金属的防护和回收

§5-3 金属的防护和回收
一、教学目标：
（一）知识与技能：
1、掌握钢铁锈蚀的原因和防止钢铁生锈的办法
2、掌握废金属的回收和利用
（二）过程与方法：
过程：探究铁生锈的原因 →防止铁生锈的办法 →废金属的回收和利用
方法：实验探究法、问题探究法
（三）情感态度与价值观：
1、认识到金属生锈给国家带来的损失。
2、通过对废金属的回收和利用的重大意义的认识，让学生知道学习化学的重要性，树立 学生的爱国热情。
二、重点、难点：
重点：
1、铁锈蚀的原因、防止铁生锈的办法
2、废金属的回收和利用
难点：
探究铁生锈的原因
三、课前准备：
1、实验室分组实验——铁钉的锈蚀（教师辅导下进行）；并初步完成书本表5-5的填写
具体安排、要求见附（一）
2、家庭实验——菜刀防锈
具体安排、要求见附（二）
3、收集：（a）钢铁腐蚀的证据（资料或实物）、（b）废金属对环境的危害事例
四、教学过程：
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引入 通过提问引入课题：（简单讲述钢铁用途后提问）钢铁生产和应用中面临的最大问题是什么？展示：钢铁生锈的材料（教师也应准备相关材料或图片）提问：“你知道全世界每年被腐蚀损耗的钢铁材料大约占年产量的多少吗？”讲述：我国每年因为金属腐蚀所造成的经济损失约占国内生产总值的3～4％，如1995年我国的金属损失约为1500亿元。那么如何防止金属腐蚀和回收废金属显然是一个意义十分重大的课题。 学生集体回答：“钢铁被腐蚀的问题！”由学生代表将课前收集钢铁腐蚀的“证据”交给教师。学生回答：“大约十分之一。” 切入主题学生既能增加感性认识又能走向实践。 使学生很自然地进入到《金属的防护和回收》的学习中去。（约3分钟）
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新课 钢铁锈蚀的原因 板书：§5--3金属的防护和回收讲述：“要研究如何防止金属腐蚀（以钢铁为例），那么首先要研究它为何锈蚀。”提问：“引起钢铁锈蚀的原因到底是什么呢？”展示并传看：学生课前实验的结果。（有条件的学校也可将实验效果最好的拍成照片给同学传阅）板书：一、钢铁的锈蚀及其防护学生回答后板书：1钢铁锈蚀的原因（1）主要是铁与氧气、水等物质进行一系列复杂的化学反应，铁转变成了化合物。（2）铁还会被环境中的其他物质锈蚀讲述：（a）酸类物质对钢铁的腐蚀，酸类物质会破坏钢铁表面的氧化膜（例如镀锌钢管），使内部金属直接暴露在外，容易生锈。另外酸也能直接将铁反应掉。 （b）钢铁在海水中更容易被腐蚀。因为海水中溶解有大量的盐，其中最主要的就是氯化钠，正如同学们在实验中观察到的那样：有一半浸在氯化钠溶液中的铁钉最容易生锈。检查各组实验记录并表扬效果良好的小组。然后投影：表5-5答案（见附一表格）调查学生家庭实验结果。提问：根据铁生锈实验，从物质变化、氧化反应角度考虑你还能得出什么结论？ 学生分组交流、观看照片等；再分析钢铁锈蚀的主要原因。由学生代表归纳回答钢铁锈蚀的主要原因： 钢铁在潮湿空气中，由于受氧气、水等物质的作用，发生一系列复杂的化学反应，而使铁转化成化合物。对照实验结果进行现象认知、问题思考、原理分析。认识到在海水中钢铁防腐更具有重大意义。全体学生完成书本表5-5的填写交流后由学生代表回答： 湿棉球处明显生锈；干布擦干处颜色发暗；涂食油处未见变化（光亮依旧）。再分析产生不同现象的原因。答：铁生锈是化学变化，属于缓慢氧化。 由学生根据亲手实验得出钢铁为何生锈的结论， 能使学生产生学习上的成就感并进一步体会到“实验探究法”在化学学习中的重要作用。促使学生主动思考，避免被动学习。 联系生活实际，避免教学内容机械枯燥。同时可激发学生的学习兴趣。再次证实钢铁生锈的原因。督促学生对课前准备高度重视。进一步提高学生综合分析能力。（8—10分钟）
