重慶市永川區(qū)第五中學(xué)校高中化學(xué) 3.2 金屬材料導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修2

重慶市永川區(qū)第五中學(xué)校高中化學(xué)3.2金屬材料導(dǎo)學(xué)案新人教版選修2課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)1.依據(jù)預(yù)習(xí)案通讀教材57-66頁，進(jìn)行知識梳理；勾畫課本找出.煉鐵、煉鋼、電解法制鋁的原理.金屬腐蝕的原因及如何防護(hù),金屬材料的特點(diǎn)。2.完成預(yù)習(xí)自測題目。3.將預(yù)習(xí)中不能解決的問題標(biāo)記出來，并填寫在后面“我的疑惑”處。查閱資料，補(bǔ)充完善。4.限時(shí)20分鐘，獨(dú)立完成。知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備一一金屬的共性：顏色，導(dǎo)電導(dǎo)熱性，延展性。密度、硬度、熔點(diǎn)差別很大。狀態(tài)特殊的金屬，顏色特殊的金屬，熔點(diǎn)最高的金屬，延展性最好的金屬，導(dǎo)電性最好的金屬(前三位)，地殼中含量最多的金屬(前二位)，用量最大的金屬，自然界中能以游離態(tài)存在的金屬，用量最大的合金，等質(zhì)量與酸反應(yīng)放出氫氣最多的金屬。與水反應(yīng)最劇烈的金屬。合金的特性：機(jī)械強(qiáng)度，熔點(diǎn)。二鋁與鐵的單質(zhì)地殼中的元素含量（前四位）：1.鐵a.Fe+O2—Fe+Cl2—Fe+S—Fe+I2—b.與水反應(yīng)Fe+H2O——c.與酸反應(yīng)Fe+H+—d.與鹽溶液反應(yīng)Fe+Cu2+—Fe+Fe3+—2.鋁a.與非金屬反應(yīng)Al+O2—Al+S—b.與酸反應(yīng)Al+H+——c.與堿反應(yīng)Al+NaOH+H2O—離子方程式：d.與某些氧化物反應(yīng)(鋁熱反應(yīng))Al+Fe2O3—三、鋁與鐵的氧化物1.氧化鋁(剛玉、寶石的主要成分)兩性氧化物的概念：的氧化物。Al2O3+NaOH=+離子化學(xué)方程式：Al2O3+HCl=+離子化學(xué)方程式：[思考]Al2O3MgOMn2O7Na2O2各屬于哪類氧化物？2.氧化鐵、氧化亞鐵寫出下列物質(zhì)的顏色FeOFe2O3Fe3O4Fe(OH)2Fe(OH)3FeSFe(SCN)3Fe3+遇C6H5OHFe2+Fe3+Cu2+MnO4-FeS+H+—二、氫氧化物常見強(qiáng)堿的溶解性：NaOH、KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2可溶：微溶：1.鐵的氫氧化物(1)Fe(OH)2的制備實(shí)驗(yàn)：反常規(guī)的操作是現(xiàn)象：對應(yīng)反應(yīng)的方程式：注：a所用試劑FeSO4需新制備的原因是b配制試劑時(shí)所用蒸餾水需加熱煮沸的目的是(2)Fe(OH)3的制備FeCl3+3NaOH=離子方程式:(3)鐵的氫氧化物的性質(zhì)Fe(OH)3+H+—Fe(OH)32、氫氧化鋁（1）氫氧化鋁的制取化學(xué)方程式：Al2(SO4)3+NH3·H2O=離子方程式：注：氫氧化鋁能吸附懸浮物及色素。原因：（2）Al(OH)3的兩性叫兩性氫氧化物。Al(OH)3的電離方程式為Al(OH)3+HCl=離子方程式：Al(OH)3+NaOH=離子方程式：注：Al(OH)3不與NH3·H2O和碳酸反應(yīng)（3）Al(OH)3不穩(wěn)定：2Al(OH)3[實(shí)驗(yàn)室制備Al(OH)3]a.用Al3+來制備b.用AlO2-來制備c.練習(xí)：①向AlCl3中加少量NaOH化學(xué)方程式：離子方程式：繼續(xù)加NaOH的化學(xué)方程式：離子方程式：②向NaAlO2中：加少量HCl化學(xué)方程式：離子方程式：繼續(xù)加HCl的現(xiàn)象為：化學(xué)方程式：離子方程式：③Al3+為弱根會(huì)發(fā)生水解而顯性，水解離子方程式：AlO2—為弱根會(huì)發(fā)生水解而顯性，水解離子方程式：若把AlCl3和NaAlO2混合則現(xiàn)象為：化學(xué)方程式為：離子方程式為：三、鹽1、三價(jià)鐵的氧化性（1）Fe3+的檢驗(yàn)試劑：現(xiàn)象：方程式：（2）Fe3+的氧化性[實(shí)驗(yàn)]向滴有KSCN溶液的FeCl3溶液中加入鐵粉，觀察現(xiàn)象：原理：(方程式)再滴入幾滴氯水，又會(huì)看到什么現(xiàn)象？