【大单元教学设计】9.3 金属材料的锈蚀与防护 课件--鲁教版化学九年级下册（含答案）

(共56张PPT)
金属材料的锈蚀与防护
第三节
第九单元 金属
（鲁教版）九年级
下
01
课标解读
02
学习目标
03
激趣导入
04
探究新知
05
课堂总结
06
分层作业
课标解读
01
2022 年新课标要求学生在学习“金属材料的锈蚀与防护”时，了解铁、铜等常见金属锈蚀的条件和影响因素。认识防护金属锈蚀的重要性，掌握常见的防锈方法及原理。通过探究实验，培养学生的科学探究能力和创新思维。能运用所学知识，分析和解决生活中金属锈蚀的实际问题，增强节约资源和保护环境的意识。
学习目标
02
1.理解金属锈蚀的原理，清楚铁生锈的条件及其他常见金属锈蚀的因素。
2.技掌握判断金属锈蚀程度的方法，学会通过实验探究防护金属锈蚀的有效措施。
3.能将金属防护知识运用到实际生活中，提出合理防锈建议，降低金属锈蚀带来的损失。
学习目标
激趣导入
03
任务一：引入新课
你注意过吗？家庭使用的铁制工具，隔一段时间不用就变得锈迹斑斑，而街心广场矗立的不锈钢雕塑，几经风霜雪雨却总能保持本色。这是为什么呢？
激趣导入
03
任务一：引入新课
生锈的菜刀
不锈钢雕塑
模块一 导致钢铁锈蚀的因素
探究新知
04
任务二：导致钢铁锈蚀的因素
常见金属生锈
铁链生锈
自行车生锈
铁钉生锈
探究新知
04
任务二：导致钢铁锈蚀的因素
钢铁具有多种优良性能，在生产生活中得到了广泛应用。然而，一般铁制品并不耐腐蚀，比较容易生锈。
探究新知
04
任务二：导致钢铁锈蚀的因素
钢铁的锈蚀到底与哪些因素有关呢？
探究新知
04
任务二：导致钢铁锈蚀的因素
【活动探究】影响钢铁锈蚀的因素
〔提出问题〕
观察生活中钢铁制品的锈蚀情况和使用环境，你发现了什么？你认为哪些因素可能导致钢铁的锈蚀？
〔猜想与假设〕
小明观察到钢铁制品在潮湿的空气中易生锈，而涂了油漆后则不易生锈。联系已有的铁和氧气反应的知识，小明认为水和氧气可能是导致钢铁锈蚀的主要因素。你的猜想与假设是什么？
探究新知
04
任务二：导致钢铁锈蚀的因素
〔设计并实施实验方案〕
钢铁的锈蚀到底与哪些因素有关呢？小明设计了如下实验方案：
实验 1：将洁净的铁钉放在干燥的试管中，用橡皮塞密封试管口。
实验 2：将洁净的铁钉全部浸没在盛满煮沸过的蒸馏水的试管中，用橡皮塞密封试管口。
实验 3：将洁净铁钉的一半浸入试管中的蒸馏水里，将试管敞口放置。
实验 4：将洁净铁钉的一半浸入试管中的食盐水里，将试管敞口放置。
实验 5：将用食醋浸湿的铁钉放在干燥的试管中，将试管敞口放置。
请你按照小明的实验方案验证他的假设或自行设计实验方案验证你的假设。
探究新知
04
任务二：导致钢铁锈蚀的因素
铁钉锈蚀实验
① ② ③ ④ ⑤
探究新知
04
任务二：导致钢铁锈蚀的因素
〔形成结论〕
下图是四天后的实验结果（图中数字为实验序号），据此分析钢铁锈蚀与哪些因素有关。你的结论是什么？
探究新知
04
任务二：导致钢铁锈蚀的因素
试管 ① ② ③ ④ ⑤
铁钉接触的物质
空气
水
空气和水
空气、水和氯化钠溶液
醋酸和空气
这5支试管中铁钉都与哪些物质接触了？
探究新知
04
任务二：导致钢铁锈蚀的因素
试管 ① ② ③ ④ ⑤
立即观察 无变化 无变化 无变化 无变化 无变化
1天后 无变化 无变化 无变化 铁钉浸没部分出现铁锈 铁锈增多
2天后 无变化 无变化 铁钉与水接触部分生锈 铁锈增多 铁锈增多
4天后 无变化 无变化 铁锈增多 铁锈增多 铁锈增多
探究新知
04
任务二：导致钢铁锈蚀的因素
实验结论：
铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟氧气、水等物质作用，发生一系列复杂的化学反应，转化为铁的化合物的过程醋和氯化钠溶液等物质存在时会加速铁的锈蚀。
探究新知
04
任务二：导致钢铁锈蚀的因素
〔反思交流〕
1. 小明为什么这样设计实验？在每个实验中他要探究的是哪种影响因素？
这样设计实验是为了探究铁钉锈蚀的不同影响因素。
实验 1 探究的是没有水和氧气时，铁钉是否锈蚀，重点研究干燥环境对铁钉锈蚀的影响。
实验 2 探究的是只有水没有氧气时，铁钉是否锈蚀，侧重于水纯净且隔绝氧气这一条件。
实验 3 探究的是同时有氧气和水时，铁钉的锈蚀情况，考察水和氧气共同作用的影响.
