山东省泰安市2019中考化学复习第一部分基础过关第十单元金属第1课时金属材料及钢铁的锈蚀与防护课件.ppt

第十单元金属第1课时金属材料及钢铁的锈蚀与防护,总纲目录,泰安考情分析,基础知识过关,知识点一常见的金属材料,1.金属材料分类金属材料,2.金属的物理性质常温下它们都是固体(汞除外),有金属光泽,大多数呈银白色(但铜呈紫红色,金呈金黄色);具有良好的导电性、导热性、延展性;铁还具有磁性。知识拓展(1)世界上年产量最高的金属是铁,其次是铝;(2)地壳中含量最高的金属元素是铝元素;(3)人体中含量最高的金属元素是钙元素;(4)熔点最高的金属是钨;(5)生活中使用最多的金属是铁。,3.合金(1)定义:在金属中加热熔合其他金属或非金属形成的具有金属特性的物质。注意:合金是混合物。(2)特性:合金强度和硬度一般比组成它们的纯金属高,抗腐蚀性能等也更好,熔点较低。,知识点二金属矿物及其冶炼,1.常见的金属矿物(名称主要成分)铝土矿Al2O3赤铁矿Fe2O3磁铁矿Fe3O4菱铁矿FeCO3黄铁矿FeS2,2.金属的冶炼(详见核心实验突破)(1)原理:在高温下,用还原剂一氧化碳将铁从它的化合物中还原出来,化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(CO与Fe2O3反应)。(2)原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气;常见铁矿石有磁铁矿(主要成分是Fe3O4),赤铁矿(主要成分是Fe2O3)。(3)还原反应:含氧化合物中的氧元素被夺去的反应。(4)铝的冶炼:工业上采取电解法冶炼铝,反应的化学方程式为2Al2O34Al+3O2。,知识点三钢铁的锈蚀与防护,1.铁生锈的主要原因是与空气中的氧气和水蒸气直接接触,铁锈的主要成分是氧化铁。除锈方法:用砂纸打磨后,再用稀盐酸除铁锈,反应的化学方程式为Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O。,2.影响钢铁锈蚀的因素(详见核心实验突破)知识拓展铜制品表面发生锈蚀生成铜绿Cu2(OH)2CO3是铜与空气中的水、氧气、二氧化碳共同作用的结果。,3.防止钢铁生锈的方法(1)在钢铁表面涂覆保护层,如涂油、刷漆等。(2)镀上一层不易生锈的金属或者用“烤蓝”等方法形成致密的保护层。(3)改变金属的组成和结构,如制成合金等。,4.保护金属资源的有效途径有防止金属锈蚀、回收利用废旧金属、合理有效地开采矿物、寻找金属的替代品等。,实验一金属的冶炼,1.实验原理:3CO+Fe2O32Fe+3CO2。,2.实验装置,核心实验突破,3.现象:玻璃管内红棕色粉末逐渐变黑,澄清的石灰水变浑浊。,4.操作顺序:先通CO再加热,目的是排尽管内空气,防止加热时发生爆炸;实验完毕,停止加热继续通CO至玻璃管冷却,防止还原出来的铁粉再被氧化且防止石灰水倒流。,5.尾气处理:因CO有毒,会污染空气,所以必须对尾气进行点燃或用气球收集处理。例1下图是实验室用一氧化碳还原氧化铁的实验装置图,试回答:(1)实验过程中仪器中的化学方程式是3CO+Fe2O32Fe+,解析(2)一氧化碳有毒,不能直接排放;一氧化碳易燃,可用点燃的方法去除尾气,还可以采用气球收集的方法处理。变式1-1(2018山西,25,6分)科学精神与社会责任,是化学学科素养更高层面的价值追求。在一次实践活动中,小红和同学们一起参观了某钢铁公司,大家对矿石选取、冶铁和炼钢的工艺流程(如图)、生铁和钢的区别等,有了全新的认识。