内容正文:
——汽车中的化学密码
《金属和金属材料》的复习
1.能结合汽车中的制造材料,回顾汽车中金属材料的性质及其应用,体会化学与生活的紧密联系。
2.通过金属的化学性质的复习,能设计实验鉴别金属材料和比较金属活动性,提升科学探究与实践能力。
3.通过汽车中常见金属的来源、冶炼与防护的复习,增强资源保护意识,培养社会责任感。
4.理解新能源汽车的环保意义,树立低碳节约、可持续发展的理念,形成严谨的科学态度与社会责任。
学习目标:
◎任务一:了解汽车之构造
图中标示的物质中,属于金属材料的是 _________________(填材料名称,写出一种即可,下同),属于有机合成材料的是____________________,属于无机非金属材料的是__________________。
轮胎
橡胶
车窗
玻璃
保险杠外壳
塑料
轮毂
钢铁
铝合金
车身
活动1:观察汽车组成中的材料
钢铁或铝合金
塑料或橡胶
玻璃
活动2:汽车组成中的金属材料
思考①:汽车的轮毂为什么选用铝合金而不用纯铝,车身用钢铁而不用纯铁呢?
(1)相比较纯金属,合金的:
硬度更______,强度更_____,
耐腐蚀性更______等。
大
高
强
(2)铁的合金分为______和_______,两者的区别_____________________。
钢
生铁
含碳量不同
4Al + 3O2 = 2Al2O3
◎任务二:汽车金属之性质
钨的化学性质不活泼,高温下也不与氧气发生反应
思考②:
汽车的轮毂中金属铝耐腐蚀的原因_____________________(用化学方程式表示)。
发动机燃烧室内喷油嘴喷出的汽油进行燃烧放出大量的热,喷油嘴的成分中含有金属钨,在燃烧室高温的情况下能用金属钨制喷油嘴,又可以说明_____________________________________。
思考③:如何区分汽车保险杠外壳和车身零部件中的主要成分呢?
活动3:鉴别保险杠外壳和车身零部件中的主要成分
实验准备:保险杠外壳小碎片、车身小零部件、稀盐酸、硫酸铜溶液、试管、镊子、酒精灯、磁铁、砂纸等
实验步骤 实验现象 反应的化学方程式 实验结论
方案一
方案二
方案三
方案四
分别用磁铁吸引保险杠外壳小碎片和车身小零部件
用镊子夹取保险杠外壳小碎片和车身小零部件,分别放在酒精灯上灼烧,并闻气味
分别取砂纸打磨过的保险杠外壳小碎片和车身小零部件于两支试管中,加入等量的稀盐酸
分别取砂纸打磨过的保险杠外壳小碎片和车身小零部件于两支试管中,加入等量的硫酸铜溶液
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 ↑
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
思考④:汽车内部构造中还会用到很多金属,如铬、锌、铜等,如何通过实验证明金属铬的活动性强弱呢?
活动4:探究铬的金属活动性
思考⑤:汽车组成中的金属如何冶炼获得呢?
①铬片、锌片、铜片、稀盐酸
②铬片、硫酸锌溶液、硫酸铜溶液
③锌片、铜片、硫酸亚铬溶液
方案一
方案二
方案三
实验准备:铬片、锌片、铜片、稀盐酸、硫酸锌溶液、硫酸铜溶液、
硫酸亚铬溶液(蓝色)、试管、镊子、砂纸等。
小组合作,设计实验方案并写出反应的化学方程式:
方案四 ……
金属的冶炼
活动5:回顾金属来源与冶炼(以铁、铝为例)
◎任务三:汽车金属追溯源
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回顾工业炼铁:
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zzzzzzzzzzzzzz
工业炼铁的原料:
焦 炭
铁矿石
石灰石
空 气
工业炼铁原理:
高 炉
zzzzzzzzzzzzzz
焦炭的作用:
①生成CO ②提供热量
石灰石的作用:
将矿石中SiO2转化为炉渣
工业炼铁得到产品:
生铁。
工业炼铁设备:
Fe2O3 + 3CO 2Fe+ 3CO2
高温
再继续百炼成钢。
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拓展工业炼铝:
铝土矿主要含氧化铝,工业上用电解氧化铝的方法来制取铝,同时生成一种气体单质,请你写出相应的化学方程式:
_____________________________________。
2Al2O3 通电 4Al + 3O2 ↑
图示为铁生锈条件的探究实验
通过铁生锈条件的探究实验,预测一周后出现的现象是_____试管中的铁钉生锈,得出结论是铁生锈的条件是同时与________和_______接触,缺一不可。
C
O2
H2O
思考⑥:车身中的钢铁为什么会生锈,锈蚀的汽车还有利用价值吗?