实验 4 探究的是在有氧气、水且存在电解质（食盐水）时，铁钉的锈蚀状况，强调电解质对锈蚀的作用。
实验 5 探究的是在有氧气且存在酸性物质（食醋）时，铁钉的锈蚀情况，研究酸性环境的影响。
探究新知
04
任务二：导致钢铁锈蚀的因素
〔反思交流〕
2. 还有哪些因素也可能造成钢铁的锈蚀？查阅相关资料并自己设计实验证实。
以下是一些可能造成钢铁锈蚀的因素以及相应的实验设计：
因素：温度 实验设计：准备两组相同的洁净铁钉，一组放在室温环境下，另一组放在温度较高（例如 40℃）的恒温箱中。两组铁钉都一半浸入蒸馏水中，敞口放置。定期观察并记录两组铁钉的锈蚀情况，比较在不同温度下铁钉锈蚀的速度和程度。
因素：金属的纯度 实验设计：准备两根铁钉，一根是纯铁，另一根是含有一定杂质的铁。将它们都一半浸入蒸馏水中，敞口放置在相同环境中。定期观察并记录两根铁钉的锈蚀情况，对比纯铁和含杂质铁的锈蚀差异。
探究新知
04
任务二：导致钢铁锈蚀的因素
“锈吃铁”：钢铁的锈蚀主要是铁与空气中的氧气、水蒸气等物质发生化学反应的结果。钢铁的成分以及环境的温度、湿度、酸碱性等都是影响钢铁锈蚀的因素。钢铁锈蚀后会生成铁锈（主要成分是氧化铁 ）。铁锈疏松多孔，不仅不能阻止钢铁制品与空气和水的接触，还会把空气和水分保留在钢铁制品的表面，进一步加速锈蚀。因此，当钢铁制品表面生锈时，应及时除锈并做防锈处理。
课堂典例
例1、在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最慢的是( )
A、在干燥、致密、不透气的土壤中
B、在潮湿、疏松、透气的土壤中
C、在潮湿、致密、不透气的土壤中
D、在潮湿、疏松、透气的酸性土壤中
【答案】A
【解析】A.在干燥、致密、不透气的土壤中，铸铁管道不能与氧气、水分能充分接触，生锈速度最慢。B.在潮湿、疏松、透气的土壤中，铸铁管道能与氧气、水分能充分接触，生锈速度较快。C.在潮湿、致密的土壤中，由于缺乏氧气，铁制品的生锈速率较慢。D.在呈酸性的潮湿、疏松的土壤中，铸铁管道能与酸性物质反应，同时能与氧气、水分同时接触，生锈速度最快。故选A。
例2、对铁生锈与燃烧条件的实验探究如图所示。下列说法正确的是( )
A.对比①②可探究:接触氧气是否为铁生锈的条件之一
B.对比②③可探究:接触水是否为铁生锈的条件之一
C.对比①④可探究:温度达到着火点是否为铁燃烧的条件之一
D.对比③④可探究:接触氧气是否为铁燃烧的条件之一
课堂典例
课堂典例
【答案】C
【解析】A、①②的变量为是否与水会接触，因此探究水是否铁生锈的条件之一，选项A错误;
B、②③变量为除了水之外，还有接触的气体组分不同，因此无法形成对比实验，选项B错误;
C、①④变量为温度，因此探究温度达到着火点是否为铁燃烧的条件之一，选项c正确;
D、③④变量为温度、气体组分等，变量不唯一,选项D错误;
故选C。
模块二 减缓钢铁锈蚀的方法
人类为金属的锈蚀付出了巨大的代价。据不完全统计，世界各国每年因金属锈蚀所造成的经济损失约占国民生产总值的 3% ～ 5%，全世界每年因钢铁锈蚀造成的损失约为 6 万亿元，这是一个多么惊人的数字！
探究新知
04
任务三：减缓钢铁锈蚀的方法
探究新知
04
任务三：减缓钢铁锈蚀的方法
我们怎样才能防止或减缓金属的锈蚀呢？
探究新知
04
任务三：减缓钢铁锈蚀的方法
生活中使用的钢铁制品，有没有采取相应的防锈措施？采取了什么措施？请与同学交流讨论。
