè)計是為了分別探究鐵在不同環(huán)境下（干燥、無氧、有水有氧氣、酸性環(huán)境、有氯化鈉溶液環(huán)境）的生銹情況。【學(xué)生實驗】學(xué)生按照實驗步驟進行操作，并記錄不同時間（立即觀察、1天后、3天后、1周后）的實驗現(xiàn)象。【現(xiàn)象展示】教師展示實驗現(xiàn)象圖片，讓學(xué)生根據(jù)現(xiàn)象分析。【分析總結(jié)】教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象并結(jié)合鐵釘所處的環(huán)境，分析、總結(jié)鐵生銹的條件?！緦W(xué)生回答】學(xué)生總結(jié)出鐵生銹的條件是與水和氧氣等物質(zhì)共同作用?！窘涣鞣此肌拷處熖岢鰡栴}：1.實驗中試管②為什么要用煮沸后迅速冷卻的水，這樣做的目的是什么？2.通過試管③④⑤可知，酸性溶液和氯化鈉溶液對鐵釘?shù)匿P蝕有什么影響？3.鐵銹的成分是什么？結(jié)構(gòu)有什么特點？【學(xué)生回答】學(xué)生思考并回答，試管②用煮沸后迅速冷卻的水是為了除去水中溶解的氧氣，排除氧氣的干擾；酸性溶液和氯化鈉溶液能加快鐵的銹蝕；鐵銹成分復(fù)雜，主要是氧化鐵（Fe2O3），是一種疏松多孔的物質(zhì)?！窘處熤v解】評價學(xué)生的回答，強調(diào)鐵銹疏松多孔的結(jié)構(gòu)會讓空氣中的氧氣和水分穿過它的空隙，不斷向內(nèi)層滲透，持續(xù)跟鐵反應(yīng)，直至鐵被完全銹蝕?！驹O(shè)計意圖】通過多個對比實驗，讓學(xué)生更深入地探究鐵生銹的條件，培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力和分析總結(jié)能力。交流反思環(huán)節(jié)進一步加深學(xué)生對實驗的理解和對鐵生銹原理的認識?！緦?yīng)訓(xùn)練1】在鐵釘銹蝕實驗中，下列試管中的鐵釘最容易生銹的是（）A.試管①B.試管②C.試管③D.試管④【答案】C【解析】試管③中鐵釘同時接觸到了水和氧氣，滿足鐵生銹的條件，所以最容易生銹，選C。【對應(yīng)訓(xùn)練2】下列關(guān)于鐵銹的說法正確的是（）A.鐵銹能保護里層的鐵B.鐵銹的主要成分是Fe3O4C.鐵銹是一種致密的物質(zhì)D.鐵銹疏松多孔，會加速里層鐵的生銹【答案】D【解析】鐵銹疏松多孔，不能保護里層的鐵，反而會加速里層鐵的生銹，其主要成分是Fe2O3，所以選D?；顒尤F生銹原理的應(yīng)用及防銹方法【思考】教師提問，鐵生銹原理有哪些應(yīng)用呢？根據(jù)鐵生銹的條件，該如何防止鐵制品銹蝕呢？【學(xué)生回答】學(xué)生思考并回答，鐵生銹原理的應(yīng)用有利用鐵粉緩慢氧化放熱制成防寒暖貼，利用鐵生銹吸收氧氣和水蒸氣制成鐵粉雙吸劑；防銹的原理是破壞生銹條件，使鐵與氧氣或水隔絕?！窘處熤v解】教師總結(jié)學(xué)生的回答，并詳細講解防止鐵制品生銹的具體方法：1.保持鐵制品表面干燥和潔凈；2.在鐵制品表面涂一層保護膜，如涂油、噴油漆、電鍍、烤藍、搪瓷等；3.制成合金，提高抗腐蝕能力?！驹O(shè)計意圖】通過思考應(yīng)用和防銹方法，讓學(xué)生將所學(xué)知識與實際生活聯(lián)系起來，培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力和解決實際問題的能力。