原理(方程式)：2、怎樣檢驗(yàn)Fe2+的存在？滴加KSCN溶液，再滴加新制氯水，現(xiàn)象方程式教材助讀二教材助讀二2.家用鐵器腐蝕的原因是什么？如何防護(hù)？預(yù)習(xí)自測三預(yù)習(xí)自測三1．下列各物質(zhì)中不能直接作為煉鐵礦石的是（）。A．磁鐵礦B．赤鐵礦C．黃鐵礦D．菱鐵礦2．電解三氧化鋁制鋁時(shí)，加入冰晶石的作用是（）。A．催化劑B．還原劑C．降低三氧化鋁的熔點(diǎn)D．助熔劑3．把生鐵冶煉成碳素鋼要解決的主要問題是（）。A．除去生鐵中的各種雜質(zhì)，把生鐵提純B．適當(dāng)降低生鐵里的含碳量，除去大部分硫、磷等有害雜質(zhì)C．用還原劑把鐵的氧化物還原成鐵D．加入合金元素改善生鐵性能4.下列裝置能形成原電池的是————————。5．右圖的裝置會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？A池：____________________________________B池：__________________________________________依據(jù)是什么？_________________________________________________________________________AB電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式A池：___________________AB__________________________________________________B池：____________________________________________________________________________課課中探究提問金屬的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)和金屬的冶煉，金屬材料加工和使用有什么關(guān)系？學(xué)始于疑學(xué)始于疑一1.煉鐵、煉鋼、電解法制鋁的原理。2.金屬腐蝕的原因及如何防護(hù)。3.金屬材料的特點(diǎn)。4.用化學(xué)方法進(jìn)行金屬材料表面處理的原理。質(zhì)疑探究質(zhì)疑探究二探究點(diǎn)一從礦石中獲得金屬1.獲得金屬材料首先要通過把金屬從礦石中提取出來，一般要經(jīng)過和，主要包括、、等工序，之后進(jìn)入。2.金屬冶煉的原理是：。3.金屬冶煉的方法：電解法、熱還原法熱、分解法、物理提取法(Pu、Au)4.鋼鐵的治煉(1).磁鐵礦(主要成分、赤鐵礦(主要成分)、褐鐵礦(主要成分)和黃鐵礦(主要成分)等。(2)高爐煉鐵a..生鐵的冶煉原理是b.原料：、、和等焦炭的作用：。石灰石的作用：。c.設(shè)備：其結(jié)構(gòu)：、、、、五部分進(jìn)口：、；三個(gè)出口：、、d.過程：①制還原劑（中進(jìn)行）②冶煉（中進(jìn)行）③造渣：e.產(chǎn)品：生鐵，含碳量較高。除了少量用作外，一般需要將大部分生鐵治煉成。（3）煉鋼a.原理：。b.原料：；氧化劑：；脫氧劑：；造渣材料：c.設(shè)備：；d.煉鋼方法：e.煉鋼的過程：①氧化：②脫碳等：③脫硫：④加脫氧劑：⑤造渣：f.尾氣：棕色煙氣：g.實(shí)際生產(chǎn)中煉鋼中一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)是：二、鋁的治煉－電解法（1）原料主要來自鋁土礦（主要成分），其中氧化鋁的含量約為。（2）從鋁土礦中提煉Al2O3（熔點(diǎn)：2045℃）ab.c.(3)冰晶石（）、氟化鈣的作用：（4）反應(yīng)原理：陽極反應(yīng)：陰極反應(yīng)：電解鋁發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：(5)陽極碳塊需要定期更換的原因：3.鋼鐵是使用量和產(chǎn)量最大的合金，4.金屬材料的種類：①（各種、和等）、②（、、、等）③（、、、、、）④⑤。其中，成為今后新材料發(fā)展的熱點(diǎn)。探究點(diǎn)二金屬的腐蝕及防止1、金屬的腐蝕主要包括和。(1)化學(xué)腐蝕:。對化學(xué)腐蝕的影響很大。例如，鋼材在高溫下容易被氧化，生成一層由、、組成的氧化皮。(2)電化學(xué)腐蝕a.定義：。根據(jù)鋼鐵所接觸的電解質(zhì)溶液的酸性強(qiáng)弱不同，電化學(xué)腐蝕可分為和b.鋼鐵制品發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因：。