在日常生活中，许多钢铁制品都采取了防锈措施。例如自行车，其车架通常会进行喷漆处理。喷漆能够在钢铁表面形成一层保护膜，隔绝氧气和水，从而防止锈蚀。铁质的门窗，很多会刷上防锈漆，这与自行车喷漆的原理相同。厨房中的菜刀，常用后擦干并放置在干燥通风处，减少水分残留，降低锈蚀的可能性。铁钉等小件物品，可能会进行镀锌处理，起到保护作用。
交流共享
探究新知
04
任务三：减缓钢铁锈蚀的方法
钢铁是应用最普遍的金属材料，也是最容易发生锈蚀的金属材料之一，人类一直在寻找能有效减缓或防止钢铁锈蚀的方法。
使用各种方法防锈，延长金属使用的寿命。
探究新知
04
任务三：减缓钢铁锈蚀的方法
车船的表面喷涂油漆
机械表面涂防锈油
器具表面烧涂搪瓷
采用在钢铁表面覆盖保护层的方法
防止钢铁生锈的原理就是破坏生锈的条件：隔绝空气与水
探究新知
04
任务三：减缓钢铁锈蚀的方法
镀锡、镀锌或镀铬
烤蓝
在钢铁表面镀上一层能起保护作用的其他金属
探究新知
04
任务三：减缓钢铁锈蚀的方法
拓展：
“烤蓝”，又称“发蓝”，也是一种常用的铁器表面处理方法。它可以使铁器表面氧化生成一层致密的四氧化三铁薄膜，增铁器件的抗腐蚀能力。烤蓝的方法通常是大火将铁器表面烧出蓝色四氧化三铁薄膜，或者使用发蓝液浸泡。
探究新知
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任务三：减缓钢铁锈蚀的方法
自行车的部件是怎样防锈的？
支架 烤漆
链条 涂油
辐条 镀锌
钢圈、车把 镀铬
探究新知
04
任务三：减缓钢铁锈蚀的方法
“越王勾践剑”为什么没生锈
1965 年，考古工作人员在湖北江陵发掘楚墓时，出土了两把寒光闪闪的宝剑。其中一把剑上有“越王勾践自作用剑”8 个字，这就是著名的春秋时期的越王勾践剑。
这两把宝剑埋藏在地下已有 2000 多年了，出土时依然光彩夺目、锋利无比，几乎没有丝毫锈蚀。为了揭开宝剑的不锈之谜，考古工作者对宝剑的组成进行了检测，发现宝剑的主要成分是青铜，而且表面曾被进行硫化处理，形成了一层致密的保护层，大大增强了宝剑的抗锈蚀能力。另外，宝剑所在的墓室深埋地下，密封好、空气少，而且地下水基本为中性，这样的环境条件非常有利于宝剑的保存。
多识一点
探究新知
04
任务三：减缓钢铁锈蚀的方法
越王勾践剑
课堂典例
例3、人类从石器时代进入青铜器时代，继而进入铁器时代，都是以金属材料的使用作为标志的。下列说法正确的是（ ）
A、铝制品在常温下有良好的抗腐蚀性
B、纯铜比铜合金更适合用于制作耐磨齿轮
C、铁锅清洗后未擦干的水可隔绝空气减缓锈蚀
D、含铅、汞等重金属的废旧电池不可回收利用
【答案】D【解析】A、在常温下，铝易与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝薄膜从而阻止内部的铝进一步氧化，因此铝制品在常温下有良好的抗腐蚀性，故A正确;B、一般合金的硬度大于其组成中纯金属的硬度耐磨性强，因此铜合金更适合用于制作耐磨齿轮:故B错误;C、铁锅清洗后未擦干的水会加快铁的锈蚀，因此此时铁与氧气、水同时接触，故C错误;D、含铅、汞等重金属的废旧电池需要回收，既能节约金属资源，又能减少环境污染，故D错误。故选A。
课堂典例
例4、下列措施中，不能防止钢铁生锈的是( )
A.在钢铁表面涂油
B.存放在潮湿的空气中
C.在钢铁表面刷漆
D.制成耐腐蚀的合金如不锈钢
【答案】B
【解析】A.在钢铁表面涂油，能够隔绝氧气和水，能够防止钢铁生锈，不符合题意;
B.存放在潮湿的空气中，钢铁能够与氧气、水分接触，容易生锈，符合题意;
C.在钢铁表面刷漆，能够隔绝氧气和水，能够防止钢铁生锈，不符合题意;
