8.3.2 金属资源的利用和保护（第2课时）-2024-2025学年九年级化学下册同步教学课件（人教版2024）

稀土是什么？为什么说它是压制美国的一张王牌？稀土其实并不是土，而是17种金属元素的总称，包括了元素周期表中的镧系元素以及抗乙两种元素。因为18世纪发现的稀土矿物资源很少，再加上只能制备出少量不溶于水的氧化物，所以历史上习惯称之为稀土。人们根据原子序数和质量的不同，将稀土划分为轻稀土和重稀土，把它们添加进不同的材料中，可以制造出性能各异、种类繁多的新型材料。上世纪60年代，稀土中的金属元素有就引发了一场彩电革命，人们发现将有掺杂进彩电的红色荧光粉中，可以大大提升其亮度和鲜艳程度。紧接着到了70年代，稀土开始取代硅酸铝，成为石油炼化过程中的催化剂。同时，面对1973年和1978年连续两次的石油危机，汽车生产商渴望研制出更加轻便的发动机，以节省油耗。钕磁铁的出现无疑帮了人们一个大忙，它是由铁、硼和稀土元素钕混合制成，是现如今磁性最强的永久磁铁，被广泛应用于电机、扬声器、磁盘、磁共振等设备当中。除此之外，轻稀土还在冶金、陶瓷、玻璃等行业发光发热，而重稀土则主攻高精尖科技，应用在激光、超导体和核工业等领域。其实早在1992年邓小平南方谈话时就提到了中东有石油，中国有稀土，这足以证明稀土资源在中国的地位之重。直到今天，他也依旧被认为是中国压制美国的一张王牌。那么这具体表现在哪些方面呢？首先是稀土储量，我国具有开采价值的稀土占全球的23%左右，尖端科技所需要的重稀土储量更是达到了全球储量的90%。面对如此丰富的稀土资源，上世纪80年代到90年代，在徐光宪院士的带领下，科学家们成功研制出了稀土的分离提纯技术。伴随着内蒙古包头、白云鄂博、江西赣南等地区的稀土矿区的成立，一套完整的稀土产业链也逐步成型。目前，我国是全球唯一一个拥有稀土全产业链的国家。因此，综合了储量和技术两大优势，长期以来我国一直承担着全球稀土供应的重要角色。但是随着大量开采和出口稀土，一些问题也随之浮现。第一，价格暴跌。从1990年到2005年，我国的稀土出口量增长了近十倍，但是平均价格只有初期价格的64%。为了赚取更多的钱，国内企业只能开采更多的稀土，由此陷入了恶性循环。第二，环境污染。大肆的开采不仅造成了植被破坏、水土流失等问题，加工生产过程中排放的废水、废气也污染着周边的环境。2011年，江西省稀土企业的总利润达到了65亿，但是要想恢复矿区的生态环境，则需要投入380亿元进行治理。第三，储量跟不上需求。我国以23%的储量承担着全球90%以上的稀土供应，资源的大量外流很可能会导致我国自顾不暇。因此，为了避免企业的无节制开采，国家采取了限额开采、联合机制等一系列措施，这也直接导致了稀土价格的回升。2015年，迫于世界贸易组织的压力，中国取消了对稀土的出口配额和出口关税。但是这并不妨碍我国稀土行业的高速发展，近年来，我国也开始储备稀土资源，转而进口缅甸、马来西亚等国的稀土矿产，并利用先进的提纯技术加工后再加价出口，由此喜剧性的一幕出现了，我国不仅仅是最大的稀土出口国，更成为了最大的稀土进口国。综上所述，也不难看出，面临种种危机，中国稀土之所以还能够压制美国，依赖的并不是储量的多少，而是先进的提纯技术和完整的产业链。 稀土为何成为全球竞相争夺的香饽饽？2025年初，一场围绕稀土资源的激烈争夺战在国际舞台上悄然上演。美国和欧盟就乌克兰的稀土资源展开了龙争虎斗。美国以安全保障为由向乌克兰施压，签署矿产协议，欧盟则抛出互惠合作计划。这一场景背后，隐藏着稀土资源在当今世界不可忽视的重要性。稀土，这个被称为工业维生素的资源，名字或许听起来有些陌生，但它的影响力却无处不在。从我们日常使用的智能手机，到国防军事中的高精尖武器，再到航空航天领域的先进飞行器，稀土都发挥着不可替代的作用。在一些高科技电子产品中，稀土元素的使用量虽然占比不大，但却关乎着产品的关键性能。例如，在永磁材料中加入稀土元素，可以大大提高磁性，这使得电机的效率大幅提升，从而在电动汽车等领域具有重要意义。那么，为何稀土会成为全球最热资源呢？