化学知识--几种重要的金属.ppt

第四章几种重要的金属,第一节镁和铝第二节铁和铁的化合物第三节金属的冶炼第四节原电池原理及其应用,CHENXUHAIWORKINGROOM2002COPYRIGHT,高中二年级几种重要的金属,制做人：浦绍体,高中二年级几种重要的金属,铁,生活与金属,金属在元素周期表中的位置,高中二年级几种重要的金属,金属的物理通性,在常温下，只有汞是液体，其余金属都是固体。状态除金、铜、铋等少数金属有特殊的颜色，其他大多是白色。颜色都具有金属光泽密度、硬度、熔点均很大。大多数是重金属（定义）延展性好是导电和导热的良好导体,上一章,结束幻灯片1放映,返回,下一幻灯片6章,高中二年级几种重要的金属,第一节镁和铝,一、原子的结构和物理性质二、镁和铝的化学性质三、铝的重要化合物四、合金,高中二年级几种重要的金属,第一节镁和铝,一、原子的结构和物理性质,1、原子结构,一、原子的结构和物理性质,2、镁铝的物理性质：相似性：银白色金属、密度小、熔点较低、硬度较小差异性：铝的硬度比镁大，熔沸点比镁高,思考：根据元素周期律和镁铝原子结构特点推出它们有怎样的化学性质？,一、原子的结构和物理性质,镁铝的价电子数比较少，是比较活泼的金属再思考：为何铝制品抗蚀性较强？常温下，镁、铝和氧气反应生成致密的氧化物的保护膜,二、化学性质,1、跟非金属的反应2Mg+O22MgO4Al+3O22Al2O3Mg+Cl2MgCl22Al+3SAl2S3,高中二年级几种重要的金属,第四章、第一节镁和铝,2、跟酸的反应,写出镁、铝和稀硫酸反应的离子方程式注意：镁能与冷的浓硫酸和浓硝酸反应，而铝在冷的浓硫酸和浓硝酸中会发生钝化,二、化学性质,上,下,回,3、跟碱的反应,镁和碱不反应铝能和碱反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2,写出以上反应的离子方程式在以上反应中标出电子转移方向和数目,二、化学性质,上,下,回,二、化学性质,4、跟某些氧化物的反应,2Mg+CO22MgO+C铝热反应2Al+Fe2O32Fe+Al2O3+热量,二、化学性质,铝热反应：铝热剂是混和物特点是放出大量的热用途是还原通常难熔的金属氧化物,二、化学性质,上,下,回,1、氧化铝（Al2O3)是一种白色难熔的物质，是冶炼金属铝的重要原料。纯净的叫做刚玉。是典型的两性物质。例如：Al2O3+6H+=2Al3+3H2OAl2O3+2OH-=2AlO2-+H2O,三、铝的重要化合物,2、氢氧化铝Al（OH）3是一种几乎不溶于水的白色胶状物玉。是典型的两性氢氧化物,三、铝的重要化合物,三、铝的重要化合物,利用平衡移动原理对Al(OH)3是两性氢氧化物的解释。,三、镁铝的用途：导热性好烹饪用具延展性好包装用的铝箔导电性好导线电缆银白色金属光泽装饰材料密度小航空、航天材料硬度大轻型建筑材料、飞机、汽车制造业将相同质量的镁条分别在氧气中空气中二氧化碳中燃烧，燃烧后所得固体产物的质量关系是：A.B.C.D.,3、硫酸铝钾KAL（SO4）2硫酸铝钾是一种复盐。它是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的化合物，它电离时能产生两种金属阳离子。如：KAL（SO4）2K+Al3+2SO42-KAL（SO4）2.12H2O俗名是明矾，是无色晶体，易溶于水，发生水解。其水溶性显酸性。Al3+3H2OAl(OH)3+3H+可用于做净水剂,四、合金,合金的定义：是由两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的合金。自学合金的物理性质、特点、及用途。,第二节铁和铁的化合物,一、铁的性质,1、物理性质,铁在周期表中的位置。纯净的铁为银白色金属，在金属分类上属于黑色金属、重金属。,2、化学性质,强氧化剂,F2、Cl2、Br2、氧化性酸,练习：1、FeCl3+HI2、FeCl3+Na2S3、FeCl3+SO2,思考：在FeCl3中滴加Na2S与在Na2S中滴加FeCl3的现象是否相同？,强氧化剂,强氧化剂：F2、Cl2、Br2、O2、HNO3、H2O2、KMnO4（H+）、K2Cr2O7（重铬酸钾）,第二节铁和铁的化合物,1、铁与非金属反应Fe+Cl2,第二节铁和铁的化合物,讨论：从铁与Cl2,S反应时化合价变化的不同，讨论这两种单质的氧化性的强弱。