8.3 金属资源的利用和保护导学案--人教版（2024）化学九年级下册

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九年级化学人教版（2024）下册《金属资源的利用和保护》新授课导学案（学生版）
课前准备
1. 观察你家中的金属制品（如铁锅、铝合金门窗、铁钉等），记录它们的外观特征及使用过程中发生的变化，思考：这些变化可能与什么因素有关？
2. 查阅资料，了解我国近年来在航天领域使用了哪些新型金属材料，它们有什么特殊性能？
3. 收集生活中金属回收的实例（如废品回收站、饮料罐回收等），思考金属回收的意义。
课堂探究区
模块一：金属资源的存在形式
【情境导入】2024年我国"嫦娥六号"探测器成功带回月球土壤样本，科学家发现其中含有铁、钛等金属元素。这些金属在月球上以什么形式存在？在地球上又如何分布呢？
1. 自主阅读教材P16内容，完成下列表格：
金属类别 存在形式 常见实例
不活泼金属（如金、银）
较活泼金属（如铁、铝）
2. 观察教材P16图8-14，认识常见的金属矿石，写出下列矿石的主要成分化学式：
赤铁矿：______ 磁铁矿：______ 赤铜矿：______ 铝土矿：______
3. 小组讨论：我国为什么被称为"稀土王国"？稀土资源对我国科技发展有什么重要意义？（结合教材P21"化学家：徐光宪"内容）
模块二：铁的冶炼
【实验探究】观看一氧化碳还原氧化铁的实验视频，思考下列问题：
1. 实验装置包括哪几个部分？各部分的作用是什么？
2. 实验过程中观察到哪些现象？写出主要反应的化学方程式。
3. 实验开始时为什么要先通一氧化碳后加热？实验结束时为什么要先停止加热，继续通一氧化碳至玻璃管冷却？
4. 尾气应如何处理？为什么？
【工业应用】结合教材内容和视频资料，完成下列问题：
1. 工业炼铁的主要设备是______，原料包括______、______、______和空气。
2. 分析焦炭在炼铁过程中的作用：
① ______ ② ______
3. 石灰石在炼铁过程中发生的主要反应是什么？其作用是什么？
【计算实践】某钢铁厂用含氧化铁80%的赤铁矿石1000t炼铁，理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？
解题步骤：
(1) 计算1000t赤铁矿石中氧化铁的质量：
(2) 设理论上可炼出纯铁的质量为x，根据化学方程式计算：
(3) 计算含铁96%的生铁的质量：
模块三：金属的腐蚀与防护
【生活观察】展示课前收集的生锈铁钉、铝制品等，思考金属腐蚀的危害。
【实验设计】某同学设计了一组实验探究铁钉生锈的条件，实验装置如下：
① 铁钉完全浸没在蒸馏水中 ② 铁钉一半浸没在蒸馏水中，一半暴露在空气中
③ 铁钉放在干燥的空气中 ④ 铁钉浸没在植物油中
1. 预测一周后各装置中铁钉的变化情况。
2. 该实验设计运用了什么科学方法？各装置分别控制了哪些变量？
3. 根据实验现象，归纳铁钉生锈的条件。
【拓展探究】结合摘要2中的实验设计，补充下列探究：
取四组样品进行对比实验：
① 普通钢片在海水中 ② 铜片在海水中
③ 不锈钢片在淡水中 ④ 普通钢片与锌块连接后在海水中
记录24小时后的现象，分析不同情况下金属腐蚀的快慢及原因。
【防护措施】根据金属腐蚀的原理，讨论并总结防止金属腐蚀的常用方法，填写下表：
防护方法 原理 实例
模块四：金属资源的保护
【数据分析】阅读下列资料，回答问题：
资料1：每年全球因金属腐蚀造成的损失约占国民经济总产值的2%~4%。
资料2：我国每年报废的汽车、家电等产生大量废旧金属，回收率约为60%。
资料3：2024年我国推行再生铝行业利好政策，预计到2027年将新增1000万吨再生铝原料。
1. 金属资源为什么需要保护？
2. 保护金属资源的途径有哪些？（从防止腐蚀、回收利用、合理开采、寻找替代品等方面分析）