,(1)用赤铁矿石冶铁的反应原理是3CO+Fe2O32Fe+3CO2(用化学方程式表示)。(2)分析工艺流程,三脱装置中发生反应的化学方程式是S+O2,SO2(或4P+5O22P2O5/Si+O2SiO2)(本题的反应条件写成“加热”“高温”“点燃”都得分,未写反应条件扣1分)(写一个)。(3)向精炼炉中吹入氩气使钢水循环流动,各成分均匀混合,相当于化学实验中玻璃棒的作用(填一种仪器的名称)。(4)在钢水铸件机中,高温钢加工成钢制零件时,充入氮气的作用是做保护气(或隔绝氧气)(合理即可)。,解析(1)赤铁矿的主要成分氧化铁与一氧化碳在高温条件下反应生成铁和二氧化碳,化学方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2。(2)三脱装置中硫、磷、硅都能与氧气反应,反应的化学方程式分别为S+O2SO2、4P+5O22P2O5、Si+O2SiO2。(3)精炼炉中吹氩气的目的是使钢水循环流动,各成分均匀混合,化学实验中用玻璃棒搅拌也起类似的作用。(4)高温条件下铁能与氧气反应,在加工过程中充入氮气做保护气,可隔绝氧气,防止铁与氧气反应。,实验二钢铁锈蚀的因素探究,1.钢铁锈蚀的因素铁与空气中的氧气、水蒸气等物质发生化学反应生成氧化铁,同时环境的温度、氧气的浓度、环境的酸碱性也是影响锈蚀速率的因素。,2.实验设计,3.实验现象一段时间后,B、C不生锈,A生锈,D、E严重生锈。,4.分析对比A和C可得,影响铁生锈的因素是水;对比A和B可得,影响铁生锈的因素是氧气;对比D、E和A可得,酸溶液或者盐溶液可以加速钢铁的锈蚀。,例2铁生锈探秘。为探究铁生锈的原因,化学兴趣小组的同学进行了如图所示的四个实验,实验结果显示:B、D实验中铁生锈,而A、C实验中没有明显的现象,仔细分析这4个实验,回答下列问题:,(1)评价方案对照实验指除了一个变量外,其他的量都保持不变的实验。该实验方案中采用了对照实验方法,请指出其中的对照实验(填实验,代号)和变量。第组对照实验AB,变量水分。第组对照实验BC,变量氧气。第组对照实验BD,变量食盐。(2)解释数据实验时,每隔一段时间测量导管内水面上升的高度,结果如下表所示(表中所列数据为导管中水面上升的高度/cm)。,导致B、D实验装置中导管内水面上升的原因是铁丝生锈消耗了空气中的氧气。(3)获得结论根据本实验,你认为导致铁生锈的物质有水和氧气;能加快铁生锈速率的物质是食盐。,解析(2)比较B、D实验装置和现象,可知导管内水面上升的原因是铁丝生锈消耗了装置中的氧气,锥形瓶内压强减小,导管内水面上升。,变式2-1某化学兴趣小组的同学为探究“铁生锈的条件”进行了如下实验:实验一:,实验二:某同学在家中发现,炒完菜的铁锅表面容易生锈。于是该同学猜想可能是食盐对铁生锈的速率产生了影响。于是,该同学针对此问题设计了以下实验:用如图两个装置同时进行实验,其中集气瓶的容积相同,量筒内盛有等体积的水,图F集气瓶内另加入了某种物质。,实验过程:一段时间后打开止水夹,观察到图E中铁丝和图F中加入的物质表面均出现红棕色物质,记录实验过程中量筒内剩余水的体积,实验数据记录如下表:,(1)图F中,集气瓶内另加入的物质是蘸有水的铁丝。(2)根据实验数据分析,a的取值范围是30a银,D中的铁能置换出硫酸铜中的铜,说明活动性:铁铜,可得活动性:铁铜银,至少要做的实验是CD。,4.(2013泰安,29节选,2分)下图实验中,硬质玻璃管中的现象是红色粉末变为黑色;装置末端酒精灯的作用是点燃尾气中剩余的一氧化碳,防止污染空气。