【對應(yīng)訓(xùn)練1】下列防銹方法中，與其它三種方法原理不同的是（）A.表面涂油B.表面刷漆C.覆蓋塑料D.制成合金【答案】D【解析】表面涂油、表面刷漆、覆蓋塑料都是使鐵與氧氣和水隔絕，而制成合金是改變了金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高抗腐蝕能力，原理不同，所以選D?！緦?yīng)訓(xùn)練2】世界上每年因腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于金屬年產(chǎn)量的20%~40%。下列做法不能有效防止鋼鐵生銹的是（）A.表面刷漆B.清洗銹跡C.制成不銹鋼D.鍍耐腐蝕的鉻【答案】B【解析】表面刷漆、制成不銹鋼、鍍耐腐蝕的鉻都能防止鋼鐵生銹，而清洗銹跡不能防止鋼鐵繼續(xù)生銹，所以選B。教學(xué)環(huán)節(jié)三保護金屬資源活動一保護金屬資源的方法探究【引入】金屬礦物的儲量有限，而且不能再生。那怎樣保護金屬資源呢？這是我們接下來要探討的問題?！窘涣饔懻摗拷處熃M織學(xué)生分組討論如何保護金屬資源?！緦W(xué)生回答】學(xué)生回答出防止金屬銹蝕、回收利用廢舊金屬、有計劃、合理地開采礦物、積極尋找金屬的代用品等方法。【教師講解】教師對學(xué)生的回答進行總結(jié)和補充，強調(diào)這些方法的重要性?！驹O(shè)計意圖】通過交流討論，培養(yǎng)學(xué)生的合作學(xué)習(xí)能力和環(huán)保意識，讓學(xué)生了解保護金屬資源的重要性和方法?！緦?yīng)訓(xùn)練1】青藏高原有豐富的金屬礦產(chǎn)資源。下列有關(guān)金屬資源的利用和保護不正確的是（）A.將鐵制品放在潮濕的空氣里B.在鋼鐵表面涂油、刷漆都能防止生銹C.廢舊金屬回收利用可以節(jié)約金屬資源D.有計劃、合理地開采礦物是保護金屬資源的有效途徑【答案】A【解析】將鐵制品放在潮濕的空氣里會加快鐵的生銹，不利于金屬資源的保護，所以選A?！緦?yīng)訓(xùn)練2】下列做法有利于保護金屬資源的是（）A.過度開采金屬礦物B.隨意丟棄廢舊金屬C.積極尋找金屬的代用品D.讓金屬制品自然生銹【答案】C【解析】積極尋找金屬的代用品可以減少對金屬資源的依賴，有利于保護金屬資源，所以選C。活動二保護金屬資源的方法探究【問題】教師提出問題，廢舊金屬回收利用有什么意義呢？【學(xué)生思考】學(xué)生思考并回答，節(jié)約金屬資源、減少環(huán)境污染?！窘處熤v解】教師對學(xué)生的回答進行肯定和補充，強調(diào)廢舊金屬回收利用不僅可以節(jié)約資源，還能減少對環(huán)境的污染?！驹O(shè)計意圖】讓學(xué)生了解廢舊金屬回收利用的意義，增強學(xué)生的環(huán)保意識和資源節(jié)約意識?！緦?yīng)訓(xùn)練】廢舊金屬回收利用不能（）A.節(jié)約金屬資源B.減少環(huán)境污染C.增加金屬的年產(chǎn)量D.降低生產(chǎn)成本【答案】C【解析】廢舊金屬回收利用可以節(jié)約金屬資源、減少環(huán)境污染、降低生產(chǎn)成本，但不能增加金屬的年產(chǎn)量，所以選C。第3節(jié)金屬防護和廢金屬回收一、金屬的腐蝕與防護1.鐵生銹條件o與水和氧氣共同作用o酸性和氯化鈉溶液加速銹蝕2.鐵銹特點o成分：主要是氧化鐵（Fe?O?）o結(jié)構(gòu)：疏松多孔，不能保護鐵3.防銹原理和方法o原理：破壞生銹條件，使鐵與氧氣或水隔絕o方法：保持干燥潔凈、涂保護膜、制成合金4.應(yīng)用o暖貼o雙吸劑二、保護金屬資源1.方法o防止金屬銹蝕o回收利用廢舊金屬o有計劃、合理開采礦物o尋找金屬代用品2.意義o節(jié)約金屬資源o減少環(huán)境污染1．下列關(guān)于資源、能源的敘述錯誤的是A．空氣是人類生產(chǎn)活動的重要資源B．燃料充分燃燒，對于節(jié)約能源非常重要C．因為海水淡化已經(jīng)廣泛使用，所以不用擔(dān)心淡水資源短缺D．稀土是儲量較少的一類金屬的統(tǒng)稱【答案】C【解析】A、空氣中的各種成分都有廣泛的用途，所以空氣是寶貴的自然資源。此選項正確。B、燃料充分燃燒能釋放出更多的熱量，可以起到節(jié)約能源，減少浪費的作用。此選項正確。C、目前海水淡化成本高且技術(shù)難度大，淡水資源短缺問題仍然存在。此選項錯誤。D、稀土元素是儲量較少的一類金屬元素的統(tǒng)稱。此選項正確。故選C。2．生活中的下列做法正確的是A．家庭電路中，用導(dǎo)電性最好的銀取代銅制作導(dǎo)線B．自行車鏈條涂油防銹C．經(jīng)常用鋼刷擦洗鋁制品的表面，使其變得光亮如初D．燃氣灶的火焰出現(xiàn)橙色或黃色時，調(diào)大爐具的進氣口【答案】B【解析】A、銀的導(dǎo)電性比銅好，但是銀的價格昂貴，且在實際應(yīng)用中，銅導(dǎo)線已能滿足家庭電路的導(dǎo)電需求，同時成本低、易于加工。用銀取代銅不經(jīng)濟，也不實用，不符合題意；B、鐵生銹的條件是鐵與氧氣和水接觸，防止鐵生銹，可以隔絕氧氣和水，故可給自行車鏈條涂油防銹，符合題意；C、鋁制品表面有一層致密的氧化鋁薄膜，可阻止鋁進一步被氧化，經(jīng)常用鋼刷擦洗鋁制品的表面，會破壞這一層氧化膜，縮短鋁制品的使用壽命，不符合題意；D、燃氣灶的火焰出現(xiàn)橙色或黃色時，說明氧氣不足，燃氣不完全燃燒，應(yīng)調(diào)大爐具的進風(fēng)口，提供充足的氧氣，不符合題意。故選B。3．生活中處處存在化學(xué)，下面是谷翰然同學(xué)暑假一天中的生活經(jīng)歷及其相關(guān)解釋，其中錯誤的是A．早上給自行車鏈條涂潤滑油，防銹，減小摩擦，開啟風(fēng)一樣自由的一天B．上午準時寫物理作業(yè)，用到了鋁合金的直尺，質(zhì)地輕不易腐蝕C．午睡后將廁所清潔劑(含有鹽酸)倒入鑄鐵的下水管道，幫媽媽打掃衛(wèi)生D．晚飯后將洗凈的鐵鍋擦干，防止鐵鍋生銹【答案】C【解析】A.鐵生銹是鐵與氧氣、水共同作用的結(jié)果，涂潤滑油可隔絕鏈條與水和氧氣，防止鏈條生銹，同時減少摩擦，此選項正確；B.常溫下，鋁能與空氣中的氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化鋁薄膜，覆蓋在鋁制品表面，從而阻止鋁進一步被氧化，且密度小，此選項正確；C.廁所清潔劑含鹽酸，會與鑄鐵（含F(xiàn)e）反應(yīng)，腐蝕鑄鐵下水管道，同時污染地下水，此選項錯誤；D.鐵生銹是鐵與水和氧氣共同作用的結(jié)果，擦干鐵鍋可隔絕水，防止生銹，此選項正確。故選C。4．某實驗小組為探究鐵生銹的條件，設(shè)計了如下實驗。以下分析正確的是A．一周后觀察到的現(xiàn)象是b中鐵釘生銹 B．b試管中放CaCl2的目的是干燥空氣C．一周后玻璃管中的現(xiàn)象是紅墨水液面左低右高 D．該實驗可以得到鐵生銹需要水和氧氣的結(jié)論【答案】B【解析】A、b中鐵釘只與