d.吸氧腐蝕(更為普遍)酸性較弱或中性環(huán)境正極：負(fù)極：e.析氫腐蝕:酸性介質(zhì)中正極：負(fù)極：（3）金屬腐蝕過程中和往往同時(shí)發(fā)生，但絕大多數(shù)金屬腐蝕屬于。2、金屬腐蝕的防止和利用（1）金屬腐蝕的本質(zhì)：。金屬的了防護(hù)主要是從、及等方面來考慮的。（2）金屬腐蝕的防護(hù)方法a.將金屬制品與是一種普遍采用的防護(hù)方法。如①用化學(xué)方法在鋼鐵部件表面（）；②利用。③采用、④等方式在表面也可以形成穩(wěn)定的鈍化膜等。b.電鍍是過程。電鍍時(shí)，把作陰極，把作陽極，用含有作為電鍍液。c.金屬防腐的其他方法：①；②、（如選用緩蝕劑）；③和等電化學(xué)保護(hù)法。（3）金屬腐蝕的利處：例如，就是利用腐蝕原理進(jìn)行“切削”的加工方法?；瘜W(xué)蝕刻不僅適用于難切削的、、等，更廣泛用于腐蝕、與中的精細(xì)加工等。探究點(diǎn)三1煉鐵和煉鋼的主要區(qū)別由鐵礦石冶煉成鐵，再由鐵冶煉成鋼，這是冶煉鋼鐵的必經(jīng)過程。由于煉鐵和煉鋼的任務(wù)不同，因此采用的原料、利用的化學(xué)原理、冶煉設(shè)備等也各不相同?，F(xiàn)比較如下：冶煉生鐵鋼原料鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣生鐵、氧氣、生石灰原理用還原劑在高溫下把鐵從鐵礦石中還原出來用氧化劑在高溫下把生鐵中的雜質(zhì)氧化除去設(shè)備高爐氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)品生鐵；含有較多的碳及硫、磷、硅等鋼；含碳量0.03～2%，留有部分硅錳尾氣=1\*GB2⑴煉鐵中，為什么不用焦炭直接還原氧化鐵？碳有還原性，在高溫條件下，能把鐵從它的氧化物中還原出來。Fe2O3+3C2Fe+3CO但是，焦炭是固體，與氧化鐵的表面接觸很有限，很難充分發(fā)生反應(yīng)，而一氧化碳是氣體，能與氧化鐵充分接觸，完全反應(yīng)。所以，煉鐵中必須通過一氧化碳去還原氧化鐵。焦炭的作用有兩個(gè)：一是制造了還原劑CO，二是它燃燒放出大量的熱，為高爐提供了高溫條件。=2\*GB2⑵煉鋼中要除去硅和錳，為什么在后期的脫氧反應(yīng)中，又要加入硅和錳作為脫氧劑？煉鋼，并不是要完全除去硅和錳等合金元素，而是將他們的含量調(diào)整到規(guī)定的范圍之內(nèi)。煉鋼期，F(xiàn)eO會(huì)將硅和錳氧化，成為爐渣，從而降低了硅和錳的含量。但后期，鋼水中含有少量沒有反應(yīng)的FeO，這會(huì)使鋼具有熱脆性。因此，用硅鐵或錳鐵作為脫氧劑將FeO還原，同時(shí)又調(diào)整了硅錳的含量。2．電解原理的應(yīng)用電解食鹽水電鍍鋅鋁的冶煉電解質(zhì)溶液精制后的食鹽水含Zn2＋的溶液冰晶石和氧化鋁熔融體電極反應(yīng)陽極石墨金屬鋅碳塊陰極鐵網(wǎng)鍍件金屬碳塊電極反應(yīng)陽極陰極總反應(yīng)式無說明用立式隔膜電解槽陽極參加了反應(yīng)，被逐漸腐蝕冰晶石作熔劑，電解時(shí)，陽極碳塊被產(chǎn)生的O2逐漸消耗，要定期補(bǔ)充3．金屬的腐蝕金屬腐蝕的原因：許多金屬有較活潑的化學(xué)性質(zhì)，當(dāng)金屬與周圍接觸到空氣、水及具有腐蝕性的物質(zhì)時(shí)，金屬失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)?；瘜W(xué)腐蝕電化腐蝕條件金屬與非電解質(zhì)等直接接觸不純金屬與電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象本質(zhì)化學(xué)腐蝕與電化腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，但電化腐蝕更具普遍，危害更嚴(yán)重鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕比較吸氧腐蝕析氫腐蝕條件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性較強(qiáng)陽極反應(yīng)陰極反應(yīng)溶液反應(yīng)=1\*GB2⑴金屬腐蝕的快慢：與電解質(zhì)溶液互相接觸的兩種金屬，活潑金屬總是先被腐蝕，而不活潑金屬得到保護(hù)。兩種金屬活潑性相關(guān)越大，活潑金屬被腐蝕得越快。