8.3金属资源的利用和保护-第二课时讲义-2025-2026学年九年级化学人教版九年级下册

人教版初中化学九年级下册 第八单元 金属和金属材料 课题3 金属资源的利用和保护（第二课时）讲义 一、知识清单 1．铁生锈是铁与空气中的水和氧气共同作用的结果，需要水和氧气同时接触。 2．铁锈的主要成分是氧化铁，呈红棕色，质地疏松多孔，不能阻止内部的铁继续被锈蚀。 3．铝、锌等金属表面能生成一层致密的氧化膜，可保护内部金属不被继续腐蚀。 4．防止金属锈蚀的根本原理是隔绝金属与水和空气的接触。 5．常用防锈措施：保持铁制品表面干燥洁净，涂油、刷漆、电镀保护层，制成不锈钢等合金。 6．保护金属资源的途径：防止金属腐蚀，回收利用废旧金属，合理开采矿物，寻找金属代用品。 二、四维核心素养 化学观念：认识铁生锈是缓慢氧化这一化学变化，理解防锈与保护资源的化学原理。科学思维：运用控制变量法设计实验，分析铁生锈的条件，发展对比、归纳与推理能力。科学探究：经历提出问题、作出猜想、设计实验、得出结论的完整探究过程，学会依据现象作出判断。科学态度与责任：体会金属资源有限，树立节约资源、保护环境、可持续发展的责任意识。 三、重难点 重点：铁生锈条件的探究；防止金属腐蚀的常用方法及其原理。难点：设计对照实验证明铁生锈需要水和氧气同时参与；理解不同防锈措施阻断锈蚀条件的原理。 四、课堂练习 知识点一　金属的腐蚀（铁生锈的条件） 【知识要点】 铁生锈属于化学变化，是一个缓慢氧化的过程，其发生需要满足一定的条件。铁必须同时与空气中的水和氧气接触，才能发生锈蚀；如果把铁制品放置在干燥的空气中，或者浸没在不含氧的水中，铁都难以生锈。也就是说，水和氧气是铁生锈不可缺少的两个条件，二者缺一不可。 铁锈的主要成分是氧化铁，呈红棕色，质地疏松多孔。正因为铁锈疏松多孔，它不能像铝表面的氧化膜那样致密地隔绝空气，反而容易吸附空气中的水分，使内部的铁继续被锈蚀。因此，铁锈不但不能保护铁制品，还会促使锈蚀不断向内发展。 与铁不同，铝在空气中表面会生成一层致密的氧化膜，这层氧化膜能阻止内部的铝继续与氧气和水接触，从而保护铝制品长期不被腐蚀。锌等活泼金属也具有类似的性质，表面形成的保护膜是它们不易被继续腐蚀的重要原因。 为了探究铁生锈的条件，可以采用对比实验的方法。取三支洁净的试管，分别放入干燥的铁钉、完全浸没在不含氧的水中的铁钉、以及一半浸在水中一半暴露在空气中的铁钉，经过一段时间后比较它们的生锈情况。通过这样的对照，就能分别判断水、氧气各自对铁生锈所起的作用，从而得出铁生锈必须同时接触水和氧气的结论。 【巩固练习】 1．铁生锈属于什么变化？铁锈的主要成分是什么？铁锈具有怎样的外观和结构特点？ 2．铁生锈需要同时具备哪些条件？据此推断，一把被完全密封、既不含水也不含氧的干燥铁钥匙，长期放置后是否还会生锈？ 3．为什么说铁锈不能保护内部的铁制品？请结合铁锈疏松多孔的结构特点加以说明。 4．判断下列说法是否正确，并说明理由。（1）铁生锈只与氧气有关，与是否接触水无关。（2）铁锈疏松多孔，可以像氧化膜一样保护内部的铁。（3）潮湿环境中的铁制品比干燥环境中的铁制品更容易生锈。（4）浸没在水中的铁制品，只要水中不含氧，就不会生锈。 5．铁锅用完后若不及时擦干，放置一段时间后锅内会出现红褐色物质。请指出该物质的名称，并说明它是怎样形成的。 6．为什么铝制水壶能长期保持光亮，而铁制品却容易生锈？请从两种金属表面膜的不同特点角度加以分析。 