D.制成耐腐蚀的合金如不锈钢，能够隔绝氧气和水，能够防止钢铁生锈，不符合题意;
故选B。
模块三 废旧金属的回收利用
探究新知
04
任务四：废旧金属的回收利用
金属制品使用过程中的新旧更替现象是必然的，由于金属制品的锈蚀、损坏和自然淘汰，每年都有大量的废旧金属产生。如果随意弃置这些废旧金属，既造成了环境污染，又浪费了有限的金属资源。
探究新知
04
任务四：废旧金属的回收利用
交流共享
想一想：我们身边都有哪些废弃的金属制品？从环境保护和资源再利用的角度考虑，应该怎样处理这些金属制品？
我们身边常见的废弃金属制品有废旧自行车、废铁锅、旧易拉罐、报废的汽车零件等。
从环境保护和资源再利用的角度考虑，对于这些废弃金属制品，首先应做好分类收集，将不同类型的金属分开存放。然后，可以将有回收价值的废弃金属制品送至专业的废品回收站，通过回收处理，重新熔铸加工成新的金属制品，实现资源的循环利用。对于无法直接回收利用的，应采用环保的方式进行处理，避免对环境造成污染。同时，加强宣传教育，提高公众对废弃金属回收利用重要性的认识，鼓励大家积极参与到环保行动中来。
探究新知
04
任务四：废旧金属的回收利用
废旧金属对环境的影响非常大。例如，有些废旧电池中含有铅、镍、汞、镉、锰等重金属，它们在自然界里不会消失，只能迁移。水体或土壤不能利用自身的净化作用将这些重金属污染消除。重金属会对生物蛋白产生凝固作用，不易被代谢出体外，在生物体内积蓄至一定量之后，会造成慢性中毒，最终可能导致生物体死亡。
探究新知
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任务四：废旧金属的回收利用
金属回收利用的意义
回收利用废旧金属既可以保护环境，又能节约资源和能源。例如，回收一个废弃的铝质易拉罐要比制造一个新易拉罐节省大约 20% 的成本，还可节约 90% ～ 97% 的能源。回收 1 t 废钢铁可炼得好钢0.9 t，与用矿石冶炼相比，可节省大约一半的成本，还可减少空气污染、水污染和固体废弃物对土壤的污染。
探究新知
04
任务四：废旧金属的回收利用
金属材料的循环利用
探究新知
04
任务四：废旧金属的回收利用
金属资源保护途径途径
废旧金属回收、利用
大量开发和使用代用品，如塑料
防止金属锈蚀，表面覆涂层
合理开采矿物等
改进结构制成合金
探究新知
04
任务四：废旧金属的回收利用
1. 钢铁锈蚀主要是铁与空气中的氧气、水蒸气发生化学反应的结果。
2. 在钢铁制品表面涂覆防护层或将钢铁制成不锈钢合金，可有效减缓钢铁制品的锈蚀。
3. 废旧金属很可能会造成水污染和土壤污染；回收废旧金属有利于金属资源的充分利用，有利于保护环境、节约能源和资源。
长话短说
探究新知
04
任务四：废旧金属的回收利用
是否应该停止使用铝制易拉罐
市场上的罐装饮料许多都是使用铝制易拉罐储存的。有人认为铝制易拉罐具有轻便、美观、不易破碎、容易储存等优点，应继续使用；也有人认为电解法冶炼金属铝需要大量能源，而且大量废弃的铝制易拉罐也会带来环境污染等问题，应当停止使用，寻找其他更加环保的替代品。请你查阅相关资料，就是否应该停止使用铝制易拉罐进行论述，表达你的观点，可以与同学们展开辩论。
课外探究
探究新知
04
任务四：废旧金属的回收利用
我认为不应该停止使用铝制易拉罐。
首先，铝制易拉罐确实具有诸多优点，如轻便易携带，外观美观能吸引消费者，材质坚固不易破碎，良好的密封性使其容易储存饮料。
虽然电解铝需要大量能源，但随着技术的进步，铝的生产工艺在不断优化，能源消耗有望逐步降低。而且，相比其他材料，铝的回收利用率极高。废弃的铝制易拉罐通过回收再利用，能够大大减少对新铝的需求，从而降低总体能源消耗和环境污染。