=2\*GB2⑵金屬的保護(hù)：①改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：如可根據(jù)不同的用途選用不同的金屬或非金屬制成合金，以防止腐蝕；②覆蓋保護(hù)層：如可以采用噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法使金屬與介質(zhì)隔離，以防止腐蝕；③使用電化學(xué)保護(hù)法：將一種比需要保護(hù)的金屬活潑的金屬與之相連構(gòu)成原電池，則較活潑的金屬被腐蝕，而需要保護(hù)的金屬被保護(hù)不被腐蝕。如埋在地下的鋼管用導(dǎo)線與較活潑金屬（鋁、鋅等）相連，則鐵被保護(hù)。我的知識網(wǎng)絡(luò)圖我的知識網(wǎng)絡(luò)圖三常見金屬冶煉原理FeAlMgCuNa煉鐵煉鋼原理原料設(shè)備主要化學(xué)反應(yīng)分類舉例說明金屬的腐蝕原理化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕金屬防腐的辦法當(dāng)堂檢測當(dāng)堂檢測四1.下列各工業(yè)生產(chǎn)中，石灰石、生石灰、熟石灰、都不能作為原料和是（）。①煉鐵②用生鐵煉鋼③從海水中提取鎂④鋁的冶煉⑤制水泥⑥制玻璃⑦制漂白粉⑧制硫酸A．④⑧B．⑤⑥C．①②③D．⑤⑥⑦2以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是（）。A．黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易生銹B．生鐵比軟鐵芯（幾乎是純鐵）容易生銹C．鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生鐵銹D．銀質(zhì)獎(jiǎng)牌長期放置后表面變暗3.工業(yè)上用鋁土礦（主要成分是Al2O3·H2O、Al2O3·3H2O、以及少量的Fe2O3、SiO2等），提取純Al2O3作冶煉鋁的原料。提取的操作過程可用以下流程圖表示：鋁土礦鋁土礦加過量鹽酸過濾①不溶物濾液(A)加過量氫氧化鈉過濾②濾液沉淀△Al2O3濾液(B)沉淀通入CO2=1\*GB2⑴寫出濾液A中一種溶質(zhì)與過量NaOH溶液反應(yīng)進(jìn)入濾液B中的離子方程式。=2\*GB2⑵若步驟①中沒有過濾操作而直接進(jìn)入步驟②，對后面操作將產(chǎn)生的影響是。?！臼∫灾律啤空n課后訓(xùn)練1．我國在春秋戰(zhàn)國時(shí)期就懂得將白口鐵經(jīng)褪火處理得到相當(dāng)于鑄鋼的物器（如鋒利的寶劍），這一技術(shù)要比歐洲早近兩千年，那么白口鐵褪火熱處理的主要作用是（）。A．降磷、硫等雜質(zhì)B．適當(dāng)降低了含碳量C．滲進(jìn)了了合金元素D．改善表面的結(jié)構(gòu)性能2．在煉鋼時(shí)，下列作用與所加生石灰有關(guān)的是（）。A．鋼渣的生成B．降低含碳量C．調(diào)整合金元素的含量D．除去脈石3．關(guān)于鋼鐵的腐蝕的下列敘述中，正確的是（）。A．吸氧腐蝕時(shí)陰極放出氧氣B．析氫腐蝕時(shí)陰極放出氫氣C．化學(xué)腐蝕速率超過電化學(xué)腐蝕速率D．析氫腐蝕比吸氧腐蝕普通4．下列有關(guān)煉鐵和煉鋼的說法中，錯(cuò)誤的是（）。A．煉鐵是鐵礦石還原的過程B．煉鋼是生鐵被氧化的過程C．煉鐵高爐中加入的生石灰是造渣劑D．煉鋼轉(zhuǎn)爐加入和生石灰是造渣劑4．埋在地下的鑄鐵輸油管道，在下列各種情況下，腐蝕最慢的是（）。A．在含鐵元素較多的酸性土地中B．在潮濕疏松的土地中C．在干燥致密不透氣的土地中D．在含碳粒較多的潮濕透氣中性土地中5．下列各方法中能對金屬起到防止或減緩腐蝕作用的是（）。①金屬表面涂抹油漆②改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)③保持金屬表面清潔干燥④在金屬表面進(jìn)行電鍍⑤使金屬表面形成致密的氧化物薄膜A．①②③④B．①③④⑤C．①②④⑤D．全部6．在鐵制品上鍍上一定厚度的鋅層，以下方案設(shè)計(jì)正確的是（）。A．鋅作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子B．鉑作陰極，鍍件作陽極，溶液中含有鋅離子C．鐵作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有亞鐵離子D．鋅作陰極，鍍件作陽極，溶液中含有鋅離子7．下列可被采用的冶煉金屬的方法是（）。A．電解熔化的氯化鋁制鋁B．電解熔化的氯化鎂制鎂C．加冰晶石熔劑，電解熔化的氧化鋁制鋁D．電解氯化鈉