【正文】 金屬資源的利用和保護(hù)教學(xué)目的要求：1．知道一些常見(jiàn)金屬如鐵、鋁、銅等的礦物，了解從鐵礦石中將鐵還原出來(lái)的方法。 金屬性強(qiáng)的元素，一般來(lái)說(shuō)它的活動(dòng)性也大，但也有不一致的情況。準(zhǔn)確的方法是以金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)來(lái)比較金屬的活動(dòng)性大小，而標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)也是以氫電極定為零作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)測(cè)定的。鐵跟酸反應(yīng)緩慢，鐵片表面產(chǎn)生少量氣泡。 （1）解釋上述變化的原因： （2）該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明鋁和銅的化學(xué)性質(zhì)哪種更活潑？ （3）若一根質(zhì)量為m1的鋁絲浸入硫酸銅溶液，過(guò)一段時(shí)間取出附有銅的鋁絲，其質(zhì)量為m2，試比較m1與m2的大小（相對(duì)原子質(zhì)量請(qǐng)查課本）。 （7）鋁在氧氣中燃燒能放出大量的熱和耀眼的光，常用于制造爆炸混合物，如銨鋁炸藥（由硝酸銨、木炭粉、鋁粉、煙黑及其他可燃性有機(jī)物混合而成）、燃燒混合物（如用鋁熱劑做的炸彈和炮彈可用來(lái)攻擊難以著火的目標(biāo)或坦克、大炮等）和照明混合物（如含硝酸鋇68％、鋁粉28％、蟲(chóng)膠4％）。船舶建造中也大量使用鋁，一艘大型客船的用鋁量常達(dá)幾千噸。 同樣方法，用鐵片重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，觀察打磨前后的鐵的不同及變化，則發(fā)現(xiàn)打磨后的鐵不會(huì)變得與打磨前的鐵一樣。 在整個(gè)探究過(guò)程中，教師的組織和引導(dǎo)作用非常重要。 4．金屬活動(dòng)性順序是通過(guò)實(shí)驗(yàn)，并在置換反應(yīng)概念和其他一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上分析得到的。 課題2 金屬的化學(xué)性質(zhì)課程目標(biāo)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究金屬與氧氣，金屬與稀鹽酸、稀硫酸以及與鹽溶液的置換反應(yīng)，認(rèn)識(shí)金屬的化學(xué)性質(zhì)和金屬的活動(dòng)性順序，并且能用金屬活動(dòng)順序解釋一些與日常生活有關(guān)的化學(xué)問(wèn)題。原來(lái)，錫有3種同素異形體，即白錫、脆錫和灰錫。同一年的冬天，從倉(cāng)庫(kù)里取出軍大衣發(fā)給俄國(guó)士兵穿時(shí)，發(fā)現(xiàn)紐扣都不見(jiàn)了，再仔細(xì)看看，原來(lái)紐扣處也有著一些灰色粉末。 銅易與其他金屬形成合金，銅合金種類很多，例如，青銅質(zhì)堅(jiān)韌，硬度高，易鑄造；黃銅廣泛用于制作儀器零件；白銅主要用作刀具。 又如湖南出土的盛酒器“四羊方尊”，造型逼真，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分布在四角的四支羊頭上長(zhǎng)著卷曲的羊角，還有突出的龍頭，樓空的扉邊。船舶、化工、電子器件和通訊設(shè)備以及若干輕工業(yè)部門中要大量應(yīng)用鈦合金，只是目前鈦的價(jià)格較昂貴，限制了它的廣泛使用。特別是鈦對(duì)海水很穩(wěn)定，將鈦或鈦合金放入海水中數(shù)年，取出后，仍光亮如初，遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼。 白銅是CuNi合金，有優(yōu)異的耐蝕性和高的電阻，故可用作苛刻腐蝕條件下工作的零部件和電阻器的材料。