,第二节铁和铁的化合物,2、Fe与水蒸汽的反应在常温下铁不和水反应。但在高温下铁可以和水蒸汽反应。反应为：3Fe+4H2O=Fe3o4+4H2（高温）,第二节铁和铁的化合物,3、铁与酸的反应。一般的情况下。我们知道铁与盐酸、稀硫酸反应。但是在常温下，铁与浓硫酸、浓硝酸则发生钝化。钝化的原因？,第二节铁和铁的化合物,4、铁与盐溶液反应置换反应：其反应的符合条件？,第二节铁和铁的化合物,请同学写出相应的反应方程式：,1、Fe+Cl22、Cu+Cl23、Fe+浓H2SO44、Fe+浓HNO35、Fe+稀HNO3,较弱氧化剂,S、I2、H+、Mn+,第二节铁和铁的化合物,练习：,1、Fe+S2、Cu+S3、Fe+HCl4、Fe+AgNO35、Fe+I2,3）特性,O2、H2O,练习：,1、Fe+O22、Na+H2O3、Mg+H2O4、Fe+H2O,第二节铁和铁的化合物,二、铁的重要化合物1、氧化物,FeOFe3O4Fe2O3,黑色、还原性,黑色、磁性,红棕色、颜料,均为不溶于水、不与水反应的碱性氧化物,1、FeO+HCl2、FeO+稀HNO33、FeO+CO4、Fe2O3+稀H2SO45、Fe2O3+稀HNO36、Fe2O3+CO,练习：,第二节铁和铁的化合物,2、铁的氢氧化合物。Fe（OH）2、Fe（OH）3,生成白色沉淀,白色沉淀变成灰绿色，最后变成红褐色,Fe2+2OH-=Fe（OH）2,4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3,练习：1、Fe（OH）3+稀H2SO42、Fe（OH）2+稀HNO33、Fe（OH）3失水,白色,红褐色,第二节铁和铁的化合物,3）与OH-反应,Fe3+3OH-=Fe（OH）3,用于Fe3+的检验,4、Fe2+,1）具有还原性,不显色,血红色,（用于Fe2+的检验）,2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-,2）与OH-反应,Fe2+2OH-=Fe（OH）2,4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3,用于Fe2+的检验,（浅绿色）,第二节铁和铁的化合物,3、Fe3+（棕黄色）,1）具有氧化性,2Fe3+Fe=3Fe2+,2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+,2Fe3+2I-=2Fe2+I2,K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+Fe2+（H+）Cu2+Fe3+,2）显色反应,Fe3+SCN-=Fe（SCN）2+,络离子，血红色,KSCN（硫氰化钾）,用于Fe3+的检验,Fe2+遇KSCN不显色,第二节铁和铁的化合物,3）与OH-反应,Fe3+3OH-=Fe（OH）3,用于Fe3+的检验,4、Fe2+,1）具有还原性,不显色,血红色,（用于Fe2+的检验）,2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-,2）与OH-反应,Fe2+2OH-=Fe（OH）2,4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3,用于Fe2+的检验,（浅绿色）,第二节铁和铁的化合物,还原剂,K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Cu,1）金属单质,生成4Fe（OH）3,适量生成Fe2+过量生成Fe,生成Fe2+,练习：1、FeCl3溶液中加入金属Na2、FeCl3溶液中加入过量金属Mg3、Fe（过量）与少量稀HNO3,2）还原性化合物：,第二节铁和铁的化合物,练习：1、FeCl2+稀HNO32、FeSO4+K2Cr2O7+H2SO4（Cr变为Cr3+）3、FeSO4+H2O2+H2SO44、FeSO4+KMnO4+H2SO4（Mn变为Mn2+）5、FeBr2+Cl2（少量）6、FeBr2+Cl2（过量）,第二节铁和铁的化合物,第二节铁和铁的化合物,CHENXUHAIWORKINGROOM2002COPYRIGHT,3、14克Fe完全溶于某稀硝酸中，得1升溶液，并称得溶液比反应前增重8克，求（1）反应后溶液中金属离子的物质的量浓度（2）原硝酸溶液的物质的量浓度。