重庆市永川区第五中学校高中化学 3.2 金属材料导学案 新人教版选修2

重庆市永川区第五中学校高中化学3.2金属材料导学案新人教版选修2课前预习课前预习1.依据预习案通读教材57-66页，进行知识梳理；勾画课本找出.炼铁、炼钢、电解法制铝的原理.金属腐蚀的原因及如何防护,金属材料的特点。2.完成预习自测题目。3.将预习中不能解决的问题标记出来，并填写在后面“我的疑惑”处。查阅资料，补充完善。4.限时20分钟，独立完成。知识准备知识准备一一金属的共性：颜色，导电导热性，延展性。密度、硬度、熔点差别很大。状态特殊的金属，颜色特殊的金属，熔点最高的金属，延展性最好的金属，导电性最好的金属(前三位)，地壳中含量最多的金属(前二位)，用量最大的金属，自然界中能以游离态存在的金属，用量最大的合金，等质量与酸反应放出氢气最多的金属。与水反应最剧烈的金属。合金的特性：机械强度，熔点。二铝与铁的单质地壳中的元素含量（前四位）：1.铁a.Fe+O2—Fe+Cl2—Fe+S—Fe+I2—b.与水反应Fe+H2O——c.与酸反应Fe+H+—d.与盐溶液反应Fe+Cu2+—Fe+Fe3+—2.铝a.与非金属反应Al+O2—Al+S—b.与酸反应Al+H+——c.与碱反应Al+NaOH+H2O—离子方程式：d.与某些氧化物反应(铝热反应)Al+Fe2O3—三、铝与铁的氧化物1.氧化铝(刚玉、宝石的主要成分)两性氧化物的概念：的氧化物。Al2O3+NaOH=+离子化学方程式：Al2O3+HCl=+离子化学方程式：[思考]Al2O3MgOMn2O7Na2O2各属于哪类氧化物？2.氧化铁、氧化亚铁写出下列物质的颜色FeOFe2O3Fe3O4Fe(OH)2Fe(OH)3FeSFe(SCN)3Fe3+遇C6H5OHFe2+Fe3+Cu2+MnO4-FeS+H+—二、氢氧化物常见强碱的溶解性：NaOH、KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2可溶：微溶：1.铁的氢氧化物(1)Fe(OH)2的制备实验：反常规的操作是现象：对应反应的方程式：注：a所用试剂FeSO4需新制备的原因是b配制试剂时所用蒸馏水需加热煮沸的目的是(2)Fe(OH)3的制备FeCl3+3NaOH=离子方程式:(3)铁的氢氧化物的性质Fe(OH)3+H+—Fe(OH)32、氢氧化铝（1）氢氧化铝的制取化学方程式：Al2(SO4)3+NH3·H2O=离子方程式：注：氢氧化铝能吸附悬浮物及色素。原因：（2）Al(OH)3的两性叫两性氢氧化物。Al(OH)3的电离方程式为Al(OH)3+HCl=离子方程式：Al(OH)3+NaOH=离子方程式：注：Al(OH)3不与NH3·H2O和碳酸反应（3）Al(OH)3不稳定：2Al(OH)3[实验室制备Al(OH)3]a.用Al3+来制备b.用AlO2-来制备c.练习：①向AlCl3中加少量NaOH化学方程式：离子方程式：继续加NaOH的化学方程式：离子方程式：②向NaAlO2中：加少量HCl化学方程式：离子方程式：继续加HCl的现象为：化学方程式：离子方程式：③Al3+为弱根会发生水解而显性，水解离子方程式：AlO2—为弱根会发生水解而显性，水解离子方程式：若把AlCl3和NaAlO2混合则现象为：化学方程式为：离子方程式为：三、盐1、三价铁的氧化性（1）Fe3+的检验试剂：现象：方程式：（2）Fe3+的氧化性[实验]向滴有KSCN溶液的FeCl3溶液中加入铁粉，观察现象：原理：(方程式)再滴入几滴氯水，又会看到什么现象？原理(方程式)：2、怎样检验Fe2+的存在？滴加KSCN溶液，再滴加新制氯水，现象方程式教材助读二教材助读二2.家用铁器腐蚀的原因是什么？如何防护？预习自测三预习自测三1．下列各物质中不能直接作为炼铁矿石的是（）。A．磁铁矿B．赤铁矿C．黄铁矿D．菱铁矿2．电解三氧化铝制铝时，加入冰晶石的作用是（）。A．催化剂B．还原剂C．降低三氧化铝的熔点D．助熔剂3．把生铁冶炼成碳素钢要解决的主要问题是（）。A．除去生铁中的各种杂质，把生铁提纯B．适当降低生铁里的含碳量，除去大部分硫、磷等有害杂质C．用还原剂把铁的氧化物还原成铁D．加入合金元素改善生铁性能4.下列装置能形成原电池的是————————。5．右图的装置会出现什么现象？A池：____________________________________B池：__________________________________________依据是什么？_________________________________________________________________________AB电极反应式及总反应式A池：___________________AB__________________________________________________B池：____________________________________________________________________________课课中探究提问金属的物理性质和化学性质和金属的冶炼，金属材料加工和使用有什么关系？学始于疑学始于疑一1.炼铁、炼钢、电解法制铝的原理。2.金属腐蚀的原因及如何防护。3.金属材料的特点。4.用化学方法进行金属材料表面处理的原理。质疑探究质疑探究二探究点一从矿石中获得金属1.获得金属材料首先要通过把金属从矿石中提取出来，一般要经过和，主要包括、、等工序，之后进入。2.金属冶炼的原理是：。3.金属冶炼的方法：电解法、热还原法热、分解法、物理提取法(Pu、Au)4.钢铁的治炼(1).磁铁矿(主要成分、赤铁矿(主要成分)、褐铁矿(主要成分)和黄铁矿(主要成分)等。(2)高炉炼铁a..生铁的冶炼原理是b.原料：、、和等焦炭的作用：。石灰石的作用：。c.设备：其结构：、、、、五部分进口：、；三个出口：、、d.过程：①制还原剂（中进行）②冶炼（中进行）③造渣：e.产品：生铁，含碳量较高。除了少量用作外，一般需要将大部分生铁治炼成。（3）炼钢a.原理：。b.原料：；氧化剂：；脱氧剂：；造渣材料：c.设备：；d.炼钢方法：e.炼钢的过程：①氧化：②脱碳等：③脱硫：④加脱氧剂：⑤造渣：f.尾气：棕色烟气：g.实际生产中炼钢中一项关键的技术是：二、铝的治炼－电解法（1）原料主要来自铝土矿（主要成分），其中氧化铝的含量约为。（2）从铝土矿中提炼Al2O3（熔点：2045℃）ab.c.(3)冰晶石（）、氟化钙的作用：（4）反应原理：阳极反应：阴极反应：电解铝发生的化学反应为：(5)阳极碳块需要定期更换的原因：3.钢铁是使用量和产量最大的合金，4.金属材料的种类：①（各种、和等）、②（、、、等）③（、、、、、）④⑤。其中，成为今后新材料发展的热点。探究点二金属的腐蚀及防止1、金属的腐蚀主要包括和。(1)化学腐蚀:。对化学腐蚀的影响很大。例如，钢材在高温下容易被氧化，生成一层由、、组成的氧化皮。(2)电化学腐蚀a.定义：。根据钢铁所接触的电解质溶液的酸性强弱不同，电化学腐蚀可分为和b.钢铁制品发生电化学腐蚀的原因：。d.吸氧腐蚀(更为普遍)酸性较弱或中性环境正极：负极：e.析氢腐蚀:酸性介质中正极：负极：（3）金属腐蚀过程中和往往同时发生，但绝大多数金属腐蚀属于。2、金属腐蚀的防止和利用（1）金属腐蚀的本质：。金属的了防护主要是从、及等方面来考虑的。（2）金属腐蚀的防护方法a.将金属制品与是一种普遍采用的防护方法。如①用化学方法在钢铁部件表面（）；②利用。③采用、④等方式在表面也可以形成稳定的钝化膜等。b.电镀是过程。电镀时，把作阴极，把作阳极，用含有作为电镀液。c.金属防腐的其他方法：①；②、（如选用缓蚀剂）；③和等电化学保护法。（3）金属腐蚀的利处：例如，就是利用腐蚀原理进行“切削”的加工方法。化学蚀刻不仅适用于难切削的、、等，更广泛用于腐蚀、与中的精细加工等。探究点三1炼铁和炼钢的主要区别由铁矿石冶炼成铁，再由铁冶炼成钢，这是冶炼钢铁的必经过程。由于炼铁和炼钢的任务不同，因此采用的原料、利用的化学原理、冶炼设备等也各不相同。现比较如下：冶炼生铁钢原料铁矿石、焦炭、石灰石、空气生铁、氧气、生石灰原理用还原剂在高温下把铁从铁矿石中还原出来用氧化剂在高温下把生铁中的杂质氧化除去设备高炉氧气顶吹转炉化学反应产品生铁；含有较多的碳及硫、磷、硅等钢；含碳量0.03～2%，留有部分硅锰尾气=1\*GB2⑴炼铁中，为什么不用焦炭直接还原氧化铁？碳有还原性，在高温条件下，能把铁从它的氧化物中还原出来。Fe2O3+3C2Fe+3CO但是，焦炭是固体，与氧化铁的表面接触很有限，很难充分发生反应，而一氧化碳是气体，能与氧化铁充分接触，完全反应。所以，炼铁中必须通过一氧化碳去还原氧化铁。焦炭的作用有两个：一是制造了还原剂CO，二是它燃烧放出大量的热，为高炉提供了高温条件。=2\*GB2⑵炼钢中要除去硅和锰，为什么在后期的脱氧反应中，又要加入硅和锰作为脱氧剂？炼钢，并不是要完全除去硅和锰等合金元素，而是将他们的含量调整到规定的范围之内。炼钢期，FeO会将硅和锰氧化，成为炉渣，从而降低了硅和锰的含量。但后期，钢水中含有少量没有反应的FeO，这会使钢具有热脆性。因此，用硅铁或锰铁作为脱氧剂将FeO还原，同时又调整了硅锰的含量。2．电解原理的应用电解食盐水电镀锌铝的冶炼电解质溶液精制后的食盐水含Zn2＋的溶液冰晶石和氧化铝熔融体电极反应阳极石墨金属锌碳块阴极铁网镀件金属碳块电极反应阳极阴极总反应式无说明用立式隔膜电解槽阳极参加了反应，被逐渐腐蚀冰晶石作熔剂，电解时，阳极碳块被产生的O2逐渐消耗，要定期补充3．金属的腐蚀金属腐蚀的原因：许多金属有较活泼的化学性质，当金属与周围接触到空气、水及具有腐蚀性的物质时，金属失去电子发生氧化反应。化学腐蚀电化腐蚀条件金属与非电解质等直接接触不纯金属与电解质溶液接触现象本质化学腐蚀与电化腐蚀往往同时发生，但电化腐蚀更具普遍，危害更严重钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀比较吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强阳极反应阴极反应溶液反应=1\*GB2⑴金属腐蚀的快慢：与电解质溶液互相接触的两种金属，活泼金属总是先被腐蚀，而不活泼金属得到保护。两种金属活泼性相关越大，活泼金属被腐蚀得越快。=2\*GB2⑵金属的保护：①改变金属的内部结构：如可根据不同的用途选用不同的金属或非金属制成合金，以防止腐蚀；②覆盖保护层：如可以采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法使金属与介质隔离，以防止腐蚀；③使用电化学保护法：将一种比需要保护的金属活泼的金属与之相连构成原电池，则较活泼的金属被腐蚀，而需要保护的金属被保护不被腐蚀。如埋在地下的钢管用导线与较活泼金属（铝、锌等）相连，则铁被保护。我的知识网络图我的知识网络图三常见金属冶炼原理FeAlMgCuNa炼铁炼钢原理原料设备主要化学反应分类举例说明金属的腐蚀原理化学腐蚀电化学腐蚀金属防腐的办法当堂检测当堂检测四1.下列各工业生产中，石灰石、生石灰、熟石灰、都不能作为原料和是（）。①炼铁②用生铁炼钢③从海水中提取镁④铝的冶炼⑤制水泥⑥制玻璃⑦制漂白粉⑧制硫酸A．④⑧B．⑤⑥C．①②③D．⑤⑥⑦2以下现象与电化学腐蚀无关的是（）。A．黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易生锈B．生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D．银质奖牌长期放置后表面变暗3.工业上用铝土矿（主要成分是Al2O3·H2O、Al2O3·3H2O、以及少量的Fe2O3、SiO2等），提取纯Al2O3作冶炼铝的原料。提取的操作过程可用以下流程图表示：铝土矿铝土矿加过量盐酸过滤①不溶物滤液(A)加过量氢氧化钠过滤②滤液沉淀△Al2O3滤液(B)沉淀通入CO2=1\*GB2⑴写出滤液A中一种溶质与过量NaOH溶液反应进入滤液B中的离子方程式。=2\*GB2⑵若步骤①中没有过滤操作而直接进入步骤②，对后面操作将产生的影响是。。【省以致善】课课后训练1．我国在春秋战国时期就懂得将白口铁经褪火处理得到相当于铸钢的物器（如锋利的宝剑），这一技术要比欧洲早近两千年，那么白口铁褪火热处理的主要作用是（）。A．降磷、硫等杂质B．适当降低了含碳量C．渗进了了合金元素D．改善表面的结构性能2．在炼钢时，下列作用与所加生石灰有关的是（）。A．钢渣的生成B．降低含碳量C．调整合金元素的含量D．除去脉石3．关于钢铁的腐蚀的下列叙述中，正确的是（）。A．吸氧腐蚀时阴极放出氧气B．析氢腐蚀时阴极放出氢气C．化学腐蚀速率超过电化学腐蚀速率D．析氢腐蚀比吸氧腐蚀普通4．下列有关炼铁和炼钢的说法中，错误的是（）。A．炼铁是铁矿石还原的过程B．炼钢是生铁被氧化的过程C．炼铁高炉中加入的生石灰是造渣剂D．炼钢转炉加入和生石灰是造渣剂4．埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下，腐蚀最慢的是（）。A．在含铁元素较多的酸性土地中B．在潮湿疏松的土地中C．在干燥致密不透气的土地中D．在含碳粒较多的潮湿透气中性土地中5．下列各方法中能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是（）。①金属表面涂抹油漆②改变金属的内部结构③保持金属表面清洁干燥④在金属表面进行电镀⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜A．①②③④B．①③④⑤C．①②④⑤D．全部6．在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是（）。A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子7．下列可被采用的冶炼金属的方法是（）。A．电解熔化的氯化铝制铝B．电解熔化的氯化镁制镁C．加冰晶石熔剂，电解熔化的氧化铝制铝D．电解氯化钠