铁锈相关知识 提问：（1）铁锈的颜色、状态如何？其主要成分是什么？（2）为何铁制品表面铁锈应及时除去？ 观察实物、阅读书本127页正文1、2二段。
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铁锈相关知识 上述答案：（1）铁锈是红褐色疏松固体物质，是混合物，其主要成分为Fe2O3。（2）因为铁锈是疏松的，若不及时除去，则空气、水分等更容易侵入，这样会加快钢铁的腐蚀速度。补充说明：由钢铁生锈为主要原因引发的船只、车辆失事事件也时有发生。钢铁防腐问题越来越受到人们的重视。 回答问题。 初步使学生学会不从单一角度看问题。（约4—5分钟）
钢铁防腐 提问：我们已经知道了钢铁为何生锈以及“生锈”给人类带来巨大损失，那么现实生活中应当如何防止钢铁生锈呢？ 板书：2防止钢铁生锈的常见做法（1）在钢铁表面覆盖保护层，例如：喷涂油漆、涂防锈油、烧涂搪瓷等。（2）镀上其他金属作为保护层，例如：镀锡、镀锌、镀铬等（3）其他方法，例如：防锈纸、表面发黑（发蓝）处理、改变金属成分（如不锈钢）等等。（4）金属自我保护实验：加热铝片讲述：熔化的液态铝在膜内可以流动，但不会漏出。 （1）交流日常生活中关于“防锈”的所见所闻。（2）阅读书本127页正文最后一段。（3）阅读书本128页“活动与探究”思考如何回答该问题。学生代表回答问题：（1）（2）（3）阅读书本128页拓展视野：铝的“自我保护” 使学生掌握防止铁生锈的常用方法。拓展学生视野，使他们形成不拘泥于书本、不满足于课堂的好习惯。领会氧化膜的致密性，对金属自身保护有更深理解。（7—8分钟）
过渡 教师简要归纳以上内容 听讲 简单小结过渡
废金属的回收和利用 板书：二、废金属的回收和利用投影：（1）何谓废金属？废金属，一般是指废钢铁、废有色金属，废稀有、贵重金属和报废的汽车、锅炉、机电产品及设备等。板书：1、废弃金属的危害 （1）极大地浪费资源投影：（2）废弃金属造成巨大的资源浪费和经济损失。据中国钢铁协会、再生资源回收协会统计，目前我国可以回收而没有回收利用的再生资源价值达300亿～350亿元，每年约有500万吨左右的废钢铁、20多万吨废有色金属没有回收利用。板书（2）严重地环境污染（列举事例）小结： 废金属弃置不用，不仅是资源的极大浪费，而且占用土地，污染环境。 阅读书本、投影（1）；阅看投影（2）交流收集的废金属对环境造成危害的事例（例如：焚烧处理含镉、含汞、含铅的废电池可能造成严重的空气污染，重金属富集程度很高的灰渣也可成为重金属土壤污染源。）得出结论：“废弃金属不但极大地浪费资源，而且严重地污染环境。” 使学生掌握废金属不是一般的废弃物。并使学生知道废弃金属的后果。
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废金属的回收和利用 板书2、回收金属的重要意义讲述：目前，世界各国都十分重视废金属的回收再用。我国废金属由物资部门（金属回收公司）和供销部门（主管废旧物资回收业务的公司）负责回收经营。对个人拣拾的少量生产性废金属器材，只能由各级回收主管部门批准设立的回收专点凭证（街道和乡以上单位证明）收购。板书：（1）节约矿产资源、节约能源 （2）减少环境污染回收的废旧钢铁主要用于炼钢，利用某些边角余料可以生产某些设备、仪器的零件等。据计算，利用1t废钢炼钢，可节约矿石2t、焦炭1t、石灰石0.5t。回收1t铬不锈钢，可节约铬0.13t。可见，利用回收金属进行冶炼，还可以节约大量能源。投影：（3）我国在回收废金属上有何成就？ 我国废旧金属的回收再利用已经被许多发达国家政府高度重视。我国铜的再生利用率在1992年、1994年和1996 年间分别占当年精炼铜产量的36％、35.8％和61％，与发达国家相近。但铝的平均回收率不足3％，锌的回收率不足5％。随着我国金属用量的不断增加，再生利用废旧金属对于缓解资源短缺具有重要作用，意义深远。 （1）废金属的回收有具体规定。（2）废金属的利用不但节约矿产，而且节约能源。具有巨大的社会效益和经济效益。 阅读书本和观看投影（3），得出结论：我国回收废金属行业成就卓越，令世界各国刮目相看。 初步掌握我国废金属回收和利用的相关知识树立学生的爱国热情。从小立志，报效祖国。（8—10分钟）