7．设计一个简单的对比实验，来说明水的存在对铁生锈的作用，并写出你的实验思路。 8．在潮湿多雨的南方，铁制品往往比在干燥的北方更容易生锈，请用铁生锈的条件解释这一现象。 知识点二　金属腐蚀的防护 【知识要点】 防止金属锈蚀，关键在于破坏铁生锈所需的条件，即设法隔绝铁与水和氧气的接触。只要破坏了这两个条件中的任何一个，铁就难以生锈。常用的防锈方法可以归纳为以下几类。 第一类是保持金属制品表面的清洁和干燥。及时擦去水分、保持环境通风干燥，可以减少铁生锈所需的有利条件，这是最简单也最常用的防锈手段。第二类是在金属表面覆盖保护层，常见做法有涂油、刷漆、电镀其他金属等。这些保护层把金属与外界的水和空气隔离开来，使金属无法接触到锈蚀所需的物质。第三类是改变金属的内部结构，例如把铁制成不锈钢等合金，通过改变金属的成分来提高其抗锈蚀能力，从而从根本上降低生锈的可能。 在实际生活中，自行车链条常通过涂油来防锈，铁栏杆常通过刷漆来防锈，而厨房刀具则常选用不锈钢材质。这些不同的防锈措施，表面上形式各异，但本质上都是围绕隔绝水和空气这一核心原理来设计的。理解这一原理，有助于我们根据不同的使用场景选择合适的防锈方法。 判断一种防锈方法是否有效，关键是看它是否真正阻断了水和氧气中的至少一个条件。例如，在金属表面涂一层不易透水的油漆，既隔绝了水，也隔绝了氧气；而只是把金属擦干，则只去除了水这一条件。明白了这一点，就能在遇到具体问题时灵活选用合适的防锈手段，也能理解为什么有些防锈措施能长期有效，而有些则只能暂时减缓锈蚀。 【巩固练习】 1．防止金属锈蚀的根本原理是什么？ 2．自行车链条涂油、铁栏杆刷漆、不锈钢刀具，分别采用了哪一类防锈方法？它们共同遵循的原理是什么？ 3．涂油防锈与保持金属表面干燥防锈相比，其原理有何异同？ 4．下列做法中，不能有效防止铁制品生锈的是哪一项？A．保持铁制品表面干燥　B．在铁制品表面刷漆　C．将铁制品长期浸泡在盛满水的容器中　D．将铁制成不锈钢 5．铁锅洗后，人们常用干布将其擦干并放在通风处。请从防锈原理的角度，说明这样做的目的。 6．为什么在室外长期使用的铁栏杆刷漆后不容易生锈，而漆层一旦破损，破损处反而更容易生锈？请结合锈蚀条件简要分析。 7．请列举两件你身边利用覆盖保护层来防锈的物品，并说明其保护层各自起到的具体作用。 知识点三　金属资源的保护 【知识要点】 地球上的金属资源储量是有限的，而且绝大多数金属矿藏属于不可再生资源，长期大规模的开采会使金属资源日益紧张。与此同时，金属制品的锈蚀也会造成大量金属的损耗和浪费。因此，保护金属资源具有十分重要的意义。 保护金属资源的主要途径有以下几个方面。一是防止金属腐蚀，通过做好防锈措施延长金属制品的使用寿命，减少因锈蚀造成的资源损耗。二是回收利用废旧金属，把废钢铁、废铝罐、废铜等收集起来重新冶炼加工，既可以节约宝贵的金属资源，又可以减少废弃物对环境的污染。三是合理开采矿物，有计划、有节制地开发矿产资源，避免盲目开采和破坏性开采，让有限的资源得到充分利用。四是积极寻找金属的代用品，例如用塑料、复合材料等替代部分金属制品，从而减少对金属资源的依赖。 保护金属资源不仅是节约物质财富，更是一种对环境和未来的责任。只有把防锈、回收、合理开采和寻找代用品结合起来，才能使有限的金属资源得到更长久、更充分的使用。 【巩固练习】 1．保护金属资源的主要途径有哪些？请至少列出四个方面。 2．回收利用废旧金属有哪些好处？