3. 结合2024年再生铝行业政策，讨论金属回收的经济价值和环境效益。
【实践活动】设计一份关于"校园金属资源回收"的方案，包括回收物品、回收方法、宣传方式等内容。
课堂总结区
1. 通过本节课的学习，你对金属资源的利用和保护有了哪些新的认识？
2. 你认为作为中学生，在保护金属资源方面可以做些什么？
3. 梳理本节课的知识脉络，用思维导图的形式呈现出来。
课后拓展区
1. 完成教材P22-23的习题。
2. 设计并完成一个家庭小实验：探究不同环境（如潮湿处、干燥处、接触盐水等）对铁钉生锈的影响，记录实验现象，撰写实验报告。
3. 查阅资料，了解我国在金属资源保护方面采取的政策和措施，写一篇短文（300字左右）。
教师版
课前准备区（参考答案及解析）
1. 提示：家中金属制品可能出现生锈、失去光泽等现象，这些变化与氧气、水、盐等因素有关。
解析：引导学生关注生活中的化学现象，为课堂学习金属腐蚀做铺垫。
2. 提示：我国航天领域使用的新型金属材料包括钛合金、高温合金等，具有强度高、耐高低温、抗腐蚀等性能。
解析：结合教材新增内容，培养学生关注科技发展的意识，体现化学与科技的联系。
3. 提示：金属回收实例很多，如废钢铁回收、铝饮料罐回收等，金属回收可以节约资源、减少污染。
解析：引导学生认识金属回收的意义，培养资源保护意识。
课堂探究区（参考答案及解析）
模块一：金属资源的存在形式
1. 表格答案：
金属类别 存在形式 常见实例
不活泼金属（如金、银） 单质形式 金沙、银矿
较活泼金属（如铁、铝） 化合物形式 赤铁矿、铝土矿
解析：帮助学生了解不同活泼性金属的存在形式，为后续学习金属冶炼奠定基础。
2. 赤铁矿：Fe O 磁铁矿：Fe O 赤铜矿：Cu O 铝土矿：Al O
解析：掌握常见金属矿石的主要成分，为化学方程式书写做准备。
3. 我国稀土资源储量丰富、种类齐全，稀土元素在新能源、航空航天、电子信息等领域具有不可替代的作用。徐光宪院士团队在稀土分离技术方面的研究，使我国稀土产业实现了从资源优势到技术优势的转变，保障了国家科技发展需求。
解析：结合教材新增的化学家事迹，培养学生的民族自豪感和资源安全意识。
模块二：铁的冶炼
1. 实验装置包括：一氧化碳发生装置、氧化铁还原装置、检验二氧化碳装置、尾气处理装置。
作用：① 发生装置：产生一氧化碳；② 还原装置：实现氧化铁的还原；③ 检验装置：检验是否生成二氧化碳；④ 尾气处理：防止一氧化碳污染空气。
解析：培养学生分析实验装置的能力，理解各部分的作用。
2. 现象：红色粉末逐渐变黑，澄清石灰水变浑浊。
方程式：3CO + Fe O 2Fe + 3CO
解析：掌握炼铁的化学原理，理解实验现象与化学反应的关系。
3. 实验开始先通一氧化碳是为了排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸；实验结束时先停止加热，继续通一氧化碳至冷却，是为了防止生成的铁被重新氧化。
解析：培养学生的实验安全意识，理解实验操作的规范性。
4. 尾气处理方法：点燃或用气球收集。因为一氧化碳有毒，会污染空气。
解析：强化环保意识，了解实验中尾气处理的重要性。
【工业应用】
1. 高炉；铁矿石、焦炭、石灰石
解析：了解工业炼铁的主要设备和原料。
2. ① 提供热量；② 提供还原剂一氧化碳（C + O CO ，CO + C 2CO）
解析：理解焦炭在炼铁过程中的双重作用，培养学生分析化学反应的能力。
3. 主要反应：CaCO CaO + CO ↑，CaO + SiO CaSiO
作用：除去铁矿石中的二氧化硅等杂质，形成炉渣。
解析：了解石灰石在炼铁中的作用，认识工业生产中除杂的重要性。
【计算实践】
(1) 1000t × 80% = 800t
(2) 设理论上可炼出纯铁的质量为x。
3CO + Fe O 2Fe + 3CO
160 112
800t x
160/112 = 800t/x
x = 560t
