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第八单元　金属和金属材料
课题3　金属资源的利用和保护
第2课时　金属资源保护
2022年版课标要求：
1.内容要求：①以铁生锈为例，了解防止金属腐蚀的常用方法。②了解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。
2.学业要求：从辩证的角度，初步分析和评价物质的实际应用，对金属材料使用与金属资源开发、资源回收等社会性科学议题展开讨论，积极参与相关的综合实践活动。
人类每年要向自然界索取大量的金属矿物资源，提取数以亿吨计的金属。
但是，世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%~40%。
防止金属腐蚀已成为科学研究和技术领域中的重大问题。
知识点1　金属的腐蚀
完成课本第19、20页“探究　铁钉生锈的条件”，填写有关内容：
【问题】
铁钉容易生锈（铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O）。那么，铁钉生锈需要哪些条件呢？
【实验】
现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和氯化钙（干燥剂）。你还可以选用其他物品。完成有关实验内容：
思考：为什么要用蒸馏水？_________________________。
要除去水中溶解的氧气
装置 铁钉一半浸在蒸馏水中 铁钉全部浸没在蒸馏水中，水面上加一层植物油（目的：隔绝　 ） 铁钉在干燥的空气中
现象
铁钉生锈，水面附近锈蚀最严重
铁钉不生锈
铁钉不生锈
空气
【分析与结论】
（1）上述实验设计是如何控制变量的？对比实验①②：控制____________等因素不变，通过有无________存在时的实验，说明铁钉生锈需要空气；对比实验①③：控制____________等因素不变，通过有无________存在时的实验，说明铁钉生锈需要水。
（2）对铁钉生锈的条件，你能得到哪些结论？铁生锈的主要 条件为___________________________________。
空气
铁钉、水
铁钉、空气
水
与空气和水（或水蒸气）直接接触
【知识小结】
（1）铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与____________等发生化学反应的过程。
（2）铁制品可以全部锈蚀，原因是铁与氧气、水等反应生成的铁锈很________，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应。
氧气、水
疏松
课堂精练
例1　某同学设计如图实验探究铁锈
蚀的条件（铁钉洁净无锈）。
（1）一段时间后，只有实验______
（填序号，下同）中铁钉锈蚀。
（2）通过对比实验______和______，得出只有水无法使铁锈蚀。
（3）实验B中植物油的作用是______________。蒸馏水要事先煮沸并迅速冷却的目的是_____________________________ ___________________________。
A
A
B
隔绝空气
除去水中溶解的氧气并防止空气中的氧气再溶解到水中
1．（2023攀枝花中考）根据铁锈蚀的条件判断，下列铁钉最容易生锈的是 （　　）
A B
C D
D
2．（2024阳江一模）将铁粉和炭粉的混合物用食盐溶液润湿后，置于如图装置中，进行铁的锈蚀实验。下列有关说法正确的是（　　）
A．铁锈蚀后生成四氧化三铁
B．一段时间后，打开弹簧夹，右侧
试管中导管内液面上升
C．该实验可证明炭粉会加快铁锈蚀
D．若用水代替食盐溶液，则铁粉不能发生锈蚀
技巧点拨　（1）铁锈蚀属于缓慢氧化，该过程放出热量（“暖宝宝”发热的原理）。（2）在高温、酸性、食盐溶液等环境中，铁锈蚀的速率会加快。
B
3．（拓展迁移）某同学根据铜绿的成分Cu2（OH）2CO3作出猜想：铜锈蚀的条件除了有氧气和水外，还必须有二氧化碳。为证明“必须有二氧化碳”，需要进行如图实验中的 （　　）
A．甲和乙 B．甲和丁
C．乙和丁 D．丙和丁
B
（1）通过对铁钉生锈条件的探究，你对防止铁制品锈蚀有什么建议？
（2）自行车的构件如支架、链条、钢圈等，分别采取了哪些防锈措施？
对防止铁制品锈蚀的建议 自行车的某些构件采取的防锈措施 支架
链条
钢圈
喷漆
涂润滑油
电镀
①保持表面清洁干燥；
②覆盖一层保护膜(如涂油、喷漆或电镀等)；
③制成合金(如制成不锈钢)
知识点1　防锈的原理及方法
防止铁生锈的方法
机械表面涂防锈油
表面烧涂搪瓷
镀其他金属
烤蓝
车船的表面
涂上油漆
例2　（2023青岛中考）下列防锈方法中，与其他三种方法原理不同的是 （　　）