总结 1归纳本课新知识要点：（按板书内容） 2投影给出课堂练习 （内容见附三）3布置作业（见本节练习） 1集体回顾2当堂解答 3课后作业 1巩固新知识2提高解题能力（约8分钟）
五、板书设计：
§5-3金属的回收和防护
一、钢铁的锈蚀及其防护
1、钢铁锈蚀的原因：
（1）主要是铁与氧气、水等物质相互作用，发生一系列复杂的化学反应，使铁转化成化合物。
（2）铁还会被环境中的其他物质锈蚀。
2、防止钢铁生锈的常见做法：
（1）在钢铁表面覆盖保护层。（例如：喷涂油漆、涂防锈油、烧涂搪瓷等。）
（2）镀上其他金属作为保护层。（例如：镀锡、镀锌、镀铬等）
（3）其他方法。{例如：防锈纸、表面发黑（发蓝）处理、改变金属成分（如不锈钢）等等。}
二、废金属的回收和利用：
1、废弃金属的危害
（1）极大地资源浪费
（2）严重地环境污染
2、回收金属的重要意义
节约矿产资源、节约能源等。有着巨大的社会效益和经济效益。
六、本节练习：
§5-3金属的防护和回收
一、选择题：
1、在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最快的是（ ）
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
2、下列防锈措施不当的是（）
A在铁制品表面镀上一层锌
B在车船表面喷涂油漆
C将使用后的菜刀用布擦干
D用洗涤剂把铁制品表面的油膜洗去
3.、镁在空气中燃烧时，发生如下两个 3Mg+N2点燃Mg3N2 2Mg+O2点燃2MgO 已知24g镁在纯氧中完全燃烧可得40g产物，那么24g镁在空气中完全燃烧所得产物的质量（ ）
A等于40g B小于40g C大于40g D无法确定
4 、 铁是人类生活、生产实际中应用很广的一种金属材料。有关铁的叙述正确的是（）
A使用铁锅比铝锅更有利于人体健康
B铁是一种晶体，熔化时温度逐渐升高
C铁能置换出酸中氢气
D铁是电的良导体，因为铁是由铁原子直接构成的
5 、 1989年世界卫生组织把铝定为食品污染源之一，加以控制使用。铝在下列应用中应该加以控制的是（）
（1）制铝合金（2）制电线（3）制炊具（4）明矾净水（5）明矾与苏打制食品蓬松剂（6） 用氢氧化铝凝胶剂制胃舒平药品（7）银色漆颜料（8）易拉罐（9）包装糖果和小食品
A（3）（5）（8）（9） B（6）（8）（9）
C（3）（5）（9） D（3）（4）（5）（6）（8）（9）
6 、 垃圾是放错了位置的资源，应该分类回收，生活中废弃的铁锅、铝制易拉罐、铜导线等可以归为一类加以回收，它们属于（）
A金属或合金 B化合物 C氧化物 D非金属
二、填空题：
7、铁锈的主要成分是 ，在FeO、Fe2O3、Fe3O4中铁元素质量分数最高的 是 。
8、常温下，在干燥的空气中铁跟氧气 发生化学反应，但在潮湿的空气中，铁跟
和 等发生化学反应而生成铁锈。为防止铁制品生锈可以采取的方法有：
（1）
（2）
（3）
（4）
9、写出下列反应的化学方程式
（1）铁丝在氧气中燃烧：
（2）氢气还原氧化铁：
（3）铁粉在高温下跟水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气
三、实验与探究
