高中化学 3.1 应用广泛的金属材料课件1 苏教版选修1.ppt

专题3丰富多彩的生活材料第一单元应用广泛的金属材料 知识点1合金的组成及应用 自主认知 一 金属的性质及其应用1 常见金属的物理性质及其应用 导电性 熔点 延展性 铝箔 2 常见金属的化学性质及其应用 以铝为例 1 铝的化学性质 氧化膜 4al 3o22al2o3 2al 6hcl 2alcl3 3h2 氧化膜 2al 3cuso4 3cu al2 so4 3 2 氧化铝的化学性质 与强碱溶液反应的离子方程式为 与强酸溶液反应的离子方程式为 铝制炊具不能用来长时间盛装酸性或碱性及含食盐的食品 al2o3 6h 2al3 3h2o 二 常见合金的组成及应用1 合金的概念 由两种或两种以上的 或 与 熔合而成的具有 的物质 金属 金属 非金属 金属特性 2 合金的性能 合金与其各成分金属相比 具有许多优良的物理 化学性能 1 合金的硬度 2 多数合金的熔点一般比各成分金属的 3 合金的性能可以通过所添加的合金元素的 和生成合金的 来调节 较大 低 种类 含量 3 常见的合金 1 铁合金 生铁与钢的比较 2 4 铁 碳 2 铝合金和铜合金 硬铝 合金元素为cu mg mn和si等 硬铝密度小 强度高 抗腐蚀性强 适用于制造飞机和航天器 黄铜 合金元素是zn 青铜 合金元素是sn 3 钛合金 优点 有较高的强度 良好的抗氧化性和优异的耐腐蚀性 用途 钛合金主要用于飞机 火箭 导弹 人造卫星 宇宙飞船等尖端领域 同时由于它对人体无毒和无不良反应 可作为人造骨的材料 被称为 亲生物金属 释疑解惑 1 合金的性质与结构的关系 1 一般情况下 合金比纯金属的硬度更大 更坚固 如图所示 纯金属和合金的结构并不相同 在纯金属内 所有原子的大小和形状都是相同的 原子的排列十分规整 而合金内加入了或大或小其他元素的原子 改变了金属原子有规则的层状排列 使原子层与层之间的相对滑动变得困难 2 一般情况下合金的的熔点比纯金属低 在纯金属内 所有的原子大小相同 排列十分规整 而合金内原子的大小不一 排列没有纯金属那样整齐 使得原子之间的相互作用力减小 所以 合金的熔点一般比各成分金属的熔点都要低 2 不锈钢的分类及耐腐蚀的原因 1 不锈钢种类繁多 性能各异 按化学成分可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大类 按使用的介质环境可分为耐硝酸不锈钢 耐硫酸不锈钢 耐尿素不锈钢和耐海水不锈钢等 2 不锈钢中添加的元素主要是ni和cr cr是防氧化元素 使不锈钢表面形成一层致密的氧化物保护膜 防止内部的fe与外界物质接触 ni是防腐蚀元素 使不锈钢在多种酸 碱 盐溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性 即时训练 1 2015 湛江高二检测 铁和铁合金是生活中常用的材料 下列说法正确的是 a 不锈钢是铁合金 只含金属元素b 一定条件下 铁粉可与水蒸气反应c 铁与盐酸反应 铁合金不与盐酸反应d 铁合金的硬度和强度均低于铁 解析 选b 铁合金中含非金属元素碳 铁粉与水蒸气反应方程式为3fe 4h2o g fe3o4 4h2 铁形成铁合金后其化学性质几乎不变 铁合金中的铁仍能与盐酸反应 合金的性能一般优于其纯金属 2 钛 ti 因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注 是航空 军工 电力等方面的必需材料 被誉为 空间金属 和 深海金属 1 钛和钛的合金具有很多优良的性能 如熔点高 密度小 可塑性好 易于加工 钛合金与人体有很好的 相容性 根据它们的主要性能 下列用途不切合实际的是 a 用于做保险丝b 用于制造航天飞机c 用于制造人造骨d 用于制造船舶 2 常温下钛不和非金属 强酸反应 红热时 却可与常见的非金属单质反应 地壳中含钛矿石之一称金红石 tio2 目前大规模生产钛的方法是第一步 金红石 炭粉混合 在高温条件下通入氯气制得ticl4和一种可燃性气体 该反应的化学方程式为 该反应的还原剂是 第二步 在氩气的气氛中 用过量镁在加热条件下与ticl4反应制得金属钛 简述由上述所得产物中获取金属钛的步骤 解析 1 物质的性质决定其用途 应结合题干所给的有关性质的信息来分析 由题干知钛和钛合金的熔点高 不能用来做保险丝 其密度小 熔点高 可塑性好 可用于制造飞机及船舶 与人体有很好的 相容性 可制造人造骨 2 第一步得到的可燃性气体应是co 结合原子守恒及电子转移守恒 化学方程式应为tio2 2c 2cl2ticl4 2co 该反应中 碳元素化合价升高 c作还原剂 第二步应为镁置换钛的反应 化学方程式为ticl4 2mgti 2mgcl2 所得产物含杂质镁 镁过量 mgcl2 利用钛不与强酸反应 