请从节约资源和保护环境两个角度分别加以说明。 3．为什么说金属资源是有限的？请结合金属矿藏的特点进行分析。 4．寻找金属代用品对保护金属资源有什么意义？请举例说明。 5．把收集到的废旧易拉罐送到回收站重新冶炼，这属于保护金属资源的哪一途径？ 6．有人提出“对金属矿物的开采越多越好，可以带来更多经济效益”。请对这一观点作出评价，并说明理由。 7．有人说“回收废旧金属只是节省了一点材料，意义不大”。请结合节约资源和保护环境的角度，对这一说法作出评析。 综合提升 【应用与思考】 综合运用本节知识，把铁生锈的条件、防锈的原理和金属资源保护三个方面的内容联系起来，有助于形成对金属资源利用与保护的整体认识。下面的题目既考查对基础知识的理解，也考查在实际生活情境中运用知识进行分析和判断的能力，请认真思考后再作答。 1．某同学把一枚洁净的铁钉放入试管中，使铁钉的一半浸入水中、一半露在空气中，一段时间后观察铁钉的生锈情况。请判断铁钉的哪一部分最先生锈，并说明判断理由。 2．铝制品不需要像铁制品那样涂油、刷漆，却能长期保持光亮，这是为什么？请结合两种金属表面氧化膜的不同性质加以说明。 3．请从保护金属资源的角度，设计两条日常生活中节约金属资源、减少金属浪费的具体建议，并说明每条建议所对应的保护途径。 4．结合本课所学内容，谈谈你对“保护金属就是保护我们共同的资源”这句话的理解。 5．请运用铁生锈条件的知识，分析为什么埋在干燥沙土中的铁管比暴露在潮湿空气中的铁管更不容易锈蚀。 五、参考答案 【知识点一　金属的腐蚀】 1．铁生锈属于化学变化；铁锈的主要成分是氧化铁；铁锈呈红棕色，质地疏松多孔。 2．铁生锈需要铁同时与水和氧气接触，二者缺一不可。据此推断，那把既不含水也不含氧的干燥铁钥匙，长期放置后不会生锈，因为它缺少了生锈所需的条件。 3．因为铁锈疏松多孔，不能致密地隔绝空气和水分，反而会吸附水分，使内部的铁继续与水和氧气接触而不断被锈蚀，所以铁锈不能保护内部的铁制品。 4．（1）错误，铁生锈需要水和氧气同时接触，缺少水这一条件，铁难以生锈。（2）错误，铁锈疏松多孔，不仅不能保护铁，反而会促使内部铁继续锈蚀。（3）正确，潮湿环境中铁能与水和氧气同时接触，更易生锈。（4）正确，浸没在不含氧的水中，铁缺少氧气这一条件，难以生锈。 5．该红褐色物质是铁锈（主要成分为氧化铁）。锅内残留的水分和空气中的氧气与铁同时接触，铁发生缓慢氧化而生锈，生成的铁锈呈红褐色附着在锅的表面。 6．铝在空气中表面会生成一层致密的氧化膜，能阻止内部铝继续被氧化，所以铝制水壶能长期保持光亮；而铁锈疏松多孔，不能保护内部铁，铁制品在潮湿环境中会不断被锈蚀，所以铁制品容易生锈。 7．可设计两组对照：一组把干燥的铁钉密封在干燥的试管中，另一组把铁钉浸没在不含氧的水中，两组铁钉都难以生锈；再设一组让铁钉既接触水又接触空气，则该组铁钉明显生锈。通过对比可判断水是铁生锈所必需的条件之一，缺少水铁就难以生锈。 8．南方空气潮湿，水分充足，铁制品容易同时接触水和氧气，具备生锈所需的全部条件，所以更容易生锈；北方气候干燥，水分较少，铁生锈的条件不易满足，所以生锈较慢。 【知识点二　金属腐蚀的防护】 1．防止金属锈蚀的根本原理是隔绝金属与水和氧气的接触，使铁生锈所需的条件无法同时满足。 2．自行车链条涂油属于覆盖保护层的方法，铁栏杆刷漆属于覆盖保护层的方法，不锈钢刀具属于改变金属内部结构的方法。