,解析一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳,氧化铁是红色,铁是黑色,所以现象是红色粉末变为黑色。,考点三钢铁的锈蚀与防护,5.(2013泰安,14,2分)下列防锈措施合理的是(B)A.经常用水冲洗自行车链条B.在铁制暖气片上刷“银粉”C.用“钢丝球”打磨铝锅表面D.用过的菜刀及时用盐水清洗,解析A项中用水冲洗链条是不对的,因为铁在潮湿的空气中易生锈;B项中在暖气片表面刷“银粉”,可起到隔绝氧气的作用,可阻止生锈;C项中打磨铝锅表面,会把生成的致密的氧化铝薄膜破坏掉,从而引发新的“生锈”反应;D项中用盐水清洗菜刀不可行,因为盐能促进铁的锈蚀。,山东真题精练,考点一常见的金属材料,1.(2017青岛,27节选,1分)化学实验是进行科学探究的重要手段。请填写下列空格:黄铜是铜锌合金,将外形完全相同的纯铜片和黄铜片相互刻画,该实验的目的是比较它们的硬度大小。,解析合金的硬度一般比其成分金属大。,考点二金属矿物及其冶炼,2.(2017滨州,23,5分)某化学兴趣小组利用下图装置进行实验,探究工业炼铁的化学原理。试按要求填空:(1)硬质玻璃管中观察到的现象是红色粉末变为黑色,写出一氧化碳和氧化铁反应的化学方程式3CO+Fe2O32Fe+3CO2,。(2)实验中首先通入一氧化碳的目的是排尽硬质玻璃管中的空气,防止CO和空气混合加热发生爆炸。(3)装置中导管末端加一点燃的酒精灯的目的是把CO燃烧掉,防止污染空气。,解析(1)氧化铁是红色粉末,和一氧化碳反应生成黑色的铁粉和二氧化碳,化学方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2。,3.(2016淄博,18,4分)我们的祖先很早就掌握了炼铜的工艺,通过学习,同学们知道木炭可以做还原剂把氧化铜中的铜还原出来,小明查阅了大量的资料后,建议用超细炭粉与氧化铜粉末混合进行实验,他的理由是增大反应物的接触面积,使反应更充分。(1)同学们按如图装置进行实验,当看到澄清的石灰水刚刚出现浑浊时,不能(填“可以”或“不能”)确定氧化铜和炭粉已经开始反应。,(2)为了使氧化铜中的铜完全被还原,对于下列三组氧化铜和炭粉的质量比例,你建议选择A(填写字母),简要说明你的理由反应中炭粉会与试管内的氧气反应而部分消耗,故稍过量的炭粉有利于反应的进行。,A.36：3B.40：3C.48：3,解析与反应物的接触面积越大,反应速率越快,所以用超细炭粉更利于反应的进行。(1)实验时首先要检查装置的气密性,当看到澄清的石灰水刚出现浑浊时,可能是炭粉与氧气反应生成的二氧化碳,故不能确定炭粉和氧化铜发生了反应。(2)在选择氧化铜和炭粉的质量比时要考虑氧气消耗炭粉,不能按反应的比例选择,炭粉要稍多一些,有利于反应充分进行。根据化学方程式2CuO+C2Cu+CO2可得氧化铜和炭粉的质量比为403,A项比例合适。,考点三钢铁的锈蚀与防护,4.(2017青岛,6,1分)下列防锈措施不合理的是(B)A.钢管存放在干燥的地方B.用盐水清洗菜刀C.及时清除铁制品表面的锈渍D.在铁管表面镀上一层不易锈蚀的金属,解析铁生锈是铁与氧气、水共同作用的结果,所以防锈的方法有隔绝氧气、保持金属表面洁净干燥、改变金属的组成和结构等。钢管存放在干燥的地方,不易生锈;用盐水清洗菜刀,会加速锈蚀;铁锈结构疏松多孔,能吸附水和氧气,会加速锈蚀,应及时清除铁制品表面的锈渍;在铁管表面镀上一层不易锈蚀的金属,能隔绝氧气、水,能有效防锈。,5.(2016烟台,16节选,2分)现在很多家庭自备干粉灭火器,