资源简介

(共35张PPT)
主题情境
高铁建设中金属材料的保护
探究铁轨的锈蚀原因和防锈措施
探究车体的光亮原因
探究弓网系统中铜导线的锈蚀和防护
探究我国金属资源的现状和保护
情境线
问题线
铁生锈与什么因素有关？哪些措施可以防止金属锈蚀？
知识线
探究铁制品锈蚀的条件；了解防止金属锈蚀的原理及方法
了解金属与氧气的反应
我国的金属资源现状如何？保护金属资源的有效途径有哪些
了解我国的金属资源现状；了解保护金属资源的有效途径；了解回收利用金属的意义
铜导线是否会发生腐蚀？不同金属和氧气反应的难易和剧烈程度说明了什么
铝合金车体始终光亮如新的原因是什么呢？
课时3 金属资源保护
主题情境·高铁建设中金属材料的保护
1. 以铁生锈为例，了解铁生锈的条件及防锈原理
2. 了解保护金属资源的有效途径，知道废弃金属对环境的影响及金属回收再利用的价值
3. 认识金属矿物是宝贵的自然资源，形成保护和节约资源的可持续发展意识与社会责任
学习目标
重难点
生锈的铁轨
(主要成分Fe O ·xH O)
光亮的车身
弓网系统裸露的铜导线
为何铁轨易生锈而铜导线和车身不易生锈呢？
假设一：铁生锈与水有关
假设二：铁生锈与氧气有关
假设三：铁生锈与氧气和水有关
提出问题
形成假设
铁生锈(铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O)与什么因素有关？
探究铁轨的锈蚀原因和防锈措施
任 务 1
铁：Fe
铁锈主要成分
Fe O ·xH O
增加了H、O
与H2O、O2有关？
为什么铁会锈蚀？
将3枚打磨过的铁钉分别放入3支试管中，进行如下实验：
铁钉所接触的物质有什么不同？
设计并实施实验
干燥的空气
①
②
③
经煮沸后迅速冷却的蒸馏水
植物油
铁与水、空气同时接触
铁只与水接触
铁只与空气接触
棉花和氯化钙(干燥剂)
试管中现象
获取证据
①
②
③
放置7天后：
试管 分析 是否生锈
① 铁与水、空气同时接触
② 铁只与水接触
③ 铁只与空气接触
生锈
不生锈
不生锈
对比①②说明
铁生锈一定要有_____________参加；
对比①③说明
铁生锈一定要有____参加。
空气中的氧气
水
形成结论
铁钉生锈的过程，实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。
反思评价及表达交流
1.铁钉表面哪一部分生锈最严重？为什么？
在水与空气的交界面生锈最严重。因为在此处铁钉与水和氧气的接触最充分
干燥的空气
①
②
③
经煮沸后迅速冷却的蒸馏水
植物油
反思评价及表达交流
2. 各物质的作用分别是什么？
隔绝氧气
除去水中
溶解的氧气
吸收水分
棉花和氯化钙(干燥剂)
(1)实验开始前，需用砂纸打磨铁钉，目的是什么？
除去铁钉表面的氧化物或污物
小组讨论：
铁锈是一种疏松多孔的物质，能让空气中的氧气和水分穿过它的空隙，不断向内层渗透，持续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀
(2)铁生锈的反应会一直进行吗？
资料卡片
世界上每年有大量的金属设备和材料因腐蚀而报废。
铁轨的生锈可能对铁路系统的安全性造成严重影响，铁轨表面的生锈部分通常较为不平整，这降低了列车的行驶平稳性。铁锈在铁轨表面会形成一层微小的氧化物，它们降低了轮轨之间的摩擦力。这会导致列车在制动时的制动距离增加，制动效率降低，最终增加了事故的风险。
思考：金属锈蚀会带来这么多问题，哪些措施可以用于铁轨防锈？