应加足量盐酸除去过量杂质镁 mgcl2 过滤即得钛 答案 1 a 2 第一步 tio2 2c 2cl2ticl4 2co碳第二步 加入足量盐酸 除去过量镁 mgcl2 过滤 洗涤 互动探究 1 题目1中的铁合金是生活中常用材料 那么合金是纯净物还是混合物 提示 合金是混合物 但其组成是均匀的 而且有些合金有固定熔点 2 与题目2中镁热还原法制ti一样 采用钠还原法也可制备ti 反应方程式应如何写 提示 ticl4 4nati 4nacl 补偿训练 1 2015 福州高二检测 铝硅合金 含si13 5 在凝固时收缩率很小 因而这种合金适合铸造 有下列三种晶体 铝 硅 铝硅合金 它们的熔点从低到高的顺序是 a b c d 解析 选d 合金的熔点低于各成分的熔点 晶体硅的结构类似于金刚石的结构 熔点比铝高 2 为除去镀在铝表面的铜镀层 可选用的试剂为 a 稀硝酸b 浓硝酸c 浓盐酸d 氢氧化钠溶液 解析 选b 铜与浓硝酸反应生成硝酸铜 而铝遇浓硝酸钝化 故可用浓硝酸除去铝表面的铜镀层 知识点2金属的腐蚀与防护 自主认知 1 金属腐蚀的两种类型 1 化学腐蚀金属与化学物质直接接触 2 金属不纯 金属表面 水膜中溶解有 等 形成一薄层电解质溶液 电化学腐蚀条件 吸附了一层水膜 氧和少量盐类 2 金属的防护 1 金属防护的三类方法 马口铁 致密的fe3o4薄膜 更容易失去电子 2 合理选择防腐方法 考虑金属制品的使用期限 短期使用 不须采用昂贵的防腐方法 考虑金属制品的使用环境 考虑对金属制品外观的要求 释疑解惑 1 金属的化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 2 金属腐蚀快慢的规律 1 在同一电解质溶液中 金属腐蚀由快到慢的顺序为原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 原电池原理中作正极的金属 2 对于同一种电解质溶液 电解质溶液浓度越大 金属腐蚀越快 除钝化外 3 对于活动性不同的两种金属 活动性差别越大 氧化还原反应速率越快 活泼金属腐蚀越快 4 同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液 弱电解质溶液 非电解质溶液 5 纯度越高的金属 腐蚀的速率越慢 纯金属几乎不腐蚀 6 不纯的金属或合金 在潮湿的空气中腐蚀速率远大于在干燥 隔绝空气条件下的腐蚀速率 即时训练 1 2015 安庆高二检测 如图中a为生铁 a b两个烧杯中为海水 c烧杯中为1mol l 1的稀硫酸 1 c中cu极的电极反应式为 2 b中zn极的电极反应式为 fe极附近溶液的ph 填 增大 减小 或 不变 a b c中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是 解析 b c装置为原电池 在原电池中 活泼金属作负极 故b中fe作正极被保护 c中fe作负极被腐蚀 答案 1 2h 2e h2 2 zn 2e zn2 增大c a b 2 炒过菜的铁锅未及时洗净 在空气中放置不久便会因腐蚀而出现红褐色锈斑 请回答 1 铁锅的锈蚀是腐蚀 填 析氢 或 吸氧 2 写出铁锅腐蚀时负极的电极反应式 3 写出铁锅在中性条件下腐蚀的正极的电极反应式 4 写出电化学反应的总方程式 解析 炒过菜的铁锅如果未及时洗净 表面会附有少量的氯化钠溶液 在该条件下铁会发生吸氧腐蚀 活泼的铁作负极 失电子 其电极反应式为fe 2e fe2 铁锅在中性条件下发生的腐蚀就是吸氧腐蚀 正极反应式为2h2o o2 4e 4oh 该过程中总反应方程式为2fe 2h2o o2 2fe oh 2 答案 1 吸氧 2 fe 2e fe2 3 o2 2h2o 4e 4oh 4 2fe 2h2o o2 2fe oh 2 互动探究 1 由题目1中可得出的金属腐蚀快慢的规律是什么 提示 在同一电解质溶液中 金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极 原电池的负极 正常状况 原电池的正极 电解池的阴极 2 由题目2中可以看出铁锅生锈的原因是什么 提示 铁锅是生铁加工成的 菜汤中含有nacl等电解质 这样fe c nacl溶液共同构成原电池 加快了腐蚀 补偿训练 2015 临沂高二检测 如图 一根铁棒插入煮沸过的蒸馏水中 铁棒上有三点 1 a b c三点中腐蚀最快的是 2 若向蒸馏水中加入少量食盐 b处的腐蚀速率将 填 加快 不变 或 减慢 3 若将蒸馏水换成 0 1mol l 1h2so4溶液 1mol l 1h2so4溶液 18 4mol l 1h2so4溶液 则a处腐蚀由快到慢的顺序是 解析 1 根据题意可知 a在煮沸的蒸馏水内部 因缺少氧气 很难形成电解质溶液 几乎不腐蚀 b在水面处 发生了电化学腐蚀 c