首先，从科技发展的角度来看，现代科技正朝着高精尖的方向飞速发展，而稀土的特殊性能正好契合了这种需求。在激光技术中，稀土元素能够提供稳定而高效的激光输出，这对于激光切割、激光医疗等应用来说至关重要。就像一位技艺高超的厨师，稀土元素如同特殊的调味料，虽然用量不多，却能让整道菜的品质提升到一个新的高度。其次，在全球产业链竞争日益激烈的今天，掌握稀土资源就等于握住了产业链的关键一环。美国和欧盟对乌克兰稀土资源的争夺，其实是对全球供应链重塑的焦虑表现。随着全全球经济格局的不断变化，各国都在寻求在产业链上占据更有利的位置，稀土资源的供应稳定性直接关系到众多产业的发展。如果一个国家在稀土供应上被卡脖子，那么其相关产业将面临巨大的冲击。这就好比一场接力赛，稀土就是那关键的一棒，如果这一棒掉了，整个产业发展的节奏就会被打乱。再者，从地缘政治的角度来说，稀土资源的争夺反映了各国对地缘政治格局重构的野心。在国际政治舞台上，资源的控制权往往与政治影响力紧密相连。拥有丰富的稀土资源不仅可以满足自身的需求，还可以通过资源的出口和合作，与其他国家建立政治和经济上的联系。美国和欧盟的这场争夺战不仅仅是为了资源本身，更是为了在国际地缘政治格局中拥有更多的话语权。总结而言，稀土成为全球最热资源并非偶然，它在科技产业和地缘政治等多方面的重要性使得它成为各国竞相争夺的焦点。美国和欧盟围绕乌克兰稀土资源的争夺战，只是全球稀土资源竞争的一个缩影。在未来，随着科技的不断发展和全球格局的进一步演变，稀土资源的重要性可能会更加凸显。这也提醒着我们要重视稀土资源的合理开发利用和保护，同时也要关注国即稀土资源竞争背后的复杂局势，以保障自身在全球竞争中的利益。 在自然界中，矿物的储量是有限的，而且是不能再生的。根据已探明的一些矿物的储量以及目前这些金属的消耗速度，有人估计了一些矿物可供开采的年限，不包括新探明的矿物储量，一些国家的金属储备量和金属的回收利用等。看到这些数据，你是不是为我们的子孙后代可能用不到金属而担忧了呢？担忧是必须的，但是行动起来保护金属资源才是最切合实际的那又该怎样保护呢？其实防止金属的腐蚀就是一个非常好的途径，还有其他的吗？可以对金属进行回收利用。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%，而且还可以节约金属资源和95%的能源。目前世界上已有50%以上的铁和90%以上的金得到了回收利用，而且废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染呢。例如，废旧电池里含有铅、镍、镉、汞等，若把电池随意丢弃，这些金属渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。如果这些金属被回收利用了，既可以节约金属资源，又可以减少对环境的污染，这可是一举两得的好事。目前汽车用过的铅酸蓄电池可是再生铅的主要来源呢。还有一个很重要的途径，就是要有计划合理地开采矿物，严禁不顾国家利益的乱采矿。此外还可以寻找金属的替代品等。比如，目前已经广泛用塑料来代替钢和其他合金，制造管道、齿轮和汽车零部件等。现在你应该知道怎样保护金属资源了吧。 哔哩哔哩，前阵子咱们国家起草了稀土管理条例征求意见稿，目的是限制未来对稀土的开采和出口，加强对稀土的管控。稀土这玩意儿其实不是土，而是17种金属元素的合称。其中分为轻稀土和重稀土两兄弟小弟轻稀土主要用在冶金、陶瓷等行业，大哥重稀土则主攻激光、超导体和工业等高精尖科技领域。稀土有各种神奇的功效，比如用稀土材料制作成的光盘，储存能力普通的提升十倍以上，而加到坦克的装甲里能加强硬度和韧性，把血条堆厚。能不能在战场上多扛一炮就靠你了。有这么多的工业都需要稀土的加持，所以它也被称为工业维生素，非常重要。不过从地球储量来讲，稀土其实并不稀有。比如其中的是元素，总储量就比铜还要多，啥比我们青铜分段的还多。它的稀主要是吸在太分散，很少有那种大量聚集形成的矿，而且通常和杂质掺在一起，所以它主要是吸在难开采难提炼而有开采价值的稀土，咱们中国有23%，要是只看高精尖科技必须的重稀土，中国的储量更是高达90%，而且我们的科学家也创造出了先进的提纯技术，这就让中国成了稀土大国。