4、向FeCl3、CuCl2混合液中通入过量的H2S，使之完全反应，得沉淀0.2mol，向滤液中加入适量Fe粉使其恰好反应，将溶液蒸干，得沉淀42.8克，求原混合液中FeCl3、CuCl2各多少摩？5、有m克Fe与n克HNO3恰好反应，只生成一种盐，且m：n=1：2.7，求HNO3的还原产物。6、FeS、Fe2O3混合物共3克，加足量H2SO4，得沉淀0.32克S，则FeS、Fe2O3各多少克,第二节铁和铁的化合物,铁三角,氧化剂,还原剂,F2Cl2Br2氧化性酸,氧化剂,SI2H+Mn+,Mg、Al、Zn、Fe、CuI-、S2-、SO2（SO32-）,F2、Cl2、Br2、O2、HNO3、H2O2、KMnO4（H+）、K2Cr2O7,MgAlZnH2CO,MgAlZnH2CO,氧化剂,Fe,第二节铁和铁的化合物,第三节金属的冶炼,炼铁和炼钢,第三节金属的冶炼,一、金属的冶炼1、金属冶炼的意义2金属冶炼的步骤及常见的方法2、1热分解法使用条件：(不活泼金属）在金属活动顺序表中，位于H后面的金属（如Hg、Ag等）的氧化物就能受热分解。,炼铁和炼钢,铁矿石的成分和种类,铁矿石,脉石和硫磷杂质,铁化合物,Fe3O4(磁铁矿石),Fe2O3(赤铁矿石),2Fe2O33H2O(褐铁矿石),FeCO3(菱铁矿石),炼铁和炼钢,一炼铁：,铁矿石（化合态）铁单质（游离态）,（1）基本反应原理：,3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2,高温,利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂（主要是CO)从铁矿石中还原出铁。,（2）设备：高炉,（3）原料：铁矿石，焦炭，石灰石，空气,（4）炼铁的主要反应过程：,炼铁和炼钢,炼铁的主要反应过程,产生还原剂：C+O2=CO2CO2+C=2CO（空气，焦炭）,还原铁矿石：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2（铁矿石）,造渣（除脉石）：CaCO3=CO2+CaOCaO+SiO2=CaSiO3（熔剂：石灰石）,高温,高温,炼铁和炼钢,（5）炼铁产品：,生铁,(6)炼铁和环保节能,高炉煤气：,CO、CO2、N2,课堂练习：目前我们已经学习了的金属冶炼方法有哪些？请总结！,作业：课本P57的3题，4题；P61的6题,炼铁和炼钢,铁合金,生铁,钢,炼钢生铁（白口铁）,铸造生铁（灰口铁）,球墨生铁,合金生铁,碳素钢,合金钢,低碳钢,中碳钢,高碳钢,炼铁和炼钢,生铁和钢的比较,2%4.3%,0.03%2%,硅锰(较多)硫磷(较多),硅锰(适量)硫磷(较少),可铸不可锻,可铸,可锻,可压延,硬而脆,硬而韧,有弹性,炼铁和炼钢,二炼钢：生铁钢,(1)需要做到：,降：降低含碳量,除：除去硫、磷等杂质,调：调节合金元素的含量,（2)基本反应原理：,利用氧化还原反应，在高温下，用氧化剂（用纯氧气）把生铁中过多的碳和其它杂质氧化除去。,炼铁和炼钢,(3)炼钢设备：转炉，电炉，平炉,（4）炼钢的原料：,生铁，氧气，生石灰，硅铁和锰铁,（5）炼钢的主要反应过程,（6）炼钢与环保节能,棕色烟气：Fe2O3、CO,课堂练习：,讨论题：炼铁和炼钢的主要反应原理有什么异同？,炼铁和炼钢,炼钢的主要反应过程,产生氧化剂：2Fe+O2=2FeO（氧气）,除硅，锰，碳等杂质：Si+2FeO=SiO2+2FeMn+FeO=MnO+FeC+FeO=CO+Fe,造渣：CaO+SiO2=CaSiO3（生石灰)硫、磷杂质与生石灰作用形成炉渣被除去。,脱氧：Si+2FeO=SiO2+2Fe（脱氧剂：硅铁，锰铁）调节合金元素,鞍钢2000立方米高炉外景图,120吨转炉炼钢时的情景,第三节金属的冶炼,本节教学目标：1、金属冶炼的一般原理及方法。2、合理的选择方法。3、金属回收的重要意义。本节教学重点；工业冶炼的一般方法：热分解法、热还原法、电解法。,例如：2HgO2Hg+O24Ag2O=4Ag+O22、热还原法。使用条件：大多数金属的冶炼使用于此法。