师：同学们，大家好！今天我们一起学习金属资源的利用和保护的第二课时。这是本节课的学习目标：一、了解金属锈蚀的条件以及防止铁生锈的简单方法；二、知道一些废弃金属对环境会造成污染；三、认识回收利用废旧金属等金属资源保护的重要性。
我们为什么要保护金属资源呢？原因如下：第一，每年大量开采的金属资源有数以亿吨，然而地球上的金属矿物储量有限，且不可再生。根据已探明的一些矿物的储藏量，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，如图所示。第二，每年有大量的金属资源被腐蚀，相当于年产量的20%到40%。根据各国调查结果，金属腐蚀造成的经济损失大致为国民生产总值的4%左右。国内外都曾发生过许多灾难性的腐蚀事故，比如飞机因某一零件锈蚀而坠毁，桥梁因为钢梁产生裂缝而坍塌，油管因穿孔或破裂而漏油，进而引发着火、爆炸等等。
同学们请看，这些因金属锈蚀而被弃置的金属制品，都给人类带来了巨大的损失。为了减少因金属锈蚀产生的损失，我们需要探究金属锈蚀的原因，以此找到保护金属的方法，然后对废旧金属进行回收利用。下面我们从年产量最大的铁开始探究。
在生活中，我们知道自行车的链条、钢圈生锈可能是因为下雨，车棚的大铁门生锈是因为长期暴露在空气中，工厂里的车床、机器等生锈可能是因为接触了某些化学物质。那么，同学们，金属铁在什么条件下容易生锈呢？大家认为铁生锈需要有什么物质参与？铁制品在潮湿的空气中更容易生锈，所以我们猜测铁生锈需要有水和空气中比较活泼的氧气参与。
怎样证明我们的猜想是正确的呢？回想上册书第7单元燃烧条件的探究，我们用的是控制变量的思想来进行实验。控制变量法应用到化学实验中，比如为了研究铁生锈的条件和影响它的多个因素中的一个因素的关系，可将除了这个因素以外的其他因素人为地控制起来，使其保持不变，再来比较研究铁生锈与此因素之间的关系，最后得出结论。
如图，在试管一中只放铁钉，观察铁钉只与氧气接触时是否会生锈；在试管2中，水浸没铁钉，观察铁钉只与水接触时是否会生锈；在试管3中，铁钉的一半浸没在水中，观察铁钉既与氧气接触又与水接触时是否会生锈。那么怎样才能让铁只与氧气或者水接触呢？具体的实验操作请同学们从实验中寻找答案。
下面请同学们和我一起来探究铁生锈的条件是什么。在实验中请注意观察出现的现象，体会实验这样设计的思想，并完成学习任务单中的学习任务一：探究铁生锈的条件。
取三枚洁净无锈的铁钉，分别放入三支试管中进行实验，其中所用的蒸馏水是经煮沸迅速冷却的蒸馏水。步骤一，在试管一的铁钉上放一团干棉球，棉球上加入少量的干燥剂，也就是无水氯化钙，然后塞紧橡皮塞；步骤二，在试管2中加入蒸馏水浸没铁钉，并在水的上面放入适量的植物油；步骤三，在试管3中加入少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸没在水中。
一周左右的时间，我们观察到试管一和2中铁钉未生锈，3中铁钉部分生锈并产生红色的物质。试管一与试管3现象对比说明铁只与氧气接触时不生锈；试管2与试管3现象对比说明铁只与水接触时也不生锈。由此可见，铁生锈的条件是铁与氧气和水同时接触。
好，实验我们已经看完，请同学们思考，在实验中，1号试管里的无水氯化钙和棉球有什么样的作用？
生：无水氯化钙和棉球是为了吸收空气中含有的水分，保持试管里的空气是干燥无水的状态。
师：非常好。那么2号试管里为什么用煮沸的蒸馏水，而且要在水上面加一层植物油呢？
生：煮沸的蒸馏水是为了除去水中溶解的氧气，并且蒸馏水可以确保水中没有其他物质的存在。水上面的一层植物油是为了隔绝空气或氧气和水，防止空气中的氧气再次进入到水中，影响实验结果。
师：很棒。在实验中我们观察到试管一中的铁钉不生锈，试管2中的铁钉也不生锈，试管3中铁钉生锈。试管一中铁钉只与氧气接触，没有生锈，说明铁生锈只有氧气是不可以的；试管2中，铁钉只与水接触，没有生锈，同样说明铁要想生锈，只有水也是不行的。试管3中铁钉生锈是因为既与水接触，又与氧气接触。所以对比三支试管，我们可以得出本实验的结论是：只有氧气或者只有水存在，铁都不会生锈。铁生锈需要氧气和水同时存在，二者缺一不可。
铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟氧气、水等物质相互作用，发生一系列复杂的化学变化，使铁转化为铁的化合物的过程。铁锈的成分比较复杂，主要是含有结晶水的氧化铁。它是一种疏松多孔的物质，能让水分和空气穿过它的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。与疏松相对应的是致密，这让我们想起了铝在空气中形成的致密氧化膜。下面我们来对比一下氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜。
正如刚刚所说，铝表面的氧化铝是致密的氧化物薄膜，可以防止铝被进一步氧化。铁表面产生的铁锈则是疏松多孔的，不能阻止铁继续生锈。通过对比，我们可以向铝看齐，通过形成保护层来防止铁制品生锈吗？从原理上来讲，如果我们破坏了铁生锈的条件，那么就可以防止铁生锈，也就是说让铁与氧气隔绝，或铁与水隔绝，当然也可以同时隔绝氧气和水。
结合身边的事例，请同学们思考具体的措施有哪些呢？
生：我们可以给金属穿上外衣，形成保护层，比如给金属刷上油漆，对金属进行烤蓝处理。烤蓝是钢铁零件表面处理的一种防腐蚀的工艺，原理是在钢铁表面生成一层厚度和强度的致密的氧化层，成分主要是四氧化三铁，反应原理是铁和水反应。还可以在适合的地方涂上油进行防腐蚀，烧制搪瓷，或者在金属表面镀上一层其他的耐腐蚀的金属等。
师：非常好，除此之外，我们还可以改变金属的内部结构，比如制成合金，像我们生活中的不锈钢就是这样。