Cu與Zu的合金稱黃銅，其中Cu占60％～90％、Zn占40％～10％，有優(yōu)良的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，可用作各種儀器零件。天線就是用當(dāng)時(shí)剛剛發(fā)明不久的記憶合金制成的。形狀記憶合金的最早應(yīng)用是在管接頭和緊固件上。在一次試驗(yàn)中他們需要一些鎳鈦合金絲，他們領(lǐng)回來(lái)的鎳鈦合金絲是彎曲的，使用不方便。目前，這種神奇變幻的變色金首沛已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外流行，并且頗受青睞。 仿金首飾是選用特殊的鍍層工藝，制成的近似K金的首飾。K金首飾款式易翻新，能夠鑲嵌各種鉆、翠、珠、寶和雕鋸鑿摟出各種精美的圖案。俗話說(shuō)“金無(wú)足赤”，就是說(shuō)純金的含量也達(dá)不到100％，實(shí)際上金含量達(dá)到99％、％的都稱為純金制品。 銅的再生性能極好，這一性質(zhì)非常珍貴，廢銅經(jīng)過(guò)熔化回收能發(fā)揮很多的作用。鋁還用做煉鋼過(guò)程中的脫氧劑，鋁粉和石墨、二氧化鈦（或其他高熔點(diǎn)金屬的氧化物）按一定比率均勻混合后，涂在金屬上，經(jīng)高溫?zé)霟瞥赡透邷氐慕饘偬沾?，它在火箭及?dǎo)彈技術(shù)上有重要應(yīng)用。（4）鋁有較好的延展性（它的延展性僅次于金和銀），在100 ℃～150 ℃這些鋁合金廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、火車、船舶等制造工業(yè)。然而，近代科技的發(fā)展，對(duì)“鋁無(wú)害論”提出了異議。 1910年人們首次得到純鈦。美國(guó)海軍也制成了以鈦合金為材料的深海潛艇，能在4 500 m的深海中航行。從20世紀(jì)60年代起，鈦就成了衛(wèi)星、火箭、宇宙飛船的重要材料。往往把黑色金屬、有色金屬和稀有金屬并列為三大類。例如銅、鋅、鉆、鎳、鎢、鉬、銻、鉍、鉛、錫、鎘、汞等，過(guò)渡元素大都屬于重金屬。 有色金屬 通常是指除黑色金屬以外的其他金屬。1827年德國(guó)化學(xué)家維勒，用他獨(dú)創(chuàng)的一種復(fù)雜的方法制得了粉未狀金屬鋁，并首次指出了鋁的化學(xué)性質(zhì)，他被科學(xué)界公認(rèn)為鋁的發(fā)現(xiàn)者。 鐵是人體健康、植物生長(zhǎng)所必需的元素之一。利用這些材料進(jìn)行如下家庭小實(shí)驗(yàn)。 （4）以小組的形式組織一項(xiàng)調(diào)查活動(dòng)：到附近的加油站，調(diào)查汽油的種類，是否還在使用含鉛汽油？是什么時(shí)候停止使用含鉛汽油的？并進(jìn)行環(huán)保宣傳。在日常生活中，鋁、鈦、鋅、銅等金屬的應(yīng)用非常廣泛，如：鋁合金的門窗、銅線、銅火鍋、銅電器，以及鋅在常見(jiàn)干電池的應(yīng)用等。使學(xué)生明白：物質(zhì)的性質(zhì)、資源、價(jià)格、美觀等決定其用途引導(dǎo)學(xué)生查詢資料解決實(shí)際問(wèn)題。了解常見(jiàn)金屬的物理性質(zhì)，知道物質(zhì)的性質(zhì)很大程度上決定物質(zhì)的用途，但還需考慮價(jià)格等因素。 舉例說(shuō)明合金與純金屬的區(qū)別。【引入】我們?cè)谌粘Ｉ钪薪佑|到的鋼鐵都是鐵碳合金。 實(shí)驗(yàn)二：取一小塊玻璃殘片，觀察其顏色。幾天后觀察兩枚鐵釘銹蝕的情況，并與同學(xué)們進(jìn)行交流。這類病人往往面色蒼白，并有頭昏、無(wú)力、心悸、氣急等癥狀。他將氧化鋁與冰晶石混合熔化然后電解，結(jié)果在陰極得到了鋁。cm3以下的金屬叫輕金屬。這些金屬對(duì)氧和其他試劑較穩(wěn)定，金、銀常用來(lái)制造裝飾品和硬幣。 鈦具有不尋常的綜合優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)?，一般艦船是用鋼鐵制成的，會(huì)因海水腐蝕而銹損。 