思考：金属锈蚀会带来这么多问题，哪些措施可以用于铁轨防锈？
防止铁轨锈蚀的处理方法有很多，最常见的是喷涂。在喷涂之前，首先要清除表面的锈蚀物和污垢，然后在表面上涂上特殊的防腐漆，不仅能防止铁轨表面受到腐蚀，还能提高铁轨的耐久性和使用寿命。
除了喷涂外，还有一些其他的防锈蚀处理方法，如电镀、热浸镀、阴极保护等。
保持洁净干燥
保持铁制品表面洁净和干燥，如菜刀洗净擦干
涂保护膜——化学
使表面形成致密的氧化膜，如烤蓝等
涂保护膜——物理
在金属制品表面覆盖保护膜，如刷漆、涂油等
制成合金
改变金属的内部结构，如将铁制成不锈钢
一般铁制品的防锈
防锈
车龙头
胶套、镀铬
车架
烤漆
辐条
制成不锈钢或镀锌
车链及齿轮
涂油
(1)下面以铁合金为主要材料的自行车构件，分别采取了什么防锈措施？
小组讨论：
(2)如何除去铁制品表面的铁锈呢？
物理方法
砂纸打磨
化学方法
酸洗法
小组讨论：
资料卡片
铁锈能与稀盐酸或稀硫酸发生反应生成可溶性的物质，所以可用稀盐酸或稀硫酸除去铁锈
铁生锈造成钢铁浪费
利
利用铁粉缓慢氧化放热制成暖宝宝
利用铁生锈吸收O2和H2O制成铁粉双吸剂
弊
辩证看待铁生锈，铁生锈在生活中有哪些应用？
VS
光亮的车身
铝合金车体始终光亮如新的原因是什么呢？
探究车体光亮的原因
任 务 2
在铝合金的外表上涂保护膜，如喷漆，烤蓝等等。
铝在空气中反应生成致密的氧化膜。
铝在空气中会反应吗？
4Al+3O2 2Al2O3
铝在常温下就能发生这个反应，形成致密的保护膜。
光亮的车身
铝合金车体始终光亮如新的原因是什么呢？
保持车体光亮的原因：
①铝表面致密的氧化铝膜起作用
②车体经常清洗和养护
释疑
资料卡片
据建材网报道：经过重污染地区的胶济线、
京沪线，部分路段列车裸露在空中的弓网系
统的接触线表面生成铜绿[Cu (OH) CO ],
强度降低，甚至开断脱落，引起弓网故障。
探究弓网系统中铜导线的锈蚀和防护
任 务 3
铜和铁相比，不易锈蚀，但是在某些环境下铜也会发生锈蚀。
结合资料，猜想铜锈蚀的条件是什么
铜在氧气、水、二氧化碳共同作用下生成铜绿
不与酸性物质接触
类比铁制品的防锈措施，你能说出一般铜制品的防锈措施吗
防锈
保持表面洁净干燥
表面覆盖保护层
在金属制品表面覆盖保护膜
制成合金
改变金属的内部结构，如将铜制成铜合金
资料卡片
铜锈能与酸反应
由于高铁弓网系统长期裸露在空中，所以高铁弓网系统导线综合多种因素选择铜合金以减少锈蚀。
资料卡片
高铁的弓网系统铜导线是裸露的，在高铁高速行驶的过程中，受电弓与接触网导线之间会产生摩擦。为了减少这种摩擦带来的磨损，提高受电弓和接触网导线的使用寿命，采取了多种措施。一方面通过研发新材料来优化受电弓的受流滑板，降低其与接触网导线之间的摩擦系数。另一方面，改进接触网的排列方式，使其呈现“之”字形排列，从而实现磨损的均匀分布，延长使用寿命。并且定期检查和更换，确保不影响高铁的运行。
弓网系统中铜导线的防护
2Cu+ O2 ===== 2CuO
△
铜和氧气能发生反应吗 实验现象说明了什么
铜在空气中不燃烧，表面变黑
Al
Fe
Cu
4Al + 3O2 ===== 2Al2O3
3Fe + 2O2 Fe3O4
2Cu + O2 2CuO
常温在空气中形成氧化膜
在纯氧中点燃才反应
不燃烧，表面变黑
铝、铁、铜和氧气反应的难易和剧烈程度说明了什么
金属和氧气反应的条件不同，说明金属的活泼性不同。
是否所有金属都能与氧气反应呢？
金不能，真金不怕火炼！
探究我国金属资源的现状和保护
任 务 4
为什么要将复合材料应用在高铁建设上？