例如：2CuO+C=2Cu+CO2（高温,高温,3、电解法。使用条件：K、Ca、Na、Al等活泼的金属，只能用电解其熔融盐或氧化物的方法制得。例如：2Al2O34Al+3O22NaCl2Na+Cl2MgClMg+Cl2,电解,电解,电解,注意点：（1）因为这些金属单质的还原性太强，所以只能用电解法冶炼。（2）电解时必须融化这些盐或氧化物，只有这样才能导电。（3）电解法的优点是所属的金属的纯度一般较高，但要消耗大量的电能，价格较贵。,二、金属的回收和资源保护背景知识：我国的矿产资源矿产资源是自然的一部分。是大自然赋予人类的宝贵财富，是我国社会主义现代化建设的重要物质资源基础，我国生产所需的80%左右的原料来自矿产资源。我国幅员辽阔，是世界上矿产资源比较丰富、矿产品种比较齐全的国家之一。我国矿产资源总居世界第三为，但人均拥有量约为世界人均水平的1/3，居世界第80位。,炼铁和炼钢,金属冶炼方法小结,1.电解法制活泼金属:,2NaCl=2Na+Cl2,MgCl2=Mg+Cl2,2Al2O3=4Al+3O2,2.热还原法:,3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2,2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3,Cr2O3+2Al=2Cr+Al2O3,(铝热法),高温,高温,高温,电解,电解,电解,炼铁和炼钢,炼铁和炼钢的比较,把铁从铁矿石中还原出来,降低含碳量;除硫磷等杂质;调节合金元素的含量,氧化-还原反应还原剂还原出铁,氧化-还原反应氧化剂氧化杂质除去,铁矿石、石灰石、焦碳、空气,生铁（废钢）、纯氧、氧化钙,炼铁高炉,转炉、平炉、电炉,第四节原电池原理及其应用,G,e,-,e,-,Zn,Cu,ZnH,2+,+,H,2,H2SO4,-,+,Cu-Zn原电池原理示意图,第四节原电池原理及其应用,一、原电池,化学能转化为电能的装置。,Zn,Cu,负,极,正,极,Zn-2e=Zn,-,2+,氧化反应,还原反应,2H+2e=H,+,-,2,原电池的性质,二、原电池的实质,氧化还原反应中，还原剂失去的电子经导体传递给氧化剂，使氧化还原反应在两极上发生。,三、原电池的组成条件,1、电极材料：活动性不同的金属或金属和其他导体。2、两电极必须插入电解质溶液。3、必须构成回路。,Fe,Ag,CuSO4,思考题,如图，在银圈和铁圈的连接处连着一个绝缘的细线，使之平衡，然后小心地向烧杯内滴入CuSO4溶液（已知银圈和铁圈以导线连接）。,请问，片刻后你将会看到什么现象?,四、金属性的强弱判断,1、与水或酸反应的剧烈程度。2、最高价氧化物的水化物碱性强弱3、与盐的置换反应。4、原电池的正负极。,课堂练习,1、下列装置不能形成原电池的是：（）、四种金属，将和用导线连接起来，浸入电解质溶液中，不易腐蚀。将、分别放入等浓度盐酸中，比反应剧烈。将浸入的盐溶液中无明显变化，如果把浸入的盐溶液中，有金属析出。其活动顺序为：（）、,ZnFeZnCuAlCuCuAg,FeCl3,汽油,CuCl2,AgNO3,五、化学电源,1使用的特点:电流稳定,电压较高,安全,耐用,携带方便,便于回收,有污染.例如:干电池,铅蓄电池,锂电池,新型燃料电池,+,-,e,e,-,-,C棒,Zn,MnO2、NH4Cl,Zn-Mn干电池,C,氢氧燃料电池,2e,-,2e,-,氢气,氧气,H2O,H,H,+,+,OH,OH,-,-,A,负极正极,六、电化腐蚀,1定义:金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而被腐蚀损耗的过程.2金属腐蚀的类型:1化学腐蚀.2电化学腐蚀,钢铁的电化学腐蚀（一）,Fe,2+,O2OH,-,C,Fe,2e,-,（吸氧腐蚀）,钢铁的电化学腐蚀（二）,（析氢腐蚀）,C,Fe,2e,-,Fe,2+,H,+,H2,钢铁的电化学腐蚀（二）,（析氢腐蚀）,C,Fe,2e,-,Fe,2+,H,+,H2,七、金属的防护,1,制成合金以改变金属内部的结构.如不锈钢.金属表面覆盖保护层:如电镀.喷油漆.电化学法保护.,阅读材料：耸立于美国纽约港外的一个海岛上，一座15层楼高的自由女神，历来被认为是美国的象征。然而，经过近百年的风风雨雨，他和人