它们共同遵循的原理都是隔绝金属与水和氧气的接触。 3．相同之处在于两者都是通过减少铁与水的接触来防锈；不同之处在于，保持干燥只去除了水这一条件，而涂油不仅能隔绝水，还能隔绝空气中的氧气，形成更彻底的隔离层。 4．不能有效防止铁制品生锈的是 C 项。将铁制品长期浸泡在盛满水的容器中，虽然隔绝了空气中的氧，但水中可能溶解有少量氧气，铁仍可能缓慢生锈，且该做法也无法真正隔绝水这一条件。 5．用干布擦干并放在通风处，是为了及时去除铁锅表面的水分，保持表面干燥，从而破坏铁生锈所需的水这一条件，达到防锈的目的。 6．刷漆后漆层把铁与水和空气隔离开，铁无法同时接触水和氧气，所以不容易生锈；一旦漆层破损，破损处的铁直接暴露在空气中，且容易积存水分，水和氧气同时接触铁，锈蚀会加速，所以破损处反而更容易生锈。 7．示例：自行车链条上的润滑油、铁质家具表面刷的油漆、或铁质工具上的电镀层。这些保护层都能把金属与外界的水和空气隔离开，从而减缓或防止金属锈蚀。 【知识点三　金属资源的保护】 1．保护金属资源的主要途径有：防止金属腐蚀，回收利用废旧金属，合理开采矿物，寻找金属的代用品。 2．从节约资源的角度看，回收废旧金属重新冶炼可以减少对矿产资源的开采，节约有限的金属资源；从保护环境的角度看，回收利用可以减少废弃物堆放对土壤、水体和空气的污染，保护环境。 3．因为地球上金属矿藏的储量是有限的，而且绝大多数金属属于不可再生资源，一旦开采使用便难以在短时期内重新形成，随着不断开采会日益减少，所以金属资源是有限的。 4．寻找金属代用品，可以用塑料、复合材料等替代部分金属制品，从而减少对金属矿产的开采和使用，缓解金属资源的紧张状况，意义重大。例如用塑料代替部分金属制作管道、器具等。 5．这属于回收利用废旧金属这一保护金属资源的途径。 6．这一观点是错误的。矿产资源储量有限且不可再生，盲目开采会造成资源迅速枯竭；同时大规模开采还可能破坏生态环境。因此应合理开采、有计划地开发，并注重回收利用和寻找代用品，才能实现金属资源的可持续利用。 7．这一说法不够正确。回收废旧金属不仅能重新获得有用的金属材料、节约有限的矿产资源，还能减少废弃物堆放对环境的污染，具有重要的资源意义和环境意义，并非只是节省一点材料。 【综合提升】 1．铁钉与水面接触处附近的那一部分最先生锈。因为该部位铁钉既接触了水，又接触了空气中的氧气，能同时满足铁生锈所需的两个条件；而完全浸入水中的部分缺少足够的氧气，暴露在空气中的部分缺少水分，生锈都较慢。 2．因为铝在空气中表面会生成一层致密的氧化膜，这层氧化膜致密而牢固，能阻止内部的铝继续与水和氧气接触，所以铝制品不需要涂油、刷漆也能长期保持光亮；而铁锈疏松多孔，无法形成这种保护作用，所以铁制品需要采取防锈措施。 3．示例一：把家中的废旧金属制品分类收集并送到回收站，属于回收利用废旧金属的途径；示例二：及时保养家中的金属物品，如擦干铁器、给链条涂油，防止金属腐蚀，属于防止金属腐蚀的途径。 4．金属资源储量有限且不可再生，锈蚀和浪费都会加速资源的损耗。保护金属、减少浪费，就是为长远利用资源、保护环境尽责，体现了节约资源和可持续发展的意识，因此说保护金属就是保护我们共同的资源。 5．铁生锈需要同时接触水和氧气。埋在干燥沙土中的铁管，环境干燥、缺少水分，铁生锈的条件难以满足，所以不容易锈蚀；而暴露在潮湿空气中的铁管能同时接触水和氧气，具备生锈的完整条件，所以更容易锈蚀。 学科网（北京）股份有限公司 $