總之，在原來(lái)使用鋼材、鋁材的地方，幾乎都能用鈦取而代之。直到目前，大規(guī)模生產(chǎn)高純度的鈦，仍是冶金工業(yè)追求的目標(biāo)。美國(guó)的一個(gè)醫(yī)療小組到世界上飲水含鋁量最高的關(guān)島調(diào)查，最后發(fā)現(xiàn)那里患老年癡呆癥的人數(shù)比正常地區(qū)多了3～5倍。船舶建造中也大量使用鋁，一艘大型客船的用鋁量常達(dá)幾千噸。 （5）鋁的表面因有致密的氧化物保護(hù)膜，不易受到腐蝕，常被用來(lái)制造化學(xué)反應(yīng)器、醫(yī)療器械、冷凍裝置、石油精煉裝置、石油和天然氣管道等。 那么，鋁為什么會(huì)導(dǎo)致老年癡呆癥呢？這個(gè)問(wèn)題還在爭(zhēng)論中。銅的使用從未造成嚴(yán)重的后果，銅以不同的濃度分布在各處，順應(yīng)著大自然。 K金是在黃金中添加少量銀、銅、鋅等金屬，以增強(qiáng)黃金的強(qiáng)度和韌性。 鍍金首飾是在銅、銀或合金制成的首飾表面上鍍一層24K金，其外表和純金首飾一樣。目前在國(guó)內(nèi)外已有許多精致的仿金首飾代替純金首飾做裝飾品。 食鹽的成分是氯化鈉，其中還含有少量氯化鎂，在水中溶解后能電離生成氯離子，因此會(huì)破壞保護(hù)膜。他們反復(fù)作了多次試驗(yàn)，結(jié)果都一樣。這種連接方式接觸緊密能防滲漏，遠(yuǎn)勝于焊接，特別適合用于航空、航天、核工業(yè)及海底輸油管道等危險(xiǎn)場(chǎng)合。目前，形狀記憶效應(yīng)和超彈性已廣泛用于醫(yī)學(xué)和生活各個(gè)領(lǐng)域。 青銅是人類使用歷史最久的金屬材料，它是CuSn合金。我國(guó)鈦的資源極為豐富，僅四川攀枝花地區(qū)發(fā)現(xiàn)的特大型釩鈦磁鐵礦中，接近國(guó)外探明鈦儲(chǔ)量的總和。 液態(tài)的鈦幾乎能溶解所有的金屬，形成固溶體或金屬化合物等各種合金。到目前為止，發(fā)現(xiàn)的中國(guó)最早的青銅器出自新石器時(shí)代后期，相當(dāng)于中原夏代的一些文化遺址中。 青銅器除了禮器等外，更多是用于制造兵器，此外也有一些青銅農(nóng)具出土。 銅在生命系統(tǒng)中有重要作用，人體中有30多種蛋白質(zhì)和酶含有銅元素，現(xiàn)已知銅的最重要生理功能是人血清中的銅藍(lán)蛋白，它有催化鐵的生理代謝過(guò)程功能。帶了那么多的燃料為什么還無(wú)濟(jì)于事呢？ 原來(lái)，斯科特一行在返回的路上發(fā)現(xiàn)，他們的第一個(gè)儲(chǔ)藏庫(kù)里的煤油已經(jīng)不翼而飛。 現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)找到了一種預(yù)防“錫瘟”的“注射劑”，其中一種就是鉍。在這個(gè)活動(dòng)與探究中，結(jié)論的可靠性是很重要的，因此，控制相似的實(shí)驗(yàn)條件，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的正確對(duì)比和分析，是該探究活動(dòng)獲得可靠結(jié)論的重要保證。（3）經(jīng)過(guò)了很多類似實(shí)驗(yàn)的探究過(guò)程，人們歸納和總結(jié)出了常見(jiàn)金屬的活動(dòng)性順序。教師要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況利用具體例子來(lái)進(jìn)行教學(xué)。由于鋁有多種優(yōu)良性能，因而鋁有著極為廣泛的用途。 （3）鋁是熱的良導(dǎo)體，它的導(dǎo)熱能力比鐵大3倍，工業(yè)上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和炊具等。 （9）鋁板對(duì)光的反射性能也很好，反射紫外線比銀強(qiáng)，鋁越純，其反射能力越好，因此常用來(lái)制造高質(zhì)量的反射鏡，如太陽(yáng)灶反射鏡等。 