7.4垃圾的分类与回收利用（第二课时 金属类垃圾的回收利用）教案--2025-2026学年九年级化学北京版下册

第4节 垃圾的分类与回收利用（第二课时 金属类垃圾的回收利用）教案 一、教学目标 依据《义务教育化学课程标准（2022 年版）》，制定如下教学目标： 化学观念：通过分析废铁回收、金属混合物分离、贵金属回收的过程，深化对金属物理性质（如磁性）、化学性质（如与酸、氧气、盐溶液的反应）的理解，建立 “物质的性质决定分离、提纯方法” 的基本观念。 科学思维：通过分析金属垃圾回收的工艺流程，能基于金属及其化合物的性质差异，设计简单的物质分离与提纯方案，发展证据推理与模型认知能力。 科学探究与实践：通过完成 “从铁铜混合粉末中回收铜和硫酸亚铁溶液” 的探究实验，初步掌握物质分离、提纯的基本实验操作（过滤、洗涤），能对实验方案进行评价与优化。 科学态度与责任：通过了解金属垃圾回收的价值与意义，树立 “垃圾是放错地方的资源” 的资源观，增强节约资源、保护环境的社会责任感，体会化学在推动可持续发展中的重要作用。 二、教学重难点 教学重点：金属的性质在金属垃圾回收中的应用；物质分离与提纯的基本思路和方法。 教学难点：基于金属及其化合物的性质差异，分析并设计金属回收的工艺流程。 三、教学准备 实验用品：2g 铁铜混合粉末（铁粉质量分数约 20%）、20% 稀硫酸、量筒、胶头滴管、烧杯、玻璃棒、漏斗、滤纸、装有蒸馏水的洗瓶。 教学资源：废铁回收流程图、废旧手机主板贵金属回收流程图、教学 PPT。 四、教学过程 （一）导入新课 展示生活中常见的废旧金属制品与电子垃圾图片，提问：这些被丢弃的 “垃圾”，真的毫无价值吗？引出课题—金属类垃圾的回收利用，明确金属垃圾分为两类： 废旧金属制品：以铁、铝、锌、铜及其合金为主，体积及质量较大。 电子垃圾：组成复杂，经二次分类后筛选出金属部分，金属种类繁多且质量较小。 （二）废铁的回收利用 1. 废铁回收工艺分析 展示废铁回收再利用流程图，引导学生分析流程环节： 废铁 → 剪切 / 压块 / 破碎 → 磁选 → 清洗 → 预热 → 电炉炼钢 → 产物处理（气体尾气处理、钢水浇注铸件 / 钢锭、炉渣回收利用） 2. 核心问题讨论 （1）废铁的主要成分有哪些？ 答：主要成分是铁，还含有碳、硅、锰、硫、磷等元素。 （2）写出电炉炼钢主要反应的化学方程式。 答：电炉炼钢的核心是降低含碳量，主要反应为碳与氧气的反应： （注：该反应降低了铁中的碳含量，同时还会调节硅、锰元素含量，去除硫、磷有害元素） （3）以上回收过程可划分成哪几个主要环节？ 答：可划分为预处理环节（剪切、压块、破碎、磁选、清洗、预热）、核心冶炼环节（电炉炼钢）、产物处理环节（气体尾气处理、钢水浇注、炉渣回收利用）。 （三）探究・实践：从铁铜混合粉末中回收铜和硫酸亚铁溶液 1. 探究目的 从铁和铜混合粉末中回收铜和硫酸亚铁溶液。 2. 探究用品 2g 铁和铜混合粉末（铁粉质量分数约 20%）、20% 的稀硫酸、量筒、胶头滴管、烧杯、玻璃棒、漏斗、滤纸、装有蒸馏水的洗瓶。 补充：100g 稀硫酸中含有20g 100g 稀硫酸中含有10g。 3. 实验方案设计与实施 实验步骤 实验操作 预期现象与结论 化学方程式 步骤 1：溶解铁 取 2g 铁铜混合粉末于烧杯中，加入足量 20% 稀硫酸，用玻璃棒不断搅拌，至不再有气泡产生 铁粉逐渐溶解，有气泡产生，铜粉不溶解，溶液由无色逐渐变为浅绿色 步骤 2：过滤 将步骤 1 中的混合物进行过滤，用玻璃棒引流，收集滤渣和滤液 滤渣为红色固体，滤液为浅绿色溶液 —— 步骤 3：洗涤滤渣 用蒸馏水多次洗涤滤渣，直至洗涤液中滴加稀硫酸无气泡产生，再干燥滤渣 洗涤后的滤渣为纯净的红色固体，无杂质残留 —— 步骤 4：回收产物 干燥后的滤渣为铜，滤液为硫酸亚铁溶液，分别回收保存 得到纯净的铜和硫酸亚铁溶液 —— 4. 