只要加强回收体系建设，提高铝制易拉罐的回收效率，其带来的环境效益是显著的。所以，综合考虑，不应停止使用铝制易拉罐，而应通过提高回收利用水平来解决潜在问题。
课堂典例
例5、垃圾是放错了地方的“宝藏”，为了节约资源和保护环境，应实施垃圾分类回收。生活中废弃的铁锅、铝制易拉罐、铜线等可以归为一类加以回收，它们属于( )
A、金属和合金
C、氧化物
B、化合物
D、非金属
【答案】A
【解析】铁锅、铝制一拉罐、铜线为金属制品废弃物，属于金属材料，观察选项，故选A。
课堂典例
例6、下列做法不能有效保护金属资源的是( )
A.防止金属腐蚀
B.回收利用废旧金属
C.寻找金属的代用品
D.肆意开采金属矿物
【答案】 D
【解析】A、防止金属腐蚀，能有效保护金属资源，故选项错误。
B、寻找金属代用品，可以节约金属资源，有利于保护金属资源，故选项错误。
C、回收利用废旧金属，能有效保护金属资源，故选项错误。
D、肆意开采金属矿物，不利于保护金属资源，故选项正确。
故选D。
课堂总结
05
模块四 练习与实践
分层作业
06
1、“中国制造”、“一带一路”的基础建设都需要用到大量金属材料。下列有关金属材料的说法正确的是( )
A.氧化铝属于金属材料
B.台金中只含金属元素
C.生锈的铁制品没有回收价值
D.合金的熔点一般比组成它的纯金属低
【答案】C
【解析】A、氧化铝是一种金属氧化物，不属于金属材料，A选项错误;B、合金是指在一种金属中加热熔合其它金属或非金属而形成的具有金属特性的物质，合金中不是只含金属元素，还可能含有非金属元素，B选项错误;C、生锈的铁制品可以回收炼铁，节约资源、保护环境，C选项错误;D、合金的熔点一般比组成它的纯金属低，D选项正确。故选D。
分层作业
06
【答案】(1)a;(2)与氧气、水充分接触。
2、如图所示，某兴趣小组用三枚洁净无锈铁钉探究铁生锈的条件。
(1)四天后, (填字母序号)试管中铁钉有明显锈迹。
(2)由此实验可以得出铁生锈的条件是 。
分层作业
06
【解析】(1)a试管中的铁钉能与氧气、水充分接触;试管中的铁钉只能与干燥的空气接触;。试管的铁钉只能与水接触;四天后，“试管中的铁钉生锈，另外两支试管的铁钉没有生锈。
(2)a试管中的铁钉能与氧气、水充分接触 ;试管中的铁钉只能与干燥的空气接触;。试管的铁钉只能与水接触;四天后，a试管中的铁钉生锈，另外两支试管的铁钉没有生锈，由此实验可以得出铁生锈的条件是与氧气、水充分接触。
分层作业
3、2022年3月23日，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站给青少年带来“天官课堂”第二课。空间站的建设过程中使用了大量的金属材料，下列有关金属材料的说法不正确的是( )
A.由于合金是混合物，所以合金中至少含有两种金属
B.地壳和海洋中，大多数金属都是以化合物的形式存在
C.真金不怕火炼说明金的化学性质不活泼
D.铁生锈的条件是与空气中的氧气和水接触
【答案】A【解析】A、合金是金属和金属或非金属熔合而成具有金属特性的混合物，不一定含有两种金属。故A错误:B、地壳和海洋中，除少数很不活泼的金属(如金、银等)以单质形式存在外，大多数金属以化合物的形式存在，故B正确;C、真金不怕火炼说明金的化学性质不活泼，故正确;D、铁生锈的条件是与空气中的氧气和水接触，故D正确。故选A。
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