把一根光亮的銅絲插入硫酸亞鐵溶液中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何變化。 （2）試推測(cè)鋁、鐵、銅的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱順序。例如，氫具有還原性，能和大多數(shù)非金屬反應(yīng)顯示＋1價(jià)；等等。銅和銀也有類似上述的情況。 4．知道廢舊金屬對(duì)環(huán)境的污染，認(rèn)識(shí)回收利用廢舊金屬等金屬資源保護(hù)的重要性。教材除簡(jiǎn)要地介紹了我國(guó)冶煉鐵的歷史外，主要是通過(guò)實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明從鐵礦石中將鐵還原出來(lái)的化學(xué)反應(yīng)原理，并結(jié)合煉鐵的實(shí)際情況，以例題的方式介紹了化學(xué)方程式計(jì)算中有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算。 2．做好【實(shí)驗(yàn)823】，并將它與煉鐵生產(chǎn)的主要化學(xué)反應(yīng)原理結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)原理對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的指導(dǎo)作用。教材中的圖823提示了鐵釘銹蝕條件探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路，在一個(gè)星期前就應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)來(lái)探討該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案，并鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)動(dòng)腦筋設(shè)計(jì)出多種方案，允許多種方案同時(shí)試驗(yàn)，以小組或個(gè)人等多種方式活動(dòng)，同時(shí)要認(rèn)真做好觀察記錄。B．在鐵制品表面覆蓋保護(hù)層是防止鐵制品生銹普遍而重要的方法。5．關(guān)于金屬資源保護(hù)的教學(xué)，可以利用電化教學(xué)手段，將教材中的一些礦物可供開(kāi)采的年限圖制成投影片或計(jì)算機(jī)軟件等，并配合其他資料，使學(xué)生強(qiáng)烈感受礦物資源是有限的，以及保護(hù)金屬資源的重要性。但由于人口眾多，人均擁有量約為世界人均水平的1／3，居世界第80位。另外，一些小礦亂采濫挖，對(duì)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)較差，植被破壞嚴(yán)重，固體廢棄物處理不當(dāng)，屢屢出現(xiàn)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。資源缺口增加，每年需進(jìn)口鐵礦砂2000萬(wàn)噸～3000萬(wàn)噸。（2）氧化物礦，如鋁礬Al2O3（5）硫酸鹽礦，如重晶石BaSO石膏CaSO4 從礦石中制取金屬單質(zhì)的過(guò)程叫做冶金。據(jù)估計(jì)，％～％，超過(guò)每年各項(xiàng)大災(zāi)（火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)及地震等）損失的總和。在金屬表面覆蓋各種保護(hù)層，把被保護(hù)金屬與腐蝕性介質(zhì)隔開(kāi)，是防止金屬腐蝕的有效方法。塑料這種覆蓋層致密光潔。三氯化鐵腐蝕銅的反應(yīng)如下： 2FeCl3 + Cu==2FeC12 + CuCl2 此外，還有電化學(xué)刻蝕、等離子體刻蝕新技術(shù)，比用三氯化鐵腐蝕銅的濕化學(xué)刻蝕的方法更好，分