活动6:金属的锈蚀与保护(以铁为例)
根据铁生锈的条件,铁的防锈措施有________、________、____________等。
喷漆
涂油
镀其它金属
思考:报废的汽车还有利用价值吗?
报废汽车中的材料如何处理?
报废汽车的材料构成中,钢铁约占70%,其余为有色金属、塑料、橡胶、玻璃等。通过精细化拆解,不同材料可流向不同的再生渠道。
保护金属资源的措施有哪些?
①防止金属腐蚀
②回收利用废旧金属
③有计划、合理的开采
④寻找金属的代用品
传统的燃油汽车对环境的影响
尾气排放与大气污染:
①温室气体加剧变暖;
②尾气中含有的一氧化碳、氮的氧化物等有毒污染物危害健康;
③颗粒物(PM2.5/PM10)刺激呼吸道,可深入肺部,引发心血管与呼吸系统疾病;
④排放的二氧化硫和氮的氧化物遇水形成酸雨,腐蚀建筑并造成土壤酸化、水体富营养化,抑制植物生长等。
◎任务四:汽车驱动赋新能
新能源汽车的广泛使用
1.环保低碳:无有害尾气排放,减少二氧化碳排放;氢燃料车排水无污染。
2.节约化石能源:电能驱动,解不可再生能源短缺,能源转化效率更高。
3.经济便捷:充电成本低,保养费用低;多地享免购置税、不限行等政策优势。
锂电池与氢燃料电池作为新型清洁能源电源,极大便利了日常生活、推动交通运输与工业生产绿色转型。
锂离子电池的制备需要很多重要的原料,锂辉矿(Li2CO3)是制备新能源汽车电池的重要原料。工业上以锂辉矿精矿(主要成分为Li2O,其余成分不溶于水,也不参加反应)为原料制取Li2CO3,其主要工艺流程如图所示。
①酸浸槽中加入的X是一种酸,其溶质的化学式是________。
②写出酸浸槽中发生反应的化学方程式________________________。
③反应器中发生了复分解反应,其化学方程式为__________________________(写出一个即可)。
练习与应用
新能源汽车购买量的不断增加,契合了绿色化学与低碳生活的理念。随着固态锂电池的不断更新升级,我们的出行工具也会不断的发展与进步。
展望
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课堂收获:
1.
2.
3.
4.
……
直击中考
1.(25年东营)某学习小组设计实验验证铁、铜、银三种金属的活动性顺序。以下是他们的实验方案(如图),请补充完成实验报告。
实验报告
(1)实验名称:_________________________________________。
实验目的:认识金属活动性顺序;锻炼实验基本技能;养成科学
探究能力。
(2)实验过程:
(3)实验结论:三种金属的活动性顺序为___________________。
实验步骤 现象 结论与解释
实验1 铁丝表面有气泡产生,溶液由无色变为浅绿色,铜丝、银丝无明显现象
反应的化学方程式:____________________________
实验2
________________________________ 铜比银活泼
2.(25年省统考、节选)我国的铜矿产资源比较丰富,需要根据矿石种类的不同选用适当的方法冶炼。
(1)我国古代即有湿法炼铜的技术,南北朝时期又将湿法炼铜中铜盐的范围扩大到所有的可溶性铜盐(如CuCl2)铁与氯化铜溶液反应的化学方程式_____________________。
(2)黄铜矿的主要成分为CuFeS2,其冶炼过程大致如下:
(3)反射炉中,沙子与杂质形成熔渣浮于上层,Cu2S和FeS熔融生成的“冰铜”沉于下层。Cu2S中硫元素的化合价为-2,则铜元素的化合价为_____。
(4)转炉中,沙子与杂质形成炉渣,Cu2S在高温条件下发生的反应过程如下:判断生成的气体能否直接排放并说明原因_______________________;Cu2O→Cu的化学方程式为_____________________。
3.(罗庄一模)某化学兴趣小组利用工业废镍材料(含有金属镍及少量Fe、Cu、)回收金属镍(Ni),设计流程如下图所示(部分产物略去)。回答下列问题:
【查阅资料】
①“转化”过程中发生的反应: ;
②“除铁”过程中,可通过调节溶液pH,使溶液中的硫酸铁生成Fe(OH)3沉淀,而硫酸镍不生成沉淀。
(1)“酸浸”过程中Ni与稀硫酸反应的化学方程式是__________________________ 。酸浸后,滤液的成分是__________________,滤渣的成分是________________。
(2)“除铁”过程中,生成Fe(OH)3沉淀,该反应的化学方程式是________________________。
(3)“置换”过程中,生成镍的化学方程式是________________________。铁粉能置换出镍,说明铁的金属活动性比镍________(填“强”或“弱”)。
能
汽
车
驱
动
生
化
学
赋
来
活
未
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