A．制成合金 B．表面刷漆 C．表面涂油 D．覆盖塑料
　 4．下列有关金属锈蚀与保护措施的说法中，错误的是 （　　）
A．铁锈蚀的实质是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生了化学反应
B．同样的铁制品在潮湿多雨的东南地区比在干燥的西北地区更
易锈蚀
C．铝的抗腐蚀性能比铁强，生活中可用钢丝球洗刷铝锅
D．为防止铁制雕像锈蚀，用自来水冲洗其表面的灰尘后应及时擦干
A
C
课堂精练
资料：矿物的储量有限，而且不能再生。根据已探明的一些矿物的储藏量，并根据目前这些金属的消耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如图所示（不包括今后新探明的矿物储量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等）。
知识点3　保护金属资源
1．金属矿物的储量有限，而且不能再生，因此应保护金属资源。
2．保护金属资源的有效途径：
（1）防止金属__________； （2）__________废旧金属；
（3）有计划、合理地____________；（4）寻找金属的_________。
腐蚀
回收利用
开采金属矿物
代用品
回收废旧金属有什么意义？
1.可节约金属资源
2.可节约能源
3.降低金属使用成本
4. 可减少重金属对水体和土壤的污染
据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜20%，而且还可节约金属资源和95%的能源，可见回收利用废金属，具有巨大的社会和经济效益。
【思考与讨论】查阅资料，了解我国的稀土储量、稀土生产量，以及我国稀土资源的利用与保护，并与同学交流。
稀土元素是储量较少的一类金属元素的统称，有“工业的维生素”的美誉，是重要的战略资源，广泛应用于新能源、新材料、航空航天、电子信息等尖端科技领域。
说到我国的稀土，必须感谢一位国际著名的中国化学家，他就是2008年度国家最高科学技术奖获得者徐光宪院士。徐光宪和他的团队提出了稀土分离技术，使我国能够自主分离稀土产品，打破了发达国家在国际稀土市场上的垄断地位。到目前为止，我国的稀土储量居世界第一位，稀土的年生产量和年消费量也都居世界前列。
课堂精练
例3　我国矿物资源比较丰富，但不能再生。下列能保护金属资源的是 （　　）
A．废旧金属随意丢弃
B．将铁制品放置在潮湿的空气中
C．任意开采矿物资源
D．自来水管用塑料管材代替铁管
5．下列关于金属材料回收利用的说法错误的是（　　）
A．可以防止金属锈蚀 B．可以节约能源
C．可以减少对环境的危害 D．可以节约金属资源
D
A
素养提升
1．（2023中山三模）深中通道是我国的一项超级工程，其中建设大桥时使用了大量钢材。为保证大桥的使用寿命，下列措施错误的是 （　　）
A．在钢材表面镀一层铜
B．用生铁代替钢材
C．制成耐海水腐蚀的特种钢
D．钢索外包裹一层橡胶
B
2．某品牌“暖宝宝”说明书的部分内容如图，使用时能快速发热。下列说法错误的是（　　）
A．使用时铁粉发生缓慢氧化
B．使用时黑色固体粉末逐渐变为红棕色
C．氯化钠是铁锈蚀的条件之一
D．粉末状成分有利于发热
C
3．（创新实验）如图是探究铁锈蚀条件的装置。调节L端与R端的液面高度一致，塞紧橡胶塞，一周后观察。下列推断正确的是 （　　）
A．a、b管中铁钉均发生锈蚀
B．L端与R端液面高度仍然保持一致
C．植物油起液封作用，防止水蒸气进入b管
D．该实验说明铁锈蚀只与水有关
C
4．兴趣小组进行铁生锈的实验探究活动，将螺旋状的光亮铁丝分别置于如图装置中，一段时间后观察。
（1）　　　　（填序号）中铁丝出现了明显的锈迹，且试管中液面　　　　（填“上升”或“下降”）。
（2）对比①③可知，铁生锈与空气中的　　　　有关。
①
上升
氧气
5．易错辨析。判断下列说法是否正确，对的打“√”，错的打“×”。
（1）铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以全部锈蚀。 （　　）
（2）防止铁锈蚀必须同时隔绝氧气和水。 （　　）
（3）用“银粉漆”（铝粉）涂在铁栏杆表面防锈，是因为铝的化学性质不活泼。 （　　）
√
×
×
金属
资源
的利
用和
保护
铁的冶炼
原理
原料
设备
产品
利用
保护
铁生锈
的条件
防止
铁生
锈的
措施
保护金属资源
与氧气、水
同时接触
在铁制品表面覆
盖保护层
保持铁制品表面
洁净与干燥
改变金属组成，
制成合金
3CO +Fe2O3
2Fe +3CO2
铁矿石、焦炭、
石灰石、空气
高炉
生铁
高温
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