不过之后国内对稀土的无节制开发和出口，让咱们就算有矿也吃不消，而且对环境也有重大污染，所以最近国家加强对稀土的管控就很有必要了。 铁钉生锈的条件。实验用品，洁净无锈的铁钉、植物油、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、氯化钙、试管和棉花。将三根洁净无锈的铁钉分别放入三支试管中。第一支试管中经煮沸迅速冷却的蒸馏水浸没3分之2的铁钉，第二支试管中经煮沸迅速冷却的蒸馏水浸没铁钉，用植物油封住液面至试管口并塞上橡胶塞。第三支试管中，铁钉上方塞入棉花和氧化钙，塞上橡胶塞。每天观察铁钉生锈的现象，连续观察约一周。观察到第一支试管中的铁钉表面生成了一层红褐色的铁锈。第二支试管中的铁钉表面发黑，有轻微锈蚀。第三支试管中的铁钉表面仍光亮完好。铁生锈的主要条件是铁与空气和水或水蒸气直接接触，如果隔绝了空气和水，就能在一定程度上防止铁生锈。 视频：钢铁是怎样炼成的 新课引入 化学用语天天练 一氧化碳还原氧化铁 一氧化碳还原四氧化三铁 旧知回顾 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 金属资源的保护 九年级化学 上册·人教版2024 3 每一分钟就有 1 吨钢腐蚀成铁锈。 据统计，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约10000亿美元。 从世界上来看，腐蚀带来的经济损失约占国家经济总量的3%-5%。 新课引入 铁生锈条件的探究 【提出问题】铁与什么物质发生反应而锈蚀？ 【查阅资料】铁锈的主要成分是 Fe2O3 • xH2O。 【猜想与假设】 铁：Fe 铁锈主要成分Fe2O3·xH2O 增加了H、O 与H2O、O2有关？ ① 部分浸 在水中 ② 浸没在水中 （植物油封） ③ 干燥的 空气中 铁生锈条件的探究 试管 H2O O2 现象 ① √ √ 生锈 ② √ ╳ 不生锈 ③ ╳ √ 不生锈 多物质体系中控制变量-对比实验的模型 ① 部分浸 在水中 ② 浸没在水中 （植物油封） ③ 干燥的 空气中 对比①②说明铁生锈要与______接触；对比①③说明铁生锈要与___接触。 氧气 水 在水、氧气同时存在的环境中铁能生锈。 【实验结论】 将水煮沸的原因____________________。 除去水中溶解的氧气 植物油的作用___________。 隔绝空气 【表达与交流】 铁生锈条件的探究 铁锈是一种疏松多孔的物质，具有吸水性，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。因此铁锈如不除去，会加速里层铁的生锈。 红棕色固体 防止金属生锈的原理和措施 具体措施： 刷漆 保持洁净、干燥 涂油 不锈钢 电镀 烤蓝 （1）保持铁制品表面洁净、干燥 （2）覆盖保护层（喷漆、涂油、电镀等）(原理：隔绝_________。) （3）“强体质”——改变金属结构（制成不锈钢） 氧气和水 胶套、镀铬 车龙头 车架 烤漆 辐条 制成不锈钢或镀锌 车链及齿轮 涂油 思考与讨论：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？ 防止金属生锈的原理和措施 海边的桥梁为什么更重视防锈？ NaCl 可加速铁的锈蚀 ④ 部分浸在 NaCl 溶液中 拓展与提升 铁生锈原理的应用 加快反应速率 Fe＋H2O＋O2　　　　　　Fe2O3 • xH2O 控制反应物 放热 增大反应物的接触面积 加入 NaCl 等 化学与生活 铁生锈原理的应用 ②利用铁生锈吸收氧气和水蒸气制成铁粉双吸剂，即食品中的防腐剂和干燥剂。 ①利用铁粉缓慢氧化放热制成防寒暖贴。 