资料卡片
复合材料是以纤维、颗粒等作为增强材料，以聚合物、陶瓷、金属作为基体复合而成的具有优异性能的新型材料。它具有高比强度、高比模量、耐疲劳、耐腐蚀、隔热、耐磨、低成本、可设计性强等一系列优点，目前已成为高速列车轻量化越来越重要的一类材料。
我国拥有品种较为齐全的有色金属矿产资源，一部分矿种的储量名列世界前茅，人均占有量低于世界水平，人均资源占有量仅排在世界第80位
我国的资源现状
金属资源是不可再生资源
Ag
16年
Sn
17年
Au
26年
Pb
26年
Zn
27年
Cu
42年
Fe
195年
Al
257年
矿物的储量有限，而且不能再生。我们要有计划、合理地使用金属资源。
一些矿物可供开采的年限
为什么要将复合材料应用在高铁建设上？
释疑
1. 复合材料本身性质优越，能满足高铁建设的各种需求。
2. 金属资源不可再生，复合材料可用于替代部分金属材料
金属基复合材料
——转向架
纤维增强复合材料——流线型车头中的前端车钩头盖
有效地
防止金属锈蚀
有计划、合理
地开采矿物
回收和利用
废旧金属
积极寻找
金属的代用品
如何保护金属资源呢？
自主阅读课本P20页，归纳保护金属资源的有效途径
节约金属资源
节约能源、降低金属使用成本
回收利用铝制饮料罐与制造新的铝制饮料罐相比，能节约金属资源和能源
减少重金属对水体和土壤的污染
将废旧电池随意丢弃，这些金属渗出会造成地下水和土壤污染，威胁人类健康
资料卡片
金属回收是指从废旧金属中分离出来的有用物质经过物理或机械加工成为再生利用的制品，是从回收、拆解、到再生利用的一条产业链。
金属回收的意义
课堂小结
有效地
防止金属锈蚀
回收和利用废旧金属
有计划、合理地开采矿物
积极寻找金属的代用品
防止铁生锈
1.保持洁净干燥
2.涂保护膜——化学方法或物理方法
3.制成合金
破坏
铁生锈的条件
铁与氧气、水同时接触
使铁与氧气或水隔绝
金属防护与废金属回收
1.钢铁生锈会造成安全隐患和经济损失。下列做法不能防止铁生锈的是(　　)
A. 喷漆
B. 电镀
C. 置于潮湿环境
D. 制成不锈钢
C
随堂练习
3. 保护金属资源的有效途径，不包括下列的(　　)
A. 合理开采矿物 B. 寻找金属替代品
C. 回收利用金属 D. 禁止使用铁制品
D
2. 如图，将一根细铁丝插入盛有水的烧杯中，一段时间后，锈蚀最严重的部位是(　　)
A. a B. b
C. c D. 一样严重
B
4. 如图所示，调节杠杆平衡，下列说法正确的是(　　)
A. 三个实验都遵守质量守恒定律
B. 实验1通入CO2一段时间后，活
性炭包上升
C. 实验2加热细铜丝团一段时间后移走酒精灯，观察到铜丝变黑色，细铜丝团上升
D. 实验3一段时间后，铁粉包下沉，是因为铁粉吸收水分与氧气、水反应生锈
D
新考法 跨物理学科
(1)图1实验的目的是__________________________
________，该实验运用的化学实验方法是_______
_____。
(2)图2实验(试管中剩余部分均充满氧气)，一周后，两支具支试管中的现象分别是_________________
_____________。玻璃管中红墨水的变化是______
_____(填“左高右低”或“左低右高”)。
5. 根据下列探究铁锈蚀的实验装置回答问题：
探究铁生锈是否与氧气(或空
控制变
A中铁钉生锈，B
左高
气)有关
量法
中铁钉不生锈　
右低

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