(3) 560t ÷ 96% ≈ 583.3t
答：理论上可以炼出含铁96%的生铁约583.3t。
解析：通过分步计算，帮助学生掌握根据化学方程式进行不纯物计算的方法，培养学生的化学计算能力。
模块三：金属的腐蚀与防护
【实验设计】
1. 预测现象：① 基本不生锈；② 水面附近生锈最严重；③ 基本不生锈；④ 不生锈。
解析：引导学生根据生活经验预测实验现象，培养观察能力。
2. 该实验运用了控制变量法。① 控制只有水，没有氧气；② 控制既有水又有氧气；③ 控制只有氧气，没有水；④ 控制既没有水也没有氧气。
解析：帮助学生理解控制变量法在实验设计中的应用，培养科学探究能力。
3. 铁钉生锈的条件：铁与氧气和水同时接触。
解析：通过实验现象归纳出铁生锈的条件，培养学生分析归纳能力。
【拓展探究】
现象：① 普通钢片在海水中腐蚀严重；② 铜片在海水中腐蚀较慢，暴露在空气中一段时间后表面形成铜绿；③ 不锈钢片在淡水中基本不腐蚀；④ 普通钢片与锌块连接后在海水中腐蚀明显减慢。
原因：① 海水中的盐能加速钢铁腐蚀；② 铜在潮湿空气中会形成铜绿（碱式碳酸铜）；③ 不锈钢中加入了铬等元素，能形成保护膜；④ 锌比铁活泼，先被腐蚀，保护了钢铁（牺牲阳极法）。
解析：通过拓展实验，让学生了解不同金属在不同环境中的腐蚀情况，认识到金属腐蚀的复杂性和防护方法的多样性。
【防护措施】
防护方法 原理 实例
涂油、刷漆 隔绝氧气和水 铁门刷漆、自行车链条涂油
镀一层其他金属 隔绝氧气和水 镀锌铁皮、镀铬水龙头
改变金属内部结构 形成耐腐蚀合金 不锈钢
牺牲阳极法 利用原电池原理，保护主体金属 轮船底部镶嵌锌块
解析：帮助学生系统总结金属防护的方法，理解各种方法的原理，培养知识应用能力。
模块四：金属资源的保护
【数据分析】
1. 金属资源是有限的，不可再生；金属腐蚀造成巨大损失；不合理开采会导致资源枯竭和环境污染。
解析：通过数据分析，让学生认识保护金属资源的必要性。
2. 保护途径：① 防止金属腐蚀；② 回收利用废旧金属；③ 合理开采矿物；④ 寻找金属替代品。
解析：引导学生从多个角度思考保护金属资源的方法，培养综合思维能力。
3. 2024年再生铝行业政策有利于提高金属回收率，节约能源和资源，减少环境污染，降低生产成本，促进循环经济发展。
解析：结合最新政策，让学生了解国家在资源保护方面的举措，培养社会责任感。
【实践活动】
提示：方案应包括回收物品（如废铁钉、废铝箔、废铜导线等）、回收方法（设置分类回收箱、定期收集等）、宣传方式（制作海报、校园广播等）。
解析：通过设计实践活动，培养学生的创新能力和解决实际问题的能力。
课堂总结区（参考答案）
1. 认识到金属资源的有限性和重要性，了解了铁的冶炼原理和金属腐蚀的原因及防护方法，明确了保护金属资源的责任。
2. 中学生可以从身边小事做起，如节约使用金属制品、参与金属回收活动、向家人宣传金属保护知识等。
3. 思维导图应包括金属资源的存在形式、铁的冶炼、金属的腐蚀与防护、金属资源的保护等主要内容，体现各部分之间的联系。
解析：通过总结，帮助学生梳理知识脉络，形成知识体系，培养归纳总结能力。
课后拓展区（参考答案提示）
1. 教材习题答案参考教师用书。
2. 实验报告应包括实验目的、实验用品、实验步骤、实验现象记录、实验结论、反思与评价等部分。
3. 短文可从我国金属资源的现状、保护政策（如再生铝政策）、取得的成效等方面展开。
解析：通过课后拓展，巩固课堂所学知识，培养学生的自主学习能力和实践能力。
教学反思区（教师自用）
1. 本节课教学目标的达成情况：
2. 学生在探究活动中表现出的优势和不足：
3. 教学环节设计中需要改进的地方：
4. 对学生课后拓展作业的评价建议：
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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