化学与生活 金属资源的保护 保护 金属资源 防止金属的腐蚀 回收利用废旧金属 有计划、合理地开采矿物 寻找金属的代用品 陶瓷轴承 稀土资源的利用和保护 稀土元素——工业维生素 储量较少的一类金属元素的统称 用途：新能源、新材料、航空航天、电子信息…… 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 稀土资源是不可再生的，过度开采会面临枯竭 徐光宪 （1920-2015） 2008年度国家最高科学技术奖获得者 提出稀土分离技术、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的垄断地位。 科学史话 金属资源的保护 Fe＋H2O＋O2　　　　　　Fe2O3 • xH2O 控制反应物 控制生成物 防锈原理——减缓反应 隔绝水或氧气 改变金属内部结构 及时除锈、涂层 铁生锈应用——加速反应 增大反应物的接触面积、加入 NaCl 等 控制反应 趋利 避害 课堂小结 铜锈的成分是碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]，可推断铜生锈的过程是铜与空气中的O2、H2O和_____发生反应。发生反应的化学方程式为___________________________________。 CO2 2Cu + H2O + CO2 + O2= Cu2(OH)2CO3 拓展与提升 铜生锈除氧气和水外,还应该有二氧化碳。为证明“必须有二氧化碳”,需要进行下列实验中的（ ） A．甲和乙 B．甲和丁 C．乙和丁 D．丙和丁 B 当堂巩固 1.下图是探究铁钉锈蚀条件的4个实验，一段时间后观察现象。下列说法错误的是（ ） A.①②对比说明铁生锈需要空气，①③对比说明铁生锈需要水 B .③中附着在棉花上的干燥剂的作用是使试管里没有水分 C .①中甲、乙、两三处比较，生锈最明显的地方是甲 D .四个实验中，生锈最快的是④中的铁钉 C 练习与应用 2.下列有关金属资源的叙述错误的是( ) A.地球上的金属资源是有限的，而且不能再生 B.目前世界年产量最高的金属是铁 C.铁锈的主要成分是四氧化三铁 D.及时擦干被雨水淋湿的自行车可防止自行车生锈 C 练习与应用 D 3.某同学用如图所示装置进行铁锈蚀条件的探究。两个透明塑料瓶中均装满冷开水(煮沸后迅速冷却的水)，并将其放在阳光下照射(已知小苏打溶液在升高温度后会分解产生二氧化碳)。下列说法错误的是( ) A. 将水煮沸并迅速冷却的目的是除去水中溶解的氧气 B. 一段时间后观察到甲中铁钉出现锈迹 C. 金鱼藻的作用是进行光合作用产生氧气 D. 该实验可证明铁锈蚀的条件之一是与水接触 练习与应用 1．（2024·辽宁）下列有关铁制品锈蚀与保护的说法不正确的是 A．铁与氧气、水等反应导致铁制品锈蚀    B．将铁制成不锈钢能减缓锈蚀 C．锈蚀的铁制品没有任何利用价值    D．铁栏杆表面刷漆能减缓锈蚀 2．（2024·山东滨州）下列做法不能减缓或防止钢铁锈蚀的是 A．经常用食盐水清洗铁制品 B．保持铁制品表面清洁干燥 C．在铁制品表面涂油漆 D．在钢铁的表面镀一层不易锈蚀的金属 真题演练 3．（2024·吉林长春）实验是化学研究的重要手段。图1为教材中探究铁锈蚀条件的实验装置，约一周后能观察到明显现象。小组同学对部分实验进行了改进，使出现明显现象的时间缩短至5~10分钟，改进后的装置如图2所示(夹持装置已略去)。 真题演练 (1)图1实验中，对比           (填序号)可知，铁生锈与氧气有关。 (2)图2实验中，证明铁生锈与水有关的现象为           。 (3)图2实验能够在较短时间内观察到明显现象，其主要原因是           。 (4)图2实验的优点是在一定程度上缩短了实验时间，但仍存在不足。请你指出该实验设计的不足之处           (答一条即可)。 真题演练 感谢聆听 同学们再见 九年级化学 上册·人教版2024 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder r0.2.61(gap_fixed:False) $$