10、某课外活动小组为探究钢铁制品生锈的条件，进行了研究性学习。他们准备了以下实验用品：刚洗净的试管4支、3枚铁钉、植物油、久置的蒸馏水、镊子、滤纸。
（1）还需要的实验用品为 。
做实验时，他们发现铁钉上有锈，为了迅速除去铁锈，他们进行了如下实验操作：
a取一支试管，将生锈的铁钉放入试管；
b向试管中倒入2mL稀盐酸；
c用试管夹夹持试管，在酒精灯上加热；
d当铁钉上的锈消失并变得光亮时，将试管内的废液倒入废液缸内；
e用镊子夹取铁钉用蒸馏水冲洗干净，在酒精灯外焰上烘干铁钉。
（2）你认为上述操作中存在什么问题？
应该怎么做？
（3）除了给铁钉除锈外，上述给出的实验用品还有哪些不符合实验要求？
应该怎样处理？
四、间答题
11、已知金属越活泼，则与酸反应越激烈；常见金属的活泼性是Mg﹥Al﹥Fe 。试回答下列问题：
(1)等质量的Mg、Al、Fe与足量且等质量分数的硫酸反应，产生氢气最快的是 ，最慢的是 。
（2）镁和铝都比铁活泼，在空气中为什么铁制品比镁和铝的合金制品更容易生锈？
练习答案
1、D 2、D 3、B 4、A 5、D 6、A
7、Fe2O3 FeO 8、不易 氧气 水 （1）保持铁制品表面洁净与干燥（2）涂上一层油（3）镀上一层金属（4）改变金属内部结构 9、 （1）3Fe﹢2O2 点燃 Fe3O4
（2）3H2+Fe2O3△2Fe+3H2O （3）3Fe+4H2O高温Fe3O4+4H2 10（1）酒精灯、试管夹、盐酸、橡皮塞（2）铁不能用酒精灯外焰烘干，可在试管内烘干，防止直接加热时铁与氧气反应（3）刚洗的试管、久置的蒸馏水不符合要求。 应烘干一支试管备用；将蒸馏水煮沸、冷却备用。 （11）(1)Mg Fe (2)因为镁铝合金在空气中合成了致密的氧化膜，起到保护作用。而铁锈则是疏松多孔的，一旦生锈还会越锈越快。
附一
可按书本126页进行，也可按教材配套实验册之实验十进行。实验后填写下表：
试管 1 2 3 4 5
立即观察 无现象 无现象 无现象 无现象 无现象
1天后 铁钉表面有少量白色固体生成（ZnSO4），其余处发暗。 食盐水液面处铁钉表面已明显有少量红褐色铁锈。液体略呈浅黄色。 铁钉与湿棉花交界处发暗，但未见明显的铁锈。 仍然无明显现象 无现象
3天后 铁钉表面有较多铁锈生成。 食盐水液面有一层铁锈，试管底部也可见铁锈沉积，液体呈浅红褐色。 铁钉与湿棉花交界处生锈。 铁钉表面变暗 无现象
1周后 铁钉表面铁锈增加。 食盐水液面和试管底部铁锈均增加，与液面交界处铁钉明显变细。 铁钉与湿棉花交界处铁锈增多，该处棉花也明显变成红褐色。 铁钉表面有少量锈斑 无现象
（说明：1号试管中铁钉已被稀硫酸浸过）
附二
必须注意：不能用不锈钢菜刀，要用铁质菜刀。按书本127页“交流与讨论”进行，棉球可用食盐水浸透后直接放在菜刀上。
附三
课堂练习：
1、小明发现家里的铜器表面生了一层绿色物质，用小刀刮去后又见到原来红色的铜。小明去问老师，老师告诉他这是铜生锈了，这层绿色物质叫“铜绿”，学名叫“碱式碳酸铜”，化学式为Cu2（OH）2CO3。据此你能帮助小明分析铜器生锈的原因吗？你的推理依据是什么？你如何帮助小明将铜器上的锈除去？
2、家用铝锅内的赃物能用钢丝球擦洗吗？为什么？
3、铁能跟许多物质发生反应，试写出几个反应的化学方程式。
课堂练习答案：
1、在潮湿的空气中铜与氧气、水、二氧化碳等作用生成了铜绿。推理依据是按铜绿的化学式可知：铜绿含C、H、O、Cu四种元素，若无空气中的O2、H2O、CO2等对铜发生作用则铜绿中不可能含O、C、H等元素。 用白醋浸泡可除去铜锈。
2、不能。钢丝球会破坏铝锅表面的致密氧化物保护膜，会加速铝锅腐损。应改用洗洁精浸洗等方法
3 、 （1）3Fe﹢2O2 点燃 Fe3O4
（2） Fe+2HCl===FeCl2+H2↑ （3）Fe+CuSO4==Cu+FeSO4