思考讨论 （1）如何保证得到的铜是纯净的？ 答：① 加入足量稀硫酸，确保铁粉完全反应；② 过滤后用蒸馏水多次洗涤滤渣，除去表面附着的硫酸亚铁和稀硫酸；③ 洗涤后干燥，除去水分。 （2）最终若得到 1.44 g 纯铜，则滤液中硫酸亚铁的质量是多少？ 解：混合粉末质量为 2g，其中铜的质量为 1.44g，则铁粉的质量为： m(Fe) = 2 g - 1.44 g = 0.56 g 设生成的FeSO₄的质量为x。 Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂↑ 56 152 0.56 g x 解得： 答：滤液中硫酸亚铁的质量是 1.52g。 5. 安全提示 规范操作，勿将盐酸、稀硫酸与皮肤接触；注意通风，实验过程中不要有明火。 （四）观察・思考：废旧手机主板中回收 Ag、Pd、Au 的工艺流程 展示废旧手机主板回收 Ag、Pd、Au 的工艺流程，引导学生分析各步骤的原理。 核心问题：该工艺流程利用了 Ag、Pd、Au 及其化合物的哪些性质差异？ 答： ① 与硝酸的反应性差异：Au 不与稀硝酸反应，而 Ag、Pd 能与稀硝酸反应生成可溶性的硝酸盐（、），实现 Au 与 Ag、Pd 的初步分离。 ② 金属化合物的溶解性差异：向含、的滤液中加入盐酸，与反应生成难溶于水的 AgCl 沉淀，而与盐酸反应生成可溶的，实现 Ag 与 Pd 的分离。 ③ 金属的还原性差异：利用 Zn 的还原性比 Au 强，将中的 Au 置换出来；利用水合肼（）的还原性，将 AgCl 还原为 Ag；利用草酸的还原性，将还原为 Pd。 ④ 金属的化学稳定性差异：Au 的化学性质最稳定，不溶于稀硝酸，需在硝酸和氯化钠的混合体系中反应生成。 （五）课堂小结 梳理金属垃圾回收的核心思路： 核心依据：物质的组成与性质差异（物理性质：磁性；化学性质：与酸、氧气、盐溶液的反应性差异）。 通用流程：原料 → 预处理（物理 / 化学方法） → 核心反应 → 目标产物（副产物回收处理）。 影响因素：原料组成、成本、技术条件、环境友好性。 价值观念：垃圾是放错地方的资源，化学方法可将垃圾转化为新的资源，实现可持续发展。 （六）课外实践作业 搜集身边的塑料制品，观察标志并了解塑料种类和回收方法。 厨余垃圾含有极高的水分与有机物，高有机物含量的特点使其经过发酵后可作为肥料、饲料，也可产生沼气，油脂部分则可用于制备生物燃料。请尝试设计一套厨余垃圾处理装置。 五、板书设计 一、金属垃圾的分类 废旧金属制品：铁、铝、铜及其合金（体积、质量大） 电子垃圾：多种金属（种类多、质量小） 二、废铁的回收利用 流程：废铁 → 预处理 → 电炉炼钢 → 产物处理 核心反应：（降碳） 三、实验探究：回收铜和硫酸亚铁 原理： 步骤：溶解→过滤→洗涤→回收 计算： 四、贵金属回收的原理 利用金属及其化合物的性质差异（反应性、溶解性、还原性）实现分离提纯 五、核心思路 物质的性质 → 分离提纯方法 → 资源回收利用 垃圾是放错地方的资源 数理化word 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $