生活中的金属制品 金属制品与人类的建立了源远流长的关系 金属的物理性质和化学性质是金属冶炼 金属材料加工和使用的基础 第二节金属材料 1 从矿石中获得金属 2 金属的腐蚀及防治 1 了解金属材料在生产生活中的广泛应用 2 了解金属材料的生产原理 3 金属材料对科学发展的促进作用 1 金属冶炼的原理 2 金属腐蚀的原理 3 金属防腐的方法 电解 电镀的原理 获得金属材料的方法 探矿 采矿 选矿 冶炼 金属冶炼时根据氧化还原原理将金属从化合物中还原出来 因此不同金属的制法也不同 除原理可行外 还要考虑经济技术环保等方面 一 从矿石中获得金属 探矿 采矿 选矿 冶炼 1 钢铁的冶炼 铁在自然界的分布很广 地壳中含铁5 仅次于铝 但主要以氧化物 硫化物等形式存在 磁铁矿 主要成分Fe3O4 赤铁矿 主要成分Fe2O3 褐铁矿 主要成分2Fe2O3 3H2O 黄铁矿 主要成分FeS2 磁铁矿 赤铁矿 褐铁矿 黄铁矿 生铁冶炼原理是在高温下用还原剂将铁从其氧化物种还原出来 在高炉中炼制生铁的原料为 铁矿石 焦炭 石灰石 空气 炼钢过程中发生的主要化学反应有 2C O2 2CO 2Fe O2 2FeO FeO C CO Fe 脱碳 FeS CaO CaS FeO 脱硫 2 铝的冶炼 铝在地壳中含量仅次于氧和硅 居金属元素的首位 约为8 8 但由于铝十分活泼 所以人类大量使用铝制品却很晚 在电解铝发明之前着能用比铝更活泼的金属制铝 因此产率低成本很高 电解铝的原料来自铝土矿 主要成分Al2O3 其中氧化铝含量约为50 70 电解时要求氧化铝纯度不低于98 2 工业上制铝主要是利用了氢氧化铝的两性 过程包括三个环节 1 将铝土矿中的氧化铝水合物溶解在氢氧化钠溶液中 Al2O3 NaOH 2NaAlO2 H2O 2 想铝酸钠溶液中通入CO2 析出氢氧化铝 NaAlO2 CO2 2H2O Al OH 3 NaHCO3 3 是氢氧化铝脱水生成氧化炉 2Al OH 3 Al2O3 3H2O 电解铝时 以氧化铝 冰晶石 Na3AlF6 溶液为电解质 阳极 阴极以碳素材料做成 在电解槽的钢板和碳素材料之间还要放置耐火绝缘材料 电解铝发生的化学反应为 可简略的用下时表示两极的反应 阳极反应 6O2 12e 3O2 阴极反应 4Al3 12e 4Al 金属腐蚀现象是普遍存在的 金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 1 金属的腐蚀 二 金属的腐蚀及防治 金属材料与其表面接触的一些物质直接发生的腐蚀叫做化学腐蚀 不同金属或不纯金属与电解质溶液接触 因发生原电池反应 比较活泼的金属是电子氧化 这种腐蚀叫电化学腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 温度对化学腐蚀的影响很大 如 钢材在高温下易被氧化 生成一层由FeO Fe2O3 Fe3O4组成的氧化物皮 铁制品在潮湿的空气中生锈就是电化学腐蚀的典型例子 这时钢铁制品与其接触的电解质溶液会构成许多微型腐蚀电源 铁通常作为阳极失去电子而被腐蚀 钢铁在大气中的腐蚀通常是吸氧腐蚀 阴极反应为 1 2O2 H2O 2e 2OH aq 在酸性条件下 氧气含量较低发生析氢腐蚀 阴极反应为 2H aq 2e H2 g 2 金属腐蚀的防治和利用 金属腐蚀的本质是金属与其接触的其他物质在一定条件下发生氧化还原反应而受到损害 将金属物品与周围物质隔离开是一种普遍采用的防护方法 如 用化学法在钢铁表面发蓝 用阳极氧化处理铝制品 还有离子注入 表面渗镀等 金属防腐的办法 1 一个较活泼金属制成合金 2 电镀 3 涂油漆 涂油漆 电镀 电镀是应用电解原理在金属表面镀上一层其他金属或合金的过程 电镀的目的 增强康复是能力 增加美观和表面强度 参照高炉记录发生的化学反应 思考下列问题 指出赤铁矿反应中何为氧化剂 何为还原剂 赤铁矿反应中 氧化铁为氧化剂 一氧化碳为还原剂 火法炼金和湿法炼金是冶金工业两种主要方式 通过分析比较 讨论比较两种方法分别有哪些优点和缺点 火法冶金所占比例最大 钢铁及大多数有色金属主要靠这种方法生产 始发冶金对于低品位 成分复杂和难选矿的分离提取具有优越性 两种方法比较 前者能耗高 易造成环境污染 后者设备工艺简单 原料的综合回收率高 污染小 金属冶炼有哪些常用办法 1 湿法炼金 2 高炉炼铁 3 电解法 按照化工生产的一般过程 思考在炼铁工程的实际生产中必须考虑哪些因素 反应原理 生产过程中原料的选择 反应条件的控制 三废的处理和能量的充分利用 判断高炉炼铁中产生废气炉渣的主要成分 并提出利用它们以及多余热能的设想 高炉炼铁中废气主要是高炉煤气 经除尘后可作为热风炉加热炉和锅炉等的燃料 废渣的主要成分是硅酸钙等 可作为水泥和矿渣磷肥的生产原料 由耐火材料做成的高炉内衬一直处于高温状态 为演唱高炉的使用寿命 必须有谁在外部冷却 这些废热主要转化为热水加以利用 1 了解金属材料在生产生活中的广泛应用 2 了解金属材料的生产原理 3 金属材料对科学发展的促进作用 07广东 将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间 以下叙述正确的是 A 两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B 甲中铜片是正极 乙中铜片是负极 C 两烧杯中溶液的pH均增大 D 产生气泡的速度甲比乙慢 C 金属腐蚀大都发生在金属与其他介质接触的部位 由次推出 控制金属主要从哪些方面考虑 那些设计和措施更为经济合理 金属腐蚀的本质是金属与其接触的其他物质在一定条件下发生氧化还原反应而受到损害 因此 金属的防护主要从金属 如正确的选材 阴极保护 阳极保护 合金化 与接触金属的物质及两者相互反应的条件 如调整介质环境 金属镀层 涂层 加入缓蚀剂 等方面考虑 实际中 根据具体情况从多钟防护法中选择 铁矿石中含有脉石 主要含有二氧化硅 请写出形成炉渣 主要成文CaSiO3 化学方程式 1 下列两个成语与我们所学的化学知识有关 请你任选一个 简述其中的化学原理 A 百炼成钢 将反复烧红的生铁在空气中不断锤打 转化为钢 锤打烧红的生铁时 生铁中的碳与氧气反应生成二氧化碳 使含碳量降低 转变为钢 B 釜底抽薪 釜 指古代炊具 相当于现在的锅 薪 指柴火 你选择的成语是 其中的化学原理 燃烧需要可燃物 减少可燃物不利于燃烧 B 2 铁锈是 A 氧化铁 B 含铁化合物 C 氧化亚铁 D 混合物 主要是氧化铁 D 3 不能防止钢铁锈蚀的措施是 A 涂漆 B 涂油 C 涂水 D 涂塑 C 4 铁制品生锈的条件是 A 只有水 B 只有空气 C 在潮湿的空气中 D 表面有油污 C 5 据统计 每年因锈蚀而损失的钢铁约占当年世界钢产量的1 4 请联系生产和生活实际 举出两种防钢铁生锈的方法 1 2 在钢铁的表面刷上一层油漆 使其表面形成一层致密的氧化膜